כל הגוף ואת אזורי כימות של האדם פעיל חום רקמת שומן באמצעות 18F-FDG PET/CT...

Summary

באמצעות תוכנה חופשית, קוד פתוח, פיתחנו גישה אנליטית לכמת פעילות חילוף החומרים של בת באמצעות ¹⁸F-FDG כן ונפח הכולל ואזוריים חום רקמת שומן (בת)

Abstract

תגובה אנדותרמית חיות, רקמת שומן חום (בת) מופעלת כדי לייצר חום להגנה טמפרטורת הגוף בתגובה קר. היכולת של עטלף לבזבז אנרגיה הפכה אותו יעד פוטנציאליים עבור טיפולים דהוא השמנת יתר, הפרעות מטבוליות הקשורים בבני אדם. למרות רקמה זו נחקרה היטב של חיות קטנות, הקיבולת של עטלף תרמוגנית בבני אדם נותר עלום במידה רבה בשל הקשיים של מדידת נפח שלה, פעילות, והפצה. בזיהוי וכימות בת אדם פעיל בדרך כלל מתבצעת באמצעות ¹⁸F-Fluorodeoxyglucose (¹⁸F-FDG) טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים וסריקות טומוגרפיה (PET/CT) בעקבות הפעלת קר-חשיפה או תרופתי. כאן נתאר בגישה תמונה-ניתוח מפורט לכמת סך-גוף שאנושי בת מ ¹⁸F-FDG PET/CT סורק באמצעות תוכנה קוד פתוח. נדגים את הציור של אזורים מוגדרים על-ידי המשתמש עניין לזיהוי רקמת שומן סמויה פעיל תוך הימנעות נפוצות רקמות-עטלף, כדי למדוד נפח בת ופעילות, וכדי נוספת לאפיין את תפוצתו אנטומיים. למרות גישה מחמירה זו גוזלת זמן, אנו מאמינים שזה בסופו של דבר יספק בסיס לפיתוח אלגוריתמים כימות בת אוטומטיות בעתיד.

Introduction

השכיחות הגוברת של השמנת יתר ברחבי העולם¹ יש בקשה חקירה הריפוי כדי למנוע, דהוא השמנת יתר וסיבוכים הקשורים שלה. השמנה היא בחלקו בשל עודף האנרגיה האצורה בשומן לבן (וואט) בצורה של טריגליצרידים². רקמת שומן חום (בת) שונה וואט שהבולט בשל שלה גבוה יותר תוכן מיטוכונדריאלי, טיפות קטנות יותר, multilocular השומנים, הפצה אנטומי ברורים, העצבוב סימפטי יותר, חום יצירת יכולת. למרות בת שאחד חשב להתקיים רק אצל יונקים קטנים ותינוקות רכים, הנוכחות של בת פונקציונלי אושר אצל בני אדם מבוגרים 2009^3,4,5. הקיבולת תרמוגנית של בת אנוש עדיין לא ידוע, אך מחקר מקיף של חיות קטנות הראו שאת התרמוגנזה שאינו רועד יכולים להוות עד 60% של חילוף החומרים שלהם במהלך קר-חשיפה⁶. כתוצאה מכך, בת אנוש הוא עכשיו להיות חקר כמטרה לטיפול ומניעה של השמנת יתר, הפרעות קשורות⁷. מספר מחקרים קליניים הראו כי בת התרמוגנזה בקורלציה עם גלוקוז מוגברת ספיגת ואנרגיה ההוצאה על הפעלה על ידי חשיפה קר מתון^8,9,10. עדיין, התרומה של עטלף התרמוגנזה קר-induced נשאר שנוי במחלוקת^11,12,13,14, עם דיונים רבים סביב איך לכמת אנושית בת¹⁵. כדי להבין טוב יותר אם ניתן לרתום התרמוגנזה המחבט כדי קרב ההשמנה, זה חשוב וקריטי. שיהיה מדידה מדויקת של עוצמת הקול, פעילות חילוף החומרים.

קבלת מידות מדויקות של העטלף הוא מאתגר בשל התפלגות אנטומי ייחודי של עטלף בבני אדם. בת מופץ בתוך מחסני אדיפוז לבן בתוך הצוואר, החזה, הבטן באתרים שאינם נגישים ביופסיות מסובכת¹⁴. נתיחות שלאחר המוות שימשו כדי לאפיין מבחינה אנטומית בת¹⁶, אבל הם כהצפנה לרוב מחקר מעבדות עושה מחקרים גדולים, לא יכול לספק מידע האורך או פונקציונלי. מאז בת יש צפיפות דומה כדי וואט והוא יכול להתרחש בשכבות fascial צר או בכיסים קטנים בשריקות וואט¹⁶, קשה לזהות באמצעות טכניקת דימות יחיד, קונבנציונאלי. הטרוגניות זו גם הופכת אוטומטית כימות של בת קשה יותר כימות של מבנים הומוגנית כגון הכבד¹⁷.

כדי להתגבר על האתגרים הללו, בת ונפח הפעילות הם לכמת בדרך כלל על ידי צימוד טומוגרפיה (CT), טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET). אנלוגי גלוקוז radiolabeled ¹⁸F-Fluourodeoxyglucose (¹⁸F-FDG) הוא רכיב המעקב הנפוצה ביותר ללמוד על פעילות חילוף החומרים בת¹⁸. רקמת שומן יכול להיות מבודלים מהקבצים אחרים רקמות ואוויר בהתבסס על צפיפות המידע הנמסר על ידי תמונת CT ביחידות נ. האונספילד (HU). תמונות חיות מחמד להציג את משך ¹⁸F-FDG לתוך נפח של רקמות ביחידות של ספיגת מתוקננת ערכים (רכב שטח). ניתן להפריד בין בת הפעילה מרקמות עם ספיגת מעקב לא משמעותיים, לרבות וואט המחבט אינו פעיל, בהרשמה שיתוף תמונות חיות מחמד עם המתאים סריקות CT ובחירה של סף רכב שטח המתאים.

דרך הנייר הזה, אנו שואפים לספק גישה צעד אחר צעד סרטון הדרכה יכול לשמש על ידי חוקרים קליניים לכמת בת אנוש באמצעות סריקות F-FDG PET/CT ¹⁸. אידיאלי משתמשים בטכניקה זו ניתוח התמונה לאחר subject(s) חשוף לקור או שטופלו תרופתי בת ממריצים. באופן ספציפי, נדגים למשתמשים כיצד לבנות אזורי עניין (ROIs) תוך מזעור תוצאות חיוביות שגויות שימוש חופשי, פתוח עיבוד תמונה תוכנה (ImageJ) עם מסוים plug-in (petctviewer.org). התוצאה של גישה זו ניתן ללמוד בת כרך, פעילות (ספיגת הגלוקוז), והפצה אנטומי במקצועות לימוד בודדים.

Protocol

כל התמונות PET/CT שמוצג בכתב יד זה התקבלו המשתתפים בפרוטוקול מכוני הבריאות הלאומיים מס 12-DK-0097 (מזהה ClinicalTrials.gov NCT01568671). כל המשתתפים במקום בכתב הסכמה מדעת, ועל כל ניסויים אושרו על-ידי ועדת הבדיקה מוסדיים במכון הלאומי של סוכרת, העיכול, מחלות כליה.

1. התקנת תוכנה

1. להוריד ImageJ מ- imagej.net או להשתמש בקישור ב petctviewer.org כדי להוריד פיג'י.
   הערה: גירסת 64 סיביות של ImageJ נדרש עבור ערכות עם מעל 1000 תמונות.
2. להוריד ולהחיל יישום plug-in של מציג את PET/CT ImageJ בעקבות הוראות ההתקנה petctviewer.org. עיין באתר עבור מדריך מקיף PET/CT מציג, הקפד לבדוק עבור עדכונים שוטפים על התוכנה ואת הקישור אל הנחיות כלליות (http://sourceforge.net/p/bifijiplugins/wiki/Brown%20fat%20Volume/).

2. טעינת תמונות PET/CT

1. להעלות את הבאים שלוש ערימות של תמונות לתוך יישום plug-in של מציג PET/CT: הנחתה מתוקן PET (CPet), הנחתה שאינו מתוקן PET (UPet), הנחתה מתוקן סי. טי (CT). להעלות תמונות באמצעות אחת משתי שיטות (איור 1).
   1. שיטה 1: גרור-ושחרר
      1. גרור-ושחרר מסייר הקבצים filesets CT, CPet ו- UPet.
      2. לחץ "כן" על ההנחיות שלושה המופיעות (פתוח כל X תמונות "תיקיה" ערימה), עוזב את תיבות הסימון במסגרת ההנחיות לא מסומן.
      3. כאשר כל תמונה שלוש ערכות נטענים, פתח הכלים ImageJ, בחר "plug-in", גלול למטה בתפריט הנפתח כדי לבחור "Pet-ct מציג".
   2. שיטה 2: לקרוא מחקרים תקליטור או מיקום בדיסק:
      1. להקצות שם מיקום לערכת היחידים "הגדרת" הקצה "נתיב DICOM" על-ידי לחיצה על "עיון", ניווט לתיקיה אחסון ברמה גבוהה המכילה את כל התמונה ערכות.
         הערה: DICOM (הדמיה דיגיטלית ותקשורת ברפואה) היא תבנית קובץ בשימוש נפוץ לתמונות רפואיות ואת "נתיב DICOM" מתייחס בערכה של תיקיות המכיל את כל התמונות DICOM raw.
      2. חזור אל הכרטיסיה "קריאה" איפה סריקות בודדים (מתוך נושא אחד, דייט אחד) יהפוך לבחירה עבור עיבוד תמונה.
      3. בחר את הנושא "קריאה", ואת ImageJ להעלות כל שלוש קבוצות המשויכות והפעלה לצופה PET/CT באופן אוטומטי.
2. לטעון קבוצת שבוצעה בעבר ROIs בחזרה לתוך לצופה PET/CT על-ידי לחיצה על כפתור "טען" על העורך "שומן חום, ROIs".
   הערה: ImageJ רק יאפשר את קובץ ה-. csv של רועי שנוצרו בערכה הנוכחית של CT, CPET ו- UPET תמונות ייטענו.

3. ניווט לצופה פט סי-טי, plug-in

1. המתן לצופה PET/CT יופיעו לאחר טעינת חלון חדש עם שלושה הפרד בין תצוגות של תמונות PET/CT, שהוצגו גם בנפרד או התמזגו.
   1. לחץ על לחצן "MIP" בחלק העליון השמאלי של הצופה PET/CT כדי להחליף אחד בשני החלונות האחרים עם נוף PET/CT מאוחה. עם זאת, אם זה רק לחיצה על הלחצן פעם אחת, MIP כבר לא יהיה זמין.
      הערה: MIP או הטלה בעוצמה מירבית היא תמונה דו-ממדית, מלא גוף מציג רק את הפיקסלים בעוצמה הגבוהה ביותר ב כל פרוסה צירית.
   2. לחץ על לחצן "MIP" שוב כדי להחזיר את MIP; עכשיו תצוגות של מאוחה PET/CT, CT, ו MIP צריך להיות זמין.
2. להחליף את כיוון התמונה MIP עם ">>", "F", "S" כפתורים בחלק העליון של הצופה PET-CT.
3. שינוי הכיוון של חיית המחמד, CT, והתמונות מאוחה PET/CT למטוסים צירית, הילתית או הווריד באמצעות הלחצנים שלוש משמאל הזכוכית המגדלת.
4. לחץ על זכוכית מגדלת בסרגל הכלים בחלק העליון של הצופה PET-CT כדי להחליף את הפונקציה של גלגל הגלילה של העכבר.
   1. תקריב על כל התצוגות (פרט MIP) על-ידי גלילה עם זכוכית מגדלת שנבחרו.
   2. לנווט דרך פרוסות על כל התצוגות (פרט MIP) על-ידי גלילה כאשר זכוכית מגדלת לא נבחר.
      הערה: לחיצה על MIP גם לשנות את הפרוסות PET ו- CT למיקום האנטומי ברמה של הסמן.
5. בחר "עריכה" בפינה השמאלית העליונה של סרגל הכלים ובחר "שומן חום, ROIs" מתוך התפריט הנפתח המופיע. תיבת דו-שיח חדשה תופיע. ודא כי האפשרויות הבאות נבחרו לפני שמתחילים כמת:
   1. בדוק את תיבות הסימון "השתמש SUV" ו- "שימוש CT".
   2. בחר אחד מקריטריוני שלושה voxel הכללה ("כלשהו", "ממוצע" או "הכל").
      הערה: "כלשהו" היה בשימוש לייטנר. ואח 2017¹⁹. לקבלת הסבר מפורט על אפשרויות אחרות, עיין petctviewer.org.
   3. בחר "תפנים" כדי להחיל את אלגוריתם זיהוי בת לבחון את voxels בפנים (ולא בחוץ) באזור של רועי.
6. קלט SUV מגבלות עבור בת בשורה הראשונה של שדות טקסט חופשי של תיבת דו-שיח זו.
   1. קלט הגבול התחתון רכב שטח מנורמל של הפרט נמדד או החזוי רזה גוף מסה ו גבול עליון מספיק להכיל את פעילות גבוהה רמות^19,20.
      הערה: בת מקסימלי רכבי שטח גבוה ככל ~ 75 g/mL דווח על מחקרים קודמים¹⁷; לכן, 100 גרם/mL הוא גבול עליון סביר.
7. קלט את טווח הצפיפות בת בשורה השניה של שדות טקסט חופשי.
   הערה: מגבלה נמוכה יותר של HU-300-10 HU הגבול העליון שימשו לייטנר. ואח 2017¹⁹ , מ-190 טווח ל-10 HU היה גם המליץ בעבר²¹.
8. בדוק את תיבת הסימון הממוקם מתחת "Vol * אומר" כך voxels כל ייחשב להיות בת יודגשו בכחול ואילו החלון "חום שומן, רועי" פתוח.
   הערה: SUVmax יופיעו באדום ומכתיב המספר מתכווננת שליד תיבת סימון זו העובי של גולת הכותרת.
9. לצייר את ROIs
   1. לחץ על לחצן "צייר" ב- "בראון שומן, רועי" בתיבת הדו-שיח. כל לחיצות שבוצעו בתוך החלון הצופה PET/CT ייחשב נקודות המרכיבות ROIs.
      1. לחץ במקום כלשהו בתוך אחת מהתצוגות שלוש להתחיל ציור רועי.
         הערה: נדרש מינימום של שלוש נקודות לטופס רועי. לחץ פעמיים על לאחר הנקודה הראשונה או השניה כדי למחוק את הנקודות ולהשאיר רועי ציור מצב באופן אוטומטי.
      2. סגור ואחסן רועי בלחיצה כפולה לאחר הגדרת נקודות יותר משני.
10. הידור ROIs להשיג הנפח הכולל של בת
    1. צייר ROIs במטוס צירית להשיג הנפח הכולל של המחבט.
       הערה: זה הכי קל שיש מקסימום של רועי אחד לכל פרוסה צירית. כולל אחד או יותר רועי לחתיכה עלול להוביל חפיפה בהיסח הדעת. Voxels מזוהה בת ב חופפים אזורים אז אפשר לסמוך יותר מפעם אחת לכיוון הנפח הכולל של בת.
    2. להגדיר ההתחלה והסיום "לחתוך את מגבלת" כדי הפרוסה אותה, כך ההחזר יחול רק על הפרוסה צירית הנוכחי (למשל מתחיל פרוסה = 90 ומסתיים פרוסה = 90).
    3. מעגל דיפו אחד של עטלף (למשל באזור שמאל supraclavicular) ללא השלמת רועי. המשך רועי על-ידי הרחבת קו מחבר על פני הגוף את פלח הרחוקים של בת. הקף בתחנה בת שנייה: לחץ לחיצה כפולה על הנקודה שזוהה קודם לכן בתחילתה של אזור 2^nd . להתאים את רועי נקודות לפי הצורך כדי לצמצם עוד יותר את האפשרות של תוצאות חיוביות שגויות.
    4. תווית שההחזר לפי רמת אנטומי לשימוש עתידי באמצעות תיבת טקסט בתחתית שמאל של תיבת הדו-שיח.
11. מחיקת ROIs לא רצויים
    1. הסר את רועי לא רצויים מיד אחרי סיום.
       1. לחץ פעמיים על מקום בתוך לצופה PET/CT כדי להשלים את רועי לא רצויים.
       2. לחץ על הלחצן עם סמל סל המיחזור בתיבת הדו-שיח "שומן חום, רועי".
       3. לחץ על 'כן' כאשר תתבקש לעשות זאת בין אם המשתמש מעוניין להסיר את רועי הנוכחי ובין אם לאו.
    2. מחיקה של רועי שנעשו בעבר.
       1. בחר ההחזר הרצויה באמצעות הלמעלה או למטה בחצים לצד מספר רועי.
       2. לחץ על לחצן מיחזור.
          הערה: לאחר רועי נמחק, המספרים המשויכים לכל רועי גדול מהרצון רועי שנמחקו בהתאם להסטה מטה הסדר (למשל אם רועי #2 נמחק, רועי #3 יהפוך #2 ו 4 # רועי להפוך #3, וכן הלאה). ROIs שכותרתו להקל על תהליך זה.
12. שמירת ROIs
    1. לחץ על הלחצן "שמור", מספקים שם קובץ לשמירת ROIs שהושלמו כקובץ csv.
       הערה: מומלץ ROIs להינצל במרווחים של 10 פרוסות כך התקדמות אינו אבוד. קבצי ה-csv יכול להיפתח בתוכנית עורך או גיליון אלקטרוני טקסט ומכיל את כל הנתונים הרלוונטיים על המחבט מזוהה בכל רועי כולל נפח, פעילות, SUVmean, וכו ערכי שינוי בתוכנית גיליון אלקטרוני עשוי לשנות את תבנית הקובץ ולהפוך אותו לא קריא ב- ImageJ.

4. לכימות לכל הגוף בת

1. השתמש ההנחיות הבאות כדי לזהות בת בכל אזורי הגוף.
   1. הימנע מקטעי הגובלים רקמות עם צפיפות גבוהה או פעילות ניגודים, כמו רגע בעיות רישום משותף עשוי להציג תוצאות חיוביות שגויות.
      הערה: עליך לזכור כי בת מחסני הם לעיתים קרובות סימטרי, מאפיין שיסייע בזיהוי חזותי של המחבט.
2. השתמש ציוני אנטומי ייחודי כגון הצורה בחוליות, מבנים גרמי אחרים הנוכחות של איברים כדי לזהות את האזור האנטומי הנוכחי. הימנע מבנים ספציפיים לאזור ידוע לייצר שווא-תוצאות חיוביות.
   1. לזהות בת באזור צוואר הרחם (חוליות C3-C7).
      1. נווט אל הנוף צירית על חוליית הצוואר השלישי (C3).
         הערה: אזורים C1-C2 עשוי להכיל גם בת, אבל בת זיהוי נוטים להיות מבולבל על ידי ספיגת גבוהות של FDG המוח ואת שרירי השלד.
      2. מתחילים את רועי על הצד הלטראלי של בתחנה רקמת שומן, הימנעות שרירי הצוואר סביב התהליך קוצניים של החוליה, ויצירת גבול אחורי רק לקצה התחתון של הלסת התחתונה.
      3. הכללת בלוטת התריס, אשר ייתכן צפיפות דומה, רמת הפעילות כמו עטלף(איור 2A ו- 2B).
   2. לזהות בת באזור dorsocervical (חוליות C5-C7).
      1. כוללים זה מחסן קטן, תת עורית של עטלף.
         הערה: הוא מופיע באופן סימטרי בתוך השומן התת עורית האחורי ליד C5-C7, איור 2B.
      2. בזהירות כוללים רקמת השומן התת עורית בלבד שבו מתרחשת פעילות חילוף החומרים.
   3. לזהות את המחבט באזור supraclavicular (חוליות C7-T3; והשתרשה עמוק בלבה, עמוד השדרה האחורי אל חלל החזה)
      1. להתחיל ציור הצד האחד רועי השטחית ביותר, קרוב לאזור העטלף פעיל ביותר.
         הערה: בת עשוי להרחיב האזור סביב הראש של עצם הזרוע.
      2. למנוע את האזור ישירות מעל קנה הנשימה, אשר מכיל בלוטת התריס, והקף את רועי כך תוצאות חיוביות שגויות ליד שרירי הצוואר ואת הריאות אינם נכללים.
   4. לזהות בת באזור בית השחי (בחוליות T3-T7).
      1. למצוא בת בבית השחי כמו התקדמות מן האזור supraclavicular.
      2. בחר בת ליד איפה הזרוע מתחיל להפריד הגוף, אלא למנוע את הצלעות והריאות.
         הערה: המחסנים שומן אלה בסופו של דבר מעבר אל וואט תת עורית על הקו טוב.
   5. לזהות את המחבט באזור mediastinal (בחוליות T7-T1; קדמי):
      הערה: בת עלולים להצטבר סביב מכלול של עצם החזה עבור אנשים מסוימים.
      1. בחר בת שם עצם החזה מתחיל להופיע בתחילת T2 ליד האזור הקדמי ביותר של חלל בית החזה של הפרט, ולהמשיך ROIs נלסון עד הסוף של הסרעפת.
   6. לזהות בת באזור paraspinal (חוליות T1-טי12), על ידי ציור ROIs סביב בת המקיף את הגוף, לא תהליך קוצניים, של החוליה.
      1. מתחילים כולל paraspinal בת מן המראה של הצלע הראשונה בקצה התחתון של C7.
      2. אל תכלול אזורים בין הצלעות, שבו השרירים הבין-צלעי הלוקליזציה.
   7. לזהות בת באזור הבטן (נחות טי12).
      1. למנוע את ureters, אשר יש צפיפות דומה בת, רמות פעילות גבוהה מאוד. (איור דו-ממדי).
      2. מעקב פעיל שומן ישירות סביב הכליות, עד פעילות חילוף החומרים כבר לא קיים.
      3. התאם ROIs בטן בתוך האזור הזה כדי לא לכלול את ureters אם voxel SUVmax מופיע בתוך או ליד החלק המדיאלי של הכליות.

5. אבטחת איכות

1. לבחון את MIP עבור מידע מוטעה ברור לאחר ROIs נמשכו על כל הפרוסות צירית נמדד מאמצע בחוליות C3 כדי סביב L3-4.
2. ודא voxel SUVmax אדום באזור המכיל את המחבט, במקום מבנים כגון ureters, אשר יציגו צפיפות דומה בת והערכים SUV גבוה מאוד.
3. שמור את הקובץ. csv הסופי כאשר מסוימים כל בת זוהתה, לא נכללו כל שווא-תוצאות חיוביות.

6. הממיין את בת אל מחסני בודדים

הערה: הסעיף הבא מתמקדת רק לכימות מחסני אזורית בת¹⁷. השלבים אינם הכרחיים להשגת כל הגוף בת ונפח הפעילות.

1. ליצור מסיכה בת בעורך "חום שומן, רועי" (איור 1).
   הערה: המסכה המוגדר כ regenerated חיית המחמד התמונה המכיל רק רכב שטח ערכים עבור voxels אושר בת בתוך ROIs שנוצרו במהלך השלבים הקודמים של פרוטוקול זה. ערך רכב שטח עבור כל voxels אחרים מוגדר ל- 0.
   1. פקח במחבט שזוהו כל הצופה PET/CT או מחדש PET/CT מציג מתוך התפריט הנפתח "תוספים" וטען ROIs הציל מעל.
      1. פתח את שלוש קבוצות של הסריקה של הנושא.
      2. פתח "בראון שמנה, רועי" תיבת הדו-שיח.
   2. בחר בכרטיסייה "המסכה" ולחץ על "לעשות PET רעולי פנים".
   3. לחכות קופסת נוספים צצים, בתחילת שם הקובץ עם "DUP_"...
   4. סגור את הצופה PET/CT, אך השאירו שקופסאות הפרט (עם סריקות CT ו- PET) לפתוח, ולאחר מכן פתח מחדש חלון הצופה PET/CT חדש.
   5. בחר את תיבות הסימון שלוש הבאות בתיבת הדו-שיח שמופיעה: ערכת CT, UPET להגדיר, ו CPET האחרונה הגדר (קרי, CPET הגדרת קרוב לתחתית הרשימה) - זה הקובץ המכיל את המסיכה שנוצר קודם לכן.
   6. לשנות את התצוגה של תמונות PET/CT הסאגיטלי ולהתחיל ROIs כל עבור האזור כולו ניתוח התחל מ הפרוסה הסאגיטלי באותו ציור.
      הערה: כיוון התמונה MIP לא ישתנה. גם, הפרוסה המרכזיים ביותר (קרי, לאורך המרכז של עמוד השדרה) הוא מתחיל במיקום טוב.
   7. שינוי פרוסה מגביל לטווח של פרוסה 1 האחרון פרוסה שנסרקו שעוברים ניתוח.
   8. בטל את הסף צפיפות (HU) ושנה את הגבול התחתון של הסף PET (רכב שטח) ל SUV 0.01 כדי לא לכלול כל voxels-עטלף, אשר כעת יש ערך רכב שטח של 0. סמן את התיבה מעל הלחצן "לצייר" הבא".
      1. תווית אזורים על-ידי הקלדת התווית הרצוי (למשל "צוואר הרחם", "supraclavicular", וכו ') לתוך שדה הטקסט בחלק התחתון השמאלי של תיבת הדו-שיח "שומן חום, רועי".
2. צייר ותווית רועי צוואר הרחם (איור 3 א) מאת מתחיל בחלק העליון של C3 והארכת רועי ל- C7, מצייר קו מתחת לגופה של C7 לפני סגירת רועי.
3. צייר ותווית supraclavicular רועי (איור 3b).
   1. מתחילים ב- C7, אבל לא כוללים את הגופה של חוליות בית החזה תוך כדי הרחבת רועי ל T3, ולאחר מכן להרחיב את הגבול הימני של רועי לחלק העליון של. המנובריום של עצם החזה.
   2. קו הגבול הימני של רועי עם הקצה הקדמי של הגוף של חוליות בית החזה כלולים בתוך אזור זה.
4. לצייר, תווית רועי בבית השחי (איור 3 c).
   1. מתחילים ב- T3, אך לא לכלול את גופתו של חוליות בית החזה תוך כדי הרחבת רועי ל T7 ולאחר מכן להרחיב את הגבול הימני של רועי קצר של גוף עצם החזה.
   2. קו הגבול הימני של רועי עם הקצה הקדמי של הגוף של חוליות בית החזה כלולים בתוך אזור זה.
5. לצייר, תווית רועי mediastinal (איור 3d) מאת המקיף עצם החזה כולו בתוך רועי יחיד.
6. לצייר, תווית רועי Paraspinal (איור 3e) שמתחילים ב- T1, כולל כל חוליות בית החזה (עד טי12) בתוך רועי.
   1. קו הגבול השמאלי של רועי עם הקצה הקדמי של הגוף של חוליות בית החזה.
      להרחיב את הגבול הימני של רועי כך כל בת באזור הינה כלולה.
7. צייר תווית רועי בטן (איור 3f) על ידי מתחיל בחלק העליון של L1, לכלול כל עטלף זה היה לא נוכחים בכל האזורים קודמות אחרות בתוך הבטן רועי.
8. צייר, תווית dorsocervical רועי (איור 3 g).
   1. לכלול את האזור של שומן תת עורי הגבי ליד צוואר הרחם ו העליון של האזור paraspinal; . זה איפה הגוף הנבדק עשה קשר עם המיטה סריקה.
9. הסימון 'הצג כל' כדי להציג את ROIs של כל האזורים בשורה ROIs כל כדי למנוע חפיפה או תת הערכה.
   1. ותנוחת ROIs הסמוך למתחם פלאש אחד עם השני, כך לא עטלף כולל שני אזורים, וכי שום בורג חסר כל האיזורים.
   2. להתבונן MIP מתצוגות, הקדמיות והצדדיות שני כדי לבדוק אם כל הפרוסות הם להיכלל באזורים מוגדרים היטב. בדוק את גבולות הפרוסה אם ישנם אזורים לא יסומנו בכחול (שלב 6.2.2).
10. לשמור את הנתונים הסופי לתוך קובץ ה-. csv חדש. קובץ זה יכיל סכומים אזוריות או ממוצעים עבור כל הפרמטרים בת מתחנת כל שזוהו.

תוצאות

העטלף הוא לכמת באמצעות סדרה של שלבי עיבוד של ייבוא תמונות פוסט כמוצג באיור1. ספי PET ו- CT משמשים לזיהוי voxels פעילים סמויה, יש הצפיפות של רקמת שומן. עם זאת, כמה voxels פגישה קריטריונים אלה יכול להתרחש במקומות אנטומי לא עשוי להכיל בת. כדי למנוע תוצאות חיוביות שגויות אלה, PET, CT, והמידע האנטומי כל להביא בחשבון בעת ציור ROIs (איור 2). מספר אזורים נפוצים כוללים ולהימנע כאשר לכימות כל הגוף בת במקצועות גירוי הקור מוצגים באיור 2, כגון סמויה פעיל צוואר הרחם בת לעומת בלוטות הרוק, מיתרי הקול, בלוטת התריס (איור 2 א ו- 2B); supraclavicular בת נגד רעידות שרירים ליד הגבולות של אוויר ורקמות מוצק (למשל השרירים הבין-צלעי) (איור 2C); ומתויגים בטן בת לעומת calyces של הכליות כפי שהם לנקות גלוקוז (איור דו-ממדי). לאחר מבוצע הידור של כל פרוסה צירית של רועי, מחסני בת יכול להיות מקוטע בתוך המטוס sagittal לבחון אינטרה- / הפרט בין הבדלי בת אזורי הפעלה (איור 3).

איור 1. זרימה סכמטי של השלבים בעיבוד התמונה. ראשית, חיית המחמד תמונות ותמונות CT המתאימה נטען לתוך ה PET/CT plug-in (A). לאחר ROIs צירית נמשכים על כל פרוסה PET/CT (B), כל voxel ישיבות קריטריונים PET ו- CT מזוהים בכחול (C). מסכה נוצרת אלה המזוהים בת voxels (D), אשר מוחלף המתוקן חיית המחמד שהסקירה. המקורית (E), ואת מחסני הם מחולקים בתצוגה הסאגיטלי (נ). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

באיור 2. בת צירית אזור-של-עניין הבחירה והאזורים המשותפים כדי להימנע ב מחסני בת מרובים. פרוסות צירית לבין תמונת PET/CT מאוחה (עמודים 1 ו- 2) תמונה מוקרנת בעוצמה מירבית (MIP, עמודה 3) עם קווים ירוקים לציון גובה הפרוסה מהסריקה נרכש בעקבות גירוי הקור. ירוק ROIs הן drawnaround אזורים עם צפיפות רקמת שומן, ספיגת FDG גבוהה ומיקומים האנטומי עשוי להכיל העטלף פעיל בעמודות 1 ו- 2. לא סביר להכיל בת אנטומי אזורים מסומנים באדום בטור 2. Voxels פוגש את הקריטריונים בת PET ו- CT באישור ImageJ, מסומן בכחול. דוגמאות נלקחים באמצע צוואר הרחם הקדמי (א), (ב) צוואר הרחם דיפו ברמה של בלוטת התריס, דיפו (ג) Supraclavicular/בבית השחי בקרבת מקום רועד שרירי השלד (קרי: Intercostals), (ד) דיפו בטן ברמה של ureters של הכליות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 3. פילוח אזורי של מחסני בת שבעה מהנוף הווריד. בעקבות הדור של תמונה "בת המסכה" המכיל רק voxels מחמד זוהו בעבר כמו העטלף פעיל, אזורים הבאים ניתן להפריד עם ROIs שצוירו בהמטוס sagittal: צוואר הרחם (C3-C7) (א), (ב) Supraclavicular (C7-T3, למעט חוליות), (ג ) בבית השחי (T3-T7, למעט חוליות), (ד) Mediastinal (חלל החזה הקדמי), Paraspinal (E) (T1-טי12, מהקצה הקדמי של החוליות לתהליכים קוצניים), Abdominal (נ) (טי12-L3, מאובחנת) ו Dorsocervical (G) (ברורים השמן דיפו ו אחורי באמצע paraspinal; ליד האזור צוואר הרחם). תמונה מורכבת עם כל האיזורים מופיע (H). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Discussion

אישור של בת תפקודית אצל בני אדם מבוגרים, מאז עניין רב להבין את התפקיד של עטלף לפיזיולוגיה האנושית. עם זאת, כי זו רקמת תרמוגנית נמצא לעיתים קרובות לצמצם מטוסים fascial, וביניהם בתוך שמן לבן, סביב איברים אחרים, זה מאתגר לכמת. בשנת 2016, מסמך הסכמה בהוצאת פאנל המומחים הבינלאומי בת עם המלצות על דיווח מאפיינים המשתתף רלוונטיים לקריטריונים נושא ההכנה, פרוטוקול לרכישת PET/CT תמונות²¹. הפאנל גם זיהו את הצורך יותר עקביות בעיבוד של PET/CT על כימות בת, וציין כי שיטות לזיהוי בת יש מגוונות, ברוב המקרים, רק מוגבל פירוט של ההליך כימות בת מסופק. כתוצאה מכך, בעוד דיווחים על תוך המחקר הפארמצבטית גבוה^22,23,24, ניכרת שונות בת ונפח הפעילות דווחה על-ידי קבוצות באמצעות שיטות שונות כמת, גם כאשר המשתתפים הם של גיל דומה, סקס ו- BMI^25,26. חוסר עקביות אלה מקשות בהשוואת ממצאים, הובילו מחלוקת על הכמות של בת אדם מבוגר¹⁵.

הגבלה הטבועה של עיבוד תמונה PET/CT הוא ההכללה של voxels בקריטריונים PET ו- CT אך הם במקומות אנטומיים המתאימים למבני חוץ בת. רישום מושלם ושיתוף של תמונות PET ו- CT הוא כמעט בלתי אפשרי, בגלל ההבדלים ברזולוציה ונושא תנועה במהלך סריקות. כתוצאה מכך, מבנים הגובלים אוויר או עצם ואזורים של מעקב גבוהה ספיגת מזוהים באופן שגוי לעיתים קרובות כמו העטלף פעיל. כדי להגביל את ההכללה של voxels חיובי כוזב, אחד צריך להחיל קריטריונים PET ו- CT רק בתוך ROIs זה משתמשים לבנות. אבל לגישות לכמת בת עם ROIs מוגדרים על-ידי המשתמש או ניתוחים אוטומטיים שונים בסכום של המשתמש מעורבות וידע שהם דורשים. אנחנו הראו כי משתמש יחיד, דו מימדי המוגדר על-ידי המשתמש הפרונטליים שרועי להחיל כל ערימת תמונות עשוי להיות נוטה יותר כולל אזורים חיובי כוזב¹⁹. מספר קבוצות פיתחו בשיטות אוטומטיות לכמת בת המסוגלים במהירות עיבוד אלגוריתמית בלי הרבה מהמשתמש קלט משתמש. עם זאת, שיטות אלה גם להיכשל כדי לכלול כל פוטנציאל בת המכילות אזורים, במיוחד הגוף התחתון²⁷, או כרוכים שיעור גבוה יחסית של תוצאות חיוביות שגויות²⁸ , false נגטיב²⁶. מאז הנפח של בת אנוש היא בדרך כלל נמוכה (< 600 מל ', או < 2% מכלל מסת הגוף), שגיאות מוחלט קטן כימות עלול להוביל הבדלים גדולים יחסית.

הגישה קפדנית יותר מתוארת על ידי מחקר זה של ציור ROIs על כל פרוסה PET-CT צירית מאפשרת הגילוי של בת בשכבות fascial הצרים תוך מתן בטחון רב יותר, כי אינן נכללות תוצאות חיוביות שגויות. זה מניב כימות מפורט של כל individial, במקום הערכה בינארי של המחבט נוכחות או היעדרות²⁹. לכן, יתכן מתאים יותר ניסויים מבוקרים גודל מדגם קטן מתוך כוונה ללמוד בת פיזיולוגיה ו/או תופעות של התערבויות. יתר על כן, היכולת להגדיר ספציפיים לאזור בת מחסני עשוי לספק עוד תובנות רלוונטיות פונקציונלי ולמקור התפתחותית של עטלף. אנו מאמינים שאמצעי כמותי אלה הם חשובים לא רק לשם השוואה על פני השדה, אלא גם על התרומה של עטלף אומדן טוב יותר אנרגיה מטבוליזם הומיאותרמיות בבני אדם בוגרים.

מספר תכונות אנטומיות של עטלף יעזור למשתמשים של הכללת שלנו מגבלת שיטת voxels חיובי כוזב. המחבט נמצא בדרך כלל שכבות fascial רציפה, סימטרי. לפיכך, בעת ציור וכוונון רועי, בחינת הפרוסות צירית לכוחו של המשכיות, סימטריה של רקמת שומן שנבחר באפשרותך לסייע למשתמשים למקסם את ההכללה של רקמת שומן תוך מזעור ההכללה של שרירי השלד, העצמות, ועוד מבנים בת שאינם ברורים. העטלף פעיל היא גם נוכח נדירות מחסני אדיפוז תת עורית, כך אנו ממליצים למשתמשים למנוע באזורים אלה כאשר בונים ROIs. כאמור בפרוטוקול, בת מופץ במספר אזורים אנטומי נבדלים, כולל את צוואר הרחם dorsocervical, supraclavicular, בבית השחי, mediastinal, paraspinal, מחסני בטן. מחסני אלה מופצים כזה אחד צירית לחתוך מאי מכילים יותר מאשר בת של מחסני מרובים. למשל, פרוסה צירית באזור בית החזה יכול להכיל בת מן mediastinal דיפו (הפרוקסימלית ואת הקדמי), paraspinal דיפו (הפרוקסימלית ואת האחוריים, לאורך עמוד השדרה), בבית השחי דיפו (לרוחב ו ליד קו אמצע-גישה antero-אחוריים). הידע של מחסני אלה באפשרותך לסייע למשתמשים ליצור ROIs באזורים שונים של הגוף, שכן הן עלולות מקומות מראש המתוארים הם במידה רבה רציפים, כפי שמתואר פרוטוקול שלנו. עם זאת, כי אנו מעודדים שהמשתמשים יציירו רועי אחד בלבד לכל פרוסה כדי למנוע חפיפה רועי, שלבים נוספים של יצירת מסיכה בת וציור ROIs הסאגיטלי נדרש להפריד את voxels בת זוהו בעבר לתוך מחסני אזוריות נפרדות, אם מידע של התפלגות בת היא הרצויה, קרי, הפרדת mediastinal paraspinal, בבית השחי בת זוהה רועי צירית אותו לתוך מחסני בהתבסס על מיקום sagital (איור 3).

התוכנה viewer PET/CT יכול לשמש גם כדי לכמת את הפעילות של רקמות חוץ המחבט, למשל רועד שרירי השלד, איזה משחק גם הגדולות הצטננות תפקיד המושרה התרמוגנזה¹⁹, או אזורים שונים של המוח או של הכבד, כי כבר הציע כמו ממחטות נייר הפניה PET/CT ניתוח²¹. עם זאת, רקמות אלו יהיה צפיפויות הפצות אנטומיים שונים (BAT), נמצאים מחוץ המוקד של הפרוטוקול הנוכחי שלנו. אנו מכוונים לקוראים המסמך קונצנזוס ביתר פירוט על אלה נושאים²¹. לבסוף, אנו ממליצים לכל המשתמשים לעדכן ImageJ ולבקר petctviewer.org עבור יישום plug-in עדכונים וסיוע תוכנה ללא הרף.

למרות שאנו מאמינים כי בשיטה קפדנית זו היא מדויקת יותר מאשר בשיטות אוטומטיות^26,28 , שיטות המשתמשות של רועי מפושטת, יחיד כדי להעריך סה כ בת כרך^9,30, זה לא ללא מגבלות. אין שיטה אידיאלית לא פולשני לכמת בת אצל בני אדם, ¹⁸F-FDG ומייצג רק גלוקוז תפיסה, אשר אינה זהה לזו של מטבוליזם הגלוקוז¹¹. עם זאת, אף-על-פי אחרים המשדרים רדיואקטיבי היה בשימוש^31,32,33, ¹⁸F-FDG הוא רכיב המעקב הבולטים ביותר המשמשות ללימוד בת אנוש. לפיכך, פיתוח שיטות מתוקננת לנתח תמונות F-FDG PET/CT ¹⁸ימשיכו להיות מאריכות במחקר של פיזיולוגיה אנושית בת בעתיד הקרוב.

השיטה שאנחנו מציעים, יצירת רועי על כל פרוסה צירית המכילות בת תוך הימנעות משותף אזורים בעייתיים, עמל רב ודורש שיהיו קצת ידע באנטומיה הבסיסית למשתמש. אפשרי גם הבחירה רועי מחמירים עשוי להציג התשלילים שווא, מאז כמה מחסני המכילות בת עשויים להימנע. ציור ROIs על כל פרוסה צירית של התמונה PET/CT מאוחה מאפשר זהירות אפליה בין רקמת שומן רקמות שכנות סמויה פעיל ו/או ואזורים מושפע לשפוך מעל ואת חלקי נפח אפקטים³⁴. עם זאת, הזמן שהדרוש להשלמת ניתוח של סריקת יחיד יכול לנוע בין 3 ל-8 שעות, עם האפשרות של קיצור את מסגרת הזמן עם אימון וניסיון. גישות שונות מכונת למידה ייתכן שתוכל לצמצם את העבודה והניסיון הדרושים כדי לבצע משימה זו. עם זאת, יצירת שיטה אוטומטית יותר, ניתן לזהות במדויק בת והיא חזקים כדי תוצאות חיוביות שגויות שנוצרו על ידי מגבלות ההדמיה הנוכחי ידרוש dataset גדול עם יחידים של הרכב הגוף מגוונת והפצה בת. אנו מקווים כי בשיטה זו ניתן להשתמש כדי לייצר של אטלס בת מפורט זה עשוי לשמש כתבנית עבור גישות נתונים גדול יותר מתוחכם.

לסיכום, אנו הפגין גישה ניתוח תמונת שלב אחר שלב כדי לכמת נפח רקמת שומן חום אנושי, פעילות והפצה באמצעות סריקות FDG PET/CT קר-induced. השלבים הקריטיים כוללים 1) באופן רציף ולא באופן רציף ניתוח ROIs צירית, 2) הערכת את מחסני בת הרלוונטי לפי מיקומם האנטומי תוך הימנעות לרקמות אחרות סמויה פעיל. גישה זו כימות קפדני יכול לשמש על ידי חוקרים בתחום ללמוד בת פיזיולוגיה ואף לשמש כהפניה סטנדרטי לפיתוח אוטומטיות גישות כימות בת האדם בעתיד.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
ImageJ/Fiji Software	ImageJ	https://imagej.net/Fiji/Downloads	Open Source Software