This study was supported by a grant from Bruker Molecular Imaging (to WML) and from the NIH (Grant HL019982 to FJC).

<ol>
	<li>Minino, A. M., Murphy, S. L., Xu, J., Kochanek, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deaths:+final+data+for+2008.">Deaths: final data for 2008.</a> Natl Vital Stat Rep. 59, 1-126 (2011).</li><li>Niemi, M. L., Laaksonen, R., Kotila, M., Waltimo, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quality+of+life+4+years+after+stroke.">Quality of life 4 years after stroke.</a> Stroke. 19, 1101-1107 (1988).</li><li>Ter-Pogossian, M. M., Phelps, M. E., Hoffman, E. J., Mullani, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+positron-emission+transaxial+tomograph+for+nuclear+imaging.">A positron-emission transaxial tomograph for nuclear imaging.</a> 114, 89-98 (1975).</li><li>Schiffer, W. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serial+microPET+measures+of+the+metabolic+reaction+to+a+microdialysis+probe+implant.">Serial microPET measures of the metabolic reaction to a microdialysis probe implant.</a> J Neurosci Methods. 155, 272-284 (2006).</li><li>Roger, V. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heart+disease+and+stroke+statistics--2012+update:+a+report+from+the+American+Heart+Association.">Heart disease and stroke statistics--2012 update: a report from the American Heart Association.</a> Circulation. 125, e2-e220 (2012).</li><li>Heiss, W. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progressive+derangement+of+periinfarct+viable+tissue+in+ischemic+stroke.">Progressive derangement of periinfarct viable tissue in ischemic stroke.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 12, 193-203 (1992).</li><li>Foster, N. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alzheimer's+disease:+focal+cortical+changes+shown+by+positron+emission+tomography.">Alzheimer's disease: focal cortical changes shown by positron emission tomography.</a> Neurology. 33, 961-965 (1983).</li><li>Bustamante, E., Pedersen, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+aerobic+glycolysis+of+rat+hepatoma+cells+in+culture:+role+of+mitochondrial+hexokinase.">High aerobic glycolysis of rat hepatoma cells in culture: role of mitochondrial hexokinase.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 74, 3735-3739 (1977).</li><li>Toga, A. W., Santori, E. M., Hazani, R., Ambach, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+3D+digital+map+of+rat+brain.">A 3D digital map of rat brain.</a> Brain Res Bull. 38, 77-85 (1995).</li><li>Yuan, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Saptiotemporal+uptake+characteristics+of+[18]F-2-Fluoro-2-Deoxy-D-Glucose+in+a+rat+middle+cerebral+artery+occlusion+model.">Saptiotemporal uptake characteristics of [18]F-2-Fluoro-2-Deoxy-D-Glucose in a rat middle cerebral artery occlusion model.</a> Stroke. 44, (2013).</li><li>Nemoto, E. M., Hossmann, K. A., Cooper, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Post-ischemic+hypermetabolism+in+cat+brain.">Post-ischemic hypermetabolism in cat brain.</a> Stroke. 12 (5), 666-676 (1981).</li><li>Sachdev, P. S., Chen, X., Joscelyne, A., Wen, W., Brodaty, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amygdala+in+stroke/transient+ischemic+attack+patients+and+its+relationship+to+cognitive+impairment+and+psychopathology:+the+Sydney+stroke+study.">Amygdala in stroke/transient ischemic attack patients and its relationship to cognitive impairment and psychopathology: the Sydney stroke study.</a> Am. J. Geriatr. Psychiatry. 15, 487-496 (2007).</li><li>Nagasawa, H., Kogure, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlation+between+cerebral+blood+flow+and+histologic+changes+in+a+new+rat+model+of+middle+cerebral+artery+occlusion.">Correlation between cerebral blood flow and histologic changes in a new rat model of middle cerebral artery occlusion.</a> Stroke. 20, 1037-1043 (1989).</li><li>Hauber, W., Schmidt, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+effects+of+lesions+of+the+dorsomedial+and+dorsolateral+caudate-putamen+on+reaction+time+performance+in+rats.">Differential effects of lesions of the dorsomedial and dorsolateral caudate-putamen on reaction time performance in rats.</a> Behavioral Brain Research. 60, 211-215 (1994).</li><li>Davis, A. E., Gimenez, A. M., Therrien, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+entorhinal+cortex+lesions+on+sensory+integration+and+spatial+learning.">Effects of entorhinal cortex lesions on sensory integration and spatial learning.</a> Nurs. Res. 50, 77-85 (2001).</li><li>Hausler, R., Levine, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Auditory+dysfunction+in+stroke.">Auditory dysfunction in stroke.</a> Acta Otolaryngol. 120, 689-703 (2000).</li><li>Cechetto, D. F., Wilson, J. X., Smith, K. E., Wolski, D., Silver, M. D., Hachinski, V. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autonomic+and+myocardial+changes+in+middle+cerebral+artery+occlusion:+stroke+models+in+the+rat.">Autonomic and myocardial changes in middle cerebral artery occlusion: stroke models in the rat.</a> Brain Res. 502, 5296-5305 (1989).</li><li>Carmichael, S. T., Wei, L., Rovainen, C. M., Woolsey, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+patterns+of+intracortical+projections+after+focal+cortical+strike.">New patterns of intracortical projections after focal cortical strike.</a> Neurobiol. of Disease. 8, 910-922 (2001).</li><li>Failor, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neonatal+cerebral+hypoxia-ischemia+impairs+plasticity+in+rat+visual+cortex.">Neonatal cerebral hypoxia-ischemia impairs plasticity in rat visual cortex.</a> J. Neurosci. 30, 81-92 (2010).</li><li>Wurtz, R. H., Albano, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual-motor+function+of+the+primate+superior+colliculus.">Visual-motor function of the primate superior colliculus.</a> Ann. Rev. Neurosci. 3, 189-226 (1980).</li><li>Kuhn, F. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+PET+template-based+and+MRI-based+image+processing+in+the+quantitative+analysis+of+C11-raclopride+PET.">Comparison of PET template-based and MRI-based image processing in the quantitative analysis of C11-raclopride PET.</a> EJNMMI Res. 4 (1), 7 (2014).</li><li>Soret, M., Bacharach, S. L., Buvat, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Partial-Volume+Effect+in+PET+Tumor+Imaging.">Partial-Volume Effect in PET Tumor Imaging.</a> J. Nuc. Med. 48, 932-945 (2007).</li><li>Sanchez, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ALBIRA:+A+Small+Animal+PET/SPECT/CT+Imaging+System.">ALBIRA: A Small Animal PET/SPECT/CT Imaging System.</a> Med. Phys. 40 (5), 051906 (2013).</li><li>Casteels, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+and+Evaluation+of+Quantitative+Small-Animal+PET+Probabilistic+Atlases+for+[18F]FDG+and+[18F]FECT+Functional+Mapping+of+the+Mouse+Brain.">Construction and Evaluation of Quantitative Small-Animal PET Probabilistic Atlases for [18F]FDG and [18F]FECT Functional Mapping of the Mouse Brain.</a> PLOS One. 8 (6), e65286 (2013).</li></ol>

WML is a consultant for Bruker Molecular Imaging

כאן אנו מציגים אסטרטגיה מפורטת לזירוז שבץ, הדמיה PET, ומדידה תת-אזור סטנדרטי מוח של נזק לרקמות בSprague-Dawley חולדות. הדמיה של מודלים של בעלי חיים קטנים, במיוחד באזור של שבץ היא מועילה, כטיפול בשבץ מוחי על מנת להיות יעיל תלוי בזמן טיפולי קצר ביותר. כאן אנו מציגים מודל הפציעה reperfusion, בי השבץ היה מושרה באמצעות חסימה בעורק המוח האמצעי, והדמיה שנערכה באמצעות FDG עם PET, לצד CT רנטגן להתייחסות אנטומיים. מדידות מאורגנות של ספיגת FDG בתוך תת-אזורים במוח התאפשרה על ידי מיפוי מדויק של אטלס תבנית VOI על מוח החולדה בתוך תוכנת ניתוח תמונת PMOD. ערכי ratiometric FDG נאספו על ידי חלוקת משנה אזורים במוח המקבילה באונות מנוגדות, המאפשר מדידה ישירה של נזק תוך נרמול לוריאציות באות FDG PET הגלובלי בין בעלי חיים השונים וp הזמןoints. מדידות אלה עולות בקנה אחד עם את ההשפעה הצפויה של שבץ במוח החולדה, מפגינים באופן עקבי, אובדן משמעותי של ספיגת הגלוקוז רקמת המוח באזורים מסוימים של חצי הכדור ipsilateral. יש מתודולוגיה זו הפוטנציאל להגדיל את היכולת שלנו כדי להשוות ערכות נתונים FDG PET של בעלי חיים שעברו סוגים רבים של טראומה מוחית, כוללים שבץ איסכמי. על ידי סטנדרטיזציה הכרכים שיש לכמת ברחבי ההמיספרות של המוח ועל פני בעלי חיים רבים, בשיטה זו יוצרת מדידות של ספיגת הגלוקוז רקמת ירידה עקביות. שים לב שקליעים נותבים PET אחרים עם ספיגת המוח, כמו 11 C-raclopride לקולטנים D2, ניתן להשתמש בפרוטוקול זה, כמו גם 21. לבסוף, אנו מתארים שיטה לדמיין שבץ איסכמי במוח חולדה בתוך השלד שלה עם דיוק אנטומי גבוה בשלושה ממדים. מאז ירידת ערך פיזיולוגית ותפקודי תוצאת המשבץ מוחית יכול להיות חולפת או קבוע, שיטה לא פולשנית של הדמיהמאפשר לחוקרים להעריך את הנזק מוחי באותה החיה על פני תקופה של זמן. הוא מספק דרך להבקיע נוירולוגית החולדות, כמו גם להעריך גירעונות נוירולוגיות טווח קצר וארוך באותו בעלי החיים. פונקצית התבנית של תוכנת PMOD מאפשרת לחוקרים עם כמות מסוימת של דיוק כדי למפות את אזור פציעה ואולי כדי לתאם סיבוכי נוירולוגים ודפוסי התנהגות. לכימות מדויק של נזק על ידי שבץ subregion המוח, צעד המפתח הוא יישור של נתוני PET עם אטלס מוח חולדה בתוך PMOD. חוסר עקביות ביישור יכול להוביל לכימות נכון של אזורי משנה המוח המושפעים מאיסכמיה. כפי שתואר בשלב הפרוטוקול 4.1.7, אפשר להשתמש בבלוטות harderian כציוני דרך ליישור אטלס המוח עם נתונים PET ניסיוניים. השפעות נפח חלקי (PVE) הן דאגה במהלך ניתוח מסוג זה, ותגבלנה את הרזולוציה הכוללת של מבנה המוח שיכול להיות צילם. גלישת האות עלולה להתרחש בין כרכים סמוכים, או VOI עצמו עשוי להיות קטן מדי ביחס לרזולוצית המכשיר, ובכך להקטין את דיוק כמותי של השיטה 22. מערכת Albira PET משמשת במחקרים אלה מצוידת בשלוש טבעות גלאי ומניבה ברזולוציה של 1.1 מ&quot;מ, אשר התפתח ממקביל מערכת אחת-טבעת שהשיגה 1.5 מ&quot;מ 23. Buvat ועמיתים לעבודה לציין כי PVE ישפיע מדידות של גידולים בקוטר של פחות מ 2-3x הרזולוציה המערכת במחצית רוחב מרבי מלאה (FWHM), שהיה מתאים לנפח כדורי של 5.6-18.9 מ&quot;מ 3 ל3- טבעת Albira. Casteels et al., הצהיר לאחרונה כי כרכים גדולים מ 8 מ&quot;מ 3 יהיו השפעות נפח חלקיות מינימליות לסורקי PET פרה-קליניים מודרניים עם רזולוציה בטווח של 1.1-1.3 מ&quot;מ 24. האטלס שיפר כבר נבנה בקפידה עם הפרמטרים האלה בחשבון, ומנצל 58 VOIs, מתוכם 13 בסתיו מתחת לסף 8 מ&quot;מ 3. אלה כוללים את VOIs לימין ושמאל ההמיספרות של קליפת מוח הקדם חזיתית המדיאלי (6.3 מ&quot;מ 3, R / L), Cortex Par (7.6 מ&quot;מ 3, R / L), colliculus מעולה (7.1 מ&quot;מ 3, R / L) , VTA (5.5 מ&quot;מ 3, R / L), colliculus הנחות (5.7 מ&quot;מ 3, R / L), בלוטת יותרת המוח (5.9 מ&quot;מ 3), וזרימת דם CB (5.1 מ&quot;מ 3). בנוסף, מדידות של קליפת המוח הקדמי (1.4 מ&quot;מ 3 R / L) תהיה הרגישים ביותר לPvE בשל גודלו הקטן. מחקרים בבעלי חיים גדולים יותר כמו חולדות, אשר יש לי גידול מקביל בגודל של האנטומיה, יהיו מספר גדול יותר של תת-אזורים במוח שעלול להיות אמין לכמת בהשוואה לעכברים. עם זאת, שיטות אלו חלות על הדמיה מוחית בעכברים, שבו יש אטלס שלהם פנוי במוח בPMOD שמורכב מאזורי המשנה 18 שגודל למזער PVE. יתר על כן, באמצעות PET לזהות אזורים במוח אפילו קטנים יותר ממתוארים במחקר זה עשוי לדרוש שימוש במתודולוגיה חלופית. השיטה המתוארת כאן מאפשרת כימות מאורגנת ויעילה של נזק מוחי רקמה לאורך זמן, בפילוח לפי subregion המוח, בחולדות חיות. פגיעה בגוף עקב איסכמיה מודגמת כאן כדוגמא, אבל המתודולוגיה שהוצגה לכימות של שינויים בפעילות המוח יכולה להיות מיושמת על כל מצב אחר הפוגע במוח החולדה. לסיכום, נתוני FDG-PET-CT של בעלי חיים קטנים ניתן לרכוש באופן בלתי פולשני וחסכוני, וניתן להשתמש בו בנוחות עבור הדמיה חיה קטנה בצורה כמותית. ניצול כלי התבנית שיפר של תכנית PMOD, אזורי איסכמי במוח יכולים להיות שמסומן ונתוני PET נמדדו. זה הוא כלי רב עוצמה למחקר העתידי של ארגון מחדש במוח, תיקון, וneurogenesis לאחר איסכמיה מוחית שתקדם developmeNT של נוירו-טיפולים של חולי שבץ נכים. הדמיה זו תהיה גם שימושית במיוחד בהערכת מקרים אחרים של טראומה מוחית, שבו הנזק לרקמות יכולות להיות מיושרות משיטות הדמיה נפרדות.

שבץ הוא אחד הגורמים המובילים לתמותה במדינות מפותחות, והוא אחראי באופן ישיר למותם של 1 מתוך 19 אמריקאים 1. הערכה הוא כי כ 795.000 אמריקאים חווים שבץ מדי שנה, מתוכם 87% מאלה הם איסכמי בטבע 5. במהלך אירוע איסכמי, אספקה ​​רציפה של חמצן וגלוקוז לתאי העצב בקליפת המוח נפגעת קשה גרימת סביבת חוסר חמצן, מה שמוביל לירידה בתפקוד סלולארי באזורים במוח שנפגעו. בהתאם לחומרה של האירוע המוחי, זרימת דם במוח וספיגת הגלוקוז משתנים מרחב ובזמן. ניתן לזהות נזק שייגרם עקב שבץ באמצעות שיטות בלתי פולשניות, כגון F-18 fluorodeoxyglucose (FDG) Positron Emission טומוגרפיה 6. FDG הוא אנלוגי גלוקוז שבו קבוצת הידרוקסיל בעמדת 2 הוחלפה בפוזיטרונים פולטות איזוטופ 18 F. 18 F הוא advantageous בשל זמן מחצית החיים, הארוכים שלה 110 דקות, המאפשר לה לשמש כדי לזהות צריכת הגלוקוז במוח. FDG PET מייצרת מפה ברזולוציה גבוהה הכמותית של צריכת deoxyglucose בתוך המוח 7 18 F נוטה להצטבר באזורים של צריכת סוכר גבוהה, מצביעה על כך שרקמות כאלה הן מאוד מטבולית פעילה 8. גרעין F 18 עובר-התפרקות בטא, שחרור פוזיטרונים, שמהירות משמידה עם אלקטרון סמוך, הפקת קרני גמא, המתגלים על ידי המכשיר. ניתן לחזור על סריקות FDG PET באותו האדם עם 10 18 לפחות מחצית חיים F, או כ -18 שעות, בין סריקות, ובכך לספק דרך ללמוד את השינויים בפעילות המוח לאורך זמן באותו האדם. מודלים של בעלי חיים פרה-קליניים, כגון חולדות, משמשים לעתים קרובות כדי להעריך את ההשפעות של שבץ והיעילות של טיפולים בשבץ. מאז FDG PET אינה פולשני, ניתן להשתמש בו כדי למדודאת ההשפעות של שבץ מוחי לאורך זמן מבלי לשבש את הפיסיולוגיה של בעלי החיים. בהתאם למיקום אירוע השבץ, אזורים שונים של המוח עשויים להיות מושפעים. עם זאת, עם בעלי חיים קטנים כגון חולדות, באופן ידני הגדרה וכימות פעילות באזורים מסוימים של מוח החולדה יכולה להיות מאתגר. על מנת להשוות את פעילות חילוף חומרים של גלוקוז באזורים מסוימים של מוח החולדה לאורך זמן, כרכים של עניין (VOI) ללכמת חייבים להיות מסומן באופן עקבי. אטלס מדויק של מוח החולדה פותח כדי להקל על בעיה זו 9, והוסב לצורה דיגיטלית לשימוש בכימות של נתונים FDG-PET פרה-קליניים. כאן אנו מציגים שיטה לסווג נזק לרקמות שבץ באופן עקבי, שיטתי. השיטה מפרטת את ההליך כירורגי לייזום איסכמיה מוחית במודל חיה, כימות תת-אזורים ספציפיים במוח מושפע מאירוע מוחי, ולייצר שלוש הדמיה ממדית של ההיקף ומיקום של אירוע מוחינזק לרקמות תוך שימוש בטכניקות ובכלים המתאימים. באמצעות המתודולוגיה שתוארה במחקר זה, חוקרים יכולים באופן עקבי ליזום איסכמיה מוחית בחולדות, לנהל הדמיה PET, ולכמת שינויים בספיגת FDG באמצעות אזורים במוח שהוגדרו במודלים פרה-קליניים שבץ לאורך זמן.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Albira PET SPECT CT</td>
			<td style="width:71px;">Bruker</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>3D molecular imaging equipment</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Sprague Dawley Rats</td>
			<td style="width:71px;">Charles River Laboratories</td>
			<td align="right" style="width:119px;">400</td>
			<td>Animal Subjects</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">18-F-D-Glucose</td>
			<td style="width:71px;">Spectron</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>PET compound</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">micro clamp</td>
			<td style="width:71px;">FST</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>artery clamp</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">occluder #4037</td>
			<td style="width:71px;">Doccol Corp.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>surgical stroke induction</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

non-invasive imaging and analysis of cerebral ischemia in living rats using positron emission tomography with 18f-fdg

שבץ הוא הגורם המוביל השלישי למוות בקרב אמריקאים גיל 65 ומעלה 1. איכות חיים של חולים הסובלים משבץ מוחי לא מצליחה לחזור לשגרה ברוב גדול של חולים 2, שהוא בעיקר בגלל חוסר הנוכחי של טיפול הקליני לשבץ חריף. זה מחייב הבנת ההשפעות הפיזיולוגיות של איסכמיה מוחית על רקמת המוח לאורך זמן והוא אזור מרכזי של מחקר פעיל. לצורך זה, התקדמות ניסוי נעשתה שימוש בחולדות כמודל פרה-קליני עבור שבץ, במיוחד, תוך שימוש בשיטות בלתי פולשניות כגון F-18 fluorodeoxyglucose (FDG) בשילוב עם פוזיטרון פליטת פוזיטרונים (PET) הדמיה 3,10,17. כאן אנו מציגים אסטרטגיה לגרימת איסכמיה מוחית בחולדות על ידי חסימת עורק המוח אמצעית (MCAO) שאיסכמיה מוחית מחקה מוקדה בבני אדם, והדמית השפעותיה על 24 שעות באמצעות FDG-PET בשילוב עם טומוגרפיה ממוחשבת X-ray (CT) עם Albira Pמכשיר ET-CT. אטלס תבנית VOI היה התמזגו לאחר מכן לנתונים עכברוש המוחין כדי לאפשר ניתוח משוחד של המוח ותת האזורים שלה 4. בנוסף, שיטה להדמיה 3D של קורס זמן FDG-PET-CT מוצגת. לסיכום, אנו מציגים פרוטוקול מפורט לייזום, לכימות, ולדמיין אירוע שבץ איסכמי נגרם בעכברוש Sprague-Dawley המתגורר בשלושה ממדים באמצעות FDG-PET.

איסכמיה מוחית החלה בSprague-Dawley חולדות חיות באמצעות חסימה של עורק המוח האמצעי, עם הדמיה גרעינית שלאחר מכן בוצעה כדי לזהות את השפעותיו. חולדות חיות היו צילמו 24 שעות לפני גיוס שבץ, כמו גם 1.5 שעות ו -24 שעות שלאחר איסכמיה, כל אחד עם זריקות עצמאיות של כ 500 μCi של 18 F-FDG שדועך באופן מלא תוך 18 שעות. יש מערכת Albira טבעת שלושה גלאים המשמשת למחקרים אלה רגישות של 9%, מה שהופך את 500 μCi מינון סביר לחולדות. נתוני הדמיה נציג לPET וסריקות CT X-ray מוצגים לעכברוש בטרום 24 שעות ונקודות זמן שלאחר reperfusion-24 שעות באיור 1, שורות עליונה ותחתונות בהתאמה. הרוחביים (הלוחות A ו- E), (B פנלים וF) sagittal, ו( C פנלים וG) העטרה פרוסות לכל סריקה מוצגות עם נתונים FDG-PET הצבעוניים ב&amp; #8220; קנה מידה אינטנסיביות קשת &quot;, ומעולף על CT בגוונים אפור. שים לב שCT שימש לשיתוף רישום האנטומי של נתוני PET בתוך גולגולת בעלי החיים, ולא חלה שינויי radiodensity ברקמת המוח נרשמו במהלך ניסויים אלה. בגיל 24 שעות חלה ירידה דרמטית בספיגת הגלוקוז לחצי כדור ipsilateral, המצביעה על נזק לרקמות נרחבות בשל שבץ איסכמי נגרם. טיוח 3D של נתוני השכבות מוצג באיור 1D ו- H. כאשר הסתובבו על מסך, נתונים שניתנו אלה מספקים הדמיה משופרת של ירידת תוצאת המשבץ המוחית בספיגת FDG. על מנת לכמת את השינויים בספיגת הגלוקוז במוח עקב שבץ באופן spatiotemporal, אטלס מוח VOI היה מוחל מראש שבץ-בסיס, 1.5 שעות, 24 שעות ו( פוסט-reperfusion) עבור כל סריקה. הדבר זה הושג באמצעות חבילת תוכנת PMOD בשיתוף עם W. תבנית מוח החולדה שיפר וATLAs. ראשית, PMOD שימש להפוך כל אחד מערכות נתונים PET מוח חולדה למרחב המתאים והגיאומטריה באמצעות שיתוף רישום ידני באמצעות ההעברה וכלים סובב תחת לשונית Reslicing. שים לב שהכלי בקנה מידה זמין גם כדי להתאים את הגודל כללי של מוח, במידת צורך. בעוד שהשימוש באטלס שיפר עדיף על ציור ידני VOIs בתוך חלל המוח, ייתכן שיש שגיאה ניסיונית הנגרמת מהיתוך המוח לא מדויק. לפיכך, במקרים מסוימים ייתכן שתהיה צורך עלייה במספרים של בעלי חיים כדי להשיג מובהקות סטטיסטיות. בשלב הבא, אטלס מוח W. שיפר VOI יושם באופן אוטומטי כדי למדוד את הצטברות FDG, ביחידות ספיגה סטנדרטית, בתוך תת-אזורים מוגדרים במוח החולדה (איור 2). גם אטלס המוח VOI ניתן להשתמש באופנת איטרטיבי עם המודל הסטנדרטי המוח כדי לייעל את ההיתוך הידני של נתוני ניסוי נוסף. כאירוע סטוק היה מבודד לאונה הימנית של המוח בכל חיה, t הנזקo כל אזור היה לכמת על ידי חישוב יחס של פעילות ספיגת הגלוקוז בין אזורים נגדי (איור 2). השימוש ביחסים אלו מספק נורמליזציה נוחה בין ימין ואונה השמאלית, ומסיר את השונות שעלולים להיוצר בעת עריכת השוואות ערכי עוצמת אות PET פני סריקות שונות. בשבץ שלאחר 1.5 שעות, 18 uptakes F-FDG לא נפגע באזור איסכמי. לכן, לא חל שינויים כמותיים נצפו בספיגת הגלוקוז בין ההמיספרות הנגדית וipsilateral (איור 3, כחול ופסים ירוקים). זה יכול להיות בגלל היפר-ספיגה של גלוקוז באזור פרי-איסכמי או חילוף החומרים של הגלוקוז עלו בנקודה זו בזמן, כדי לפצות על אובדן סלולארי 10,11 ATP. עם זאת, ירידה משמעותית בספיגת הגלוקוז באזורים ספציפיים של חצי הכדור ipsilateral נצפתה על פני בעלי חיים רבים (n = 5) בשעה 24 לאחר reperfusion שעות (איור 3, ברים אדומים). Othאזורים במוח אה מוצג נזק קטן או לא בחצי כדור ipsilateral. באופן ספציפי, האזורים של חצי הכדור ipsilateral שהציג באופן עקבי uptakes FDG פחתה היו: האמיגדלה, putamen caudate, השמיעתי, אונת entorhinal, מבודדת, paracortex, ואזורים החושית של קליפת המוח. נגעים בקליפת המוח שנגרמו עקב שבץ קשורים עם אובדן של קשרים עצביים ומפות פונקציונליות שינו. מומים מבניים באמיגדלה עקב השבץ להוביל לבעיות בתפקוד הקוגניטיבי ופסיכופתולוגיה 12. אין זה מפתיע כי באזור caudate-putamen הושפע לספיגת FDG כזרימת דם במוח בחלק הצדדי של אזור זה מסופקת על ידי עורק המוח האמצעי החסום 13. פתולוגיה באזור זה של מוח מכרסם מובילה ללמידה לקויה להפלות, עיבוד הקוגניטיבי, ופונקציות שאינם מנוע 14. חוסר היכולת לקחת את FDG נצפתה גם בקליפת מוח entorhinalקליפת המוח השמיעתי ד באונה הטמפורלית המדיאלי של האונה איסכמי. בשנת 2001, דייויס et al. דיווח כי נזק קליפת entorhinal בחולדות מוביל לאינטגרציה חושית לקויה ולמידה מרחבית מתמשכת deificits 15. תפקוד לקוי שמיעה ידוע להתרחש בשבץ בבני אדם, אם כי לעתים רחוקות 16. עם זאת, ספיגה של FDG ידי colliculus הנחות שהיא אחד מהמסלולים השמיעתיים המרכזיים לא הושפעה משבץ במודל שלנו. הוכח כי חולדות שבץ מושרה MCAO להגדיל אפינפרין, נוראפינפרין, ופעילות עצבים הסימפתטית עקב אוטם בקליפת המוח המבודד, אחד האזורים במודל שלנו שהראו ספיגת FDG עניה 17. זה יכול לגרום לשינויים בתפקוד אוטונומי המשפיעים על מערכת הלב. ספיגת FDG עניה נצפתה גם באזור החושית של קליפת frontoparietal. אוטם איסכמי בתחום זה כבר דווח ללגרום לחריגות ואובדן קשרי התלמוס מבניות<html> 18. הספיגה המוגבלת FDG נצפתה גם בקליפת המוח הראייתית, שעלול להוביל לפלסטיות דומיננטיות עינית לקויה, כפי שדווחו בילודים עכברוש נתון לאיסכמיה חוסר חמצן 19. עם זאת, ירידה בספיגת FDG לא נצפתה בcolliculus מעולה אזור כי הוא מעורב בהדרכת 20 מנוע חזותי. ספיגת FDG באזור בהיפוקמפוס הייתה גם לקויה, אזור שהוא חשוב בזיכרון וניווט במרחב. היא נצפתה באופן עקבי כי תת-אזורים של המוח התיכון, כגון colliculus העליון ונחותים, אזור tegmental הגחון (VTA), כמו גם את הנורה חוש הריח של המוח הקדמי, והתלמוס העמוק לא הושפעו חסימה של עורק התרדמה אמצע (איור 3). יחדיו, תוצאות אלה ממחישות כי FDG-PET CT עם מספק אסטרטגית הדמיה קיימא, לשחזור, ולא פולשנית שעם לפקח איסכמיה מוחית בחולדות בצורה אורך. class = &quot;jove_content&quot; fo: לשמור-together.within-page = &quot;תמיד&quot;&gt; <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/51495/51495fig1.jpg" /> איור 1:. PET-CT נתונים של חולדות לפני ואחרי מוחין איסכמיה כל שורה מציגה רוחבית המתאים (A, E), saggital (B, F), העטרה (C, G), וניתן 3D (D, H) PET נתונים -CT של hr עכברוש 24 לפני (שורה העליונה) ו -24 שעות לאחר reperfusion (או 26 שעות לאחר הגיוס של איסכמיה המוחית; למטה). חצים לבנים מצביעים על מיקומו של ספיגת FDG ירד בשל נזק מוחי. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51495/51495fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/51495/51495fig2.jpg" /> איור 2: נתונים PET מיושרים עם אטלס מוח W. שיפר עכברוש באמצעות PMOD נתונים FDG-PET של.hr 24 עכברוש לאחר reperfusion (או איסכמיה פוסט-מוחי 26 שעות; שורה עליונה) הוא התמזגה עם אטלס תבנית מוח VOI לניתוח (בשורה תחתונה). צבעים מצביעים VOIs הנפרד של אטלס תבנית המוח. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51495/51495fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/51495/51495fig3.jpg" /> . איור 3: נציג ניתוח כמותי של גלוקוז ספיג במוח חולדה על ידי סעיף יחסים של זכות לאונה השמאלית אות FDG PET בתקן ספיגה יחידות מכל אזור של W. שיפר מוח החולדה האטלס דיווחו לסריקות שצולמו לפני אירוע שבץ איסכמי (לפני; כחול), 1.5 שעות (ירוק) ו -24 שעות (אדום) שלאחר reperfusion (או פוסט-reperfusion 26 שעות). ברים שגיאה מייצגים סטיית התקן לאירועי שבץ מוחי n = 5 חולדה, בכל נקודת זמן. ** P ≤ 0.01, p *≤ 0.05 (מבחן t מזווג). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51495/51495fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/51495/51495fig4.jpg" /> איור 4:. איור של ניתוח MCAO הקו האדום הוא occluder שמוכנס לתוך עורק התרדמה החיצוני. הסגלגל הכחול מייצג את האזור במוח.

Watch this Scientific Journal Video about Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG at JoVE.com

Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

Brain damage resulting from cerebral ischemia may be non-invasively imaged and studied in rats using pre-clinical positron emission tomography coupled with the injectable radioactive probe, 18F-fluorodeoxyglucose. Further, the use of modern software tools that include volume of interest (VOI) brain templates dramatically increase the quantitative information gleaned from these studies.

הדמיה לא פולשנית וניתוח של מוחין איסכמיה בחולדות Living שימוש Positron פליטת טומוגרפיה עם<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG

Stroke is the third leading cause of death among Americans 65 years of age or older1. The quality of life for patients who suffer from a stroke fails to ...

non-invasive-imaging-analysis-cerebral-ischemia-living-rats-using

Research

JoVE Journal

Medicine

Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

13.7K Views.  University of Notre Dame. Brain damage resulting from cerebral ischemia may be non-invasively imaged and studied in rats using pre-clinical positron emission tomography coupled with the injectable radioactive probe, 18F-fluorodeoxyglucose. Further, the use of modern software tools that include volume of interest (VOI) brain templates dramatically increase the quantitative information gleaned from these studies.

Video: Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

Basic Surgical Techniques in the G&ouml;ttingen Minipig: Intubation, Bladder Catheterization, Femoral Vessel Catheterization, and Transcardial Perfusion

The emergence of the G&ouml;ttingen minipig in research of topics such as neuroscience, toxicology, diabetes, obesity, and experimental surgery reflects the close resemblance of these animals to human anatomy and physiology 1-6.The size of the G&ouml;ttingen minipig permits the use of surgical equipment and advanced imaging modalities similar to those used in humans 6-8. The aim of this instructional video is to increase the awareness on the value of minipigs in biomedical research, by demonstrating how to perform tracheal intubation, transurethral bladder catheterization, femoral artery and vein catheterization, as well as transcardial perfusion. 
Endotracheal Intubation should be performed whenever a minipig undergoes general anesthesia, because it maintains a patent airway, permits assisted ventilation and protects the airways from aspirates. Transurethral bladder catheterization can provide useful information about about hydration state as well as renal and cardiovascular function during long surgical procedures. Furthermore, urinary catheterization can prevent contamination of delicate medico-technical equipment and painful bladder extension which may harm the animal and unnecessarily influence the experiment due to increased vagal tone and altered physiological parameters. Arterial and venous catheterization is useful for obtaining repeated blood samples and monitoring various physiological parameters. Catheterization of femoral vessels is preferable to catheterization of the neck vessels for ease of access, when performing experiments involving frame-based stereotaxic neurosurgery and brain imaging. When performing vessel catheterization in survival studies, strict aseptic technique must be employed to avoid infections6. Transcardial perfusion is the most effective fixation method, and yields preeminent results when preparing minipig organs for histology and histochemistry2,9. For more information about anesthesia, surgery and experimental techniques in swine in general we refer to Swindle 2007. Supplementary information about premedication and induction of anesthesia, assisted ventilation, analgesia, pre- and postoperative care of G&ouml;ttingen minipigs are available via the internet at <a href="http://www.minipigs.com">http://www.minipigs.com</a>10. For extensive information about porcine anatomy we refer to Nickel et al. Vol. 1-511.

Basic Surgical Techniques in the G&amp;#246;ttingen Minipig: Intubation, Bladder Catheterization, Femoral Vessel Catheterization, and Transcardial Perfusion

The use of domestic and miniature pigs in science has increased significantly in recent years. By demonstrating how to perform intubation, transurethral bladder catheterization, femoral artery and vein catheterization, as well as transcardial perfusion, we aim to further increase the value of G&ouml;ttingen minipigs in biomedical research.

טכניקות ניתוחיות בסיסי Minipig גטינגן: אינטובציה, צנתור שלפוחית ​​השתן, צנתור כלי עצם הירך, ו זלוף Transcardial

The emergence of the G&ouml;ttingen minipig in research of topics such as neuroscience, toxicology, diabetes, obesity, and experimental surgery reflects ...

Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography (FDG-PET/CT)

Conventional non-invasive imaging modalities of atherosclerosis such as coronary artery calcium (CAC)1 and carotid intimal medial thickness (C-IMT)2 provide information about the burden of disease. However, despite multiple validation studies of CAC3-5, and C-IMT2,6, these modalities do not accurately assess plaque characteristics7,8, and the composition and inflammatory state of the plaque determine its stability and, therefore, the risk of clinical events9-13.
[18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose (FDG) imaging using positron-emission tomography (PET)/computed tomography (CT) has been extensively studied in oncologic metabolism14,15. Studies using animal models and immunohistochemistry in humans show that FDG-PET/CT is exquisitely sensitive for detecting macrophage activity16, an important source of cellular inflammation in vessel walls. More recently, we17,18 and others have shown that FDG-PET/CT enables highly precise, novel measurements of inflammatory activity of activity of atherosclerotic plaques in large and medium-sized arteries9,16,19,20. FDG-PET/CT studies have many advantages over other imaging modalities: 1) high contrast resolution; 2) quantification of plaque volume and metabolic activity allowing for multi-modal atherosclerotic plaque quantification; 3) dynamic, real-time, in vivo imaging; 4) minimal operator dependence. Finally, vascular inflammation detected by FDG-PET/CT has been shown to predict cardiovascular (CV) events independent of traditional risk factors21,22 and is also highly associated with overall burden of atherosclerosis23. Plaque activity by FDG-PET/CT is modulated by known beneficial CV interventions such as short term (12 week) statin therapy24 as well as longer term therapeutic lifestyle changes (16 months)25.
The current methodology for quantification of FDG uptake in atherosclerotic plaque involves measurement of the standardized uptake value (SUV) of an artery of interest and of the venous blood pool in order to calculate a target to background ratio (TBR), which is calculated by dividing the arterial SUV by the venous blood pool SUV. This method has shown to represent a stable, reproducible phenotype over time, has a high sensitivity for detection of vascular inflammation, and also has high inter-and intra-reader reliability26. Here we present our methodology for patient preparation, image acquisition, and quantification of atherosclerotic plaque activity and vascular inflammation using SUV, TBR, and a global parameter called the metabolic volumetric product (MVP). These approaches may be applied to assess vascular inflammation in various study samples of interest in a consistent fashion as we have shown in several prior publications.9,20,27,28

Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography FDG-PET/CT

There is great need to identify atherosclerosis non-invasively, and here we demonstrate how FDG-PET/CT can be used to detect and quantify atherosclerotic plaque activity and vascular inflammation.

כימות של פעילות פלאק טרשת עורקים ודלקות כלי דם באמצעות [18-F] פליטת פוזיטרונים fluorodeoxyglucose טומוגרפיה / טומוגרפיה ממוחשבת (FDG-PET/CT)

Conventional non-invasive imaging modalities of atherosclerosis such as coronary artery calcium (CAC)1 and carotid intimal medial thickness (C-IMT)2 ...

Non-invasive Imaging of Acute Allograft Rejection after Rat Renal Transplantation Using 18F-FDG PET

The number of patients with end-stage renal disease, and the number of kidney allograft recipients continuously increases. Episodes of acute cellular allograft rejection (AR) are a negative prognostic factor for long-term allograft survival, and its timely diagnosis is crucial for allograft function 1. At present, AR can only be definitely diagnosed by core-needle biopsy, which, as an invasive method, bares significant risk of graft injury or even loss. Moreover, biopsies are not feasible in patients taking anticoagulant drugs and the limited sampling site of this technique may result in false negative results if the AR is focal or patchy. As a consequence, this gave rise to an ongoing search for new AR detection methods, which often has to be done in animals including the use of various transplantation models.
Since the early 60s rat renal transplantation is a well-established experimental method for the examination and analysis of AR 2. We herein present in addition small animal positron emission tomography (PET) using 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) to assess AR in an allogeneic uninephrectomized rat renal transplantation model and propose graft FDG-PET imaging as a new option for a non-invasive, specific and early diagnosis of AR also for the human situation 3. Further, this method can be applied for follow-up to improve monitoring of transplant rejection 4.

Non-invasive Imaging of Acute Allograft Rejection after Rat Renal Transplantation Using 18F-FDG PET

We herein present a rat renal transplantation model to non-invasively assess acute allograft rejection using positron emission tomography with 18F-fluorodeoxyglucose.

הדמיה לא פולשנית של דחיית שתל חריפה לאחר השתלת כליה באמצעות חולדה<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG PET

The number of patients with end-stage renal  disease, and the number of kidney allograft recipients continuously increases.  Episodes of acute cellular ...

Non-invasive Optical Measurement of Cerebral Metabolism and Hemodynamics in Infants

Perinatal brain injury remains a significant cause of infant mortality and morbidity, but there is not yet an effective bedside tool that can accurately screen for brain injury, monitor injury evolution, or assess response to therapy. The energy used by neurons is derived largely from tissue oxidative metabolism, and neural hyperactivity and cell death are reflected by corresponding changes in cerebral oxygen metabolism (CMRO2). Thus, measures of CMRO2 are reflective of neuronal viability and provide critical diagnostic information, making CMRO2 an ideal target for bedside measurement of brain health.
Brain-imaging techniques such as positron emission tomography (PET) and single-photon emission computed tomography (SPECT) yield measures of cerebral glucose and oxygen metabolism, but these techniques require the administration of radionucleotides, so they are used in only the most acute cases.
Continuous-wave near-infrared spectroscopy (CWNIRS) provides non-invasive and non-ionizing radiation measures of hemoglobin oxygen saturation (SO2) as a surrogate for cerebral oxygen consumption. However, SO2 is less than ideal as a surrogate for cerebral oxygen metabolism as it is influenced by both oxygen delivery and consumption. Furthermore, measurements of SO2 are not sensitive enough to detect brain injury hours after the insult 1,2, because oxygen consumption and delivery reach equilibrium after acute transients 3. We investigated the possibility of using more sophisticated NIRS optical methods to quantify cerebral oxygen metabolism at the bedside in healthy and brain-injured newborns. More specifically, we combined the frequency-domain NIRS (FDNIRS) measure of SO2 with the diffuse correlation spectroscopy (DCS) measure of blood flow index (CBFi) to yield an index of CMRO2 (CMRO2i) 4,5.
With the combined FDNIRS/DCS system we are able to quantify cerebral metabolism and hemodynamics. This represents an improvement over CWNIRS for detecting brain health, brain development, and response to therapy in neonates. Moreover, this method adheres to all neonatal intensive care unit (NICU) policies on infection control and institutional policies on laser safety. Future work will seek to integrate the two instruments to reduce acquisition time at the bedside and to implement real-time feedback on data quality to reduce the rate of data rejection.

We combined frequency-domain near-infrared spectroscopy measures of cerebral hemoglobin oxygenation with diffuse correlation spectroscopy measures of cerebral blood flow index to estimate an index of oxygen metabolism. We tested the utility of this measure as a bedside screening tool to evaluate the health and development of the newborn brain.

מדידה אופטית לא פולשנית של מטבוליזם ופרמטרים המודינמיים במוח אצל תינוקות

Perinatal brain injury remains a significant cause of infant mortality  and morbidity, but there is not yet an effective bedside tool that can  accurately ...

Human Brown Adipose Tissue Depots Automatically Segmented by Positron Emission Tomography/Computed Tomography and Registered Magnetic Resonance Images

Reliably differentiating brown adipose tissue (BAT) from other tissues using a non-invasive imaging method is an important step toward studying BAT in humans. Detecting BAT is typically confirmed by the uptake of the injected radioactive tracer 18F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) into adipose tissue depots, as measured by positron emission tomography/computed tomography (PET-CT) scans after exposing the subject to cold stimulus. Fat-water separated magnetic resonance imaging (MRI) has the ability to distinguish BAT without the use of a radioactive tracer. To date, MRI of BAT in adult humans has not been co-registered with cold-activated PET-CT. Therefore, this protocol uses 18F-FDG PET-CT scans to automatically generate a BAT mask, which is then applied to co-registered MRI scans of the same subject. This approach enables measurement of quantitative MRI properties of BAT without manual segmentation. BAT masks are created from two PET-CT scans: after exposure for 2 hr to either thermoneutral (TN) (24 &#176;C) or cold-activated (CA) (17 &#176;C) conditions. The TN and CA PET-CT scans are registered, and the PET standardized uptake and CT Hounsfield values are used to create a mask containing only BAT. CA and TN MRI scans are also acquired on the same subject and registered to the PET-CT scans in order to establish quantitative MRI properties within the automatically defined BAT mask. An advantage of this approach is that the segmentation is completely automated and is based on widely accepted methods for identification of activated BAT (PET-CT). The quantitative MRI properties of BAT established using this protocol can serve as the basis for an MRI-only BAT examination that avoids the radiation associated with PET-CT.

The method presented here uses 18F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) positron emission tomography/computed tomography (PET-CT) and fat-water separated magnetic resonance imaging (MRI), each scanned following 2 hr exposure to thermoneutral (24 &#176;C) and cold conditions (17 &#176;C) in order to map brown adipose tissue (BAT) in adult human subjects.

בסיס מיון רקמה האנושי בראון שומן בדיקה מחולק באופן אוטומטי על ידי פוזיטרון פליטת טומוגרפיה / טומוגרפיה ממוחשבת ורשום תמונות תהודה מגנטית

Reliably differentiating brown adipose tissue (BAT) from other tissues using a non-invasive imaging method is an important step toward studying BAT in ...

Simultaneous PET/MRI Imaging During Mouse Cerebral Hypoxia-ischemia

Dynamic changes in tissue water diffusion and glucose metabolism occur during and after hypoxia in cerebral hypoxia-ischemia reflecting a bioenergetics disturbance in affected cells. Diffusion weighted magnetic resonance imaging (MRI) identifies regions that are damaged, potentially irreversibly, by hypoxia-ischemia. Alterations in glucose utilization in the affected tissue may be detectable by positron emission tomography (PET) imaging of 2-deoxy-2-(18F)fluoro-&#7429;-glucose ([18F]FDG) uptake. Due to the rapid and variable nature of injury in this animal model, acquisition of both modes of data must be performed simultaneously in order to meaningfully correlate PET and MRI data. In addition, inter-animal variability in the hypoxic-ischemic injury due to vascular differences limits the ability to analyze multi-modal data and observe changes to a group-wise approach if data is not acquired simultaneously in individual subjects. The method presented here allows one to acquire both diffusion-weighted MRI and [18F]FDG uptake data in the same animal before, during, and after the hypoxic challenge in order to interrogate immediate physiological changes.

The method presented here uses simultaneous positron emission tomography and magnetic resonance imaging. In the cerebral hypoxia-ischemia model, dynamic changes in diffusion and glucose metabolism occur during and after injury. The evolving and irreproducible damage in this model necessitates simultaneous acquisition if meaningful multi-modal imaging data are to be acquired.

ההדמיה PET / MRI בו זמנית בעכבר מוחין היפוקסיה-איסכמיה

Dynamic changes in tissue water diffusion and glucose metabolism occur during and after hypoxia in cerebral hypoxia-ischemia reflecting a bioenergetics ...

Performing Permanent Distal Middle Cerebral with Common Carotid Artery Occlusion in Aged Rats to Study Cortical Ischemia with Sustained Disability

Stroke typically occurs in elderly people with a range of comorbidities including carotid (or other arterial) atherosclerosis, high blood pressure, obesity and diabetes. Accordingly, when evaluating therapies for stroke in animals, it is important to select a model with excellent face validity. Ischemic stroke accounts for 80% of all strokes, and the majority of these occur in the territory of the middle cerebral artery (MCA), often inducing infarcts that affect the sensorimotor cortex, causing persistent plegia or paresis on the contralateral side of the body. We demonstrate in this video a method for producing ischemic stroke in elderly rats, which causes sustained sensorimotor disability and substantial cortical infarcts. Specifically, we induce permanent distal middle cerebral artery occlusion (MCAO) in elderly female rats by using diathermy forceps to occlude a short segment of this artery. The carotid artery on the ipsilateral side to the lesion was then permanently occluded and the contralateral carotid artery was transiently occluded for 60 min. We measure the infarct size using structural T2-weighted magnetic resonance imaging (MRI) at 24 hr and 8 weeks after stroke. In this study, the mean infarct volume was 4.5% &#177; 2.0% (standard deviation) of the ipsilateral hemisphere at 24 hr (corrected for brain swelling using Gerriet&#8217;s equation, n = 5). This model is feasible and clinically relevant as it permits the induction of sustained sensorimotor deficits, which is important for the elucidation of pathophysiological mechanisms and novel treatments.

Here we present a protocol to produce permanent distal middle cerebral artery occlusion in elderly female rats with simultaneous occlusion of the carotid arteries to generate large cortical infarcts and sustained deficits. We show confirmation of the lesion size using structural MRI at 24 hr and 8 weeks after stroke.

Performing מוחות תיכונים דיסטלי קבוע עם ספיגה עורקת Common הראש אצל חולדות בנים לחקר קורטיקלי איסכמיה עם נכות קבועה זה

Stroke typically occurs in elderly people with a range of comorbidities including carotid (or other arterial) atherosclerosis, high blood pressure, ...

Modeling Encephalopathy of Prematurity Using Prenatal Hypoxia-ischemia with Intra-amniotic Lipopolysaccharide in Rats

Encephalopathy of prematurity (EoP) is a term that encompasses the central nervous system (CNS) abnormalities associated with preterm birth. To best advance translational objectives and uncover new therapeutic strategies for brain injury associated with preterm birth, preclinical models of EoP must include similar mechanisms of prenatal global injury observed in humans and involve multiple components of the maternal-placental-fetal system. Ideally, models should produce a similar spectrum of functional deficits in the mature animal and recapitulate multiple aspects of the pathophysiology. To mimic human systemic placental perfusion defects, placental underperfusion and/or chorioamnionitis associated with pathogen-induced inflammation in early preterm birth, we developed a model of prenatal transient systemic hypoxia-ischemia (TSHI) combined with intra-amniotic lipopolysaccharide (LPS). In pregnant Sprague Dawley rats, TSHI via uterine artery occlusion on embryonic day 18 (E18) induces a graded placental underperfusion defect associated with increasing CNS damage in the fetus. When combined with intra-amniotic LPS injections, placental inflammation is increased and CNS damage is compounded with associated white matter, gait and imaging abnormalities. Prenatal TSHI and TSHI+LPS prenatal insults meet several of the criteria of an EoP model including recapitulating the intrauterine insult, causing loss of neurons, oligodendrocytes and axons, loss of subplate, and functional deficits in adult animals that mimic those observed in children born extremely preterm. Moreover, this model allows for the dissection of inflammation induced by divergent injury types.

Encephalopathy of prematurity encompasses the central nervous system abnormalities associated with injury from preterm birth. This report describes a clinically relevant rat model of in utero transient systemic hypoxia-ischemia and intra-amniotic lipopolysaccharide administration (LPS) that mimics chorioamnionitis, and the related impact of infectious stimuli and placental underperfusion on CNS development.

דוגמנות אנצפלופתיה של פגות שימוש בהריון היפוקסיה-איסכמיה עם lipopolysaccharide Intra-השפיר בחולדות

Encephalopathy of prematurity (EoP) is a term that encompasses the central nervous system (CNS) abnormalities associated with preterm birth. To best ...

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

This paper describes the use of 18F-FDG and micro-PET/CT imaging to determine in vivo glucose metabolism kinetics in mice (and is transferable to rats). Impaired uptake and metabolism of glucose in multiple organ systems due to insulin resistance is a hallmark of type 2 diabetes. The ability of this technique to extract an image-derived input function from the vena cava using an iterative deconvolution method eliminates the requirement of the collection of arterial blood samples. Fitting of tissue and vena cava time activity curves to a two-tissue, three compartment model permits the estimation of kinetic micro-parameters related to the 18F-FDG uptake from the plasma to the intracellular space, the rate of transport from intracellular space to plasma and the rate of 18F-FDG phosphorylation. This methodology allows for multiple measures of glucose uptake and metabolism kinetics in the context of longitudinal studies and also provides insights into the efficacy of therapeutic interventions.

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

This study describes a protocol that uses 18F-FDG and positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) imaging, together with kinetic modelling, to quantify the in vivo, real-time uptake of 18F-FDG into tissues.

קביעת קינטיקס והגלוקוז שימוש<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG מיקרו-PET / CT

This paper describes the use of 18F-FDG and micro-PET/CT imaging to determine in vivo glucose metabolism kinetics in mice (and is transferable to rats). ...

Whole Body and Regional Quantification of Active Human Brown Adipose Tissue Using 18F-FDG PET/CT

In endothermic animals, brown adipose tissue (BAT) is activated to produce heat for defending body temperature in response to cold. BAT&#39;s ability to expend energy has made it a potential target for novel therapies to ameliorate obesity and associated metabolic disorders in humans. Though this tissue has been well studied in small animals, BAT&#39;s thermogenic capacity in humans remains largely unknown due to the difficulties of measuring its volume, activity, and distribution. Identifying and quantifying active human BAT is commonly performed using 18F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) positron emission tomography and computed tomography (PET/CT) scans following cold-exposure or pharmacological activation. Here we describe a detailed image-analysis approach to quantify total-body human BAT from 18F-FDG PET/CT scans using an open-source software. We demonstrate the drawing of user-specified regions of interest to identify metabolically active adipose tissue while avoiding common non-BAT tissues, to measure BAT volume and activity, and to further characterize its anatomical distribution. Although this rigorous approach is time-consuming, we believe it will ultimately provide a foundation to develop future automated BAT quantification algorithms.

Whole Body and Regional Quantification of Active Human Brown Adipose Tissue Using 18F-FDG PET/CT

Using free, open-source software, we have developed an analytical approach to quantify total and regional brown adipose tissue (BAT) volume and metabolic activity of BAT using 18F-FDG PET/CT.

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

In endothermic animals, brown adipose tissue (BAT) is activated to produce heat for defending body temperature in response to cold. BAT&#39;s ability to ...