We would like to thank the Vanderbilt University Institute of Imaging Science MRI technologists David Pennell, Leslie McIntosh, and Kristen George-Durrett, and the team of Vanderbilt University Medical Center PET/CT technologists led by Martha D. Shone. This work was supported by the following grants from the NIH: NCATS/NIH UL1 RR024975, NIDDK/NIH R21DK096282, NCI/NIH R25CA136440, and NIBIB/NIH T32EB014841.

The authors declare that they have no competing financial interests or other conflicts of interests.

פרוטוקול המחקר המתואר נועד להשתמש בשתי thermoneutral ומופעל הקר PET / CT באופן אוטומטי מחסני BAT קטע באופן ספציפי נושא. אזורים אלה נוצרים באופן אוטומטי מהעניין אז יכולים להיות מיושמים על שתי סריקות MRI thermoneutral ומופעל קרות אשר היו שותף רשומה לסריקות PET / CT של אותו הנושא. למיטב ידיעת...

עקב העלייה ניכרה בהשמנה היתר בעולם, יש התעניינות גוברת בתחומי מחקר להבנת מאזן אנרגיה. השמנת יתר יכול לגרום לבעיות רפואיות יקרות והרסניות כמו סוכרת, מחלת כבד, מחלת לב וכלי דם וסרטן, מה שהופך את האזור משמעותי של דאגה לבריאות ציבור 1. תחום אחד של מחקר שמטרתו להבין את האיזון של צריכת אנרגיה לעומת ההוצאה אנרגיה הוא המחקר של רקמת שומן חומה או BAT. למרות שכינה את רקמת שומן, BAT שונה מהרקמה הנפוצה יותר הלבנה השומן (WAT) בדרכים רבות 2. הפונקציה של תאי שומן לבנים היא לאחסן טריגליצרידים בvacuole שומנים גדול אחד לכל תא, ולשחרר טריגליצרידים אלה כמקור אנרגיה לזרם הדם בעת צורך. באופן שונה מאוד, הפונקציה של תאי שומן חומים היא לייצר חום. מנגנון אחד שבו זה מתרחש הוא באמצעות חשיפה לקור. זה גורם לעלייה בsympathetiג פעילות של מערכת עצבים, אשר בתורו מפעילה BAT. כאשר מופעל, adipocytes חום לייצר חום. לשם כך, הם משתמשים בטריגליצרידים הכלולים בvacuoles השומנים הקטן הרבים לכל תא, ובאמצעות הנוכחות של חלבון תרה 1 (UCP1) במיטוכונדריה בשפע, להמיר את הטריגליצרידים למצעים מטבולים ללא הייצור של ATP, וכתוצאה מכך אובדן entropic כיצירת חום. כטריגליצרידים מאוחסנים בvacuoles השומנים הקטן מתרוקנים, adipocyte לוקח את שניהם גלוקוז וטריגליצרידים נמצא בזרם הדם 3. העניין בלימוד BAT גדל באופן דרמטי בשנים האחרונות בשל תרומתה לthermogenesis אינה רועד, את תפקידה בויסות ההוצאה האנרגיה של הגוף, והיחס ההפוך בין פוטנציאל BAT והשמנת 3-9. בנוסף, מחקרים בבעלי החיים אחרונים מצביעים BAT משחק תפקיד קריטי ברמות הטריגליצרידים ניקוי וf גלוקוזROM זרם הדם, במיוחד לאחר הבליעה של ארוחה עתירה שומן 10,11. עם זאת, רוב מה שאנחנו יודעים על BAT היא תוצאה של מחקר ביונקים קטנים, אשר מכילים מחסנים רבים של BAT 4,9,12 - 15. על אף כמה מוקדם לומד 16-18, הנוכחות של BAT בבני האדם שחשבו באופן נרחב כדי להפחית עם גיל עד לאחרונה, כאשר ריבית בלימוד BAT אדם כבר מחודשת. מחקרים שנערכו לאחרונה מצביעים על כך שכמויות קטנות יחסית של BAT להתמיד בבגרות 19-24. גורם נוסף המגביל ללימוד BAT הוא שחוץ מביופסיה וצביעה היסטולוגית, השיטה חד-משמעית המקובלת כיום לאיתור BAT היא 18 F-fluorodeoxyglucose (18 F-FDG) טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים (PET). סורקי PET מודרניים משולבים בדרך כלל עם סורק טומוגרפיה ממוחשבת (CT). כאשר מופעל על ידי חשיפה לקור, BAT תופס 18 </sעד&gt; F-FDG radiotracer, שהוא אנלוגי חילוף חומרים של גלוקוז, והופך לגלוי על תמונות PET, בהשוואה לרמה הנמוכה בהרבה של 18 ספיגת F-FDG כאשר BAT הוא 20,21,23,25 לא פעילים. תמונות CT שנרכשו במהלך בחינת PET על עזרה סורק PET-CT כדי להבדיל בין רקמות עם ספיגת F-FDG גבוה 18 על ידי מתן מידע אנטומי. שימוש זה בהדמיה PET-CT חושף את הנושא לקרינה מייננת (בעיקר מPET, אם כי במינון מסריקת CT אינו זניח), ולכן שיטה לא רצויה לגילוי BAT. למרות שמספר מחקרים על BAT בבני האדם בוגר בריאים הולכים וגדל, מחקרים שנעשה לאחרונה של BAT האנושי בעיקר הוגבלו לPET-CT למפרע לומד 19,25, גופות אדם תינוק 26,27, מתבגרים אדם שכבר אושפזו בבתי חולים ל סיבות אחרות 27 - 30, וכמה מחקרים בבני אדם של מבוגרים הבריאים31-35. אחד האתגרים עם שני המחקרים של ילדים ומחקרים רטרוספקטיביים הוא האפשרות של תוצאות שינו כאשר לומד אוכלוסיית חולים שהוא חולה, אשר עשוי להשפיע BAT. בנוסף, מכיוון שרמת סוכר הוא לא מקור הדלק המועדף של BAT 36, מחקרי PET לא תמיד לזהות BAT הופעל, ולכן עשוי underrepresent הנוכחות של BAT. קושי נוסף בלימוד BAT עם הדמיה ביו-רפואית קשור לביצוע סגמנטציה להגדיר את הגבולות של מחסני רקמה. נכון לעכשיו, פילוח של BAT במחקרים בבני אדם לעתים קרובות מסתמך על מידה מסוימת של סגמנטציה הידנית ולכן פגיע לזיהוי שגוי של מחסני BAT, כמו גם השתנות הבין-מדרג. בגלל האתגרים הללו, טכניקות מיפוי מרחבי אמינות שיכול להבחין BAT מהפצות WAT, יחד עם שיטות פילוח אוטומטיות, יספק לחוקרים עם עוצמה חדשה לol בי ללמוד BAT. הדמיה בתהודה מגנטית (MRI) יש את היכולת לזיהוי, מיפוי מרחבי, וכימות נפח של BAT, ושלא כמו גישות קיימות היברידיות PET-CT הדמיה הכוללות מנה רדיואקטיביים לנושא הדמיה, MRI אינו כרוכה בקרינה מייננת וניתן להשתמש בבטחה ושוב ושוב. היכולת לזהות ולכמת BAT באמצעות MRI יכול להיות השפעה דרמטית חיובית על אנדוקרינולוגיה הקלינית ומרדף האחר אפיקים חדשים של מחקר השמנה. MRI שומן-מים הקודמים (FWMRI) מחקרים של BAT בשני עכברים ובני אדם מראה כי השומן-האות-החלק (FSF) של BAT הוא בטווח של 40-80 שומן%, ואילו WAT הוא מעל 90% שומן 15.26 27,. לפיכך, אנו משערים כי FWMRI מדד כמותי זה, בשילוב עם מדדי MRI כמותיים אחרים, ניתן להשתמש בו בעבודה בעתיד לחזות ולכמת מחסני BAT בבני אדם. זה יספק את קהילת המחקר עם כלי רב עוצמה שבה לבדוק את השפעתה של בת בנפגשהההוצאה abolism והאנרגיה ללא שימוש בקרינה מייננת. קבוצת המחקר שלנו כבר לומדת BAT בבני אדם מבוגר בשלוש השנים האחרונות. ההצגה הפומבית הראשונה שלנו בשימוש ב- MRI כדי לחקור BAT חשוד בנושא האדם בוגר אחד התרחשה בפברואר 2012 בשעה האגודה הבינלאומית לתהודה מגנטית בסדנת רפואת הפרדה (ISMRM) Fat-מים בלונג ביץ &#39;, קליפורניה 37. חודשים לאחר מכן, הקבוצה שלנו הציגה ערכי FSF בBAT חשוד בשני מבוגרים בפגישת ה -20 השנתית של ISMRM בחודש אפריל 2012 במלבורן, אוסטרליה 38. שנה אחת מאוחר יותר בישיבת -21 השנתית של ISMRM באפריל 2013 בסולט לייק סיטי, יוטה, הפרוטוקול המתואר בכתב היד הזה שימש לראשון (למיטב ידיעתנו) מצגת ציבורית של כימות MRI של PET-אישר BAT באדם בוגר מכפיף 39. באופן ספציפי, שהצגנו ראיות מראים כי previouslBAT החשוד y אושר להיות BAT activatable באמצעות שתי הדמיה 18 F-FDG PET-CT-הופעל קרה וthermoneutral. מאז שינה 2013, הקבוצה של בני אדם בוגרים ובריאים שלנו צילמה עם שני MRI וPET / CT בתנאי thermoneutral ומופעל קרים התרחב ליותר מ -20 נבדקים עם תוצאות שהוצגו לאחרונה בפברואר 2014 בשעה הסדנה &quot;היכרות עם תפקידיו של בראון שומן בבני אדם &quot;בחסות NIH NIDDK 40. באופן ספציפי, שדיווחנו FSF FWMRI וR 2 * תכונות הרפיה באזורים של BAT supraclavicular אושר על ידי 18 F-FDG PET-CT בבני אדם בוגר, עם ROIs BAT התווה באמצעות אלגוריתמי פילוח אוטומטיים המבוסס על PET-CT-הופעל הקר וthermoneutral סריקות. לאחרונה הצגנו תוצאות של מיפוי טמפרטורה ב -18 F-FDG PET-CT אישר BAT בבני אדם מבוגר באמצעות thermometry FWMRI המתקדם 41,42. ההליך שהוצג כאן לרכוששל שני סריקות F-18 FDG PET-CT באותו הנושא MRI ו, כל לאחר החשיפה לשני תנאים מופעלים קרים וthermoneutral. 18 סריקות F-FDG PET-CT-הופעל קרות וthermoneutral משמשות ליצירת אזורים מפולחים באופן אוטומטי BAT של עניין (ROIs), על בסיס ספציפי לנושא. אז ROIs BAT אלה מוחלות על סריקות MRI שיתוף רשום כדי למדוד את מאפייני MRI בPET-CT אישרו BAT. הגבלה של פרוטוקול זה היא שטמפרטורת האוויר בשימוש בעת חשיפה לנושאים או הגירוי החם או קר עולה בקנה אחד לכל נושא. זוהי מגבלה כי הטמפרטורה שבה כל חוויות נושא מרגישה חמות או צוננות יכולה להיות שונה. לכן, על ידי הפעלת הפעלת ניסוי שבמהלכו טמפרטורת האוויר מותאמת כך שתתאים לתגובתו של הפרט, ולאחר מכן באמצעות טמפרטורות אלה במהלך פרוטוקולי thermoneutral וקרה-הפעלה, זה יכול להיות אפשרי להשיג תגובות טובות יותרמרקמת השומן החומה.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1130">
	<tbody>
		<tr height="100">
			<td height="100" style="height:100px;width:363px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:392px;">Company</td>
			<td style="width:375px;">Catalog Number</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">MRI</td>
			<td style="width:392px;">Philips</td>
			<td style="width:375px;">Achieva 3T</td>
		</tr>
		<tr height="68">
			<td height="68" style="height:68px;width:363px;">MRI Torso-XL coil</td>
			<td style="width:392px;">Philips</td>
			<td style="width:375px;">Philips SENSE XL Torso coil 16-elements</td>
		</tr>
		<tr height="68">
			<td height="68" style="height:68px;width:363px;">MRI X-tend Table</td>
			<td style="width:392px;">X-Tend</td>
			<td style="width:375px;">X-tend table, Acieva 3T compatible</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:363px;">X-tend armsupport</td>
			<td style="width:392px;">X-Tend</td>
			<td style="width:375px;">X-tend, accessories</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:363px;">X-tend fabricsling</td>
			<td style="width:392px;">X-Tend</td>
			<td style="width:375px;">X-tend, accessories</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">PET/CT</td>
			<td style="width:392px;">GE</td>
			<td style="width:375px;">Discovery STE</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">Portable A/C Unit</td>
			<td style="width:392px;">Soleus Air</td>
			<td style="width:375px;">XL-140, 14000 BTU</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">Floor fan</td>
			<td style="width:392px;">Lasko Pedestal Fan</td>
			<td style="width:375px;">2527</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">Portable Heater</td>
			<td style="width:392px;">Lasko Ceramic Air</td>
			<td style="width:375px;">5536</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">Chair</td>
			<td style="width:392px;">Winco Lifecare Recliner</td>
			<td style="width:375px;">585</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">Sublingual Thermometer</td>
			<td style="width:392px;">WelchAllyn</td>
			<td style="width:375px;">SureTemp Plus 690</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">Cold vest</td>
			<td style="width:392px;">Polar Products</td>
			<td style="width:375px;">Cool58 #PCVZ</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">Thermal IR Camera</td>
			<td style="width:392px;">FLUKE</td>
			<td style="width:375px;">TIR-125</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

human brown adipose tissue depots automatically segmented by positron emission tomography/computed tomography and registered magnetic resonance images

אמין הבחנה רקמת שומן חומה (BAT) מרקמות אחרות בשיטת הדמיה לא פולשנית היא צעד חשוב לקראת לימודי BAT בבני אדם. גילוי BAT הוא אישר בדרך כלל על ידי הספיגה של נותב רדיואקטיבית הזריק 18 F-fluorodeoxyglucose (18 F-FDG) למחסני רקמת שומן, כפי שנמדד על ידי פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה סריקות / טומוגרפיה ממוחשבת (PET-CT) לאחר שחשף את הנושא לגירוי קר . הדמיה שומן-מים מופרדים בתהודה מגנטית (MRI), יש את היכולת להבחין BAT ללא שימוש בנותב רדיואקטיבית. נכון להיום, MRI של BAT בבני אדם בוגר לא שותף רשום עם PET-CT-הופעל קר. לכן, בפרוטוקול זה משתמש 18 סריקות F-FDG PET-CT ליצור מסכת BAT, אשר לאחר מכן מוחלת על שיתוף רשום סריקות MRI של אותו הנושא באופן אוטומטי. גישה זו מאפשרת מדידה של נכסי MRI כמותי של BAT ללא פילוח ידני. מסכות BAT נוצרות משני PEסריקות T-CT: לאחר חשיפה לשעה 2 לאו thermoneutral (TN) (24 ° C) או המופעל קרה (CA) (17 ° C) תנאים. סריקות TN וCA PET-CT רשומות, ואת ערכי ספיגה סטנדרטית PET CT וHounsfield משמשים ליצירת מסכה המכילה BAT בלבד. סריקות CA וTN MRI גם נרכשות באותו הנושא ורשום לסריקות PET-CT כדי להקים מאפייני MRI כמותי בתוך מסכת BAT המוגדרת באופן אוטומטי. יתרון של גישה זו הוא שהפילוח הוא אוטומטי לחלוטין ומבוסס על שיטות מקובלות לזיהוי BAT מופעל (PET-CT). מאפייני MRI כמותי של BAT הוקמו באמצעות פרוטוקול זה יכול לשמש כבסיס ל- רק MRI בדיקת BAT שתמנע את הקרינה הקשורים PET-CT.

רכישת סריקות MRI והן PET-CT באותו הנושא, וביצוע שיתוף רישום על כל הסריקות מאפשרת מדידה אמינה של מדדי כמותיים MRI של BAT. איור 1 מציג (CA) PET-CT חם מעובד (TN) וקר וMRI סריקות מנושא אחד. על ידי רכישת נתונים שני TN וCA PET-CT, ניתן להבחין בבירור מחסני BAT-מופעל על ידי קרים ספיגת 18 F...

Watch this Scientific Journal Video about Human Brown Adipose Tissue Depots Automatically Segmented by Positron Emission Tomography/Computed Tomography and Registered Magnetic Resonance Images at JoVE

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

השיטה המוצגת כאן משתמשת 18 F-fluorodeoxyglucose (18 F-FDG) טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה / ממוחשבת (PET-CT) והדמיה שומן-מים מופרדים בתהודה מגנטית (MRI), כל שנסרקו הבא 2 חשיפה לשעת thermoneutral (24 ° C ) ותנאים קרים (17 מעלות צלזיוס) כדי למפות רקמת שומן חומה (BAT) בבני אדם בוגרים.

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 ...

human-brown-adipose-tissue-depots-automatically-segmented-positron

Research

JoVE Journal

Medicine

12.1K Views.  Vanderbilt University.  השיטה המוצגת כאן משתמשת 18 F-fluorodeoxyglucose (18 F-FDG) טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה / ממוחשבת (PET-CT) והדמיה שומן-מים מופרדים בתהודה מגנטית (MRI), כל שנסרקו הבא 2 חשיפה לשעת thermoneutral (24 ° C ) ותנאים קרים (17 מעלות צלזיוס) כדי למפות רקמת שומן ח...

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

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 and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-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 return to normal in a large majority of patients2, which is mainly due to current lack of clinical treatment for acute stroke. This necessitates understanding the physiological effects of cerebral ischemia on brain tissue over time and is a major area of active research. Towards this end, experimental progress has been made using rats as a preclinical model for stroke, particularly, using non-invasive methods such as 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) coupled with Positron Emission Tomography (PET) imaging3,10,17. Here we present a strategy for inducing cerebral ischemia in rats by middle cerebral artery occlusion (MCAO) that mimics focal cerebral ischemia in humans, and imaging its effects over 24 hr using FDG-PET coupled with X-ray computed tomography (CT) with an Albira PET-CT instrument. A VOI template atlas was subsequently fused to the cerebral rat data to enable a unbiased analysis of the brain and its sub-regions4. In addition, a method for 3D visualization of the FDG-PET-CT time course is presented. In summary, we present a detailed protocol for initiating, quantifying, and visualizing an induced ischemic stroke event in a living Sprague-Dawley rat in three dimensions using FDG-PET.

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 ...

Cerenkov Luminescence Imaging of Interscapular Brown Adipose Tissue

Brown adipose tissue (BAT), widely known as a &#8220;good fat&#8221; plays pivotal roles for thermogenesis in mammals. This special tissue is closely related to metabolism and energy expenditure, and its dysfunction is one important contributor for obesity and diabetes. Contrary to previous belief, recent PET/CT imaging studies indicated the BAT depots are still present in human adults. PET imaging clearly shows that BAT has considerably high uptake of 18F-FDG under certain conditions. In this video report, we demonstrate that Cerenkov luminescence imaging (CLI) with 18F-FDG can be used to optically image BAT in small animals. BAT activation is observed after intraperitoneal injection of norepinephrine (NE) and cold treatment, and depression of BAT is induced by long anesthesia. Using multiple-filter Cerenkov luminescence imaging, spectral unmixing and 3D imaging reconstruction are demonstrated. Our results suggest that CLI with 18F-FDG is a practical technique for imaging BAT in small animals, and this technique can be used as a cheap, fast, and alternative imaging tool for BAT research.

In this video report, we show the application of Cerenkov Luminescence Imaging (CLI) for interscapular brown adipose tissue in mice under activated and depressed conditions.

Cerenkov הארת ההדמיה של רקמות Interscapular בראון שומן

Brown adipose tissue (BAT), widely known as a &#8220;good fat&#8221; plays pivotal roles for thermogenesis in mammals. This special tissue is closely ...

Localization, Identification, and Excision of Murine Adipose Depots

Obesity has increased dramatically in the last few decades and affects over one third of the adult US population. The economic effect of obesity in 2005 reached a staggering sum of $190.2 billion in direct medical costs alone. Obesity is a major risk factor for a wide host of diseases. Historically, little was known regarding adipose and its major and essential functions in the body. Brown and white adipose are the two main types of adipose but current literature has identified a new type of fat called brite or beige adipose. Research has shown that adipose depots have specific metabolic profiles and certain depots allow for a propensity for obesity and other related disorders. The goal of this protocol is to provide researchers the capacity to identify and excise adipose depots that will allow for the analysis of different factorial effects on adipose; as well as the beneficial or detrimental role adipose plays in disease and overall health. Isolation and excision of adipose depots allows investigators to look at gross morphological changes as well as histological changes. The adipose isolated can also be used for molecular studies to evaluate transcriptional and translational change or for in vitro experimentation to discover targets of interest and mechanisms of action. This technique is superior to other published techniques due to the design allowing for isolation of multiple depots with simplicity and minimal contamination.

Due to the drastic and negative connection between obesity and other comorbidities, research on the role adipose plays in disease and overall health is warranted. We present a protocol for the isolation and excision of adipose depots allowing for the study of adipose using in situ and in vitro methods.

לוקליזציה, זיהוי, וכריתה של בסיס מיון Murine שומן

Obesity has increased dramatically in the last few decades and affects over one third of the adult US population. The economic effect of obesity in 2005 ...

Encapsulation Thermogenic Preadipocytes for Transplantation into Adipose Tissue Depots

Cell encapsulation was developed to entrap viable cells within semi-permeable membranes. The engrafted encapsulated cells can exchange low molecular weight metabolites in tissues of the treated host to achieve long-term survival. The semipermeable membrane allows engrafted encapsulated cells to avoid rejection by the immune system. The encapsulation procedure was designed to enable a controlled release of bioactive compounds, such as insulin, other hormones, and cytokines. Here we describe a method for encapsulation of catabolic cells, which consume lipids for heat production and energy dissipation (thermogenesis) in the intra-abdominal adipose tissue of obese mice. Encapsulation of thermogenic catabolic cells may be potentially applicable to the prevention and treatment of obesity and type 2 diabetes. Another potential application of catabolic cells may include detoxification from alcohols or other toxic metabolites and environmental pollutants.

Here, we present a protocol for encapsulation of catabolic cells, which consume lipids for heat production in intra-abdominal adipose tissue and increase energy dissipation in obese mice.

Encapsulation תרמוגנית Preadipocytes להשתלה לבסיס מיון רקמת שומן

Cell encapsulation was developed to entrap viable cells within semi-permeable membranes. The engrafted encapsulated cells can exchange low molecular ...

Assessment of Human Adipose Tissue Microvascular Function Using Videomicroscopy

While obesity is closely linked to the development of metabolic and cardiovascular disease, little is known about mechanisms that govern these processes. It is hypothesized that pro-atherogenic mediators released from fat tissues particularly in association with central/visceral adiposity may promote pathogenic vascular changes locally and systemically, and the notion that cardiovascular disease may be the consequence of adipose tissue dysfunction continues to evolve. Here, we describe a unique method of videomicroscopy that involves analysis of vasodilator and vasoconstrictor responses of intact small human arterioles removed from the adipose depot of living human subjects. Videomicroscopy is used to examine functional properties of isolated microvessels in response to pharmacological or physiological stimuli using a pressured system that mimics in vivo conditions. The technique is a useful approach to gain understanding of the pathophysiology and molecular mechanisms that contribute to vascular dysfunction locally within the adipose tissue milieu. Moreover, abnormalities in the adipose tissue microvasculature have also been linked with systemic diseases. We applied this technique to examine depot-specific vascular responses in obese subjects. We assessed endothelium-dependent vasodilation to both increased flow and acetylcholine in adipose arterioles (50 - 350 &#181;m internal diameter, 2 - 3 mm in length) isolated from two different adipose depots during bariatric surgery from the same individual. We demonstrated that arterioles from visceral fat exhibit impaired endothelium-dependent vasodilation compared to vessels isolated from the subcutaneous depot. The findings suggest that the visceral microenvironment is associated with vascular endothelial dysfunction which may be relevant to clinical observation linking increased visceral adiposity to systemic disease mechanisms. The videomicroscopy technique can be used to examine vascular phenotypes from different fat depots as well as compare findings across individuals with different degrees of obesity and metabolic dysfunction. The method can also be used to examine vascular responses longitudinally in response to clinical interventions.

Videomicroscopy systems are used to examine functional properties of isolated adipose tissue arterioles in response to physiological and pharmacological stimuli. This technique can be used to examine microvascular phenotypes in different adipose tissue domains in obese humans.

הערכה של רקמת שומן אנושי הפונקציה Microvascular באמצעות Videomicroscopy

While obesity is closely linked to the development of metabolic and cardiovascular disease, little is known about mechanisms that govern these processes. ...

Characterization of Immune Cells in Human Adipose Tissue by Using Flow Cytometry

Infiltration of immune cells in the subcutaneous and visceral adipose tissue (AT) deposits leads to a low-grade inflammation contributing to the development of obesity-associated complications such as type 2 diabetes. To quantitatively and qualitatively investigate the immune cell subsets in human AT deposits, we have developed a flow cytometry approach. The stromal vascular fraction (SVF), containing the immune cells, is isolated from subcutaneous and visceral AT biopsies by collagenase digestion. Adipocytes are removed after centrifugation. The SVF cells are stained for multiple membrane-bound markers selected to differentiate between immune cell subsets and analyzed using flow cytometry. As a result of this approach, pro- and anti-inflammatory macrophage subsets, dendritic cells (DCs), B-cells, CD4+ and CD8+ T-cells, and NK cells can be detected and quantified. This method gives detailed information about immune cells in AT and the amount of each specific subset. Since there are numerous fluorescent antibodies available, our flow cytometry approach can be adjusted to measure various other cellular and intracellular markers of interest.

This article describes a method to analyze immune cell content of adipose tissue by isolation of immune cells from adipose tissue and subsequent analysis using flow cytometry.

אפיון של תאים חיסוניים בתוך רקמת שומן אנושי באמצעות Cytometry זרימה

Infiltration of immune cells in the subcutaneous and visceral adipose tissue (AT) deposits leads to a low-grade inflammation contributing to the ...

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 ...

Continuous Blood Sampling in Small Animal Positron Emission Tomography/Computed Tomography Enables the Measurement of the Arterial Input Function

For quantitative analysis and bio-kinetic modeling of positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) data, the determination of the temporal blood time-activity concentration also known as arterial input function (AIF) is a key point, especially for the characterization of animal disease models and the introduction of newly developed radiotracers. The knowledge of radiotracer availability in the blood helps to interpret PET/CT-derived data of tissue activity. For this purpose, online blood sampling during the PET/CT imaging is advisable to measure the AIF. In contrast to manual blood sampling and image-derived approaches, continuous online blood sampling has several advantages. Besides the minimized blood loss, there is an improved resolution and a superior accuracy for the blood activity measurement. However, the major drawback of online blood sampling is the costly and time-consuming preparation to catheterize the femoral vessels of the animal. Here, we describe an easy and complete workflow for catheterization and continuous blood sampling during small animal PET/CT imaging and compared it to manual blood sampling and an image-derived approach. Using this highly-standardized workflow, the determination of the fluorodeoxyglucose ([18F]FDG) AIF is demonstrated. Further, this procedure can be applied to any radiotracer in combination with different animal models to create fundamental knowledge of tracer kinetic and model characteristics. This allows a more precise evaluation of the behavior of pharmaceuticals, both for diagnostic and therapeutic approaches in the preclinical research of oncological, neurodegenerative and myocardial diseases.

Here a protocol for continuous blood sampling during PET/CT imaging of rats to measure the arterial input function (AIF) is described. The catheterization, the calibration and setup of the system and the data analysis of the blood radioactivity are demonstrated. The generated data provide input parameters for subsequent bio-kinetic modeling.

דגימת דם רציפה בפליטת פוזיטרון של בעלי חיים קטנים טומוגרפיה ממוחשבת/טומוגרפיה ממוחשבת מאפשרת את המדידה של פונקציית הקלט העורקי

For quantitative analysis and bio-kinetic modeling of positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) data, the determination of the temporal ...