Ringraziamo calorosamente la cattedrale di Notre Dame Integrated Facility Imaging (NDIIF) e Carestream Health per il sostegno finanziario per questo progetto.

1. Animali <ol><li> Per i risultati di seguito riportati, tre e quattro topi C57BL/6J B6.V-LEP ob / J topi sono stati ottenuti da Jackson Laboratories (Bar Harbor, Main, USA). B6.V-LEP ob / J topi rappresentano uno dei primi modelli di obesità e rimangono attivamente ricercato. B6.V-LEP ob / J topi mostrano un fenotipo caratterizzato da un aumento della dimensione degli adipociti e il numero e può pesare fino a tre volte di più rispetto ai topi wild type. 7,8 Qui, B6.V-LEP ob / J topi sono stati impiegati come un segnale positivo controllo per un fenotipo obesi per illustrare la fattibilità del sistema Albira CT per CT misurazioni basate contenuto di grassi. </li><li> Imaging è stata effettuata quando gli animali ha raggiunto circa 12 settimane di età. (Obesità in B6.V-LEP ob / J topi si manifesta dopo 4 settimane di età). </li><li> I topi sono stati anestetizzati con isofluorano (portata 2,5%) e tenuti sotto al 2,5% con un naso a cono di installazione per l&#39;imaging. Unimals sono stati posizionati prona nel letto ratto standard (M2M Imaging Inc. di Cleveland, OH) in dotazione con la stazione Albira immagine. Gli arti erano posizionati lateralmente dal tronco per una acquisizione uniforme CT. </li><li> Dopo l&#39;acquisizione delle immagini è stata completata, i topi sono stati rimossi dal cono e restituito una gabbia recupero fino ambulatoriale. </li></ol> 2. Acquisizione di immagini e la ricostruzione <ol><li> Acquisizioni di immagini vengono eseguite utilizzando il Albira CT sistema (Kodak Imaging Molecolare, Woodbridge, CT). I topi sono stati anestetizzati con isofluorano (portata 2,5%) e tenuti sotto al 2,5% con un naso a cono di installazione per l&#39;imaging. Le acquisizioni sono state effettuate per eseguire la scansione di un letto di 115 mm di lunghezza, con 600 proiezioni. La sorgente di raggi X è stata impostata a una corrente di 200 μA e tensione di 45 kVp, e utilizzato un 0,5 millimetri Al filtro per indurire il fascio. </li><li> Approssimativo equivalente di dose di radiazione profonda per le impostazioni di CT è stata di 220 mSv, e la dose equivalente superficiale era 357,4 mSv. Questele dosi sono più di 20 volte inferiori rispetto a quanto indicato valori di DL50 9. </li><li> Le immagini vengono ricostruite utilizzando la (proiezione di fondo filtrata) attraverso l&#39;algoritmo di FBP Suite Albira 5,0 Reconstructor utilizzando &quot;Standard&quot; parametri. Questi acquisizione combinata e le impostazioni di ricostruzione produrre un&#39;immagine finale con 125 micron voxel isotropici, ritenuta sufficiente per l&#39;analisi animale intero. Per l&#39;analisi dettagliata regione specifica, una ricostruzione con voxel 35 um isotropi possono essere selezionati per una risoluzione finale di 90 um. </li></ol> 3. Image Analysis Analisi delle immagini viene eseguita utilizzando l&#39;(PMOD Technologies LTD, Zurigo, Svizzera), software di analisi PMOD. Le immagini sono segmentati in base al tessuto PMOD densità primo volume totale e poi per il volume di grasso. 3.1 immagini può essere ridotta per l&#39;analisi per minimizzare esigenze di calcolo. <ol><li> Per ridurre, selezionare la scheda Visualizza principale. </li&gt; <li> Selezionare Strumenti&gt; Riduzione. </li><li> Selezionare da X 2, Y con 2, e Z 2. </li><li> Controllare Sostituisci. </li><li> Selezionare Esegui. </li></ol> Il messaggio: &quot;Bounding box cambierà&quot; schermi, dopo la riduzione è completa. 3.2 Le immagini possono essere mascherati per eliminare gli elementi da letto e il naso-cone per il successivo volume di interesse (VOI) analisi. <ol><li> Per mascherare, passare a Planes, Aspetto, rotazioni, Specchio, marcatori 3D&gt; Aerei e layout. </li><li> Selezionare Mostra piano Z. </li><li> Scorrere fino al cono nel piano Z. </li><li> Selezionare la scheda principale VOI&gt; Disegna vertici. </li><li> Disegnare una regione di interesse (ROI) in giro per l&#39;animale naso, escludendo il letto e cono. </li><li> SelezionareCopia ROI effettivo. </li><li> Spostare nella slice successiva, e incollare il ROI dal buffer attraverso i piani rilevanti di naso. </li><li> Usare Modifica gruppo di vertici per regolare il ROI, se necessario. </li><li> Selezionare Elimina ROI i primi aerei oltre i coni d&#39;ogiva. </li><li> Genera un nuovo VOI per comprendere la circonferenza degli animali (escluso il letto animale) i primi aerei oltre i coni d&#39;ogiva. </li><li> Passare al mascheramento VOI Strumenti&gt; e Algebra. </li><li> Inserisci -1000 nella finestra di dialogo previsto. </li><li> Selezionare i voxel Maschera al di fuori del pulsante VOI selezionato. </li></ol> Il messaggio: &quot;. Irreversibile operazione sui dati Vuoi continuare?&quot; display. <ol start="14"><li> Selezionare Sì. </li><li> Naviga ai piani, layout, rotazioni, Specchio, marcatori 3D&gt; Aerei &amp; Layout. </li><li> Selezionare Mostra tutti i piani. </li><li> Esaminare il VOI per l&#39;integrità. </li><li> Selezionare Salva. </li><li> Salva come Analizza. </li><li> Cambiare il prefisso del nome del file. </li></ol> 3,3 In primo luogo, l&#39;immagine del segmento per il volume totale di animali: <ol><li> Selezionare Strumenti&gt; esterna. </li><li> Selezionare la casella di controllo Segmentazione. </li><li> Inserire una gamma di -300 a 3500 (range di riferimento di densità derivato da grasso addominale-regione gamma di densità). </li><li> Selezionare Esegui Segmentazione. </li><li> Esaminare l&#39;integrità della segmentazione. </li><li> Fare clic su OK. </li><li> Selezionare Rimuovi ROI. </li><li> Selezionare Statistiche VOI. </li></ol> Statistiche segnalate rappresentano il volume totale. <ol start="9"><li> Registrare il volume dichiarato. </li&gt; </ol> 3,4 Successivamente, segmentare l&#39;immagine per il volume di grasso: <ol><li> Ritorna alla non-segmentato immagine mascherata di grassi-volume segmentazione. </li><li> Per caricare il file salvato Masked dati, selezionare la casella di Analisi nella finestra Load). </li><li> Selezionare Strumenti&gt; esterna. </li><li> Selezionare la casella di controllo Segmentazione. </li><li> Inserire una gamma di -200 a -50. </li><li> Selezionare Esegui Segmentazione. </li><li> Esaminare l&#39;integrità della segmentazione. </li><li> Fare clic su OK. </li><li> Selezionare Statistiche VOI. </li></ol> Le statistiche riportate rappresentano il volume di grasso. <ol start="10"><li> Registrare il volume dichiarato. </li><li> Selezionare Salva. </li><li> Salva come Analizza. </li><li> Cambiare il prefisso del nome del file. </li></ol><sTrong&gt; Opzionale: Se la pelle / densità periferico rimane, il protocollo &quot;Erosione e Dilatazione&quot; di seguito possono essere eseguiti per eliminare queste regioni per l&#39;analisi VOI. <ol><li> Selezionare Strumenti&gt; esterna. </li><li> Selezionare la casella di controllo morfologico. Viene visualizzata la vista morfologico. </li><li> Seleziona erosione. </li><li> Fare clic su OK. </li><li> Selezionare Strumenti&gt; esterna. </li><li> Selezionare la casella di controllo morfologico. Viene visualizzata la vista morfologico. </li><li> Seleziona dilatazione. </li><li> Fare clic su OK. </li></ol> 4. Visualizzazione di immagini CT 4,1 VolView v3.2 (Kitware, Clifton Park, NY, USA) è stato utilizzato per creare schermi visivi 3D rendering di immagini segmentate. <ol><li&gt; Aprire i dati CT fissati nel Analizza formato. </li><li> Utilizzare le impostazioni predefinite nella finestra pop-up. </li><li> Aprire il plug-in menu. </li><li> In Utility, selezionare Unisci volumi. </li><li> Deselezionare componenti Riscala. </li><li> Fare clic su Assegna secondo ingresso. </li><li> Scegliere i dati segmentati di grassi per il secondo ingresso. </li><li> Utilizzare le impostazioni predefinite nella finestra pop-up. </li><li> Fare clic su Applica plug-in. </li><li> Fare doppio clic su finestra di visualizzazione del volume per una visualizzazione ingrandita del mouse soggetto. </li></ol> 4,2 tornare al colore / opacità tab. La casella a discesa componente a cui si riferisce insieme di dati è in corso di modifica. Due cursori sono posizionati nella parte inferiore della scheda e determinare la luminosità relativa di ogni componente dati impostati all&#39;interno della sovrapposizione, con valori da 0 a 1. Per il componente 1, the CT, preferiamo usare una combinazione di colori in scala di grigi. Per modificare il colore: <ol><li> Nella sezione Mapping Scalar colore, fate doppio clic su uno dei cursori dei colori. </li><li> Per rimuovere un dispositivo di scorrimento, trascinarlo fuori dalla scatola. </li><li> Per aggiungere un nuovo slider, fare clic in qualsiasi punto all&#39;interno dell&#39;area di slider. </li><li> Rimuovere uno dei cursori. </li><li> Effettuare il cursore a sinistra di colore nero (valore scalare (S) = -19.000). </li><li> Fai colore giusto cursore bianco ((S) = 15000). </li><li> Dalla finestra di mappatura Scalar Opacità, creare un nuovo punto facendo clic all&#39;interno della scatola. Questo darà un totale di tre punti nella finestra. </li><li> Per il punto medio, modificare la (S) per ~ -3000, e l&#39;opacità (O) il valore a 0. </li><li> Selezionare il terzo punto a destra della finestra. </li><li> Variazione (S) a circa 32000, e <strong&gt; O a 0,25. </li><li> Il primo punto può essere ovunque a sinistra, basta che il valore di opacità è impostato su 0. </li><li> Cambiare per due componenti, che dovrebbe modificare l&#39;aspetto del grasso. </li><li> Modificare ciascuno dei cursori dei colori al rosso facendo doppio clic e facendo scorrere il Hue (H) cursore a sinistra per falsi colori mappa il grasso al rosso. Ben poco altro dovrebbe essere necessario per regolare l&#39;aspetto del grasso. </li></ol> 4.3 Per creare un panel di tre film di rotazione la visualizzazione del CT, grasso, e overlay: <ol><li> Fare clic e trascinare il mouse soggetto in posizione eretta con la schiena rivolta verso di voi. </li><li> In Pesi componenti, impostare il valore di due componenti a 0 per visualizzare solo la scansione CT. </li><li> Fare clic su Review&gt; Camera. </li><li> Selezionare un numero di fotogrammi for il film di rotazione (per il caso di specie, abbiamo scelto &quot;36&quot;). </li><li> Modificare il valore di rotazione X a 360 gradi. </li><li> Selezionare Crea. </li><li> Nel pop-up nella finestra di dialogo, creare una nuova cartella denominata CT, e salvare il file in formato tiff, che sarà in uscita una serie di immagini di rotazione. </li><li> Ripetere questo passaggio per l&#39;immagine di grasso, così come per la sovrapposizione di grasso / CT immagine, salvandoli in singole cartelle ogni volta. </li></ol> ImageJ 4,4 v 1.43u è stato utilizzato per generare un file video di rotazione utilizzando le immagini in uscita VolView. <ol><li> In ImageJ, selezionare File&gt; Importa&gt; Immagine Sequence. </li><li> Selezionare la prima immagine nella cartella CT. Il software rileverà automaticamente gli altri file e aprire come una pila. </li><li> Ripetere l&#39;operazione per aprire le sequenze di grasso e overlay. </li><li> Aprire il gestore ROI sotto Analizza&gt; Strumenti&gt; ROIManager. </li><li> Disegnare un ROI intorno al mouse soggetto, esclusi i pixel dello sfondo inutili. </li><li> Nel gestore ROI, fare clic su Aggiungi per aggiungere il ROI. </li><li> Selezionare una diversa sequenza di immagini. </li><li> Nel gestore ROI, fare clic sul ROI per applicarlo all&#39;immagine. In questo modo, ciascuna delle pile ritagliata si accostata. </li><li> Quando il ROI è su tutte le pile, fate clic destro all&#39;interno del ROI. </li><li> Selezionare Duplica. </li><li> Selezionare Controllare la casella Duplicate Stack per separare il ROI dal resto dell&#39;immagine. </li><li> Chiudere le serie di immagini più grandi. </li><li> Ripetere questa procedura per tutte e tre le sequenze di immagini. </li><li> Vai a Immagine&gt; Stack&gt; Strumenti&gt; Unire per combinare le pile insieme. </li><li> Selezionare CT per Stack 1. </li><li> Selezionare per Fat Stack 2. </li><li<html> &gt; Ripeti, e selezionare Stacks Stack combinati per 1 e per Overlay Stack 2. </li><li> Vi è ora una tre-panel, l&#39;immagine di rotazione dello stack che può essere visualizzata selezionando Play in basso a sinistra della finestra immagine. </li><li> Per salvare il filmato come AVI, selezionare File&gt; Salva con nome ...&gt; AVI ... </li><li> Fare clic su Salva. </li></ol> 5. Risultati rappresentativi Risultati per tre WT (C57BL/6J) e quattro topi obesi (B6.V-Lep ob / J) i topi sono riportati qui come un esempio rappresentativo di misurazioni del volume di grasso / totale rapporto che impiegano il sistema Albira CT. Figura 1 fornisce di seguito un rappresentante visualizzano creato con VolView V3.2 per la segmentazione (cioè il volume totale e il volume di grasso) di topi obesi immagini TC. 0/3680fig1.jpg &quot;/&gt; Figura 1. Rappresentativi immagini TC segmentati per il grasso. (A) Obese mouse (B6.V-Lep ob / J) CT del volume totale in scala di grigi, (B) del volume di grasso in rosso, e (C) la fusione di immagini. (D) WT mouse (C57BL/6J) volume totale di CT in scala di grigi, (E) il volume di grasso in rosso, e (F) la fusione di immagini. Volumi totali, grassi e volumi calcolati rapporti volumetrici grasso / totale sono riportati nella tabella 1 per ciascun topo WT e ciascun topo obeso. Il mediato grasso / totale rapporto in volume per il gruppo WT e il gruppo obesi era 0,09 e 0,42, rispettivamente (figura 2). I grassi / totale rapporti volumetrici per i topi WT contro i topi obesi è stato trovato a differire in modo significativo (p = 0,001). <table border="1"><tbody><tr><td> WT (C57BL/6J) </td><td> Totale (cm 3) </td><td> Fat (cm 3) </td><td> Fat / Totale Rapporto </td><td> Obesi (ob B6.V-Lep </sup&gt; /) </td><td> Totale (cm 3) </td><td> Fat (cm 3) </td><td> Fat / Totale Rapporto </td></tr><tr><td> Animal 1 </td><td> 28,79 </td><td> 3,00 </td><td> 0,10 </td><td> Animal 1 </td><td> 66,25 </td><td> 26,75 </td><td> 0,40 </td></tr><tr><td> Animal 2 </td><td> 33,25 </td><td> 3,05 </td><td> 0,09 </td><td> Animal 2 </td><td> 61,15 </td><td> 26,31 </td><td> 0,43 </td></tr><tr><td> Animal 3 </td><td> 30,30 </td><td> 2,63 </td><td> 0,09 </td><td> Animal 3 </td><td> 64,19 </td><td> 25,7 </td><td> 0,40 </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td><td> Animal 4 </td><td> 54,25 </td><td> 23,78 </td><td> 0,44 </td></tr></tbody></table> Tabella 1. Il volume totale, il volume di grasso,e rapporti volumetrici grasso / totale per topi WT e obesi. volumi totali e grassi sono stati ottenuti da immagini segmentate utilizzando PMOD analisi VOI. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/3680/3680fig2.jpg" /> Figura 2. Media di rapporti volumetrici grasso / totale per topi WT contro topi obesi. Media di grasso / totale rapporti volumetrici per WT (C57BL/6J) e obesi (B6.V-Lep ob / J) che si trovano ad essere 0,09 e 0,42, rispettivamente, vengono visualizzati. (Barre di errore deviazione standard = singolo). WT contro obesi di grasso / totale rapporti volumetrici sono stati trovati differiscono significativamente (p-value = 0,001).

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	<li>Clarke, P. J., O'Malley, P. M., Schulenberg, J. E., Johnston, L. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Midlife+and+Socioeconomic+Consequences+of+Persistent+Overweight+Across+Early+Adulthood:+Findings+From+a+National+Survey+of+American+Adults+(1986-2008).">Midlife and Socioeconomic Consequences of Persistent Overweight Across Early Adulthood: Findings From a National Survey of American Adults (1986-2008).</a> Am. J. Epidemiol. , (2008).</li><li>Brockman, G., Bevova, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+Mouse+Models+to+Dissect+the+Genetic+of+Obesity.">Using Mouse Models to Dissect the Genetic of Obesity.</a> TRENDS in Genetics. 18, 367-376 (2002).</li><li>Bray, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progress+in+Understanding+the+Genetics+of+Obesity.">Progress in Understanding the Genetics of Obesity.</a> Journal of Nutrition. 127, 940S-942S (1997).</li><li>Carroll, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+Models+of+Obesity.">Mouse Models of Obesity.</a> Clinics in Dermatology. 22, 345-349 (2004).</li><li>Judex, S., Luu, Y. K., Ozcivici, E., Adler, B., Lublinsky, S., Rubin, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+Adiposity+in+Small+Animal+Rodents+using+Micro-CT.">Quantification of Adiposity in Small Animal Rodents using Micro-CT.</a> Methods. 50, 14 (2010).</li><li>Luu, Y. K., Lublinsky, S., Ozcivici, E., Capilla, E., Pessin, J. E., Rubin, C. T., Judex, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Vivo+Quantificaiton+of+Subcutaneous+and+Visceral+Adiposity+by+Micro+Computed+Tomography+in+a+Small+Animal+Model.">In Vivo Quantificaiton of Subcutaneous and Visceral Adiposity by Micro Computed Tomography in a Small Animal Model.</a> Med. Eng. Phys. 31, 34-41 (2009).</li><li>Medina-Gomez, G., Gray, S. L., Yetukuri, L., Shimomura, K., Virtue, S., Campbell, M., Curtis, R. K., Jimenez-Linan, M., Blount, M., Yeo, G. S., Lopez, M., Seppänen-Laakso, T., Ashcroft, F. M., Oresic, M., Vidal-Puig, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PPAR+gamma+2+prevents+lipotoxicity+by+controlling+adipose+tissue+expandability+and+peripheral+lipid+metabolism.">PPAR gamma 2 prevents lipotoxicity by controlling adipose tissue expandability and peripheral lipid metabolism.</a> PLoS Genet. 3, e64 (2007).</li><li>Sakkou, M., Wiedmer, P., Anlag, K., Hamm, A., Seuntjens, E., Ettwiller, L., Tschöp, M. H., Treier, . <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=M.A+role+for+brain-specific+homeobox+factor+bsx+in+the+control+of+hyperphagia+and+locomotory+behavior.">M.A role for brain-specific homeobox factor bsx in the control of hyperphagia and locomotory behavior.</a> Cell Metab. 5, 450-463 (2007).</li><li>Patchen, M. L., MacVittie, T. J., Souza, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postirradiation+treatment+with+granulocyte+colony-stimulating+factor+and+preirradiation+WR-2721+administration+synergize+to+enhance+hemopoietic+reconstitution+and+increase+survival.">Postirradiation treatment with granulocyte colony-stimulating factor and preirradiation WR-2721 administration synergize to enhance hemopoietic reconstitution and increase survival.</a> International Journal of Radiation Oncology. 22, 773-779 (1992).</li></ol>

Todd A. Sasser, Shengting Li, Sean P. Orton, e Seth T. Gammon sono dipendenti di Carestream Imaging Molecolare. Carlos Correcher è un dipendente di Oncovision, Gem-Imaging SAW Matthew Leevy è un consulente per Carestream Imaging Molecolare.

Qui, utilizzando B6.V-LEP ob / J topi abbiamo illustrato la possibilità di effettuare misurazioni del contenuto di grasso in un modello animale piccolo utilizzando il sistema Albira CT. Queste misure sono in linea con le aspettative per i confronti di intra-gruppo e inter-gruppo misurazioni. In primo luogo, i risultati rappresentativi fornito qui evidenziare limitata intra-gruppo di variabilità nelle misurazioni di grassi / totale rapporti volumetrici in entrambi i gruppi di topi WT e obesi che utilizzano queste procedure. In secondo luogo, grasso / totale rapporti volumetrici per topi WT contro obesi differiscono in modo significativo. Infine, sulla base di confronti (non mostrato) con i valori riportati per precedenti relative massa totale di grasso e percentuale di grasso corporeo per la WT contro B6.V-LEP ob / J topi, le nostre misure di grassi / totale rapporti volumetrici per WT contro B6.V- LEP ob / J topi rientrano all&#39;interno di un intervallo atteso, 7, 8. I metodi qui descritti potrebbe essere applicato o adattato per altri modelli e / o obiettivi dello studio. Le modifiche dei parametri di ricostruzione può essere richiesto per raggiungere obiettivi specifici. Ad esempio, Judex et al. (2010) ha riferito che 50 micron immagini ad alta risoluzione è stato richiesto di fare alcune analisi specifica regione. Uno dei volumi cm isotropi di una immagine può essere selezionata per 35 ricostruzioni micron nel Reconstructor Albira 5,0 Suite utilizzando l&#39;opzione &quot;HR&quot; ricostruzione. Una volta che il sistema Albira CT è stato utilizzato per la regione e organo misure specifiche tenore di materia grassa tutti i vantaggi (ad esempio regione simultanea e organo misure specifiche volume FAT e misure longitudinali) di analisi basato su CT tenore di materia grassa può essere realizzata per il sistema Albira CT. Conclusioni: Qui fornire una descrizione dettagliata, passo dopo passo metodo per la misurazione del contenuto di grasso nei topi viventi utilizzando raggi X TC. Abbiamo acquisito i nostri dati CT imposta utilizzo di una stazione di immagini Albira, ed eseguita la segmentazione e la successiva analisi utilizzando la suite PMOD software. Infine, forniamo le istruzioni per consentire facile il rendering e la visualizzazione della distribuzione di tessuto adiposo all&#39;interno l&#39;intero animale.

segmentation and measurement of fat volumes in murine obesity models using x-ray computed tomography

L&#39;obesità è associata ad aumentata morbidità e mortalità e di metriche di riduzione della qualità di vita. 1 Entrambi i fattori ambientali e genetici sono associati con l&#39;obesità, anche se i precisi meccanismi di base che contribuiscono alla malattia sono attualmente delineati. 2,3 Diversi piccoli animali modelli di obesità sono stati sviluppati e sono impiegati in una varietà di studi. 4 Un componente fondamentale per questi esperimenti comporta la raccolta di regionali e / o totale di dati di contenuto di grassi animali in condizioni diverse. Tradizionali metodi sperimentali disponibili per misurare il contenuto di grassi in modelli animali di obesità sono piccole invasiva (es. misurazione ex vivo di depositi di grasso) e non invasivi (ad es Dual Energy X-ray Absorptiometry (DEXA) o risonanza magnetica (MR)) i protocolli, ciascuno dei quali presenta relativa trade-off. Gli attuali metodi invasivi per la misurazione del contenuto di materia grassa può fornire dettagliper organo e regione specifica distribuzione di grasso, ma sacrificando i soggetti preclude valutazioni longitudinali. Al contrario, le attuali strategie non invasive, di fornire informazioni limitate per organo e regione specifica distribuzione di grasso, ma permettono di valore valutazione longitudinale. Con l&#39;avvento dei piccoli animali dedicati a raggi X tomografia computerizzata (CT) sistemi e procedure di analisi personalizzate, sia degli organi e l&#39;analisi specifica regione della distribuzione del grasso e la profilatura longitudinale può essere possibile. Recenti studi hanno convalidato l&#39;uso della TC per l&#39;imaging in vivo longitudinale di adiposità in topi vivi. 5,6 Qui forniamo un metodo modificato che permette di grassi / totale misurazione del volume, l&#39;analisi e la visualizzazione utilizzando la Carestream Molecular Imaging Albira sistema CT in collaborazione con i pacchetti software e PMOD Volview.

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Segmentation and Measurement of Fat Volumes in Murine Obesity Models Using X-ray Computed Tomography

Analisi del contenuto di grassi è abitualmente condotta in studi che utilizzano modelli murini di obesità. Metodi emergenti nel piccolo animale CT imaging e di analisi stanno fornendo per l&#39;analisi longitudinale di contenuti particolari grassi. Qui passo dettaglio da procedure dettagliate per l&#39;esecuzione di piccoli animali CT imaging, analisi e visualizzazione.

Segmentazione e misurazione dei volumi FAT nei modelli murini di obesità Utilizzo di X-ray Tomografia Computerizzata

Obesity is associated with increased morbidity and mortality as well as reduced metrics in quality of life.1 Both environmental and genetic factors are ...

segmentation-measurement-fat-volumes-murine-obesity-models-using-x

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16.0K Views.  Carestream Molecular Imaging. Analisi del contenuto di grassi è abitualmente condotta in studi che utilizzano modelli murini di obesità. Metodi emergenti nel piccolo animale CT imaging e di analisi stanno fornendo per l'analisi longitudinale di contenuti particolari grassi. Qui passo dettaglio da procedure dettagliate per l'esecuzione di piccoli animali CT imaging, analisi e visualizzazione.

Video: Segmentation and Measurement of Fat Volumes in Murine Obesity Models Using X-ray Computed Tomography

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.

Quantificazione di attività placca aterosclerotica e l&#39;infiammazione vascolare utilizzando [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography / Computed Tomography (FDG-PET/TC)

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Medicina

Multi-modal Imaging of Angiogenesis in a Nude Rat Model of Breast Cancer Bone Metastasis Using Magnetic Resonance Imaging, Volumetric Computed Tomography and Ultrasound

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell proliferation in the bone marrow cavity as well as for interaction of tumor and bone cells resulting in local bone destruction. Our aim was to develop a model of experimental bone metastasis that allows in vivo assessment of angiogenesis in skeletal lesions using non-invasive imaging techniques.
For this purpose, we injected 105 MDA-MB-231 human breast cancer cells into the superficial epigastric artery, which precludes the growth of metastases in body areas other than the respective hind leg1. Following 25-30 days after tumor cell inoculation, site-specific bone metastases develop, restricted to the distal femur, proximal tibia and proximal fibula1. Morphological and functional aspects of angiogenesis can be investigated longitudinally in bone metastases using magnetic resonance imaging (MRI), volumetric computed tomography (VCT) and ultrasound (US).
MRI displays morphologic information on the soft tissue part of bone metastases that is initially confined to the bone marrow cavity and subsequently exceeds cortical bone while progressing. Using dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) functional data including regional blood volume, perfusion and vessel permeability can be obtained and quantified2-4. Bone destruction is captured in high resolution using morphological VCT imaging. Complementary to MRI findings, osteolytic lesions can be located adjacent to sites of intramedullary tumor growth. After contrast agent application, VCT angiography reveals the macrovessel architecture in bone metastases in high resolution, and DCE-VCT enables insight in the microcirculation of these lesions5,6. US is applicable to assess morphological and functional features from skeletal lesions due to local osteolysis of cortical bone. Using B-mode and Doppler techniques, structure and perfusion of the soft tissue metastases can be evaluated, respectively. DCE-US allows for real-time imaging of vascularization in bone metastases after injection of microbubbles7.
In conclusion, in a model of site-specific breast cancer bone metastases multi-modal imaging techniques including MRI, VCT and US offer complementary information on morphology and functional parameters of angiogenesis in these skeletal lesions.

In the pathogenesis of bone metastasis, angiogenesis is a crucial process and therefore represents a target for imaging and therapy. Here, we present a rat model of site-specific breast cancer bone metastasis and describe strategies to non-invasively image angiogenesis in vivo using magnetic resonance imaging, volumetric computed tomography and ultrasound.

Multi-modal Imaging di angiogenesi in un modello di ratto Nudo di metastasi ossee cancro al seno utilizzando la risonanza magnetica, tomografia computerizzata volumetrica e Ultrasuoni

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell ...

Dual-phase Cone-beam Computed Tomography to See, Reach, and Treat Hepatocellular Carcinoma during Drug-eluting Beads Transarterial Chemo-embolization

The advent of cone-beam computed tomography (CBCT) in the angiography suite has been revolutionary in interventional radiology. CBCT offers 3 dimensional&#160;(3D) diagnostic imaging in the interventional suite and can enhance minimally-invasive therapy beyond the limitations of 2D angiography alone. The role of CBCT has been recognized in transarterial chemo-embolization (TACE) treatment of hepatocellular carcinoma (HCC). The recent introduction of a CBCT technique: dual-phase CBCT (DP-CBCT) improves intra-arterial HCC treatment with drug-eluting beads (DEB-TACE). DP-CBCT can be used to localize liver tumors with the diagnostic accuracy of multi-phasic multidetector computed tomography (M-MDCT) and contrast enhanced magnetic resonance imaging (CE-MRI) (See the tumor), to guide intra-arterially guidewire and microcatheter to the desired location for selective therapy (Reach the tumor), and to evaluate treatment success during the procedure (Treat the tumor). The purpose of this manuscript is to illustrate how DP-CBCT is used in DEB-TACE to see, reach, and treat HCC.

Dual-phase cone-beam computed tomography (DP-CBCT) is a useful intraprocedural imaging technique for transarterial chemo-embolization treatment with drug-eluting beads of hepatocellular carcinoma. DP-CBCT has been used to perform three major steps in oncologic interventional radiology: tumor localization (see), navigation and intraprocedural catheter guidance (reach), and intraprocedural evaluation of treatment success (treat).

The advent of cone-beam computed tomography (CBCT) in the angiography suite has been revolutionary in interventional radiology. CBCT offers 3 ...

Assessment of Viability of Human Fat Injection into Nude Mice with Micro-Computed Tomography

Lipotransfer is a vital tool in the surgeon&#8217;s armamentarium for the treatment of soft tissue deficits of throughout the body. Fat is the ideal soft tissue filler as it is readily available, easily obtained, inexpensive, and inherently biocompatible.1 However, despite its burgeoning popularity, fat grafting is hampered by unpredictable results and variable graft survival, with published retention rates ranging anywhere from 10-80%. 1-3
To facilitate investigations on fat grafting, we have therefore developed an animal model that allows for real-time analysis of injected fat volume retention. Briefly, a small cut is made in the scalp of a CD-1 nude mouse and 200-400 &#181;l&#160;of processed lipoaspirate is placed over the skull. The scalp is chosen as the recipient site because of its absence of native subcutaneous fat, and because of the excellent background contrast provided by the calvarium, which aids in the analysis process. Micro-computed tomography (micro-CT) is used to scan the graft at baseline and every two weeks thereafter. The CT images are reconstructed, and an imaging software is used to quantify graft volumes.
Traditionally, techniques to assess fat graft volume have necessitated euthanizing the study animal to provide just a single assessment of graft weight and volume by physical measurement ex vivo. Biochemical and histological comparisons have likewise required the study animal to be euthanized. This described imaging technique offers the advantage of visualizing and objectively quantifying volume at multiple time points after initial grafting without having to sacrifice the study animal. The technique is limited by the size of the graft able to be injected as larger grafts risk skin and fat necrosis. This method has utility for all studies evaluating fat graft viability and volume retention. It is particularly well-suited to providing a visual representation of fat grafts and following changes in volume over time.

Fat grafting is an essential technique for reconstructing soft tissue deficits. However, it remains an unpredictable procedure characterized by variable graft survival. Our goal was to devise a mouse model that utilizes a novel imaging method to compare volume retention between differing techniques of fat graft preparation and delivery.

Valutazione della solidità del grasso umano iniezione in topi nudi con Micro-Tomografia Computerizzata

Lipotransfer is a vital tool in the surgeon&#8217;s armamentarium for the treatment of soft tissue deficits of throughout the body. Fat is the ideal soft ...

Real-time X-ray Imaging of Lung Fluid Volumes in Neonatal Mouse Lung

At birth, the lung undergoes a profound phenotypic switch from secretion to absorption, which allows for adaptation to breathing independently. Promoting and sustaining this phenotype is critically important in normal alveolar growth and gas exchange throughout life. Several in vitro studies have characterized the role of key regulatory proteins, signaling molecules, and steroid hormones that can influence the rate of lung fluid clearance. However, in vivo examinations must be performed to evaluate whether these regulatory factors play important physiological roles in regulating perinatal lung liquid absorption. As such, the utilization of real time X-ray imaging to determine perinatal lung fluid clearance, or pulmonary edema, represents a technological advancement in the field. Herein, we explain and illustrate an approach to assess the rate of alveolar lung fluid clearance and alveolar flooding in C57BL/6 mice at post natal day 10 using X-ray imaging and analysis. Successful implementation of this protocol requires prior approval from institutional animal care and use committees (IACUC), an in vivo small animal X-ray imaging system, and compatible molecular imaging software.

We present a protocol to assess the rate of alveolar fluid clearance or pulmonary edema in neonatal mouse lung using X-ray imaging technology.

In tempo reale a raggi X Imaging del polmone volumi di fluido in neonatale topo polmone

At birth, the lung undergoes a profound phenotypic switch from secretion to absorption, which allows for adaptation to breathing independently. Promoting ...

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.

Il campionamento continuo del sangue nella tomografia a emissione di positroni di piccole dimensioni/tomografia computerizzata consente la misurazione della funzione di input arteriosa

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

Vinyl Chloride and High-Fat Diet as a Model of Environment and Obesity Interaction

Vinyl chloride (VC), an abundant environmental contaminant, causes steatohepatitis at high levels, but is considered safe at lower levels. Although several studies have investigated the role of VC as a direct hepatotoxicant, the concept that VC modifies sensitivity of the liver to other factors, such as nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) caused by high-fat diet (HFD) is novel. This protocol describes an exposure paradigm to evaluate the effects of chronic, low-level exposure to VC. Mice are acclimated to low-fat or high-fat diet one week prior to the beginning of the inhalation exposure and remain on these diets throughout the experiment. Mice are exposed to VC (sub-OSHA level: &#60;1 ppm) or room air in inhalation chambers for 6 hours/day, 5 days/week, for up to 12 weeks. Animals are monitored weekly for body weight gain and food consumption. This model of VC exposure causes no overt liver injury with VC inhalation alone. However, the combination of VC and HFD significantly enhances liver disease. A technical advantage of this co-exposure model is the whole-body exposure, without restraint. Moreover, the conditions more closely resemble a very common human situation of a combined exposure to VC with underlying nonalcoholic fatty liver disease and therefore support the novel hypothesis that VC is an environmental risk factor for the development of liver damage as a complication of obesity (i.e., NAFLD). This work challenges the paradigm that the current exposure limits of VC (occupational and environmental) are safe. The use of this model can shed new light and concern on the risks of VC exposure. This model of toxicant-induced liver injury can be used for other volatile organic compounds and to study other interactions that may impact the liver and other organ systems.

The goal of this protocol was to develop a murine model of low-level toxicant exposure that does not cause overt liver injury but rather exacerbates pre-existing liver damage. This paradigm better recapitulates human exposure and the subtle changes that occur upon exposure to toxicant concentrations that are considered safe.

Cloruro di vinile e dieta ad alto contenuto di grassi come modello di interazione tra ambiente e obesità

Vinyl chloride (VC), an abundant environmental contaminant, causes steatohepatitis at high levels, but is considered safe at lower levels. Although ...

Self-Administration of Drugs in Mouse Models of Feeding and Obesity

Preclinical studies in mice often rely on invasive protocols, such as injections or oral gavage, to deliver drugs. These stressful routes of administration have significant effects on important metabolic parameters including food intake and body weight. Although an attractive option to circumvent this is to compound the drug in rodent food or dissolve it in water, these approaches also have limitations as they are affected by drug stability at room temperature for extended periods of time, the drug's solubility in water, and that the dosing is highly dependent on timing of food or water intake. The constant availability of the drug also limits translational relevance on how drugs are administered to patients. To overcome these limitations, drugs can be mixed with highly palatable food, such as peanut butter, allowing mice to self-administer compounds. Mice reliably and reproducibly consume the drug/peanut butter pellet in a short time frame. This approach facilitates a delivery approach with minimal stress compared with an injection or gavage. This protocol demonstrates the approach of drug preparation, animal acclimatization to placebo delivery, and drug delivery. The implications of this approach are discussed in studies related to timing of drug administration and the circadian rhythm.

The overall goal of this procedure is to describe a method for self-administration of drugs that can be used in mouse models of feeding and obesity.

Auto-somministrazione di farmaci in modelli murini di alimentazione e obesità

Preclinical studies in mice often rely on invasive protocols, such as injections or oral gavage, to deliver drugs. These stressful routes of ...

Tissue Preparation Techniques for Contrast-Enhanced Micro Computed Tomography Imaging of Large Mammalian Cardiac Models with Chronic Disease

Structural remodeling is a common consequence of chronic pathological stresses imposed on the heart. Understanding the architectural and compositional properties of diseased tissue is critical to determine their interactions with arrhythmic behavior. Microscale tissue remodeling, below the clinical resolution, is emerging as an important source of lethal arrhythmia, with high prevalence in young adults. Challenges remain in obtaining high imaging contrast at sufficient microscale resolution for preclinical models, such as large mammalian whole hearts. Moreover, tissue composition-selective contrast enhancement for three-dimensional high-resolution imaging is still lacking. Non-destructive imaging using micro-computed tomography shows promise for high-resolution imaging. The objective was to alleviate sufferance from X-ray over attenuation in large biological samples. Hearts were extracted from healthy pigs (N = 2), and sheep (N = 2) with either induced chronic myocardial infarction and fibrotic scar formation or induced chronic atrial fibrillation. Excised hearts were perfused with: a saline solution supplemented with a calcium ion quenching agent and a vasodilator, ethanol in serial dehydration, and hexamethyldisilizane under vacuum. The latter reinforced the heart structure during air-drying for 1 week. Collagen-dominant tissue was selectively bound by an X-ray contrast-enhancing agent, phosphomolybdic acid. Tissue conformation was stable in air, permitting long-duration microcomputed tomography acquisitions to obtain high-resolution (isotropic 20.7 &#181;m) images. Optimal contrast agent loading by diffusion showed selective contrast enhancement of the epithelial layer and sub-endocardial Purkinje fibers in healthy pig ventricles. Atrial fibrillation (AF) hearts showed enhanced contrast accumulation in the posterior walls and appendages of the atria, attributed to greater collagen content. Myocardial infarction hearts showed increased contrast selectively in regions of cardiac fibrosis, which enabled the identification of interweaving surviving myocardial muscle fibers. Contrast-enhanced air-dried tissue preparations enabled microscale imaging of the intact large mammalian heart and selective contrast enhancement of underlying disease constituents.

Here, we present a protocol to obtain high resolution micro computed tomography images of healthy and pathological large mammalian whole hearts with collagen-selective contrast enhancement.

Tecniche di preparazione dei tessuti per l'imaging micromografico computerizzato con contrasto di modelli cardiaci di mammiferi di grandi dimensioni con malattia cronica

Structural remodeling is a common consequence of chronic pathological stresses imposed on the heart. Understanding the architectural and compositional ...

Sample Preparation for Computed Tomography-based Three-dimensional Visualization of Murine Hind-limb Vessels

Blood vessels are complex networks with tree-like structures, and vascular networks are essential for maintaining both circulation and maintaining organ function. Clarifying the mechanism of blood vessel formation is therefore extremely useful for elucidating developmental processes and pathological mechanisms. Murine hind-limb vessels are often used as a model for physiological and pathological angiogenesis. Evaluation is mainly performed via a two-dimensional method using tissue sections. However, methods for evaluating three-dimensional (3D) vascular morphology are particularly limited. This paper introduces a method for visualizing murine hind-limbs using computed tomography (CT). Radiation-opaque resin is injected through the descending aorta, and whole vessels are filled with dye. By adjusting the time of dye injection, arterial-specific filling is also possible, and samples can be obtained with any micro-X-ray CT device. This contrast method provides a basic technique for the 3D evaluation of murine blood vessels in the lower extremities. Furthermore, this method can be used to visualize all blood vessels below the diaphragm and evaluate blood vessels in the abdominal organs.

Here, we describe a visualization and quantification method for murine hind-limb vessels using micro-X-ray computed tomography.

Preparazione del campione per la visualizzazione tridimensionale basata sulla tomografia computerizzata dei vasi dell'arto posteriore murino

Blood vessels are complex networks with tree-like structures, and vascular networks are essential for maintaining both circulation and maintaining organ ...