Name: fat-water phantoms for magnetic resonance imaging validation: a flexible and scalable protocol
Uploaded: 2018-09-07T13:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 59 s
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이 연구는 국립 보건원 (NIH)과 국립 연구소의 당뇨병과 소화와 신장 질병 (NIDDK) 제공 했다에 대 한 지원 자금 / NIH R01-DK-105371. 우리 지방 물 가상 창조에 박사 Houchun (해리) Hu를 조언과 제안을 위한 감사합니다.

1. 워크스테이션 및 자료 준비
<ol><li>모든 실험실 안전 규칙을 준수 합니다. 눈 보호와 장갑을 착용 하십시오. 시 약의 각각에 대 한 물질 안전 데이터 시트 읽기 사용 하 고 적절 한 예방 조치를 취해야. 재료 및 장비 목록, 화학 처리 절차와 유리 주의 검토 합니다. 주의:이 프로토콜에는 높은 온도에서 열판의 사용을 해야합니다. 주의 사용 하 고 상호 작용 컨테이너 덥고는 열판의 표면을 만지지 마십시오 내 열 장갑 착용.</li>
	<li>작업을 취소 하 고 살 균 제와 표면 청소. 손 씻고 하 고 장갑 넣어.</li>
	<li>모든 악기와 오염의 잠재적 위험을 줄이기 위해 하는 팬텀의 장 수를 증가 모든 유리 항아리의 내부를 소독. 참고: 팬텀 며칠 이상 사용 될 경우 정기적으로 세균성 성장을 방지 하기 위해 에탄올과 완성 된 팬텀의 표면 청소.</li>
</ol>2. 준비 물 솔루션
<ol><li>물 솔루션에 대 한 작업 영역을 준비 합니다. 벤치에는 다음과 같은 재료와 장비를 위치: 실린더, 400ml 비 커, 볶음 바, 규모, 2 x 무게 보트, 주걱, 바늘, 증류수, 가돌리늄-diethylenetriaminepentacetate (DTPA) 대비 에이전트, 2 x 1.0 mL 주사기를 졸업 수용 성 계면 활성 제, 한 천, 그리고 나트륨 benzoate입니다. 참고: 함께 또는 바늘 없는 주사기를 사용할 수 있습니다. 그러나, 바늘을 사용 하 여 측정의 정확성을 향상 되며 내용을 물 또는 오일 솔루션에 추가 되는 때 튄 방지.</li>
	<li>장소 400ml 비 커에 저 어 바. 100 또는 200 mL 졸업 실린더를 사용 하 여 증류수의 300 mL를 측정 하는 비 커에 물을 부 어. 열판에 비 커를 놓고 100 rpm의 저 율으로 90 ° C로 설정 합니다. 참고: 높은 온도 빠른 결과 달성 하기 위해이 프로토콜에 사용 됩니다. 솔루션은 오랜 기간에 대 한는 열판에 남아 있지, 때문에 세트 포인트 온도 열판에 대 한 솔루션의 온도 반영 하지 않습니다.</li>
	<li>보정된 규모를 사용 하 여 무게 보트로 나트륨 benzoate의 0.30 g을 측정. 나트륨 benzoate 물 솔루션에 추가 합니다.</li>
	<li>주사기를 사용 하 여 수용 성 계면의 0.6 mL를 측정. 없음 기포는 다는 것을 확인 하십시오. 솔루션의 중심에 바늘 몇 밀리미터를 누른 천천히 비 커의 벽에 튄 피하기 위해 수용 성 계면 활성 제를 출시 합니다.</li>
	<li>깨끗 한 주사기를 사용 하 여, 가돌리늄-DTPA 대조 대리인의 0.24 mL 측정 합니다. 2.4 단계에서 같은 기술을 사용 하 여 비 커에 추가. 참고: 가돌리늄-DTPA는 팬텀의 MRI 휴식 속성 그 관심의 조직에 맞게 조정 하는 데 사용 됩니다. 독자는 더 관심의 조직의 이완 속성에 맞게 추가 가돌리늄-DTPA의 볼륨을 조정할 수 있습니다.</li>
	<li>무게 보트로 한 천의 9.0 g을 측정 합니다. 물을 비 커에는 agar 주걱으로 천천히 숟가락.</li>
	<li>일단 모든 물 솔루션에 추가 된, 열판 온도 350 ° C를 증가 하 고 5-10 분은 한 천 녹 1100 rpm 속도 바 저 어.<ol>
<li>한 천 녹 인 경우를 확인 하려면 짧게는 열판에서 물 솔루션을 제거, 중지 교 반, 하 고 솔루션의 색상을 확인 하십시오. 클리어 (깃발 또는 덩어리)와 황색 또는 호박색 색깔에 녹은 한 천 이어야 한다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>천이 완전히 녹 인 후 주사기를 사용 하 여 또는 물 해결책의 약 3.5 mL 작은 유리병에 부 어. 테스트 솔루션 설정 하지 않습니다 또는 5-10 분 후 분리, 하는 경우는 agar 하지 녹아 있다. 열판 온도 350 ° C를 다시 증가 하 고 솔루션에 난방 계속.</li>
	<li>제대로 테스트 유리병 세트에 물 솔루션까지 단계 2.8 반복 합니다.</li>
	<li>50 ° C와 100 rpm에서 열판에 물 솔루션을 둡니다. 작업 공간을 청소 하 고 기름 솔루션에 대 한 준비.<ol>
<li>벤치에서 다음과 같은 자료를 제거: 규모, 체중 보트, 주걱, 바늘 (사용) 2 x 1.0 mL 주사기, 증류수, 가돌리늄-DTPA 대비 에이전트, 수용 성 계면 활성 제, 한 천, 및 나트륨 benzoate x 2.</li>
		<li>벤치에는 다음과 같은 재료와 장비를 위치: 400 mL 비 커 (깨끗 한), 바 (깨끗 한) 저 어, 2.0 mL 주사기 바늘, 땅콩 기름, 그리고 오일 수용 성 계면 활성 제와 함께.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 오일 솔루션
<ol><li>장소 깨끗 한 400ml 비 커에 새로운 저 어 바. 졸업된 실린더를 사용 하 여 땅콩 기름의 300 mL를 측정 하는 비이 커에 부 어. 물 솔루션을 포함 하는 비 커를 제거 하 고 오일 솔루션 비 커는 열판에 놓습니다. 1 분 동안 100 rpm의 저 어 속도 90 ° C로 설정 합니다. 참고: 땅콩 기름15인간 지방 조직 중성 지방에 비해 비슷한 핵 자기 공명 스펙트럼을가지고 있기 때문에 사용 됩니다.<ol>
<li>두지 마십시오 석유는 열판에 무인. 기름 너무 뜨겁게 연기를 시작 하는 경우는 열판에서 그것을 제거 하 고는 열판에 석유를 반환 하기 전에 온도 감소 시키십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>깨끗 한 주사기 오일 수용 성 계면 활성 제의 3.0 mL를 측정 합니다. 2.4 단계에서 설명한 동일한 기법을 사용 하 여, 비 커에 오일 수용 성 계면 활성 제를 추가 합니다. 150 ° C와 완전히 혼합 오일 솔루션을 5 분 동안 1100 rpm는 열판을 설정 합니다.</li>
	<li>열판에서 오일 솔루션 고 팬텀을 만들기 위한 준비 작업을 청소.<ol>
<li>벤치에서 다음과 같은 자료를 제거: 2.0 mL 주사기 바늘 (사용), 땅콩 기름, 그리고 오일 수용 성 계면 활성 제와 함께.</li>
		<li>벤치에는 다음과 같은 재료와 장비를 위치: 250 mL 삼각 플라스 크, 저 체적 펫, 부피 피펫으로 홀더, 및 5 x 120 mL 유리 항아리 (깨끗 한), 바.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 팬텀 유제 만들기
<ol><li>물과 오일 솔루션에 대 한 체적 펫을 준비 합니다. 펫에 교차 오염을 방지 하기 위해 그들의 각각 솔루션 사용 될 해야 합니다.<ol>
<li>프로토콜에 사용 되는 볼륨에 피 펫의 크기와 일치. 예를 들어, 2 x 50 mL 체적 펫 (50 mL 물 솔루션 + 50 mL 오일 솔루션) 100 mL 팬텀 만들 대상 50% 지방의 FF 사용 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>열판에 물 솔루션을 놓고는 열판 300 ° C와 1100 rpm으로 설정 합니다. 4-5 분 후 해제는 활동가.</li>
	<li>부피 피 펫을 사용 하 여, 부분적으로 솔루션의 소량 (5-10 mL)으로 피펫으로 작성 하 고 다시 비 커로 발표 하 여 물 솔루션 추출을 위한 준비 인지 확인 합니다. 경우 물 솔루션을 쉽게 제거 하 고 피펫으로 과도 한 나머지 없이 출시 될 수, 그렇지 않으면 다음 단계로 이동는 열판에 두고 고 다시 2-3 분에 합니다. 참고: 교 반 및/또는 가능한 한 자주 따뜻한 물 솔루션을 유지 하는 것이 좋습니다 그래서 물 솔루션의 구성 요소를 설정 하 고, 더 따르게 됩니다. 물 솔루션은 되지 예 열을 전송 하기 전에 자극 때문에 냉각 하는 때 응결 한 경향이 정확한 볼륨 측정 하이 매우 어려울 것 이다.</li>
	<li>신중 하 게 250 mL 삼각 플라스 크를 깨끗 한 볶음 바 추가. 열판에서 물 솔루션을가지고, 적절 한 볼륨 (표 2)를 측정 하 고 삼각 플라스 크에 그것을 전송.</li>
	<li>열판에 오일 솔루션을 놓고 90 ° C에서 및 1100 rpm 솔루션은 균질 되도록 설정 합니다. 1-2 분 후에 열판에서 오일 솔루션을 제거 하 고 삼각 플라스 크와 함께 그것을 대체 합니다.</li>
	<li>오일 솔루션 (표 2)의 적절 한 양을 측정 하 고 천천히 삼각 플라스 크에 물 솔루션에 추가 합니다.</li>
	<li>모든 오일 솔루션을 추가 300 ° C에 온도 증가 하 고 1100 rpm에서 감동 유지. 4-5 분 (저 어 바에서 소용돌이 있어야 함)에 대 한 결합 된 솔루션을 저 어. 유제는 백색, 크림 텍스처와 함께 해야 합니다.</li>
	<li>마그네틱 볶음 바 검색기를 사용 하 여 저 어 바 제거 하. 참고: 저 어 바 리트리버 모든 미래의 유화 액에서 저 어 막대를 제거를 사용 해야 합니다. 각각의 사용 사이 그것을 철저 하 게 청소.</li>
	<li>내 열 장갑을 사용 하 여 신중 하 게 깨끗 한 120 mL 유리 항아리에 삼각 플라스 크에 혼합물을 부 어. 천천히 냉각으로 혼합물에 거품을 방지 하기 위해 유리 항아리의 측면에 혼합물을 부 어.</li>
	<li>삼각 플라스 크와 저 어 바, 청소 하십시오 다음 반복 단계 4.2-4.8, 모든 유령 만들어집니다 때까지 물과 오일 솔루션의 금액을 조정. 참고: 유리를 청소 하기 전에 멋지다 다는 것을 확인 하십시오.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Franz, 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=Association+of+proton+density+fat+fraction+in+adipose+tissue+with+imaging-based+and+anthropometric+obesity+markers+in+adults.">Association of proton density fat fraction in adipose tissue with imaging-based and anthropometric obesity markers in adults.</a> Int J Obes. , 1-8 (2017).</li><li>Chai, J., 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=MRI+chemical+shift+imaging+of+the+fat+content+of+the+pancreas+and+liver+of+patients+with+type+2+diabetes+mellitus.">MRI chemical shift imaging of the fat content of the pancreas and liver of patients with type 2 diabetes mellitus.</a> Exp Ther Med. 11 (2), 476-480 (2016).</li><li>Hogrel, J. 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B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-Echo+Water-Fat+Separation+and+Simultaneous+R2*+Estimation+with+Multi-Frequency+Fat+Spectrum+Modeling.">Multi-Echo Water-Fat Separation and Simultaneous R2* Estimation with Multi-Frequency Fat Spectrum Modeling.</a> Spectrum. 60 (5), 1122-1134 (2011).</li><li>Peri, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The extra-virgin olive oil handbook. , (2014).</li><li>Kell, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Density,+Thermal+Expansivity,+and+Compressibility+of+Liquid+Water+from+0&#176;+to+150&#176;C:+Correlations+and+Tables+for+Atmospheric+Pressure+and+Saturation+Reviewed+and+Expressed+on+1968+Temperature+Scale.">Density, Thermal Expansivity, and Compressibility of Liquid Water from 0&#176; to 150&#176;C: Correlations and Tables for Atmospheric Pressure and Saturation Reviewed and Expressed on 1968 Temperature Scale.</a> J Chem Eng Data. 20 (1), 97-105 (1975).</li></ol>

저자는 연구 잠재적인 상충으로 해석 될 수 있는 어떤 상업적 또는 금융 관계의 부재에서 실시 되었다 선언 합니다.

우리 지방 물 환영을 지방 조직 및 트리 글리세라이드 콘텐츠 비보를 계량 하는 데 사용 하는 의료 이미징 기술을 유효성 검사를 위해 적당 한 만드는 강력한 방법을 설명 합니다. 두 개의 저수지 (오일 솔루션)과 한 물 솔루션을 만들어 안정적인 유령 FF 값-50%를 초과 하는 값을 포함 하 여-다양 한 고가의 장비에 대 한 필요 없이 건설 되었다. 높은 FF 유령 (> 50%) 지방 정량화에 대 한 이미징 ?...

지방 조직 및 자기 공명 영상 (MRI) 등 영상 modalities를 사용 하 여 트리 글리세라이드 콘텐츠 측정에 관심 많은 분야에 걸쳐 확장 됩니다. 연구 분야 장기 및 조직 간1, 췌 장2, 골격 근육3등 백색과 갈색 지방 조직 창 고의 조사와 지질의 소성 스토리지를 포함합니다. 지방 정량화에 대 한 이러한 새로운 기술을 개발 되, 메서드는 이미징 매개 변수는 연구와 임상 응용 프로그램에 대 한 확인 필요 합니다.
유령, 조직 또는 기관, 실험 복제본 하 개발 하 고 검증 이미징 기법4낮은-비용, 유연 하며 제어 도구를 제공 합니다. 특히, 유령 지방 구성 하 고 볼륨 비율 또는 지방 분수 (FF) 임상 관심의 조직의 비교에서 물 생성할 수 있습니다. 임상, 조직 및 장기에 FF 값 넓게 변화할 수 있다: 갈색 지방 조직에서 FF 29.7%, 93.95; 사이 폭포 평균 간 steatosis 환자에서 FF는 18.1 ± 9.06; 1.6%와 22.27; 사이 2 형 당뇨병 범위에 대 한 위험이 성인에서 췌 장 FF 그리고 경우에 따라 사전 질병의 듀 켄 씨 근이 영양 증 환자 일부 근육8에 거의 90%의 FF 값 가질 수 있습니다.
지질과 같은 비 극 지 분자 물과 같은 극 지 분자의 구성 하는 솔루션에서 잘 분해 되지 않습니다, 때문에 높은 대상 FF와 안정적인 환영을 만드는 도전 남아 있습니다. 최대 FF에 대 한 50%, 많은 기존 방법은 사용할 수 있습니다 지방 물 환영9,10,,1112를 만들려고. 일반적으로 더 높은 FFs를 달성 하는 다른 메서드는 균질 화기 또는 초음파 셀 방해13,14등 고가의 장비를 필요 합니다. 이러한 기술은 높은 FF 유령에 대 한 로드맵을 제공, 장비 제약 조건 및 다양 한 양의 실험 내용 재현 하 고 강력한 지방 물 환영을 창조 하는 노력을 제한 합니다.
이러한 이전 기술을 따라 건물, 우리 FF 사용자 정의 범위 값 비용 효율적이 고 안정적인 지방 물 환영을 생성 하는 방법을 개발 했다. 이 프로토콜 세부 FF 값이 0%, 25%, 50%, 75% 및 100% 사용 하 여 단일 열판의 지방 환영의 5 x 100 mL를 만드는 데 필요한 단계. 그것은 쉽게 만들고 다양 한 볼륨 (10 ~ 200 mL) 지방 백분율 (0 ~ 100%)를 조정할 수 있습니다. 팬텀 기술의 효능 타당성 연구 비교 지방 물 MRI FF 값을 대상 FF 값에서 생성 된 환영에 평가 했다.

<table><tbody><tr><td>Distilled Water</td><td>Amazon</td><td>B000P9BY38</td><td>Base of water solution</td></tr><tr><td>Agar</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>A1296-100G</td><td>Gelling agent</td></tr><tr><td>Water-Soluble Surfactant</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>P1379-500ML</td><td>Surfactant/emulsifying agent</td></tr><tr><td>Gadolinium-DTPA Contrast Agent</td><td>Bayer Healthcare</td><td>50419-0188-01</td><td>Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent.</td></tr><tr><td>Sodium Benzoate</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>71300-250G</td><td>Preservative</td></tr><tr><td>Peanut Oil</td><td>Amazon</td><td>54782-LOU</td><td>Base of oil solution</td></tr><tr><td>Oil-Soluble Surfactant</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>S6760-250ML</td><td>Surfactant/emulsifying agent</td></tr><tr><td>Hotplate w/ Stirrer</td><td>Fisher Scientific</td><td>07-770-152</td><td></td></tr><tr><td>Stir bars (Egg-Shaped)</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>Z127116-1EA</td><td></td></tr><tr><td>400 mL Beaker</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>CLS1003400-48EA</td><td></td></tr><tr><td>250 mL Erlenmeyer Flask</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>CLS4450250-6EA</td><td></td></tr><tr><td>25 mL Glass Volumetric Pipette</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-650-2P</td><td>Quantity = 2</td></tr><tr><td>50 mL Glass Volumetric Pipette</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-650-2S</td><td>Quantity = 2</td></tr><tr><td>75 mL Glass Volumetric Pipette</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-650-2T</td><td>Quantity = 2</td></tr><tr><td>3.0 mL Syringe</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>Z248002-1PAK</td><td></td></tr><tr><td>1.0 mL Syringe</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>Z230723-1PAK</td><td></td></tr><tr><td>Spatula</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>S3897-1EA</td><td></td></tr><tr><td>Scale (100g X 0.01g Resolution)</td><td>Amazon</td><td>AWS-100-BLK</td><td></td></tr><tr><td>Weigh Boats</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>Z740499-500EA</td><td></td></tr><tr><td>120 mL Glass Jars</td><td>McMaster Carr Supply Co</td><td>3801T73</td><td></td></tr><tr><td>Heat Resistant Gloves (pair)</td><td>Amazon</td><td>B075GX43MN</td><td></td></tr><tr><td>Syringe Needles</td><td>Sigma Aldrich Incorporated</td><td>Z192341-100EA</td><td></td></tr><tr><td>18&quot; stir bar retriver</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-513-70</td><td></td></tr><tr><td>1 Dram Clear Glass Vial</td><td>Fisher Scientific</td><td>03-339-25B</td><td></td></tr></tbody></table>

fat-water phantoms for magnetic resonance imaging validation: a flexible and scalable protocol

이미지 adipose 조직에 새로운 기술 개발로 이러한 프로토콜의 유효성을 검사 하는 방법을 점점 더 중요 한 되 고 있다. 유령, 조직 또는 장기의, 실험적인 복제 저렴 한 비용, 유연한 솔루션을 제공 합니다. 그러나, 비싸고 특수 장비에 대 한 액세스를 하지 않고 높은 지방 분수와 안정적인 환영 건설 (예., > 갈색 지방 조직에서 본 등 50% 지방 분수 레벨) 지질 소수 성 특성으로 인해 어려울 수 있습니다. 이 작품의 0%, 25%, 50%, 75% 및 100% 기본 랩 공급 (열판, 비 커, 등)를 사용 하 여 쉽게 액세스할 수 있는 구성 요소 (증류수, 한 천, 수용 성 지방 분수와 5 x 100 mL 유령 개체를 만들기 위한 자세한, 저렴 한 비용 프로토콜 제공 계면 활성 제 나트륨 benzoate, 가돌리늄-diethylenetriaminepentacetate (DTPA) 대비 에이전트, 땅콩 기름을 오일 수용 성 계면 활성 제). 프로토콜; 유연 하 게 설계 되었다 그것은 다른 지방 분수와 다양 한 볼륨 유령 개체를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 이 기술을 사용 하 여 만든 유령 지방 분수 값 지방 물 자기 공명 영상에서 생성 된 환영에 대상 값을 비교 하는 타당성 연구에 평가 했다. 이 연구 나왔고 0.998의 색인 상관 계수 (95% 신뢰 구간: 0.972 1.00). 요약 하자면, 이러한 연구 임상 관련 조직 및 장기의 범위에 걸쳐 기법을 이미징 하는 지방 조직 유효성 검사에 대 한 지방 환영의 유틸리티를 보여 줍니다.

물 솔루션 제대로 준비 된 경우 솔루션의 소량 테스트 유리병 (그림 1, 왼쪽된)에서 신속 하 게 응결 한다. 솔루션 분리 (그림 1, 오른쪽), 솔루션 (3.8 프로토콜의 단계에서 설명) 하는 대로 다시 준비 한다. 유제 ( 그림 2, 왼쪽 및 오른쪽의 예제) 분리, 팬텀은 가능한 하 ?...

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Fat-Water Phantoms for Magnetic Resonance Imaging Validation: A Flexible and Scalable Protocol

이 작품의 목적은 다양 한 지방 백분율 및 볼륨 유령 생산 하는 사용자 지정할 수 있는 실용적인 지방 물 팬텀을 만들기 위한 프로토콜을 설명 하기 위해.

자기 공명 영상 유효성 검사에 대 한 지방 물 환영: 유연 하 고 확장 가능한 프로토콜

As new techniques are developed to image adipose tissue, methods to validate such protocols are becoming increasingly important. Phantoms, experimental ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

11.2K 조회수.  Vanderbilt University Medical Center. 이 작품의 목적은 다양 한 지방 백분율 및 볼륨 유령 생산 하는 사용자 지정할 수 있는 실용적인 지방 물 팬텀을 만들기 위한 프로토콜을 설명 하기 위해.

비디오: Fat-Water Phantoms for Magnetic Resonance Imaging Validation: A Flexible and Scalable Protocol

Registered Bioimaging of Nanomaterials for Diagnostic and Therapeutic Monitoring 

Nanomedications can be carried by blood borne monocyte-macrophages into the reticuloendothelial system (RES; spleen, liver, lymph nodes) and to end organs. The latter include the lung, RES, and brain and are operative during human immunodeficiency virus type one (HIV-1) infection. Macrophage entry into tissues is notable in areas of active HIV-1 replication and sites of inflammation. In order to assess the potential of macrophages as nanocarriers, superparamagnetic iron-oxide and/or drug laden particles coated with surfactants were parenterally injected into HIV-1 encephalitic mice. This was done to quantitatively assess particle and drug biodistribution. Magnetic resonance imaging (MRI) test results were validated by histological coregistration and enhanced image processing. End organ disease as typified by altered brain histology were assessed by MRI. The demonstration of robust migration of nanoformulations into areas of focal encephalitis provides '"proof of concept" for the use of advanced bioimaging techniques to monitor macrophage migration. Importantly, histopathological aberrations in brain correlate with bioimaging parameters making the general utility of MRI in studies of cell distribution in disease feasible. We posit that using such methods can provide a real time index of disease burden and therapeutic efficacy with translational potential to humans.

Registered Bioimaging of Nanomaterials for Diagnostic and Therapeutic Monitoring

Bioimaging methods used to assess cell biodistribution of nanoparticles are applicable for therapeutic and diagnostic monitoring of nanoformulated compounds. The methods described herein are sensitive and specific when assessed by histological coregistration. The methodologies provide a translational pathway from rodent to human applications.

진단 및 치료 모니터링을위한 Nanomaterials 등록 Bioimaging

Nanomedications can be carried by blood borne monocyte-macrophages into the reticuloendothelial system (RES; spleen, liver, lymph nodes) and to end ...

연구

생체공학

Use of a Multi-compartment Dynamic Single Enzyme Phantom for Studies of Hyperpolarized Magnetic Resonance Agents

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due to fundamental constraints imposed by the hyperpolarized state, exotic imaging and reconstruction techniques are commonly used. A practical system for characterization of dynamic, multi-spectral imaging methods is critically needed. Such a system must reproducibly recapitulate the relevant chemical dynamics of normal and pathological tissues. The most widely utilized substrate to date is hyperpolarized [1-13C]-pyruvate for assessment of cancer metabolism. We describe an enzyme-based phantom system that mediates the conversion of pyruvate to lactate. The reaction is initiated by injection of the hyperpolarized agent into multiple chambers within the phantom, each of which contains varying concentrations of reagents that control the reaction rate. Multiple compartments are necessary to ensure that imaging sequences faithfully capture the spatial and metabolic heterogeneity of tissue. This system will aid the development and validation of advanced imaging strategies by providing chemical dynamics that are not available from conventional phantoms, as well as control and reproducibility that is not possible in vivo.

A multi-compartment dynamic phantom is used to simulate some biology of interest for metabolic studies using hyperpolarized magnet resonance agents.

과분극 자기 공명 에이전트의 연구 다중 구획 동적 단일 효소 팬텀의 사용

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due ...

공학

Monitoring Dendritic Cell Migration using 19F / 1H Magnetic Resonance Imaging

Continuous advancements in noninvasive imaging modalities such as magnetic resonance imaging (MRI) have greatly improved our ability to study physiological or pathological processes in living organisms. MRI is also proving to be a valuable tool for capturing transplanted cells in vivo. Initial cell labeling strategies for MRI made use of contrast agents that influence the MR relaxation times (T1, T2, T2*) and lead to an enhancement (T1) or depletion (T2*) of signal where labeled cells are present. T2* enhancement agents such as ultrasmall iron oxide agents (USPIO) have been employed to study cell migration and some have also been approved by the FDA for clinical application. A drawback of T2* agents is the difficulty to distinguish the signal extinction created by the labeled cells from other artifacts such as blood clots, micro bleeds or air bubbles. In this article, we describe an emerging technique for tracking cells in vivo that is based on labeling the cells with fluorine (19F)-rich particles. These particles are prepared by emulsifying perfluorocarbon (PFC) compounds and then used to label cells, which subsequently can be imaged by 19F MRI. Important advantages of PFCs for cell tracking in vivo include (i) the absence of carbon-bound 19F in vivo, which then yields background-free images and complete cell selectivityand(ii) the possibility to quantify the cell signal by 19F MR spectroscopy.

Monitoring Dendritic Cell Migration using 19F / 1H Magnetic Resonance Imaging

Tracking of cells using MRI has gained remarkable attention in the past years. This protocol describes the labeling of dendritic cells with fluorine (19F)-rich particles, the in vivo application of these cells, and monitoring the extent of their migration to the draining lymph node with 19F/1H MRI and 19F MRS.

사용 모니터링 수지상 세포 이동<sup&gt; 19</sup&gt; F /<sup&gt; 1</sup&gt; H 자기 공명 영상

Continuous  advancements in noninvasive imaging modalities such as magnetic resonance  imaging (MRI) have greatly improved our ability to study ...

면역학 및 감염병학

Noninvasive In Vivo Small Animal MRI and MRS: Basic Experimental Procedures

Small animal Magnetic Resonance (MR) research has emerged as an important element of modern biomedical research due to its non-invasive nature and the richness of biological information it provides. MR does not require any ionizing radiation and can noninvasively provide higher resolution and better signal-to-noise ratio in comparison to other tomographic or spectroscopic modalities. In this protocol, we will focus on small animal MR imaging and MR spectroscopy (MRI/MRS) to noninvasively acquire relaxation weighted 1H images of mouse and to obtain 31P spectra of mouse muscle. This work does not attempt to cover every aspect of small animal MRI/MRS but rather introduces basic procedures of mouse MRI/MRS experiments. The main goal of this work is to inform researchers of the basic procedures for in vivo MR experiments on small animals. The goal is to provide a better understanding of basic experimental procedures to allow researchers new to the MR field to better plan for non-MR components of their studies so that both MR and non-MR procedures are seamlessly integrated.

Noninvasive In Vivo Small Animal MRI and MRS: Basic Experimental Procedures

This work describes basic procedures of noninvasive small animal MRI and MRS in vivo.

비침 투 VIVO에서 스몰 애니멀 MRI 및 MRS : 기본 실험 절차

Small animal Magnetic Resonance (MR) research has emerged as an important element of modern biomedical research due to its non-invasive nature and the ...

생물학

Tracking the Mammary Architectural Features and Detecting Breast Cancer with Magnetic Resonance Diffusion Tensor Imaging

Breast cancer is the most common cause of cancer among women worldwide. Early detection of breast cancer has a critical role in improving the quality of life and survival of breast cancer patients. In this paper a new approach for the detection of breast cancer is described, based on tracking the mammary architectural elements using diffusion tensor imaging (DTI). 
The paper focuses on the scanning protocols and image processing algorithms and software that were designed to fit the diffusion properties of the mammary fibroglandular tissue and its changes during malignant transformation. The final output yields pixel by pixel vector maps that track the architecture of the entire mammary ductal glandular trees and parametric maps of the diffusion tensor coefficients and anisotropy indices. 
The efficiency of the method to detect breast cancer was tested by scanning women volunteers including 68 patients with breast cancer confirmed by histopathology findings. Regions with cancer cells exhibited a marked reduction in the diffusion coefficients and in the maximal anisotropy index as compared to the normal breast tissue, providing an intrinsic contrast for delineating the boundaries of malignant growth. Overall, the sensitivity of the DTI parameters to detect breast cancer was found to be high, particularly in dense breasts, and comparable to the current standard breast MRI method that requires injection of a contrast agent. Thus, this method offers a completely non-invasive, safe and sensitive tool for breast cancer detection.

We describe how to obtain parametric and vector maps of the diffusion tensor of the breast using magnetic resonance imaging. The protocol and final output following imaging processing are tailored for tracking breast architectural features and detecting breast malignancy.

자기 공명 확산 텐서 영상과 유방 아키텍처 특징을 추적 및 탐지 유방암

Breast cancer is the most common cause of cancer among women worldwide. Early detection of breast cancer has a critical role in improving the quality of ...

의학

Quantitative Magnetic Resonance Imaging of Skeletal Muscle Disease

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of living systems. Neuromuscular diseases often exhibit a temporally varying, spatially heterogeneous, and multi-faceted pathology. The goal of this protocol is to characterize this pathology using qMRI methods. The MRI acquisition protocol begins with localizer images (used to locate the position of the body and tissue of interest within the MRI system), quality control measurements of relevant magnetic field distributions, and structural imaging for general anatomical characterization. The qMRI portion of the protocol includes measurements of the longitudinal and transverse relaxation time constants (T1 and T2, respectively). Also acquired are diffusion-tensor MRI data, in which water diffusivity is measured and used to infer pathological processes such as edema. Quantitative magnetization transfer imaging is used to characterize the relative tissue content of macromolecular and free water protons. Lastly, fat-water MRI methods are used to characterize fibro-adipose tissue replacement of muscle. In addition to describing the data acquisition and analysis procedures, this paper also discusses the potential problems associated with these methods, the analysis and interpretation of the data, MRI safety, and strategies for artifact reduction and protocol optimization.

Neuromuscular diseases often exhibit a temporally varying, spatially heterogeneous, and multi-faceted pathology. The goal of this protocol is to characterize this pathology using non-invasive magnetic resonance imaging methods.

골격근 질환의 정량적 자기 공명 영상

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of ...

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.

인간의 갈색 지방 조직의 종점은 자동으로 양전자 방출 단층 촬영 / 전산화 단층 촬영 분단과 자기 공명 이미지 등록

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

Preparation and In Vitro Characterization of Magnetized miR-modified Endothelial Cells

To date, the available surgical and pharmacological treatments for cardiovascular diseases (CVD) are limited and often palliative. At the same time, gene and cell therapies are highly promising alternative approaches for CVD treatment. However, the broad clinical application of gene therapy is greatly limited by the lack of suitable gene delivery systems. The development of appropriate gene delivery vectors can provide a solution to current challenges in cell therapy. In particular, existing drawbacks, such as limited efficiency and low cell retention in the injured organ, could be overcome by appropriate cell engineering (i.e., genetic) prior to transplantation. The presented protocol describes the efficient and safe transient modification of endothelial cells using a polyethyleneimine superparamagnetic magnetic nanoparticle (PEI/MNP)-based delivery vector. Also, the algorithm and methods for cell characterization are defined. The successful intracellular delivery of microRNA (miR) into human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) has been achieved without affecting cell viability, functionality, or intercellular communication. Moreover, this approach was proven to cause a strong functional effect in introduced exogenous miR. Importantly, the application of this MNP-based vector ensures cell magnetization, with accompanying possibilities of magnetic targeting and non-invasive MRI tracing. This may provide a basis for magnetically guided, genetically engineered cell therapeutics that can be monitored non-invasively with MRI.

Preparation and In Vitro Characterization of Magnetized miR-modified Endothelial Cells

This manuscript describes the efficient, non-viral delivery of miR to endothelial cells by a PEI/MNP vector and their magnetization. Thus, in addition to genetic modification, this approach allows for magnetic cell guidance and MRI detectability. The technique can be used to improve the characteristics of therapeutic cell products.

준비 및<em&gt; 체외</em&gt; 자화 특성의 내피 세포를 미르 변성

To date, the available surgical and pharmacological treatments for cardiovascular diseases (CVD) are limited and often palliative. At the same time, gene ...

Magnetic Resonance Imaging of Multiple Sclerosis at 7.0 Tesla

The overall goal of this article is to demonstrate a state-of-the-art ultrahigh field (UHF) magnetic resonance (MR) protocol of the brain at 7.0 Tesla in multiple sclerosis (MS) patients. MS is a chronic inflammatory, demyelinating, neurodegenerative disease that is characterized by white and gray matter lesions. Detection of spatially and temporally disseminated T2-hyperintense lesions by the use of MRI at 1.5 T and 3 T represents a crucial diagnostic tool in clinical practice to establish accurate diagnosis of MS based on the current version of the 2017 McDonald criteria. However, the differentiation of MS lesions from brain white matter lesions of other origins can sometimes be challenging due to their resembling morphology at lower magnetic field strengths (typically 3 T). Ultrahigh field MR (UHF-MR) benefits from increased signal-to-noise ratio and enhanced spatial resolution, both key to superior imaging for more accurate and definitive diagnoses of subtle lesions. Hence, MRI at 7.0 T has shown encouraging results to overcome the challenges of MS differential diagnosis by providing MS-specific neuroimaging markers (e.g., central vein sign, hypointense rim structures and differentiation of MS grey matter lesions). These markers and others can be identified by other MR contrasts other than T1 and T2 (T2*, phase, diffusion) and substantially improve the differentiation of MS lesions from those occurring in other neuroinflammatory conditions such as neuromyelitis optica and Susac syndrome. In this article, we describe our current technical approach to study cerebral white and grey matter lesions in MS patients at 7.0 T using different MR acquisition methods. The up-to-date protocol includes the preparation of the MR setup including the radio-frequency coils customized for UHF-MR, standardized screening, safety and interview procedures with MS patients, patient positioning in the MR scanner and acquisition of dedicated brain scans tailored for examining MS.

Here, we present a protocol to acquire magnetic resonance (MR) images of multiple sclerosis (MS) patient brains at 7.0 Tesla. The protocol includes preparation of the setup including the radio-frequency coils, standardized interview procedures with MS patients, subject positioning in the MR scanner and MR data acquisition.

7.0 테슬라에서 다발성 경화증의 자기 공명 화상 진찰

The overall goal of this article is to demonstrate a state-of-the-art ultrahigh field (UHF) magnetic resonance (MR) protocol of the brain at 7.0 Tesla in ...

Using 23Na Magnetic Resonance Imaging to Measure Sodium in Muscle Tissues

This video demonstrates the quantification of sodium content in human tissues using sodium magnetic resonance imaging (23Na-MRI). The patient&#39;s lower leg is placed within the radiofrequency (RF) coil of the machine, and a three-dimensional gradient-echo sequence is performed. Multinuclear MRI images are generated using hydrogen and sodium nuclei to quantify sodium levels in various tissues.

23Na 자기 공명 영상(MRI)을 사용하여 근육 조직의 나트륨 측정

All procedures involving human participants have been performed in compliance with the institutional, national, and international guidelines for human ...

자기 공명 영상 유효성 검사에 대 한 지방 물 환영: 유연 하 고 확장 가능한 프로토콜

요약

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