Nós agradecer calorosamente a Notre Dame Integrated Facility Imaging (NDIIF) e Carestream Health para apoio financeiro para este projeto.

1. Animais <ol><li> Para os resultados relatados abaixo, três ratos C57BL/6J e quatro B6.V-Lep ob / J ratinhos foram obtidos de Jackson Laboratories (Bar Harbor, principal, EUA). B6.V-Lep ob / J ratos representam um dos primeiros modelos de obesidade e permanecer ativamente pesquisado. B6.V-Lep ob / J ratinhos apresentam um fenótipo caracterizada pelo tamanho dos adipócitos aumentada e número e pode pesar até três vezes mais do que ratinhos de tipo selvagem. 7,8 Aqui, B6.V-Lep ob / J ratinhos foram empregues como um positivo controlo para um fenótipo de obesidade para ilustrar a viabilidade do sistema de CT Albira para TC baseados medição do teor de gordura. </li><li> Imagem foi feita quando os animais atingiram cerca de 12 semanas de idade. (Obesidade em ratos ob / J B6.V-Lep se manifesta após 4 semanas de idade). </li><li> Os ratinhos foram anestesiados por isofluorano (taxa de fluxo de 2,5%) e mantidos sob a 2,5%, através de uma configuração de nariz-cone para imagiologia. Umimals foram posicionados propenso no leito de rato padrão (M2M Imaging Inc. Cleveland, OH) em fornecido com a estação de imagem Albira. Membros foram posicionados lateralmente a partir do tronco para uma aquisição CT uniforme. </li><li> Após a aquisição da imagem foi completada, os ratinhos foram removidos a partir do cone de nariz e voltou a uma gaiola de recuperação até ambulatório. </li></ol> 2. Aquisição de Imagem e Reconstrução <ol><li> Imagem aquisições são realizadas utilizando o sistema de CT Albira (Carestream Molecular Imaging, Woodbridge, CT). Os ratinhos foram anestesiados por isofluorano (taxa de fluxo de 2,5%) e mantidos sob a 2,5%, através de uma configuração de nariz-cone para imagiologia. Aquisições foram realizadas para verificar um leito de 115 mm de comprimento, com 600 projeções. A fonte de raios-X foi definido como uma corrente de 200 mA e tensão de 45 kVp, e usado um filtro de 0,5 mm Al para endurecer a trave. </li><li> Aproximado de radiação equivalente de dose profunda para as configurações de TC foi de 220 mSv, e dose equivalente superficial foi 357,4 mSv. Estesdoses são mais de 20 vezes menor do que o relatado valores de LD50. 9 </li><li> As imagens são reconstruídas usando o algoritmo de FBP (retroprojeção filtrada) por meio da Suite Albira 5,0 Reconstructor usando &quot;Standard&quot; parâmetros. Estes aquisição combinada e as configurações de reconstrução produzir uma imagem final com 125 mM voxels isotrópicos, considerada suficiente para análise animal inteiro. Para a análise detalhada região específica, uma reconstrução com 35 mM voxels isotrópicos podem ser selecionados para uma resolução final de 90 mM. </li></ol> 3. Análise de Imagem A análise das imagens é realizada usando o software de análise PMOD (PMOD Technologies LTD, Zurich, Suíça). As imagens são segmentadas em PMOD de acordo com a densidade do tecido do primeiro para o volume total e, em seguida, para o volume de gordura. 3.1 As imagens podem ser reduzidos para a análise para minimizar as demandas computacionais. <ol><li> Para reduzir, navegue até a guia Exibir principal. </li&gt; <li> Selecione Ferramentas&gt; Reduzir. </li><li> Seleccione X por 2, Y por 2, e Z por 2. </li><li> Verifique Substituir. </li><li> Selecione Executar. </li></ol> A mensagem: &quot;Caixa delimitadora vai mudar&quot; é exibido uma vez que a redução é completa. 3.2 As imagens podem ser mascarados para eliminar cama e nariz cone-elementos para posterior do volume de interesse análise (VOI). <ol><li> Para mascarar, navegue até Planes, Layouts, rotações, espelhos, Marcadores 3D&gt; Planos e layouts. </li><li> Selecione avião Visualizar Z. </li><li> Vá até o cone do nariz do avião Z. </li><li> Selecione a guia VOI principal&gt; Desenhar vértices. </li><li> Desenhe uma região de interesse (ROI) em torno do animal nariz, excluindo a cama e cone do nariz. </li><li> SelecionarCopie ROI real. </li><li> Mover para a próxima fatia, e cole ROI de buffer através dos planos pertinentes do nariz. </li><li> Use Editar grupo de vértices para ajustar o ROIs, conforme necessário. </li><li> Selecione Excluir ROI para os primeiros aviões além dos cones de ogiva. </li><li> Gerar um VOI novo para abranger o perímetro de animais (excepto o leito animal) com os primeiros aviões para além dos cones de ogiva. </li><li> Navegue até VOI Masking&gt; Ferramentas e Álgebra. </li><li> Digite -1000 na caixa de diálogo fornecida. </li><li> Selecione os voxels Máscara fora do botão VOIS selecionado. </li></ol> A mensagem: &quot;. Operação de dados irreversível Você quer continuar?&quot; displays. <ol start="14"><li> Selecione Sim. </li><li> Navegue até Planes, Layouts, rotações, espelhos, Marcadores 3D&gt; Aviões &amp; Layouts. </li><li> Selecione Mostrar todos os planos. </li><li> Examine o VOI de integridade. </li><li> Selecione Salvar. </li><li> Salvar como analisar. </li><li> Alterar o prefixo do nome do arquivo. </li></ol> 3,3 segmento, a primeira imagem para o volume total de animais: <ol><li> Selecione Ferramentas&gt; externo. </li><li> Selecione a caixa de seleção de segmentação. </li><li> Introduza um intervalo de -300 a 3500 (de referência de densidade gama derivado de faixa de densidade de gordura abdominal-região). </li><li> Selecione Executar Segmentação. </li><li> Examinar a integridade da segmentação. </li><li> Clique em OK. </li><li> Selecione Remover ROI. </li><li> Selecione VOI estatísticas. </li></ol> Estatísticas apresentadas representam o volume total. <ol start="9"><li> Anote o volume reportado. </li&gt; </ol> 3,4 segmento, seguida da imagem para o volume de gordura: <ol><li> Retornar para a imagem não-segmentado mascarado para a gordura volume de segmentação. </li><li> Para carregar o arquivo salvo Masked dados, marque a caixa Analisar na janela Load). </li><li> Selecione Ferramentas&gt; externo. </li><li> Selecione a caixa de seleção de segmentação. </li><li> Inserir um intervalo de -200 a -50. </li><li> Selecione Executar Segmentação. </li><li> Examinar a integridade da segmentação. </li><li> Clique em OK. </li><li> Selecione VOI estatísticas. </li></ol> As estatísticas apresentadas representam o volume de gordura. <ol start="10"><li> Anote o volume reportado. </li><li> Selecione Salvar. </li><li> Salvar como analisar. </li><li> Alterar o prefixo do nome do arquivo. </li></ol><strong&gt; Opcional: Se a pele densidade / periférica permanece, a &quot;erosão e dilatação&quot; protocolo abaixo podem ser realizados para eliminar essas regiões para análise VOI. <ol><li> Selecione Ferramentas&gt; externo. </li><li> Selecione a caixa de seleção morfológica. As exposições morfológicas vista. </li><li> Selecione erosão. </li><li> Clique em OK. </li><li> Selecione Ferramentas&gt; externo. </li><li> Selecione a caixa de seleção morfológica. As exposições morfológicas vista. </li><li> Selecione dilatação. </li><li> Clique em OK. </li></ol> 4. Visualização de imagens de TC 4,1 VolView v3.2 (Kitware, Clifton Park, NY, EUA) foi utilizado para criar apresentações visuais em 3D renderizados de imagens segmentadas. <ol><li&gt; Abra os dados definidos no CT Analisar formato. </li><li> Use as configurações padrão na janela pop-up. </li><li> Abra o menu de plug-ins. </li><li> Sob Utility, selecione Mesclar volumes. </li><li> Desmarque a opção Componentes redimensionar. </li><li> Clique em Atribuir segunda entrada. </li><li> Escolher os dados segmentados de gordura para a segunda entrada. </li><li> Use as configurações padrão na janela pop-up. </li><li> Clique em Aplicar plug-in. </li><li> Clique duas vezes em janela de exibição de Volume para aumentar a exibição do mouse assunto. </li></ol> 4,2 Voltar para a guia Cor / opacidade. O componente de caixa drop-down que se refere ao conjunto de dados está sendo editado. Duas barras são localizados na parte inferior do separador e determinar o brilho relativo de cada componente de dados fixados dentro da sobreposição, utilizando os valores de 0 a 1. Para o componente 1, the CT, nós preferimos usar um esquema de cores em tons de cinza. Para alterar a cor: <ol><li> Na seção de mapeamento escalar cor, clique duas vezes em um dos controles deslizantes de cor. </li><li> Para remover um controle deslizante, arraste-o para fora da caixa. </li><li> Para adicionar uma barra nova, clique em qualquer lugar dentro da área de controle deslizante. </li><li> Retire um dos controles deslizantes. </li><li> Faça a esquerda cor controle deslizante preto (valor escalar (S) = -19.000). </li><li> Vire à direita de cor branca deslizante ((S) = 15000). </li><li> Na caixa de mapeamento escalar opacidade, criar um novo ponto, clicando dentro da caixa. Isto vai dar um total de três pontos na janela. </li><li> Para o ponto médio, alterar o (S) a ~ -3000, eo valor de opacidade (O) a 0. </li><li> Seleccione o terceiro ponto no lado direito da janela. </li><li> Variação (S) a cerca de 32000, e <strong&gt; O que .25. </li><li> O primeiro ponto pode ser em qualquer lugar a esquerda, tal como desde que o valor de opacidade é definido como 0. </li><li> Mude para dois componentes, que deve editar o visual da gordura. </li><li> Altere cada um dos controles deslizantes de cor para vermelho, clicando duas vezes e deslizando o Hue (H) controle deslizante para a esquerda para falsa cor mapa da gordura para vermelho. Muito pouca coisa deve ser necessária para ajustar o visual da gordura. </li></ol> 4.3 Para criar um filme de rotação de três painéis exibindo o CT, gordura e overlay: <ol><li> Clique e arraste o mouse sujeito em uma posição ereta com as costas voltada para você. </li><li> Sob Pesos componentes, defina o valor de dois componentes a 0 para exibir somente varredura do CT. </li><li> Clique em Revisar&gt; Câmera. </li><li> Selecione um número de quadros for filme a rotação (para o caso presente, optou-se &quot;36&quot;). </li><li> Alterar o valor de rotação X a 360 graus. </li><li> Selecione Criar. </li><li> Na caixa de diálogo pop-up, crie uma nova pasta chamada CT, e salve o arquivo no formato TIFF, que resultará em uma série de imagens de rotação. </li><li> Repetir este passo para a imagem de gordura, bem como para a imagem de gordura / CT sobreposto, poupando-los em pastas individuais de cada vez. </li></ol> 4,4 ImageJ v 1.43u foi usado para gerar um arquivo de filme rotação usando as imagens de saída VolView. <ol><li> No ImageJ, selecione File&gt; Import Image Sequence&gt;. </li><li> Selecione a primeira imagem na pasta CT. O software detecta automaticamente os outros arquivos e abri-los como uma pilha. </li><li> Repita o procedimento para abrir as seqüências de gordura e de sobreposição. </li><li> Abra o gerenciador de ROI em Analisar&gt; Ferramentas&gt; ROIManager. </li><li> Desenhe um ROI em torno do tema do mouse, excluindo pixels de fundo desnecessárias. </li><li> No gerenciador de ROI, clique em Adicionar para adicionar o ROI. </li><li> Selecione uma seqüência de imagem diferente. </li><li> No gerenciador de ROI, clique no ROI para aplicá-lo à imagem. Desta forma, cada uma das pilhas cultivadas se encaixarão perfeitamente. </li><li> Quando o ROI é em todas as pilhas, botão direito do mouse dentro do ROI. </li><li> Selecione Duplicar. </li><li> Seleccione Verifique a caixa de pilha duplicado para separar o ROI a partir do resto da imagem. </li><li> Feche as pilhas de imagens maiores. </li><li> Repita esse procedimento para todas as três seqüências de imagens. </li><li> Vá em Image&gt; Pilhas&gt; Ferramentas&gt; Combine para combinar as pilhas em conjunto. </li><li> Selecione CT para Stack 1. </li><li> Selecione Fat para Stack 2. </li><li<html> &gt; Repetir e selecione Stacks combinados para Stack 1 e Overlay para Stack 2. </li><li> Há agora uma de três painéis, pilha de imagens de rotação, que pode ser visualizado através da selecção Play no canto inferior esquerdo da janela de imagem. </li><li> Para salvar o filme como AVI, selecione Arquivo&gt; Salvar como ...&gt; AVI ... </li><li> Clique em Salvar. </li></ol> 5. Os resultados representativos Os resultados para três WT (C57BL/6J) ratinhos e quatro obesos (B6.V-Lep ob / J) ratinhos são aqui relatado como um exemplo representativo de medições de volume de gordura / total de razão que empregam o sistema de Albira CT. Figura 1 abaixo apresenta um representante exibir criado com VolView v3.2 para a segmentação (ou seja, volume total e volume de gordura) de camundongos obesos imagens de TC. 0/3680fig1.jpg &quot;/&gt; Figura 1. Imagens representativas CT segmentados para a gordura. (A) Obesidade mouse (B6.V-Lep ob / J) do volume total de CT em escala de cinza, (B) de volume de gordura em vermelho, e (C) fusão de imagens. (D) WT mouse (C57BL/6J) volume total de CT em escala de cinza, (E) o volume de gordura em vermelho, e (F) fusão de imagens. Os volumes totais, volumes de gordura, e calculada proporções de volume de gordura / total são relatados abaixo na Tabela 1 para cada ratinho WT e cada ratinho obeso. A proporção em volume média de gordura / total para o grupo WT e do grupo de obesos foi de 0,09 e 0,42, respectivamente (Figura 2). Os rácios de gordura / total de volume para os ratinhos WT versus os ratos obesos foi encontrada para diferem significativamente (p = 0,001). <table border="1"><tbody><tr><td> WT (C57BL/6J) </td><td> Total (cm 3) </td><td> Gordura (cm 3) </td><td> Fat / Total Relação </td><td> Obeso (B6.V-Lep ob </sup&gt; /) </td><td> Total (cm 3) </td><td> Gordura (cm 3) </td><td> Fat / Total Relação </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> Tabela 1. O volume total, o volume de gordura,e proporções de volume de gordura / total de camundongos WT e obesos. volumes totais e de gordura foram obtidos a partir de imagens segmentadas usando PMOD análise VOI. <img alt="A Figura 2" src="/files/ftp_upload/3680/3680fig2.jpg" /> Figura 2. Média de índices de volume de gordura / total de animais WT contra ratos obesos. Média índices de gordura / volume total de WT (C57BL/6J) e obesidade (B6.V-Lep ob / J) encontrados para 0,09 e 0,42, respectivamente são exibidos. (As barras de erro = desvio-padrão). WT contra obesos índices de gordura / volume total foram encontrados diferem significativamente (p-valor = 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 são funcionários da Carestream Molecular Imaging. Carlos Correcher é um empregado de Oncovision, Gem-Imaging SAW Mateus Leevy é consultor da Carestream Molecular Imaging.

Aqui, utilizando camundongos ob / J B6.V-Lep que ilustramos a viabilidade de realizar medições de conteúdo de gordura em um modelo animal de pequeno porte utilizando o sistema Albira CT. Estas medidas são consistentes com as expectativas para comparações de intra-grupo e inter-grupos medições. Em primeiro lugar, resultados representativos fornecidas aqui destacar a variabilidade intra-grupo limitado de medições de índices de gordura / volume total em ambos os grupos WT e obesos camundongos utilizando estes procedimentos. Em segundo lugar, as taxas de gordura / volume total de animais WT contra obesos diferiram significativamente. Finalmente, com base em comparações (não mostrado) com os anteriores, relatadas para a massa total relativa de gordura e porcentagem de gordura corporal para WT contra B6.V-Lep ob / J camundongos, nossas medições de índices de gordura / volume total de WT contra B6.V- Lep ob / J ratos cair dentro de uma faixa esperada, 7, 8. Os métodos descritos aqui pode ser aplicado ou adaptado para m outraodels e / ou objetivos do estudo. Modificações nos parâmetros de reconstrução podem ser necessários para alcançar objetivos específicos. Por exemplo, Judex et al. (2010) relataram que 50 imagens de resolução mM foram necessários para uma análise de determinada região. Um cm volumes isotrópicos de uma imagem pode ser selecionado para 35 mM reconstruções no Reconstructor Albira Suite 5.0 usando o &quot;HR&quot; a opção de reconstrução. Uma vez que o sistema Albira CT tem sido utilizada para região e de órgãos específicos medição do teor de gordura de todos os benefícios (ou seja, simultânea região e de órgãos específicos medições de volume de gordura e medidas longitudinais) de CT análise de conteúdo baseada em gordura pode ser realizado para o sistema de CT Albira. Conclusões: Aqui, fornecemos um passo, pelo método detalhado passo para a medição do teor de gordura em ratos in vivo, utilizando raios-X CT de imagem. Nós adquirimos os nossos dados de TC define usando uma estação imagem Albira, e realizada a segmentação subseqüente e analise usando a suíte de software PMOD. Finalmente, fornecer instruções que permitam processamento fácil e visualização da distribuição do tecido de gordura dentro do animal como um todo.

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

A obesidade está associada com aumento da morbidade e mortalidade, bem como métricas de redução na qualidade de vida. 1 Ambos os fatores ambientais e genéticos estão associados com a obesidade, embora os mecanismos precisos subjacentes que contribuem para a doença estão sendo delineadas. 2,3 animais vários pequenos modelos de obesidade têm sido desenvolvidos e são empregues numa variedade de estudos. 4 Um componente crítico para estes experimentos envolve a recolha de regionais e / ou total de animais os dados do conteúdo de gordura sob condições variadas. Os métodos tradicionais de experimentais disponíveis para medir o teor em gordura, em modelos animais pequenos de obesidade incluem invasiva (por exemplo, medição ex vivo de depósitos de gordura) e não-invasivos (por exemplo, Dual Energy X-ray absorptiometry (DEXA), ou por ressonância magnética (MR)) protocolos, cada uma das quais apresenta em relação trade-offs. Atuais métodos invasivos para medir o teor de gordura podem fornecer detalhespara órgão e distribuição região específica de gordura, mas o sacrifício dos indivíduos impedirá avaliações longitudinais. Por outro lado, os atuais não-invasivos estratégias fornecem informações limitadas para órgão e distribuição região específica de gordura, mas permitem uma avaliação longitudinal valioso. Com o advento da dedicados pequenos animais de raios-X a tomografia computadorizada (CT) sistemas e procedimentos analíticos customizados, tanto de órgãos e análises região específica de distribuição de gordura e perfil longitudinal pode ser possível. Recentes estudos têm validado o uso da TC para imagem in vivo longitudinal de adiposidade em ratos vivos. 5,6 Aqui nós fornecemos um método modificado que permite que a gordura / total medição do volume, análise e visualização utilizando a Carestream Imagem Molecular Albira sistema de CT em conjunto com pacotes de software e PMod Volview.

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

Análise de conteúdo de gordura é rotineiramente realizada em estudos utilizando modelos murinos obesidade. Métodos emergentes de pequenos animais a tomografia computadorizada ea análise estão fornecendo para longitudinal de análise de conteúdo de gordura riqueza de detalhes. Aqui passo detalhamos por procedimentos passo para a realização de pequenos animais tomografia computadorizada, análise e visualização.

Segmentação e medição de volumes de gordura em modelos de obesidade em roedores usando raios-X Tomografia Computadorizada

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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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.

A quantificação da atividade da placa aterosclerótica e Inflamação Vascular utilizando [18-F] Positron fluorodesoxiglicose Tomografia por Emissão / tomografia computadorizada (FDG-PET/TC)

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

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 de imagem de angiogênese em um modelo de rato nu de Câncer de mama utilizando a ressonância magnética, tomografia computadorizada volumétrica e ultra-som

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.

Avaliação da viabilidade de gordura humana injecção em ratinhos nu com Micro-Tomografia Computadorizada

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.

Imagens de raios-X em tempo real de pulmão volumes de fluido em Neonatal mouse Lung

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.

A amostragem contínua do sangue no tomography de emissão de Positron animal pequeno/tomography computado permite a medida da função de entrada arterial

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.

Cloreto de vinil e dieta rica em gordura como modelo de interação ambiental e obesidade

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

Segmentation and Linear Measurement for Body Composition Analysis using Slice-O-Matic and Horos

Body composition is associated with risk of disease progression and treatment complications in a variety of conditions. Therefore, quantification of skeletal muscle mass and adipose tissues on Computed Tomography (CT) and/or Magnetic Resonance Imaging (MRI) may inform surgery risk evaluation and disease prognosis. This article describes two quantification methods originally described by Mourtzakis et al. and Avrutin et al.: tissue segmentation and linear measurement of skeletal muscle. Patients' cross-sectional image at the midpoint of the third lumbar vertebra was obtained for both measurements. For segmentation, the images were imported into Slice-O-Matic and colored for skeletal muscle, intramuscular adipose tissue, visceral adipose tissue, and subcutaneous adipose tissue. Then, surface areas of each tissue type were calculated using the tag surface area function. For linear measurements, the height and width of bilateral psoas and paraspinal muscles at the level of the third lumbar vertebra are measured and the calculation using these four values yield the estimated skeletal muscle mass. Segmentation analysis provides quantitative, comprehensive information about the patients' body composition, which can then be correlated with disease progression. However, the process is more time-consuming and requires specialized training. Linear measurements are an efficient and clinic-friendly tool for quick preoperative evaluation. However, linear measurements do not provide information on adipose tissue composition. Nonetheless, these methods have wide applications in a variety of diseases to predict surgical outcomes, risk of disease progression and inform treatment options for patients.

Segmentation and linear measurements quantify skeletal muscle mass and adipose tissues using Computed Tomography and/or Magnetic Resonance Imaging images. Here, we outline the use of Slice-O-Matic software and Horos image viewer for rapid and accurate analysis of body composition. These methods can provide important information for prognosis and risk stratification.

Segmentação e Medição Linear para Análise de Composição Corporal usando Slice-O-Matic e Horos

Body composition is associated with risk of disease progression and treatment complications in a variety of conditions. Therefore, quantification of ...

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.

Autoadministração de Drogas em Modelos de Alimentação e Obesidade

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.

Técnicas de preparação de tecidos para imagens de tomografia microcomputante aprimorada de contraste de grandes modelos cardíacos de mamíferos com doença crônica

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