Name: human brown adipose tissue depots automatically segmented by positron emission tomography/computed tomography and registered magnetic resonance images
Uploaded: 2015-02-18T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Human Brown Adipose Tissue Depots Automatically Segmented by Positron Emission Tomography/Computed Tomography and Registered Magnetic Resonance Images at JoVE

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

הערה: האתיקה המקומית ועדה של מכון זה אושר מחקר זה, וכל הנושאים המסופקים כתב הסכמה מדעת לפני ההשתתפות. כדי להיות זכאי למחקר, נושאים חייבים למלא את הדרישות הבאות: סוכרת לא ידועה; אין שימוש בחוסמי ביתא או תרופות חרדה, כיום או בעבר; לא מעשן או ללעוס מוצרי טבק, כיום או בעבר; ל?...

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Research

JoVE Journal

Medicine

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

Basic Surgical Techniques in the GÃƒÆ’Ã‚Â¶ttingen Minipig: Intubation, Bladder Catheterization, Femoral Vessel Catheterization, and Transcardial Perfusion

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Cerenkov Luminescence Imaging of Interscapular Brown Adipose Tissue

Cerenkov הארת ההדמיה של רקמות Interscapular בראון שומן

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

Localization, Identification, and Excision of Murine Adipose Depots

לוקליזציה, זיהוי, וכריתה של בסיס מיון Murine שומן

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

Encapsulation Thermogenic Preadipocytes for Transplantation into Adipose Tissue Depots

Encapsulation תרמוגנית Preadipocytes להשתלה לבסיס מיון רקמת שומן

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

Assessment of Human Adipose Tissue Microvascular Function Using Videomicroscopy

הערכה של רקמת שומן אנושי הפונקציה Microvascular באמצעות Videomicroscopy

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

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

אפיון של תאים חיסוניים בתוך רקמת שומן אנושי באמצעות Cytometry זרימה

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

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

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

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

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

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

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

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