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.

NOTA: El comité de ética local de este instituto aprobó este estudio, y todos los temas siempre el consentimiento informado por escrito antes de la participación. Para ser elegible para el estudio, los sujetos deben cumplir los siguientes requisitos: no conocido diabetes mellitus; no uso de bloqueadores beta o medicamentos para la ansiedad, en la actualidad o en el pasado; no fume ni mastique los productos de tabaco, en la actualidad o en el pasado; no más de 4 tazas de cafeína cada día; no más de 2 copas de alc...

El protocolo del estudio descrito está diseñado para utilizar tanto termoneutra y en frío activado PET / CT para automáticamente segmento depósitos IMPAC en forma específica tema. Estas regiones generadas automáticamente de interés, después se pueden aplicar tanto a imágenes por resonancia magnética termoneutrales y frío activado que han sido co-registradas a las exploraciones de PET / CT del mismo tema. A lo mejor de nuestro conocimiento, esta es la primera investigación para llevar a cabo tanto la RM y PE...

Debido al marcado aumento de la obesidad en todo el mundo, hay un mayor interés en las áreas de investigación destinados a comprender el balance energético. La obesidad puede provocar costosos y devastadores condiciones médicas tales como diabetes, enfermedad hepática, enfermedad cardiovascular y el cáncer, por lo que es un área importante de preocupación para la salud pública 1. Un área de investigación tuvo como objetivo comprender el equilibrio de la ingesta de energía en comparación con el gasto de energía es el estudio del tejido adiposo marrón o BAT. Aunque denominado un tejido adiposo, BAT difiere del tejido más común adiposo blanco (WAT) de muchas maneras 2. La función de los adipocitos blancos es almacenar triglicéridos en un solo gran vacuola lipídica por célula, y para liberar estos triglicéridos como fuente de energía en el torrente sanguíneo cuando sea necesario. De una manera muy diferente, la función de los adipocitos marrones es producir calor. Un mecanismo por el cual esto ocurre es a través de la exposición al frío. Esto provoca un aumento en sympathetic actividad del sistema nervioso, que a su vez activa BAT. Cuando se activa, los adipocitos marrones generan calor. Para ello, se utilizan los triglicéridos contenidos en las muchas pequeñas vacuolas lipídicas por célula, y por medio de la presencia de proteína desacoplante 1 (UCP1) en la abundante mitocondrias, convertir los triglicéridos a sustratos metabólicos sin la producción de ATP, lo que resulta en la pérdida entrópica como la generación de calor. Como los triglicéridos almacenados en las pequeñas vacuolas lipídicas se agotan, el adipocito ocupa tanto la glucosa y los triglicéridos presentes en el torrente sanguíneo 3. El interés en el estudio de BAT se ha incrementado dramáticamente en los últimos años debido a su contribución a la termogénesis sin temblor, su papel en la modulación de los gastos de energía del cuerpo, y el potencial de la relación inversa entre BAT y la obesidad 3-9. Además, los estudios recientes en animales indican BAT juega un papel crítico en los triglicéridos de compensación y la glucosa fesde la corriente de la sangre, especialmente después de la ingestión de una comida rica en grasas 10,11. Sin embargo, la mayor parte de lo que sabemos sobre MTD es el resultado de la investigación en pequeños mamíferos, que contienen muchos depósitos de BAT 4,9,12 - 15. A pesar de algunos de los primeros estudios 16-18, la presencia de las mejores técnicas en los seres humanos fue ampliamente cree que disminuye con la edad, hasta hace poco, cuando el interés por estudiar BAT humana ha sido renovado. Investigaciones recientes sugieren que cantidades relativamente pequeñas de BAT persisten en la edad adulta 19-24. Un factor limitante adicional para estudiar BAT es que, aparte de la biopsia y la tinción histológica, el método inequívoca actualmente aceptado para la detección de BAT es 18 F-fluorodesoxiglucosa (18 F-FDG) tomografía por emisión de positrones (PET). Modernos escáneres PET se suelen combinar con una tomografía computarizada (TC). Cuando es activado por la exposición al frío, BAT ocupa el 18 </sarriba&gt; radiotrazador F-FDG, que es un análogo del metabolismo de la glucosa, y se hace visible en las imágenes de PET, en comparación con el nivel mucho más bajo de 18 F-FDG captación cuando BAT es 20,21,23,25 inactivo. CT imágenes adquiridas durante un examen PET en un escáner PET-CT ayuda a diferenciar entre los tejidos con alta 18 F-FDG captación proporcionando información anatómica. Este uso de la PET-CT expone al sujeto a la radiación ionizante (predominantemente de PET, aunque la dosis de la exploración CT no es despreciable), y por lo tanto es un método deseable para la detección BAT. Aunque el número de estudios sobre MTD en los seres humanos adultos sanos es cada vez mayor, los estudios recientes de BAT humano principalmente se han limitado a retrospectivo PET-CT estudia 19,25, cadáveres infantiles humanos 26,27, adolescentes humanos que ya han sido admitidos en los hospitales para otras razones 27-30, y algunos estudios humanos de los adultos sanos31 - 35. Uno de los retos con los dos estudios de los niños y los estudios retrospectivos es la posibilidad de resultados alterados cuando se estudia una población de pacientes que está enfermo, que puede afectar a las MTD. Además, debido a la glucosa no es la fuente de combustible preferido de las MTD 36, los estudios de PET no siempre detectan BAT se activa, y por lo tanto pueden subrepresentar la presencia de las MTD. Otra dificultad en el estudio de BAT con imágenes biomédicas está relacionada con la realización de la segmentación de imágenes para definir los límites de los depósitos de tejido. Actualmente, la segmentación de BAT en estudios en humanos a menudo se basa en un cierto grado de segmentación de imágenes manual y es por lo tanto vulnerables a la identificación errónea de los depósitos de las MTD, así como la variabilidad entre los evaluadores. Debido a estos desafíos, las técnicas de cartografía espacial fiables que pueden distinguir BAT de las distribuciones de WAT, junto con métodos de segmentación automatizada, proporcionarían a los investigadores una nueva y poderosa paraol con el que estudiar las MTD. La resonancia magnética (MRI) tiene la capacidad para la identificación, mapeo espacial, y la cuantificación volumétrica de BAT, y a diferencia de los enfoques existentes de formación de imágenes híbridos PET-CT que incluyen una dosis radiactiva para el sujeto de captación de imagen, MRI implica ninguna radiación ionizante y se puede utilizar de forma segura y en repetidas ocasiones. La capacidad de identificar y cuantificar BAT mediante resonancia magnética puede tener un impacto positivo dramático en endocrinología clínica y la búsqueda de nuevas vías de investigación sobre la obesidad. Anterior MRI grasa-agua (FWMRI) estudios de BAT tanto en ratones como en humanos muestran que la grasa de señal fracción (FSF) de BAT está en el rango de 40 a 80% de grasa, mientras que WAT es superior al 90% de grasa 15,26 , 27. Por lo tanto, la hipótesis de que esta cuantitativo FWMRI métrica, junto con otras medidas de resonancia magnética cuantitativa, se puede utilizar en el trabajo futuro para visualizar y cuantificar los depósitos de las MTD en los seres humanos. Esto proporcionaría la comunidad de investigación con una herramienta poderosa para estudiar la influencia de BAT en conocidogastos abolism y energía sin el uso de radiación ionizante. Nuestro grupo de investigación ha estado estudiando BAT en humanos adultos en los últimos tres años. Nuestra primera presentación pública en el uso de la resonancia magnética para investigar las sospechas sobre MTD en sujeto humano un adulto se produjo en febrero de 2012 a la Sociedad Internacional de Resonancia Magnética en Medicina Taller (ISMRM) Separación Fat-Agua en Long Beach, California 37. Dos meses más tarde, nuestro grupo presentó valores de la FSF en sospecha de BAT en dos adultos en la 20ª reunión anual de la ISMRM en abril de 2012 en Melbourne, Australia 38. Un año después, en el 21 encuentro anual st del ISMRM en abril de 2013 en Salt Lake City, Utah, se utilizó el protocolo descrito en este manuscrito de la primera (a lo mejor de nuestro conocimiento) presentación pública de la RM cuantificación de confirmado-PET BAT en humano adulto somete 39. Concretamente, hemos presentado pruebas que demuestran que el previously sospecha de BAT se confirmó como MTD activable utilizando tanto imágenes 18 F-FDG PET-CT-frío activado y temperatura neutra. Desde 2013, nuestra cohorte de sujetos humanos sanos adultos fotografiada tanto con la RM y PET / CT en condiciones térmicamente neutras y en frío activado se ha expandido a más de 20 sujetos con resultados más recientemente presentados en febrero de 2014 el taller &quot;Explorando el Papel de la grasa marrón en los seres humanos &quot;, patrocinado por el NIH NIDDK 40. En concreto, se informó FWMRI FSF y R 2 * propiedades de relajación en las regiones de BAT supraclavicular confirmados por 18 F-FDG PET-TAC en los humanos adultos, con las ROI MTD delineado utilizando algoritmos de segmentación automatizada basada en el frío activado y termoneutra PET-CT exploraciones. Más recientemente hemos presentado los resultados del mapeo de temperatura en 18 F-FDG PET-TAC confirmó BAT en humanos adultos que utilizan avanzada termometría FWMRI 41,42. El procedimiento que aquí se presenta adquirirs tanto la RM y 18 exploraciones F-FDG PET-TC sobre el mismo tema, cada uno después de la exposición a condiciones tanto en frío activados y termoneutrales. Los 18 exploraciones F-FDG PET-CT-frías activado y termoneutrales se utilizan para crear regiones segmentadas automáticamente MTD de interés (ROI), sobre una base específica tema. Estas regiones de interés MTD se aplican a los co-registrado MRI para medir las propiedades de resonancia magnética en el PET-TAC confirmaron BAT. Una limitación de este protocolo es que la temperatura del aire utilizado al exponer los sujetos ya sea al estímulo frío o en caliente es consistente para cada sujeto. Esta es una limitación porque la temperatura a la que cada sujeto experimenta sensación de calor o refrigerados puede ser diferente. Por lo tanto, mediante la ejecución de una sesión de prueba durante el cual la temperatura del aire se ajusta para adaptarse a la respuesta del individuo y, a continuación, el uso de estas temperaturas durante los protocolos termoneutrales y frío de activación, que podría ser posible obtener mejores respuestasa partir del tejido adiposo marrón.

<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

Fiable diferenciar el tejido adiposo marrón (BAT) de otros tejidos utilizando un método de imagen no invasivo es un paso importante para el estudio de BAT en los seres humanos. Detectar BAT se confirma típicamente por la captación del trazador radioactivo inyectado 18 F-fluorodeoxiglucosa (18 F-FDG) en los depósitos de tejido adiposo, tal como se mide mediante tomografía por emisión de positrones / tomografía computarizada (PET-TC) después de exponer el sujeto a estímulo frío . Imágenes por resonancia magnética separada grasa-agua (MRI) tiene la capacidad de distinguir BAT sin el uso de un trazador radioactivo. Hasta la fecha, la RM de BAT en humanos adultos no ha sido co-registrado en frío activado PET-CT. Por lo tanto, este protocolo utiliza 18 exploraciones F-FDG PET-CT para generar automáticamente una máscara de BAT, que se aplica luego a co-registrado IRM del mismo tema. Este enfoque permite la medición de las propiedades de resonancia magnética cuantitativos de BAT sin segmentación manual. Máscaras MTD son creados a partir de dos PEExploraciones T-CT: después de la exposición durante 2 horas a temperatura neutra o bien (TN) (24 ° C) o en frío activado (CA) (17 ° C) Condiciones. Las exploraciones de TN y CA PET-CT están registrados, y los valores de captación estandarizado PET y TC Hounsfield se utilizan para crear una máscara que contiene sólo BAT. CA y TN MRI también se adquieren en el mismo tema y se inscribieron para las exploraciones PET-TC con el fin de establecer las propiedades cuantitativas MRI dentro de la máscara BAT definido automáticamente. Una ventaja de este enfoque es que la segmentación está completamente automatizado y se basa en métodos ampliamente aceptados para la identificación de BAT activado (PET-CT). Las propiedades de resonancia magnética cuantitativas de la MTD establecen utilizando este protocolo puede servir como base para un solo-MRI examen BAT que evita la radiación asociada con PET-CT.

La adquisición tanto de MRI y PET-TC sobre el mismo tema, y la realización de co-registro en todas las exploraciones permite la medición fiable de las métricas de MRI cuantitativos de BAT. La figura 1 muestra el estado natural caliente (TN) y fría (CA) PET-TC y la RM scans de una asignatura. Con la adquisición de datos tanto TN y CA PET-CT, es posible distinguir claramente los depósitos de las MTD en frío activado por el aumento de la captación de 18 F-FDG. Después de co-registro de...

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

El método presentado aquí utiliza 18 F-fluorodesoxiglucosa (18F-FDG) tomografía por emisión de positrones / tomografía computarizada (PET-TC) y la resonancia magnética separada grasa-agua (MRI), cada escaneado tras 2 horas de exposición a temperatura neutra (24 ° C ) y las condiciones de frío (17 ° C) para mapear el tejido adiposo marrón (BAT) en sujetos humanos adultos.

Depósitos de tejido adiposo humano Marrón segmentada automáticamente por Tomografía por Emisión de Positrones / Tomografía Computada y Resonancia Registrado Imágenes Magnéticas

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

Técnicas de Cirugía Básica en el minipig Göttingen: intubación, cateterización de la vejiga, el cateterismo femoral del buque, y perfusión Transcardial

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

Investigación

Medicina

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

La cuantificación de la actividad de la placa aterosclerótica y la inflamación vascular utilizando [18-F] fluorodeoxiglucosa por emisión de positrones / tomografía computarizada (PET-TC)

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

De imagen no invasivas y Análisis de la isquemia cerebral en ratas vivas utilizando Tomografía por emisión de positrones con<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 Luminiscencia Imaging de interescapular tejido adiposo marrón

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

Localización, identificación y Escisión de depósitos adiposos murino

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

La encapsulación termogénico preadipocitos para el trasplante en los depósitos de tejido adiposo

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

Evaluación de la función Microvascular del tejido adiposo humano mediante videomicroscopía

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

Caracterización de células inmunes en el tejido adiposo humano mediante el uso de citometría de flujo

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

Cuerpo entero y cuantificación Regional de activo humano marrón tejido adiposo utilizando 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

El muestreo sanguíneo continuo en tomografía por emisión de positrones de animales pequeños permite la medición de la función de entrada arterial

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