Name: hybrid &#181;ct-fmt imaging and image analysis
Uploaded: 2015-06-04T15:00:00
Duration: 13 min 45 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Hybrid Ã‚ÂµCT-FMT imaging and image analysis at JoVE.com

私たちは、ファントム実験を行うためのマレクワイラーに感謝します。この作品は、欧州研究会議（ERC開始グラント309495：NeoNaNo）によってサポートされていました、ノルトラインヴェストファーレン、ドイツ連邦州（NRW; High-Tech.NRW/EU-Ziel 2 - のprogramm（EFRE）; ForSaTum）、ドイツ語教育研究省（BMBF）（資金調達プログラム仮想肝臓（0315743）、LungSys（0315415C）、LungSys2（0316042F）、Photonik Forschungドイツ（13N13355））、アーヘン工科大学（I 3 TMのシード基金）、フィリップスリサーチ（アーヘン、ドイツ）。

<ol>
	<li>Hoffman, R. M., Yang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subcellular+imaging+in+the+live+mouse.">Subcellular imaging in the live mouse.</a> Nature Protocols. 1 (2), 775-782 (2006).</li><li>Ale, A., Ermolayev, V., Herzog, E., Cohrs, C., Angelis, M. H., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FMT-XCT:+in+vivo+animal+studies+with+hybrid+fluorescence+molecular+tomography-X-ray+computed+tomography.">FMT-XCT: in vivo animal studies with hybrid fluorescence molecular tomography-X-ray computed tomography.</a> Nature Methods. 9 (9), 615-620 (2012).</li><li>Eaton, V. L., Vasquez, K. O., Goings, G. E., Hunter, Z. N., Peterson, J. D., Miller, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+tomographic+imaging+of+near+infrared+imaging+agents+quantifies+disease+severity+and+immunomodulation+of+experimental+autoimmune+encephalomyelitis+in+vivo.">Optical tomographic imaging of near infrared imaging agents quantifies disease severity and immunomodulation of experimental autoimmune encephalomyelitis in vivo.</a> Journal of Neuroinflammation. 10 (138), (2013).</li><li>Lederle, W., Arns, S., 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=Failure+of+annexin-based+apoptosis+imaging+in+the+assessment+of+antiangiogenic+therapy+effects.">Failure of annexin-based apoptosis imaging in the assessment of antiangiogenic therapy effects.</a> EJNMMI Research. 1 (26), (2011).</li><li>Ntziachristos, V., Tung, C. -. H., Bremer, C., Weissleder, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+molecular+tomography+resolves+protease+activity+in+vivo.">Fluorescence molecular tomography resolves protease activity in vivo.</a> Nature Medicine. 8 (7), (2002).</li><li>Hoffman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+multiple+uses+of+fluorescent+proteins+to+visualize+cancer+in+vivo.">The multiple uses of fluorescent proteins to visualize cancer in vivo.</a> Nature Reviews Cancer. 5 (10), 796-806 (2005).</li><li>Schulz, R. B., Ale, A., 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=Hybrid+system+for+simultaneous+fluorescence+and+x-ray+computed+tomography.">Hybrid system for simultaneous fluorescence and x-ray computed tomography.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 29 (2), 465-473 (2010).</li><li>Stuker, F., Baltes, C., 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=Hybrid+small+animal+imaging+system+combining+magnetic+resonance+imaging+with+fluorescence+tomography+using+single+photon+avalanche+diode+detectors.">Hybrid small animal imaging system combining magnetic resonance imaging with fluorescence tomography using single photon avalanche diode detectors.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 30 (6), 1265-1273 (2011).</li><li>Leblond, F., Davis, S. C., Vald&#233;s, P. A., Pogue, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preclinical+Whole-body+Fluorescence+Imaging:+Review+of+Instruments,+Methods+and+Applications.">Preclinical Whole-body Fluorescence Imaging: Review of Instruments, Methods and Applications.</a> Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 98 (1), 77-94 (2010).</li><li>Kunjachan, S., Gremse, F., 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=Noninvasive+optical+imaging+of+nanomedicine+biodistribution.">Noninvasive optical imaging of nanomedicine biodistribution.</a> ACS Nano. 7 (1), 252-262 (2013).</li><li>Radrich, K., Ale, A., Ermolayev, V., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+limited-projection-angle+fluorescence+molecular+tomography+using+a+co-registered+x-ray+computed+tomography+scan.">Improving limited-projection-angle fluorescence molecular tomography using a co-registered x-ray computed tomography scan.</a> Journal of Biomedical Optics. 17 (12), 126011 (2012).</li><li>Freyer, M., Ale, A., Schulz, R. B., Zientkowska, M., Ntziachristos, V., Englmeier, K. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+automatic+segmentation+of+anatomical+structures+in+x-ray+computed+tomography+images+to+improve+fluorescence+molecular+tomography+reconstruction.">Fast automatic segmentation of anatomical structures in x-ray computed tomography images to improve fluorescence molecular tomography reconstruction.</a> Journal of Biomedical Optics. 15 (3), 036006 (2010).</li><li>Gremse, F., Theek, B., 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=Absorption+Reconstruction+Improves+Biodistribution+Assessment+of+Fluorescent+Nanoprobes+Using+Hybrid+Fluorescence-mediated+Tomography.">Absorption Reconstruction Improves Biodistribution Assessment of Fluorescent Nanoprobes Using Hybrid Fluorescence-mediated Tomography.</a> Theranostics. 4 (10), 960-971 (2014).</li><li>Cheong, W. -. F., Prahl, S. A., Welch, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+the+optical+properties+of+biological+tissues.">A review of the optical properties of biological tissues.</a> IEEE Journal of Quantum Electronics. 26 (12), 2166-2185 (1990).</li><li>Doleschel, D., Mundigl, O., 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=Targeted+near-infrared+imaging+of+the+erythropoietin+receptor+in+human+lung+cancer+xenografts.">Targeted near-infrared imaging of the erythropoietin receptor in human lung cancer xenografts.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 53 (2), 304-311 (2012).</li><li>Al Rawashdeh, W., Arns, S., 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=Optical+tomography+of+MMP-activity+allows+a+sensitive+non-invasive+characterization+of+the+invasiveness+and+angiogenesis+of+SCC-xenografts.">Optical tomography of MMP-activity allows a sensitive non-invasive characterization of the invasiveness and angiogenesis of SCC-xenografts.</a> Neoplasia. 16 (3), 235-246 (2014).</li><li>Kunjachan, S., Pola, R., 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=Passive+versus+Active+Tumor+Targeting+Using+RGD-+and+NGR-Modified+Polymeric+Nanomedicines.">Passive versus Active Tumor Targeting Using RGD- and NGR-Modified Polymeric Nanomedicines.</a> Nano Letters. 14 (2), 972-981 (2014).</li><li>Schober, A., Nazari-Jahantigh, M., 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=MicroRNA-126-5p+promotes+endothelial+proliferation+and+limits+atherosclerosis+by+suppressing+Dlk1.">MicroRNA-126-5p promotes endothelial proliferation and limits atherosclerosis by suppressing Dlk1.</a> Nature Medicine. 20 (4), 368-376 (2014).</li><li>Aikawa, E., Nahrendorf, M., 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=Osteogenesis+associates+with+inflammation+in+early-stage+atherosclerosis+evaluated+by+molecular+imaging+in+vivo.">Osteogenesis associates with inflammation in early-stage atherosclerosis evaluated by molecular imaging in vivo.</a> Circulation. 116 (24), 2841-2850 (2007).</li><li>Gremse, F., H&#246;fter, A., Schwen, L., Kiessling, F., Naumann, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GPU-Accelerated+Sparse+Matrix-Matrix+Multiplication+by+Iterative+Row+Merging.">GPU-Accelerated Sparse Matrix-Matrix Multiplication by Iterative Row Merging.</a> SIAM Journal on Scientific Computing. , C54-C71 (2015).</li><li>Vasquez, K. O., Casavant, C., Peterson, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Whole+Body+Biodistribution+of+Fluorescent-Labeled+Agents+by+Non-Invasive+Tomographic+Imaging.">Quantitative Whole Body Biodistribution of Fluorescent-Labeled Agents by Non-Invasive Tomographic Imaging.</a> PLoS ONE. 6 (6), e20594 (2011).</li><li>Theek, B., Gremse, F., 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=Characterizing+EPR-mediated+passive+drug+targeting+using+contrast-enhanced+functional+ultrasound+imaging.">Characterizing EPR-mediated passive drug targeting using contrast-enhanced functional ultrasound imaging.</a> Journal of Controlled Release. 182 (1), 83-89 (2014).</li><li>Hyde, D., Schulz, R., Brooks, D., Miller, E., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+dependence+of+hybrid+x-ray+computed+tomography/fluorescence+molecular+tomography+on+the+optical+forward+problem.">Performance dependence of hybrid x-ray computed tomography/fluorescence molecular tomography on the optical forward problem.</a> Journal of the Optical Society of America. A, Optics, Image Science, and Vision. 26 (4), 919-923 (2009).</li><li>Jacques, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+properties+of+biological+tissues:+a+review.">Optical properties of biological tissues: a review.</a> Physics in Medicine and Biology. 58 (11), R37 (2013).</li><li>Loening, A. M., Gambhir, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AMIDE:+a+free+software+tool+for+multimodality+medical+image+analysis.">AMIDE: a free software tool for multimodality medical image analysis.</a> Molecular Imaging. 2 (3), 131-137 (2003).</li><li>Gremse, F., Schulz, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Qualitative+and+Quantitative+Data+Analysis.">Qualitative and Quantitative Data Analysis.</a> Small Animal Imaging. , 363-378 (2011).</li><li>Baiker, M., Milles, 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=Atlas-based+whole-body+segmentation+of+mice+from+low-contrast+Micro-CT+data.">Atlas-based whole-body segmentation of mice from low-contrast Micro-CT data.</a> Medical Image Analysis. 14 (6), 723-737 (2010).</li><li>Sevick-Muraca, E. M., Rasmussen, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+imaging+with+optics:+primer+and+case+for+near-infrared+fluorescence+techniques+in+personalized+medicine.">Molecular imaging with optics: primer and case for near-infrared fluorescence techniques in personalized medicine.</a> Journal of Biomedical Optics. 13 (4), 041303 (2008).</li></ol>

フェリックスGremseはGremse-IT、フィリップスとアーヘン工科大学の実験的分子イメージングのための部門との協力における医用画像解析のためのソフトウェアとサービスを提供しています新興企業の創設者であり、所有者です。

我々は、説明し、マルチモーダルμCT-FMTイメージングのためのプロトコルを適用します。 17,21 -私たちは、市販されており、広く使用されているFMTとμCTデバイス3,11,15を使用します。プロトコルは、特定のFMTを必要とするがμCTは、同様の機能と同等の走査パラメータを持つ別のμCTに置き換えることができ、例えば、視野がマーカーを含むマウスのベッドをカバーするのに十分な大きさでなければなりません。 FMTは、μCTまたはMRI 21と組み合わせることなく、生体分布分析のために使用されてきたが、解剖学的データは、セグメンテーションをμCTデータ10に表示された臓器の境界に基づいて行うことができるため、再現性を高めるために有益です。統合μCT-FMT装置は2,7を開発されてきたが、これらはまだ市販されていません。さらに、2つの別々のデバイスを使用する配管は、可能にする、すなわち 、次のマウスCAを最初のマウスは、スループットを向上させるために、FMTである間のnμCTで画像化すること。 手動の作業負荷を低減するために、我々は、自動化されたマーカーの検出および融合を行います。さらに、マウスの形状を自動的にセグメント化され、この情報はかなりの蛍光再構成11,13,22を改善します。定量的蛍光再構成のために、吸収及び散乱マップは13,23を必要としています。我々は、自動化されたμCTデータのセグメント化といくつかの組織タイプ（肺、骨、皮膚、脂肪、および残りの軟組織）の既知の散乱係数を割り当てる24により散乱マップを導出します。その後、我々は、心臓や肝臓13,20だけでなく、灌流臓器のために特に重要である光生データからの吸収マップを再構築します。 複数の時点で、いくつかのマウスをスキャンするとすぐに分析されるデータセットの数が多いことになります。 biodis用tributionの研究は、いくつかの器官は、各μCT-FMTスキャンのためにセグメント化される必要があります。マウスが新たに繰り返しマウス床に位置しているので残念ながら、セグメンテーションは、再利用することはできません。私たちは私たちの研究所で開発された対話型のセグメント化のためのツールを使用するが、他のツールも25適切であるかもしれません。これらは、楕円やキューブ26のような単純な形状よりも複雑な器官へのより良い一致しているため私たちは、ボクセルワイズセグメンテーションを生成します。自動化された全動物のセグメンテーションは、さらに手動の作業負荷27を減少させるのに有用であろうが、インタラクティブセグメンテーションツールは依然としてセグメント化誤差を補正するために必要とされるであろう。また、自動化されたセグメント化ツールは、正確に病状などの特別な場合をほとんど予想することはできません。私たちはネイティブμCTスキャンを使用するため、脾臓などのいくつかの器官があっても、手動でセグメントに非常に困難です。造影剤は役立つだろうが、忍容性に問題があり、それはmaintaiすることが困難です縦イメージングを通じてNA安定した造影剤の分布。 我々ファントム研究は、蛍光再構成のために形状情報を使用した場合の信号定位が改善されることを示している。 インビボでは 、プローブの大量に既にある場合にも同様の改善が、早い時点（注射後15分）のために明らかです膀胱。ヒドロキシアパタイト結合プローブは、骨や関節に蓄積します。それはつまり 、この問題が発生したどのくらいの速顕著で、信号は注射後脊柱15分ですでにはっきりと見えます。これはおそらく、標的領域へ​​の高速血管外漏出と拡散を可能にプローブの低分子量によって引き起こされます。プローブがその標的ヒドロキシアパタイトに共有結合し、結合していないプローブが排泄されます。後の時点では、6時間および注射後24時間の間、脊椎における信号強度はおそらく、比較的安定したままで、ほとんどすべての光再ため、蛍光を漂白する深いマウスに痛みます。私たちの研究のために、我々は、注入前に取得したスキャンの明らかなように、低バックグラウンド蛍光を生じさせる750 nmのチャネルを使用します。低い波長では、より多くのバックグラウンド信号28を期待することができます。 要約すると、我々は、商業的に入手可能なFMTとμCTデバイスのためのマルチモーダルイメージングプロトコルを記述します。我々は、組み合わせは、蛍光再構成のための利点を提供することを示しています。我々は、生体内分布曲線をインタラクティブ臓器セグメンテーション及びバッチ処理によって大量の画像データから抽出される方法を示します。我々は、この標準化されたワークフローは、薬剤開発および蛍光標識したプローブを用いて、他のイメージング研究のために役立つことができると信じています。

蛍光媒介トモグラフィーは、とも呼ばれる蛍光分子トモグラフィー（FMT）は、定量的にそのような麻酔したマウス、さらには人間の身体組織、 例えば 、乳房や指の関節などのびまん性組織における蛍光分布を評価するための有望な技術です。細胞下解像度1の表面的な標的のイメージングを可能にする非侵襲的な顕微鏡技術とは対照的に、FMTは、低解像度2であるが、数センチメートルの深さで蛍光源の三次元再構成を可能にします。 5 -多くのターゲットに蛍光プローブは、画像、血管新生、アポトーシス、炎症、その他2にご利用いただけます。いくつかのプローブは、 例えば 、活性化可能である。、蛍光色素のunquenchingにつながる特定の酵素切断によって。また、蛍光タンパク質を発現するレポーター遺伝子は、腫瘍細胞遊走6を追跡するため、 例えば 、画像化することができます。 FMTは強く解剖学的モダリティ、 例えば 、μCT2,7またはMRI 8と組み合わせから利益を得ます。スタンドアロンFMT装置9市販されているが、蛍光画像は、解剖学的な参照情報なしに解釈するのは困難です。最近では、融合された解剖学的画像データは、より堅牢な分析10を可能にすること、を示すことができました。解剖学的データはまた、正確な光造形および蛍光再構成11のために重要であるマウスの外形として予備知識を提供するために使用することができます。また、光散乱および吸収マップは、組織タイプのセグメント化を用いて推定し、クラス固有の係数12,13を割り当てることにより得ることができます。近赤外光は、ヘモグロビンはメラニンや毛皮14以外にも、マウスでは、吸収性本体です。相対血液量が桁違いに地域変化するので、吸収マップは、泉のために特に重要ですtitative蛍光再建13。 非侵襲性の撮像素子を使用することの一つの利点は、マウスを複数の時点で、すなわち 、縦方向に画像化することができるということです。これは、プローブの動的挙動、 即ち、それらの標的の蓄積、生体分布および排泄10,15を評価するため、または疾患の進行16を評価することが重要です。複数の時点で、いくつかのマウスを画像化する場合、画像データが大量に発生します。比較可能性を有効にするには、これらは明確に定義され、文書化プロトコルを使用して、 すなわち 、体系的な方法で取得する必要があります。スキャン多数の画像データから定量的な測定を抽出するために必要とされる画像解析のための課題を提起します。 私たちの研究の目的は、我々はいくつかの研究10,13,15,17,18全体で使用され、最適化μCT-FMT撮像プロトコルの詳細な説明を提供することにあります。我々は説明しデータセットが生成されるか、処理して可視化し、分析しました。これは、ヒドロキシアパタイト19に結合確立分子プローブ、OsteoSenseを用いて実証され、画像の骨疾患に使用され、2を改造することができます。動物に関わるすべての手順は、動物のケアに関する政府の審査委員会によって承認されました。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>FMT (Fluorescence molecular tomography) FMT2500 LX</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>FMT2000</td>
			<td>Device for fluorescence molecular tomography</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#181;CT (micro computed tomography) Tomoscope Duo</td>
			<td>CT Imaging GmbH</td>
			<td>Tomoscope Duo</td>
			<td>Device for micro computed tomography</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multimodal Mouse Bed</td>
			<td>CT Imaging GmbH</td>
			<td>Experimental builder</td>
			<td>Partially transparent animal holder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IsoFlo (isoflurane, USP)</td>
			<td>Abbott</td>
			<td>05260-05</td>
			<td>Isoflurane Inhalation anesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small animal anesthesia system</td>
			<td>Harvard apparatus</td>
			<td>726419</td>
			<td>Complete Isoflurane Table-Top System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chlorophyll-free mouse food</td>
			<td>Ssniff</td>
			<td>E15051</td>
			<td>low chlorophyll / low fluorescence food</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OsteoSense 750EX</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>NEV10053EX</td>
			<td>Animal FMT contrast agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Portex Fine Bore Polythene Tubing</td>
			<td>Smith medical</td>
			<td>800/100/120</td>
			<td>Tube for injection catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterican 30g</td>
			<td>BBraun</td>
			<td>4656300</td>
			<td>Hypodermic needle for catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imeron</td>
			<td>Altana pharma</td>
			<td>INLA F.1/0203/3.5337.69</td>
			<td>CT contrast agent for the phantom inclusions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>90-12-36-6</td>
			<td>Agarose for phantom production</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TiO2</td>
			<td>Applichem</td>
			<td>A1900,1000</td>
			<td>Titanium oxyde as phantom scattering agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypan blue</td>
			<td>Fluka</td>
			<td>93595</td>
			<td>Trypan blue to adjust phantom light propagation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cy7</td>
			<td>Lumiprobe</td>
			<td>15020</td>
			<td>Fluorochrome for the phantom inclusions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipovenoes 20%</td>
			<td>Fresenius Kabi</td>
			<td>3094740</td>
			<td>Lipid emulsion, scattering agent for FMT contrast agents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Definiens Developer XD Server</td>
			<td>Definiens AG</td>
			<td>Server XD</td>
			<td>Software platform for automated segmentation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imalytics Preclinical</td>
			<td>ExMI/Gremse-IT</td>
			<td>Version 2.0.1</td>
			<td>Software for image fusion, reconstruction and analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NVIDIA Geforce Titan</td>
			<td>Asus</td>
			<td>GTXTITAN6GD5</td>
			<td>High end computer graphics card, 6GB Memory</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

hybrid &#181;ct-fmt imaging and image analysis

蛍光媒介トモグラフィー（FMT）は、インビボでの蛍光分布の縦及び定量決意を可能にし、新たなプローブの体内分布を評価するために、確立された分子プローブまたはレポーター遺伝子を用いて、疾患の進行を評価することができます。解剖学的モダリティ、 例えば 、マイクロコンピュータ断層撮影（μCT）との組み合わせは、画像解析のための蛍光再構成のために有益です。我々は、定量的な測定値を抽出するために必要な画像処理ステップを含むマルチモーダルμCT-FMTイメージングのためのプロトコルを説明します。マウスを調製し、画像化を行った後に、マルチモーダルデータセットが登録されています。続いて、改善された蛍光の再構成を考慮にマウスの形状をとる、行われます。定量分析のために、臓器セグメンテーションをインタラクティブセグメンテーションツールを使用して、解剖学的データに基づいて生成されます。最後に、生体内分布のCurvesは、バッチ処理機能を使用して生成されます。我々は、骨や関節に結合するよく知られているプローブの生体内分布を評価することによって方法の適用可能性を示しています。

私たちは、ヒドロキシアパタイトに結合する標的化プローブ、OsteoSenseの生体内分布を評価するために記載されたプロトコールを適用しました。 3匹のマウス（C57BL / 6アポ - / - AHSG - / - 二重ノックアウトマウス、10週齢）は撮像された前、15分、2時間、4時間、6時間、2ナノモルのOsteoSenseの静脈内注射の24時間後。当社のソフトウェアは自動的にFMT（ 図2C、D）で行わ蛍光復興解剖学的μCTデータの融合を可能にしたマルチモーダルマウスのベッドに組み込まれたマーカー（ 図1、図2A、B）を 、検出されました。 OsteoSenseは、低分子量を有するプローブであることから、膀胱における高速腎排泄ので、高信号が期待されます。 FMTの蛍光再建の融合は、膀胱（ 図2C、D）の外に、このような見当違いの信号などの問題を明らかにしました。 FMTはマウスの真の形状を知っていて、ブロック状を呈していないため、これらの問題が発生します。オウRの再構築は、μCTデータから正確な形状を決定し、散乱と吸収が膀胱（ 図2E、F）のために特に顕著である良好な信号の局在化、とのより正確な蛍光再構成を可能にするために、13にマッピングが生成されます。 適切な領域に再構成された蛍光を割り当てるには、我々は対話的に当社のソフトウェア（ 図3）を使用して、いくつかの器官をセグメント化。 18のスキャンのそれぞれについて、7領域はμCTデータ、 すなわち 、心臓、肺、肝臓、腎臓、脊椎、腸および膀胱に基づいてセグメント化されました。次いで、ソフトウェア126の各領域の平均蛍光濃度を計算するために使用されました。幸いなことに、ソフトウェアは、すべての値を計算し、単一のスプレッドシートに保存しますバッチモードを提供します。 蛍光分布を可視化するために、3Dレンダリングは、各時点で生成されました、同等のウィンドウ設定（ 図4A-F）を使用して。定量化された臓器の値を使用して、生体内分布は、3匹のマウス（ 図4G）で臓器値を平均することにより算出しました。注射の前に取得事前スキャンは、無視できるバックグラウンドシグナルを示しました。 15分注射後、最も強い信号があるため、高速腎排泄のため、膀胱に登場しました。その後の時点で、残りのプローブは、骨および関節に蓄積していました。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/52770/52770fig1.jpg" /> 図1.マルチモーダルマウスベッド。（A）マルチモーダルマウスベッドはしっかりとマウスを保持している2つのアクリルガラスプレートが含まれています。締め付けは、2本のネジを使用して調整されます。マウスのベッドは、画像融合のためのマーカー（空孔）が含まれています。麻酔ガスをtで固定されるフレキシブルチューブを使用して供給されます。猿。 （B）マウスの床は、金属ホルダに取り付けられた回転μCTガントリの中心に保持されます。そうしないと、マーカーが誤って間違ったの融合につながる割り当てることができるため、（C）は 、マウスのベッドと金属ホルダとの間のギャップを避けてください。麻酔ガス管はチューブコネクタに接続する必要があります。 （D）は、マウスのベッドは正しい自動融合を可能にするために、フロント最初にFMTに挿入する必要があります。 （E）マーカーは、自動化されたマーカーの検出および融合のために使用されるFMTカメラ、に表示されます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52770/52770fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/52770/52770fig2.jpg" /> 図2.画像の融合と再構成。（A、B）マーカーとMOUの外形SEは、自動セグメンテーションアルゴリズムによって決定されます。 （C、D）OsteoSenseの注射後15分、プローブのかなりの量は、すでに膀胱中に排泄されています。 μCTデータとベンダー提供の再建を融合した後、問題が見えてきます。信号の大部分は、膀胱の周りではなく、膀胱の内側に表示され、いくつかの信号があっても、空気に表示されます。 FMTは、ブロック状のマウスを想定しているために発生します。 （E、F）私たちの改善された蛍光の再構築、μCTデータから派生したマウスの形状を使用して、膀胱内の蛍光のより良いローカライズをもたらす。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52770/52770fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/52770/52770fig3.jpg" /> 図3.インタラクティブオルガンSegmentat蛍光分布を定量化するために、イオン（A）、いくつかの器官がセグメント化されています。心（赤）、肺（ピンク）、肝臓（茶色）、胃（ベージュ）、脊椎（紫）、腎臓（黄色）、腸（緑） 、および膀胱（金）。 （B）に強く、周囲の組織と比較して対比される肺は、しきい値および領域の充填を使用してセグメント化されます。膀胱、腎臓、および心臓などの（C）ラウンド器官は、「落書き」を使用してセグメント化されます。 （D）より複雑な形状の器官は、 例えば 、肝臓と胃を走り書きを使用してインクリメンタルにセグメント化されます。セグメントに背骨、高しきい値は、すべての骨のセグメントに適用されます。そしていくつかの骨、 例えば脊椎が残るまで、リブは、切り取られている。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52770/52770fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> 図4：生体内分布。生体内分布を評価するために、マウスを、いくつかの時点（AF）に走査されます。 （A）プリスキャンは、注射の前に、750 nmのチャンネルに少し背景信号を示しています。 （B）15分注入後、プローブのかなりの量は、膀胱内に既にあります。 （C）2時間の時点で、マウスは、マウスの外で蛍光をもたらす、排尿していました。後の時点（DF）において、信号は、脊椎や膝に、骨や関節、 すなわち 。で優先的に表示されます。 （G）蛍光定量化濃度は、選択された臓器のために示されています。

Watch this Scientific Journal Video about Hybrid Ã‚ÂµCT-FMT imaging and image analysis at JoVE.com

Hybrid Ãƒâ€šÃ‚ÂµCT-FMT imaging and image analysis

We describe a protocol for hybrid imaging, combining fluorescence-mediated tomography (FMT) with micro computed tomography (&#181;CT). After fusion and reconstruction, we perform interactive organ segmentation to extract quantitative measurements of the fluorescence distribution.

ハイブリッドμCT-FMT撮像と画像解析

Fluorescence-mediated tomography (FMT) enables longitudinal and quantitative determination of the fluorescence distribution in vivo and can be used to ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Hybrid &#181;CT-FMT imaging and image analysis

Specimen Preparation, Imaging, and Analysis Protocols for Knife-edge Scanning Microscopy

ナイフエッジスキャン顕微鏡用試料作製、イメージング、および解析プロトコル

Major advances in high-throughput, high-resolution, 3D microscopy techniques have enabled the acquisition of large volumes of neuroanatomical data at ...

Optical Frequency Domain Imaging of Ex vivo Pulmonary Resection Specimens: Obtaining One to One Image to Histopathology Correlation

Optical Frequency Domain Imaging of Ex vivo Pulmonary Resection Specimens: Obtaining One to One Image to Histopathology Correlation

の光周波数領域イメージング<em&gt;エクスビボ</em&gt;肺切除標本：組織病理相関へのOne to Oneイメージの入手

Lung cancer is the leading cause of cancer-related deaths1. Squamous cell and small cell cancers typically arise in association with the conducting ...

High-resolution Spatiotemporal Analysis of Receptor Dynamics by Single-molecule Fluorescence Microscopy

単一分子蛍光顕微鏡による受容体ダイナミクスの高分解能時空間解析

Single-molecule microscopy is emerging as a powerful approach to analyze the behavior of signaling molecules, in particular concerning those aspect (e.g., ...

Magnetic Levitation Coupled with Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics

病の診断のためのポータブルイメージングおよび分析と相まって磁気浮上

Currently, many clinical diagnostic procedures are complex, costly, inefficient, and inaccessible to a large population in the world. The requirements for ...

Image-guided, Laser-based Fabrication of Vascular-derived Microfluidic Networks

血管由来のマイクロ流体ネットワークの画像誘導、レーザーベースの試作

This detailed protocol outlines the implementation of image-guided, laser-based hydrogel degradation for the fabrication of vascular-derived microfluidic ...

A Rapid Image-based Bacterial Virulence Assay Using Amoeba

アメーバを用いた急速なイメージに基づく細菌の病原性試験

Traditional bacterial virulence assays involve prolonged exposure of bacteria over the course of several hours to host cells. During this time, bacteria ...

Quantifying Intermembrane Distances with Serial Image Dilations

シリアル イメージの肥大と膜間距離を定量化

A recently-described extracellular nanodomain, termed the perinexus, has been implicated in ephaptic coupling, which is an alternative mechanism for ...

Substructure Analyzer: A User-Friendly Workflow for Rapid Exploration and Accurate Analysis of Cellular Bodies in Fluorescence Microscopy Images

サブ構造アナライザー:蛍光顕微鏡画像における細胞体の迅速な探査と正確な分析のためのユーザフレンドリーなワークフロー

The last decade has been characterized by breakthroughs in fluorescence microscopy techniques illustrated by spatial resolution improvement but also in ...

Imaging and Quantification of the Area of Fast-Moving Microbubbles Using a High-Speed Camera and Image Analysis

高速カメラによる高速マイクロバブルのイメージングと定量化

An experimental and image analysis technique is presented for imaging cavitation bubbles and calculating their area. The high-speed imaging experimental ...