Name: whole body and regional quantification of active human brown adipose tissue using 18f-fdg pet/ct
Uploaded: 2019-04-01T13:30:00
Duration: 10 min 30 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Whole Body and Regional Quantification of Active Human Brown Adipose Tissue Using 18F-FDG PET/CT at JoVE.com

看護研究ボランティアのすべてに感謝したいと思います、臨床スタッフと寒冷暴露の研究や、入院中に提供されるケアに参加するための NIH 臨床センターの栄養士のまま。我々 はまた博士ビル ディークマン集録および当社調査のためペット CT 画像の分布と彼の援助のすべてのために感謝したいと思います。この作品は、国立糖尿病・消化器・腎臓疾患補助金 Z01 DK071014 (ミラボー.) に・ DK075116-02 (A.M.C。) に学内研究プログラムによって支えられました。

<ol>
	<li>Bovet, P., Chiolero, A., Gedeon, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Health+effects+of+overweight+and+obesity+in+195+countries.">Health effects of overweight and obesity in 195 countries.</a> The New England Journal of Medicine. 377 (15), 1495-1496 (2017).</li><li>Maughan, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbohydrate+metabolism.">Carbohydrate metabolism.</a> Surgery (Oxford). 27 (1), 6-10 (2009).</li><li>Cypess, A. 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=Identification+and+importance+of+brown+adipose+tissue+in+adult+humans.">Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans.</a> The New England Journal of Medicine. 360 (15), 1509-1517 (2009).</li><li>van Marken Lichtenbelt, W. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cold-activated+brown+adipose+tissue+in+healthy+men.">Cold-activated brown adipose tissue in healthy men.</a> The New England Journal of Medicine. 360 (15), 1500-1508 (2009).</li><li>Virtanen, K. 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=Functional+brown+adipose+tissue+in+healthy+adults.">Functional brown adipose tissue in healthy adults.</a> The New England Journal of Medicine. 360 (15), 1518-1525 (2009).</li><li>Abreu-Vieira, G., Xiao, C., Gavrilova, O., Reitman, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integration+of+body+temperature+into+the+analysis+of+energy+expenditure+in+the+mouse.">Integration of body temperature into the analysis of energy expenditure in the mouse.</a> Molecular Metabolism. 4 (6), 461-470 (2015).</li><li>Cypess, A. M., Kahn, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brown+fat+as+a+therapy+for+obesity+and+diabetes.">Brown fat as a therapy for obesity and diabetes.</a> Current Opinion in Endocrinology, Diabetes, and Obesity. 17 (2), 143-149 (2010).</li><li>Orava, 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=Different+metabolic+responses+of+human+brown+adipose+tissue+to+activation+by+cold+and+insulin.">Different metabolic responses of human brown adipose tissue to activation by cold and insulin.</a> Cell Metabolism. 14 (2), 272-279 (2011).</li><li>Chen, K. Y., 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=Brown+fat+activation+mediates+cold-induced+thermogenesis+in+adult+humans+in+response+to+a+mild+decrease+in+ambient+temperature.">Brown fat activation mediates cold-induced thermogenesis in adult humans in response to a mild decrease in ambient temperature.</a> The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 98 (7), E1218-E1223 (2013).</li><li>Ouellet, V., 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=Brown+adipose+tissue+oxidative+metabolism+contributes+to+energy+expenditure+during+acute+cold+exposure+in+humans.">Brown adipose tissue oxidative metabolism contributes to energy expenditure during acute cold exposure in humans.</a> The Journal of Clinical Investigation. 122 (2), 545-552 (2012).</li><li>Blondin, D. P., 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=Contributions+of+white+and+brown+adipose+tissues+and+skeletal+muscles+to+acute+cold-induced+metabolic+responses+in+healthy+men.">Contributions of white and brown adipose tissues and skeletal muscles to acute cold-induced metabolic responses in healthy men.</a> The Journal of Physiology. 593 (3), 701-714 (2015).</li><li>Ruiz, J. R., Martinez-Tellez, B., Sanchez-Delgado, G., Aguilera, C. M., Gil, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+energy+balance+by+brown+adipose+tissue:+at+least+three+potential+roles+for+physical+activity.">Regulation of energy balance by brown adipose tissue: at least three potential roles for physical activity.</a> British Journal of Sports Medicine. 49 (15), 972-973 (2015).</li><li>Bakker, L. E. H., 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=Brown+adipose+tissue+volume+in+healthy+lean+south+Asian+adults+compared+with+white+Caucasians:+a+prospective,+case-controlled+observational+study.">Brown adipose tissue volume in healthy lean south Asian adults compared with white Caucasians: a prospective, case-controlled observational study.</a> The Lancet Diabetes &amp; Endocrinology. 2 (3), 210-217 (2014).</li><li>Lee, P., 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=Temperature-acclimated+brown+adipose+tissue+modulates+insulin+sensitivity+in+humans.">Temperature-acclimated brown adipose tissue modulates insulin sensitivity in humans.</a> Diabetes. 63 (11), 3686-3698 (2014).</li><li>Jensen, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brown+adipose+tissue+-+not+as+hot+as+we+thought.">Brown adipose tissue - not as hot as we thought.</a> The Journal of Physiology. 593 (3), 489-490 (2015).</li><li>Heaton, J. 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+distribution+of+brown+adipose+tissue+in+the+human.">The distribution of brown adipose tissue in the human.</a> Journal of Anatomy. 112 (Pt 1), 35-39 (1972).</li><li>Chauvie, S., Bertone, E., Bergesio, F., Terulla, A., Botto, D., Cerello, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automatic+liver+detection+and+standardised+uptake+value+evaluation+in+whole-body+Positron+Emission+Tomography/Computed+Tomography+scans.">Automatic liver detection and standardised uptake value evaluation in whole-body Positron Emission Tomography/Computed Tomography scans.</a> Computer Methods and Programs in Biomedicine. , 47-52 (2018).</li><li>Chondronikola, M., Beeman, S. C., Wahl, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+methods+for+the+assessment+of+brown+adipose+tissue+in+humans.">Non-invasive methods for the assessment of brown adipose tissue in humans.</a> The Journal of Physiology. 596 (3), 363-378 (2018).</li><li>Leitner, B. P., 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=Mapping+of+human+brown+adipose+tissue+in+lean+and+obese+young+men.">Mapping of human brown adipose tissue in lean and obese young men.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (32), 8649-8654 (2017).</li><li>Martinez-Tellez, 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=The+impact+of+using+BARCIST+1.0+criteria+on+quantification+of+BAT+volume+and+activity+in+three+independent+cohorts+of+adults.">The impact of using BARCIST 1.0 criteria on quantification of BAT volume and activity in three independent cohorts of adults.</a> Scientific Reports. 8 (1), 8567 (2018).</li><li>Chen, K. Y., 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=Brown+Adipose+Reporting+Criteria+in+Imaging+STudies+(BARCIST+1.0):+recommendations+for+standardized+FDG-PET/CT+experiments+in+humans.">Brown Adipose Reporting Criteria in Imaging STudies (BARCIST 1.0): recommendations for standardized FDG-PET/CT experiments in humans.</a> Cell Metabolism. 24 (2), 210-222 (2016).</li><li>Rasmussen, J. 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=Brown+adipose+tissue+quantification+in+human+neonates+using+water-fat+separated+MRI.">Brown adipose tissue quantification in human neonates using water-fat separated MRI.</a> PloS One. 8 (10), e77907 (2013).</li><li>Becker, A. 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=In-depth+analysis+of+interreader+agreement+and+accuracy+in+categorical+assessment+of+brown+adipose+tissue+in+(18)FDG-PET/CT.">In-depth analysis of interreader agreement and accuracy in categorical assessment of brown adipose tissue in (18)FDG-PET/CT.</a> European Journal of Radiology. 91 (18), 41-46 (2017).</li><li>Lee, Y. -. H., Hsiao, H. -. F., Yang, H. -. T., Huang, S. -. Y., Chan, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reproducibility+and+repeatability+of+computer+tomography-based+measurement+of+abdominal+subcutaneous+and+visceral+adipose+tissues.">Reproducibility and repeatability of computer tomography-based measurement of abdominal subcutaneous and visceral adipose tissues.</a> Scientific Reports. 7, 40389 (2017).</li><li>Lundstr&#246;m, E., Strand, R., Johansson, L., Bergsten, P., Ahlstr&#246;m, H., Kullberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+resonance+imaging+cooling-reheating+protocol+indicates+decreased+fat+fraction+via+lipid+consumption+in+suspected+brown+adipose+tissue.">Magnetic resonance imaging cooling-reheating protocol indicates decreased fat fraction via lipid consumption in suspected brown adipose tissue.</a> PLOS One. 10 (4), e0126705 (2015).</li><li>Gifford, A., Towse, T. F., Walker, R. C., Avison, M. J., Welch, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+brown+adipose+tissue+depots+automatically+segmented+by+positron+emission+tomography/computed+tomography+and+registered+magnetic+resonance+images.">Human brown adipose tissue depots automatically segmented by positron emission tomography/computed tomography and registered magnetic resonance images.</a> Journal of Visualized Experiments. (96), (2015).</li><li>Jones, T. 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=Brown+fat+depots+in+adult+humans+remain+static+in+their+locations+on+PET/CT+despite+changes+in+seasonality.">Brown fat depots in adult humans remain static in their locations on PET/CT despite changes in seasonality.</a> Physiological Reports. 5 (11), (2017).</li><li>Ruth, M. R., Wellman, T., Mercier, G., Szabo, T., Apovian, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+automated+algorithm+to+identify+and+quantify+brown+adipose+tissue+in+human+18F-FDG-PET/CT+scans.">An automated algorithm to identify and quantify brown adipose tissue in human 18F-FDG-PET/CT scans.</a> Obesity (Silver Spring, Md). 21 (8), 1554-1560 (2013).</li><li>Hibi, 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=Brown+adipose+tissue+is+involved+in+diet-induced+thermogenesis+and+whole-body+fat+utilization+in+healthy+humans.">Brown adipose tissue is involved in diet-induced thermogenesis and whole-body fat utilization in healthy humans.</a> International Journal of Obesity. 40 (2005), 1655-1661 (2005).</li><li>Hanssen, M. J. W., 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=Short-term+cold+acclimation+recruits+brown+adipose+tissue+in+obese+humans.">Short-term cold acclimation recruits brown adipose tissue in obese humans.</a> Diabetes. 65 (5), 1179-1189 (2016).</li><li>Muzik, O., Mangner, T. J., Leonard, W. R., Kumar, A., Janisse, J., Granneman, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=15O+PET+measurement+of+blood+flow+and+oxygen+consumption+in+cold-activated+human+brown+fat.">15O PET measurement of blood flow and oxygen consumption in cold-activated human brown fat.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 54 (4), 523-531 (2013).</li><li>Blondin, D. P., 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=Inhibition+of+intracellular+triglyceride+lipolysis+suppresses+cold-induced+brown+adipose+tissue+metabolism+and+increases+shivering+in+humans.">Inhibition of intracellular triglyceride lipolysis suppresses cold-induced brown adipose tissue metabolism and increases shivering in humans.</a> Cell Metabolism. 25 (2), 438-447 (2017).</li><li>Admiraal, W. M., Holleman, F., Bahler, L., Soeters, M. R., Hoekstra, J. B., Verberne, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+123I-metaiodobenzylguanidine+SPECT/CT+and+18F-FDG+PET/CT+for+the+assessment+of+brown+adipose+tissue+activity+in+humans+during+cold+exposure.">Combining 123I-metaiodobenzylguanidine SPECT/CT and 18F-FDG PET/CT for the assessment of brown adipose tissue activity in humans during cold exposure.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 54 (2), 208-212 (2013).</li><li>Soret, M., Bacharach, S. L., Buvat, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Partial-volume+effect+in+PET+tumor+imaging.">Partial-volume effect in PET tumor imaging.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 48 (6), 932-945 (2007).</li></ol>

著者が明らかに何もありません。

大人の人間の機能的なバットの確認、以来、人間の生理にバットの役割を理解する上で大きな関心があった。しかし、この発熱組織に多いので白い脂肪に散在していて、定量化するそれが難しい他の臓器を取り巻く筋膜面を絞り込みます。2016 年の合意文書は、レポート関連参加者の特性、主題の準備のための条件および PET/CT 画像21を取得するためのプロトコルの推奨事項の国際コウモリ専門家パネルによって出版されました。パネルはまたペット/CT のバットを識別する方法は様々 あることを指摘し、バットの定量化のための処理と、ほとんどの場合より多くの一貫性の必要性を識別バット定量化手順のみ限られている細部を提供しています。その結果、研究の再現性内のレポートは高22,23,24かなり異なったバット ボリュームと活動によって報告されている異なる定量メソッドを使用してグループ場合でも参加者が同じような年齢、性別、BMI25,26の。これらの不整合は、比較結果を難しくし、15大人の人間のバットの量かけて論争につながっています。
ペット/CT 画像処理の制限ペットと CT の両方の条件を満たすが、バット以外の構造に対応する解剖学的位置は、ボクセルの包含であります。PET 像と CT 像の完璧な共同登録は、スキャン時に解像度と被写体の動きの違いによりほぼ不可能です。その結果、空気や骨高のトレーサーの通風管の地域と国境を接する構造がしばしばとして誤って識別アクティブなバット。偽肯定的なボクセルの包含を制限するには、1 つは、ユーザー作成・ ロワ内でのみペットと CT の基準を適用してください。しかし、ユーザー指定・ ロワや自動分析でバットを定量化する現在アプローチはユーザーの関与と彼らが必要とする知識の量が異なります。単一を使用して、2次元ユーザー定義コロナ画像のスタック全体に ROI が適用されるなど偽肯定的なエリア19になりやすい私たちを示しています。いくつかのグループは、急速に多くのユーザーを入力することがなく大規模なデータセットを処理することができるバットを定量化する自動化された方法を開発しました。しかし、低い体27、すべての潜在的なバットを含む地域は特に、または誤28の比較的高い率が発生するこれらのメソッドが失敗するか、false ネガ26。人間のバットの量は一般に低いので (< 600 mL、または < 合計の 2% 体重)、定量化の小さな絶対誤差が大きく相対的な相違につながる可能性があります。
各軸の PET CT スライスに Roi を描画するこの研究によって記述されたより厳密なアプローチにより偽陽性が除外されているより多くの信頼を提供しながら狭い筋膜層でバットを検知。これはバットの存在または不在29のバイナリの評価ではなく、各, 詳細な定量化を得られます。そのため、バット生理学および/または介入の効果を研究しようとする小さなサンプル サイズで制御された実験に適して場合があります。さらに、地域固有のバット デポを定義する機能発達的起源と機能的関連性コウモリの洞察力があります。これらの定量的な対策が比較のためだけではなく重要なエネルギー代謝と体温調節大人の人間をより良い見積もりバットの貢献にもフィールドを考えます。
バットのいくつかの解剖学的特徴はユーザーが偽肯定的なボクセルの私達メソッドの制限を含めるを助けます。バットは継続的かつ対称筋膜層に普通あります。したがって、図面、ROI を精製しながら継続性と選択した脂肪組織の対称性の優れたと劣る軸方向のスライスを確認ユーザーことができます骨格筋、骨などの介在物を最小限に抑えながら脂肪の包含を最大化明らかな非バット構造。アクティブなバットもめったにある皮下脂肪の拠点、のでユーザー ・ ロワを構築するときにこれらの領域を避けるためにお勧め。プロトコルで説明したように、バットはいくつか異なる解剖学的領域、頸部を含む、dorsocervical、鎖骨上窩、腋窩、縦隔、傍脊柱、および腹部デポで配布されています。これらの拠点は、1 つ軸スライス 5 月など分散されて複数デポからバットよりも含まれています。例えば、呼吸器の領域で軸方向のスライスは縦隔ポット (近位と前方)、傍脊柱デポ (近位部と後部、背骨に沿って)、および腋窩のデポ (横および半ば前後ラインの近く) からバットを含めることができます。これらの拠点の知識は、体の様々 な地域で Roi を作成するユーザーを助けることができる、我々 のプロトコルで説明するよう事前説明の場所がほぼ連続してのことなので。ただし、投資収益率の重複を避けるためにスライスあたり 1 つだけの投資収益率を描画するユーザーを奨励する、ためバット マスクを生成し、矢状・ ロワを図面の追加の手順が異なる地域デポ場合前識別されたバット ボクセルに分割する必要バット分布の情報が必要なすなわち、縦隔の分離、傍脊柱、腋窩バット デポに同じ軸 ROI の検出に基づくとサジタルの位置 (図 3)。
ペット/CT のビューア ソフトウェアは、例えば骨格筋、どちらも主要な演劇役割風邪による熱産生19、またはされている脳や肝臓の様々 な領域を震えバット以外の組織の活動を定量化するも使用できます。ペット/CT 解析21参照組織として提案されています。ただし、これらの組織は密度とバットとは異なりますし、私たちの現在のプロトコルの焦点の外にある解剖学的分布を持ちます。我々 はこれらの科目21より詳細の合意文書に読者を誘導します。最後に、我々 は継続的にプラグインの更新とソフトウェアの支援のための petctviewer.org を訪問 ImageJ を更新してすべてのユーザーをお勧めします。
この厳密な方法は自動化された方法26,28と合計バット ボリューム9,30を推定する簡略化された、単一の投資収益率を使用する方法よりも正確と考えていますが、それは制限ないわけです。ヒトでは、バットを非侵襲的定量化する理想的な方法はありません、 18F-FDG は、グルコース取り込み、グルコース代謝11と同じではないだけを表します。しかし、他の放射性トレーサーの使用31,32,33, をされているにもかかわらず、 18F-FDG は人間のバットを研究するために使用する最も著名なトレーサーです。したがって、 18F-FDG PET/CT 画像を分析する標準化された方法の開発は、予見可能な将来のためバットの人体基礎生理学の研究でインパクトするいきます。
法を提案、各バットを含む軸スライス上の投資収益率を作成する一般的な問題領域を避けながらとは労働集約的な根本的な解剖学の知識を持っているユーザー必要があります。それは厳格な投資収益率の選択、有病誤診を生じるがバットを含むいくつかのデポを避けることができるのでである、こともあります。脂肪組織と近隣の代謝活性の高い組織および/または以上流出によって影響を受ける領域部分容積効果34と慎重な差別融合ペット/ct のすべての軸のスライス上で Roi の描画が可能です。ただし、単一スキャンの分析を完了するのにかかる時間は、練習のタイム フレームを短縮の可能性との 8 時間に 3 つの範囲し、体験できます。様々 な機械学習によるアプローチはこのタスクを達成するために必要な専門知識、労働を減らすことができるかもしれません。しかし、バットを正確に検出することができます、現在のイメージングの制限によって作成された偽陽性に堅牢な自動化されたメソッドを作成すると、様々 な体組成とバットの分布の個人と大規模なデータセットが要求されます。大きなデータのより洗練されたアプローチのためのテンプレートとして役立つかもしれない詳細なバット アトラスを生成するこの方法が使えると思います。
結論として、人間の褐色脂肪組織のボリューム、アクティビティ、および寒冷 FDG PET/CT スキャンを用いた分布を定量化するステップバイ ステップ イメージ分析アプローチを示しました。1) 継続的と順番に軸・ ロワの分析など、2) その他の代謝活性組織を回避しながら彼らの解剖学的位置により関連するバット デポを評価する重要なステップが含まれます。バットの生理学を研究し、将来的に自動化された人間バットの定量方法を開発するための標準的な参照として使用するフィールドの研究者によってこの厳格な定量化手法を使用できます。

肥満の世界的な1の増えているり患率は、防止し、肥満と関連付けられている合併症を改善する治療薬の捜査を求めています。肥満は白色脂肪組織 (WAT) トリグリセリド2の形で保有する余剰エネルギーの一部予定です。褐色脂肪組織 (BAT) は、最も顕著なため、ミトコンドリア量が高い、小さく、多房性の脂肪滴、明確な解剖学的部位、大きい交感神経支配、発熱能力ワットとは異なります。バットは一度小型哺乳類と新生児にのみ存在すると考え、2009年3,4、5の大人の人間の機能的なバットの存在が確認されました。人間のバットの発熱容量がまだ知られていないが、そのふるえを冷たい露出6中に新陳代謝の 60% まで構成できる小動物で広範な研究を示しています。その結果、人間のバット今治療と肥満の関連疾患7予防の対象として検討されています。いくつかの臨床研究では、バット発熱が軽度の寒冷暴露8,9,10によって活性化の増加のブドウ糖摂取量とエネルギー支出と相関を示しています。まだ、風邪による熱産生のまま物議を醸す11,12,13,に14、人間のバット15を定量化する方法を中心とした多くの議論とバットの貢献。戦闘肥満のためのバットの熱産生に利用できるかどうかを理解、そのボリュームと代謝活性の正確な測定を持つことが重要です。
人間のバットのユニークな解剖学的分布による挑戦はバットの正確な測定値を得るします。バットは、首、胸部、単純な生検14アクセスされるサイトの腹部の白い脂肪デポ内で配布されています。死体解剖はバットを解剖学的特徴に使用されている16が、ほとんど実行不可能な研究所の大規模な研究を行って、長手方向または機能の情報を提供できません。バットはワットに似たような密度し、狭い筋膜層またはワット16と散在している小さなポケットで発生することができます、ので 1 つ、従来のイメージング技術を使用して識別することは困難です。この不均一性は、また、バットの自動定量化を肝臓17など同種の構造の定量化より困難になります。
これらの課題を克服するためにバット ボリュームと活動はコンピューター断層撮影 (CT)、陽電子放出断層レントゲン写真撮影 (ペット) を結合することにより一般的に定量化しました。Radiolabeled ブドウ糖のアナログ18F-Fluourodeoxyglucose (18F-FDG) はバット代謝活性18を勉強する最も広く使用されるトレーサーです。脂肪組織は、他の組織とハンス単位 (HU) CT 画像による提供密度情報に基づく空気から区別できます。PET 画像では、 18F-FDG 標準化された吸収値 (SUV) の単位の組織のボリューム考慮の量を示します。アクティブなバットは、共同 CT スキャンに対応する適切な SUV しきい値を選択するとペットの画像を登録すると、ワット、アクティブでないバットなど、些細なトレーサー吸収性組織から分離できます。
本稿を通じて18F-FDG PET/CT スキャンを使用して人間のバットを定量化する臨床研究者が使用できる教育ビデオをステップバイ ステップのアプローチを提供することを目指しています。この画像解析の手法は、切換が寒さにさらされるまたは薬理学的バット覚醒剤で治療後に理想的に使用されます。具体的には、特定のプラグイン (petctviewer.org) を無料、フリー、オープン ソースの画像処理ソフトウェア (ImageJ) を使用して偽陽性を最小限に抑えながら興味 (ROIs) の地域を構築する方法をユーザーに示します。このアプローチの結果は、バット ボリューム、活動 (グルコース取り込み)、個々 の研究被験者の解剖学的分布を研究に使用できます。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>ImageJ/Fiji Software</td>
			<td>ImageJ</td>
			<td>https://imagej.net/Fiji/Downloads</td>
			<td>Open Source Software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

whole body and regional quantification of active human brown adipose tissue using 18f-fdg pet/ct

内温動物は、寒さに対して体温を守るため熱を発生させる褐色脂肪組織 (BAT) がアクティブ化されます。バットのエネルギーを費やすこと肥満と人間に関連する代謝性疾患を改善するための新しい療法のための潜在的なターゲットとなっています。この組織は、小動物でよく研究されている、けれども人間のバットの発熱容量残る主不明なボリューム、アクティビティ、および分布の測定の難しさのため。識別し、定量化アクティブな人間のバットは18F f-フルオロデオキシグル コース (18F-FDG) 陽電子放出断層レントゲン写真撮影を使用してを実行して一般的とコンピューター断層撮影 (PET/CT) スキャン次の冷たい露出や薬理学的活性化。ここで全身18F-FDG PET/CT から人間のバットは、オープン ソース ソフトウェアを使用してスキャンを定量化する詳細な画像解析手法について述べる.メジャー バット ボリュームと活動の一般的な非バット組織を回避しながら脂肪の代謝活性の高い組織を特定し、さらに、解剖学的分布を特徴付ける対象ユーザーが指定した領域の描画を示します。この厳密なアプローチは時間がかかるが、それは最終的に将来自動バット定量化アルゴリズムを開発する基礎を提供する考えています。

バットは、一連の記事画像集録処理手順の図 1に示すように定量化されます。ペットと CT のしきい値は、ボクセル代謝活性、脂肪組織の密度を識別するために使用されます。ただし、これらの条件を満たすいくつかのボクセル解剖場所ないバットを含まれる可能性が発生します。これらの偽陽性、PET、CT、および解剖学的情報を避けるためにする必要がありますすべて考慮する・ ロワ (図 2) を描画するとき。などとき被験者の冷たい刺激で全身バットを避けるためにいくつかの一般的な地域は代謝活性の高い頚バット対唾液腺、声帯、甲状腺 (図 2 a など図 2に示す2 b);鎖骨上バット対空気と固体組織 (例えば肋間筋) の国境近くの筋肉の震え (図 2)。対腹部バット腎臓の腎クリア彼らとして標識グルコース (図 2 D)。バット デポで調べる内・矢状面における分割できる ROI の各軸方向のスライスがコンパイルされた後/地域バット活性化 (図 3) の間の個人差します。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58469/58469fig1.jpg"> 図 1。画像処理手順のフローを図します。まず、PET 画像と CT 画像の対応するが (A) ペット/CT プラグインにアップロードされます。軸・ ロワは、PET/CT スライス (B) ごとに描かれています後、は、PET 像と CT 両方の条件を満たす各ボクセルがブルー (C) で識別されます。これらのバットで識別されるボクセル (D)、元修正 PET スキャン (E) に置き換えられますからマスクが生成され、デポ、矢状ビュー (F) で分割されています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58469/58469fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58469/58469fig2.jpg"> 図 2。複数バット デポで避けるために軸バット関心領域選択や共通領域。融合ペット/CT 画像 (列 1 および 2) および冷刺激後取得したスキャンからスライスの高さを示すために緑のラインの最大強度投影画像 (MIP、列 3) から軸スライス。グリーン ・ ロワは、脂肪組織の密度、高 fdg 解剖場所列 1 および 2 のアクティブなコウモリに感染する可能性とも描く領域です。解剖学的領域のバットを含むことは、2 列で赤色で強調表示されます。バット PET 像と CT の条件を満たす画素は ImageJ で確認、青色で強調表示されます。例 (A) 前方の頚部デポ、甲状腺のレベル (B) 頸部デポ、震えながら骨格筋 (すなわち、肋間筋)、近隣 (C) 鎖骨上/腋窩デポとの尿管のレベル (D) の腹部から取得されます。腎臓。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58469/58469fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58469/58469fig3.jpg"> 図 3。矢状ビュー 7 バット デポの地域セグメンテーション。以前アクティブなバットとして識別されるペット ボクセルのみを含む「バット マスク」イメージの生成、次の roi の矢状面で描画次の地域に分けることができる: (A) 子宮頸 (C3 C7)、(B) 鎖骨上窩 (C7 T3、脊椎を除く)、(C) 腋窩 (T3 T7、脊椎を除く)、(D) Mediastinal (隔)、(E) 傍脊柱 (T1 T12、棘突起、椎体の前縁から)、(F) 腹部 (T12 L3、後腹膜)、および (G) Dorsocervical (脂肪質のターミナルが異なると傍脊柱・ デポの後方頸部領域)。(H) にすべての地域で合成する画像が表示されます。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58469/58469fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

Watch this Scientific Journal Video about Whole Body and Regional Quantification of Active Human Brown Adipose Tissue Using 18F-FDG PET/CT at JoVE.com

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

無料、フリー、オープン ソースのソフトウェアを使用して、総と地域の褐色脂肪組織 (BAT) ボリューム、 18F-FDG 像にてペットを使用してバットの代謝活動を定量化する分析的なアプローチを開発しています。

人間の活動の地域の定量化と全身褐色脂肪組織18F-FDG PET/CT を使用

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 ...

この方法を使用すると、研究者はヒト被験者における活性ブラウン脂肪組織(BAT)の高度に定量的な尺度を得ることができます。私たちの方法論は、一般的な偽陽性を避け、茶色の脂肪組織デポを識別し、分類する方法についての詳細な指示を提供するように設計されています。この技術の主な利点は、偽陽性の排除および代謝活性褐色脂肪組織デポの分類である。テキスト プロトコルで説明されているように、PET-CT イメージのロードと準備を行い、この手順を開始します。すべてのビューでスライスをナビゲートした後、ツールバーの左上にある編集を選択し、表示されるドロップダウンメニューから茶色の脂肪、ROI を選択します。表示される新しいダイアログ ボックスで、[SUV を使用する] チェックボックスをオンにし、[CT] チェック ボックスをオンにします。次に、3 つのヴォクソール包含基準のいずれかを選択します。内部を選択して BAT 検出アルゴリズムを適用し、ROI の領域内のボクソールを検査します。今度は、個人の測定または予測された無駄のない体重に正規化されたSUVの下限と、高い活動レベルに対応するのに十分な上限を入力します。フリー テキスト フィールドの 2 行目に BAT 密度範囲を入力します。ボリューム時間の下にあるチェックボックスをオンにすると、BAT とみなされるすべてのボクソールが、茶色の脂肪のROIウィンドウが開いている間に青色で強調表示されます。茶色の脂肪の ROI ダイアログ ボックスで描画ボタンをクリックして ROI を描画します。次に、3 つのビューのうちいずれかの場所をクリックして、ROI の描画を開始します。ROI をコンパイルして合計 BAT ボリュームを取得するには、開始スライスと終了スライスの制限を同じスライスに設定して、ROI が現在の軸方向スライスにのみ適用されるようにします。ROI を完了せずに BAT の 1 つのデポを囲みます。胴体を横切る接続線を BAT の遠いセグメントまで延長して ROI を継続します。2 番目の BAT depo を囲み、2 番目のリージョンの始点で、以前に識別されたポイントをダブルクリックします。必要に応じてROIポイントを調整して、誤検出の可能性をさらに減らします。椎骨形状、その他の骨構造、臓器の存在など、ユニークな解剖学的ランドマークを使用して、現在の解剖学的領域を特定します。頸部領域の BAT を識別するには、3 番目の頸椎の軸方向ビューに移動します。脂肪組織のデポの側側でROIを開始し、椎骨の棘の周りの首の筋肉を避け、下顎骨の下端にちょうど後部の境界を作成します。さて、代謝活性が生じる場所にのみ皮下脂肪組織を注意深く含めることによって、副頸部領域のBATを同定する。上鎖領域の BAT を識別するには、最も表面的な、非常にアクティブな BAT 領域に近い側の ROI を描画します。腋窩領域の BAT を識別するには、腕が胴体から分離し始めるが、肋骨と肺を避けるところ近くの BAT を選択します。内側の領域でコウモリを識別するには、胸骨がT2の始まり、胸部空洞の最も前の領域の近くに現れ始めるBATを選択し、キシフォイドプロセスの終わりまでROIを劣って続けます。脊椎の棘周囲のROIを、椎骨の棘のプロセスではなく周りに描くことによって、脊髄領域のBATを特定する。最後に、代謝活性が存在しなくなるまで腎臓を直接取り囲む活性脂肪を追跡することによって、T12より劣る腹部領域のBATを同定する。マスクタブを選択して押して、マスクされたPETを作ることによって茶色の脂肪ROIエディタでBATマスクを生成します。PET-CT ビューアを閉じますが、個々のボックスは開いたままにしておきます。次に、新しい PET-CT ビューア ウィンドウを再度開きます。表示されるダイアログ ボックスで、次のチェック ボックスをオンにします。CTセットと最新のPETセット。PET-CT画像のビューを矢状に変更し、同じ矢状スライスから始まる領域全体の分析のためのすべてのROIの描画を開始します。次に、C3 の上部から開始して ROI を C7 に拡張し、RoI を閉じる前に C7 の本体の下に線を引いて、頚部 ROI を描画してラベルを付けます。さて、上積分ROIを描いてラベルを付けます。C7から始めますが、RoIをT3に拡張する間、胸椎の体を含めないでください。次に、ROI の左の境界を胸骨のマヌブリウムの上部まで延長します。腋窩ROIを描画してラベル付けするには、T3から開始しますが、ROIをT7に拡張する間は胸椎の本体は含めないでください。次に、胸骨の体のすぐ近くにあるROIの左の境界を延長します。単一の ROI 内で胸骨全体を包含することにより、中間 ROI を描画し、ラベルを付けます。次に、T1から始まるパラ脊髄ROIを描画し、ROI内のすべての胸椎骨を含むラベルを付けます。L1の上部から始めて腹部ROIを描画し、ラベルを付け、腹部ROI内の以前の領域のいずれにも考慮されなかったBATを含めます。最後に、ドーソセルビカル ROI を描画してラベルを付けます。子宮頸部および脊髄領域の上部付近の皮下脂肪の領域を含む。被験者の体がスキャンベッドと接触した場所です。[すべて表示] をオンにすると、すべてのリージョンの ROI が表示されます。ここで、重複や過小評価を防ぐために、すべての ROI を整列します。2 つのリージョンに BAT が含まれず、すべてのリージョンから BAT が欠落しないように、隣接する ROI の周長を互いに互いに配置します。BAT 定量で誤検出を回避するには、ROI を描画するときに PET、CT、解剖学的情報をすべて考慮する必要があります。冷刺激対象で全身BATを定量する際に含まれ、避けるべきいくつかの共通領域が示されている, 例えば代謝活性子宮頸部BAT対唾液腺, 声帯, 甲状腺.また、上包性BATを含める必要がありますが、空気と固体組織の境界付近で震える筋肉は避けるべきです。最後に、腹部BATを含む場合、腎臓の起糖を避ける。各軸スライスの ROI がコンパイルされた後、BAT デポジットを矢状平面にセグメント化して、地域 BAT 活性化における内部、相互、個人差を調べることができます。ここに示される領域には、子宮頸部、上膜、腋窩、中隔、脊髄、腹部、および副頸部が含まれる。すべての領域を含む合成画像も表示されます。画像フレーム内の識別可能な器官と構造を使用して、体内での位置を理解し、構造が本当に茶色の脂肪であるかどうかを判断することが重要です。最終的には、ディープラーニングやAIの方法論を用いた自動化手法の開発を進めたいと考えています。茶色の脂肪の詳細なアトラスを作成することは、自動化された方法がBATを識別していることを確認するために不可欠です。この画像処理法を用いて、ヒト褐色脂肪組織の定量的かつ非侵襲的な地図を開発しました。この方法を用いて、研究者はヒトの発がん性BATをより包括的に比較することができます。

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Anatomy and Physiology

Medicine

Unit 1

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

Introduction to the Human Body

SCIENTISTS IN ACTION

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

アテローム性動脈硬化プラーク活動と血管の炎症の定量化を用いて[18 F]フルオロ陽電子放射断層撮影/コンピュータ断層撮影（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 ...

The &alpha;-test: Rapid Cell-free CD4 Enumeration Using Whole Saliva

The ÃƒÅ½Ã‚Â±-test: Rapid Cell-free CD4 Enumeration Using Whole Saliva

α-テスト：全唾液を用いた迅速な無細胞CD4列挙

There is an urgent need for affordable CD4 enumeration to monitor HIV disease. CD4 enumeration is out of reach in resource-limited regions due to the time ...

Non-invasive Imaging of Acute Allograft Rejection after Rat Renal Transplantation Using 18F-FDG PET

Non-invasive Imaging of Acute Allograft Rejection after Rat Renal Transplantation Using 18F-FDG PET

使用したラット腎移植後の急性拒絶反応の非侵襲的イメージング<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG PET

The number of patients with end-stage renal  disease, and the number of kidney allograft recipients continuously increases.  Episodes of acute cellular ...

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

と陽電子放射断層撮影法を用いた非侵襲的イメージングとリビングラットにおける脳虚血の分析<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

間褐色脂肪組織のチェレンコフ発光イメージング

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

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

人間の褐色脂肪組織デポは自動的に陽電子放射断層撮影/コンピュータ断層撮影法で区分されると磁気共鳴画像登録

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

Encapsulation Thermogenic Preadipocytes for Transplantation into Adipose Tissue Depots

移植のためのカプセル化サーモ前脂肪細胞の脂肪組織デポへ

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

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

使用するグルコース代謝動態を決定します<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDGマイクロPET / CT

This paper describes the use of 18F-FDG and micro-PET/CT imaging to determine in vivo glucose metabolism kinetics in mice (and is transferable to rats). ...

Assessment of Human Adipose Tissue Microvascular Function Using Videomicroscopy

顕微鏡を用いたひと脂肪組織血管機能評価

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

フローサイトメトリーを用いたひと脂肪組織での免疫細胞のキャラクタリゼーション

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