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

Мы хотели бы поблагодарить всех добровольцев исследования, медсестер и клинического персонала и диетологи NIH клинический центр за их участие в наших исследований воздействия холодной и оказываемых в ходе стационарного остается. Мы также хотели бы поблагодарить д-р Билл Dieckmann для всех его помощи, приобретение и распространение изображений ПЭТ-КТ для нашего исследования. Эта работа была поддержана очной программы исследований Национального института диабета и пищеварительной и почечных заболеваний грантов Z01 DK071014 (для K.Y.C.) и DK075116-02 (до Мехико.).

<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>

Авторы не имеют ничего сообщать.

После подтверждения функциональной BAT на взрослых людей был большой интерес в понимании роли BAT в физиологии человека. Однако потому что это термогенный ткани часто встречается в узких фасциальных плоскостями, interspersed в пределах белого жира и вокруг других органов, это сложно определить количественно. В 2016 году на основе консенсуса документ был опубликован группой экспертов Международный BAT с рекомендациями для представления соответствующих участников характеристики, критерии для вопроса подготовки и протокол для получения изображения PET/CT21. Группа также указала на необходимость большей последовательности в обработке PET/CT BAT количественной оценки, отметив, что методы для выявления BAT менялись широко и, в большинстве случаев предоставляется только ограниченные детали процедуры количественного определения BAT. Следовательно, хотя доклады в рамках исследования воспроизводимость являются высокие22,23,24, заметно разные BAT объем и деятельности было сообщено групп с использованием методов количественной оценки различных, даже при Участники имеют аналогичного возраста, пола и ИМТ25,26. Эти несоответствия затрудняют сравнение результатов и привели к полемике над суммой BAT в взрослого человека15.
Ограничение, свойственное обработки изображений ПЭТ/КТ является включение вокселей, ПЭТ и КТ критериям, но находятся в анатомических местах, которые соответствуют структурам помимо BAT. Идеальный ко-регистрация ПЭТ и КТ изображений практически невозможно из-за различий в резолюции и тема движения во время сканирования. Как следствие структуры, граничащих с воздуха или кости и регионах высоких трассирующими поглощения часто неправильно определены как активные BAT. Чтобы ограничить включение ложных положительных вокселей, один следует применять ПЭТ и КТ критерии только в пределах трансформирования, которые пользователям построить. Однако нынешние подходы к количественной оценке бат с пользователем ROIs или автоматизированного анализа отличаются размере участие пользователей и знания, которые они требуют. Мы показали, что с помощью одного, двумерные определяемые пользователем корональный ROI применяется к весь стек изображений могут быть более склонны к включая ложных положительных районы19. Несколько групп разработали автоматизированные методы для количественного определения BAT, которые способны быстро обрабатывать большие наборы данных без много ввода пользователя. Однако эти методы либо не включать всех потенциальных BAT-содержащих регионов, особенно в нижней тела27, или нести относительно высокий уровень ложных срабатываний28 и ложь негативы26. Поскольку объем человеческой BAT в целом низок (< 600 мл, или < 2% от общего числа массы тела), небольшие абсолютной ошибки в количественной оценки может привести к большим относительные различия.
Более строгий подход, описанный в этом исследовании рисования ROIs на каждый ломтик осевой ПЭТ-КТ позволяет обнаруживать BAT в узких Фасциальных слоев обеспечивая больше уверенности, что были исключены ложных срабатываний. Это дает подробную количественную оценку в каждом individial, вместо того, чтобы бинарные оценки BAT присутствие или отсутствие29. Таким образом она может быть более подходящим для контролируемых экспериментов в небольшой выборки, намеревается изучить последствия от вмешательства и/или BAT физиологии. Кроме того возможность определения конкретного региона BAT складов может обеспечить более глубокое BAT в функциональной значимости и развития происхождения. Мы считаем, что эти количественные показатели важны не только для сравнения по всему полю, но и лучше оценки BAT вклад энергии метаболизма и терморегуляции у взрослых людей.
Некоторые анатомические особенности BAT поможет пользователям нашего метода предел включение ложных положительных вокселей. BAT обычно встречается в непрерывной и симметричного Фасциальных слоев. Таким образом во время рисования и переработки ROI, изучение высших и низших осевые срезы для преемственности и симметрии выбранного жировой ткани может помочь пользователям максимизировать включение жировой ткани при сведении к минимуму включение скелетных мышц, костей и других Очевидно-BAT структуры. Активные BAT присутствует также редко в подкожных жировых депо, поэтому мы советуем пользователям избежать этих областях при построении ROIs. Как отмечено в протоколе, BAT распространяется в нескольких различных анатомических регионах, включая шейки матки, dorsocervical, надключичных, подмышечных, средостения, paraspinal и брюшной депо. Эти склады распределяются таким образом, чтобы осевые один ломтик мая содержат больше, чем BAT из нескольких складов. К примеру осевой срез в регионе грудной могут содержать BAT от средостения депо (проксимальный и передней), paraspinal депо (проксимальный и задняя, вдоль позвоночника) и подмышечный депо (боковые и вблизи середины Антеро задней линии). Знание этих складов может помочь пользователям создавать ROI в различных регионах тела, поскольку они происходят в предварительно описанных мест во многом смежными, как описано в наших протокол. Однако потому что мы рекомендуем пользователям рисовать только один ROI за кусочек во избежание дублирования ROI, дополнительные шаги генерации маски BAT и рисование сагиттальной ROIs требуется отделить вокселей BAT ранее выявленных в отдельных региональных складов, если требуемой информации BAT распределения, т.е., отделяя средостения, paraspinal и подмышечных BAT, обнаруженных в же осевой ROI в депо основанный на месте сагиттальной (рис. 3).
ПЭТ/КТ просмотра программное обеспечение может также использоваться для количественного определения активности тканей помимо BAT, например дрожал скелетных мышц, который также крупные играет роль холодной индуцированной термогенеза19, или различных областях мозга или печени, которые были предложено в качестве ссылки тканей для анализа PET/CT21. Однако эти ткани будет иметь плотность и анатомические дистрибутивов, которые отличаются от BAT и за пределами фокус нашего нынешнего протокола. Мы направлять читателей на консенсусный документ для более подробно на этих субъектов21. Наконец мы рекомендуем всем пользователям постоянно обновлять ImageJ и посетить petctviewer.org плагин обновления и программного обеспечения помощи.
Хотя мы считаем, что этот строгий метод является более точным, чем автоматизированных методов26,28 и методы, которые используют упрощенные, единый ROI для оценки всего BAT объем9,30, это не без ограничений. Существует не идеальный метод поддается неинвазивно BAT в организме человека, и 18F-ФДГ представляет только поглощение глюкозы, это не то же самое, как метаболизм глюкозы11. Однако даже несмотря на то, что другие радиоактивные Трейсеры были используется31,3332,, 18F-ФДГ является наиболее известных трассирующими, используется для изучения человеческого BAT. Таким образом разработка стандартизированных методов для анализа 18F-ФДГ-ПЭТ/КТ изображения будет продолжать быть впечатляющие в исследовании физиологии человека BAT в обозримом будущем.
Метод, который мы предлагаем, создание ROI на каждый ломтик осевой BAT-содержащих избегая общих проблемных областей, является трудоемким и требует от пользователя иметь некоторые знания о базовой анатомии. Это также возможно, что строгий отбор ROI может ввести ложных негативов, так как некоторые BAT-содержащих складов может избежаться. Рисование ROIs на каждый осевой кусочек плавленого ПЭТ/КТ изображения позволяет тщательно дискриминации между жировой ткани и соседних метаболически активных тканях и/или регионами воздействие разлива над и частичный объем эффекты34. Однако время, необходимое для завершения анализа одного сканирования может варьироваться от трех до восьми часов, с возможность сокращения сроков с практикой и опытом. Подходы различных машинного обучения могут быть в состоянии сократить труда и знаний, необходимых для выполнения этой задачи. Однако создавая более автоматизированный метод, который может точно обнаружить BAT и надежными для ложных срабатываний, созданных изображений ограничений потребует большого набора данных с лицами состава различных тела и BAT распределения. Мы надеемся, что этот метод может использоваться для производят подробный атлас BAT, который может служить в качестве шаблона для более сложных подходов больших объемов данных.
В заключение мы продемонстрировали анализа подход шаг за шагом изображения количественно оценить объем коричневых жировых тканях человека, деятельности и распределения с использованием холодной индуцированной ФДГ-ПЭТ/КТ сканирование. Важнейшие шаги включают 1) непрерывно и последовательно анализ осевой трансформирования и 2) оценки соответствующих Бат складов, их анатомического расположения избегая других метаболически активных тканях. Этот строгий количественной оценки подход может использоваться исследователями в области изучения физиологии BAT и служить справочным материалом для разработки автоматизированных человека BAT количественный подходов в будущем.

Увеличение распространенности ожирения во всем мире1 побудило расследование Роман терапии для предотвращения и улучшения ожирения и его осложнений связанные. Ожирение является отчасти объясняется избыток энергии, хранящейся в белой жировой ткани (Ват) в виде триглицеридов2. Коричневая жировая ткань (BAT) отличается от Ват прежде всего благодаря выше митохондриальной содержание, меньше и многокамерный липидного капель, собственный анатомического распределения, больше симпатической иннервации и тепловой генерации способности. Хотя когда-то считалось, что BAT существуют только в мелких млекопитающих и новорожденных, наличие функциональных Бат был подтвержден в взрослых людей в 20093,4,5. Термогенный способности человека BAT пока не известна, но обширные исследования в мелких животных показали, что не дрожал термогенеза может составлять до 60% их метаболизм во время холодной экспозиции6. В результате человека Бат теперь изучаются как цель для лечения и профилактики ожирения и расстройств, связанных с7. Несколько клинических исследований показали, что бат термогенеза коррелирует с повышенной Глюкоза поглощения и энергии расходы после активации мягкая холодного воздействия8,9,10. Тем не менее, BAT вклад холодной индуцированной термогенеза остается спорным11,12,13,14, с много споров вокруг как количественно оценить человека BAT15. Чтобы лучше понять, если термогенеза BAT могут быть использованы для борьбы с ожирением, важно иметь точное измерение его объем и метаболической активности.
Получение точных измерений BAT является сложной задачей вследствие BAT в уникальный анатомического распределения в организме человека. BAT распространяется внутри белый жировых депо в шеи, грудной клетки и живота в сайтах, которые являются недоступными для неосложненной биопсий14. Вскрытия были использованы для характеристики BAT анатомически16, но являются неосуществимыми для большинства научно-исследовательские лаборатории, делают большие исследования и не может обеспечить продольной или функциональной информации. Так как BAT имеет аналогичные плотность от Ват и может произойти в узких Фасциальных слоев или в маленьких карманов, перемежаются с Ват16, трудно определить с помощью единого, обычных изображений техники. Эта неоднородность также затрудняет автоматическое количественная оценка БИТОЙ чем количественная оценка однородных структур, таких как печень17.
Для преодоления этих проблем, объем BAT и деятельности обычно количественно, связывая компьютерная томография (КТ) и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ). Radiolabeled глюкозы аналоговый 18F-Fluourodeoxyglucose (18F-ФДГ) является наиболее широко используемым трассировщик учиться BAT метаболической активности18. Жировой ткани может быть продифференцированным от других тканей и воздуха, основанные на плотность информации, представленной КТ изображения в единицах Hounsfield (Ху). ПЭТ изображения показывают количество 18F-ФДГ учитывать объем тканей в единицах стандартизированных усвоение ценностей (Внедорожник). Активные BAT могут быть отделены от ткани с незначительными трассирующими поглощения, включая Ват и неактивные BAT, путем совместного регистрации ПЭТ изображения с соответствующим КТ и выбрав соответствующий предел внедорожник.
Через этот документ мы стремимся обеспечить поэтапный подход с учебное видео, которое может использоваться клинических исследователей для количественного определения человека бат с использованием 18F-ФДГ-ПЭТ/КТ сканирование. Этот метод анализа изображения идеально использоваться после того, как предмета (ов) были на холоде или лечение с фармакологическими BAT стимуляторов. В частности мы продемонстрировать пользователям о том, как построить регионы интереса (ROI) при минимальном количестве ложных срабатываний, используя программное обеспечение обработки изображений бесплатно, с открытым исходным (ImageJ) с конкретного плагина (petctviewer.org). В результате этого подхода может использоваться для изучения BAT тома (поглощение глюкозы) и активность анатомического распределения индивидуальных предметов.

<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

В эндотермических животных коричневая жировая ткань (BAT) активируется для производства тепла для защиты температуры тела в ответ на холод. BAT в возможность расходовать энергию сделало его потенциальной мишенью для Роман терапии для улучшения ожирение и связанные метаболических расстройств в организме человека. Хотя эта ткань хорошо изучены в мелких животных, BAT термогенный способность людей остается практически неизвестны из-за трудности измерения ее объем, деятельности и распределения. Выявление и количественное определение активного человека BAT обычно выполняется с помощью 18F-Fluorodeoxyglucose (18F-ФДГ) позитронно-эмиссионная томография и компьютерная томография (ПЭТ/КТ) сканирует следующие холодной экспозиции или фармакологических активации. Здесь мы описываем подробный анализ изображений подход к количественной оценке всего тело человека BAT из 18F-ФДГ-ПЭТ/КТ сканирование с помощью программное обеспечение с открытым исходным кодом. Мы демонстрируем рисования определяемый пользователем регионов, представляющих интерес для выявления метаболически активные жировой ткани, избегая общих-BAT тканей, мера BAT объема и активности и для дальнейшей характеризации анатомического распределения. Хотя этот строгий подход является длительным, мы считаем, что он в конечном итоге обеспечит основу для разработки будущих автоматизированных BAT количественной оценки алгоритмов.

BAT количественно через ряд шагов обработки изображений приобретение пост как показано на рисунке 1. ПЭТ и КТ пороговые значения используются для идентификации вокселей, метаболически активные и имеют плотность жировой ткани. Однако некоторые вокселей, соответствующие этим критериям может произойти в анатомических местах не могут содержать BAT. Чтобы избежать этих ложных срабатываний, ПЭТ, КТ и анатомические информации должны все рассматривать при рисовании трансформирования (рис. 2). Несколько общих областей включают и избежать при количественной оценки всего тела BAT в холодной стимулирует предметов приведены в Рисунок 2, например метаболически активные шейки матки BAT против слюнных желез, голосовые связки и щитовидной железы (рисунок 2A и 2B); надключичных BAT против дрожал мышц вблизи границ твердых тканей (например , межреберные мышцы) и воздуха (рис. 2 c); и брюшной BAT против чашечки почек как они ясно помечены глюкозы (Рисунок 2D). После компиляции ROI каждого ломтика осевой BAT складов может сегментирована в сагиттальной плоскости для изучения внутри- / Интер индивидуальные различия в региональных BAT активации (рис. 3).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58469/58469fig1.jpg"> Рисунок 1. Схема потока шаги обработки изображений. Во-первых ПЭТ изображения и соответствующие CT изображения загружаются в PET/CT плагин (A). После осевой ROIs рисуются на каждый ломтик PET/CT (B), в голубой (C) определены каждым вокселом критериям ПЭТ и КТ. Из этих Бат определены вокселей (D), которая подставляется вместо оригинального исправленные ПЭТ-сканирование (E), создается маска и склады разделены в представлении Сагиттальная (F). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58469/58469fig1large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58469/58469fig2.jpg"> Рисунок 2. Выбор региона интерес осевой BAT и общих областей во избежание на нескольких складах BAT. Осевых срезах расплавленный ПЭТ/КТ изображения (колонки 1 и 2) и максимальной интенсивности проекция изображения (MIP, столбец 3) с зеленой линии для обозначения высота фрагмента от сканирования, приобретенных после холодной стимуляции. Drawnaround областями с жировой ткани плотностью, высокой ФДГ и анатомических местах может содержать активные BAT в колонках 1 и 2 являются зеленый ROIs. Анатомических областей вряд ли содержать BAT, выделены красным цветом в колонке 2. Воксели критериям BAT ПЭТ и КТ подтверждается ImageJ и выделены синим цветом. Примеры взяты из (A) передней шейки матки депо, (B) шейки матки депо на уровне щитовидной железы, (C) надключичных/подмышечные депо поблизости дрожал скелетных мышц (т.е., межреберная) и (D брюшной депо на уровне мочеточников по почки. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58469/58469fig2large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58469/58469fig3.jpg"> Рисунок 3. Региональная сегментация семи BAT депо в сагиттальной зрения. После генерации «BAT маска» изображение, содержащее только PET вокселей, ранее отнесенных к числу активных BAT, следующие регионы могут быть разделены с Руа, обращается в сагиттальной плоскости: (A) шейки матки (C3-С7), (B) надключичных (C7-T3, исключая позвонков), (C ) Подмышечных (T3-T7, исключая позвонков), (D) Mediastinal (переднего средостения), (E) Paraspinal (T1-T12, от переднего края позвонков до остистого отростка), (F) брюшной стенки (T12-L3, забрюшинной) и (G) Dorsocervical (жировых депо собственный и задняя paraspinal депо; возле шейки матки региона). Составное изображение со всеми регионами появляется в (H). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58469/58469fig3large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</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

Использование бесплатно, открытым исходным кодом программного обеспечения, мы разработали аналитический подход к количественно оценить объем общей и региональной коричневый жировой ткани (BAT) и метаболической активности летучей мыши, с помощью 18F-ФДГ-ПЭТ/КТ.

Всего тела и региональных количественного определения активного человека коричневый жировой ткани с помощью 18F-ФДГ ПЭТ/КТ

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 ...

Использование этого метода позволяет исследователям получить весьма количественные показатели активной коричневой жировой ткани, или BAT, у человека. Наша методология разработана, чтобы избежать общих ложных срабатываний и обеспечить углубленное обучение о том, как определить и классифицировать коричневый жировой ткани свержения. Основным преимуществом этой техники является исключение ложных срабатываний и классификация метаболически активных коричневых жировых тканей.Начните эту процедуру с загрузки и подготовки изображений ПЭТ-КТ, описанных в текстовом протоколе. После навигации по срезам на всех видах, выберите редактировать в левом верхнем левом верхнем части панели инструментов и выберите коричневый жир, ROIs из выпадают меню, которое появляется. В новом диалоговом поле, которое появляется, проверьте использование внедорожника и используйте КТ-коробки.Затем выберите один из трех критериев включения vauxhall. Выберите интерьер, чтобы применить алгоритм обнаружения BAT для изучения vauxhalls внутри области рентабельности инвестиций. Теперь, ввод внедорожника нижний предел нормализуется для человека измеряется или предсказал мышечной массы тела и верхний предел достаточно для размещения высоких уровней активности.Вввемите диапазон плотности BAT во втором ряду свободных текстовых полей. Проверьте чековую коробку, расположенную под временем громкости, так что все vauxhalls считается BAT будет выделен синим цветом в то время как коричневый жир ROI окно открыто. Нарисуйте ROIs, нажав кнопку рисовать в коричневый жир ROI диалог поле.Затем нажмите в любом месте в пределах одного из трех представлений, чтобы начать рисовать рентабельность инвестиций. Чтобы составить ИП и получить общий объем BAT, установите предел стартового и заканчивая среза на тот же срез, чтобы roi применится только к текущему срезу. Круг один депо BAT без завершения рентабельности инвестиций.Продолжить рентабельность инвестиций, расширяя соединительную линию по всему телу в дальний сегмент BAT. Приложите второй BAT depo и дважды нажмите на ранее идентифицированную точку в начале второго региона. Корректировка точек окупаемости инвестиций по мере необходимости для дальнейшего снижения возможности ложных срабатываний.Используйте уникальные анатомические ориентиры, такие как форма позвонка, другие костлявые структуры, и наличие органов для определения текущей анатомической области. Чтобы определить BAT в области шейки матки, перейдите к аксиальной зрения на третий шейный позвонок. Начните рентабельность инвестиций на боковой стороне жировой ткани депо, избегая мышц шеи вокруг спинного процесса позвонка и создания границы только задний к нижнему краю нижней кромки нижней челюсти.Теперь, определить BAT в дорсоцерковой области тщательно в том числе подкожной жировой ткани только там, где метаболическая активность происходит. Чтобы определить BAT в надклавикулярной области, начните с рисования рентабельности инвестиций на стороне наиболее поверхностной, близкой к очень активной области BAT. Для идентификации BAT в подмышки области, выберите BAT рядом, где рука начинает отделяться от туловища, но избегает ребер и легких.Чтобы определить летучую мышь в медиастинальной области, выберите BAT, где грудина начинает появляться в начале T2, вблизи передней части грудной полости человека и продолжать ROIs уступает до конца процесса ксифоида. Определите BAT в параспинной области, рисуя ROIs вокруг BATs окружающих тело, а не спинной процесс позвонка. Наконец, определить BAT в брюшной области уступает T12 путем отслеживания активного жира непосредственно окружающих почки, пока метаболическая активность больше не присутствует.Создать маску BAT в коричневый жир ROI редактор, выбрав маску вкладку и нажмите, сделать в масках ПЭТ. Закройте ПРОСМОТР-CT, но оставьте отдельные коробки открытыми. Затем вновь открыть новое окно просмотра PET-CT.Выберите следующие чек-боксы в поле диалога, которое появляется. Набор КТ и последний набор ПЭТ. Измените представление изображений ПЭТ-CT на sagittal и начните рисовать все ИИ для анализа по всему региону, начиная с одного и того же сагитталя.Затем нарисуйте и обозначите рентабельность шейки матки, начав с верхней части C3 и продлив рентабельность инвестиций до C7, нарисовав линию под корпусом C7 перед закрытием рентабельности инвестиций. Теперь нарисуйте и обозначить надклавикулярную рентабельность инвестиций. Начните с C7, но не включайте тело грудных позвонков, расширяя рентабельность инвестиций до T3. Затем удлинить левую границу рентабельности инвестиций в верхней части манубрия грудины.Чтобы нарисовать и обозначить подмыслие roi, начните с T3, но не включайте тело грудных позвонков, расширяя рентабельность инвестиций до T7. Затем удлинить левую границу рентабельности инвестиций чуть меньше тела грудины. Нарисуйте и обозначить медиастинаную рентабельность инвестиций, охватывая всю грудину в рамках одной рентабельности инвестиций. Далее, рисовать и маркировать параспинаальной рентабельности инвестиций, начиная с T1, в том числе всех грудных позвонков в рентабельности инвестиций.Нарисуйте и обозначить рентабельность инвестиций в брюшной полости, начав с верхней части L1 и включите любой BAT, который не был учтен ни в одном из предыдущих регионов в брюшной рентабельности инвестиций. Наконец, рисовать и маркировать dorsocervical рентабельности инвестиций. Включите область спинного подкожного жира вблизи шейки матки и верхней части параспинальной области.Здесь тело субъекта в контакте со сканирующей кроватью. Проверьте все, чтобы показать ROIs всех регионов. Теперь выровнив все ROIs для того, чтобы предотвратить дублирование или недооценку.Распоить периметр смежных ИИ друг с другом таким образом, чтобы НИТ не включался в два региона и чтобы ни один БАТ не отсутствовал во всех регионах. Чтобы избежать ложных срабатываний в количественной оценке BAT, ПЭТ, КТ и анатомической информации, необходимо учитывать при составлении ИТ-кодов. Несколько общих регионов, чтобы включить и избежать при количественной оценке всего тела BAT в холодно стимулированных субъектов показаны, такие как метаболически активный цервикальный BAT против слюнных желез, голосовых связок и щитовидной железы.Кроме того, надклавикулярный BAT должны быть включены, в то время как дрожь мышц вблизи границ воздуха и твердых тканей следует избегать. Наконец, при в том числе брюшной BAT, избежать калицей почек. После составления ИП каждого осяного среза депозиты БАТ могут быть сегментированы в сагитталовой плоскости для изучения внутри-, межимуних индивидуальных различий в региональной активации BAT.Регионы, показанные здесь, включают шейку матки, супраклавикулярную, подмышную, медиастина, параспина, брюшную и спинную. Также отображается композитное изображение со всеми регионами. Важно использовать идентифицируемые органы и структуры в кадре изображения, чтобы понять ваше местоположение в организме и определить, является ли структура действительно коричневый жир.В конечном счете, мы надеемся разработать автоматизированный метод с использованием глубокого обучения или методологии ИИ. Создание детального атласа коричневого жира имеет важное значение для обеспечения того, чтобы автоматизированный метод идентифицирует BAT. Используя этот метод обработки изображений, мы разработали количественную и неинвазивную карту человеческой коричневой жировой ткани.С помощью этого метода, исследователи могут сделать более полное сравнение funcitonal BAT у людей.

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

Количественная оценка активности атеросклеротического налета и воспаления сосудистой помощи [18 F] фтордезоксиглюкозы позитронно-эмиссионной томографии / компьютерной томографии (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-тест: Быстрая бесклеточной CD4 Перечисление Использование Всего слюны

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

Неинвазивная визуализация острого отторжения аллотрансплантата после трансплантации почки крысы Использование<sup&gt; 18</sup&gt; F-ФДГ ПЭТ

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

Неинвазивная изображений и анализ церебральной ишемии в живых крысах с использованием позитронно-эмиссионной томографии с<sup&gt; 18</sup&gt; F-ФДГ

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

Черенкова Люминесценция Визуализация межлопаточной бурой жировой ткани

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

Человек бурой жировой ткани склады Автоматически Географическая позитронно-эмиссионной томографии / компьютерной томографии и регистрации Магнитно-резонансная Изображения

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

Инкапсуляция Термогенный преадипоциты для трансплантации в жировой ткани депо

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

Определение Метаболизм глюкозы Kinetics Использование<sup&gt; 18</sup&gt; F-ФДГ Micro-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

Оценка микрососудистой функции человека жировой ткани с помощью 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

Характеристика иммунных клеток в жировых тканях человека с помощью проточной цитометрии

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