أشباح الدهون بالمياه للتحقق من صحة التصوير بالرنين المغناطيسي: بروتوكول مرنة وقابلة للتطوير
Summary
والغرض من هذا العمل هو وصف بروتوكول لإنشاء فانتوم المياه الدهون عملية التي يمكن تخصيصها لإنتاج أشباح مع نسب الدهون متفاوتة ووحدات التخزين.
Abstract
كما يتم تطوير تقنيات جديدة للأنسجة الدهنية للصورة، أساليب للتحقق من صحة هذه البروتوكولات تكتسب أهمية متزايدة. أشباح، والنسخ التجريبية الأنسجة أو الجهاز للفائدة، توفر حلاً منخفض التكلفة ومرنة. ومع ذلك، دون الوصول إلى معدات مكلفة والمتخصصة، تشييد أشباح مستقرة مع كسور الدهون عالية (مثلاً.، > مستويات كسر الدهون 50% مثل تلك التي ظهرت في النسيج الدهني البنى) يمكن أن يكون صعباً نظراً لطبيعة مسعور من الدهون. ويعرض هذا العمل بروتوكول مفصل ومنخفضة التكلفة لخلق أشباح 5 × 100 مل مع كسور الدهون 0%، 25%، 50%، 75%، و 100% استخدام لوازم المختبرات الأساسية (هوتبلت، قنينة، إلخ.) ومكونات الوصول إليها بسهولة (الماء المقطر، أجار، للذوبان في الماء الفاعل ونزوات الصوديوم، عامل تباين غادولينيوم-ديثيلينيتريامينبينتاسيتاتي (دتبا)، وزيت الفول السوداني والفاعل النفط القابلة للذوبان). البروتوكول قد صممت لتكون مرنة؛ يمكن استخدامه لإنشاء أشباح مع الكسور الدهون المختلفة ومجموعة واسعة من وحدات التخزين. وقيمت أشباح تم إنشاؤها باستخدام هذا الأسلوب في دراسة الجدوى التي مقارنة قيم كسر الدهون من الدهون-المياه التصوير بالرنين المغناطيسي للقيم المستهدفة في أشباح شيدت. أسفرت هذه الدراسة عن معامل ارتباط توافق 0.998 (فاصل الثقة 95%: 0.972 1.00). وباختصار، تثبت هذه الدراسات فائدة أشباح الدهون للتحقق من صحة الأنسجة الدهنية لتقنيات التصوير عبر مجموعة من الأنسجة ذات الصلة سريرياً والأعضاء.
Introduction
الفائدة في تحديد كمية الأنسجة الدهنية والدهون الثلاثية المحتوى باستخدام طرائق التصوير، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي (التصوير بالرنين المغناطيسي)، تمتد عبر العديد من المجالات. وتشمل مجالات البحث التحقيق في مستودعات الأنسجة الدهنية البيضاء والبنى وخارج الرحم تخزين الدهون في الأعضاء والأنسجة مثل الكبد1والبنكرياس2، والهيكل العظمى والعضلات3. كما يتم تطوير هذه التقنيات الجديدة للقياس الكمي الدهنية، أساليب مطلوبة للتأكد من أن المعلمات التصوير تصلح للبحوث والتطبيقات السريرية.
أشباح، والنسخ التجريبية الأنسجة أو الجهاز، توفر أداة مرنة، والتي تسيطر عليها منخفضة تكلفة، لتطوير والتحقق من تقنيات التصوير4. على وجه التحديد، يمكن بناؤها أشباح تتألف من الدهون والماء في حجم نسبة الدهون أو كسر (FF) مماثلة لانسجة الفائدة السريرية. سريرياً، يمكن أن تختلف القيم FF في الأنسجة والأعضاء على نطاق واسع: FF في النسيج الدهني البنى يقع بين 29.7 في المائة و5من 93.9 في المائة؛ الكبد متوسط فرنك فرنسي في ذلك المرضى هو 18.1 ± 9.0%6؛ FF البنكرياس في البالغين المعرضين للخطر لنوع 2 مرض السكري تتراوح بين 1.6% و7من 22.2 في المائة؛ وفي بعض حالات المرض مسبقاً، يمكن أن يكون المرضى الذين يعانون من ضمور العضلات Duchenne القيم فرنك فرنسي تقريبا 90% في بعض العضلات8.
لأن الجزيئات غير القطبية مثل الدهون لا تذوب جيدا في حلول تتألف من الجزيئات القطبية مثل الماء، خلق أشباح مستقرة مع هدف السامي فرنك فرنسي لا تزال صعبة. لفرنك فرنسي يصل إلى 50%، العديد من الأساليب الموجودة يمكن استخدامها لإنشاء المياه الدهون أشباح9،10،،من1112. الأساليب الأخرى التي تحقق أعلى جبهة القوى الاشتراكية عادة يتطلب معدات غالية الثمن مثل الخالطون أو الموجات فوق الصوتية خلية disruptor13،14. على الرغم من أن هذه التقنيات توفر خارطة طريق لارتفاع FF أشباح، قيود المعدات وكميات مختلفة من التفاصيل التجريبية تحد من الجهود الرامية إلى خلق أشباح المياه الدهون استنساخه وقوية.
بناء على هذه التقنيات السابقة، قمنا بتطوير أسلوب لبناء أشباح المياه الدهون فعالة من حيث التكلفة ومستقرة عبر قيم النطاق قابلة للتخصيص من فرنك فرنسي. هذا البروتوكول تفاصيل الخطوات اللازمة لجعل 5 × 100 مل أشباح الدهون مع القيم FF 0%، 25%، 50%، 75%، و 100% استخدام هوتبلت واحد. يمكن تعديلها بسهولة لإنشاء مختلف وحدات التخزين (10 إلى 200 مل) ونسب الدهون (0 إلى 100%). وتم تقييم مدى فعالية هذه التقنية الوهمية في القيم FF التصوير بالرنين المغناطيسي المياه الدهون مقارنة جدوى الدراسة إلى القيم المستهدفة فرنك فرنسي في أشباح شيدت.
Protocol
Representative Results
Discussion
يصف لنا طريقة قوية لخلق أشباح الدهون الماء مناسبة للتحقق من تقنيات التصوير الطبية المستخدمة لقياس محتوى الأنسجة الدهنية والدهون الثلاثية في الجسم الحي. عن طريق إنشاء الخزانات اثنين (واحد لحل النفط) وواحدة لحل المياه، شيدت أشباح مستقرة مع مجموعة متنوعة من القيم FF – بما في ذلك القيم ال…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
دعم التمويل لهذه الأبحاث قدمت المعاهد الوطنية للصحة (NIH) والمعهد الوطني لمرض السكري والجهاز الهضمي، وأمراض الكلي (NIDDK)/R01 المعاهد الوطنية للصحة-DK-105371. ونشكر الدكتور هوتشن (هاري) هو جين تاو لتقديم المشورة والاقتراحات على إنشاء فانتوم المياه الدهون.
Materials
| Distilled Water | Amazon | B000P9BY38 | Base of water solution |
| Agar | Sigma Aldrich Incorporated | A1296-100G | Gelling agent |
| Water-Soluble Surfactant | Sigma Aldrich Incorporated | P1379-500ML | Surfactant/emulsifying agent |
| Gadolinium-DTPA Contrast Agent | Bayer Healthcare | 50419-0188-01 | Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent. |
| Sodium Benzoate | Sigma Aldrich Incorporated | 71300-250G | Preservative |
| Peanut Oil | Amazon | 54782-LOU | Base of oil solution |
| Oil-Soluble Surfactant | Sigma Aldrich Incorporated | S6760-250ML | Surfactant/emulsifying agent |
| Hotplate w/ Stirrer | Fisher Scientific | 07-770-152 | |
| Stir bars (Egg-Shaped) | Sigma Aldrich Incorporated | Z127116-1EA | |
| 400 mL Beaker | Sigma Aldrich Incorporated | CLS1003400-48EA | |
| 250 mL Erlenmeyer Flask | Sigma Aldrich Incorporated | CLS4450250-6EA | |
| 25 mL Glass Volumetric Pipette | Fisher Scientific | 13-650-2P | Quantity = 2 |
| 50 mL Glass Volumetric Pipette | Fisher Scientific | 13-650-2S | Quantity = 2 |
| 75 mL Glass Volumetric Pipette | Fisher Scientific | 13-650-2T | Quantity = 2 |
| 3.0 mL Syringe | Sigma Aldrich Incorporated | Z248002-1PAK | |
| 1.0 mL Syringe | Sigma Aldrich Incorporated | Z230723-1PAK | |
| Spatula | Sigma Aldrich Incorporated | S3897-1EA | |
| Scale (100g X 0.01g Resolution) | Amazon | AWS-100-BLK | |
| Weigh Boats | Sigma Aldrich Incorporated | Z740499-500EA | |
| 120 mL Glass Jars | McMaster Carr Supply Co | 3801T73 | |
| Heat Resistant Gloves (pair) | Amazon | B075GX43MN | |
| Syringe Needles | Sigma Aldrich Incorporated | Z192341-100EA | |
| 18" stir bar retriver | Fisher Scientific | 14-513-70 | |
| 1 Dram Clear Glass Vial | Fisher Scientific | 03-339-25B |
Referências
- Franz, D., et al. Association of proton density fat fraction in adipose tissue with imaging-based and anthropometric obesity markers in adults. Int J Obes. , 1-8 (2017).
- Chai, J., et al. MRI chemical shift imaging of the fat content of the pancreas and liver of patients with type 2 diabetes mellitus. Exp Ther Med. 11 (2), 476-480 (2016).
- Hogrel, J. Y., et al. NMR imaging estimates of muscle volume and intramuscular fat infiltration in the thigh: variations with muscle, gender, and age. Age (Omaha). 37 (3), 1-11 (2015).
- Hoskins, P. R. Simulation and Validation of Arterial Ultrasound Imaging and Blood Flow. Ultrasound Med Biol. 34 (5), 693-717 (2008).
- Hu, H. H., Perkins, T. G., Chia, J. M., Gilsanz, V. Characterization of human brown adipose tissue by chemical-shift water-fat MRI. Am J Roentgenol. 200 (1), 177-183 (2013).
- d’Assignies, G., et al. Noninvasive quantitation of human liver steatosis using magnetic resonance and bioassay methods. Eur Radiol. 19 (8), 2033-2040 (2009).
- Schwenzer, N. F., et al. Quantification of pancreatic lipomatosis and liver steatosis by MRI: comparison of in/opposed-phase and spectral-spatial excitation techniques. Invest Radiol. 43 (5), 330-337 (2008).
- Wokke, B. H., et al. Quantitative MRI and strength measurements in the assessment of muscle quality in Duchenne muscular dystrophy. Neuromuscul Disord. 24 (5), 409-416 (2014).
- Fischer, M. A., et al. Liver Fat Quantification by Dual-echo MR Imaging Outperforms Traditional Histopathological Analysis. Acad Radiol. 19 (10), 1208-1214 (2012).
- Hayashi, T., et al. Influence of Gd-EOB-DTPA on proton density fat fraction using the six-echo Dixon method in 3 Tesla magnetic resonance imaging. Radiol Phys Technol. , (2017).
- Hines, C. D. G., Yu, H., Shimakawa, A., McKenzie, C. A., Brittain, J. H., Reeder, S. B. T1 independent, T2* corrected MRI with accurate spectral modeling for quantification of fat: Validation in a fat-water-SPIO phantom. J Magn Reson Imaging. 30 (5), 1215-1222 (2009).
- Fukuzawa, K., et al. Evaluation of six-point modified dixon and magnetic resonance spectroscopy for fat quantification: a fat-water-iron phantom study. Radiol Phys Technol. , 1-10 (2017).
- Bernard, C. P., Liney, G. P., Manton, D. J., Turnbull, L. W., Langton, C. M. Comparison of fat quantification methods: A phantom study at 3.0T. J Magn Reson Imaging. , (2008).
- Poon, C., Szumowski, J., Plewes, D., Ashby, P., Henkelman, R. M. Fat/Water Quantitation and Differential Relaxation Time Measurement Using Chemical Shift Imagin Technique. Magn Reson Imaging. 7 (4), 369-382 (1989).
- Yu, H., Shimakawa, A., Mckenzie, C. a., Brodsky, E., Brittain, J. H., Reeder, S. B. Multi-Echo Water-Fat Separation and Simultaneous R2* Estimation with Multi-Frequency Fat Spectrum Modeling. Spectrum. 60 (5), 1122-1134 (2011).
- Peri, C. . The extra-virgin olive oil handbook. , (2014).
- Kell, G. S. Density, Thermal Expansivity, and Compressibility of Liquid Water from 0° to 150°C: Correlations and Tables for Atmospheric Pressure and Saturation Reviewed and Expressed on 1968 Temperature Scale. J Chem Eng Data. 20 (1), 97-105 (1975).
