שומן-מים פאנטום עבור אימות תהודה מגנטית: פרוטוקול מדרגיים וגמישים
Summary
מטרת עבודה זו היא לתאר את פרוטוקול ליצירת פאנטום שומן-מים מעשי יכול להיות מותאם אישית כדי לייצר מטוסי פאנטום עם אחוזי שומן שונים ואמצעי אחסון.
Abstract
כמו רקמת שומן התמונה פותחו טכניקות חדשות, שיטות לאימות כזה פרוטוקולים הופכים יותר ויותר חשובים. מטוסי פאנטום, ניסיוני עותקים משוכפלים של רקמה או איבר של עניין, לספק פתרון בעלות נמוכה, גמיש. עם זאת, ללא גישה לציוד יקר ולא מיוחדים, בניית פאנטום יציב עם שברים שומן גבוה (למשל., > 50% שומן שבר רמות כגון אלה ראה רקמת שומן חום) יכול להיות קשה בשל אופיו הידרופוביות של ליפידים. עבודה זו מציגה פרוטוקול מפורט, בעלות נמוכה ליצירת פאנטום 5 x 100 מ עם שברים השמן של 0%, 25%, 50%, 75% ו 100% באמצעות ציוד מעבדה בסיסית (פלטה, ספלים, וכו ‘.) ורכיבים נגיש בקלות (מים מזוקקים, אגר, מסיסים במים חומרים פעילי שטח, סודיום בנזואט, הסוכן ניגוד גדוליניום-diethylenetriaminepentacetate (DTPA), שמן בוטנים, חומרים פעילי שטח מסיסים). הפרוטוקול תוכנן להיות גמיש; זה יכול לשמש כדי ליצור פאנטום עם שברים שמנים שונים ומגוון רחב של אמצעי אחסון. מטוסי פאנטום שנוצרו באמצעות טכניקה זו הוערכו במחקר היתכנות כי בהשוואה ערכי שבר שמן שמן מים תהודה מגנטית לערכי המטרה ברוחות נבנה. מחקר זה הניב של מקדם המתאם קונקורדנציה של 0.998 (95% מרווח הביטחון: 0.972-1.00). לסיכום, מחקרים אלה מדגימים את התועלת של שמן פאנטום עבור אימות רקמת שומן הדמיה טכניקות על פני מגוון של הרלוונטית קלינית רקמות ואיברים.
Introduction
עניין לכימות רקמת שומן ותוכן הטריגליצרידים באמצעות שיטות הדמיה, כגון דימות תהודה מגנטית (MRI), משתרע על פני שדות רבים. תחומי המחקר כוללים החקירה של רקמת שומן לבן וחום מחסני חוץ רחמי לאגירת השומנים ב איברים ורקמות כגון הכבד1, הלבלב2וכן שרירי השלד3. כמו אלה טכניקות הרומן על כימות אדיפוז מפותחות, שיטות נדרשים לאשר כי הפרמטרים הדמיה תקפים עבור מחקר ויישומים קליניים.
מטוסי פאנטום, ניסיוני עותקים משוכפלים של רקמה או איבר, מספקים בעלות נמוכה, גמישות מבוקרת כלי כדי לפתח ולאמת טכניקות הדמיה4. באופן ספציפי, ניתן לבנות מטוסי פאנטום כדי להכיל שומן ומים בשבריר נפח יחס או שומן (FF) לזו של הרקמה עניין קליניים. קלינית, הערכים FF רקמות ואיברים יכולה להשתנות: FF ברקמת שומן חום נופל בין 29.7% ל- 93.9%5; הכבד הממוצע FF בחולים steatosis היא 9.0% 18.1 ±6; FF הלבלב אצל מבוגרים בסיכון לטווחים סוכרת סוג 2 בין 1.6% 22.2%7; ויש במקרים מסוימים של התקדמות המחלה, חולים עם ניוון שרירים דושן FF ערכים של כמעט 90% בכמה שרירים8.
כי מולקולות לא קוטביים כגון שומנים אינם מתמוססים היטב פתרונות מורכבים ממולקולות הקוטב כגון מים, יצירת פאנטום יציב עם מטרה גבוהה FF נותר מאתגר. בשביל FF עד 50%, קיימות שיטות רבות יכול לשמש ליצירת מים ושמן פאנטום9,10,11,12. שיטות אחרות להשיג FFs גבוה יותר בדרך כלל דורשים ציוד יקר כגון מהמגן או של תא קולי מפצל13,14. למרות הטכניקות הללו לספק מפת דרכים עבור מטוסי פאנטום FF גבוהה, ציוד אילוצים, כמויות משתנות של פרטי ניסיוני להגביל את המאמצים ליצירת מים ושמן חזקים הדירים פאנטום.
בניין על שיטות קודמות אלה, פיתחנו שיטה לבניית מטוסי פאנטום מים שמן יעיל ויציב על פני ערכים טווח להתאמה אישית של FF. פרטים זה פרוטוקול הצעדים הדרושים כדי לעשות 5 x 100 מ של שמן פאנטום עם FF ערכים של 0%, 25%, 50%, 75% ו 100% באמצעות פלטה אחת. זה יכול בקלות להיות מותאם כדי ליצור אמצעי אחסון (10 עד 200 מ”ל) השונות אחוזי שומן (0 ל- 100%). היעילות של הטכניקה פנטום הוערך היתכנות המחקר בהשוואת שומן-מים MRI FF בערכי לערכים FF היעד של הפאנטום נבנה.
Protocol
Representative Results
Discussion
אנו מתארים שיטה חזקה ליצירת מים ושמן פאנטום מתאים עבור אימות של טכניקות הדמיה רפואית השתמשו כדי לכמת את התוכן, רקמת שומן, טריגליצרידים vivo בתוך. על-ידי יצירת שני מאגרים (אחד עבור הפתרון שמן) ואחד עבור הפתרון מים, נבנו פאנטום יציב עם מגוון רחב של ערכים FF – כולל ערכים העולה על 50% – ללא צורך …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
תמיכה במימון עבור מחקר זה סופק את נבחרת מכונים לבריאות (NIH), במכון הלאומי של סוכרת ואת העיכול מחלות כליה (NIDDK) / NIH R01-DK-105371. אנו מודים הו ד ר Houchun (הארי) עבור ייעוץ והצעות על יצירת דמה מים ושמן.
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).
