磁共振成像验证中的脂肪水幽灵: 一种灵活且可伸缩的协议
Summary
这项工作的目的是描述一个协议, 创建一个实用的脂肪水幻影, 可以定制, 以产生不同的脂肪百分比和体积的幽灵。
Abstract
随着新技术的发展, 图像脂肪组织, 验证这种协议的方法变得越来越重要。幽灵, 实验复制品的组织或器官的利益, 提供一个低成本, 灵活的解决方案。然而, 如果没有昂贵和专门的设备, 构建一个高脂肪组分的稳定幽灵(例如, > 50% 脂肪分数水平, 如棕色脂肪组织中看到的), 可能会因为脂质的疏水性而难以使用。这项工作提出了一个详细的, 低成本的协议, 以创建 5x 100 mL 幽灵与脂肪分数的 0%, 25%, 50%, 75% 和100% 使用基本实验室用品 ( 热板, 烧杯等) 和容易接近的成分 (蒸馏水, 琼脂, 水溶性表面活性剂, 苯甲酸钠, 钆-diethylenetriaminepentacetate (DTPA) 对比剂, 花生油, 油溶性表面活性剂)。该议定书的设计是灵活的;它可以用来创建不同的脂肪分数和广泛的体积的幽灵。在可行性研究中评估了用这种技术创建的幽灵, 将脂肪-水磁共振成像的脂肪分数值与构造的幽灵中的目标值进行了比较。本研究取得了 0.998 (95% 置信区间: 0.972-1. 00) 的和谐相关系数。总之, 这些研究表明, 脂肪幽灵的效用, 以验证脂肪组织成像技术在一系列临床相关组织和器官。
Introduction
使用成像方式 (如磁共振成像) 对脂肪组织和甘油三酯含量进行定量的兴趣扩展到许多领域。研究领域包括调查白色和褐色脂肪组织库和异位储存的脂质在器官和组织, 如肝脏1, 胰腺2, 骨骼肌肉3。随着这些新的脂肪定量技术的发展, 需要方法来证实成像参数对研究和临床应用是有效的。
幽灵, 一个组织或器官的实验复制品, 提供一个低成本, 灵活, 和控制的工具, 以开发和验证成像技术4。具体地说, 幽灵可以被构造成由脂肪和水组成的体积比或脂肪分数 (FF) 可比的组织的临床兴趣。临床上, 在组织和器官中的 ff 值可能会有很大变化: 在褐色脂肪组织中的 ff 介于29.7% 和 93.9%5之间;脂肪变性患者平均肝 FF 为 18.1, 9.0%6;成人的胰腺 FF 在2型糖尿病风险范围在1.6% 和 22.2%7之间;在一些晚期疾病的情况下, 杜氏肌营养不良症患者的 FF 价值在某些肌肉中的 90%,8。
由于非极性分子, 如脂质在溶液中不能溶解, 如水等极性分子, 创建稳定的幽灵与高目标 FF 仍然是挑战。对于 FF 高达 50%, 许多现有的方法可以用来创建脂肪水幽灵9,10,11,12。其他实现更高 FFs 的方法通常需要昂贵的设备, 如均质机或超声波细胞干扰器13,14。尽管这些技术为高 FF 幽灵提供了路线图, 设备限制和不同数量的实验细节限制了创造可重现和健壮的脂肪水幽灵的努力。
在这些以前的技术基础上, 我们开发了一种在可定制的 FF 值范围内构建经济高效、稳定的脂肪水幽灵的方法。此协议详细说明了使用单个热板使 5x 100 毫升的 fat 幻影具有0%、25%、50%、75% 和100% 的 FF 值所需的步骤。它可以很容易地调整, 以创建各种体积 (10 至200毫升) 和脂肪百分比 (0 到 100%)。在比较脂肪-水 MRI FF 值与构造幽灵的目标 FF 值的可行性研究中, 对幻像技术的有效性进行了评价。
Protocol
Representative Results
Discussion
我们描述了一种健壮的方法来创建脂肪水幽灵, 适合验证的医学成像技术, 用于量化脂肪组织和甘油三酯含量的体内。通过创建两个水库 (一个用于石油解决方案, 一个用于水溶液), 在不需要昂贵设备的情况下建造了各种 FF 值 (包括超过50% 的值) 的稳定幽灵。高 ff 幽灵 (> 50%) 提供的效用, 以确保脂肪定量成像技术是有效的组织或器官的高 FF 值, 如褐色脂肪组织5。对 FSF 的 MRI …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
为这项研究提供资金支持的国家卫生研究院 (NIH) 和国立糖尿病和消化和肾脏疾病研究所 (NIDDK)/NIH R01-DK-105371。我们感谢 Houchun 博士 (哈利) 胡提出关于脂肪水幻影创造的建议和建议。
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 |
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