Image-derived arterial input function for quantitative fluorescence imaging of receptor-drug binding in vivo

Journal of Biophotonics

Volumn 9, Issue 3, 2016, Pages 282-295

  Elliott, Jonathan T ^a   Samkoe, Kimberley S ^b   Davis, Scott C ^a   Gunn, Jason R ^a   Paulsen, Keith D ^a   Roberts, David W ^b,c   Pogue, Brian W ^a,b  

^a DARTMOUTH COLLEGE   (United States)

^b DARTMOUTH MEDICAL SCHOOL   (United States)

^c DARTMOUTH HITCHCOCK MEDICAL CENTER   (United States)

Author keywords

Brain imaging; Cerebral hemodynamics; Kinetic modeling; Neurooncology; Neurosurgery

Indexed keywords

BRAIN; BRAIN MAPPING; FLUORESCENCE; MAMMALS; MOLECULAR IMAGING; NEUROIMAGING; NEUROSURGERY; TUMORS;

ARTERIAL INPUT FUNCTION; BRAIN IMAGING; CEREBRAL HEMODYNAMICS; FLUORESCENCE GUIDED RESECTION; FLUORESCENCE IMAGING; INDEPENDENT COMPONENT ANALYSIS(ICA); KINETIC MODELING; NEURO-ONCOLOGY;

INDEPENDENT COMPONENT ANALYSIS;

DRUG; DRUG RECEPTOR; PROTEIN BINDING;

ANIMAL; CAROTID ARTERY; FEMALE; FLUORESCENCE IMAGING; GLIOBLASTOMA; HUMAN; IMAGE PROCESSING; METABOLISM; MOUSE; PATHOLOGY; PATHOPHYSIOLOGY; PROCEDURES; RAT; TUMOR CELL LINE; VASCULARIZATION;

ANIMALS; CAROTID ARTERIES; CELL LINE, TUMOR; FEMALE; GLIOBLASTOMA; HUMANS; IMAGE PROCESSING, COMPUTER-ASSISTED; MICE; OPTICAL IMAGING; PHARMACEUTICAL PREPARATIONS; PROTEIN BINDING; RATS; RECEPTORS, DRUG;

EID: 84959135141     PISSN: 1864063X     EISSN: 18640648     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/jbio.201500162     Document Type: Article

References (48)

1. K. R. Zinn, M. Korb, S. Samuel, J. M. Warram, D. Dion, C. Killingsworth, J. Fan, T. Schoeb, T. V. Strong, and E. L. Rosenthal, Mol Imaging Biol 17, 49-57 (2015).
2. Q. T. Nguyen, E. S. Olson, T. A. Aguilera, T. Jiang, M. Scadeng, L. G. Ellies, and R. Y. Tsien, Proc Natl Acad Sci USA 107, 4317-4322 (2010).
3. P. V. Butte, A. N. Mamelak, M. Nuno, S. I. Bannykh, K. L. Black, and L. Marcu, Neuroimage 54 (Suppl 1), S125-135 (2011).
4. M. A. Mastanduno, J. Q. Xu, F. El-Ghussein, S. D. Jiang, H. Yin, Y. Zhao, K. E. Michaelson, K. Wang, F. Ren, B. W. Pogue, and K. D. Paulsen, Biomedical Optics Express 5, 3103-3115 (2014).
5. S. C. Kanick, D. M. McClatchy, V. Krishnaswamy, J. T. Elliott, K. D. Paulsen, and B. W. Pogue, Biomedical Optics Express 5, 3376-3390 (2014).
6. K. M. Tichauer, K. S. Samkoe, K. J. Sexton, S. K. Hextrum, H. H. Yang, W. S. Klubben, J. R. Gunn, T. Hasan, and B. W. Pogue, Mol Imaging Biol 14, 584-592 (2011).
7. K. S. Samkoe, K. Sexton, K. M. Tichauer, S. K. Hextrum, O. Pardesi, S. C. Davis, J. A. O'Hara, P. J. Hoopes, T. Hasan, and B. W. Pogue, Mol Imaging Biol 14, 472-479 (2012).
8. K. S. Samkoe, K. M. Tichauer, J. R. Gunn, W. A. Wells, T. Hasan, and B. W. Pogue, Cancer Research 74, 7465-7474 (2014).
9. K. M. Tichauer, M. Diop, J. T. Elliott, K. S. Samkoe, T. Hasan, K. S. Lawrence, and B. W. Pogue, Physics in Medicine and Biology 59, 2341-2351 (2014).
10. M. Doder, E. A. Rabiner, N. Turjanski, A. J. Lees, and D. J. Brooks, Neurology 60, 601-605 (2003).
11. G. D. Rabinovici, A. J. Furst, J. P. O'Neil, C. A. Racine, E. C. Mormino, S. L. Baker, S. Chetty, P. Patel, T. A. Pagliaro, W. E. Klunk, C. A. Mathis, H. J. Rosen, B. L. Miller, and W. J. Jagust, Neurology 68, 1205-1212 (2007).
12. M. A. Nader, D. Morgan, H. D. Gage, S. H. Nader, T. L. Calhoun, N. Buchheimer, R. Ehrenkaufer, and R. H. Mach, Nat Neurosci 9, 1050-1056 (2006).
13. J. T. Elliott, K. M. Tichauer, K. S. Samkoe, J. R. Gunn, K. J. Sexton, and B. W. Pogue, Molecular Imaging and Biology 16, 488-494 (2014).
14. J. Logan, J. S. Fowler, N. D. Volkow, A. P. Wolf, S. L. Dewey, D. J. Schlyer, R. R. MacGregor, R. Hitzemann, B. Bendriem, S. J. Gatley, and D. R. Christman, J Cereb Blood Flow Metab 10, 740-747 (1990).
15. M. A. Mintun, M. E. Raichle, M. R. Kilbourn, G. F. Wooten, and M. J. Welch, Ann Neurol 15, 217-227 (1984).
16. C. S. Patlak, R. G. Blasberg, and J. D. Fenstermacher, J Cereb Blood Flow Metab 3, 1-7 (1983).
17. A. A. Lammertsma, C. J. Bench, S. P. Hume, S. Osman, K. Gunn, D. J. Brooks, and R. S. Frackowiak, J Cereb Blood Flow Metab 16, 42-52 (1996).
18. M. Ichise, H. Toyama, R. B. Innis, and R. E. Carson, J Cereb Blood Flow Metab 22, 1271-1281 (2002).
19. R. B. Innis, V. J. Cunningham, J. Delforge, M. Fujita, A. Gjedde, R. N. Gunn, J. Holden, S. Houle, S. C. Huang, M. Ichise, H. Iida, H. Ito, Y. Kimura, R. A. Koeppe, G. M. Knudsen, J. Knuuti, A. A. Lammertsma, M. Laruelle, J. Logan, R. P. Maguire, M. A. Mintun, E. D. Morris, R. Parsey, J. C. Price, M. Slifstein, V. Sossi, T. Suhara, J. R. Votaw, D. F. Wong, and R. E. Carson, J Cereb Blood Flow Metab 27, 1533-1539 (2007).
20. A. A. Lammertsma and S. P. Hume, Neuroimage 4, 153-158 (1996).
21. C. Kilkenny, W. J. Browne, I. C. Cuthill, M. Emerson, and D. G. Altman, PLoS Biol 8, e1000412 (2010).
22. J. T. Elliott, K. M. Tichauer, K. S. Samkoe, J. R. Gunn, K. J. Sexton, and B. W. Pogue, Molecular Imaging in Biology (2014).
23. D. J. Kroon and C. H. Slump, 2009 IEEE International Symposium on Biomedical Imaging: From Nano to Macro, Vols 1 and 2, 963-966 (2009).
24. M. Naganawa, Y. Kimura, K. Ishii, K. Oda, K. Ishiwata, and A. Matani, Ieee Transactions on Biomedical Engineering 52, 201-210 (2005).
25. E. M. Hillman and A. Moore, Nat Photonics 1, 526-530 (2007).
26. A. Hyvarinen, IEEE Trans Neural Netw 10, 626-634 (1999).
27. J. V. Beck and K. J. Arnold, Parameter estimation in engineering and science (John Wiley and Sons, New York, NY, 1977).
28. R. A. Koeppe, K. A. Frey, T. M. Van der Borght, A. Karlamangla, D. M. Jewett, L. C. Lee, M. R. Kilbourn, and D. E. Kuhl, J Cereb Blood Flow Metab 16, 1288-1299 (1996).
29. R. N. Gunn, A. A. Lammertsma, S. P. Hume, and V. J. Cunningham, Neuroimage 6, 279-287 (1997).
30. J. Bart, A. T. Willemsen, H. J. Groen, W. T. van der Graaf, T. D. Wegman, W. Vaalburg, E. G. de Vries, and N. H. Hendrikse, Neuroimage 20, 1775-1782 (2003).
31. H. J. Seltman, Experimental Design and Analysis (Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA, 2014).
32. R. W. Holt, J. L. Demers, K. J. Sexton, J. R. Gunn, S. C. Davis, K. S. Samkoe, and B. W. Pogue, J Biomed Opt 20, 26001 (2015).
33. K. Sexton, K. Tichauer, K. S. Samkoe, J. Gunn, P. J. Hoopes, and B. W. Pogue, PLoS One 8, e60390 (2013).
34. B. W. Pogue, K. S. Samkoe, S. Hextrum, J. A. O'Hara, M. Jermyn, S. Srinivasan, and T. Hasan, J Biomed Opt 15, 030513 (2010).
35. K. M. Tichauer, K. S. Samkoe, J. R. Gunn, S. C. Kanick, P. J. Hoopes, R. J. Barth, P. A. Kaufman, T. Hasan, and B. W. Pogue, Nature Medicine 20, 1348-1353 (2014).
36. L. Sinha, Y. Wang, C. Yang, A. Khan, J. G. Brankov, J. T. Liu, and K. M. Tichauer, Sci Rep 5, 8582 (2015).
37. A. D. Nunn, Invest Radiol 41, 206-212 (2006).
38. R. K. Jain, J Natl Cancer Inst 81, 570-576 (1989).
39. D. J. Cuccia, F. Bevilacqua, A. J. Durkin, S. Merritt, B. J. Tromberg, G. Gulsen, H. Yu, J. Wang, and O. Nalcioglu, Appl Opt 42, 2940-2950 (2003).
40. K. St Lawrence, K. Verdecchia, J. Elliott, K. Tichauer, M. Diop, L. Hoffman, and T. Y. Lee, Phys Med Biol 58, 1591-1604 (2013).
41. M. C. Schabel, Magn Reson Med 68, 1632-1646 (2012).
42. S. P. Sourbron and D. L. Buckley, Phys Med Biol 57, R1-33 (2011).
43. A. F. DeVries, G. Piringer, C. Kremser, W. Judmaier, C. H. Saely, P. Lukas, and D. Ofner, Int J Radiat Oncol Biol Phys 90, 1161-1167 (2014).
44. K. Chen, D. Bandy, E. Reiman, S. C. Huang, M. Lawson, D. Feng, L. S. Yun, and A. Palant, Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism 18, 716-723 (1998).
45. A. P. van der Weerdt, L. J. Klein, R. Boellaard, C. A. Visser, F. C. Visser, and A. A. Lammertsma, Journal of Nuclear Medicine 42, 1622-1629 (2001).
46. L. F. de Geus-Oei, E. P. Visser, P. F. M. Krabbe, B. A. van Hoorn, E. B. Koenders, A. T. Willemsen, J. Pruim, F. H. M. Corstens, and W. J. G. Oyen, Journal of Nuclear Medicine 47, 945-949 (2006).
47. M. Schwake, W. Stummer, E. J. Suero Molina, and J. Wolfer, Acta Neurochir (Wien) (2015).
48. M. N. Tantawy, C. K. Jones, R. M. Baldwin, M. S. Ansari, P. J. Conn, R. M. Kessler, and T. E. Peterson, Nucl Med Biol 36, 931-940 (2009).