Although substantial evidence has established that microglia and astrocytes play a key role in the establishment and maintenance of persistent pain in animal models, the role of glial cells in human pain disorders remains unknown. Here, using the novel technology of integrated positron emission tomography-magnetic resonance imaging and the recently developed radioligand (11)C-PBR28, we show increased brain levels of the translocator protein (TSPO), a marker of glial activation, in patients with chronic low back pain. As the Ala147Thr polymorphism in the TSPO gene affects binding affinity for (11)C-PBR28, nine patient-control pairs were identified from a larger sample of subjects screened and genotyped, and compared in a matched-pairs design, in which each patient was matched to a TSPO polymorphism-, age- and sex-matched control subject (seven Ala/Ala and two Ala/Thr, five males and four females in each group; median age difference: 1 year; age range: 29-63 for patients and 28-65 for controls). Standardized uptake values normalized to whole brain were significantly higher in patients than controls in multiple brain regions, including thalamus and the putative somatosensory representations of the lumbar spine and leg. The thalamic levels of TSPO were negatively correlated with clinical pain and circulating levels of the proinflammatory citokine interleukin-6, suggesting that TSPO expression exerts pain-protective/anti-inflammatory effects in humans, as predicted by animal studies. Given the putative role of activated glia in the establishment and or maintenance of persistent pain, the present findings offer clinical implications that may serve to guide future studies of the pathophysiology and management of a variety of persistent pain conditions.

Several factors have to be considered for implementing an accurate attenuation-correction (AC) method in a combined MR-PET scanner. In this work, some of these challenges were investigated, and an AC method based entirely on the MRI data obtained with a single dedicated sequence was developed and used for neurologic studies performed with the MR-PET human brain scanner prototype. Methods: The focus was on the problem of bone–air segmentation, selection of the linear attenuation coefficient for bone, and positioning of the radiofrequency coil. The impact of these factors on PET data quantification was studied in simulations and experimental measurements performed on the combined MR-PET scanner. A novel dual-echo ultrashort echo time (DUTE) MRI sequence was proposed for head imaging. Simultaneous MR-PET data were acquired, and the PET images reconstructed using the proposed DUTE MRI–based AC method were compared with the PET images that had been reconstructed using a CT-based AC method. Results: Our data suggest that incorrectly accounting for the bone tissue attenuation can lead to large underestimations (>20%) of the radiotracer concentration in the cortex. Assigning a linear attenuation coefficient of 0.143 or 0.151 cm⁻¹ to bone tissue appears to give the best trade-off between bias and variability in the resulting images. Not identifying the internal air cavities introduces large overestimations (>20%) in adjacent structures. On the basis of these results, the segmented CT AC method was established as the silver standard for the segmented MRI-based AC method. For an integrated MR-PET scanner, in particular, ignoring the radiofrequency coil attenuation can cause large underestimations (i.e., ≤50%) in the reconstructed images. Furthermore, the coil location in the PET field of view has to be accurately known. High-quality bone–air segmentation can be performed using the DUTE data. The PET images obtained using the DUTE MRI– and CT-based AC methods compare favorably in most of the brain structures. Conclusion: A DUTE MRI–based AC method considering all these factors was implemented. Preliminary results suggest that this method could potentially be as accurate as the segmented CT method and could be used for quantitative neurologic MR-PET studies.

It is a growing concern that outcomes of neuroimaging studies often cannot be replicated. To counteract this, the magnetic resonance (MR) neuroimaging community has promoted acquisition standards and created data sharing platforms, based on a consensus on how to organize and share MR neuroimaging data. Here, we take a similar approach to positron emission tomography (PET) data. To facilitate comparison of findings across studies, we first recommend publication standards for tracer characteristics, image acquisition, image preprocessing, and outcome estimation for PET neuroimaging data. The co-authors of this paper, representing more than 25 PET centers worldwide, voted to classify information as mandatory, recommended, or optional. Second, we describe a framework to facilitate data archiving and data sharing within and across centers. Because of the high cost of PET neuroimaging studies, sample sizes tend to be small and relatively few sites worldwide have the required multidisciplinary expertise to properly conduct and analyze PET studies. Data sharing will make it easier to combine datasets from different centers to achieve larger sample sizes and stronger statistical power to test hypotheses. The combining of datasets from different centers may be enhanced by adoption of a common set of best practices in data acquisition and analysis.

Abstract Myocardial strain analysis from cinematic magnetic resonance imaging (cine-MRI) data could provide a more thorough characterization of cardiac mechanics than volumetric parameters such as left-ventricular ejection fraction, but sources of variation including segmentation and motion estimation have limited its wide clinical use. We designed and validated a deep learning (DL) workflow to generate both volumetric parameters and strain measures from cine-MRI data, including strain rate (SR) and regional strain polar maps, consisting of segmentation and motion estimation convolutional neural networks developed and trained using healthy and cardiovascular disease (CVD) subjects (n=150). DL-based volumetric parameters were correlated (>0.98) and without significant bias relative to parameters derived from manual segmentations in 50 healthy and CVD subjects. Compared to landmarks manually-tracked on tagging-MRI images from 15 healthy subjects, landmark deformation using DL-based motion estimates from paired cine-MRI data resulted in an end-point-error of 2.9 ± 1.5 mm. Measures of end-systolic global strain from these cine-MRI data showed no significant biases relative to a tagging-MRI reference method. On 4 healthy subjects, intraclass correlation coefficient for intra-scanner repeatability was excellent (>0.95) for strain, moderate to excellent for SR (0.690-0.963), and good to excellent (0.826-0.994) in most polar map segments. Absolute relative change was within ~5% for strain, within ~10% for SR, and <1% in half of polar map segments. In conclusion, we developed and evaluated a DL-based, end-to-end fully-automatic workflow for global and regional myocardial strain analysis to quantitatively characterize cardiac mechanics of healthy and CVD subjects based on ubiquitously acquired cine-MRI data.

Alcohol use disorder (AUD) is a disorder of clinical and public health significance requiring novel and improved therapeutic solutions. Both environmental and genetic factors play a significant role in its pathophysiology. However, the underlying epigenetic molecular mechanisms that link the gene-environment interaction in AUD remain largely unknown. In this proof-of-concept study, we showed, for the first time, the neuroepigenetic biomarker capability of non-invasive imaging of class I histone deacetylase (HDAC) epigenetic enzymes in the

Introduction & Objective: In randomized clinical trials in patients with type 1 diabetes (T1D), bacillus Calmette-Guérin (BCG) vaccinations gradually lower blood sugar to near-normal levels, which appears to be driven by a BCG-induced shift in lymphoid cells’ glucose metabolism from oxidative phosphorylation to aerobic glycolysis. Here we investigated whether the BCG bacterium establishes residence in organs and alters their glucose metabolism. Methods: In an open-label clinical trial in patients with longstanding T1D (n=6; T1D duration &gt;13 years at time of baseline BCG injection), we used positron emission tomography (PET) and x-ray computed tomography (CT) to map organs with increased uptake of the glucose analogue 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) after BCG vaccinations (Tokyo 172 BCG strain, Japan BCG Laboratory, Tokyo, Japan). Patients received a total of 6 BCG doses over a 2-year period. The first PET/CT scan was performed prior to receipt of BCG; each patient’s subsequent scans were compared to their baseline scan. We also injected BALB/c mice with BCG to test for BCG’s presence in various organs. Results: The human and murine studies identified the spleen as the dominant site for glucose uptake and BCG residence after vaccination. Overall, the spleen showed a 47% increase in glucose uptake compared to baseline (p-value=0.03; mixed linear effects model statistics), which correlated in time with a systemic drop in blood sugar. The spleen’s activity steadily and significantly increased over the course of 2-years of 18F-FDG mapping, and the microbe persisted there over a 20-week period in the mice. Conclusion: These findings suggest that the spleen, triggered by BCG vaccinations, assumes a critical role in systemic glucose regulation in the absence of a functional pancreas. This data fits with surgical data wherein splenectomy can cause diabetes in patients due to glucose dysregulation. Disclosure H.F. Dias: None. J. Fu: None. H. Zheng: None. W. Kuhtreiber: None. J. Price: None. C. Catana: None. D.L. Faustman: None.