في فيفو التقييم الكمي للبنية عضلة القلب، وظيفة، الإرواء والجدوى عن طريق احتساب الصغرى القلب المقطعي

الهدف العام من هذا الإجراء هو توضيح استخدام التصوير المقطعي المحوسب الدقيق عالي السرعة في تصوير البوابات القلبية التنفسية الذاتية لتقييم وظائف عضلة القلب الشاملة والإقليمية في نموذج لإقفار القلب لدى الفئران. يمكن لهذه الطريقة أن تساعد في الإجابة على أسئلة رئيسية في الفسيولوجيا المرضية للقلب، مثل: ما هي التأثيرات على الحالة المرضية أو تأثير العلاجات الخاطئة على وظيفة عضلة القلب الشاملة والإقليمية؟ تكمن الميزة الرئيسية لهذه التقنية في أنها توفر تقييماً سريعاً وطولياً وغير جراحي لأهم المعايير القلبية، وهو أمر يمكن لغير الخبراء تنفيذه بسهولة.

تمتد تداعيات هذه التقنية لتشمل علاج أمراض القلب والأوعية الدموية، حيث يمكن استخدامها كأداة قبل سريرية للحصول على رؤى متقدمة حول تطور أمراض القلب. ستقوم بتوضيح هذا الإجراء كل من نيكول فان فليت، وهي فنية مختبر، وإلزا فان ديل، باحثة ما بعد الدكتوراه، ويانتو ريدوان، فني مختبر آخر من مختبرنا.

ابدأ بإجراء شق صغير في جلد فأر يبلغ من العمر 12 أسبوعاً بين الضلعين الثاني والثالث. ثم باستخدام خطافات صغيرة، قم بسحب عضلات الصدر جانباً لكشف العضلات الوربية. بعد ذلك، استخدم مقصاً نابضاً بشفرة منحنية مقاس 2 ملم لقطع العضلة الوربية الثالثة بعناية دون إتلاف الرئتين.

بعد ذلك، وباستخدام الملقط، يتم تمزيق التأمور واستخدام قطعة من الشاش المبلل لإزاحة الرئتين جانباً. أعد وضع الخطافات إلى داخل الصدر بحيث يصبح جزء كبير من الجدار الحر للبطين الأيسر وجزء من الأذين الأيسر مرئيين. ثم، باستخدام الأذين لتحديد موقع الشريان التاجي الأيسر، يتم إدخال خيط جراحي حريري بمقاس 7-0 تحت الشريان التاجي الأيسر وربط الخيط على بُعد 2 mm أسفل حافة الأذين الأيسر لتوحيد حجم الاحتشاء.

بعد التأكد بصرياً من نجاح تحفيز الاحتشاء من خلال شحوب الجدار الحر للبطين الأيسر، أعد نفخ الرئة بعناية وأغلق الصدر بإحكام باستخدام خيط جراحي حريري مقاس 6-0. نظف الجرح بالمحلول الملحي واستخدم المزيد من الغرز الحريرية لإغلاق الجلد، ثم ضع بخاخ الجروح لتحفيز الالتئام والوقاية من العدوى. بعد ذلك، ضع الفأر في قفص فوق وسادة تدفئة حتى يتعافى تماماً.

بعد ثلاث إلى أربع ساعات من الجراحة، قم بتشغيل ماسح microCT، وافتح برنامج التحكم في microCT وقم بتسخين أنبوب الأشعة السينية. بعد ذلك، قم بتعقيم السدادة المطاطية لعبوة عامل التباين اليودي باستخدام كحول بتركيز 70%، واستخدم سرنجة ذات مساحة ميتة منخفضة لسحب 5 إلى 10 µL من العامل لكل جرام من وزن جسم الحيوان. بعد التخلص من فقاعات الهواء، قم بمسح ذيل الفأر المخدر بكحول بتركيز 70% وقم بتوسيع أوردة الذيل حرارياً.

احقن المادة المباينة في الوريد الذيلي الجانبي. عندما يظهر زر الوضع المباشر (live mode) في برنامج التحكم، يكون أنبوب الأشعة السينية جاهزاً. أدخل غطاء الفتحة الصغيرة وسرير الحيوانات الصغيرة.

انقر فوق زر قاعدة بيانات جديدة (new database) في نافذة قاعدة البيانات وأدخل اسماً لقاعدة البيانات الجديدة. عند ظهور مربع الحوار، انقر فوق زر استعراض (browse) وانتقل إلى القرص الذي سيتم حفظ قاعدة البيانات فيه. ثم انقر فوق موافق (okay) ولاحظ ظهور قاعدة البيانات الجديدة في نافذة قاعدة البيانات.

لضبط ظروف المسح، اختر المعاملات المناسبة. الآن ضع الفأر المخدر الذي تم حقنه على سرير الحيوانات في الماسح الضوئي، واسحب باب الجهاز إلى اليمين لتفعيل قفل الأمان. انقر فوق زر الوضع المباشر لعرض العينة في الوقت الفعلي ومراقبة نافذة الالتقاط X والحيوان.

يؤدي الضغط على زري التحكم في المحور Z للمنصة (للخلف وللأمام) إلى تحريك سرير الحيوان حتى يصبح صدر الفأر ضمن مجال الرؤية. بعد ذلك، استخدم سهمي التحكم في سرير الحيوان (لليسار واليمين) لوضع الحيوان داخل المربع الأزرق المحدد. اختر 90 من القائمة المنسدلة للتحكم في التدوير في نافذة برنامج التحكم، ثم انقر على زر الضبط لتدوير القنطرة مع التأكد من بقاء الحيوان داخل المربع الأزرق المحدد لنافذة التقاط X.

في نافذة الالتقاط X، انقر بزر الماوس الأيسر لتغيير حجم المنطقة ذات الأهمية القلبية التنفسية. اسحب الحواف بحيث تظهر آثار القياسات القلبية التنفسية بوضوح في عرض المزامنة. اضغط على موضع البداية (home position) وقم بتغيير حجم المنطقة ذات الأهمية للقياسات القلبية التنفسية.

تأكد من أن المنطقة ذات الأهمية تغطي الحجاب الحاجز والجزء القمي من القلب في جميع وضعيات الحامل (gantry). ثم قم بتدوير الحامل بمقدار 90 درجة للتأكد من أن آثار الجهاز القلبي التنفسي لا تزال مرئية بوضوح. عندما يكون الحيوان في الوضع الصحيح، انقر فوق زر CT scan لبدء عملية الاستحواذ.

ستظهر رسالة تأكيد الفحص المقطعي المحوسب (CT scan). انقر فوق نعم. سيؤدي مؤشر تنشيط الأشعة السينية الأحمر إلى تشغيل الجهاز وبدء عملية الفحص.

عند نهاية عملية المسح، عاين المناظر المستعرضة والإكليلية والسهمية لإعادة البناء في برنامج عرض ثنائي الأبعاد. وأخيراً، أخرج الحيوان من الماسح وراقبه حتى يتعافى تماماً. تظهر هنا مقاطع عرضية ممثلة لتجمع الدم في المحور القصير عند نهاية الانبساط ونهاية الانقباض لقلب فأر مصاب باحتشاء عضلة القلب.

تُظهر هذه الصور مقاطع عرضية قصيرة المحور في نهاية الانبساط ونهاية الانقباض لقلب فأر سليم من احتشاء عضلة القلب، حيث يظهر تحديد ممتاز لتجويف البطين الأيسر مع ضوضاء خلفية قليلة. لاحظ كيف تم تحديد مناطق ندرة التباين، والتي تقابل احتشاء عضلة القلب، بشكل واضح في الصور قصيرة المحور لقلب الفأر الذي خضع لربط الشريان التاجي الأمامي النازل. بينما لم يظهر ذلك في الحيوان الذي خضع للجراحة الوهمية.

وفقاً لنموذج جمعية القلب الأمريكية المكون من 17 قطعة، يمكن تقسيم البطين الأيسر إلى أجزاء محورية قصيرة قاعدية، ومتوسطة التجويف، وقمية. وفي عروض المخطط القطبي المحيطي التمثيلية هذه، يظهر بوضوح تروية غير متماثلة في القطاعات الأمامية المتوسطة، والجانبية السفلية المتوسطة، والجانبية الأمامية المتوسطة، والأمامية القمية، والجانبية القمية في فأر مصاب باحتشاء عضلة القلب مقارنة بالحيوان الذي خضع لعملية وهمية. وبمجرد إتقان الطريقة، يمكن إتمام عملية تحفيز احتشاء عضلة القلب في غضون 45 دقيقة، بينما يتطلب التصوير اللاحق باستخدام microCT أربع ساعات.

أثناء محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر أن الأداء الوظيفي للقلب يعتمد على نوع ودرجة التخدير. لذا، ومن أجل الحصول على قياسات دقيقة، يجب الحفاظ على معدل ضربات القلب ليكون فيزيولوجياً قدر الإمكان أثناء عملية اكتساب الصور. وبعد تطويرها، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال علم الصيدلة لاستكشاف استراتيجيات التدخل في الفئران وتحليل تأثير استراتيجيات العلاج على تطور المرض.

بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يكون لديك فهم جيد لجراحة احتشاء عضلة القلب، وأن تعرف كيفية استخدام نظام microCT عالي السرعة بالتزامن مع عامل تباين مجمع الدم القائم على اليود. لا تنسَ أن العمل باستخدام Isoflurane يمكن أن يكون خطيراً، وأنه يجب دائماً اتخاذ الاحتياطات اللازمة مثل التهوية الجيدة أثناء تنفيذ هذا الإجراء.