Name: 体内近红外荧光（NIRF）血管内分子成像炎性斑块，多式联运方针成像动脉粥样硬化 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-08-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: 了解近红外荧光导管技术用于活体血管内分子成像检测动脉粥样硬化炎症斑块的方法。该技术结合血管造影和超声实现多模态成像，为心血管疾病诊断提供新工具。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本研究工作得到了美国国立卫生研究院基金（项目编号：R01 HL 108229）、美国心脏协会科学家发展基金（项目编号：0830352N）、霍华德·休斯医学研究所职业发展奖、Broadview Ventures、欧洲共同体第七个框架计划（FP7/2007-2013，项目编号：235689）以及麻省总医院William Schreyer奖学金的支持。

体内 动物模型：实验性主动脉髂动脉粥样硬化的建立
1）基线血管造影与球囊去内膜术
<ol>
 <li>在获取基线血管造影和进行球囊去内皮损伤之前，新西兰大白兔需饲喂高胆固醇（1%）饮食1周。选用该动物模型具有转化医学意义，原因如下：1）兔的主动脉-髂动脉血管直径与人类冠状动脉相当（2.5–3.5 mm）；2）高脂血症合并球囊损伤模型可诱导形成炎症性动脉粥样硬化，其炎症细胞（巨噬细胞）和分子（组织蛋白酶）与人类动脉粥样硬化相似。</li>
 <li>在胆固醇喂养后，使用丙泊酚和氯胺酮对动物进行麻醉。采用15号手术刀片在颈部腹侧正中做约1英寸长的切口。通过钝性分离技术，暴露气管右侧筋膜下方的肌肉组织。沿结缔组织连接处分离左侧胸头肌，暴露右侧颈总动脉。将动脉与迷走神经分离后，在动脉近端和远端分别放置缝线环，以便牵拉和阻断血流。在动脉上做1至2 mm的斜行切口，插入5 French（外径1.67 mm）血管鞘，并通过鞘管动脉内给予肝素（1000 μ/mL，约150单位/kg）。</li>
 <li>随后在2秒内注射造影剂（优维显）1至2 mL，以获取远端主动脉及双侧髂动脉的对照血管造影图像。</li>
 <li>接着通过内皮去内皮化损伤髂股动脉和主动脉。在标准透视引导下，将3Fr Fogarty取栓导管置入远端髂股动脉，并用0.3至0.5 mL的造影剂（50%造影剂/50%生理盐水）或空气充盈球囊。随后在球囊充盈状态下将导管从右侧髂动脉和远端主动脉向近端回撤，直至左肾动脉开口处。完成球囊去内皮操作后，重复进行血管造影以确认血管通畅性。血管造影结束后，拔除所有导管和血管鞘，结扎近端右侧颈总动脉，使用4/0可吸收缝线缝合肌肉和筋膜，皮肤切口则用4/0不可吸收缝线缝合。</li>
 <li>术后给予动物一次抗生素（头孢唑林，0.5克，肌内注射）治疗，并根据需要给予镇痛药物（如布托啡诺，0.01 mg/kg，肌内注射，每日两次）。球囊去内皮术后继续维持1%胆固醇饮食4周。第5周起，将动物饮食转换为0.3%胆固醇饮食。</li>
</ol>
兔动脉粥样硬化斑块的多模态整合成像
2) 利用可注射纳米传感器标记蛋白水解活性炎症斑块；血管造影，血管内超声（IVUS）及 体内 兔动脉粥样硬化斑块的血管内近红外荧光成像
<ol>
 <li>球囊损伤后第八周，成像前24小时，通过耳缘静脉向兔体内静脉注射500 nmol/kg的Prosense/VM110（PerkinElmer）。</li>
 <li>注射后24小时，对动物实施麻醉，并通过左侧颈总动脉建立动脉通路（见步骤1.2）。经动脉内给予肝素（150单位/kg）。按上述方法获取基线血管造影图像。</li>
 <li>将IVUS导管装载至适用于临床冠状动脉的0.014英寸导丝上，并插入鞘管中。在透视引导下，将导丝的不透射线尖端置于右侧髂动脉远端。然后采用标准临床单轨技术将IVUS导管推进至近端髂动脉。</li>
 <li>启动100 mm的回撤成像，记录图像。获取血管的纵向重建图像，并识别管腔内的斑块。</li>
 <li>将NIRF导管11,12装载至0.014英寸导丝（单轨系统）上，小心地将导管插入鞘管，并将成像头端置于右侧髂动脉远端。</li>
 <li>执行多次自动回撤成像（1 mm/秒纵向回撤速度，每分钟30圈），记录动脉粥样硬化区域内的荧光信号。记录图像，并根据信号范围进行适当的缩放和窗宽调整以进一步处理图像。</li>
</ol>
3) 安乐死与分离 离体 主动脉-髂动脉组织
<ol>
 <li>通过静脉单次注射1cc安乐死试剂（含390mg戊巴比妥钠和50mg苯妥英钠的溶液）实施安乐死。</li>
 <li>用0.9%生理盐水灌注动脉系统，直至下腔静脉无血液残留。辨认动脉粥样硬化性主动脉及髂动脉，并从周围组织中分离。此外，同时获取大小约为2×2 cm的肝、肾、脾和心肌小块组织样本。</li>
 <li>此时可使用血管内近红外荧光（NIRF）成像导管进行离体（ex vivo）NIRF成像。将血管拉长，重新插入NIRF导管至近端主动脉，使成像头端位于右髂动脉或分叉处。随后进行多次自动回撤成像操作（同上，见2.6节）。</li>
</ol>
4) 离体 离体主动脉和髂动脉的荧光反射成像（FRI）
<ol>
 <li>将解剖组织置于 10–20 cc 生理盐水中，并运送至进行 FRI 分析（Kodak Image Station 4000MM Pro，Carestream Health, Inc.）。</li>
 <li>将主动脉和髂血管拉长以接近实际长度，并在多个波长下获取图像 [白光、绿色荧光通道（激发 495 nm，发射 515 nm）、Cy5（激发 565 nm，发射 670 nm）和 Cy7（激发 650 nm，发射 760 nm）]。每个波长使用一系列不同的曝光时间（0.1–30 秒），所获取的图像以 DICOM 或 16 位未缩放 TIFF 文件格式导出，用于进一步分析。作为阳性和阴性对照，器官（肝、脾、肾和心）在相似通道和曝光时间下成像。</li>
 <li>在近红外通道（780 nm 以上）中，动脉粥样硬化动脉区域显示出信号增强。</li>
</ol>
5) 用于切片和免疫组织化学分析的组织包埋
<ol>
 <li>识别正常组织区域（非损伤组织，即左侧髂动脉）和斑块区域，将小段5-10 mm的组织嵌入OCT（最佳切割温度）介质中。组织块保存于-80°C，直至切片。</li>
 <li>进行标准的切片与免疫组织化学分析操作。进行苏木精和伊红染色、Ram-11染色以及组织蛋白酶B（Cathepsin B）染色。</li>
</ol>
多模态图像的分析与整合（血管造影、血管内超声、近红外荧光和荧光分子断层成像）
6）NIRF 与 FRI 图像的处理
<ol>
 <li>使用 MATLAB 和 Osirix 软件分别处理包含 NIRF 和 FRI（近红外 780 nm 通道）回撤成像数据的 DICOM 文件。通过适当的窗宽设置以显示完整的信号强度范围，最终图像导出为 TIFF 文件。</li>
 <li>将文件导入标准图像处理软件（可使用 Keynote）。根据参考点（如血管造影中的椎体、髂动脉分叉和肾动脉）对图像进行对齐，并识别正常血管区域和斑块区域。</li>
 <li>手动勾画感兴趣区域（ROI）（针对正常组织和斑块区域），并分别使用 Osirix 和 MATLAB 获取 FRI 与 NIRF 图像的平均信号强度。为指导准确勾画，可参考血管的纵向 IVUS 图像，正常血管与斑块区域可被清晰识别。</li>
 <li>计算斑块区域的靶区与背景（TBR）比值。</li>
</ol>
代表性结果：
完成上述实验方案后，我们能够识别并表征主动脉和髂血管内炎症斑块中组织蛋白酶（cathepsin）蛋白酶活性增强的区域。通过注射可激活的纳米探针（Prosense/VM110），可识别出具有蛋白水解活性的斑块。在近红外通道（750 nm）使用FRI成像时，这些斑块表现为明亮或信号强度高的区域。NIRF回拉图像中信号强度的增加与FRI结果一致，并可与IVUS图像配准，从而实现NIRF信号的解剖学定位。由FRI和NIRF计算得到的斑块靶本比（TBR）相似（见图3：NIRF平均TBR为4.2，FRI平均TBR为2.9）。对高信号斑块的免疫组织化学分析证实，RAM-11和组织蛋白酶B活性在斑块区域显著存在（数据未显示）。
<img alt="用于激发研究的导管光学装置，包含激光器、PMT传感器示意图及设备图像。" src="/files/ftp_upload/2257/2257fig1.jpg" data-altupdatedat="1761735611000" data-alt="图1"> 
图1. 二维近红外荧光（NIRF）导管示意图 为了拓展一维近红外荧光（NIRF）传感方法的临床应用潜力6，我们构建了一种新型的二维NIRF导管，用于血管内成像11,12。该定制导管包含一根光学纤维（直径125微米，封装于聚乙烯管中：2.9F），通过750 nm激光激发光源进行照射。激光以相对于光纤轴线90度的角度发射。该系统采用两个自动马达（旋转和直线运动），实现同步的360度成像和纵向回撤，从而获得真正的二维图像。图片经参考文献11许可使用。
<img alt="蛋白酶活性示意图；展示研究中分子过程及成像探针的激活。" src="/files/ftp_upload/2257/2257fig2.jpg" data-altupdatedat="1761735611000" data-alt="图 2"> 
图 2．示意图展示蛋白酶介导的纳米传感器 Prosense/VM110 的激活过程。图片经参考文献 10 许可使用。
 
<img alt="体内与离体斑块TBR条形图；斑块TBR值的比较分析" src="/files/ftp_upload/2257/2257table1.jpg" data-altupdatedat="1761735611000" data-alt="表 1"> 
图 3体内与离体斑块TBR（靶向/背景比值）

<ol><li>Andersson, J., Libby, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+immunity+and+atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Immunol%22%5BJournal%5D)">Adaptive immunity and atherosclerosis.</a> Clin Immunol. 134, 33-46 (2010).</li>
<li>Calfon, M. A., Vinegoni, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intravascular+near-infrared+fluorescence+molecular+imaging+of+atherosclerosis%3A+toward+coronary+arterial+visualization+of+biologically+high-risk+plaques%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Intravascular near-infrared fluorescence molecular imaging of atherosclerosis: toward coronary arterial visualization of biologically high-risk plaques.</a> Journal of Biomedical Optics. 15, 011107-011107 (2010).</li>
<li>Chen, J., Tung, C. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Vivo+Imaging+of+Proteolytic+Activity+in+Atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">In Vivo Imaging of Proteolytic Activity in Atherosclerosis.</a> Circulation. 105, 2766-2771 (2002).</li>
<li>Jaffer, F. A., Libby, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+Imaging+of+Cardiovascular+Disease%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Molecular Imaging of Cardiovascular Disease.</a> Circulation. 116, 1052-1061 (2007).</li>
<li>Jaffer, F. A., Libby, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+and+Multimodality+Molecular+Imaging%3A+Insights+Into+Atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Arterioscler+Thromb+Vasc+Biol%22%5BJournal%5D)">Optical and Multimodality Molecular Imaging: Insights Into Atherosclerosis.</a> Arterioscler Thromb Vasc Biol. 29, 1017-1024 (2009).</li>
<li>Jaffer, F. A., Vinegoni, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-Time+Catheter+Molecular+Sensing+of+Inflammation+in+Proteolytically+Active+Atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Real-Time Catheter Molecular Sensing of Inflammation in Proteolytically Active Atherosclerosis.</a> Circulation. 118, 1802-1809 (2008).</li>
<li>Kim, D. -E., Kim, J. -Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protease+Imaging+of+Human+Atheromata+Captures+Molecular+Information+of+Atherosclerosis%2C+Complementing+Anatomic+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Arterioscler+Thromb+Vasc+Biol%22%5BJournal%5D)">Protease Imaging of Human Atheromata Captures Molecular Information of Atherosclerosis, Complementing Anatomic Imaging.</a> Arterioscler Thromb Vasc Biol. 30, 449-456 (2010).</li>
<li>Libby, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inflammation+in+atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Inflammation in atherosclerosis.</a> Nature. 420, 868-874 (2002).</li>
<li>Naghavi, M., Libby, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+Vulnerable+Plaque+to+Vulnerable+Patient%3A+A+Call+for+New+Definitions+and+Risk+Assessment+Strategies%3A+Part+I%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">From Vulnerable Plaque to Vulnerable Patient: A Call for New Definitions and Risk Assessment Strategies: Part I.</a> Circulation. 108, 1664-1672 (2003).</li>
<li>Weissleder, R., Tung, C. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+imaging+of+tumors+with+protease-activated+near-infrared+fluorescent+probes%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Biotech%22%5BJournal%5D)">In vivo imaging of tumors with protease-activated near-infrared fluorescent probes.</a> Nat Biotech. 17, 375-375 (1999).</li>
<li>Razansky, R. N., Rosenthal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+fluorescence+catheter+system+for+two-dimensional+intravascular+imaging+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Near-infrared fluorescence catheter system for two-dimensional intravascular imaging in vivo.</a> Optics Express. 18, 11372-11381 (2010).</li>
<li>Jaffer, F. A., Calfon, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-Dimensional+Intravascular+Near-Infrared+Fluorescence+Molecular+Imaging+of+Inflammation+in+Atherosclerosis+and+Stent-Induced+Vascular+Injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+College+of+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Two-Dimensional Intravascular Near-Infrared Fluorescence Molecular Imaging of Inflammation in Atherosclerosis and Stent-Induced Vascular Injury.</a> Journal of the American College of Cardiology. 57, 2516-2526 (2011).</li>
</ol>

FAJ - 前顾问，VisEn Medical；荣誉酬金，Boston Scientific

炎症性高风险或易损斑块可能是大多数心肌梗死的主要原因。在症状出现之前识别此类斑块，对于预测临床预后和指导医学治疗具有重要意义。传统的冠状动脉成像方式（如X射线血管造影）通常侧重于管腔狭窄的表征，而非揭示高风险但通常非狭窄性病变的潜在生物学特征。血管内近红外荧光（NIRF）分子成像提供了一种可应用于心脏导管室的转化技术，该技术通过利用可识别斑块内活性巨噬细胞的纳米传感器，将斑块炎症的生物学特性纳入评估——巨噬细胞的存在是易破裂炎症斑块的细胞学标志。9
上述方案采用了一种多模态整合方法，结合血管造影、血管内超声（IVUS）和近红外荧光（NIRF）成像，以识别炎症性斑块。这种新型的二维NIRF导管利用了近红外荧光波段优异的光学特性，能够穿透血液检测分子特征，具有广阔的应用前景 体内 分子成像方法。纳米传感器Prosense/VM110偶联了在780 nm处发射荧光的荧光染料，并利用自猝灭机制，当组织蛋白酶B（在常驻巨噬细胞中高表达）未对其进行蛋白水解切割或激活时，荧光信号处于猝灭状态。该传感器可检测 体内 近红外荧光导管检测到的...

<table><tbody><tr><td>Prosense 750</td><td>Visen Medical</td><td>VM110</td><td>500 nmol/kg 静脉注射</td></tr><tr><td>肝素钠</td><td>APP Pharmaceuticals</td><td>401586D</td><td></td></tr><tr><td>头孢唑林</td><td>NovaPlus</td><td>46015683</td><td></td></tr><tr><td>2% 盐酸利多卡因</td><td>Hospira Inc.</td><td>NDC 0409-4277-01</td><td></td></tr><tr><td>丁丙诺啡</td><td>Bedford Laboratories</td><td>NDC 55390-100-10</td><td></td></tr><tr><td>氯胺酮</td><td>Hospira Inc.</td><td>NDC 0409-2051-05</td><td></td></tr><tr><td>1% 高胆固醇饮食</td><td>Research Diets</td><td>C30293</td><td></td></tr><tr><td>0.3% 高胆固醇饮食</td><td>Research Diets</td><td>C30255</td><td></td></tr></tbody></table>

体内 近红外荧光（nirf）血管内分子成像技术对炎症斑块的检测：一种多模态动脉粥样硬化成像方法

In vivo Near Infrared Fluorescence (NIRF) Intravascular Molecular Imaging of Inflammatory Plaque, a Multimodal Approach to Imaging of Atherosclerosis

血管对损伤的反应是一种协调有序的炎症反应，由巨噬细胞在血管壁内积聚所触发，导致富含脂质的管腔内斑块积聚、平滑肌细胞增殖以及血管管腔进行性狭窄。这类易损斑块易于破裂，是大多数急性心肌梗死病例的基础。复杂的分子与细胞炎症级联反应由T淋巴细胞和巨噬细胞的募集及其对内皮细胞和平滑肌细胞的旁分泌作用所调控。1
动脉粥样硬化的分子成像已发展成为一种重要的临床和研究工具，能够实现对炎症及其他生物学过程的体内可视化。近年来多个实例表明，该技术可用于检测患者体内的高危斑块，并评估药物治疗对动脉粥样硬化的影响。4 尽管已有多种分子成像方法（特别是磁共振成像和正电子发射断层扫描）能够对颈动脉等大血管的生物学特征进行成像，但目前可用于冠状动脉成像的技术手段仍十分有限。2 高分辨率光学成像策略（尤其是近红外荧光成像，NIRF）的出现，结合可激活的荧光探针，显著提高了检测灵敏度，并推动了新型血管内成像技术的发展，从而改善了对人类冠状动脉粥样硬化的生物学成像能力。
近红外荧光（NIRF）分子成像利用特定带宽（650–900 nm）的激发光作为光子源，当该激发光照射到光学对比剂或荧光探针时，会发射出可在近红外窗口检测的荧光信号，该信号可通过适当的发射滤光片和高灵敏度电荷耦合相机进行检测。与可见光相比，近红外光在组织中的穿透深度更深，受血红蛋白、脂质和水等内源性光吸收剂的衰减作用显著减弱，并且由于近红外窗口内自发荧光降低，可实现较高的靶/背景比。在近红外“窗口”内成像可显著提升活体成像的潜力。2,5
利用可激活的近红外荧光探针已对炎症性半胱氨酸蛋白酶进行了深入研究10，并在动脉粥样硬化的发生中发挥重要作用。通过降解细胞外基质，半胱氨酸蛋白酶在动脉粥样硬化的发展及并发症中具有重要贡献。8特别是，半胱氨酸蛋白酶——组织蛋白酶B（cathepsin B）在实验性小鼠、兔以及人类动脉粥样硬化斑块中高表达，并与巨噬细胞共定位。3,6,7 此外，斑块中的组织蛋白酶B活性可被检测到 体内 利用一种先前描述过的1-D血管内近红外荧光技术6，结合一种可注射的纳米传感器试剂，该试剂由多聚赖氨酸聚合物主链衍生出多个近红外荧光染料（VM110/Prosense750，激发/发射波长 750/780 nm，VisEn Medical，Woburn，MA）组成，基线状态下可产生强烈的分子内淬灭。10 在组织蛋白酶B等半胱氨酸蛋白酶（已知与斑块巨噬细胞共定位）介导的靶向酶切反应后，荧光染料发生分离，从而显著增强近红外荧光（NIRF）信号。利用新型二维血管内NIRF导管对NIR荧光信号进行血管内检测，现已实现高分辨率、几何形态准确的成像 体内 检测炎症斑块中组织蛋白酶B的活性
与先前的1维光谱方法6相比，采用基于导管的二维近红外荧光（NIRF）成像技术进行动脉粥样硬化体内分子成像是一种新颖且具有前景的工具，该技术利用富含巨噬细胞斑块中增强的蛋白酶活性来检测血管炎症。11,12 以下研究方案描述了使用血管内二维NIRF导管，结合斑块生物学的关键特征，对斑块结构进行成像和表征的方法。该平台具有可转化性，当与现有的临床成像技术（包括血管造影和血管内超声（IVUS））结合时，可提供一种独特而新颖的多模态分子成像技术，能够区分炎性动脉粥样硬化斑块，并可在人体尺寸的冠状动脉中检测到血管内NIRF信号。

我们详细介绍了一种用于斑块生物学二维血管内分子成像的新型近红外荧光（NIRF）导管 体内NIRF 导管可通过检测对斑块具有高亲和力的可激活型和靶向型近红外荧光染料的存在，从而实现对炎症等关键生物过程的可视化。该导管采用符合临床标准的工程设计和功耗要求，旨在应用于人类冠状动脉。以下研究描述了一种多模态成像策略，该策略利用一种新型的 体内 用于成像和定量蛋白水解活性炎症兔动脉粥样硬化斑块中炎症斑块的血管内近红外荧光导管。

体内 近红外荧光（NIRF）血管内分子成像技术对炎症斑块的检测：一种多模态动脉粥样硬化成像方法

损伤后的血管反应是一种由巨噬细胞在血管壁内积聚所引发的、高度协调的炎症反应，进而导致……

在此操作中，使用一种新型的近红外荧光导管（NIRF 导管）来成像动脉内血管生物学的二维结构，并监测包括动脉粥样硬化、炎症和血管生成在内的生物学过程。首先，在适当的时间点，建立新西兰白兔腹主动脉和髂动脉的动脉粥样硬化实验模型。随后注射 NIRF Activat 纳米传感器，以标记炎症斑块。24小时后，进行共定位动脉血管造影、血管内超声以及体内和体外血管内近红外荧光成像，需获取兔子（a Roma）的图像。随后剥离主动脉和髂动脉，用于体外荧光反射成像及炎症斑块的免疫组织化学分析。最终结果显示出与炎症性动脉粥样硬化斑块相关的可量化信号。该方法有助于回答分子成像领域中的关键问题，例如体内实时检测炎症和斑块、易损斑块的关键标志物，或急性心肌梗死的前体事件。该技术的应用前景可延伸至动脉粥样硬化的治疗，因为它能够实现炎症的体内实时检测，从而推动靶向特异性及患者个体化治疗的发展，以降低人体内的炎症水平。人类冠状动脉粥样硬化是预防令人畏惧的急性心肌梗死的关键。尽管该方法可为冠状动脉粥样硬化提供研究依据，但也可应用于其他系统，例如外周血管疾病，以表征颈动脉、主动脉、髂动脉或股动脉中的病变，这些正是外周血管疾病的致病因素。在球囊损伤术后建立动脉粥样硬化模型后，动物需维持在含1%胆固醇的饮食中四周；至第五周时，转为0.3%胆固醇饮食。球囊损伤后八周，且在成像前24小时，通过耳缘静脉对兔子进行静脉注射，以标记增殖性炎症斑块，使用可注射纳米传感器pro sense 750 VM 110，注射一次，24小时后即可。通过剃除手术区域的毛发并用10%聚维酮碘彻底消毒，对动物进行术前准备。随后将动物麻醉，并通过右侧颈总动脉建立动脉通路。为便于对组织进行血管内成像，给予肝素，然后获取基线血管造影图像。将IVUS导管装载到临床冠状动脉0.014英寸导丝上，并在X线透视引导下插入鞘管。将导丝的无线电发射端尖端置于右侧髂动脉远端。从主动脉髂动脉分叉至肾动脉段进行100毫米回撤，开始采集并记录图像。获取血管的纵向重建图像，并识别管腔内的斑块。随后采用100毫米的回撤距离以覆盖整个主动脉长度。使用MATLAB编程软件，从二维轴向图像序列生成纵向重建图像。将NIRF导管装载至导丝上。小心地将导管插入鞘管中，并在进行多次自动NIRF导管回撤的同时，将成像头端置于左侧髂动脉远端。记录动脉粥样硬化区域内的荧光信号。这些图像被记录下来，并使用 MATLAB 软件进行进一步处理，根据所获得信号的范围进行适当的缩放和窗宽窗位调整。随后处死动物，并在体外分离腹主动脉和髂动脉组织。识别动脉粥样硬化的主动脉和髂动脉，并从周围组织中解剖分离出来。此外，还获取大小约为2厘米×2厘米的肝、肾、脾和心脏组织小块。组织分离后，用生理盐水灌注动脉系统，直至下腔静脉中无血液残留。体外近红外荧光成像（Exvivo NIRF）完成后，将分离的AOR髂动脉组织置于10至20立方厘米的生理盐水中，并运送至进行荧光反射成像（FRI）分析。将主动脉和髂血管拉长至接近实际长度，并使用配备多通道滤光片的商用荧光反射成像系统在多个波长下获取图像，每个波长采用一系列不同的曝光时间进行采集。图像以 DICOM 文件格式导出，用于后续分析，作为阳性和阴性对照。对肝脏、脾脏、肾脏和心脏等特定器官，在相似的通道和曝光时间下进行成像。在动脉粥样硬化动脉的近红外通道中，可见荧光信号增强的区域。信号增强与斑块增多区域、组织蛋白酶B信号及斑块内巨噬细胞区域相吻合，这些均为炎症标志物，可识别高风险易损斑块。正常非损伤组织区域（如左侧髂动脉）和斑块区域被识别后，取其5至10毫米的小环状组织，包埋于最佳切割温度（OCT）包埋介质中，待后续使用。用于切片的组织块采用标准技术在零下80摄氏度保存，以进行切片和免疫组织化学分析。进行苏木精和伊红染色以及RAM 11染色。采用DICOM文件处理近红外成像（NIRF）和荧光反射成像（FRI）所获得的近红外图像数据。750 纳米通道和回撤数据分别使用 MATLAB 和 OIC 软件进行处理。通过适当的窗口设置以显示完整的信号强度范围。最终图像以 TIFF 文件格式导出。将文件导入标准图像分析软件中，并根据椎骨、髂动脉分叉和肾动脉等参考点对软件和图像进行配准。在血管造影图像上识别出正常血管区域和斑块区域。通过手动勾画正常组织和斑块区域来确定感兴趣区域（ROI），以指导准确的勾画。使用血管的纵向IVUS图像，可清晰识别正常血管和斑块区域。采用MATLAB和oix分别获取FRI和NIRF图像的平均信号强度。最后，计算斑块区域的靶向背景比（TBR）值。TBR 的计算方法是将斑块区域 ROI 的平均信号除以背景噪声 ROI 的信号。完成上述方案后，我们能够通过注射激活型纳米传感器，识别并表征主动脉和髂血管内炎症斑块中增强的组织蛋白酶或炎症分子蛋白酶的活性区域。pro sense VM 110 可使我们识别出具有蛋白水解活性的斑块。当使用近红外荧光成像（FRI）在近红外通道下成像时，这些斑块表现为明亮或信号强度较高的区域。NIRF 回撤图像与 FRI 检测到的信号强度增加相关，并且与血管内超声（IVUS）图像匹配，从而实现 NIRF 信号的解剖定位。通过 FRI 获得的斑块靶本底比（tbr）与类似的免疫组织化学分析结果一致，证实亮斑区域存在强烈的 RAM 11 活性。一旦掌握该技术，若操作得当，整个过程可在约两到四小时内完成。在进行该操作时，重要的是要注意在一致的时间窗内谨慎地采集成像数据，并与血管造影正确对齐。血管内超声和FRI对于该技术开发后数据的准确解读至关重要。该技术为分子成像领域的研究人员探索人源化冠状动脉中的动脉粥样硬化铺平了道路。观看本视频后，您应能充分理解如何采用一种多模态成像策略，利用这种新型的活体内血管内神经导管对具有蛋白水解活性的炎症性快速动脉粥样斑块中的炎症斑块进行成像和定量分析。请注意，操作手术器械和接触血液等体液可能存在风险，因此在执行该操作时，必须采取适当的预防措施，例如规范的外科操作技术以及佩戴手套、口罩等个人防护用品。

in-vivo-near-infrared-fluorescence-nirf-intravascular-molecular

Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

体内近红外荧光（NIRF）血管内分子成像炎性斑块，多式联运方针成像动脉粥样硬化

迫切需要无创地识别动脉粥样硬化，本文展示了如何利用FDG-PET/CT来检测和量化动脉粥样硬化斑块的活性及血管炎症。...

使用[18F]氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描/计算机断层扫描（FDG-PET/CT）定量评估动脉粥样硬化斑块活性与血管炎症

来源：Kim, D. E., et al. 联合近红外荧光成像与显微计算机断层扫描直接可视化脑血栓栓塞。 J. Vis. Exp.

利用近红外荧光成像技术观察小鼠脑血栓

本文报道了一种荧光活体显微技术，用于在活体小鼠的血管炎症和血栓形成过程中，可视化活化内皮上血小板与中性粒细胞之间的异型相互作用。该显微技术将有助于研究血管疾病的分子机制，并可在病理生理条件下评估药理学试剂的作用。...

活体小鼠血管炎症和血栓形成过程中活化内皮上血小板-中性粒细胞异型相互作用的实时成像

我们描述了一种多角度旋转光学成像（MAROI）系统 体内...

体内荧光SapC-DOPS纳米囊泡成像技术在脑肿瘤和关节炎中的应用

微波技术可实现用于动脉粥样硬化斑块表征的氧化铁纳米颗粒的极快速合成。在纳米颗粒外侧使用氨基双膦酸盐可促进其在动脉粥样硬化区域的快速富集。...

微波驱动合成氧化铁纳米颗粒用于快速检测动脉粥样硬化

血管钙化是人类心血管疾病的重要预测因子和促成因素。本方案描述了诱导原代培养的血管平滑肌细胞发生钙化的方法，以及利用近红外荧光成像技术对动物主动脉中的钙化程度和巨噬细胞负荷进行定量分析的方法。...

血管平滑肌细胞钙化及主动脉钙化与炎症成像

本方案描述了联合近红外荧光（NIRF）成像与微型计算机断层扫描（microCT）技术用于可视化脑血栓栓塞的应用。该技术可实现对血栓负荷及其演变过程的定量分析。NIRF成像技术可用于观察离体脑组织中荧光标记的血栓，而microCT技术则利用金纳米颗粒在活体动物体内实现血栓的可视化。...

结合近红外荧光成像与显微计算机断层扫描直接可视化脑血栓栓塞

本方案详细描述了使用近红外二区光学成像设备对小鼠进行实时近红外二区荧光成像的操作过程。...

一种用于血管与肿瘤成像的高亮度近红外二区荧光探针

在此，我们介绍一种使用该方案的协议 体内 四维超声成像和 离体...

小鼠心血管重塑的多模态研究：四维超声与质谱成像

本文介绍了优化的组织透明化方案，用于对小鼠主动脉进行三维（3D）成像。我们详细阐述了免疫染色、光学透明化和成像的前沿操作步骤，旨在明确在动脉粥样硬化中，外周神经系统与动脉粥样硬化斑块及外膜之间的解剖学邻近关系。...

动脉粥样硬化中主动脉组织的三维成像

了解近红外荧光导管技术用于活体血管内分子成像检测动脉粥样硬化炎症斑块的方法。该技术结合血管造影和超声实现多模态成像，为心血管疾病诊断提供新工具。

体内近红外荧光（NIRF）血管内分子成像技术对炎症斑块的检测：一种多模态动脉粥样硬化成像方法

探索更多视频

体内 近红外荧光（NIRF）血管内分子成像技术对炎症斑块的检测：一种多模态动脉粥样硬化成像方法

探索更多视频

体内近红外荧光（NIRF）血管内分子成像技术对炎症斑块的检测：一种多模态动脉粥样硬化成像方法