混合μCT-FMT成像和图像分析

我们描述了一种混合成像方案，将荧光介导的断层扫描 （FMT） 与显微计算机断层扫描 （μCT） 相结合。融合和重建后，我们进行交互式器官分割以提取荧光分布的定量测量值。

荧光介导的断层扫描是一种高度敏感的成像技术，用于定量评估荧光分布。在麻醉小鼠中，有许多靶向荧光探针可用，可用于血管生成、细胞凋亡、炎症等成像。在本影片中，我们将展示我们研究所如何使用 FMT 和 Micro City 进行混合成像。

在第一章中，设备，这是我们的 F-M-T-F-M-T 代表荧光分子断层扫描。断层扫描意味着生成 3D 图像。FMT 对小鼠近 inate 荧光成像高度敏感。

现在前面板打开以显示 FMT 的内部。底部是安装在 2D 服务器上的激光器。激光将光线发射到鼠标中，鼠标被固定在部分透明的鼠标床中。

鼠标床上方是一组 LED 作为替代光源，这使得 FMT 可以作为常规反射成像设备运行。滤光片轮安装在镜头下方，为设备顶部的探测器捕获光线。这是我们的微型 ct。

微型 CT 配备了两个 X 射线管和两个平板探测器，可以进行双能量扫描。第二章，显微 CT FMT 扫描方案。FMT 和显微 CT 都是为了在用 isof 氟麻醉成像小鼠之前对小鼠进行成像而构建的。

对于 FMT 扫描，需要去除鼠标的毛发，这与鲱鱼霜配合得很好。一些品系的小鼠可能会因 deha 乳膏而出现皮疹。因此，建议监测小鼠的皮肤变化，并在需要时联系兽医人员进行护理。

此外，首先在小批量任何新品种的小鼠上测试耐受性。为避免体温过低，将鼠标放在加热垫上。为了注射造影剂，由于体积小，将导管放置在尾静脉中。

这是相当困难的，需要一些经验。如果血液回流到导管中，则将其正确地通过导管放置。可以注射荧光造影剂和 CT 造影剂以避免容量超负荷。

至多。每公斤体重应注射 5 毫升，这意味着 150 克小鼠注射 30 微升。为了进行扫描，鼠标被放置在多模态鼠标床内。

鼠标的尾部可能绘制了一些符号以供识别。避免在躯干上发生此类事情很重要，因为它可能会影响光学扫描。鼠标床关闭并调整深度以将鼠标紧紧地固定在固定位置。

小心并监测呼吸原因 过度拧紧床会使老鼠窒息。裸鼠由于其免疫抑制而常用于肿瘤学研究。他们是裸体的事实是基因突变的一个幸运的副作用。

因此，可以省略费力的脱毛程序。应检查鼠标呼吸是否正常，如有必要，应相应地调整鼠标床。然后将鼠标床放置在微型 CT 内。

输送 ISO 氟气体的管道被切换以保持设备内的气流。然后关闭 micro C 以启用 X 射线屏蔽。只有在盖子合上时，micro C 才会开始扫描。

使用微型 ct 上的按钮，可以将鼠标驱动到微型城市控制计算机 CT.At 微型，获取地形图并显示调整窗口设置以更好地查看鼠标。可以放置一个或多个 ZUP 扫描。它们的位置由浅蓝色区域指示。

通常 1 到 3 次 ZUP 扫描就足够了。开始扫描后，进度以深蓝色进度条显示。我们的平板显微 CT 随后扫描 ZUP 扫描，这与临床螺旋 CT 不同。

使用按钮，鼠标床移动到前面。再次打开屏蔽盖并切换麻醉管。小心地从鼠标床上取下支架，并拉出麻醉管。

这是必要的，因为 AN 和 FMT 不依赖于这个小管。相反，FMT 内的小腔室被麻醉气体淹没。现在，带有鼠标的鼠标床被带到 FMT 并插入 FMT 控制计算机。

调整扫描视野以及采样密度。通常使用大约 120 个点。按下按钮后开始扫描。

FMT 的第一次通过获取每个激光源点的透射照明或激发图像。在这部电影中，它以快进模式显示。通常需要大约 5 分钟。

您可以看到，与下半身相比，通过上半身的光线要少得多。这是因为心脏、肝脏和肾脏等相对血容量较高的器官更多地位于上半身。血液是近红外光的主要吸收剂。

第二遍使用不同的滤镜运行相同的光源点，这只允许荧光通过第 3 章，交互式油和分割。融合来自两个设备的数据。使用内置于鼠标床中的标记。

这些标记在 FMT 采集的反射图像中也可见。标记实际上是简单的孔，不需要用任何荧光或 CT 造影剂填充。在我们研究所，我们开发了一个软件程序，可以自动执行标记检测和融合。

小鼠的形状以及异质吸收和散射图使用显微 CT 数据自动估计，正如我们最近的 Theranostics 出版物中所述。这些参数对于定量荧光重建很重要。为了测量荧光的生物分布，需要器官分割。

我们在下面使用我们研究所开发的名为 imulitic preclinical 的软件交互式地生成这样的分割。这样的分割以快进方式显示，有经验的人可以在大约 10 到 20 分钟内完成。首先，加载 CT 数据集。

可以使用 ISO 表面渲染对其进行 3D 检查。通过更改窗口设置，可以更改 ISO 值。例如，要使用鼠标床可视化整个鼠标身体的骨骼，则会加载叠加层。

此示例的信号显示在膀胱中。现在，叠加可视化效果已关闭。专注于解剖分割。

在天然微米扫描中，由于与其他软组织有很强的负对比，因此很容易找到肺。肺内的大结构是心脏。让我们先对肺进行分段。

低于特定值的所有体素都使用阈值进行分段。此图标显示为绿色。肺是一个相连的区域，可以通过充盈手术进行分离。

类似于油漆桶。在绘画程序中，可以通过切割和填充将 与 Lung 分离。凸起的器官，如膀胱，可以通过绘制涂鸦来分割器官的边界。

添加更多的涂鸦，直到达到足够的准确性。非凸起的器官，如肠道，可以逐片分割。肝脏表现为均质区域，结构更复杂。

由于它由多个波瓣组成，因此可以将分割保存到磁盘并加载到程序中。使用这种分割，可以将荧光信号分配给器官。该程序计算这些量并将它们保存为纵向扫描的额外表格，需要再次对每个时间点进行分割，因为间隔通常太长，无法将鼠标麻醉在固定位置。

因此，如果涉及许多小鼠和许多时间点，则分割是一项艰巨的任务。要量化结果，请加载叠加和分段。单击 set Batch settings 让程序记住当前设置。

现在，单击批量统计以告诉程序计算所有显微 CT FMT 扫描中所有区域的值。这将需要几秒钟。然后，统计数据将保存在一个电子表格文件中。

这很方便，因为用户不必自己合并数十个文件。基于此文件，可以计算风琴曲线。第四章，代表性结果。

为了测试 fusion 是否正常工作，我们使用了 aros phantom。加入一些 titanium exide 粉末进行散射。为了实现不规则的形状，我们切掉了一些部分。

几个充满荧光和 CT 造影剂的小内含物被内置到模型中。由于 FMT 不知道物体的真实形状并采用简化的形状，因此对于形状不规则的物体，重建并不准确。因此，我们实施了另一个使用从微型城市数据派生的形状的重建。

如您所见，Phantom 中的信号定位要好得多。为了检查体内数据，让我们回顾一下成像时间点。这是预扫描。

我们看到的基本上只是噪点和伪影。如果我们转到下一个时间点，即注入后的时间点，我们会看到更多的信号，但窗口设置太难了。使用窗口对话框，您可以调整窗口设置。

我们在膀胱中看到大部分信号。如果我们进行下一次注射 0.2 小时，我们会在鼠标外部看到一些信号。这是因为小鼠将荧光排尿到小鼠床上。

通过进一步调整窗口，我们可以看到脊柱和膝盖处的一些信号。现在让我们来看看注射后 0.4 小时的时间，尿液的信号现在已经消失了，我们在注射后 6 小时和 24 小时看到脊柱和膝盖的下一个时间点的荧光。我们看到了同样的情况。

现在让我们来看看下一个鼻子。使用这些窗口设置的预扫描不显示任何内容。注射后 15 分钟的扫描显示强烈的膀胱信号，依此类推。

在这项研究中，我们发现注射后不久膀胱中浓度很高，这是由于该探针的快速肾脏排泄的结果。此外，脊柱中的信号迅速上升，并在以后的成像时间点保持相对稳定。第五章，结论。

总之，我们展示了一种结合了荧光、分子断层扫描和微计算机断层扫描优势的多模态成像方案。解剖显微 CT 数据可以通过使用小鼠的形状来改进荧光重建。此外，生成器官分割也很有用，这是从图像数据中提取定量测量值所必需的。