Name: 用于评估非酒精性脂肪肝进展的新型 体内 微计算机断层扫描成像技术 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-03-24T13:25:00.000+00:00
Duration: 8 min 41 s
Description: 了解用于评估非酒精性脂肪肝进展的新型体内微计算机断层扫描成像技术。该方法通过分析肝脏血管网络变化，为疾病诊断和药物开发提供非侵入性评估平台。

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图1 使用 BioRender.com 制作。本工作由希腊研究与创新基金会（项目号：3222，资助对象：A.C.）资助。Anna Hadjihambi 由肝病学罗杰·威廉姆斯研究所（肝脏研究基金会）提供经费支持。

所有实验程序均由BIOEMTECH的工作人员按照欧洲及国家动物福利法规执行，并获得国家主管部门批准（许可证编号 EL 25 BIOexp 45/PN 49553 21/01/20）。所有实验的设计与报告均遵循ARRIVE指南26。实验小鼠购自希腊雅典的希腊巴斯德研究所。
注意：动物在温度为20–25 °C的房间内，饲养于带有通风装置的独立笼具中，笼内配备有栏杆和纸板管作为环境丰富化设施。22 °C，相对湿度为50%-60%，光照周期为12小时光照/12小时黑暗（光照时间07:00-19:00）。采用高脂饮食（HFD）联合高果糖玉米糖浆（HFCS）——一种在现代富脂饮食中广泛使用的含果糖和葡萄糖的甜味剂——诱导非酒精性脂肪性肝病（NAFLD），该模型已被公认为可靠的研究模型。27,28,29,307-8周龄时，给予雄性C57BL/6小鼠 随意摄取 可选择正常饮食（n = 2），其中10%千卡来自脂肪，或高脂饮食（HFD，n = 2），其中60%千卡来自脂肪，并在饮水中补充5%高果糖玉米糖浆，持续22周。每周使用电子天平测量体重；在实验期间，每隔一天使用评分表监测动物福利状况。成像实验结束后，处死小鼠。 通过 颈椎脱位
1. 动物准备
注意：成像方案总结于图1中。
<ol>
	<li>使用3%-4%异氟烷（溶于室内空气）对小鼠进行麻醉，并使用专用加热垫维持其体温。 
	注意：在开始扫描前，必须通过检查小鼠是否存在足底回缩反射缺失来确认麻醉深度足够。</li>
	<li>在实验开始前，将眼用软膏涂抹于动物眼睛上。</li>
	<li>将动物放置于CT扫描仪的托架中，固定鼻罩，并切换至1.5%-3%异氟烷（溶于室内空气）以维持麻醉状态。 
	注意：应通过检查足底回缩反射是否消失，来确认维持麻醉所需的合适异氟烷浓度。</li>
	<li>持续监测小鼠状态。</li>
</ol>
2. 扫描前准备
注意：成像分为两个实验阶段进行，以确保第一种对比剂能够充分从循环系统和组织中清除。第一阶段给予 eXIA（第一种对比剂），第二阶段给予 ExiTron（第二种对比剂），具体操作详见下文“成像工作流程”部分（第 3 节）。
<ol>
	<li>将对比剂（根据实验阶段选择 eXIA 或 ExiTron）置于室温下平衡 3 小时。</li>
	<li>在 CT 扫描仪上设置以下扫描参数：采用高分辨率协议，管电压为 50 kVp，电流为 460 µA，非螺旋扫描，每圈 720 个投影，共扫描 4 圈，采集时间为 4 分钟。</li>
</ol>
3. 成像工作流程
<ol>
	<li>实验阶段1
	<ol>
		<li>计算并准备以未稀释剂量给药的第一种对比剂的体积 6 µL/g 最大对比度下的体重。</li>
		<li>用生理盐水填充尾静脉导管，并将其连接至装有对比剂的注射器。</li>
		<li>获取平扫全身体部（WB）及肝脏基线扫描图像。</li>
		<li>确保注射器或导管中无气泡或堵塞。</li>
		<li>将预装导管插入尾静脉，注入造影剂 通过 缓慢手动注射，持续时间为1-3分钟（非团注）。可使用注射泵，并设置为适当的输注速率。 
		注意：可将动物的尾巴置于温水中以诱导血管扩张，有助于导管插入</li>
		<li>在不同时间点获取 WB 和肝脏扫描图像，具体时间点如图所示 表1. 
		注意：如果无法获取所有时间点的数据，应重点关注注射后45分钟（PI），此为肝脏摄取的峰值时间点，以及注射后48小时（PI），此为达到清除的时间点。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>实验阶段2
	<ol>
		<li>按照第1节所述方法再次准备小鼠，于首次造影剂注射后最终成像10天（即注射后48小时）给予第二种造影剂。</li>
		<li>执行步骤 2.1–2.2。</li>
		<li>计算并准备以未稀释剂量给药的第二种对比剂的体积 8 µL/g 最大对比度下的体重。</li>
		<li>用生理盐水填充尾静脉导管，并将其连接至装有对比剂的注射器。</li>
		<li>获取平扫全身及肝脏基线扫描图像，以评估相对血容量和肝脏脂肪变性。</li>
		<li>确保扫描中无对比剂显影，以表明第一种对比剂已完全清除。</li>
		<li>将预装填的导管插入尾静脉，注入造影剂 通过 缓慢手动静脉注射，持续时间为1-3分钟（非团注）。当设定为适当的输注速率时，可使用注射泵。</li>
		<li>在不同时间点获取 WB 和肝脏扫描图像，具体时间点如图所示 表1. 
		注意：WB 扫描分别在注射后 10 分钟和 4 小时获取。两次扫描之间较长的时间间隔可用于评估示踪剂在体内的生物分布及其相对清除情况。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 数据提取与分析
注意：本方案中提供的数据提取与分析步骤基于特定的图像处理软件（见材料表）。若使用不同的软件，所述步骤可能需要相应调整。
<ol>
	<li>肝脂质沉积/脂肪变性的评估 
	注意：在评估肝脂肪变性时，不使用对比剂，并对对照组与病理组进行比较。由于不同小鼠间组织衰减特性存在相对较大的差异，根据以下公式并参照先前所述方法，将肝脏的密度值相对于脾脏（无脂肪组织）和脂肪（绝对脂肪组织）进行归一化处理25: 
	<img alt="肝脏脂肪计算公式：脾脏-肝脏/脾脏-脂肪；定量分析，用于诊断。" src="/files/ftp_upload/64838/64838eq01.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="公式 1">
	<ol>
		<li>进行分析时，加载平扫的DICOM文件，并调整灰阶/对比度，以清晰显示肝脏、脾脏和白色脂肪组织（WAT）。</li>
		<li>访问 建模操作员 工具 通过 工具下拉菜单中的前面板，然后选择 3D ROI 工具.</li>
		<li>在……之下 3D ROI 操作符，选择 添加 ROI 生成多个感兴趣区域（每个组织最多八个），在肝脏（优先选择左内叶、右内叶和左外叶区域）和脾脏显示清晰、无明显血管和脂肪的区域进行采样。 
		注意：对于白色脂肪组织（WAT），应在内脏脂肪组织库的中部选择感兴趣区域（ROI）。推荐区域如图所示。 图2使用肝脏/脾脏比值且不包含WAT的标准化方法也可参照先前建立的方法进行应用31.</li>
		<li>在……之下 3D 绘画模式与侵蚀/膨胀 特征，选择 二维，并使用出现的界面为每个 ROI 指定名称和颜色。</li>
		<li>使用 球体 使用直径为8像素的画笔ROI工具手动绘制二维ROI。</li>
		<li>通过在感兴趣区域上分割二维感兴趣区域（ROI）来进行采样 十字线 横断面上的工具，如图所示 图3A.</li>
		<li>在矢状面和冠状面中点击选定的点，以完成二维感兴趣区域（ROI）的分割，如图所示 图3B.</li>
		<li>重复此过程以定义其余的 ROI。 
		注意：采样时应避开器官边缘区域，因为这可能引入噪声并影响各感兴趣区域（ROI）计算所得的亨氏单位（HU）值的可靠性。</li>
		<li>当对分割的 ROI 满意后，前往 导航，并选择 显示表格 显示包含各ROI计算所得HU值的量化表格。 
		注意：感兴趣的数值列在“均值”（Mean）列中，该列包含感兴趣器官 ROI 内体素的数值平均值（HU）。记录感兴趣的数值，或通过选择保存整个表格 导出表格.</li>
		<li>计算肝脏、脾脏和腹部脂肪组织（WAT）的平均CT值（HU），并将所得数值代入上述公式以计算肝脏脂肪百分比。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>肝脏中功能性组织摄取/脂质（乳糜微粒）转运 
	注意：功能性组织摄取/脂质（乳糜微粒）转运的分析基于首次对比剂注射后45分钟和48小时获取的扫描图像，采用先前发表的方法进行32使用以下公式计算不同组织和时间点的对比度： 
	<img alt="对比度计算公式，%对比度 = ((PVt_i - PVt_0) / PVt_0) × 100，数学表达式。" src="/files/ftp_upload/64838/64838eq02.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="公式 2"> 
	PV器官i 是器官在该时间点的平均像素值 ti （从0小时到48小时），以及 PV器官0 是图像中未使用对比剂时器官的平均像素值。
	<ol>
		<li>要执行此分析，请加载eXIA扫描的DICOM文件，并调整灰阶/对比度，以清晰显示肝脏、脾脏和左心室。</li>
		<li>获取 建模操作员 通过 工具下拉菜单中的前面板，然后选择 3D ROI 工具.</li>
		<li>在……之下 3D ROI 操作符，选择 添加 ROI 用于对肝脏的多个感兴趣区域进行分割。</li>
		<li>在……之下 3D 绘画模式与侵蚀/膨胀 特征，使用 球体 使用直径为8像素的画笔ROI工具，并进行−1次腐蚀。 
		注意：在每种器官清晰可见的切片上选择多个感兴趣区域（ROI）。避免选择边界区域，因为这会引入噪声并影响每个ROI所计算的HU值的可靠性。这将导致采样多个三维ROI，对应于较小的器官体积。</li>
		<li>使用出现的界面为每个感兴趣区域（ROI）指定名称和颜色。</li>
		<li>当对设计的感兴趣区域（ROIs）满意后，前往 导航，然后选择 显示表格 显示包含各ROI计算所得HU值的量化表格。 
		注意：感兴趣数值列在“均值”列下，该列显示了感兴趣区域（ROI）内包含的体素的数值平均值（HU）。每个器官ROI的平均HU值对应于 PV器官组织i记录感兴趣的数值，或通过选择保存整个表格 导出表格.</li>
		<li>为了获得 PV器官0，使用注射对比剂前的DICOM文件重复上述所有步骤，以计算肝脏、脾脏和左心室的平均亮度。</li>
		<li>将数值代入上述方程，以计算出与功能性组织摄取/脂质（乳糜微粒）转运相对应的对比度百分比。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>肝脏血管网络的结构与密度 
	注意：对肝血管网络结构和密度的分析基于先前已发表的方法学33 在第二次对比剂注射后10分钟获取的肝脏扫描上进行。
	<ol>
		<li>要执行此分析，请加载 ExiTron scan DICOM 文件，并调整亮度/对比度以清晰显示肝脏血管网络。</li>
		<li>访问 建模操作员 通过 工具下拉菜单中的前面板，然后选择 3D ROI 工具.</li>
		<li>在……之下 3D ROI 操作符，选择 添加 ROI 生成肝脏的三维感兴趣区域。</li>
		<li>在……之下 3D 绘画模式与侵蚀/膨胀 特征，选择 3D. 
		注意：使用 球体 使用 ROI 绘制工具并设置 −1 腐蚀以定义冠状面上的分割层。ROI 绘制工具的直径需根据每一层进行调整（用于添加或删除所需的/不需要的体素选择）。建议首先在冠状面上初步定义肝脏体积，然后利用横断面和矢状面校正 ROI。该过程需要精确操作。用户在分割每一 ROI 层时，必须格外小心，避免将其他组织、血管和骨骼包含在内，同时确保肝脏的所有区域均被纳入所定义的 ROI 中。因此，熟悉肝脏的解剖边界至关重要。</li>
		<li>当对所得的肝脏感兴趣区域（ROI）满意后，执行切割操作，以去除图像数据中不属于初始分割的肝脏感兴趣区域的所有体素。为此，请从 ROI 选择器，然后点击 执行切割 此操作可去除背景，同时保持肝脏感兴趣区域（ROI）不变。 
		注意：尽管撤销/重做功能适用于在 3D ROI 工具，裁剪感兴趣区域（ROI）的操作无法撤销。因此，在执行此操作前，用户可考虑将初始的肝脏ROI以DICOM格式保存。</li>
		<li>所得肝脏感兴趣区域包含血管网络及周围组织，必须将其去除。为此，通过单击来重置肝脏感兴趣区域 重置感兴趣区域 扫帚按钮</li>
		<li>使用出现的界面将肝脏感兴趣区域（ROI）的所有像素转移至背景。 
		注意：此操作后，肝脏感兴趣区域（ROI）仍将存在，但不再包含任何体素。</li>
		<li>为了重新分割肝脏ROI，使其仅包含与血管相关的像素，请前往 分割算法 由魔杖图标表示，并选择 连通阈值分割.</li>
		<li>将ROI定义为 输出 以及背景作为 输入 从应用阈值之前，在输入下拉菜单中选择。</li>
		<li>设定 阈值 通过点击 分钟 和 Max 在每个阈值字段左侧的图标中填写最大值和最小值，以获取血管网络。 
		注意：只有处于所选范围内的像素才会被包含在最终的感兴趣区域（ROI）中。通过在不同动物之间调整阈值，可确保根据每只动物注射的对比剂确切剂量，对相同的解剖区域进行比较。尽管数值可能不完全相同，但在所选组织中该剂量保持恒定。</li>
		<li>使用 十字线 工具单击血管网络清晰可见的点，并单击 应用 进行分割。</li>
		<li>激活最大强度投影（MIP）查看器。</li>
		<li>根据MIP视图中血管网络的清晰程度评估所得肝脏ROI。</li>
		<li>如果组织仍位于肝脏ROI的某些部分，通过调整重复步骤4.3.5–4.3.11 分钟 阈值，直到分割的肝脏感兴趣区域清晰显示血管网络。</li>
		<li>当对所得的肝脏感兴趣区域（ROI）满意后，生成包含以立方毫米为单位的肝脏ROI体积计算结果的量化表格。 
		注意：感兴趣的数据列在“mm”中3“列，其中包含肝脏ROI内体素的数值体积（HU）。注意感兴趣的数值，或通过选择保存整个表格” 导出表格.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>肝相对血容量 
	注意：为了测量肝相对血容量（rBV），该参数与纤维化进展过程中新生血管的形成量显著相关，需采用第二次注射对比剂前的扫描图像以及注射后4小时的扫描图像。分析方法如前所述。34.
	<ol>
		<li>要执行此分析，请加载 ExiTron scan DICOM 文件，并调整灰阶/对比度。 
		注意：关闭 MIP 观察器：在……之下 偏好设置，勾选该框可在加载时禁用最大强度投影（MIP）查看器。对于大型数据集，此操作可提高加载速度。</li>
		<li>访问 建模操作员 通过 工具下拉菜单中的前面板，然后选择 3D ROI 工具该工具为绘制、可视化、保存以及定量分析二维和三维区域提供了高级选项。</li>
		<li>在……之下 3D ROI 操作符，选择 添加 ROI，并划分两个感兴趣区域：一个用于肝脏，另一个用于大血管。</li>
		<li>在……之下 3D 绘画模式与侵蚀/膨胀 特征，选择 二维. 
		注意：建议使用 球体 使用画笔工具绘制感兴趣区域，肝脏区域直径设为8-10像素，血管区域直径设为4-6像素。但画笔工具的直径可根据待选区域的大小进行适当调整。</li>
		<li>使用出现的界面为每个感兴趣区域（ROI）指定名称和颜色。 
		注意：选择感兴趣组织的中心区域的两到五个切片，并定义分割层，以为每种组织生成二维感兴趣区域（ROI）。在每个切片上选择区域时，应避开器官边界区域，如图所示 图4，因为这会引入噪声并影响每个ROI计算出的HU值的可靠性。</li>
		<li>当对设计的感兴趣区域（ROIs）满意后，前往 导航，然后选择 显示表格 显示包含各ROI计算所得HU值的量化表格。 
		注意：感兴趣的数值列在“均值”一栏下，该栏显示了感兴趣区域（ROI）内包含的体素的数值平均值（HU）。记录下感兴趣的数值，或通过选择保存整个表格 导出表格.</li>
		<li>对注射对比剂前的DICOM文件重复所有步骤，以获得肝脏在对比剂注射前的平均亮度。具体操作为，仅针对肝脏执行步骤4.4.2至4.4.5。</li>
		<li>计算每种组织在相应时间点的平均HU值，并将所得数值代入以下方程： 
		<img alt="计算肝脏血容量变化，公式，数学表达式，医学研究" src="/files/ftp_upload/64838/64838eq3v4.png" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="公式 3"> 
		注意：注射对比剂后的大血管被视为100%相对血容量（rBV），而给予对比剂前的肝脏被视为0%相对血容量（rBV）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>门静脉直径 
	注意：门静脉直径的测量采用与肝组织相对血容量（rBV）测量相同的扫描图像，分析方法如前所述35.
	<ol>
		<li>加载 ExiTron scan DICOM 文件，并调整灰阶/对比度。</li>
		<li>在肠系膜上静脉与脾静脉汇合处上方三到四个层面处确定横断面图5).</li>
		<li>使用 尺子 用于精确测量两点间距离的工具（例如圆形静脉区域的直径）。 
		注意：距离在图像上提取，但也可以前往 导航 并选择 显示表格 显示包含计算距离的量化表格或选择 导出表格 保存结果。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

目前推荐用于人类非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）诊断与分期的方法是肝活检，该方法存在出血并发症以及取样误差的风险。40相反，在动物模型中，此类诊断通常通过死后组织学检查进行，尽管目前已有关于可存活肝活检的操作方案，并且在研究设计允许的情况下推荐使用41使用死后组织学方法意味着需要大量动物来研究该疾病的进展过程。因此，无法在同一只动物体内动态观察疾病的发展；此外，在比较来自不同动物、不同时间点获取的样本时，预期会存在更高的变异性。本文中，我们提供一种创新的、非侵入性的 体内 micro-CT 方法应用于一种已建立的非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）实验动物模型，可在同一动物体内通过定量分析以下功能参数，实现对疾病进展的纵向评估：肝脂肪变性程度、功能性组织摄取、相对血容量、门静脉直径以及血管网络密度。
目前，显微CT成像是一种非侵入性成像方法的金标准，可准确呈现活体生物体内的解剖学信息。显微CT能够达到很高的空间分辨率，因此是研究多种病理状态下细微结构的有力工具。此外，利用X...

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是一种代谢性疾病，影响约25%的人群和&#62;80%的病态肥胖者1。据估计，其中约三分之一的患者会发展为非酒精性脂肪性肝炎（NASH），其特征为肝细胞脂肪变性、炎症及纤维化2。NASH是肝硬化和肝细胞癌（HCC）发生风险显著升高的疾病阶段3,4。因此，目前NASH是肝移植的第二大常见原因，并且预计不久将成为肝移植最重要的预测因素5,6,7。尽管该疾病具有较高的发病率和严重性，但目前尚无针对NAFLD的特异性治疗手段，现有疗法仅旨在控制与疾病相关的病理状态，如胰岛素抵抗和高脂血症5,6。
近年来，内皮细胞以及代谢组织（如脂肪组织和肝脏）的血管网络在病理生理学中的作用及其适应性变化在研究中日益受到重视，尤其是在肥胖和代谢紊乱过程中7,8。内皮细胞是一层单层细胞，内衬于血管网络内部，起到功能性和结构性屏障的作用。它还参与多种生理和病理过程，如血栓形成、代谢物转运、炎症反应和血管生成9,10。以肝脏为例，其血管网络的一个显著特征是存在一类高度特化的细胞，称为肝窦内皮细胞（LSECs）。这类细胞缺乏基底膜，并具有多个窗孔结构，有利于血液与肝实质之间底物的快速交换。由于其独特的解剖位置和生物学特性，LSECs在肝脏的病理生理过程中可能发挥关键作用，包括在非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）/非酒精性脂肪性肝炎（NASH）期间肝脏炎症和纤维化的发展。事实上，LSECs在NAFLD进程中发生的病理、分子和细胞层面的适应性改变，促进了疾病的进展11。特别是NAFLD期间由LSECs介导的肝脏血管生成，与炎症的发生以及疾病向NASH甚至肝细胞癌（HCC）的进展密切相关12。此外，与肥胖相关的早期NAFLD表现为LSECs中胰岛素抵抗的发展，这一变化早于肝脏炎症或其他晚期NAFLD征象的出现13。
此外，肝窦内皮细胞（LSECs）最近被发现是多种病因所致肝病过程中肝脏血流和血管网络适应性变化的核心调控者14,15。事实上，慢性肝病的特征是明显的肝内血管收缩以及血流阻力增加，这些因素促进了门静脉高压的形成16。在非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的情况下，多种与LSEC相关的机制参与了这一过程。例如，如上所述，LSEC特异性的胰岛素抵抗与肝血管系统胰岛素依赖性血管舒张功能减弱相关13。此外，在疾病进展过程中，肝脏血管系统对血管收缩因子的敏感性升高，进一步加剧了肝血流障碍，并导致剪切应力的出现，二者共同引起肝窦微循环的紊乱17。这些发现提示，血管系统是肝病中的一个关键作用靶点。然而，目前在NAFLD/NASH的早期诊断与监测以及潜在疗法开发方面仍存在局限性，主要体现在难以对肝脏微环境及（微）血管结构进行一致性的表征，以及难以以时空分辨、无创的方式对疾病分期进行评分。
微型计算机断层扫描（micro-CT）成像是目前用于准确描绘活体生物体内解剖结构信息的无创成像金标准方法。微型CT与磁共振成像（MRI）代表了两种互补的成像技术，能够覆盖广泛的病理类型，并对所成像的结构和组织提供极高的分辨率和丰富的细节。其中，微型CT是一种快速且精确的工具，常用于研究骨疾病及其相关的骨表面改变18、评估肺纤维化随时间的进展19、诊断肺癌及其分期20，甚至用于检查牙科病理变化21，且无需对成像样本进行特殊处理或破坏。
微型计算机断层扫描（micro-CT）成像技术基于不同器官在X射线与物质相互作用过程中表现出的差异性衰减特性。在CT图像中，X射线衰减差异较大的器官可呈现高对比度（例如，肺组织呈暗色，骨骼呈亮色）。而衰减特性非常相似的器官（如不同的软组织）在CT图像上则难以区分22。为克服这一局限性，研究人员已广泛探索了基于碘、金和铋的专用对比剂用于活体（in vivo）成像。这些对比剂可改变其富集组织的衰减特性，从血液循环中清除缓慢，从而实现整个血管系统或特定组织的均匀且稳定的显影23。
在人类疾病诊断中，CT成像及类似技术（如磁共振成像-derived质子密度脂肪分数）已用于测定肝脏脂肪含量24,25。在非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的背景下，高软组织对比度对于准确区分病理性病变或微小血管至关重要。为此，常使用可增强肝脏组织特征对比度的造影剂。此类工具和材料可用于研究多种肝脏特征及可能的病理表现，例如血管网络的结构与密度、脂质沉积/脂肪变性，以及肝脏中功能性组织对脂质（乳糜微粒）的摄取与转运。此外，还可评估肝脏相对血容量和门静脉直径。在极短的扫描时间内，这些参数可提供关于NAFLD评估与进展的不同且互补的信息，有助于建立无创且详细的诊断方法。
本文中，我们提供了一种新型方法的逐步操作方案 体内 采用微计算机断层扫描（micro-CT）成像技术作为无创方法评估非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的进展阶段。利用本方案，可在肝病小鼠模型中对肝脂肪变性程度、组织功能摄取、相对血容量、门静脉直径以及血管网络密度进行纵向分析与评估。

<table><tbody><tr><td>eXIA160</td><td>Binitio Biomedical, Inc.</td><td></td><td>https://www.binitio.com/?Page=Products</td></tr><tr><td>高脂饮食（60% 千卡热量来自脂肪）</td><td>Research Diets, New Brunswick, NJ, USA</td><td>D12492</td><td></td></tr><tr><td>高果糖玉米糖浆&amp;nbsp;</td><td>Best flavors, CA</td><td>hfcs-1gallon</td><td></td></tr><tr><td>Lacrinorm 眼用软膏&amp;nbsp;</td><td>Bausch &amp; Lomb</td><td></td><td></td></tr><tr><td>正常饮食（10% 千卡热量来自脂肪）&amp;nbsp;</td><td>Research Diets, New Brunswick, NJ, USA</td><td>D12450</td><td></td></tr><tr><td>Viscover ExiTron nano 12000&amp;nbsp;</td><td>Milteny Biotec, Bergisch Gladbach, Germany</td><td>130-095-698</td><td></td></tr><tr><td>VivoQuant</td><td>Invicro</td><td></td><td></td></tr><tr><td>X-CUBE&amp;nbsp;</td><td>Molecubes, Belgium</td><td></td><td>https://www.molecubes.com/systems/</td></tr></tbody></table>

新方法 在体 内 用于评估非酒精性脂肪性肝病进展的微型计算机断层扫描成像技术

Novel In Vivo Micro-Computed Tomography Imaging Techniques for Assessing the Progression of Non-Alcoholic Fatty Liver Disease

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是一种日益严重的全球性健康问题，目前缺乏有效治疗手段进一步加剧了NAFLD的影响。现有技术在时空分辨和无创条件下对肝脏微环境结构进行表征以及对疾病分期进行评分的能力不足，这已成为制约NAFLD及时准确诊断（包括分级）与监测，以及潜在疗法开发的重要限制因素。本研究利用饮食诱导的NAFLD小鼠模型，探讨了 体内 微型计算机断层扫描（CT）成像技术作为一种非侵入性方法，用于评估非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的进展阶段，主要关注肝脏血管网络，因其在NAFLD相关肝功能紊乱中具有重要作用。该成像方法可实现对肝脂肪变性及功能组织摄取的纵向分析，同时可评估相对血容量、门静脉直径以及血管网络密度。通过理解NAFLD进展过程中肝脏血管网络的适应性变化，并将这些变化与该方法所揭示的其他疾病进展特征（如脂肪变性、炎症、纤维化）进行关联分析，有望为小鼠NAFLD研究建立更高效、可重复的新方法。本方案还有望提升临床前动物模型在探究&#160;针对疾病进展的新型疗法的开发。

在本项代表性研究中，无需使用任何对比剂的显微CT成像显示，与对照组小鼠相比，非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）小鼠肝脏脂肪百分比更高（表2），证实了其病理特征。通过使用ExiTron对比剂，并结合上述肝脏血管网络结构与密度分析方法，发现NAFLD小鼠肝脏血管网络的总体积密度高于健康对照组（图6，表2）。与对照组小鼠相比，NAFLD小鼠的门静脉直径也更大（表2），这一结构改变与肝病过程中门静脉高压相关34,36,37。同样，NAFLD动物的肝脏相对血容量（rBV）计算值也高于健康对照组（表2）。
此外，功能性组织摄取实验的分析表明，与健康对照组小鼠相比，患有非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的小鼠对eXIA对比...

使用饮食诱导的非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）小鼠模型，我们描述了一种新型方法的应用 体内 以微计算机断层扫描成像技术作为无创方法评估非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的进展阶段，重点聚焦于肝脏血管网络，因其在NAFLD相关肝功能紊乱中具有重要作用。

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是一种日益严重的全球健康问题，其危害因目前缺乏有效的...

我们认为本方案具有重要意义，因为它展示了一种无创、简单且易于操作的方法，可用于随时间评估肝脏疾病诊断的关键指标。这种成像方法能够对肝脏状态进行随时间推移的分析，评估相对血容量、门静脉直径以及血管网络的强度，这些均为肝病病理学的重要参数。了解非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）进展过程中肝血管网络的适应性变化，并将其与脂肪变性、炎症和纤维化等特定标志物相关联，有助于建立新的高效治疗方案。该技术有助于识别此类标志物，并提升小鼠在聚焦于开发针对疾病进展新疗法的临床前研究中的价值。首先，将麻醉后的动物置于CT扫描仪的托架中，涂抹眼膏，固定鼻罩，并在CT扫描仪上设置扫描参数。准备好尾静脉导管，将小鼠放置在温床上，用温水加热尾部。将导管插入尾静脉，通过缓慢且手动的注射方式给予第一种对比剂，注射持续时间为1至3分钟。随后在不同时间点采集全身和肝脏的扫描图像。在首次造影剂最终成像后10天，对第二种造影剂的给药采用相同的流程。加载平扫（pre-contrast）扫描的DICOM文件后，调整对比度以清晰显示肝脏、脾脏和白色脂肪组织。在3D ROI工具下，选择“添加ROI”以生成多个感兴趣区域，在肝脏、脾脏和脂肪组织清晰可见且无明显血管和脂肪干扰的区域进行取样。在绘制模式下，选择“球体”。勾选“仅 2D”复选框，并从下拉菜单中选择八像素的直径，用于在数据上绘制感兴趣区域（ROI）。在腐蚀-膨胀功能中，选择负一的腐蚀。使用横断面上的球体工具，通过在感兴趣区域划分二维感兴趣区（ROI）来进行采样。进入导航菜单并选择显示表格，以显示包含每个感兴趣区计算得到的猎犬场单位值的定量表格。然后将这些数值代入此方程中。计算肝脏脂肪百分比。加载eXIA扫描的DICOM文件，并调整对比度以清晰显示肝脏、脾脏和左心室。在3D ROI工具下，选择添加ROI，以对肝脏进行多个ROI的分割。在绘制模式下，选择仅 2D，并选择“球体”以添加直径为八个像素的感兴趣区域（ROI）覆盖数据。在腐蚀-膨胀功能中，选择减一腐蚀。为每个 ROI 指定名称和颜色，并选择“显示表格”以显示包含各 ROI 计算得到的 HU 值的定量表格。重复上述步骤以获得 PV 器官 t0 后，将数值代入屏幕上显示的公式，计算出对应于功能性组织摄取脂质转移的百分比对比度。加载 ExiTron 扫描的 DICOM 文件，并调整对比度以清晰显示肝脏血管网络。选择添加 ROI，为肝脏生成一个三维 ROI。通过标记目标区域来定义肝脏感兴趣区域（ROI）。然后从ROI选择器中选择背景ROI。单击“执行裁剪”图标，以去除背景，同时不改变肝脏ROI。激活最大强度投影查看器。然后，在以魔棒图标表示的分割算法下，选择连通阈值法以重新分割肝脏感兴趣区域。通过输入最小值和最大值来设置阈值，并获取血管网络。再次去除背景肝脏组织，以清晰显示血管网络。加载 ExiTron scan DICOM 文件后，调整对比度，使肝脏、脾脏和左心室清晰可见。选择添加 ROI，并对肝脏和一条大血管进行 ROI 分割。定义分割层，为每种组织生成二维感兴趣区域（ROI）。对注射对比剂前的DICOM文件重复上述步骤，以获得肝脏在对比剂注射前的平均亮度。对于门静脉直径，定位在肠系膜上静脉与脾静脉汇合处上方三到四个层面的横断面，然后进入导航，接着进行距离测量，选择线工具以测量两点之间的精确距离。该分组数据展示了平均对比度值。功能组织摄取实验表明，与健康对照组小鼠相比，非酒精性脂肪肝病小鼠对eXIA对比剂的摄取更高且清除更慢。这些代表性结果揭示了非酒精性脂肪肝病小鼠与健康对照组小鼠在肝脏脂肪百分比、肝血管网络体积、门静脉直径以及肝相对血容量方面的差异。在未使用任何对比剂的情况下进行显微CT成像，结果显示非酒精性脂肪性肝病小鼠的肝脏脂肪百分比高于对照组。同样，与健康对照组相比，非酒精性脂肪性肝病小鼠的肝血管网络体积、肝相对血容量以及门静脉直径均更大。采用该技术时最重要的是始终准确定位所选的解剖区域。选择错误的解剖位置可能导致结果不准确。通过遵循本方法和方案，可对肝病分期进行准确评估，从而为评价新药疗效提供一个明确的平台。该技术为评估肝脏病理以及启动相关药物开发检测提供了新方法，使过程更简便、更准确。

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Research

科研

JoVE Journal

Biology

生物学

用于评估非酒精性脂肪肝进展的新型 体内 微计算机断层扫描成像技术

本方法概述了使用量子微计算机断层扫描（MicroCT）结合碘化对比剂，在实验性心肌缺血小鼠模型中评估心脏形态、功能、灌注、代谢及存活能力。该技术可用于多种人类心脏病动物模型的无创、高通量、纵向体内成像。...

体内 心肌结构、功能、灌注及存活性的定量评估：基于心脏微型计算机断层扫描技术

本文描述了一种多模态显微内窥镜的组装与使用方法，该内窥镜可同时获取组织表层的图像数据以及组织生理参数，包括血红蛋白浓度、黑色素浓度和氧饱和度。该技术可用于评估组织结构与灌注情况，并可根据研究者的具体需求进行优化。...

多模态成像与光谱纤维束微内窥镜平台用于无创、 体内 组织分析

此处优化了生成方法 体内 和 体外 描述了肝脂肪变性模型的建立方法，以及对脂肪变性表型和相关生理参数的分析。...

优化分析 体内 和 体外 肝脂肪变性

我们介绍一种基于显微CT和荧光分子断层成像的非侵入性多模态成像方法，用于对通过两次气管内滴注博来霉素诱导的小鼠肺纤维化模型进行纵向评估。...

一种基于显微CT与荧光分子断层成像的多模态成像方法用于小鼠博来霉素诱导肺纤维化的纵向评估

本方案描述了一种增强型超声技术的使用方法，用于无创性地观察和量化非酒精性脂肪性肝病啮齿类动物模型中肝组织的变化。...

超声与剪切波弹性成像在非酒精性脂肪性肝病/非酒精性脂肪性肝炎大鼠模型中的应用

非酒精性脂肪性肝炎小鼠模型中肝脏细胞外基质的三维成像

本研究描述了基于脱细胞的方法，用于通过完整的肌肉体积来可视化和量化肌内脂肪组织（IMAT）的沉积，以及量化构成IMAT的单个脂肪细胞的各项指标。...

基于脱细胞技术的骨骼肌脂肪浸润定量分析

在本实验方案中，我们探讨了在小鼠中成功实施原位肝移植（OLT）模型的方法。此外，还讨论了在小鼠成功进行OLT后，用于进一步分析同种异体移植物通畅性的辅助技术，特别是利用微型计算机断层扫描（microCT）成像的方法。...

利用显微计算机断层扫描血管造影术在小鼠中成功实施原位肝移植

本研究介绍了一种利用狄克逊磁共振成像（Dixon...

一种基于Dixon磁共振成像的肝脏脂肪分数分布分析三维定量技术

本方案介绍了一种用于活体小鼠体内显微成像的前沿可重复使用肝脏成像工具（RHIT），该工具可增强组织稳定性，适用于快速和急性实验。RHIT采用3D打印设计，生产成本低，具有可扩展性和多功能性，能够实现对不同体型小鼠代谢过程的长期观察。...

可重复使用的肝脏成像工具：一种用于肝脏活体显微成像的可重复使用3D打印工具

了解用于评估非酒精性脂肪肝进展的新型体内微计算机断层扫描成像技术。该方法通过分析肝脏血管网络变化，为疾病诊断和药物开发提供非侵入性评估平台。

新方法在体内用于评估非酒精性脂肪性肝病进展的微型计算机断层扫描成像技术

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新方法 在体 内 用于评估非酒精性脂肪性肝病进展的微型计算机断层扫描成像技术

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