2023年3月24日
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。
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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本研究探讨了一种新型的无创微型计算机断层扫描(micro-CT)成像技术,用于监测饮食诱导的小鼠模型中非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的进展。该方法侧重于分析肝脏血管网络,这是肝病失调的关键因素。
在临床前模型中,非侵入性活体微计算机断层扫描(micro-CT)成像可实现对非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)进展的纵向、定量评估,填补了肝脏病理学研究中的关键空白。该方法能够以高分辨率、可重复地测量血管和组织的改变,有助于提高早期药物发现和转化研究中的预测可信度。将此类成像结果整合至发现流程中,可优化治疗假设验证和候选药物筛选的决策过程。
该成像方案可整合到从早期靶点验证到非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)模型中临床前候选物评估的整个发现流程中。