In vivo Near Infrared Fluorescence (NIRF) intravaskuläre Molecular Imaging von entzündlichen Plaque, einen multimodalen Ansatz, um Imaging der Atherosklerose

Bei diesem Verfahren wird ein neuer Nahinfrarot-Fluoreszenzkatheter oder NIRF-Katheter verwendet, um die zweidimensionale intraarterielle Gefäßbiologie abzubilden und biologische Prozesse wie Atherosklerose, Entzündung und Angiogenese zu überwachen. Zunächst wird ein experimentelles Modell der Atherosklerose in der Aorta und im Beckenbecken eines neuseeländischen weißen Kaninchens zum richtigen Zeitpunkt erstellt. Ein NIRF Activat Nanosensor wird injiziert, um eine entzündete Plaque zu markieren.

24 Stunden später eine koregistrierte arterielle Angiographie, intravaskulärer Ultraschall und in vivo und ex vivo intravaskuläre Nahinfrarotfluoreszenz. Bilder von Kaninchen, einem Roma sind erforderlich. Die Aorta und die Beckenarterien werden dann präpariert, um eine ex vivo Fluoreszenz-Reflexionsbildgebung und eine immunhistochemische Analyse der entzündeten Plaque durchzuführen.

Die endgültigen Ergebnisse zeigen quantifizierbare Signale, die mit einer entzündlichen atherosklerotischen Plaque korrelieren. Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen im Bereich der molekularen Bildgebung zu beantworten, wie z. B. in vivo, die Echtzeit-Detektion von Entzündungen und Plaques, Schlüsselmarker für gefährdete Plaques oder die Vorläufer eines akuten Myokardinfarkts. Die Implikationen dieser Technik erstrecken sich auf die Therapie von Atherosklerose, da sie den Echtzeit-In-vivo-Nachweis von Entzündungen ermöglichen kann, was in zielspezifische und patientenspezifische Therapien umgesetzt werden kann, die Entzündungen im menschlichen Bereich reduzieren.

Die koronare Atherosklerose beim Menschen ist ein Schlüssel zur Vorbeugung des gefürchteten akuten Myokardinfarkts. Obwohl diese Methode Einblicke in die koronare Atherosklerose geben kann, kann sie auch auf andere Systeme einschließlich peripherer Gefäßerkrankungen angewendet werden, z. B. zur Charakterisierung von Läsionen in der Halsschlagader, dem Beckenkörper oder den Oberschenkelarterien, den Verursachern der peripheren Gefäßerkrankung. Nach der Denudation nach dem Ballon und der Etablierung des Atherosklerosemodells werden die Tiere vier Wochen lang auf einer 1%Cholesterin-Diät gehalten, und in der fünften Woche werden die Tiere auf eine 0,3%Cholesterin-Diät umgestellt.

Acht Wochen nach der Ballonverletzung und 24 Stunden vor der Bildgebung wird dem Kaninchen intravenös über eine Ohrvene injiziert, um nach Ablauf von 24 Stunden mit dem injizierbaren Nanosensor pro sense 750 VM 110 proli active entzündete Plaques zu markieren. Die Tiere werden auf die Operation vorbereitet, indem der Operationsbereich rasiert und dann gründlich mit 10% Povidon-Jod desinfiziert wird, dann werden die Tiere anästhesiert und die arterielle Achse wird durch die rechte Arteria carotis communis erhalten. Um das Gewebe leicht abbilden zu können, wird intraarterielles Heparin verabreicht und eine Baseline-Angiographie erstellt.

Ein IVUS-Katheter wird auf einen klinischen Führungsdraht der Koronararterien mit einem Durchmesser von 0,014 Zoll geladen und unter fluoroskopischer Führung in die Schleuse eingeführt. Die Spitze des Radiopacks des Drahtes wird distal in die rechte Beckenarterie positioniert. Ein 100-Millimeter-Pullback, der sich über die AOR-Beckenbifurkation bis zu den Nierenarterien erstreckt, wird eingeleitet und Bilder werden aufgenommen.

Es wird eine longitudinale Rekonstruktion des Gefäßes erhalten und eine luminale Plaque identifiziert. Mit einem 100-Millimeter-Pullback wird dann die gesamte Länge der Aorta abgedeckt. Aus den Serien werden Längsrekonstruktionen für zweidimensionale Axialbilder mit Hilfe der Programmiersoftware MATLAB generiert.

Der NIRF-Katheter wird auf den Draht geladen. Der Katheter wird vorsichtig in die Schleuse eingeführt und der Bildgebungskopf distal in die linke Beckenarterie positioniert, während mehrere automatisierte NIRF-Katheterpullbacks durchgeführt werden. Die Fluoreszenzsignale innerhalb der Atherosklerosezonen werden notiert.

Diese Bilder werden aufgezeichnet und mit der MATLAB-Software, einer entsprechenden Skalierung und Fensterbildung basierend auf dem erreichten Signalbereich weiterverarbeitet. Das Tier wird dann eingeschläfert und aortoiliakales Gewebe wird ex vivo isoliert. Die atherosklerotische Aorta und die Beckenarterien werden identifiziert und frei vom umgebenden Gewebe präpariert.

Darüber hinaus werden auch kleine zwei mal zwei Zentimeter große Stücke von Leber, Niere, Milz und Herz gewonnen. Nach der Isolierung wird der arterielle Baum mit normaler Kochsalzlösung durchblutet, bis die untere Hohlvene frei von Blut ist. Nach Abschluss der Exvivo-NIRF wird das präparierte AOR-Beckengewebe in 10 bis 20 Kubikzentimeter normaler Kochsalzlösung platziert und für die Fluoreszenzreflexionsbildgebung oder FRI-Analyse transportiert.

Die Aorta und die Beckengefäße werden auf eine Annäherung an Echtzeitlängen verlängert und Bilder werden bei mehreren Wellenlängen unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen Fluoreszenzreflexionsbildgebungssystems erhalten, das mit Mehrkanalfiltern ausgestattet ist. Für jede Wellenlänge wird eine Reihe von Belichtungszeiten verwendet und erfasst. Die Bilder werden als DICOM-Dateien für weitere Analysen als Positiv- und Negativkontrollen exportiert. Bestimmte Organe wie Leber, Milz, Niere und Herz werden mit ähnlichen Kanälen und Expositionszeiten abgebildet.

Alle Bereiche mit erhöhtem Fluoreszenzsignal im nahen Infrarotkanal werden in atherosklerotischen Arterien festgestellt. Ein erhöhtes Signal korreliert mit Bereichen mit erhöhter Plaque, Cathepsin-B-Signal und Plaque-Makrophagen, Entzündungsmarkern, die anfällig für Plaques mit hohem Risiko sind. Die Bereiche des normalen, nicht verletzten Gewebes wie die linke Beckenarterie und die Bereiche der Plaque werden identifiziert, kleine fünf bis 10 Millimeter große Geweberinge werden bis zur Verwendung in optimale Schnitttemperatur- oder OCT-Medien eingebettet.

Für die Sektion werden die Blöcke bei minus 80 Grad Celsius gelagert, wobei Standardtechniken für die Sektion und die immunhistochemische Analyse verwendet werden. Es werden Hämatin- und Eosin-Färbungen sowie RAM 11-Färbungen durchgeführt. DICOM-Dateien werden verwendet, um Bilddaten von NIRF und FRI zu verarbeiten, die im nahen Infrarot aufgenommen wurden.

750-Nanometer-Kanäle und Pullbacks werden mit MATLAB- bzw. OIC-Software verarbeitet. Es wird eine ordnungsgemäße Fensterung erreicht, um den gesamten Bereich der Signalintensität anzuzeigen. Die endgültigen Bilder werden als TIFF-Dateien exportiert.

Dateien werden in die Standard-Bildanalyse importiert. Software und Bilder werden anhand von Referenzpunkten wie den Wirbeln, der Beckenbifurkation und der Nierenarterie ausgerichtet. Auf dem Angiogramm sind Bereiche des normalen Gefäßes und der Plaque zu erkennen.

Regions of Interest oder ROI werden manuell für normales Gewebe und Plaquebereiche nachgezeichnet, um eine geeignete Rückverfolgung zu ermöglichen. Das longitudinale IVUS-Bild des Gefäßes wird verwendet und die Identifizierung des normalen Gefäßes und der Plaque ist leicht zu identifizieren. Die mittleren Signalintensitäten werden mit MATLAB bzw. oix sowohl für FRI- als auch für NIRF-Bilder erfasst.

Schließlich werden gezielte Hintergrund- oder TBR-Verhältnisse für Plaquezonen berechnet. Zur Berechnung der TBR wird das mittlere ROI-Signal der Plaquefläche durch das ROI-Signal des Hintergrundrauschens dividiert. Nach Abschluss des obigen Protokolls können wir Bereiche mit erhöhter Kassin- oder Entzündungsmolekülproteaseaktivität in einer entzündlichen Plaque in der Aorta und den Beckengefäßen identifizieren und charakterisieren, indem wir einen activat-Nanosensor injizieren.

Mit dem pro sense VM 110 können wir die proteolytisch aktive Plaque identifizieren. Diese erscheinen als helle oder signalintensive Zonen, wenn sie mit FRI im nahen Infrarotkanal abgebildet werden. Die NIRF-Pullbacks korrelieren mit einer erhöhten Signalintensität durch FRI und Alignments mit IVUS, die eine anatomische Registrierung von NIRF-Signalen ermöglichen Berechnete Plaque-TBRs aus FRI und NIRF mit ähnlicher immunhistochemischer Analyse von heller Plaque bestätigen das intensive Vorhandensein von RAM 11-Aktivität in Bereichen von Plaque Einmal gemeistert, kann diese Technik in etwa zwei bis vier Stunden durchgeführt werden, wenn sie richtig durchgeführt wird.

Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, daran zu denken, dass die konsistenten Fenster- und Bildgebungsdaten und die richtige Ausrichtung auf die Angiographie vorsichtig sind. Intravaskulärer Ultraschall und FRI sind entscheidend für die korrekte Interpretation der Daten Nach ihrer Entwicklung. Diese Technik ebnete Forschern auf dem Gebiet der molekularen Bildgebung den Weg, um Atherosklerose in humanisierten Herzkranzgefäßen zu erforschen.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie eine multimodale Bildgebungsstrategie anwenden können, die diesen neuartigen intravaskulären In-vivo-Nervenkatheter verwendet, um entzündliche Plaque in proteolytisch aktiv entzündeten schnellen Atheromen abzubilden und zu quantifizieren. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit chirurgischen Instrumenten und Körperflüssigkeiten wie Blut gefährlich sein kann und dass bei diesem Eingriff immer Vorsichtsmaßnahmen wie sorgfältige chirurgische Techniken und persönliche Sicherheitsmaterialien wie Handschuhe und Masken getroffen werden sollten.