Name: In Vivo quantitative Bewertung der myokardialen Struktur, Funktion, Perfusion und Lebensfähigkeit Mit Herz Micro-Computertomographie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-16T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 13 s
Description: Erfahren Sie die Anwendung von Micro-CT zur Bewertung myokardialer Struktur, Funktion und Perfusion bei Mäusen mit experimentell induzierter Myokardischämie. Diese nicht-invasive Methode ermöglicht schnelle, longitudinale kardiale Analysen.

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Diese Arbeit wurde von der Stichting Lijf en Leven, Projekt unterstützt Dilatation gegen arterielle Verschlusskrankheit steno.

ED van D., RR, JE erklären, dass sie keine finanziellen Interessen haben. SB ist eine bezahlte Mitarbeiter von PerkinElmer, die die bildgebende Instrumente herstellt. Publikationskosten für dieses dieses Video-Artikel wurden von PerkinElmer bezahlt.

In den letzten Jahren hat die MicroCT 26-29,30 zur Charakterisierung von Herzstruktur und Funktion in kleine Tiere betrachtet viele Forschungen Modalität werden. Allerdings wurde die Instrumentierung, die in dem Stand der Arbeit entweder einzeln angefertigt oder nicht mehr im Handel erhältlich. Als solche wurde diese Studie eine einfache und umfassende Protokoll für den Einsatz von High-Speed-MicroCT System mit Eigen kardiorespiratorischen Gating abzielen zu Herz globale und regionale Funktion zusammen mit myokardialen Perfusion und Lebensfähigkeit in kleine Tiere als Modelle des menschlichen Herzens bestimmen Krankheit. Eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Untersuchung Herz Struktur und Funktion ist die Fähigkeit des Scanners für physiologische Herzbewegungen zu berücksichtigen. Zu diesem Zweck EKG-basierten prospektiven und retrospektiven Gating-Techniken verwendet werden können. Allerdings stützt sich Interessenten (Schritt und schießen) Gating auf einem vorher festgelegten Intervall des Herzzyklus, für Prüfungweise während der Diastole, wenn die Herzbewegung ist am wenigsten. Mit diesem Ansatz nur ein Bild pro Herzzyklus erhalten wird, und nur eine Phase des Herzzyklus rekonstruiert werden kann. Als solcher, abgesehen davon, dass Zeit, prospektiv gated Rekonstruktionen zu erzeugen aufwändig produzieren nur eine Datenmenge, die von funktionellen Informationen vorenthalten wird. Retrospektiven Gating, andererseits ermöglicht die Rekonstruktion von mehreren Datensätzen an jedem Abschnitt des Herzzyklus, wodurch globalen und regionalen linksventrikulären Funktionsanalyse. Die aktuelle Arbeit kardio-Rekonstruktionen mit Eigen retrospektiven Gating eingesetzt. Eigen retrospektiven Gating nutzt proprietäre bildbasierten Software enddiastolischen und End-systolische Herzphasen, ohne dass eine spezielle Atem- und Herzüberwachungseinrichtungen 29,31,32 zu rekonstruieren. Eine ausgezeichnete Übereinstimmung der Eigen Retrospektive und extrinsische EKG-abhängige retrospektiven Gating für studying Herzfunktion bei Mäusen und Ratten wurde durch Dinkel gezeigt et al. 29. Während dieser vorliegenden Arbeit Eigen retrospektiven Gating nicht nur deutlich den Zeitaufwand minimiert, um die Untersuchung festzulegen, sondern auch die Abhängigkeit von Überwachungshardware beseitigt, wie EKG-Ableitungen und Atemluftsensor sowie zusätzliche Bedien Fähigkeiten richtig um es einzurichten. Nach der Rekonstruktion, Bildqualität beider enddiastolischen und endsystolischer Datensätze wurde zufriedenstellend für Herz-Analyse gefunden. Bei der Prüfung der Bilder, wurde besonderer Wert auf Bewegungsartefakte zu entrichten, das während einer unzureichenden Niveau der Anästhesie, streifen der Artefakte, die als Folge der fehlenden Projektionen bei Tieren mit hoher Atmungsrate passieren kann, Low-Dämpfung Artefakte, die sind häufig verursacht auftreten kann Knochenstrukturen und können Durchblutungsstörungen, und Ring Artefakte nachahmen, die von Fehlkalibrierung oder Ausfall eines oder mehrere Detektor ele entstehen könnengen. Die Fähigkeit von MicroCT Herz strukturelle und funktionale Informationen zu produzieren, ist auch abhängig von der Verfügbarkeit von geeigneten intravaskulären Kontrastmittels. Die meisten derzeit im Handel erhältlichen MicroCT Kontraste können in der Regel Partikel in nichtmetabolisierbare Makrophagen-spezifische und polydispers umsetzbarer Jod-basierte Kontraste 23,33-36 unterteilt werden. Obwohl teilchenförmigen Mitteln größer opacification Röntgen bieten aufgrund ihrer höheren Ordnungszahl (Barium, Z = 56, und Gold, Z = 79), können sie nicht für metabolische Beurteilung verwendet werden. Darüber hinaus sind diese Mittel als schädlich für den Organismus gesehen und durch die Leber Makrophagen (Kupffer-Zellen) entfernt, das Spülen Zellen des retikuloendothelialen Systems (RES). Aufgrund ihrer nicht-metabolisierbaren Natur, induzieren diese Mittel Änderungen in der Lebermikrozirkulation gleichzeitig mit Leberschäden 37. Metabolisierbare Iodbasis Gegensatz, auf der anderen Seite, sind nicht targeted für RES-spezifische Entfernung, sollten also besseres Sicherheitsprofil bieten und Lebertoxizität zu vermeiden. Zusätzlich zu ihrer besseren Sicherheitsprofil sind diese Gegensätze durch metabolisch aktive Gewebe aufgenommen, kann somit für die Lebensfähigkeit Beurteilung 22,23 verwendet werden. Zu diesem Zweck wurde iodiertes Kontrastmittel für die vorliegende Untersuchung ausgewählt. Der Kontrast wurde bei einer Dosis von 5 oder 10 &amp; mgr; l pro Gramm Körpergewicht des Tieres als einzelne intravenöse Bolus-Injektion verabreicht. Obwohl beide Dosen zufriedenstellende Verbesserung Ergebnissen wurde eine dosisabhängige Zunahme der linksventrikulären und myokardiale Kontraststufen beobachtet, wenn 10 ul / g des Kontrast injiziert wurde. Von Interesse, mit dem größeren Dosis, war die Dauer der Blutpool verlängerte und der Höhepunkt der myokardialen Kontrastmittelaufnahme verzögert wurde. Ein Tier (Maus 1) wurde 10 Wochen nach der Operation verfolgt und während dieser Zeit es jede zweite Woche abgebildet wurde. Aus Erfahrung im Zusammenhang keine nachteiligen Auswirkungen auf den Kontrast (insgesamt 5 inProjektionen) oder in Verbindung mit Röntgenaufnahme (insgesamt 10 MicroCT Scans) wurden in die Maus während der Dauer der Überwachung festgestellt. Eines der am häufigsten berichteten Nebenwirkungen von langfristigen Jod Exposition Störung der Schilddrüse, die makroskopisch nicht auf Post-mortem-Untersuchungen festgestellt wurde. Mannheim et al. Untersucht Thyroxin-Spiegel nach 3 aufeinanderfolgenden Gegensatz Verwaltungen und fanden keinen Unterschied, wenn die Pegel zu den Kontrollen 37 verglichen. Mit der Verwendung der gleichen MicroCT Datensätze, keine Anzeichen von strahleninduzierten Lungenfibrose wurde in diesem Tier detektiert (Daten nicht gezeigt), um die Sicherheit des Verfahrens entspricht. Bewertung der globalen und regionalen ventrikuläre Herzfunktion ist der stärkste Faktor für die Herzleistung und wichtig im Hinblick auf die Prognose und die Wahl der therapeutischen Intervention 38,39 berücksichtigt. Die globalen linksventrikulären Funktionsindizes umfassen ventrikulären enddiastolischen Volumen links (LVEDV), linksventrikuläre endsystolischer Volumen (LVESV), linksventrikuläre Schlagvolumen (LVSV), linksventrikuläre Ejektionsfraktion (LVEF) und Herzleistung (CO). Frühere MicroCT Studien bestätigten, dass eine quantitative Auswertung der globalen Herzfunktion in murine Herzkreislauferkrankungen Modelle machbar ist und dass ausgeprägte Abnahme der globalen Herzfunktion erfolgt bald nach LAD Arterienverschluss. Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit früheren Berichten, dass deutliche Reduzierung der LVSV, LVEF und CO aufgetreten bereits am Tag 1 nach der Okklusion 29,40-43. Es ist bemerkenswert zu erwähnen, dass Herzfunktionsleistung ist abhängig von der Art und dem Grad der Anästhesie, wodurch für genaue Messungen der Herzfrequenz während der Bildaufnahme sollte möglichst physiologischen 44 gehalten werden. Quantitative Bewertung der linksventrikulären Herzmuskelmasse (LVMM) ist wichtig für die Bewertung der linksventrikulären Hypertrophie und wurde in erster Linie MR durchgeführt unter Verwendung vonIch 11,43,45,46. LVMM wird oft für das Körpergewicht korrigiert und als linksventrikuläre Myokard-Mass-Index (LVMMI) präsentiert zur Normalisierung der Herzgewicht unter Mäusen unterschiedlichen Alters und Habitus zu ermöglichen. Genaue Schätzung dieser Parameter ist wichtig, da die Mäuse mit Myokardinfarkt entwickeln signifikante LV Hypertrophie 47. Bewertung der LVMM, LVMMI und LV Geometrie ist auch wichtig für die Diagnose von Herzhypertrophie und Dysplasie 11. Als solche Bestimmung dieser Parameter werden zusätzlich von Vorteil sein, Bedingungen wie konzentrische Hypertrophie, exzentrische Hypertrophie zu unterscheiden, oder konzentrische Umbau. In der vorliegenden Arbeit sowohl LVMM und LVMMI Werte wurden bei Mäusen unterzogen bestimmt Arterie Ligation nach LAD und in der scheinoperierten Tier. Anschließend wurde die Grße des Myokardinfarkts identifiziert und verwendet, um den Prozentsatz des Infarktgröße zu berechnen. Obwohl während der Operation war die Ligatur zur LAD koronaren Herz Applied auf dem gleichen Niveau, die Okklusion erzeugt Infarkte mit einem gewissen Variabilität: 13,3%, 15,8% und 22,4% (Tabelle 1). Eine mögliche Erklärung für diese Variabilität kann aus Unterschieden in der Koronararterie Anatomie ausgehen und ihre territoriale Blutversorgung zwischen den Tieren, und in Übereinstimmung mit früheren Berichten 48. Die häufigste Art der Infarktgröße Beurteilung in einem Maus-Modell des Myokardinfarkts durch ex vivo Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC) Färbung der Technik, die keine Längs Überwachung der Krankheit in dem gleichen Tier ermöglichen würde. Im Rahmen früherer Arbeiten von Ashton et al. 22 und von dieser Zeit ist es bemerkenswert, dass MicroCT in Verbindung mit jodhaltigen Kontrastmitteln eine Alternative bieten können und zerstörungsfreie Methode der Infarktgröße in Längsrichtung zu bestimmen. Ein zusätzlicher Vorteil der MicroCT Technik liegt in der sehr genaue Bestimmung der regionalen Ischämie. Like beim Menschen der linken Koronararterie der Maus spaltet sich in einer absteigenden Arterie (LAD) und einem Septum-Zweig (LCX). Doch bei Mäusen, die Anatomie der Seitenzweige der LAD und LCX unterscheidet sich deutlich zwischen den Tieren 48. Große Äste der LCX parallel manchmal eng an die LAD und da die Herzkranzgefäße von Mäusen sind inner myokardialen und daher nicht sichtbar, Seitenstreben der LCX sind manchmal aus Versehen aber unvermeidlich in der koronaren Okklusion während der Maus-Infarkt-Verfahren einbezogen. Als solche kann die circumferentional polar Karte erhalten nach MicroCT verwendet werden, genau zu bestimmen, welche wurden Koronararterien verschlossen, da die Aufnahme Perfusion und Kontrast in Sektoren 2, 3, 8 und 9 werden durch die LCX betroffen, während Bereiche 7, 10, 11, 12 , 13, 15, 16 und 17 werden durch die LAD geliefert. Dementsprechend ist das polare Karte von großem Nutzen für die genaue Bestimmung des okkludierten Arterien und entsprechend unterstützt allem in der richtigen Interpretation der Auswirkungen der myocaRDIAL Infarkt der Herzfunktion und Fortschreiten der Krankheit. Das Modell Myokardinfarkt Maus hoch ahmt den menschlichen klinischen Situation verwendet, in denen Herzkranzgefäße plötzlich infolge einer akuten Plaqueruptur verschlossen werden und ist als solche von großem Nutzen 49 die Krankheitsentwicklung des infarzierten Herzen zu untersuchen. Während in den entwickelten westlichen Ländern die Behandlung von Patienten mit Herzinfarkt bei schneller Wiederherstellung der Rückführung des Herzkranzgefäßes ausgerichtet ist, bei vielen Gelegenheiten, vor allem in wirtschaftlich weniger entwickelten Ländern, in denen das Auftreten von Herzinfarkt rasch zunehmende wird, kann der Verschluss nicht in gelt werden Zeit 1,50. Dies führt zu einem großen ventrikuläre Infarkte, die am häufigsten an chronischer Herzinsuffizienz führen und sind eine enorme Belastung für die öffentliche Gesundheit. Folglich Längs nicht-invasive diagnostische Methoden, um einen Myokardinfarkt-Modell mit einer permanenten Koronararterie occ mitlusion und einem großen Infarkt sind von großer Bedeutung, neue Behandlungsstrategien gegen diese Krankheit zu entwickeln. Myocardial CT Perfusion Imaging ist ein sich schnell entwickelndes Technik, die quantitative Beurteilung der regionalen koronaren Blutfluss Anomalien und deren Bedeutung für die Herzfunktion und Lebensfähigkeit ermöglicht. Neuere kleinen Tierversuchen reduziert die Kluft zwischen MicroCT und SPECT, die Methode der Wahl für die Perfusion und Lebensfähigkeit Beurteilung 22. Mit dem Ziel, den Grad der regionalen Blutfluss Beeinträchtigung zu bewerten, indem die LAD Koronararterienokklusion verursacht wurden die MicroCT Daten auch für Myokard-Perfusions-Informationen ausgewertet. Die ligierte LAD-Arterie ist bekannt, Blutversorgung der freien Wand zu schaffen, ein Teil der Trennwand, und den apikalen Bereich des linken Ventrikels. Myocardial Perfusion Mängel (hypoenhanced Bereiche) von Maus 1 in einem polaren gezeigt Mitte vorderen System und offensichtlich koordinieren, Mitte inferolateralen, Mitte anterolateralen, apikalvordere und apikal Seitensegmente, sind die Ergebnisse im Einklang mit dem gleichen Herzkranzverteilung (Abbildung 3). Kein Unterschied zwischen Perfusionsdefekte abgeleitet von enddiastolischen und endsystolischer Bilder wurde in homosegments gefunden. Die enddiastolische und End-systolischen myokardialen Perfusion Polarkartendarstellungen der scheinoperierten Tier sind in Abbildung 4 dargestellt. Leichte Unterschiede in Herzmuskeldurchblutung zwischen den Segmenten des Kontrolltier unbedeutend sind auf beiden enddiastolischen und endsystolischer Darstellungen . Interessanterweise können die Bereiche hypoenhancement visuell auf Kurz axiale Querschnittsbilder (Abbildung 1) und leicht als 3 gezeigten quantifiziert werden kann ersichtlich ist. Es war nicht möglich, in der Studie von Befeda et al. Und konnte durch erklärt größer Rauschen des MicroCT Instrument 22 verwendet. Um visuell wahrgenommen werden kann, muss die Signaldifferenzen mindestens drei bis fünfmal größerals das Rauschen (Standardabweichung) in dem Bild 51. Geräuscharme des MicroCT in dieser Studie verwendeten erlaubt Erkennung eines kleinen Signalunterschied zwischen beeinträchtigten und normal durchbluteten Herzmuskel (127HU ± 23HU vs. 217HU ± 29HU), so dass erfolgreiche Beurteilung der myokardialen Perfusion Musterdefekte. Einer der Hauptvorteile von jodhaltigen Kontrastmittel ist die Fähigkeit Myokardvitalität und Metabolismus durch den Kontrast im Zusammenhang myokardialen Verbesserung zu beurteilen. Soweit uns bekannt ist, die Fähigkeit des Kontrast Myokard zu verbessern wurde zuerst von Detombe et al. 23 und seinem ersten Einsatz für Myokardinfarkt Bildgebung wurde von Ashton et al. 22. Obwohl die Gruppe zeigte, dass mit Myokardinfarkt in den Mäusen perfundierten Myokard zeigte ähnliche Verbesserung zu den Kontrollen, und dass die infarzierten Myokard keine Verbesserung, myocardial e des Segment quantitative Bewertung zeigtennhancement wurde nicht berichtet. Um weiter zu untersuchen, ob können myokardiale Verbesserung quantitativ bewertet werden, wurden alle Mäuse mit der gleichen Bildgebungsprotokoll reimaged 3-4 Stunden nach der Kontrastmittelgabe, wenn der Herzmuskelverbesserung in Bezug auf Hohlraum maximal war. Myocardial Kontrastmittelaufnahme Defekte wurden visuell beobachtet auf kurzen Achse enddiastolische und endsystolische Querschnittsbilder einer Maus Herz mit Myokardinfarkt (Abbildung 5), aber nicht in der scheinoperierten Tier (Abbildung 6). Myocardial Aufnahme wurde in jedem Myokardsegment von beiden enddiastolische und endsystolische Rekonstruktionen und präsentiert in einem polaren Koordinatensystem (7 und 8) quantitativ bewertet. Die enddiastolische und endsystolische homosegmental Werte von dem gleichen Tier erhalten wurden, waren nicht verschieden. Allerdings sind die umlaufenden Polardiagramme zeigten segmentspezifische Auffälligkeiten (FigurE 7) mit ähnlichen Muster wie die auf den myokardialen Perfusion Karten dargestellt (Abbildung 2). Keine Kontrastmittelaufnahme Mängel wurden an den umlaufenden Polardiagramme der scheinoperierten Maus (Abbildung 8) gesehen. Die Myokard-Aufnahme Daten von ausreichender Qualität waren globalen Funktionsanalyse und quantitative Bewertung von LV Myokardmasse und Infarktgröße durchzuführen (nicht dargestellt). Obwohl es nicht relevant für die derzeit verwendete Modell mit Permanent LAD Koronararterienokklusion, glauben wir, dass der Kontrast kann myokardiale Extraktion Änderungen nicht nur in der Region fließen myokardialen Blut bezogen werden, sondern auch auf den Zustand der Herzmuskelzellen (zB vernarbte, betäubt und Winterschlaf Myokard) . Zur Überprüfung dieser Hypothese wird die zukünftige Arbeit des Modells mit temporären myokardialen Ischämie und Reperfusion beschäftigen. Aktive Kontraktion des Herzmuskels führt zu myokardialen Wandbewegung und Verdickung, die als wichtiger Marker der systolische f dienenSalbung und Myokardvitalität. Beurteilung der regionalen Wandbewegung, Verdickung und Ejektionsfraktion hilft passive systolische Wandbewegung von aktiven Herzmuskelkontraktion zu erkennen. Um standardisierte Quantifizierung des Ausmaßes und der Schwere der Erkrankung, Wandbewegung, Wandverdickung und regionalen Ejektionsfraktionen häufig in polare Karten abgebildet zu ermöglichen. Fehlbildungen der regionalen ventrikuläre Wandbewegung sind wichtige Marker der myokardialen Ischämie, die durch MRI 52 am häufigsten bewertet werden. Die LV Wandbewegung, Verdickung und regionalen Ejektionsfraktion Noten für jedes Segment von einer Maus mit und ohne Myokardinfarkt vorgestellt sind in Abbildung 9 und 10 Abb. Wie zu erwarten war, ergab sich LAD Koronararterienligatur in deutlichen Rückgang von LV regionalen Funktionsindizes ( Abbildung 9), während kein Effekt wurde in der scheinoperierten Maus (Abbildung 10) beobachtet. Diese Ergebnisse sind in Übereinstimmung mitzuvor gemeldeten Daten. Im Ergebnis hat diese Arbeit die erste erfolgreiche Verwendung eines Hochgeschwindigkeits MicroCT System zur umfassenden Bestimmung der myokardialen globalen und regionalen Funktionsparameter zusammen mit der Bewertung der Myokardperfusion und Lebensfähigkeit bei gesunden und in einem Maus-Modell des Myokardinfarkts demonstriert. Diese Arbeit kann weiter in Richtung von anderen Modellen von kardiovaskulären Erkrankungen Charakterisierung erweitert werden, so dass für eine genaue und zerstörungsfreie Beurteilung der Herzfunktions und pathophysiologischen Veränderungen, und für die Bewertung der neuen präventiven und therapeutischen Strategien.

Ischämische Herzkrankheit (KHK) ist weiterhin für Männer und Frauen weltweit 1 die häufigste Einzelursache für Morbidität und Mortalität zu sein. Aufgrund der Komplexität und Zusammenhänge, die zwischen den Organen und Systemen auf der organismischen Ebene vorhanden ist, die Nutzung des ganzen Tieres als ein Modell der IHD bleibt relevant nicht nur für unsere besseren Verständnis der Krankheit Pathophysiologie, sondern auch ermöglicht Evaluierung neuer Präventions- und Therapiestrategien . Mausmodelle, insbesondere, haben zu unserem Wissen über Herzentwicklung beigetragen, Pathogenese von Myokardinfarkt, Herzhypertrophie, Myokarditis, und aneurysmatische Läsionen 2-7. Die Parameter, die die Herzleistung zu bestimmen und sind nützlich im Hinblick auf die Prognose und die Wahl der therapeutischen Intervention sind Herzmasse und Geometrie, globalen und regionalen Funktion, die räumliche Verteilung der Herzmuskeldurchblutung und Myokardvitalität. Jedoch sind die meisten traditional Untersuchungsmethoden in Mausmodellen von Herzerkrankungen verwendet beinhalten invasive Messungen, die Stunden für die Fertigstellung erfordern, damit das Tier kann nicht für Wiederholungsmessungen verwendet werden, oder das Verfahren wird Tier erfordern 8-12 opfern. Zum Beispiel, regionalen myokardialen Perfusion zu messen, radioaktiv oder fluoreszenzmarkierten Mikrosphären verwendet werden, in denen radioaktive Zählung oder Fluoreszenzsignale auf einem physisch seziert Herz oder in situ 13,14 erkannt werden. Ebenso erfolgt die Auswertung der Infarktgröße in Tiermodellen des Myokardinfarkts am häufigsten von Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC) Färbung durchgeführt, und um den Zeitverlauf der Infarktentwicklung und die Wirkung therapeutischer Maßnahmen, diese Technik erfordert, um festzustellen, dass die Tiere müssen zu verschiedenen Zeitpunkten 15 geopfert für Herz histopathologische Untersuchung werden. Als solche, zerstörungsfreie und humane Techniken, die erlauben würde, quantitative und Langzeitanalyse von Herz-Morphologie, Funktion, den Stoffwechsel und die Lebensfähigkeit von größter Bedeutung sind. In diesem Zusammenhang ist die präklinische Bildgebung von großer Relevanz. Unter den gegenwärtig verfügbaren bildgebenden Verfahren Kernspintomographie (MRI) und Echokardiographie sind die am häufigsten verwendeten 16,17,18. Allerdings, und trotz der Tatsache, dass die MRT die Modalität der Referenz sowohl in der klinischen und präklinischen Arbeit betrachtet wird, die hohen Kosten zu erwerben und dedizierten Kleintier-MRT-Systeme pflegen, sowie die Komplexität dieser Technologie für nicht-fortgeschrittene Anwender zu bedienen , machen MRI unerschwinglich für den Routineeinsatz teuer. Im Hinblick auf Echokardiographie, gibt es erhebliche Nachteile auf dem Weg wird die Herzfunktion gemessen. Die Daten von den meisten echokardiographischen Untersuchungen hergestellt werden, sind zweidimensional, und in Auftragsvolumen abzuleiten, müssen geometrische Annahmen 19 vorgenommen werden. Darüber hinaus schlechte intra- und inter Beobachter reproducibility ist eine weitere erhebliche Einschränkung dieser Technik. Radioisotopen-Bildgebung mit Einzelphotonenemissions-Computertomographie (SPECT) und Positronen-Emissions-Tomographie (PET) werden vorwiegend zur Beurteilung der Herzmuskeldurchblutung und Stoffwechsel 17,20,21 verwendet. Allerdings beschränkt die räumliche Auflösung dieser bildgebenden Verfahren macht die Herzbildgebung bei Mäusen herausfordert. Auf der anderen Seite, mit dem Aufkommen von Flachdetektor-Technologie, die eine bessere Röntgen Empfindlichkeit und schneller Auslesezeiten, aktuelle Stand der Technik MicroCT Systeme jetzt kardiorespiratorischen gated dreidimensionale (3D) und vierdimensionale erlaubt zur Verfügung stellen kann ( 4D) Bilder der MRT-Grade-Qualität. Sie sind praktisch wartungs Kosten kostenlos und ganz einfach durch nicht-erfahrene Benutzer zu bedienen. Somit können solche MicroCT Instrumente auch für die routinemäßige Untersuchung von Kleintieren als Modelle menschlicher Erkrankungen geeignet sein. Am wichtigsten ist, mit der Entwicklung eines neuartigen präklinischen jodhaltigen Kontrastmittel, simultaneous funktionelle und metabolische Beurteilung des Herzens wurde möglich, 22-24. Das Kontrastmittel enthält eine hohe Konzentration von Jod (160 mg / ml), die Herstellung von stark blutPool-Kontrast nach der intravenösen Verabreichung ermöglichen, in-vivo-Bildgebung des Gefäßsystems und die Herzkammern. Innerhalb einer Stunde nach der Verabreichung eine kontinuierliche Zunahme der myokardialen Kontrast im Zusammenhang mit seiner Stoffwechselaufnahme beobachtet werden kann, damit die gleiche Kontrastmittel für die Beurteilung der myokardialen atemberaubend und Lebensfähigkeit verwendet werden kann. Das Ziel der Technik, die in diesem Manuskript beschrieben ist den Wissenschaftlern ermöglichen, die Hochgeschwindigkeits-MicroCT System zu verwenden, um mit Eigen kardiorespiratorischen Gating, in Verbindung mit Blut-Pool jodhaltigen Kontrastmitteln, zur Bestimmung myokardialen globale und regionale Funktion zusammen mit myokardialen Perfusion und Lebensfähigkeit in gesunden Mäusen und in einem Modell kardiale Ischämie Maus durch permanente Okklusion induziertdes linken vorderen absteigenden Koronararterie (LAD). Durch die Verwendung dieses Tiermodell und bildgebendes Verfahren, schnelle Auswertung der wichtigsten Herzparameter kann wiederholt mit einer einzigen Bildgebungsmodalität durchgeführt werden und ohne die Notwendigkeit für invasive Prozeduren oder die Notwendigkeit, die Tiere zu opfern. Das Verfahren kann durchgeführt werden, um neue präventive und therapeutische Strategien zu bewerten.

<table><tbody><tr><td>Quantum FX MicroCT Bildgebungssystem</td><td>PerkinElmer, Hopkinton, MA, USA</td><td></td><td>Mikro-Computertomographie-System</td></tr><tr><td>XGI-8 Anästhesiesystem</td><td>PerkinElmer, Hopkinton, MA, USA</td><td>Kat. Nr. 118918</td><td>Gasanästhesiesystem</td></tr><tr><td>Analyze 12.0 Software</td><td>Analyze Direct, Overland Park, KS, USA</td><td></td><td>Visualisierungs- und Analysesoftware für die Bildgebung</td></tr><tr><td>eXIA160 MicroCT Kontrastmittel</td><td>Binitio Biomedical, Ottawa, ON, KANADA</td><td>Kat. Nein. eXIA160-01; eXIA160-02; eXIA160-03; eXIA160-04; eXIA160-05</td><td>Jodbasierter Radiokontrast für die MicroCT-Bildgebung</td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Pharmachemie BV, Haarlem, Niederlande</td><td>Kat. Nr. 45.112.110</td><td>Inhalationsanästhesie</td></tr><tr><td>1/2CC U-100 28G1/2 Insulinspritze</td><td>Becton Dickinson and Company, USA</td><td>Kat. Nr. 329461</td><td>Insulinspritzen mit sterilem Innenraum</td></tr><tr><td>Leica Mikroskop Typ M80</td><td>Leica Microsystems BV, Eindhoven, Niederlande</td><td></td><td>Stereozoom-Mikroskop</td></tr></tbody></table>

in vivo quantitative bewertung der myokardialen struktur, funktion, perfusion und lebensfähigkeit mit herz micro-computertomographie

In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

Die Verwendung von Mikro-Computertomographie (MicroCT) für In-vivo-Studien an Kleintieren als Modelle menschlicher Krankheiten hat enorm zugenommen, aufgrund der Tatsache, dass MicroCT quantitative, hochauflösende dreidimensionale (3D) anatomische Daten zerstörungsfrei und longitudinal liefert. Vor allem aber wurde mit der Entwicklung eines neuartigen präklinischen jodierten Kontrastmittels namens eXIA160 eine funktionelle und metabolische Beurteilung des Herzens möglich. Vor dem Aufkommen kommerzieller MicroCT-Scanner, die mit Röntgen-Flachdetektortechnologie und einfach zu bedienendem kardiorespiratorischem Gating ausgestattet waren, erforderten präklinische Studien zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD) bei Kleintieren jedoch einen MicroCT-Technologen mit fortgeschrittenen Fähigkeiten und waren daher für eine breite Implementierung unpraktisch. Das Ziel dieser Arbeit ist es, einen praktischen Leitfaden für die Verwendung des Hochgeschwindigkeits-Quantum FX MicroCT-Systems zur umfassenden Bestimmung der globalen und regionalen Funktion des Myokards sowie zur Beurteilung der Myokardperfusion, des Metabolismus und der Lebensfähigkeit bei gesunden Mäusen und in einem kardialen Ischämie-Mausmodell, das durch einen dauerhaften Verschluss der linken anterioren absteigenden Koronararterie (LAD) induziert wurde, bereitzustellen.

MicroCT Erfassung, Bildrekonstruktion und Bildqualitätsbewertung. Vier C57Bl / 6-Mäuse, drei mit Permanent LAD Okklusion und ein scheinoperierten, erfolgreich von der Operation erholt und schloss die Bildgebung Protokoll, das von einer einzigen Kontrastmittel intravenöser Bolus Administration bestand und zwei 4,5-min kardiorespiratorischen MicroCT Akquisitionen. Die mittlere Herzfrequenz während der MicroCT Studien war 385 ± 18 Schläge pro Minute. Enddiastolischen und endsystolischer Bildrekonstruktion verwendet proprietäre Eigenbildbasierten Gating, bei der Atemwege und des Herzüberwachungsgeräte wie EKG-Ableitungen und Atemluftsensor wurden nicht benötigt gewidmet. Nach der Rekonstruktion, Bildqualität beider enddiastolischen und endsystolischer Datensätze wurde mit Hilfe von 2D-Viewer-Software angesehen. Die Bildqualität war zufriedenstellend, und es gab keine Notwendigkeitzusätzliche Bildaufnahmen durchzuführen. Somit sind alle angegebenen Daten wurden aus zwei Abtastungen pro Maus abgeleitet sind; die erste Abtastung 10 Minuten nach der Injektion während der Blutpool Phase der Kontrast und die zweite Scan 3-4 Stunden nach der Injektion während der Stoffwechselaufnahmephase des Kontrast erworben gemacht. Repräsentative blood-pool kurzen Achse enddiastolische und endsystolische Querschnitte einer Maus Herz mit Myokardinfarkt (Abbildung 1) und einer Maus Herz ohne Myokardinfarkt (Figur 2) gezeigt, ausgezeichnete linksventrikulären Hohlraum Abgrenzung mit geringem Hintergrundrauschen , so dass für eine genaue anatomische und funktionelle Bewertung. Bereiche der Kontrast Verdünnung zu Myokardinfarkt entsprachen, wurden in Kurzachsenbilder des Maus-Herz der LAD koronaren Arterie Ligierung (Figur 1), aber nicht in der schein betreiben Tier (2) unterzogen, gut abgegrenzt. quantitative Bewertung der linksventrikulären Funktion. Threshold basierten 3D-Segmentierungen wurden auf beiden enddiastolischen und endsystolischen Volumina durchgeführt linksventrikulären enddiastolischen Volumen (LVEDV) und linksventrikulärer endsystolischen Volumens (LVESV) in jedem Tier zu bestimmen. Die linksventrikuläre Schlagvolumen (LVSV), linksventrikuläre Ejektionsfraktion (LVEF) und Herzzeitvolumen (HZV) wurden von LVEDV und LVESV berechnet nach den in Abschnitt 5. Die Ergebnisse des Volumens und der globalen Funktionsmessungen beschriebenen Formeln sind in Tabelle 1 zusammengefasst . Drei Stunden nach der Ligation, bedeuten die normierte für die Tierkörpergewicht LVEDV zwischen der Myokardinfarkt-Gruppe und der scheinoperierten Tier (2,8 ± 0,23 vs. 2,3) nicht anders war. Allerdings war das Körpergewicht normalisiert mittlere LVESV höher in der Myokardinfarkt Gruppe (2,1 ± 0,31 gegenüber 0,92). Entsprechendly, waren die mittlere LVEF und Herzleistung (CO) bei Mäusen mit LAD Koronararterienokklusion niedriger als an den scheinoperierten Maus (23,1% ± 7,1% gegenüber 60,5% im Vergleich, und 0,26 ml ± 0,08 ml vs. 0,55 ml bzw. ). Quantitative Beurteilung der LV Myokardmasse und Infarktgröße. Sowohl die linksventrikuläre Herzmuskelmasse (LVMM) und die linksventrikuläre Myokard-Mass-Index (LVMMI) basierten auf epikardialen und endokardialen Segmentierungen einschließlich Papillarmuskeln und Trabekeln bestimmt. Beide enddiastolischen und endsystolischer Rekonstruktionen wurden verarbeitet und die Werte sowohl für Herzinfarkt-Gruppe und der scheinoperierten Tier sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Myokardinfarkt Volumina wurden basierend auf Kontrast Verdünnung mit Schwellwert-basierte 3D-Volumetrie bestimmt. Wie in Tabelle 1 gezeigt, drei Stunden nach LAD Koronary Arterienligation in den gefährdeten Gebieten (AAR) Maus 1, 2 und 3 waren 22,4%, 13,3% und 15,8% des LVMM sind. Myokardszintigrafie (MPI). Repräsentative enddiastolischen und endsystolischer Umfangspolardiagramm zeigt (Bulls Eye Polardiagramme) der myokardialen Perfusion in einer Maus mit Myokardinfarkt (Maus 1) und einer Maus ohne Myokardinfarkt (Maus 4) sind in den Abbildungen 3 und 4. Die Bilder verwendet, um die Grundstücke produzieren wurden 10 Minuten erworben nach der Kontrastmittelgabe und 3 Stunden nach der LAD-Ligation. Die enddiastolische und endsystolische homosegmental Werte von dem gleichen Tier erhalten wurden, waren nicht verschieden. Allerdings hypoenhancement wurde Mitte vorderen, mittleren inferolateralen, Mitte anterolateralen, apikal vorderen und apikal seitlichen Segmente von einer Maus mit Herzmuskel beobachtet infarction, was zeigt, Beeinträchtigungen des koronaren Blutflusses durch LAD Arterienverschluss (Abbildung 3). Eine solche Beeinträchtigung könnte im Herzen der scheinoperierten Tier (Abbildung 4) zu beachten. Myokardvitalität und Stoffwechsel. Repräsentative enddiastolischen und endsystolischer Umfangspolardiagramm zeigt (Bulls Eye Polardiagramme) der myokardialen metabolischen Aufnahme in eine Maus mit Myokardinfarkt (Maus 1) und einer Maus ohne Myokardinfarkt (Maus 4) sind in den Abbildungen 7 und 8. Die Bilder verwendet, um die Grundstücke produzieren wurden nach der LAD-Ligation 3-4 Stunden nach Kontrastmittelgabe und 5-6 Stunden erworben. Unähnlich myokardialen Kontrastmittelaufnahme auch visuell in Kurz axiale Querschnitte einer Maus Herz beobachtet werden konnte, die LAD unterzog Koronararterienokklusion ( <strong&gt; 5), aber nicht in der scheinoperierten Maus (Abbildung 6). Die enddiastolische und endsystolische homo-Segmentwerte aus dem gleichen Tier erhalten wurden, waren nicht verschieden. Die umlaufenden Polardiagramme zeigten segmentspezifische Abweichungen (Abbildung 7) mit ähnlichen Muster wie die auf den myokardialen Perfusion Karten dargestellt (Abbildung 2). Keine Kontrastmittelaufnahme Mängel wurden an den umlaufenden Polardiagramme der scheinoperierten Maus (Abbildung 8) gesehen. Quantitative Beurteilung der LV Regional-Funktion. Die Bildqualität war zufriedenstellend visuelle Bewertung der linksventrikulären Bewegung und Verdickung von enddiastolische und endsystolische Rekonstruktionen in allen abgebildeten Mäusen durchzuführen. Die LV Wandbewegung, Verdickung und regionalen Ejektionsfraktion Noten für jedes Segment von einer Maus mit und ohne meine<html> ocardial Infarkt in Abbildung 9 und 10 Abb. Wie zu erwarten, die LAD Koronararterienligatur in deutlichen Rückgang von LV regionalen Funktionsindizes (Abbildung 9) geführt, während keine Wirkung in der scheinoperierten Maus (Abbildung 10) festgestellt wurde. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig1.jpg" /> Abbildung 1. Repräsentative Blut-Pool kurzen Achse enddiastolischen (A) und End-systolischen (B) Querschnitte eines Mäuseherzens mit Myokardinfarkt (Maus 1). Die Bilder wurden 3 Stunden erwarb nach LAD Koronararterienokklusion und 10 Minuten nach Kontrastmittelgabe. Der negative Kontrast durch gelbe Pfeile angemerkt ist mangels Kontrast Trübung in der Infarktregion. /53603/53603fig2.jpg &quot;/&gt; Abbildung 2. Repräsentative Blut-Pool kurzen Achse enddiastolischen (A) und End-systolischen (B) Querschnitte von einer Maus Herz ohne Myokardinfarkt (Mouse 4). Die Bilder wurden 3 Stunden nach der Sham-Betrieb erworben und 10 Minuten nach Kontrastmittelgabe. Kontrast Trübung ist gleichmäßig in allen myokardialen Scheiben. <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig3.jpg" /> Abbildung 3. Repräsentative enddiastolischen und endsystolischer Umfangspolardiagramm zeigt (Bulls Eye Polardiagramme) der myokardialen Perfusion in einer Maus mit Myokardinfarkt (Maus 1). (A) Die linke Herzkammer in die basale unterteilt, Mid-Hohlraum, und apikal kurzen Achse Portionen gemäß der 17-Segment AHA Modell 25. Ungleiche Perfusion ist deutlich sichtbar in Mitte vorderen, mittleren inferolateralen, Mid-anterolateralen, apikal vorderen und apikal seitlichen Segmente. Angezeigten Werte stellen die Segment bedeutet in Hounsfield-Einheiten ± Standardabweichungen. (B) Myocardial Perfusion Karten werden ohne Unterteilung in 17 Segmente gezeigt. Das Zentrum des Grundstücks an die Herzspitze (Segment 17) entspricht, nicht gezeigt. <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig4.jpg" /> Abbildung 4. Repräsentative enddiastolischen und endsystolischer Umfangspolardiagramm zeigt (Bulls Eye Polardiagramme) der myokardialen Perfusion in einer Maus ohne Myokardinfarkt (Mouse 4). (A) Die linke Herzkammer in die basale unterteilt, Mid-Hohlraum, und apikal kurzen Achse Portionen gemäß der 17-Segment AHA Modell 25. Ähnliche Durchblutung ist in allen Segmenten präsent. Angezeigten Werte stellen die Segment bedeutet in Hounsfield-Einheiten ± Standardabweichungen. (BMyocardial Perfusion Karten) ohne Unterteilung in 17 Segmente gezeigt. Das Zentrum des Grundstücks an die Herzspitze (Segment 17) entspricht, nicht gezeigt. <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig5.jpg" /> Abbildung 5. Repräsentative metabolische Aufnahme kurzen Achse enddiastolischen (A) und End-systolischen (B) Querschnitte eines Mäuseherzens mit Myokardinfarkt (Maus 1). Die Bilder wurden 6-7 Stunden nach der LAD koronaren Arterienverschluss und 3-4 Stunden nach der Kontrastmittelgabe erworben. Die negative Kontrast durch weiße Pfeile angemerkt, ist mangelnder Kontrast Stoffwechselaufnahme in der Infarktregion durch. <img alt="Abbildung 6" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig6.jpg" /> Abbildung 6. Repräsentative metabolische Aufnahme kurzen Achse enddiastolischen ( <strong&gt; A) und endsystolische (B) Querschnitte eines Maus-Herz ohne Myokardinfarkt (Mouse 4). Die Bilder wurden 6-7 Stunden nach der Sham-Operation und 3-4 Stunden nach der Kontrastmittelgabe erworben. Myocardial metabolische Aufnahme von Kontrast ist in allen Scheiben gleichmäßig vorhanden. <img alt="Abbildung 7" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig7.jpg" /> Abbildung 7. Repräsentative enddiastolischen und endsystolischer Umfangspolardiagramm zeigt (Bulls Eye Polardiagramme) der myokardialen metabolischen Aufnahme in eine Maus mit Myokardinfarkt. (A) Die linke Herzkammer in die basale unterteilt, Mid-Hohlraum, und apikal kurz -axial Portionen gemäß der 17-Segment AHA Modell 25. Ungleiche metabolische Aufnahme ist deutlich sichtbar in Mitte anterolateralen, apikal vorderen, apikal unterlegen, und apikal seitlichen Segmente. Die Werte stellen die Segment Mittel in Hounsfield uni gezeigtts ± Standardabweichungen. (B) myokardialen metabolischen Aufnahme Karten werden ohne Unterteilung in 17 Segmente gezeigt. Das Zentrum des Grundstücks an die Herzspitze (Segment 17) entspricht, nicht gezeigt. <img alt="Abbildung 8" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig8.jpg" /> Abbildung 8. Repräsentative enddiastolischen und endsystolischer Umfangspolardiagramm zeigt (Bulls Eye Polardiagramme) der myokardialen metabolischen Aufnahme in eine Maus ohne Myokardinfarkt. (A) Die linke Herzkammer in die basale unterteilt, Mid-Hohlraum, und apikal kurz -axial Portionen gemäß der 17-Segment AHA Modell 25. Ungleiche metabolische Aufnahme ist deutlich sichtbar in Mitte anterolateralen, apikal vorderen, apikal unterlegen, und apikal seitlichen Segmente. Angezeigten Werte stellen die Segment bedeutet in Hounsfield-Einheiten ± Standardabweichungen. (B) Myocardial Metabolic Aufnahme Karten werden ohne Unterteilung in 17 Segmente gezeigt. Das Zentrum des Grundstücks an die Herzspitze (Segment 17) entspricht, nicht gezeigt. <img alt="9" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig9.jpg" /> Abbildung 9. Repräsentative myokardialen Wandbewegung (mm), Wandverdickung (%), und regionalen Ejektionsfraktion (%) umlaufenden Polardiagramm zeigt (Bulls Eye Polardiagramme) einer Maus mit Myokardinfarkt. (A) Die linke Herzkammer ist unterteilt in basal, Mitte Höhle und apikal kurzen Achse Portionen gemäß der 17-Segment AHA Modell 25. Die Anwesenheit von hypokinetischen, akinetische und dyskinetischer Regionen Mitte Hohlraum und apikalen Teile bezeichnen umfangreichen Herzmuskelfehler. (B) Die regionalen myokardialen Messkarten werden ohne Unterteilung in 17 Segmente gezeigt. Das Zentrum des Grundstücks an die Herzspitze (Segment 17) entspricht,nicht gezeigt. <img alt="10" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig10.jpg" /> Abbildung 10. Repräsentative myokardialen Wandbewegung (mm), Wandverdickung (%), und regionalen Ejektionsfraktion (%) umlaufenden Polardiagramm zeigt (Bulls Eye Polardiagramme) einer Maus ohne Myokardinfarkt. (A) Die linke Herzkammer ist unterteilt in basal, Mitte Höhle und apikal kurzen Achse Portionen gemäß der 17-Segment AHA Modell 25. Keine offensichtliche Anomalie festgestellt wird. (B) Die regionalen myokardialen Messkarten werden ohne Unterteilung in 17 Segmente gezeigt. Das Zentrum des Grundstücks an die Herzspitze (Segment 17) entspricht, nicht gezeigt. <img alt="Tabelle 1" src="/files/ftp_upload/53603/53603table1.jpg" /> Tabelle 1. Die linksventrikuläre Volumen und globale Funktionsindizes Mess. figuriert in drei Mäuse 3 Stunden nach der LAD koronaren Arterienverschluss und in einer scheinoperierten Maus * BPM, Beats pro Minute; LVEDV, linksventrikuläre enddiastolische Volumen; LVESV, linksventrikuläre endsystolischer Volumen; LVSV, linksventrikuläre Schlagvolumen; LVEF, linksventrikuläre Auswurffraktion; CO, das Herzminutenvolumen; LVMV TOTAL, insgesamt linksventrikulären Herzmuskelvolumen; LVMM, linksventrikuläre Herzmuskelmasse; LVMMI, linksventrikuläre Myokard-Mass-Index; LVMV MI, linksventrikuläre Myokard-Infarkt Volumen; % LVMIS,% linksventrikuläre myokardiale Infarktgröße.

Diese Methode beschreibt die Verwendung der Quanten-Mikro-Computertomographie (MicroCT) zur Beurteilung der kardialen Morphologie, Funktion, Durchblutung, des Stoffwechsels und der Lebensfähigkeit mit jodiertem Kontrastmittel bei Mäusen mit experimentell induzierter myokardialer Ischämie. Die Technik kann für die zerstörungsfreie longitudinale Hochdurchsatz-Bildgebung in vivo verschiedener Tiermodelle menschlicher Herzerkrankungen eingesetzt werden.

In Vivo quantitative Bewertung der myokardialen Struktur, Funktion, Perfusion und Lebensfähigkeit Mit Herz Micro-Computertomographie

The use of Micro-Computed Tomography (MicroCT) for in vivo studies of small animals as models of human disease has risen tremendously due to the fact that ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Anwendung der Hochgeschwindigkeits-Mikro-Computertomographie bei der Bildgebung der intrinsischen kardiorespiratorischen Gating zur Beurteilung globaler und regionaler myokardialer Funktionen in einem Mausmodell der kardialen Ischämie zu demonstrieren. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen der kardialen Pathophysiologie zu beantworten, beispielsweise welche Auswirkungen eine Pathologie oder fehlgeleitete Behandlungen auf die globale und regionale myokardiale Funktion haben. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass sie eine schnelle, longitudinale, nicht-invasive Bewertung der wichtigsten kardialen Parameter ermöglicht, die leicht von Nicht-Experten durchgeführt werden kann.Die Auswirkungen dieser Technik erstrecken sich auf die Therapie von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Sie kann als präklinisches Werkzeug verwendet werden, um tiefergehende Einblicke in die Entwicklung von Herzerkrankungen zu gewinnen. Die Durchführung der Prozedur demonstrieren Nicole van Vliet, eine Technikerin, sowie Elza van Deel, eine Postdoktorandin, und Yanto Ridwan, ein weiterer Techniker aus unserem Labor.Beginnen Sie damit, einen kleinen Schnitt in die Haut eines 12 Wochen alten Mäuses zwischen dem zweiten und dritten Rippenbogen zu machen. Ziehen Sie dann mit kleinen Haken die Brustmuskeln zur Seite, um die Interkostalmuskeln freizulegen. Schneiden Sie anschließend vorsichtig mit gebogenen Feder-Scheren mit einer 2-Millimeter-Klinge durch den dritten Interkostalmuskel, ohne die Lunge zu beschädigen.Danach mit einer Pinzette das Perikard öffnen und ein Stück feuchte Gaze verwenden, um die Lungen zur Seite zu schieben. Die Haken so umpositionieren, dass ein großer Teil der freien Wand des linken Ventrikels und ein Teil des linken Vorhofs sichtbar sind. Anschließend unter Verwendung des Vorhofs zur Lokalisation der linken Koronararterie eine sieben-null-seidene chirurgische Naht unter die linke Koronararterie einführen und die Naht zwei Millimeter unterhalb der Kante des linken Vorhofs verknoten, um die Infarktgröße zu standardisieren.Nachdem das Gelingen der Infarktinduktion durch die Blässe der freien Wand des linken Ventrikels visuell bestätigt wurde, den Lungen vorsichtig wieder aufblasen und die Brust mit einer sechs-null-Seidennaht dicht verschließen. Die Wunde mit Kochsalzlösung säubern und weitere Seidennähte verwenden, um die Haut zu verschließen, gefolgt von der Applikation eines Wundsprays zur Förderung der Heilung und zur Verhinderung von Infektionen. Anschließend die Maus in einen Käfig auf eine Heizplatte legen, bis sie sich vollständig erholt hat.Drei bis vier Stunden nach der Operation den Mikro-CT-Scanner einschalten, die Mikro-CT-Steuerungssoftware öffnen und die Röntgenröhre aufwärmen. Anschließend den Gummistopfen eines Behälters mit jodhaltigem Kontrastmittel mit 70 %igem Alkohol behandeln und mit einer Spritze mit geringem Totvolumen fünf bis zehn Mikroliter des Mittels pro Gramm Körpergewicht des Tieres entnehmen. Nach dem Entfernen der Luftblasen den Schwanz der anästhesierten Maus mit 70 %igem Alkohol abwischen und die Schwanzvenen durch Erwärmung weiten.Injizieren Sie das Kontrastmittel in eine seitliche Schwanzvene. Wenn die Live-Modus-Schaltfläche in der Steuerungssoftware erscheint, ist die Röntgenröhre bereit. Setzen Sie die kleine Bohrungsabdeckung und die Kleintierliege ein.Klicken Sie im Datenbankfenster auf die Schaltfläche „Neue Datenbank“ und geben Sie einen Namen für die neue Datenbank ein. Wenn das Dialogfeld erscheint, klicken Sie auf die Schaltfläche „Durchsuchen“ und navigieren Sie zu dem Laufwerk, auf dem die Datenbank gespeichert werden soll. Klicken Sie dann auf „OK“ und beobachten Sie die neue Datenbank im Datenbankfenster.Um die Scan-Bedingungen festzulegen, wählen Sie die geeigneten Parameter aus. Platzieren Sie nun die injizierte, anästhetisierte Maus auf der Tierliege im Scanner und schieben Sie die Gerätehaustür nach rechts, um die Sicherheitsverriegelung zu aktivieren. Klicken Sie auf die Live-Modus-Taste, um das Tier in Echtzeit zu beobachten, und kontrollieren Sie das Röntgen-Aufnahme-Fenster und das Tier.Durch Drücken der Vorwärts- und Rückwärts-Tasten der Z-Achsen-Steuerung des Stages bewegen Sie die Tierliege, bis sich die Brust des Mäuses im Sichtfeld befindet. Verwenden Sie dann die Pfeiltasten links und rechts der Tierliegen-Steuerung, um das Tier innerhalb des blauen Begrenzungsrahmens zu positionieren. Wählen Sie im Steuerungssoftware-Fenster im Dropdown-Menü der Drehwinkel-Steuerung den Wert 90 aus und klicken Sie auf die Schaltfläche „Setzen“, um den Gantry zu drehen, wobei Sie sicherstellen müssen, dass sich das Tier weiterhin innerhalb des blauen Begrenzungsrahmens des X-Aufnahme-Fensters befindet.Im X-Capture-Fenster klicken Sie mit der linken Maustaste, um den interessierenden kardiorespiratorischen Bereich zu skalieren. Ziehen Sie die Ränder so, dass die kardiorespiratorischen Kurven in der Synchronisationsansicht deutlich sichtbar sind. Drücken Sie die Startposition und skalieren Sie den interessierenden Bereich für die Kardiorespiration. Stellen Sie sicher, dass der interessierende Bereich das Zwerchfell und den apikalen Teil des Herzens in allen Gantry-Positionen abdeckt. Drehen Sie dann die Gantry um 90 Grad, um sicherzustellen, dass die kardiopulmonalen Kurven weiterhin deutlich sichtbar sind. Sobald das Tier positioniert ist, klicken Sie auf die CT-Scan-Taste, um die Aufnahme zu starten.Die Bestätigungsnachricht des CT-Scans wird angezeigt. Klicken Sie auf Ja. Die rote Röntgenaktivierungsanzeige wird aktiviert, das Gerät schaltet sich ein und der Scan beginnt.Am Ende des Scans die transversalen, koronalen und sagittalen Ansichten der Rekonstruktionen in einer 2D-Viewer-Software betrachten. Abschließend das Tier aus dem Scanner entfernen und überwachen, bis es sich vollständig erholt hat. Hier werden repräsentative Querschnitte des Blutpools in kurzer Achse in enddiastolischer und endsystolischer Phase eines Mausherzens mit Myokardinfarkt gezeigt.In diesen Bildern zeigen kurze, axial orientierte enddiastolische und endsystolische Querschnitte eines Mausherzens ohne Myokardinfarkt eine hervorragende Abgrenzung des linken Ventrikellumens mit geringem Hintergrundrauschen. Beachten Sie, wie die Bereiche der Kontrastverdünnung, die dem Myokardinfarkt entsprechen, in den kurz-axialen Bildern des Mausherzens, das einer Ligatur der Arteria coronaria descendens anterior unterzogen wurde, gut abgegrenzt waren. Dies gilt jedoch nicht für das sham-operierte Tier.Nach dem 17-Segment-Modell der American Heart Association kann die linke Herzkammer in basale, mittlere und apikale kurze Achsenabschnitte unterteilt werden. In diesen repräsentativen, zirkumferentiellen Polardiagrammen ist bei der Maus mit Myokardinfarkt im Vergleich zum Placebo-operierten Tier eine unterschiedliche Durchblutung deutlich sichtbar, und zwar in den Segmenten mittleres anteriores, mittleres inferolaterales, mittleres anterolaterales, apikales anteriores und apikales laterales. Wenn die Methode einmal beherrscht ist, kann die Induktion eines Myokardinfarkts innerhalb von 45 Minuten abgeschlossen werden, während die anschließende Mikro-CT-Bildgebung vier Stunden erfordert.Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig zu beachten, dass die funktionelle Herzleistung von Art und Ausmaß der Anästhesie abhängt. Daher sollte für genaue Messungen die Herzfrequenz während der Bildaufnahme so physiologisch wie möglich gehalten werden. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Forschern auf dem Gebiet der Pharmakologie den Weg, um interventionsbasierte Strategien bei Mäusen zu untersuchen und die Auswirkungen von Behandlungsstrategien auf den Krankheitsverlauf zu analysieren.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis für die Operation der Myokardinfarkterzeugung besitzen und wissen, wie man das Hochgeschwindigkeits-Mikro-CT-System in Kombination mit dem auf Jod basierenden Kontrastmittel für den Blutpool verwendet. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Isofluran gefährlich sein kann und dass stets Vorsichtsmaßnahmen wie eine gute Belüftung getroffen werden sollten, während Sie dieses Verfahren durchführen.

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Research

Forschung

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Bioengineering

Biotechnik

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Retrograde Perfusion und Abfüllung von Maus Koronargefäße als Vorbereitung für die Mikro-Computertomographie Imaging

Wir beschreiben, wie man MRT- und PET-Bildgebung des Mausherzens durchführt. Das Protokoll ist auf die Beurteilung der Behandlungswirksamkeit in Modellen für Myokardinfarkt und Herzinsuffizienz zugeschnitten.

MRT und PET in Mausmodellen des Myokardinfarkts

Echokardiographie wird häufig verwendet, um Veränderungen der Herzstruktur und -funktion nicht invasiv zu charakterisieren und zu quantifizieren. Wir beschreiben einen Ultraschall-basierten Bildgebungsalgorithmus, der ein verbessertes Ersatzmaß für die Myokardmikrostruktur bietet und mit open-access Bildanalysesoftware durchgeführt werden kann.

Ultraschall-Bewertung der myokarddialen Mikrostruktur

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Quantitative Micro-CT-Analyse der Aortopathy in einem Mausmodell der β-Aminopropionitrile-induzierte Aortenaneurysma und Dissektion

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Ein mikroskopischer 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid-Test für eine genaue und zuverlässige Analyse der Myokardinverletzung

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In Vivo quantitative Bewertung der myokardialen Struktur, Funktion, Perfusion und Lebensfähigkeit Mit Herz Micro-Computertomographie (Video) | JoVE Journal

In Vivo quantitative Bewertung der myokardialen Struktur, Funktion, Perfusion und Lebensfähigkeit Mit Herz Micro-Computertomographie

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