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

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.