Eine Volumetrische Methode zur Quantifizierung der zerebralen Vasospasmus in einem Mausmodell der Subarachnoidalblutung

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist die Quantifizierung des zerebralen Vasenspasmus bei Mäusen nach Induktion einer Subarachnoidalblutung. Dies wird erreicht, indem das Tier einer transkardialen Perfusion und einem endovaskulären Gips unter Verwendung eines röntgendichten Gipsmittels unterzogen wird. Der nächste Schritt besteht darin, Schnittbilddaten zu erhalten, indem das Gehirn einer Mikrocomputertomographie unterzogen wird.

Dann werden Bild und Daten verarbeitet. Die Miro-Software wird verwendet, um den intrakraniellen Gefäßbaum virtuell zu rekonstruieren und Volumina definierter Gefäßsegmente zu berechnen, die ein objektives Maß zur Quantifizierung von Gefäßkrampfen darstellen. Eine Subarachnoidalblutung wird bei Mäusen durch endovaskuläre Filamentperforation unter Narkose mit Isofluran induziert.

Die linke äußere Halsschlagader wird operativ präpariert. Dann wird ein Filament in die Arteria carotis externa eingeführt und intrakranial durch die Arteria carotis interna vorgeschoben, die an der Halsschlagader t perforiert ist und die Subarachnoidalblutung induziert. Ein Anstieg des intrakraniellen Drucks wird als Indikator für eine erfolgreiche endovaskuläre Perforation angesehen.

Um den Vasenkrampf zu analysieren, leiten Sie eine Anästhesie ein. Fahren Sie erst fort, wenn ein ausreichendes Anästhesieniveau erreicht ist, was durch das Fehlen von Reaktionen auf Schmerzreize bestätigt wird. Führen Sie eine transkardiale Perfusion mit den folgenden Lösungen durch.

Eine physiologische Salzlösung, die die physiologischen Konzentrationen von Natrium, Kalium, Kalzium und Magnesium bei einem pH-Wert von sieben Komma vier enthält. Und danach eine 4%PFA-Lösung. Beginnen Sie die Profusion zwei Minuten lang mit Lösung Nummer eins und fahren Sie vier Minuten lang mit Lösung Nummer zwei fort.

Lassen Sie die Lösungen bei einer Temperatur von 37 Grad Celsius ziehen und verwenden Sie eine druckgesteuerte Pumpe mit variabler Perfusionsrate, um mit einem konstanten Druck von 70 Millimeter Quecksilber zu perfundieren. Vermeiden Sie einen Druckverlust beim Wechsel von Lösung eins zu Lösung zwei. Nach der Perfusion mit beiden Lösungen wird die Perfusion 20 Minuten lang bei Raumtemperatur mit einem röntgendichten Gießmittel mit einer konstanten Geschwindigkeit von zwei Millilitern pro Minute fortgesetzt.

Halten Sie die Probe zum Aushärten des röntgendichten Gussmaterials über Nacht bei vier Grad Celsius. Entfernen Sie das Gehirn und lagern Sie die Probe bei vier Grad Celsius in einer 4%igen PFA-Lösung, bis sie mikrofixistisch ist. Lege das Gehirn mit einer stumpfen anatomischen Pinzette in die Mitte eines Plastikröhrchens.

Wählen Sie ein Rohr mit einem etwas größeren Durchmesser als die Probe, um sicherzustellen, dass sich das Objekt während der Bildaufnahme nicht bewegt. Verwenden Sie Gaze, um die Röhre zu verschließen. Befestigen Sie das Kunststoffrohr durch den Mikroschrittmotor des computergesteuerten Kontrollpositionierungssystems in der Röntgenkabine, in der das Objekt um seine horizontale Achse gedreht wird.

Richten Sie die Probe im Sichtfeld unter Röntgenradiographie aus. Um die maximale Vergrößerung zu erreichen, platzieren Sie das Objekt so nah wie möglich an der Röntgenquelle und maximieren Sie den Abstand zum Detektor so weit wie möglich. Verwenden Sie ein Step-and-Shoot-Bildaufnahmeprotokoll mit den folgenden Scanparametern.

Stellen Sie die Belichtungszeit für jede Projektion auf eine Sekunde ein und verwenden Sie eine Röhrenspannung von 80 Kilovolt, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu optimieren. Legen Sie die Anzahl der Projektionen für eine Drehung auf 1.000 fest. Für die Rekonstruktion von Rohdaten verwenden Sie den gefilterten Rückprojektionsalgorithmus, d. h. den Shepp-Logan-Filter mit einer Matrix von 1.024 Kubikvoxeln.

Importieren Sie Dicom-Daten in eine Miro-Software über die Funktion Import. Visualisieren Sie den Gefäßbaum mit der Funktion vol-run. Wählen Sie die Visualisierungsschwelle, bis zu der die großen Hirnarterien in scharfen Umrissen dargestellt werden.

Es ist wichtig, für alle Datensätze, die zu den Versuchsreihen gehören, den gleichen Visualisierungsschwellenwert zu verwenden. Präparieren Sie virtuell die basalen Hirnarterien des Circle of Willis, wobei ein Funktionsvolumen hinzugefügt wird, indem die Gefäße mit dem Cur-zon umgeben werden. Anschließend wird das zu analysierende Behältersegment virtuell seziert.

Drehen Sie daher das dreidimensionale Modell des Gefäßbaums, um alle kleinen Äste genau von der Hauptschlagader zu trennen. Für die weitere Analyse ist es unerlässlich, alle Schiffe außer dem zu analysierenden Schiffssegment zu löschen. Wenden Sie die Funktion automatisches Skelett an, wobei der Schwellenwert auf den Visualisierungsschwellenwert festgelegt ist, wodurch ein auf einer zentralen Linie basierendes räumliches Diagramm generiert wird.

Wenden Sie dann die Funktion räumlicher Graph auf den Liniensatz an, um einen Liniensatz zu erstellen. Teilen Sie den Liniensatz in seine einzelnen Untersegmente auf, indem Sie die einzelnen Untersegmente manuell mit dem Cursor auswählen und auf Teilen klicken. Dieser Schritt ist entscheidend, um die Volumina der einzelnen Teilsegmente zu berechnen.

Verwenden Sie die Funktion Linie auf Raumdiagramm eingestellt, um wieder ein Raumdiagramm zu erstellen. Verwenden Sie die Funktion "Spatial Graph statistics", um die Länge, das Volumen und den Durchmesser der einzelnen Teilsegmente zu bestimmen. Für eine farbcodierte Visualisierung, die den Verlauf des Behälterdurchmessers darstellt, verwenden Sie die Funktion Spatial Graph View.

Legen Sie die Segmentfärbung auf die Dicke fest, die mit dem Behälterdurchmesser korreliert. Es ist wichtig, für alle Datensätze, die zu den Versuchsreihen gehören, die gleiche Farbkarte zu wählen. Addieren Sie die Längen der Untersegmente, um zu bestimmen, welche Untersegmente in die weitere Analyse einbezogen werden sollen.

In der vorliegenden Studie untersuchten wir ein Gefäßsegment, das aus einem Millimeter der Arteria carotis interna, proximal der Carotis, und zwei Komma fünf Millimeter der Hirnarterie distal der Carotis, t, bestand. Fügen Sie dann die Volumina hinzu, um das Schiffsvolumen des definierten Schiffssegments zu bestimmen. Um die Genauigkeit der virtuellen Rekonstruktion des Gefäßbaums zu beurteilen, führten wir den durchmesserbasierten Vergleich zwischen mikroskopisch ermittelten Gefäßdurchmessern und den virtuellen 3D-Rekonstruktionen an zwei anatomisch definierten Punkten in zehn Hirnproben durch.

Für die mikroskopische Bestimmung der Gefäßdurchmesser wurden eine hochauflösende Kamera, ein Software-Kalibrierwerkzeug und Mikrometermaßstäbe verwendet, es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen den mikroskopisch und virtuell ermittelten Durchmessern. Dies deutet auf eine genaue virtuelle Rekonstruktion der intrakraniellen Gefäßanatomie hin. Um den zerebralen Basalspasmus zu quantifizieren, bestimmten wir das Volumen eines vordefinierten repräsentativen Drei-Komma-Fünf-Millimeter-Gefäßsegments, bestehend aus einem Millimeter IC8 und zwei Komma fünf Millimeter MCA auf der linken Seite.

In Gehirnproben von SAB und scheinoperierten Tieren. Das Gefäßvolumen war bei SAB im Vergleich zu Scheinknochen signifikant niedriger, was auf einen zerebralen Vasenkrampf hinweist. Auch die Gefäßdurchmesser waren bei SAB im Vergleich zu Scheinknochen signifikant niedriger.

Die virtuelle Rekonstruktion, die mit der hier vorgestellten Methode erzielt wird, spiegelt die Gefäßanatomie genau wider. Es können ganze Gefäßsegmente untersucht werden, was vermutlich einen objektiveren Parameter zur Quantifizierung des Vasospasmus darstellt als die Bestimmung von Gefäßdurchmessern an einem einzigen Punkt. Die volumetrische Beurteilung führt zu größeren Unterschieden zwischen vasospastischen und nicht-vasospastischen Gefäßen im Vergleich zur reinen Beurteilung der Gefäßdurchmesser.