Echokardiographie-gesteuerte Injektion zur gezielten und zuverlässigen intramyokardialen Stammzellabgabe in einem Rattenmodell für Myokardinfarkt

Verwenden Sie zunächst einen sterilen Applikator, um Augengel auf beide Augen einer anästhesierten Ratte aufzutragen, um Trockenheit zu verhindern. Desinfizieren Sie nach vollständiger Haarentfernung die Injektionsstelle, indem Sie abwechselnd ein geeignetes chirurgisches Peeling mit 70%igem Ethanol verwenden. Übertragen Sie die Ratte vom Heizkissen auf die Tierplattform des Ultraschall-Bildgebungssystems.

Tragen Sie eine kleine Menge Elektrodengel auf, um die Pfoten der Ratte an den Plattformelektroden zu befestigen und so die Signalqualität zu verbessern. Führen Sie dann den rektalen Temperaturfühler ein, um die Körpertemperatur kontinuierlich zu überwachen. Erfassen Sie nun die gewünschten Basislinien- oder Prä-Injektionsbilder, einschließlich parasternaler Längsachsen- und Kurzachsenansichten sowohl im B-Modus als auch im M-Modus sowie Vierkammerbilder für die anatomische und funktionelle Beurteilung.

Um das Injektionssystem vorzubereiten, befestigen Sie eine sterile Führungsnadel mit 22 Gauge an einer Ein-Milliliter-Spritze. Montieren Sie die Spritze mit der Führungsnadel auf die Injektionsklemme und fixieren Sie sie. Richten Sie anschließend den Ultraschallwandler mit der Injektionshalterung aus, um sicherzustellen, dass die Führungsnadel im Bildgebungsfeld sichtbar ist.

Stellen Sie die Position des Wandlers mit der Halterung des Gebers und der Halteklammer ein. Drehen Sie die Tierplattform, ohne die Ratte zu bewegen, bis die Kerbe am Geber in Richtung der rechten Schulter der Ratte zeigt. Um die Bildgebung fein abzustimmen, passen Sie die Mikromanipulatorschrauben an der Tierplattformschiene an.

Halten Sie den Schallkopf ruhig, um die Ausrichtung mit der Nadel beizubehalten. Visualisieren Sie nun mit Hilfe der parasternalen Längsachse im B-Modus und im M-Modus den Infarktbereich. Bewerten Sie das Ausmaß des Infarkts, die regionale Wandbewegung und die Bereiche der Wandausdünnung, um die Machbarkeit der Injektion zu bestimmen.

Identifizieren Sie die Periinfarktzone und wählen Sie einen hypokinetischen Bereich neben dem Infarktkern mit einer enddiastolischen Wandstärke von mehr als einem Millimeter. Schieben Sie anschließend mit dem Schienensystem die Injektionshalterung in Richtung Tierplattform. Stellen Sie dann die Mikromanipulatorschrauben der Injektionshalterung ein, um die Nadelspitze genau auf die Mitte des Schallkopffeldes auszurichten.

Um nun die Führungsnadel langsam vorzuschieben und die Haut zu punktieren, drehen Sie die Injektionsschraube des Mikromanipulators an der Injektionshalterung und vergewissern Sie sich, dass die Nadelspitze im Ultraschallfeld sichtbar ist. Aktivieren Sie dann die Nadelführungsfunktion in der Ultraschallsoftware, um die geplante Flugbahn der Führungsnadel zu bestätigen. Schieben Sie die Führungsnadel in Richtung der ausgewählten Injektionsstelle und stoppen Sie mit der Abschrägung ein bis zwei Millimeter von der linksventrikulären Vorderwand.

Sobald die Nadel in Position ist, weisen Sie einen Bediener an, die Führungsnadel an ihrer Basis zu stabilisieren, um eine konstante Ultraschallvisualisierung zu gewährleisten. Bitten Sie einen anderen Bediener, die Spritzenklemme zu lösen, die Spritze vorsichtig zu entfernen und sie durch die Spritze mit dem Injektor zu ersetzen. Befestigen Sie als Nächstes eine 88 Millimeter lange 29-Gauge-Nadel an der Spritze mit dem Injekt.

Befestigen Sie die Spritze auf der Injektionshalterung. Führen Sie die Nadel manuell durch die stationäre Führungsnadel ein und nehmen Sie bei Bedarf kleinere Anpassungen mit den Mikromanipulatorschrauben entlang der x-Achse vor. Fahren Sie mit dem manuellen Vorschieben der Nadel fort, bis die Fase im Ultraschall in der Brusthöhle sichtbar wird.

Sobald die 29-Gauge-Nadel im Ultraschall sichtbar ist, schieben Sie sie mit den Mikromanipulatorschrauben in das Myokard der linksventrikulären Vorderwand vor, um eine präzise Kontrolle zu gewährleisten. Stellen Sie sicher, dass die Nadelfase über die gesamte Länge in das Myokard eingebettet ist. Injizieren Sie das Injekt langsam in das Myokard.

Bestätigen Sie eine erfolgreiche Injektion, indem Sie einen hellen, dichten echogenen Fleck an der Injektionsstelle beobachten, der sich mit der Wandbewegung der linksventrikulären Vorderwand bewegt. Entfernen Sie abschließend die Spritze und die Nadeln aus der Injektionshalterung, um versehentliche Nadelstiche zu vermeiden. Hebe die Ratte vorsichtig von der Tierplattform und lege sie zur Bergung auf ein Heizkissen.

Die Biolumineszenzbildgebung zeigte eine partielle Leckage der injizierten Stammzellen aufgrund einer vorzeitigen Nadelentnahme, die durch ein diffuses Lumineszenzsignal in der Brusthöhle angezeigt wurde. Eine erfolgreiche intramyokardiale Injektion wurde durch ein konzentriertes Lumineszenzsignal im linksventrikulären mittleren Apexbereich bestätigt. Die Ex-vivo-Bildgebung von geschnittenen Herzen zeigte das stärkste biolumineszierende Signal in der mittleren Apex-Schicht mit schwächeren Signalen in den Apex- und Mid-Ventrikel-Schnitten.

Die postmortale Bildgebung des Herzens zeigte ein sichtbares violettes Hydrogel neben der Infarktzone, was die gezielte Verabreichung bestätigte. Die Fluoreszenzbildgebung von Herzgewebe zeigte, dass der rote Tracer auf die Periinfarktzone beschränkt war, was eine lokalisierte Verabreichung bestätigte. Die Färbung mit Siriusrot bestätigte, dass der Tracer in einen Bereich mit mittlerer Wandstärke zwischen dem Infarktkern und dem gesunden Myokard abgegeben wurde.

Die Farbdoppler-Bildgebung bestätigte, dass die Nadel vor der Injektion korrekt im Myokard platziert wurde und kein sichtbarer Blutfluss vorhanden war. Während der Injektion blieb die Vorderwand intakt, ohne dass ein externer Blutfluss festgestellt wurde. Nach Entnahme der Nadel war das zurückgehaltene Injektat im Myokard sichtbar und es wurde keine Blutung beobachtet.