Imagerie hybride μCT-FMT et l'analyse d'image

Nous décrivons un protocole d’imagerie hybride, combinant la tomographie médiée par fluorescence (FMT) et la micro-tomodensitométrie (μCT). Après la fusion et la reconstruction, nous effectuons une segmentation interactive des organes pour extraire des mesures quantitatives de la distribution de fluorescence.

La tomographie médiée par fluorescence est une technique d’imagerie très sensible permettant d’évaluer quantitativement la distribution de la fluorescence. Chez les souris anesthésiées, de nombreuses sondes fluorescentes ciblées sont disponibles, qui permettent l’imagerie de l’angiogenèse, de l’apoptose, de l’inflammation et autres. Dans cette vidéo, nous montrerons comment l’imagerie hybride avec FMT et Micro City est réalisée dans notre institut.

Dans le premier chapitre, les appareils, c’est notre F-M-T-F-M-T signifie tomographie moléculaire à fluorescence. La tomographie permet de générer des images 3D. Le FMT est très sensible pour l’imagerie de la fluorescence proche de l’inate chez la souris.

Maintenant, le panneau avant est ouvert pour montrer l’intérieur du FMT. En bas se trouve un laser monté sur un serveur 2D. Le laser émet de la lumière dans la souris, qui est maintenue dans un lit de souris partiellement transparent.

Au-dessus du lit de la souris se trouve un réseau de LED comme source de lumière alternative, ce qui permet au FMT de fonctionner comme un dispositif d’imagerie à réflectance régulier. La roue à filtres est montée sous la lentille, qui capte la lumière pour le détecteur situé sur le dessus de l’appareil. C’est notre micro ct.

Le micro CT est équipé de deux tubes à rayons X et de deux capteurs plans, qui permettent l’acquisition de balayages à double énergie. Chapitre deux, protocole de balayage micro CT FMT. La FMT et la micro TDM sont toutes deux conçues pour imager les souris avant que celles-ci ne soient anesthésiées avec du fluor.

Pour le balayage FMT, les poils de la souris doivent être enlevés, ce qui fonctionne bien avec la crème de hareng. Certaines souches de souris peuvent développer des éruptions cutanées à cause de la crème deha. Par conséquent, il est recommandé de surveiller les souris pour détecter les changements cutanés et de contacter le personnel vétérinaire pour des soins si nécessaire.

Testez également la tolérance sur un petit lot de nouvelles souches de souris pour commencer. Pour éviter l’hypothermie, la souris est placée sur un coussin chauffant. Pour injecter un produit de contraste, un cathéter est placé dans la veine de la queue en raison de sa petite taille.

C’est assez difficile et nécessite une certaine expérience. Si le sang retourne dans le cathéter, il est correctement placé à travers le cathéter. Des agents de contraste fluorescents et des agents de contraste CT peuvent être injectés pour éviter la surcharge de volume.

tout au plus. Cinq millilitres par kilogramme de poids corporel doivent être injectés, ce qui signifie 150 microlitres pour une souris de 30 grammes. Pour le balayage, la souris est placée à l’intérieur d’un lit de souris multimodal.

La souris peut avoir des symboles dessinés sur la queue pour l’identification. Il est important d’éviter de telles choses sur le torse car cela pourrait avoir un impact sur le balayage optique. Le lit de la souris est fermé et la profondeur ajustée pour maintenir fermement la souris dans une position fixe.

Soyez prudent et surveillez la respiration car trop serrer le lit peut étouffer la souris. Les souris nues sont couramment utilisées pour la recherche oncologique en raison de leur immunosuppression. Le fait qu’ils soient nus est un effet secondaire heureux de la mutation génétique.

Par conséquent, la procédure d’épilation laborieuse peut être omise. Il faut vérifier que la souris respire correctement et, si nécessaire, le lit de la souris doit être ajusté en conséquence. Ensuite, le lit de la souris est placé à l’intérieur du micro ct.

Les tubes qui transportent le gaz fluor ISO sont commutés pour maintenir le flux de gaz à l’intérieur de l’appareil. Ensuite, le micro C est fermé pour permettre le blindage contre les rayons X. Le micro C ne commencera à scanner que si le couvercle est fermé.

À l’aide des boutons du micro ct, la souris peut être pilotée dans le micro CT.At l’ordinateur de contrôle de la micro ville, un topogramme est acquis et montré que les paramètres de fenêtrage sont ajustés pour mieux voir la souris. Il est possible d’effectuer un ou plusieurs scans ZUP. Leur position est indiquée par les régions bleu clair.

Habituellement, un à trois scans ZUP suffisent. Après avoir démarré l’analyse, la progression est indiquée par des barres de progression bleu foncé. Nos micro-tomodensitogrammes à écran plat effectuent ensuite des tomodensitogrammes ZUP, ce qui est différent d’un tomodensitométrie clinique en spirale.

À l’aide des boutons, le lit de la souris est déplacé vers l’avant. Encore une fois, le couvercle de blindage est ouvert et les tubes anesthésiques sont commutés. Le support est soigneusement retiré du lit de la souris et le tube anesthésique est retiré.

Ceci est nécessaire car l’AN et le FMT ne dépendent pas de ce petit tube. Au lieu de cela, la petite chambre à l’intérieur du FMT est inondée de gaz anesthésique. Maintenant, le lit de la souris avec la souris est amené au FMT et inséré dans l’ordinateur de contrôle FMT.

Le champ de vision de balayage est ajusté ainsi que la densité d’échantillonnage. Habituellement, environ 120 points sont utilisés. L’analyse commence après avoir appuyé sur un bouton.

La première passe du FMT acquiert une image d’éclairage ou d’excitation trans pour chaque point de source laser. Dans cette vidéo, il est montré en mode d’avance rapide. Habituellement, cela prend environ cinq minutes.

Vous pouvez voir que beaucoup moins de lumière passe par le haut du corps par rapport au bas du corps. En effet, les organes ayant un volume sanguin relatif plus élevé, tels que le cœur, le foie et les reins, se trouvent davantage dans le haut du corps. Le sang est le principal absorbeur de la lumière proche infrarouge.

Le deuxième passage passe des mêmes points sources avec un filtre différent, qui ne laisse passer la lumière fluorescente que par le chapitre trois, l’huile interactive et la segmentation. Pour fusionner les données des deux appareils. Des marqueurs sont utilisés, qui sont intégrés dans le lit de la souris.

Les marqueurs sont également visibles dans une image reflet acquise par le FMT. Les marqueurs sont en fait de simples trous et n’ont pas besoin d’être remplis avec un agent de fluorescence ou de contraste CT. Dans notre institut, nous avons développé un logiciel qui effectue automatiquement la détection et la fusion des marqueurs.

La forme de la souris, ainsi que les cartes d’absorption et de diffusion hétérogènes, sont automatiquement estimées à l’aide des données micro CT comme décrit dans notre récente publication Theranostics. Ces paramètres sont importants pour la reconstruction quantitative de la fluorescence. Pour mesurer la biodistribution de la fluorescence, une segmentation d’organe est nécessaire.

Nous générons une telle segmentation de manière interactive à l’aide d’un logiciel nommé imulitic preclinical développé dans notre institut ci-dessous. Une telle segmentation est illustrée en avance rapide et une personne expérimentée peut l’effectuer en 10 à 20 minutes environ. Tout d’abord, l’ensemble de données CT est chargé.

Il peut être inspecté en 3D à l’aide d’un rendu de surface ISO. En modifiant les paramètres de fenêtrage, la valeur ISO peut être modifiée. Par exemple, pour visualiser les os de l’ensemble du corps de la souris avec le lit de la souris, la superposition est chargée.

Le signal de cet exemple apparaît dans la vessie. La visualisation de la superposition est maintenant désactivée. Pour se concentrer sur la segmentation anatomique.

Dans les scintigraphies microtiques natives, le poumon est facilement trouvé en raison du fort contraste négatif avec les autres tissus mous. La grande structure à l’intérieur du poumon est le cœur. Segmentons d’abord le poumon.

Tous les voxels inférieurs à une certaine valeur sont segmentés à l’aide du seuillage. Il apparaît en vert. Le poumon est une région connectée, qui peut être séparée à l’aide d’une opération de remplissage.

Similaire au seau de peinture. Dans un programme de peinture, le peut être séparé du poumon par coupe et remplissage. Les organes convexes, tels que la vessie, peuvent être segmentés en dessinant des gribouillis pour délimiter les limites de l’organe.

D’autres gribouillis doivent être ajoutés jusqu’à ce qu’une précision suffisante soit atteinte. Les organes non convexes, tels que l’intestin, peuvent être segmentés morceau par morceau. Le foie apparaît comme une région homogène et a une structure plus complexe.

Comme elle se compose de plusieurs lobes, la segmentation peut être enregistrée sur le disque et chargée dans le programme. En utilisant une telle segmentation, le signal fluorescent peut être attribué aux organes. Le programme calcule ces quantités et les enregistre sous forme de feuille supplémentaire pour les balayages longitudinaux, la segmentation doit être effectuée à nouveau pour chaque point temporel, car les intervalles sont généralement trop longs pour maintenir la souris anesthésiée dans une position fixe.

Par conséquent, la segmentation est une tâche laborieuse si de nombreuses souris et de nombreux points temporels sont impliqués. Pour quantifier les résultats, chargez une superposition et une segmentation. Cliquez sur Définir les paramètres du lot pour permettre au programme de se souvenir des paramètres actuels.

Maintenant, cliquez sur statistiques de lot pour indiquer au programme de calculer les valeurs de toutes les régions dans tous les scans micro CT FMT. Cela prendra quelques secondes. Ensuite, les statistiques sont enregistrées dans un fichier de tableur.

C’est pratique car l’utilisateur n’a pas à fusionner lui-même des dizaines de fichiers. Sur la base de ce fichier, les courbes d’orgue peuvent être calculées. Chapitre quatre, résultats représentatifs.

Pour tester le bon fonctionnement de la fusion, nous avons utilisé un fantôme aros. De la poudre d’exure de titane a été ajoutée pour la diffusion. Pour réaliser une forme irrégulière, nous découpons certaines parties.

Plusieurs petites inclusions remplies de fluorescence et d’agent de contraste CT ont été intégrées dans le fantôme. Étant donné que le FMT ne connaît pas la forme réelle de l’objet et adopte une forme simplifiée, la reconstruction n’est pas précise pour les objets de formes irrégulières. Par conséquent, nous avons mis en œuvre une autre reconstruction qui utilise la forme dérivée des données de la micro-ville.

Comme vous pouvez le voir, la localisation du signal dans le fantôme est bien meilleure. Pour inspecter les données in vivo, passons en revue les points temporels de l’imagerie. Il s’agit du pré-scan.

Ce que nous voyons, ce n’est essentiellement que du bruit et des artefacts. Si nous passons au point temporel suivant, celui après l’injection, nous voyons beaucoup plus de signal, mais les paramètres de fenêtrage sont beaucoup trop difficiles. À l’aide de la boîte de dialogue de fenêtrage, vous pouvez ajuster les paramètres de fenêtrage.

Nous voyons la plupart du signal dans la vessie. Si nous passons à la prochaine fois, 0,2 heure après l’injection, nous voyons un signal à l’extérieur de la souris. C’est parce que la souris a uriné la fluorescence sur le lit de la souris.

En ajustant davantage le fenêtrage, nous pouvons voir un signal au niveau de la colonne vertébrale et des genoux. Passons maintenant à 0,4 heure après l’injection, le signal de l’urine a disparu et nous voyons une fluorescence au niveau de la colonne vertébrale et des genoux pendant les points temporels suivants six heures et 24 heures après l’injection. Nous voyons la même chose.

Passons maintenant au nez suivant. Le pré-balayage ne montre rien à l’aide de ces paramètres de fenêtrage. Le scanner 15 minutes après l’injection montre un signal fort de la vessie et ainsi de suite.

Dans cette étude, nous avons trouvé des concentrations élevées dans la vessie peu de temps après l’injection, en raison de l’excrétion rénale rapide de cette sonde. De plus, le signal dans la colonne vertébrale augmente rapidement et reste relativement stable tout au long des derniers points temporels de l’imagerie. Chapitre cinq, conclusion.

En conclusion, nous montrons un protocole d’imagerie multimodal pour combiner les forces de la fluorescence, de la tomographie moléculaire et de la tomographie par micro-ordinateur. Les données anatomiques de la micro-tomodensitométrie permettent une meilleure reconstruction de la fluorescence en utilisant la forme de la souris. De plus, il est utile de générer des segmentations d’organes, qui sont nécessaires pour extraire des mesures quantitatives à partir des données d’image.