In Vivo quantitativa valutazione della struttura del miocardio, la funzione, la perfusione e sostenibilità Utilizzando cardiaca micro-tomografia computerizzata

L'obiettivo generale di questo procedimento è dimostrare l'uso della micro-tomografia computerizzata ad alta velocità nell’imaging della sincronizzazione cardiorespiratoria intrinseca per valutare le funzioni miocardiche globali e regionali in un modello murino di ischemia cardiaca. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande fondamentali nella fisiopatologia cardiaca, come ad esempio quali sono gli effetti della patologia o di trattamenti inadeguati sulla funzione miocardica globale e regionale? Il principale vantaggio di questa tecnica è che consente una valutazione rapida, longitudinale e non invasiva dei parametri cardiaci più importanti, facilmente eseguibile anche da personale non specializzato.

Le implicazioni di questa tecnica si estendono alla terapia delle malattie cardiovascolari. Può essere utilizzata come strumento preclinico per ottenere informazioni avanzate sullo sviluppo delle malattie cardiache. A mostrare la procedura saranno Nicole van Vliet, una tecnica, nonché Elza van Deel, che è un post-doc, e Yanto Ridwan, un altro tecnico del nostro laboratorio.

Iniziare praticando una piccola incisione nella pelle di un topo di 12 settimane tra la seconda e la terza costola. Successivamente, utilizzando piccoli uncini, spostare i muscoli toracici per esporre i muscoli intercostali. Poi usare forbici a molla con lama curva da due millimetri per tagliare con attenzione il terzo muscolo intercostale senza danneggiare i polmoni.

Quindi, utilizzando una pinzetta, rompere il pericardio e usare un pezzo di garza bagnata per spostare i polmoni. Riposizionare i ganci all'interno del torace in modo da rendere visibile una vasta parte della parete libera del ventricolo sinistro e una porzione dell'atrio sinistro. Successivamente, utilizzando l'atrio come riferimento per individuare l'arteria coronaria sinistra, inserire un filo di sutura chirurgica in seta sette zero sotto l'arteria coronaria sinistra e annodare il filo a due millimetri al di sotto del margine dell'atrio sinistro per standardizzare le dimensioni dell'infarto.

Dopo aver confermato visivamente il successo dell'induzione dell'infarto mediante lo sbiancamento della parete libera del ventricolo sinistro, reinflare con attenzione il polmone e chiudere saldamente il torace con un punto chirurgico in seta sei zero. Pulire la ferita con soluzione fisiologica e utilizzare ulteriori punti in seta per chiudere la cute, quindi applicare uno spray per ferite per stimolare la guarigione e prevenire infezioni. Successivamente, posizionare il topo in una gabbia su un tappetino riscaldante fino a quando non si sarà completamente ripreso.

Tre o quattro ore dopo l'intervento chirurgico, accendere lo scanner microCT, aprire il software di controllo microCT e riscaldare il tubo a raggi X. Quindi trattare il tappo in gomma del contenitore di un agente di contrasto iodinato con alcol al 70% ed utilizzare una siringa a basso spazio morto per prelevare da cinque a dieci microlitri di agente per grammo del peso corporeo dell'animale. Dopo aver eliminato le bolle d'aria, disinfettare la coda del topo anestetizzato con alcol al 70% e dilatare mediante calore le vene della coda.

Iniettare l'agente di contrasto in una vena laterale della coda. Quando il pulsante della modalità live appare nel software di controllo, il tubo a raggi X è pronto. Inserire il coperchio per piccolo foro e il lettino per piccoli animali.

Fare clic sul pulsante del nuovo database nella finestra del database e inserire un nome per il nuovo database. Quando appare la finestra di dialogo, fare clic sul pulsante Sfoglia e spostarsi sul disco in cui il database verrà salvato. Quindi fare clic su OK e osservare il nuovo database nella finestra del database.

Per impostare le condizioni di scansione, selezionare i parametri appropriati. Posizionare ora il topo iniettato e anestetizzato sul lettino per animali all'interno dello scanner e scorrere la porta dello strumento verso destra per attivare il blocco di sicurezza. Fare clic sul pulsante della modalità live per visualizzare in tempo reale il soggetto e osservare la finestra di acquisizione dei raggi X e l'animale.

Premendo i pulsanti di controllo dell'asse Z della piattaforma in avanti e indietro, spostare il lettino animale finché il torace del topo non si trova all'interno del campo visivo. Quindi utilizzare le frecce sinistra e destra del controllo del lettino animale per posizionare l'animale all'interno del riquadro blu. Selezionare 90 dall'elenco a discesa del controllo di rotazione nella finestra del software di controllo e fare clic sul pulsante impostato per ruotare il sistema, assicurandosi che l'animale rimanga all'interno del riquadro blu della finestra di acquisizione X.

Nella finestra di acquisizione X, fare clic con il pulsante sinistro del mouse per ridimensionare la regione di interesse cardiorespiratoria. Trascinare i bordi in modo che i tracciati cardiorespiratori siano chiaramente visibili nella vista di sincronizzazione. Premere la posizione iniziale e ridimensionare la regione di interesse per la funzione cardiorespiratoria.

Assicurarsi che l'area di interesse copra il diaframma e la porzione apicale del cuore in tutte le posizioni del gantry. Quindi ruotare il gantry di 90 gradi per verificare che i tracciati cardiorespiratori siano ancora chiaramente visibili. Quando l'animale è posizionato, fare clic sul pulsante di scansione TC per avviare l'acquisizione.

Apparirà il messaggio di conferma della scansione TC. Fare clic su sì. L'indicatore rosso di attivazione dei raggi X si accenderà, l'apparecchio si attiverà e la scansione avrà inizio.

Al termine della scansione, osservare le viste trasversali, coronali e sagittali delle ricostruzioni mediante un software di visualizzazione 2D. Infine, rimuovere l'animale dallo scanner e monitorarlo fino a quando non si sarà completamente ripreso. Di seguito sono mostrate sezioni trasversali endo-diastolica ed endo-sistolica rappresentative del compartimento ematico di un cuore di topo con infarto miocardico.

In queste immagini, sezioni trasversali assiali corte in fase di fine diastole e di fine sistole di un cuore di topo senza infarto miocardico mostrano una delimitazione eccellente della cavità del ventricolo sinistro con poco rumore di fondo. Si noti come le aree di rarefazione del contrasto, corrispondenti all'infarto miocardico, siano state ben delimitate nelle immagini assiali corte del cuore di topo sottoposto alla legatura dell'arteria coronaria discendente anteriore sinistra. Ma non nell'animale sottoposto a intervento fittizio.

Secondo il modello dell'American Heart Association a 17 segmenti, il ventricolo sinistro può essere suddiviso in porzioni assiali brevi basali, medie e apicali. In questi rappresentativi grafici polari circonfereziali, si osserva chiaramente una perfusione disomogenea nei segmenti medio-anteriore, medio-inferolaterale, medio-anterolaterale, apicale anteriore e apicale laterale nel topo con infarto miocardico rispetto all'animale sottoposto a intervento fittizio. Una volta acquisita padronanza della tecnica, l'induzione di infarto miocardico può essere completata in 45 minuti, mentre l'imaging successivo mediante microCT richiede quattro ore.

Nel corso di questa procedura, è importante ricordare che le prestazioni funzionali cardiache dipendono dal tipo e dal grado di anestesia. Pertanto, per ottenere misurazioni accurate, la frequenza cardiaca deve essere mantenuta il più possibile fisiologica durante l'acquisizione delle immagini. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo della farmacologia per esplorare strategie di intervento nei topi e analizzare l'impatto di diverse strategie terapeutiche sull'evoluzione della malattia.

Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione dell'intervento chirurgico per infarto miocardico e sapere come utilizzare il sistema microCT ad alta velocità in combinazione con l'agente di contrasto a base di iodio per il pool sanguigno. Non dimenticare che lavorare con l'isoflurano può essere pericoloso e che precauzioni come un'adeguata ventilazione devono essere sempre adottate durante l'esecuzione di questa procedura.