MicroCTを使用して造影血管イメージング
2011年1月27日
microCTによる造影小動物の血管イメージングは、シリアルのための迅速かつコスト効率と高スループットのテクニックですその場で試験。
顕微鏡的コンピュータ断層撮影法またはマイクロCTを用いた造影血管イメージングのこの技術の目標は、生きたマウスの血管ネットワークを解析するための高品質なデータセットを生成するための最適な方法を提供することです。これは、in vivo で放射線不透過性造影剤を静脈内注射することによって達成されます。次に、麻酔を誘発し、動物をマルチモダリティチャンバーにしっかりと配置して、マイクロCTスキャン中の運動アーチファクトを減らすことにより、動物をマイクロCTイメージング用に準備します。
スキャン後、マイクロCTデータを再構築し、可視化ソフトウェアにロードします。手順の最後のステップは、血管の視認性を向上させ、区別のために血管、骨、軟組織に異なる色を提供するために、2次元伝達関数パラメータを調整することです。最終的には、CT不透明な造影イメージングと2次元伝達関数レンダリングを通じて、生きた動物の血管網を示す結果を得ることができます。
こんにちは、私はスー・レッシュ、PJAパティ、サンアントニオのテキサス大学健康科学センターのKhe Children's Cancer Research Instituteの部門でSmall Animal Imaging Coreの。私はチャールズ・ケラーで、同じくサンアントニオのテキサス大学健康科学センターのグリーヘイ小児がん研究所に所属しています。今日は、放射線不透過性血液プール造影剤を使用して生きた動物の血管を視覚化する手順を紹介します。
私たちの研究室では、この手順を使用して、トランスジェニックマウスの複雑な自然腫瘍の中間血管と大血管を研究しています。それでは始めましょう。この手順を開始するには、低デッドスペース28と半ゲージの半CCインスリン注射器を使用して、ヨウ素化血液プール造影剤Xia one 60 xlあたり20ミリグラムのヨウ素の20グラムあたり0.2ミリリットルを取得します。
造影剤を遠位尾静脈を介して生きたマウスに注入します。注射の10分後。マイクロCTイメージングのために動物を準備します。
まず、毎分2.5リットルで100%酸素中の2%イソフッ素に接続されたアクリルボックスで動物に麻酔をかけます。数分後、つま先をつまんで麻酔の深さを確認します。次に、動きのアーチファクトを最小限に抑えるために、マウスをカスタムメイドの市販のマルチモダリティチャンバーに配置して、空気と排気を準備してマウスを安定させます。
スキャン中に動物の継続的な麻酔を確保するために、2%isofのフッ素と100%の酸素を含む空気供給を維持します。マウスを調製したら、生きた動物のスキャンを実行できるマイクロCTユニットでスキャンできます。マウスが入っているマルチモダリティチャンバーをエミッションエキゾーストチューブに接続します。
ボリュームCTスキャナーGE Explorer遺伝子座を使用すると、動物を93マイクロメートルの解像度でスキャンできます。この容積測定の走査器はFeldのキャンプの円錐形のビーム再構成のための3、500によって1750のCCDの探知器を使用して450マイクロアンペアの電流、DPのキロワット電圧の電圧および100ミリ秒の露出時間のプラットホームの独立した変数を一定に置かせる。骨と血管からの軟部組織との間の優れたコントラストを達成するために、標準パラメータは、ビューごとに5〜8フレーム、および完全な360度回転のための360〜720ビュー数で変化させることができ、CTスキャン後約15〜20分の合計スキャン時間を使用します。
メーカー独自のEVSビームソフトウェアで画像を再構築します。マウスが麻酔から完全に回復するまで、マウスを監視し続けます。再構築されたマイクロCTデータは、高度な等値面の1次元または2次元伝達関数に使用できます。
SEG 3D画像処理ソフトウェアを使用して画像をレンダリングし、3次元データセットの2次元投影をレンダリングし、血管と骨の区別をさらに改善する2次元伝達関数を使用します。イメージのレンダリング中に、CT 値と勾配の大きさに依存する伝達関数に基づいて、光線サンプルに色と不透明度を割り当てます。CT値ヒストグラムによって提供されるガイダンスに基づいて伝達関数を手動で調整し、表示されている関心のある領域とオブジェクトを強調表示します。
以下は、Xia one 60 xlを注入した野生型マウスのマイクロCTスキャンで画像をレンダリングした2次元伝達関数を示す代表的な結果です。ここでは、生きたマウスの血管ネットワークを解析するための高品質なデータセットを生成する方法を紹介しました。この手法は、トランスジェニックマウスまたは異種移植マウスを用いた前臨床試験における抗血管新生の定性的および定量的評価に非常によく使用できます。
この手順を行うときは、造影剤の完璧な尾静脈注射を取得し、呼吸によって発生する可能性のある運動アーチファクトを最小限に抑える方法で動物を配置することを忘れないでください。というわけで、これだけです。ご覧いただきありがとうございます、そしてあなたの実験に頑張ってください。
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概要
この記事では、マイクロCTを用いたコントラスト増強小動物血管イメージングの技術について説明し、生きているマウスの血管ネットワークの質の高い解析を可能にします。この方法は迅速で、費用対効果が高く、腫瘍発生と治療反応のハイスループットの検査に適しています。
主要な研究構成要素
科学分野
- 神経科学
- 腫瘍学
- イメージング技術
背景
- マイクロCTイメージングは血管ネットワークを研究するために不可欠です。
- コントラスト剤は血管の可視性を高めます。
- 腫瘍血管の理解は治療介入に重要です。
- 生体内イメージング技術は侵襲的処置の必要性を減少させます。
研究目的
- 腫瘍血管のin situ検査の方法を開発すること。
- 腫瘍成長を支える血管ネットワークを分析すること。
- 前臨床治療への腫瘍反応をモニタリングすること。
使用した方法
- 造影剤の静脈内注射。
- 麻酔の誘導と動物の安定な位置決め。
- 血管データを取得するためのマイクロCTイメージング。
- 視覚化のためのマイクロCTデータの再構成。
主要な結果
- 血管ネットワークの高品質なデータセットが生成されました。
- パラメータ調整により血管の可視性が向上しました。
- 血管、骨、軟組織を区別するために異なる色が割り当てられました。
- 結果は生きている動物の血管の効果的なイメージングを示しました。
結論
- コントラスト増強マイクロCTは血管解析の貴重なツールです。
- この技術は腫瘍生物学と治療評価の研究をサポートします。
- 将来の応用は生物医学研究の他の分野に拡大する可能性があります。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Contrast-enhanced microCT vessel imaging enables high-resolution, quantitative visualization of vascular networks in live rodent models, directly supporting preclinical evaluation of anti-angiogenic therapies. This methodology addresses the challenge of distinguishing soft tissue and vasculature, providing critical data for target validation and mechanistic de-risking in oncology drug discovery. Its integration into early discovery and translational workflows enhances predictive confidence and informs portfolio advancement decisions.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of vascular targets and pathways in disease-relevant rodent models.
- Supports biological de-risking by visualizing intermediate and large vessel architecture in tumor contexts.
- Provides functional target validation through quantitative and qualitative vascular assessment.
- Facilitates predictive confidence in anti-angiogenic mechanism-of-action studies.
Screening & Assay Development
- Prepares validated in vivo imaging systems for downstream compound screening.
- Delivers standardized, reproducible imaging parameters for consistent assay outputs.
- Enables quantitative measurement of vascular changes in response to candidate therapeutics.
- Supports scalable, platform-based evaluation of vascular-modulating agents.
Translational & Preclinical Research
- Aligns imaging outputs with translational biomarker strategies in oncology models.
- Ensures continuity from discovery-stage vascular assessment to preclinical efficacy studies.
- Provides risk-adjusted data for advancement of anti-angiogenic candidates.
- Strengthens predictive de-risking by correlating imaging findings with therapeutic outcomes.
Pipeline & Workflow Integration
This vessel imaging method fits within the continuum from early discovery through lead identification and preclinical validation, particularly in oncology and vascular biology programs.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by enabling direct visualization of vascular networks in vivo.
- Screening: Provides reproducible, quantitative imaging outputs for compound evaluation and assay standardization.
- Analytics: Generates volumetric and transfer function-based measurements to compare vascular conditions across experimental arms.
- Translational Research: Bridges discovery and preclinical phases by aligning imaging data with disease-relevant endpoints.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable imaging capability for diverse vascular and tumor biology studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in vascular target validation.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible, and scalable imaging workflows for cross-study comparability.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and enhances capital efficiency by providing robust preclinical data.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of anti-angiogenic and vascular-modulating candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in small animal handling, anesthesia, and intravenous administration of contrast agents.
- Demands access to high-resolution microCT instrumentation and advanced image processing software.
- Necessitates cross-team standardization of imaging parameters and data analysis protocols.
- May require adaptation of imaging protocols for different rodent models or tumor types.
- Motion artifacts and injection quality are practical limitations that must be managed for optimal data quality.
