心筋の構造、機能の in vivo定量的評価では 、灌流および生存率は、心臓マイクロコンピュータ断層撮影法を使用しました

この手順の全体的な目的は、マウス心筋虚血モデルにおける全般的および局所的な心筋機能を評価するため、固有の心肺同期を用いた高速マイクロコンピューター断層撮影（micro-CT）の活用法を実演することです。この手法は、病理への影響や不適切な治療が全般的および局所的な心筋機能にどのような影響を与えるかといった、心臓病態生理学における重要な疑問への回答に役立ちます。この技術の主な利点は、最も重要な心臓パラメータの迅速かつ縦断的な非侵襲的評価が可能であり、専門外の人間でも容易に実施できる点にあります。

この技術の意義は、心血管疾患の治療へと広がります。また、心疾患の発症に関する詳細な知見を得るための前臨床ツールとしても利用可能です。本手順の実演は、当研究室のテクニシャンのNicole van Vliet、ポストドクターのElza van Deel、そしてもう一人のテクニシャンであるYanto Ridwanが行います。

12週齢のマウスの第2肋骨と第3肋骨の間の皮膚に小さな切開を加えることから始めます。次に、小型のフックを用いて胸筋を脇に寄せ、肋間筋を露出させます。続いて、曲がった2 mm刃のスプリングシザーを使用し、肺を損傷しないように注意しながら、第3肋間筋を慎重に切開します。

次に、ピンセットを用いて心膜を破裂させ、濡らしたガーゼで肺を脇に押しやります。左心室自由壁の大部分と左心房の一部が見えるように、フックを胸腔の内側に配置し直します。その後、左冠動脈の位置を特定するために心房を利用し、左冠動脈の下に7-0シルク外科用縫合糸を通し、梗塞サイズを標準化するため、左心房の端から2 mm下の位置で縫合糸を結紮します。

左心室遊離壁の蒼白化により心筋梗塞の誘導が成功したことを目視で確認した後、慎重に肺を再膨張させ、6-0シルク手術用縫合糸で胸腔をしっかりと閉鎖します。生理食塩水で傷口を洗浄し、さらにシルク縫合糸を用いて皮膚を閉鎖した後、治癒を促進し感染を防ぐために創傷スプレーを塗布します。その後、マウスをヒーティングパッドを敷いたケージに入れ、完全に回復するまで安静にします。

手術の3〜4時間後にmicroCTスキャナーの電源を入れ、microCT制御ソフトウェアを起動してX線管をウォーミングアップします。次に、ヨード造影剤容器のゴム栓を70%アルコールで消毒し、死腔の少ないシリンジを用いて、動物の体重1gあたり5〜10 µLの造影剤を採取します。気泡を除去した後、麻酔下にあるマウスの尾を70%アルコールで拭き、温熱処置で尾静脈を拡張させます。

造影剤を尾側尾静脈に注入します。コントロールソフトウェアにライブモードボタンが表示されたら、X線管の準備が完了したことになります。小径ボアカバーと小動物用ベッドを挿入してください。

データベースウィンドウの「新規データベース」ボタンをクリックし、新しいデータベースの名前を入力します。ダイアログボックスが表示されたら、「参照」ボタンをクリックし、データベースを保存するドライブを選択します。その後、「OK」をクリックし、データベースウィンドウに新しいデータベースが表示されることを確認します。

スキャン条件を設定するために、適切なパラメータを選択します。次に、注入して麻酔をかけたマウスをスキャナー内のアニマルベッドに置き、装置のドアを右にスライドさせて安全インターロックを有効にします。ライブモードボタンをクリックして被験者をリアルタイムで表示し、Xキャプチャウィンドウと動物を確認します。

ステージZ軸制御の前後ボタンを押し、マウスの胸部が視野に入るまで動物ベッドを移動させます。次に、動物ベッド制御の左右矢印を使用して、動物を青い境界ボックス内に配置します。制御ソフトウェアウィンドウの回転制御ドロップダウンリストから90を選択し、設定ボタンをクリックしてガントリーを回転させます。この際、動物がXキャプチャウィンドウの青い境界ボックス内に留まっていることを確認してください。

Xキャプチャウィンドウでマウスを左クリックし、心肺呼吸領域の関心領域（ROI）のサイズを変更します。同期ビューで心肺呼吸のトレースがはっきりと見えるように端をドラッグします。ホームポジションを押し、心肺呼吸の関心領域のサイズを調整してください。

すべてのガントリー位置において、関心領域が横隔膜と心臓の心尖部をカバーしていることを確認してください。次に、ガントリーを90度回転させ、心肺トレースが引き続き明確に表示されていることを確認します。動物の位置が決まったら、CT scanボタンをクリックして収集を開始します。

CTスキャンの確認メッセージが表示されます。「はい」をクリックしてください。赤色のX線励起インジケーターが点灯し、装置が起動してスキャンが開始されます。

スキャンの終了後、2Dビューワーソフトウェアで再構成された横断像、冠状断像、および矢状断像を確認します。最後に、動物をスキャナーから取り出し、完全に回復するまで観察します。ここでは、心筋梗塞を起こしたマウス心臓の、代表的な血プール短軸終末拡張期および終末収縮期の断面図を示します。

これらの画像では、心筋梗塞のないマウス心臓の短軸末期拡張期および末期収縮期の断面において、背景ノイズがほとんどなく、左心室腔が非常に明瞭に描出されています。左前下降冠動脈結紮を施したマウス心臓の短軸画像では、心筋梗塞に相当する造影剤の希薄化領域が明確に区別されていることに注目してください。一方、偽手術を行った動物では、このような所見は見られません。

米国心臓協会の17セグメントモデルに基づくと、左室は基部、心腔中部、および心尖部の短軸断面に細分化できます。これらの代表的な周方向ポーラープロット表示では、偽手術群の動物と比較して、心筋梗塞マウスの中前壁、中下外側壁、中前外側壁、心尖部前壁、および心尖部外側壁セグメントにおいて、不均一な灌流が明確に認められます。習熟すれば、心筋梗塞の誘導は45分で完了し、その後のmicroCT撮像には4時間を要します。

本手順を実施する際は、心機能のパフォーマンスが麻酔の種類や程度に依存することに留意することが重要です。したがって、正確な測定を行うためには、画像取得中の心拍数を可能な限り生理的な状態に維持する必要があります。本手法の開発により、薬理学分野の研究者がマウスを用いて介入戦略を検討し、治療戦略が疾患の進行に及ぼす影響を分析するための道が開かれました。

このビデオを視聴することで、心筋梗塞手術について十分に理解し、ヨウ素ベースの血液プール造影剤を用いた高速microCTシステムの使用方法を習得することができます。イソフルランの使用は危険を伴う可能性があるため、この手順を行う際は、十分な換気などの予防措置を常に講じることを忘れないでください。