小動物用高分解能心臓陽電子放出断層撮影/コンピュータ断層撮影

提示された心臓PET / CTプロトコルは、心臓病のさまざまな小動物モデルで機能的および形態学的情報を取得するのに役立ちます。他の前臨床イメージングモダリティと比較したPET/CTイメージングの利点には、高感度と非常に高い空間時間分解能、およびオペレーターによるプローブの手動位置決めを必要としない堅牢性が含まれますが、これらに限定されません。このプロトコルで研究できる主な疾患モデルの1つは心筋梗塞です。

ただし、他の心血管代謝疾患や治療への反応を調べることができます。例えば、私たちのグループは、心臓の代謝と機能に対する肥満と糖尿病の役割に興味を持っています。このプロトコルに含まれる手順は、経験のないユーザーでも簡単に実行できます。

ただし、尾静脈カニュレーションや採血などの一部のステップでは、再現性を持って行うためにある程度のトレーニングと経験が必要になる場合があります。手順のデモンストレーションは、私たちの研究室の研究員であるフェデリカ・ラ・ロサ、サンタンナ高等研究学校の博士課程の学生であるフェデリコ・グランツィエラ、およびトスカーナ・ガブリエレ・モナステリオ財団の獣医であるドミツィアナ・テルリッツィです。まず、マウスをPET / CT断層撮影装置のスキャナーベッドの仰臥位の頭に置き、麻酔のために鼻を鼻マスクに入れ、粘着テープでマスクの頭をそっと塞ぎます。

上肢と下肢をスキャナーベッドに固定して、モーションアーチファクトにつながる可能性のあるイメージング手順中の不随意運動を防ぎます。直腸プローブを使用して体温を監視し、呼吸枕を使用して呼吸数を監視します。マウスの場合、インスリン注射器を使用して100〜150マイクロリットルの10メガベクレルフッ素-18FDGを引きます。

バイアル内のトレーサーの元の濃度が高い場合は、トレーサーを生理食塩水で1ミリリットルあたり50〜100メガベクレルの濃度に希釈します。PET用量校正器を使用して、シリンジ内の実際の活動を測定します。これらの値は、PETスキャナーのグラフィカルユーザーインターフェイスの特定の入力モジュールを使用して後で使用されるため、注入前のアクティビティと測定時間に注釈を付けます。

iomeprolを使用する場合は、注入速度を1時間あたり10ミリリットル、容量を0.5ミリリットルに設定します。シリンジをシリンジポンプに接続し、ポンプを実際のシリンジのサイズと直径に設定してから、シリンジをCAチューブとニードルに接続し、チューブにCAを事前に充填します。注入速度を1時間あたり10ミリリットルに設定し、注入量を0.5ミリリットルに制限します。アイオメプロール注射の場合は、シリンジポンプを使用して、毎時10ミリリットルの注入速度をすでに設定して、一定の速度でゆっくりと注入できるようにします。

注入量を0.5ミリリットルに制限し、3分後に注射を停止します。チューブと針がCAで事前に充填されていることを確認したら、CAチューブに取り付けられた針を尾静脈のカニューレに接続します。注射を開始します。

スキャナーの蓋を閉めて、Cine-CTスキャンの準備をします。注射の開始から60秒後に断層撮影のユーザーインターフェイスの続行ボタンを押して、Cine-CTの取得を開始します。CAの注入は、Cine-CTスキャンの完了とほぼ同時に停止します。

ダイナミックPETスキャンのDICOM画像を開きます。ハートプラグインモジュールを選択します。マウスまたはラットの心臓画像を拡大し、最後の時間枠または血液プール活動のほとんどがすでに洗い流されている最後の3〜5つの時間枠の合計を選択します。

画面の指示に従って、動物の心臓の主軸に沿って画像の向きを変更します。心臓の基部と頂点に表示されたマーカーを移動して、これをインタラクティブに行います。次に、セグメンテーションツールを選択します。

自動セグメンテーションの結果が受け入れられない場合は、手動モードのROI検索を無効にして、セグメント化された心筋または左心室腔の形状を調整します。モデリング ツールで、適切なキネティック モデルまたは動的 PET 解析を選択します。この場合、グラフィカルを選択してからPatlakを選択し、Patlakプロット分析を有効にして、各心臓セクターのグルコース取り込みの代謝率を計算します。

次に、極座標マップツールで、表示されている心臓セグメントの正しい数を選択します。この場合、17 個のセグメントを選択します。次に、[フィット]ボタンを押して、Patlak解析のフィット手順を実行します。

フィット手順の最後に、表示されたKI値の極座標を観察します。Cine-CTスキャンのDICOM画像をソフトウェアにロードします。次に、ビルトインの4Dビューアで動的データセットを開きます。

また、3DマルチプレイヤーリフォーメーションまたはMPRツールを使用して、短軸に沿って画像データの向きを変更します。方向を変えたデータをDICOMにエクスポートし、4Dデータ全体がスライスの厚さと16ビット/ボクセルの画像ビット深度を維持したままエクスポートされるようにします。エクスポートした4D MPR画像を4Dビューアで開き、拡張末期に対応する時間枠を選択し、メインツールバーのタイムスライダーですべての時間枠を参照し、正しい心相が選択されていることを確認します。

この時間枠で、閉じたポリゴン注釈ツールを選択し、左心室の心内膜壁を手動で描写します。ベースから頂点までの10〜20スライスに対して同じことを行い、すべてのROIが同じ名前になるようにします。次に、[ROI] メニューで [ROI ボリューム] を選択し、不足している ROI を生成して、手動で描画された ROI の補間によってすべての短軸スライスに ROI を生成します。

次に、[ROI ボリューム]、[コンピューティング ボリューム] の順に選択して、同じ ROI 名を持つ ROI グループのボリュームを計算します。次に、時間枠を参照し、収縮末期に対応するフェーズを選択し、実証されたのと同じROI名を持つROIグループのボリュームを計算します。最後に、原稿に記載されている式を使用して、ストローク量と駆出率を計算します。

コントロールCD1マウスの自動心筋および左心室腔セグメンテーションの結果をここに示す。健康な被験者でも、PETでは頂点周辺の再構築値の低下が一般的に観察されます。Patlakのグラフ分析では、地域KI、散布図と線形回帰分析の例、および各セグメントで実行された線形適合の傾きと切片の値、および対応する決定係数を示しました。

健康なラットでは、拡張末期と収縮末期に異なる形状とサイズの左心室が示されています。セグメント化された左心室容積の3D再構成により、体積の計算により、拡張末期容積は0.361ミリリットル、収縮末期容積は0.038ミリリットルになりました。拡張末期と収縮末期について同じラットの心臓を大量にレンダリングすると、ヨウ素増強チャンバーと血管を描写できるため、それらの値は定量的よりも定性的になります。

麻酔のレベルを維持し、研究中に動物の生理学的パラメータを頻繁にチェックします。さらに、注射の失敗を避けるために、カニューレ挿入の開存性の初期チェックを行う必要があります。この研究の非侵襲的な性質により、動物は手順と放射性トレーサーの崩壊後に回収することができ、事実上、他の調査方法を適用することができます。

それ以外の場合、動物がPET / CTイメージング後に安楽死させられる場合、興奮した組織に関するすべての標準的なex vivo分析を実行できます。