プロトタイプ小動物X線CTOによるレトロスペクティブ心臓ゲーティング

私たちは、研究者が生物学的な疑問に答えることができるイメージング技術を開発しました。現在、小動物CTで動きを固定するためのゲート技術が求められています。私たちは、標準的なCTコンポーネントでゲートスキャンを行うことが可能であることを示したかったのです。すべてソフトウェアで実現され、特別なハードウェアは必要ありません。

X線CTイメージングに一般的に利用可能な前臨床検出器の限界と機能を理解することは、有意義な実験結果をもたらす技術の実現につながります。げっ歯類の研究における生理学的な心臓運動は、しばしば克服できない課題と見なされ、科学的な報告が不足していました。ここで説明する作業により、一般的に入手可能なハードウェアでこの困難を克服できることを現場に納得させることができることを願っています。

私たちのアプローチは、電極の物理的な接続を必要とせず、手術の介入なしに達成できます。レトロスペクティブ心臓ゲーティングを備えたX線CTは、心臓内および心臓周辺の小さな構造の正確な定量化と、心周期のさまざまな時点での心腔のローリング測定を可能にします。この技術により、心血管疾患の研究能力や効果的な治療法の開発能力が大幅に向上します。

まず、麻酔をかけたマウスをワークスペースに置きます。つま先の間にウェビングをつまんで、麻酔の深さをテストします。イメージングの直前に尾静脈から100マイクロリットルのCT造影剤を静脈内注射します。

麻酔をかけたマウスをCTイメージングチャンバー内に移します。CrumpCATソフトウェアを起動します。ノンゲートCTイメージングを高解像度で行うには、まずユーザーインターフェースでスタディIDを入力します。

[プロトコル]ドロップダウンメニューで[マウスハイレゾ]を選択します。次に、ユーザーインターフェースの「スキャン」ボタンをクリックして、投影ごとに80ミリ秒の露光時間で720の投影を取得します。中解像度でノンゲートCTイメージングを行うには、ユーザーインターフェースでスタディIDを入力します。

プロトコルドロップダウンメニューでマウス標準を選択します。ユーザーインターフェースの「スキャン」ボタンをクリックすると、投影ごとに100ミリ秒の露光時間で720の投影を取得できます。ゲートCTイメージングを行うには、ユーザーインターフェースでスタディIDを入力します。

ProtocolドロップダウンメニューでCardiac Gatingを選択します。クリック スキャン ユーザーインターフェースのボタンをクリックして、投影ごとに20ミリ秒の露光時間で21, 600の投影を取得します。呼吸信号抽出の場合は、横隔膜を表す四角形の関心領域 (ROI1) を指定します。

各投影のROI1内のピクセル強度を合計して、呼吸信号を生成します。心電図の抽出では、心臓の近くのテンプレートで 2 番目の四角形の関心領域 (ROI2) を指定します。各投影のROI2内のピクセル強度を合計して、心臓信号を生成します。

次に、AMIDEなどのDICOMビューアでCT画像を起動します。CT値をマイナス500、500に設定すると、コントラストが強調されます。左心室の容積を定量化するには、3Dフリーハンドの関心領域を描画して、各フェーズの左心室を特定します。

閾値 CT 値が 730 ハウンズフィールド単位でボクセルを計算します。ノンゲートCTイメージングでは、中解像度の画像と比較して、高解像度画像での心臓石灰化の識別がより明確であることが示され、コントラスト対ノイズ比の値はそれぞれ約4および3.2でした。ゲートCTイメージングは、コントラスト対ノイズ比が、呼吸器同期のみの約4.2から、呼吸器および心臓同期で約5.2に改善したことを示しました。

左心室は、730ハウンズフィールド単位のCT値で閾値されました。短いビデオとしてのループは、心周期中の左心室の容積の変化をよりよく明らかにします。