하이브리드 μCT-FMT 및 촬상 화상 해석

형광 매개 단층 촬영(FMT)과 마이크로 컴퓨터 단층 촬영(μCT)을 결합한 하이브리드 이미징 프로토콜을 설명합니다. 융합 및 재구성 후, 우리는 형광 분포의 정량적 측정을 추출하기 위해 대화형 장기 분할을 수행합니다.

형광 매개 단층촬영(Fluorescence mediated tomography)은 형광 분포를 정량적으로 평가하기 위한 고감도 이미징 기술입니다. 마취된 마우스에서는 혈관 신생, 세포사멸, 염증 등을 이미징할 수 있는 많은 표적 형광 프로브를 사용할 수 있습니다. 이 영상에서는 FMT와 Micro City를 사용한 하이브리드 이미징이 우리 연구소에서 어떻게 수행되는지 보여줍니다.

1장에서 장치는 F-M-T-F-M-T의 약자로, 형광 분자 단층 촬영(Fluorescence molecular tomography)을 의미합니다. 단층 촬영은 3D 이미지가 생성되는 것을 의미합니다. FMT는 마우스의 inate 형광 근처 이미징에 매우 민감합니다.

이제 전면 패널이 열리고 FMT 내부가 표시됩니다. 하단에는 2D 서버에 장착된 레이저가 있습니다. 레이저는 부분적으로 투명한 마우스 베드에 고정된 마우스로 빛을 방출합니다.

마우스 베드 위에는 대체 광원으로 사용되는 LED 어레이가 있어 FMT가 일반 반사 이미징 장치로 작동할 수 있습니다. 필터 휠은 렌즈 아래에 장착되어 장치 상단에 있는 감지기의 빛을 캡처합니다. 이것은 우리의 마이크로 CT입니다.

마이크로 CT에는 2개의 X선관과 2개의 평면 패널 검출기가 장착되어 있어 이중 에너지 스캔을 획득할 수 있습니다. 2장, 마이크로 CT FMT 스캐닝 프로토콜. FMT와 마이크로 CT는 모두 이미징 마우스가 불소로 마취되기 전에 마우스를 이미징하도록 제작되었습니다.

FMT 스캔을 위해서는 쥐의 털을 제거해야 하는데, 이는 청어 크림과 잘 어울립니다. 일부 생쥐 균주는 데하 크림으로 인해 발진이 생길 수 있습니다. 따라서 생쥐의 피부 변화를 모니터링하고 필요한 경우 수의사에게 연락하여 치료를 받는 것이 좋습니다.

또한 시작할 새로운 마우스 균주의 작은 배치에 대한 내성을 테스트하십시오. 저체온증을 피하기 위해 마우스를 가열 패드에 놓습니다. 조영제를 주입하기 위해 크기가 작기 때문에 꼬리 정맥에 카테터를 삽입합니다.

이것은 매우 어렵고 약간의 경험이 필요합니다. 혈액이 카테터로 역류하면 카테터를 통해 적절하게 삽입된 것입니다. 형광 조영제와 CT 조영제를 주입하여 부피 과부하를 방지할 수 있습니다.

기껏해야 그렇다. 체중 1kg당 5밀리리터를 주입해야 하며, 이는 30g 마우스의 경우 150마이크로리터를 의미합니다. 스캔을 위해 마우스는 다중 모드 마우스 베드 내부에 배치됩니다.

마우스에는 식별을 위해 꼬리에 몇 가지 기호가 그려져 있을 수 있습니다. 광학 스캔에 영향을 줄 수 있으므로 몸통에 이러한 물건을 착용하지 않는 것이 중요합니다. 마우스 베드가 닫히고 깊이가 조정되어 마우스를 고정된 위치에 단단히 고정합니다.

침대를 너무 조이면 마우스가 질식할 수 있으므로 호흡 원인을 조심하고 모니터링하십시오. 누드 마우스는 면역 억제로 인해 종양학 연구에 일반적으로 사용됩니다. 그들이 나체라는 사실은 유전적 돌연변이의 운이 좋은 부작용이다.

따라서 번거로운 제모 절차를 생략할 수 있습니다. 마우스가 제대로 호흡하는지 확인해야 하며 필요한 경우 그에 따라 마우스 베드를 조정해야 합니다. 그런 다음 마우스 베드를 마이크로 ct 내부에 놓습니다.

ISO 불소 가스를 운반하는 튜브는 장치 내부의 가스 흐름을 유지하기 위해 전환됩니다. 그런 다음 마이크로 C를 닫아 X선 차폐를 가능하게 합니다. 마이크로 C는 뚜껑이 닫혀 있을 때만 스캔을 시작합니다.

마이크로 CT의 버튼을 사용하여 마우스를 마이크로 CT.At 마이크로 시티 컨트롤 컴퓨터로 구동할 수 있으며, 지형도를 획득하고 마우스를 더 잘 볼 수 있도록 윈도우 설정이 조정되었음을 보여줍니다. 하나 이상의 ZUP 스캔을 배치할 수 있습니다. 그들의 위치는 밝은 파란색 영역으로 표시됩니다.

일반적으로 ZUP 스캔은 1-3회로 충분합니다. 스캔을 시작하면 진행 상황이 진한 파란색 진행 막대로 표시됩니다. 당사의 평면 패널 마이크로 CT는 ZUP 스캔을 순차적으로 스캔하며, 이는 임상 나선형 CT와 다릅니다.

버튼을 사용하여 마우스 베드가 앞으로 이동합니다. 다시 차폐 뚜껑을 열고 마취 튜브를 전환합니다. 마우스 베드에서 홀더를 조심스럽게 제거하고 마취 튜브를 빼냅니다.

이것은 AN과 FMT가 이 작은 튜브에 의존하지 않기 때문에 필요합니다. 대신, FMT 내부의 작은 챔버는 마취 가스로 가득 차 있습니다. 이제 마우스가 있는 마우스 베드를 FMT로 가져와 FMT 제어 컴퓨터에 삽입합니다.

스캐닝 시야와 샘플링 밀도가 조정됩니다. 일반적으로 약 120 포인트가 사용됩니다. 버튼을 누르면 스캔이 시작됩니다.

FMT의 첫 번째 패스는 각 레이저 소스 포인트에 대한 트랜스 일루미네이션 또는 여기 이미지를 획득합니다. 이 동영상에서는 빨리 감기 모드로 표시됩니다. 보통 5분 정도 걸립니다.

하체에 비해 상체를 통과하는 빛이 훨씬 적다는 것을 알 수 있습니다. 이는 심장, 간, 신장과 같이 상대적인 혈액량이 더 많은 장기가 상체에 더 많이 있기 때문입니다. 혈액은 근적외선의 주요 흡수체입니다.

두 번째 패스는 다른 필터를 사용하여 동일한 소스 포인트를 실행하며, 형광등이 Chapter 3, interactive oil and segmentation만 통과할 수 있도록 합니다. 두 장치의 데이터를 융합합니다. 마우스 베드에 내장된 마커가 사용됩니다.

마커는 FMT에 의해 획득된 반사 이미지에서도 볼 수 있습니다. 마커는 실제로 단순한 구멍이며 형광제나 CT 조영제로 채울 필요가 없습니다. 우리 연구소에서는 마커 감지와 융합을 자동으로 수행하는 소프트웨어 프로그램을 개발했습니다.

마우스의 모양과 이질적인 흡수 및 산란 맵은 최근 Theranostics 간행물에 설명된 대로 마이크로 CT 데이터를 사용하여 자동으로 추정됩니다. 이러한 매개변수는 정량적 형광 재구성에 중요합니다. 형광의 생체 내 분포를 측정하려면 장기 분할이 필요합니다.

우리는 다음과 같이 우리 연구소에서 개발한 imulitic preclinical이라는 소프트웨어를 사용하여 이러한 세분화를 대화식으로 생성합니다. 이러한 세분화는 빨리 감기로 표시되며 숙련 된 사람은 약 10-20 분 안에 수행 할 수 있습니다. 먼저 CT 데이터 세트가 로드됩니다.

ISO 표면 렌더링을 사용하여 3D로 검사할 수 있습니다. 윈도우 설정을 변경하여 ISO 값을 변경할 수 있습니다. 예를 들어, 마우스 베드를 사용하여 전체 마우스 바디의 뼈를 시각화하려면 오버레이가 로드됩니다.

이 예제의 신호는 방광에 나타납니다. 이제 오버레이 시각화가 해제되었습니다. 해부학적 세분화에 집중합니다.

네이티브 마이크로 스캔에서는 다른 연조직에 대한 강한 음의 대비로 인해 폐를 쉽게 찾을 수 있습니다. 폐 내부의 큰 구조는 심장입니다. 먼저 폐를 분류해 보겠습니다.

특정 값 미만의 모든 복셀은 임계값을 사용하여 세그먼트화됩니다. 이것은 녹색으로 나타납니다. 폐는 연결된 영역으로, 충전 작업을 사용하여 분리할 수 있습니다.

페인트 통과 비슷합니다. 페인팅 프로그램에서는 절단과 충전을 통해 폐에서 분리할 수 있습니다. 방광과 같은 볼록한 기관은 기관의 경계를 묘사하기 위해 낙서를 그려 분할할 수 있습니다.

충분한 정확도에 도달할 때까지 더 많은 낙서를 추가합니다. 장과 같이 볼록하지 않은 기관은 조각으로 나눌 수 있습니다. 간은 균질한 부위로 나타나며 더 복잡한 구조를 가지고 있습니다.

여러 개의 로브로 구성되어 있기 때문에 세분화를 디스크에 저장하고 프로그램에 로드할 수 있습니다. 이러한 분할을 사용하여 형광 신호를 장기에 할당할 수 있습니다. 프로그램은 이러한 양을 계산하고 종방향 스캔을 위한 추가 시트로 저장하며, 간격이 일반적으로 너무 길어 마우스를 고정된 위치에서 마취 상태로 유지할 수 없기 때문에 각 시점에 대해 세분화를 다시 수행해야 합니다.

따라서 세분화는 많은 마우스와 많은 시점이 관련된 경우 힘든 작업입니다. 결과를 정량화하려면 overlay와 segmentation을 불러옵니다. 배치 설정 지정을 클릭하여 프로그램이 현재 설정을 기억할 수 있도록 합니다.

이제 배치 통계를 클릭하여 모든 마이크로 CT FMT 스캔에서 모든 영역에 대한 값을 계산하도록 프로그램에 지시합니다. 이 작업은 몇 초 정도 걸립니다. 그런 다음 통계가 하나의 스프레드시트 파일에 저장됩니다.

이것은 사용자가 수십 개의 파일을 직접 병합할 필요가 없기 때문에 편리합니다. 이 파일을 기반으로 장기 곡선을 계산할 수 있습니다. 4장, 대표적인 결과.

핵융합이 제대로 작동하는지 테스트하기 위해 aros 팬텀을 사용했습니다. 산란을 위해 일부 티타늄 엑사이드 분말을 첨가했습니다. 불규칙한 모양을 실현하기 위해 일부 부품을 잘라냈습니다.

형광과 CT 조영제로 채워진 여러 개의 작은 개재물이 팬텀에 내장되었습니다. FMT는 물체의 실제 모양을 알지 못하고 단순화된 모양을 가정하기 때문에 불규칙한 모양을 가진 개체에 대해서는 재구성이 정확하지 않습니다. 그래서 우리는 미시도시 데이터에서 파생된 형태를 사용하는 또 다른 재구성을 구현했다.

보시다시피 팬텀의 신호 위치 파악이 훨씬 좋습니다. in vivo 데이터를 검사하기 위해 이미징 시점을 살펴보겠습니다. 이것이 사전 스캔입니다.

우리가 보는 것은 기본적으로 소음과 인공물일 뿐입니다. 주입 후의 다음 시점으로 이동하면 훨씬 더 많은 신호를 볼 수 있지만 윈도우 설정은 너무 어렵습니다. 윈도우 대화 상자를 사용하여 윈도우 설정을 조정할 수 있습니다.

우리는 대부분의 신호를 방광에서 볼 수 있습니다. 주입 후 0.2 시간 후에 다음에 가면 마우스 외부에서 일부 신호를 볼 수 있습니다. 이것은 마우스가 마우스 침대에 형광을 소변으로 보았기 때문입니다.

윈도우를 추가로 조정하면 척추와 무릎에서 약간의 신호를 볼 수 있습니다. 이제 주사 후 0.4 시간 후에 시간을 보내 보겠습니다, 소변 신호는 이제 사라지고 주사 후 6 시간 및 24 시간 동안 척추와 무릎에서 형광을 볼 수 있습니다. 우리도 같은 것을 봅니다.

이제 다음 코로 넘어갑시다. 사전 검사에는 이러한 창 설정을 사용하여 아무 것도 표시되지 않습니다. 주사 후 15분 후 스캔은 강한 방광 신호 등을 보여줍니다.

이 연구에서 우리는 이 프로브의 빠른 신장 배설의 결과로 주사 직후 방광에서 높은 농도를 발견했습니다. 또한, 척추의 신호는 빠르게 상승하고 이후 이미징 시점 전반에 걸쳐 상대적으로 안정적으로 유지됩니다. 5장, 결론.

결론적으로, 우리는 형광, 분자 단층 촬영 및 마이크로컴퓨터 단층 촬영의 장점을 결합한 다중 모드 이미징 프로토콜을 보여줍니다. 해부학적 마이크로 CT 데이터는 마우스의 모양을 사용하여 향상된 형광 재구성을 가능하게 합니다. 또한 이미지 데이터에서 정량적 측정값을 추출하는 데 필요한 장기 분할을 생성하는 데 유용합니다.