프로토타입 소형 동물 X-ray 컴퓨터 단층 촬영기를 사용한 후향적 심장 게이팅

우리는 연구자들이 생물학적 질문에 답할 수 있는 이미징 기술을 개발했습니다. 이제 소동물 CT에서 움직임을 정지시키기 위한 게이팅 기술이 필요합니다. 우리는 표준 CT 구성 요소로 게이트 스캔을 수행할 수 있다는 것을 보여주고 싶었습니다. 이 모든 것이 소프트웨어에서 이루어지며 특별한 하드웨어가 필요하지 않습니다.

X-ray CT 이미징을 위해 일반적으로 사용 가능한 전임상 검출기의 한계와 기능을 이해하면 의미 있는 실험 결과를 제공하는 기술을 구현할 수 있습니다. 설치류 연구에서 생리적 심장 운동은 종종 극복할 수 없는 도전으로 간주되어 과학적 보고가 부족했습니다. 우리는 여기에 설명된 작업을 통해 일반적으로 사용 가능한 하드웨어로 이러한 어려움을 극복할 수 있다는 것을 현장에 확신시킬 수 있기를 바랍니다.

우리의 접근 방식은 전극의 물리적 연결을 필요로 하지 않으며 수술 개입 없이 달성할 수 있습니다. 후향적 심장 게이팅을 통한 X-ray CT를 사용하면 심장 내부 및 주변의 작은 구조를 정확하게 정량화하고 심장 주기 중 다른 시점에서 심장 챔버를 롤링 측정할 수 있습니다. 이 기술은 심혈관 질환을 연구하고 효과적인 치료법을 개발할 수 있는 능력을 크게 향상시킵니다.

시작하려면 마취된 마우스를 작업 공간에 놓습니다. 마취 깊이를 테스트하기 위해 발가락 사이의 웨빙을 꼬집습니다. 영상 촬영 직전에 꼬리 정맥을 통해 100마이크로리터의 CT 조영제를 정맥 주사합니다.

마취된 마우스를 CT 이미징 챔버 내부로 옮깁니다. CrumpCAT 소프트웨어를 실행합니다. 고해상도로 비게이트 CT 이미징을 수행하려면 먼저 사용자 인터페이스에 연구 ID를 입력합니다.

Protocol 드롭다운 메뉴에서 Mouse Hi-Res를 선택합니다. 그런 다음 사용자 인터페이스에서 스캔 버튼을 클릭하여 프로젝션당 80밀리초의 노출 시간으로 720개의 프로젝션을 획득합니다. 중간 해상도로 비게이트 CT 이미징을 수행하려면 사용자 인터페이스에 연구 ID를 입력합니다.

프로토콜 드롭다운 메뉴에서 마우스 표준을 선택합니다. 사용자 인터페이스에서 Scan 버튼을 클릭하여 투영당 100밀리초의 노출 시간으로 720개의 투영을 획득합니다. 게이트 CT 이미징을 수행하려면 사용자 인터페이스에 연구 ID를 입력합니다.

프로토콜 드롭다운 메뉴에서 Cardiac Gating을 선택합니다. 사용자 인터페이스에서 Scan 버튼을 클릭하고 프로젝션당 20밀리초의 노출 시간으로 21, 600개의 프로젝션을 획득합니다. 호흡기 신호 추출의 경우, 다이어프램을 나타낼 직사각형 관심 영역 또는 ROI1을 지정합니다.

호흡 신호를 생성하기 위해 각 투영에 대한 ROI1 내부의 픽셀 강도를 합산합니다. 심장 신호 추출의 경우, 심장 근처의 템플릿에서 두 번째 직사각형 관심 영역(ROI2)을 지정합니다. 각 투영에 대한 ROI2 내부의 픽셀 강도를 합산하여 심장 신호를 생성합니다.

그런 다음 AMIDE와 같은 DICOM 뷰어에서 CT 이미지를 실행합니다. CT 값을 마이너스 500, 500으로 설정하여 눈에 보이는 대비를 향상시킵니다. 좌심실 부피를 정량화하려면 관심 있는 3D 자유형 영역을 그려 각 단계에서 좌심실을 식별합니다.

임계값 CT 값이 730 Hounsfield 단위인 복셀을 계산합니다. 비게이트 CT 영상은 중간 해상도 이미지에 비해 고해상도 이미지에서 심장 석회화를 더 명확하게 식별했으며, 대비 대 잡음 비율 값은 각각 약 4 및 3.2였습니다. 게이트 CT 영상은 호흡기 게이트에서 약 4.2에서 호흡기 및 심장 게이트에서 약 5.2로 대비 대 잡음 비율이 개선된 것으로 나타났습니다.

좌심실은 730 Hounsfield 단위의 CT 값에서 역치를 측정했습니다. 짧은 비디오로 루프는 심장 주기 동안 좌심실 용적의 변화를 더 잘 보여줍니다.