In vivo kwantitatieve beoordeling van myocard structuur, functie, perfusie en levensvatbaarheid Met behulp van Cardiac Micro-computertomografie

Het algemene doel van deze procedure is om het gebruik van high-speed micro-computed tomography aan te tonen bij de beeldvorming van intrinsieke cardiorespiratoire gating om globale en regionale myocardiale functies te evalueren in een muismodel voor myocardiale ischemie. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen in de cardiale pathofysiologie, zoals wat de effecten zijn van pathologie of van behandelingen op de globale en regionale myocardiale functie? Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het een snelle, longitudinale, niet-invasieve evaluatie biedt van de belangrijkste cardiale parameters, die eenvoudig door niet-experts kan worden uitgevoerd.

De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot de therapie van cardiovasculaire aandoeningen. Deze kan worden ingezet als preklinisch instrument om geavanceerd inzicht te verkrijgen in de ontwikkeling van hartaandoeningen. De procedure wordt gedemonstreerd door Nicole van Vliet, een laborant, Elza van Deel, een postdoc, en Yanto Ridwan, eveneens een laborant uit ons laboratorium.

Begin met het maken van een kleine incisie in de huid van een muis van 12 weken oud tussen de tweede en derde rib. Trek vervolgens met kleine haakjes de borstspieren opzij om de tussenribspieren bloot te leggen. Gebruik daarna gebogen veer-scharen met een twee millimeter blad om voorzichtig door de derde tussenribspier te knippen zonder de longen te beschadigen.

Rupture vervolgens met een pincet het pericardium en gebruik een stukje nat gaas om de longen opzij te duwen. Herpositioneer de haken naar de binnenzijde van de thorax, zodat een groot deel van de vrije wand van de linker ventrikel en een deel van het linker atrium zichtbaar zijn. Gebruik vervolgens het atrium om de linker coronaire arterie te lokaliseren, breng een 7-0 zijden chirurgische hechtdraad onder de linker coronaire arterie aan en knoop de hechtdraad 2 mm onder de rand van het linker atrium om de infarctgrootte te standaardiseren.

Nadat het succes van de infarctinductie visueel is bevestigd door de bleekheid van de vrije wand van de linker ventrikel, wordt de long voorzichtig opnieuw opgeblazen en de borstkas stevig gesloten met een 6-0 zijden chirurgische hechting. Reinig de wond met zoutoplossing en gebruik meer zijden hechtingen om de huid te sluiten, gevolgd door het aanbrengen van wondspray om de genezing te stimuleren en infecties te voorkomen. Plaats de muis vervolgens in een kooi op een warmtemat totdat deze volledig is hersteld.

Drie tot vier uur na de operatie schakelt u de microCT-scanner in, opent u de microCT-besturingssoftware en warmt u de röntgenbuis op. Behandel vervolgens de rubberen stop van een flacon met jodaatcontrastmiddel met 70% alcohol en gebruik een spuit met een gering dode ruimte om vijf tot 10 µL van het middel per gram lichaamsgewicht van het dier op te zuigen. Nadat de luchtbellen zijn verwijderd, reinigt u de staart van de geanestheseerde muis met 70% alcohol en dilateert u de staartvenen door middel van warmte.

Injecteer het contrastmiddel in een laterale staartvene. Wanneer de knop voor de live-modus verschijnt in de besturingssoftware, is de röntgenbuis gereed. Plaats de cover voor kleine boringen en de bed voor kleine dieren.

Klik op de knop voor een nieuwe database in het databasevenster en voer een naam voor de nieuwe database in. Wanneer het dialoogvenster verschijnt, klikt u op de knop bladeren en navigeert u naar de schijf waarop de database zal worden opgeslagen. Klik vervolgens op oké en bekijk de nieuwe database in het databasevenster.

Selecteer de juiste parameters om de scancondities in te stellen. Plaats nu de geïnjecteerde, geanestheseerde muis op de dierenbed in de scanner en schuif de deur van het instrument naar rechts om de veiligheidsvergrendeling te activeren. Klik op de knop voor de live-modus om het subject in realtime te bekijken en observeer het X-vastleggingsvenster en het dier.

Door de knoppen voor het voor- en achteruitbewegen van de Z-as van de tafel in te drukken, wordt de dierenbed verschoven totdat de borst van de muis zich binnen het gezichtsveld bevindt. Gebruik vervolgens de linker- en rechterpijlen van de bediening van het dierenbed om het dier binnen het blauwe kader te positioneren. Selecteer 90 in de vervolgkeuzelijst voor rotatiebediening in het venster van de besturingssoftware en klik op de set-knop om het portaal te draaien, waarbij u er zeker van bent dat het dier binnen het blauwe kader van het X-opnamevenster blijft.

Klik met de linkermuisknop in het X-vastleggingsvenster om het interessegebied van de cardio-respiratoire regio aan te passen. Sleep de randen zodat de cardio-respiratoire sporen duidelijk zichtbaar zijn in het synchronisatieoverzicht. Druk op de home-positie en pas de grootte van het interessegebied voor de cardiorespiratoire functie aan.

Zorg ervoor dat het regio van belang het diafragma en het apicale deel van het hart beslaat in alle gantry-posities. Draai vervolgens de gantry 90 graden om te controleren of de cardiorespiratoire sporen nog steeds duidelijk zichtbaar zijn. Wanneer het dier correct gepositioneerd is, klikt u op de CT-scan knop om de acquisitie te starten.

Het bevestigingsbericht van de CT-scan verschijnt. Klik op ja. De rode indicator voor röntgenstraling gaat aan, het instrument wordt geactiveerd en de scan begint.

Bekijk aan het einde van de scan de transaxiale, coronale en sagittale weergaven van de reconstructies in 2D-viewer-software. Verwijder tot slot het dier uit de scanner en houd het in de gaten totdat het volledig is hersteld. Hier worden representatieve short-axial bloedpool-dwarsdoorsneden van een muizenhart met een myocardinfarct in de end-diastolische en end-systolische fase getoond.

In deze afbeeldingen vertonen korte axiale eind-diastolische en eind-systolische dwarsdoorsneden van een muizenhart zonder myocardinfarct een uitstekende aflijning van de linker ventrikelholte met weinig achtergrondruis. Merk op hoe de gebieden met contrastverarming, die overeenkomen met het myocardinfarct, duidelijk waren afgebakend op de korte axiale beelden van het muizenhart dat was onderworpen aan ligatie van de linker anterior descending coronaire arterie. Dit was niet het geval bij het sham-geopereerde dier.

Volgens het 17-segmentenmodel van de American Heart Association kan de linker ventrikel worden onderverdeeld in basale, mid-caviteit en apicale kort-axiale delen. In deze representatieve, circumferencele polaire plot-weergaven is een afwijkende perfusie duidelijk zichtbaar in de mid-anterieure, mid-inferolaterale, mid-anterolaterale, apicale anterieure en apicale laterale segmenten bij de muis met myocardinfarct vergeleken met het sham-geopereerde dier. Zodra de techniek onder de knie is, kan de inductie van het myocardinfarct in 45 minuten worden voltooid, terwijl de daaropvolgende microCT-beeldvorming vier uur in beslag neemt.

Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te onthouden dat de cardiale functionele prestaties afhankelijk zijn van het type en de graad van anesthesie. Voor nauwkeurige metingen moet de hartslag daarom tijdens de beeldacquisitie zo fysiologisch mogelijk worden gehouden. Na de ontwikkeling heeft deze techniek de weg vrijgemaakt voor onderzoekers op het gebied van de farmacologie om interventiestrategieën bij muizen te onderzoeken en de impact van behandelstrategieën op de ziekteprogressie te analyseren.

Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van de chirurgie bij een myocardinfarct en weten hoe u het high-speed microCT-systeem kunt gebruiken in combinatie met het jodiumgebaseerde contrastmiddel voor de bloedpool. Vergeet niet dat het werken met isofluraan gevaarlijk kan zijn en dat er altijd voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen, zoals een goede ventilatie, tijdens het uitvoeren van deze procedure.