Name: Hoge resolutie cardiale positronemissietomografie/computertomografie voor kleine dieren (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-12-16T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 9 s
Description: Leer hoge resolutie cardiale PET/CT-beeldvorming voor preklinisch onderzoek bij muizen en ratten. Dit protocol kwantificeert hartfunctie en morfologie bij myocardinfarct en cardiometabole ziekten.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit onderzoek werd gedeeltelijk ondersteund door het JPI-HDHL-INTIMIC "GUTMOM" Project: Maternal obesity and cognitive dysfunction in the offspring: Cause-effect role of the GUT MicrobiOMe and early dietary prevention (project no. INTIMIC-085, Italian Ministry of Education, University and Research Decree no. 946/2019).

Daniele Panetta ontving subsidies voor de R&D van micro-CT-instrumentatie van Inviscan Sas.

Het protocol dat in dit artikel wordt gepresenteerd, richt zich op een typische experimentele procedure voor translationeel cardiovasculair onderzoek naar kleine diermodellen van hartletsel met behulp van PET / CT-beeldvorming met hoge resolutie. De gepresenteerde resultaten zijn indicatief voor de hoge kwantitatieve en kwalitatieve waarde van PET- en Cine-CT-beelden en bieden zowel functionele als structurele informatie van het hele hart met betrekking tot het glucosemetabolisme, de vorm en de dynamiek van de contractie...

Kleine diermodellen zijn uiterst belangrijk voor de vooruitgang van het begrip van hart- en vaatziekten 1,2. Niet-invasieve, diagnostische beeldvormingstools hebben de afgelopen decennia een revolutie teweeggebracht in de manier waarop we naar de hartfunctie kijken, zowel in klinische als preklinische omgevingen. Wat de kleine diermodellen van hartziekten betreft, zijn specifieke beeldvormingsinstrumenten ontwikkeld met een zeer hoge spatiotemporele resolutie. Dergelijke instrumenten kunnen dus overeenkomen met de behoefte aan nauwkeurige kwantificering van de relevante metabole en kinetische myocardiale parameters op de zeer kleine en zeer snel bewegende harten van muizen en ratten in specifieke ziektemodellen, zoals hartfalen (HF)3 of myocardinfarct (MI)4. Hiervoor zijn verschillende modaliteiten beschikbaar, elk met hun eigen sterke en zwakke punten. Echografie (VS) beeldvorming is de meest gebruikte modaliteit vanwege de grote flexibiliteit, zeer hoge temporele resolutie en relatief lage kosten. De acceptatie van Amerikaanse cardiale beeldvorming bij kleine dieren is aanzienlijk toegenomen sinds de komst van systemen met sondes met ultrahoge frequentie 5,6, met ruimtelijke resoluties van minder dan 50 μm.
Een van de belangrijkste nadelen van de VS voor volledig 3D cardiale beeldvorming is de behoefte aan lineaire scans langs de hartas door de sonde op een gemotoriseerde vertaalfase te monteren om een volledige stapel dynamische B-modusbeelden van het hele hart te maken7. Uiteindelijk leidt deze procedure (na nauwkeurige ruimtelijke en temporele registratie van de beelden die in elke probepositie zijn verkregen) tot een 4D-beeld met verschillende ruimtelijke resoluties tussen de in-plane en out-of-plane richtingen. Hetzelfde probleem van niet-uniforme ruimtelijke resolutie doet zich voor bij cardiale MR (CMR),8 die nog steeds de gouden standaard vertegenwoordigt in de functionele beeldvorming van het hart. Echte isotrope 3D-beeldvorming kan in plaats daarvan worden verkregen met behulp van zowel computertomografie (CT) als positronemissietomografie (PET)9. PET biedt een zeer gevoelig hulpmiddel in termen van beeldsignaal per hoeveelheid geïnjecteerde sonde (in het nanomolaire bereik), ook al lijdt het aan een verminderde ruimtelijke resolutie in vergelijking met CT, MR of US. Het belangrijkste voordeel van PET is het vermogen om de cellulaire en moleculaire mechanismen weer te geven die ten grondslag liggen aan de pathofysiologie van het orgaan. Een PET-scan na de injectie van [18F]FDG maakt bijvoorbeeld de reconstructie mogelijk van een 3D-kaart van het glucosemetabolisme in het lichaam. Door dit te combineren met dynamische (d.w.z. tijd-opgeloste) data-acquisitie, kan tracer kinetische modellering worden gebruikt om parametrische kaarten van de metabole snelheden van glucoseopname (MRGlu) te berekenen, die belangrijke informatie zal opleveren over de levensvatbaarheid van myocardien10.
CT vereist aanzienlijke volumes externe contrastmiddelen (CA) bij hoge concentraties (tot 400 mg jodium per ml) om een meetbare verbetering van de relevante weefselcomponenten (bijv. Bloed versus spier) te bieden, maar het blinkt uit in ruimtelijke en temporele resolutie, vooral bij het gebruik van state-of-the-art micro-CT-scanners die zijn ontworpen voor beeldvorming van kleine dieren. 11 Een typisch ziektemodel waarin het cardiale PET/CT kan worden toegepast, is de experimentele evaluatie van myocardinfarct en hartfalen en de daarmee samenhangende respons op therapie. Een veel voorkomende manier om MI bij kleine dieren te induceren is door chirurgische ligatie van de linker anterieur dalende (LAD) kransslagader12,13 en vervolgens longitudinaal de progressie van de ziekte en de cardiale remodellering in de daaropvolgende dagente evalueren 4. Niettemin is de kwantitatieve morfofunctionele evaluatie van het hart bij kleine dieren grotendeels ook toepasbaar voor andere ziektemodellen, zoals de evaluatie van het effect van veroudering op hartfunctie14 of veranderde receptorexpressie in modellen van obesitas15. Het gepresenteerde beeldvormingsprotocol is niet beperkt tot een bepaald ziektemodel en kan daarom van het grootste belang zijn in verschillende contexten van preklinisch onderzoek met kleine knaagdieren.
In dit artikel presenteren we een start-to-end experimenteel protocol voor cardiale beeldvorming met behulp van kleindier geïntegreerde PET / CT. Hoewel het gepresenteerde protocol is ontworpen voor een specifieke bimodale geïntegreerde scanner, kunnen de PET- en CT-delen van de beschreven procedure onafhankelijk van elkaar worden uitgevoerd op afzonderlijke scanners van verschillende fabrikanten. In de gebruikte PET/CT-scanner wordt de volgorde van bewerkingen georganiseerd in een voorgeprogrammeerde workflow. De belangrijkste takken van elke workflow zijn een of meer acquisitieprotocollen; elk acquisitieprotocol kan een of meer vertakkingen hebben voor specifieke voorbewerkingsprotocollen en op zijn beurt kan elk voorbewerkingsprotocol een of meer vertakkingen hebben voor specifieke reconstructieprotocollen. Zowel de voorbereiding van het dier op het beeldvormende bed als de voorbereiding van de externe middelen die tijdens de beeldvormingsprocedures moeten worden geïnjecteerd, worden beschreven. Na het voltooien van de beeldacquisitieprocedure worden voorbeeldprocedures voor kwantitatieve beeldanalyse op basis van algemeen beschikbare softwaretools verstrekt. Het hoofdprotocol is speciaal ontworpen voor muismodellen; hoewel de muis de meest gebruikte soort op dit gebied blijft, tonen we ook een aanpassing van het protocol voor rattenbeeldvorming aan het einde van het hoofdprotocol. Representatieve resultaten worden getoond voor zowel muizen als ratten, wat het type output aantoont dat kan worden verwacht met de beschreven procedures. Een grondige discussie wordt gemaakt aan het einde van dit artikel om de voor- en nadelen van de techniek, kritieke punten te benadrukken, evenals hoe verschillende PET-radiotracers kunnen worden gebruikt met bijna geen wijziging van de voorbereidende en acquisitie / reconstructiestappen.

<table><tbody><tr><td>0.9% steriele zoutoplossing</td><td>Fresenius Kabi</td><td></td><td>0.9% natriumchloride voor injectie</td></tr><tr><td>1025L Fysiologische Monitoring</td><td>Small Animal Instruments</td><td></td><td>Systeem voor fysiologische monitoring voor beeldvorming van kleine dieren</td></tr><tr><td>5 mL spuiten</td><td>Artsana</td><td></td><td>Spuiten met naald voor injectie van PET-tracer</td></tr><tr><td>Atomlab 500</td><td>Else Nuclear</td><td></td><td>PET-dosiskalibratie</td></tr><tr><td>Atrium-software</td><td>Inviscan</td><td>Versie 1.5.5</td><td>PET/CT-besturingssoftware</td></tr><tr><td>Butterfly-katheters</td><td>Delta Med</td><td></td><td>27,5 G naald</td></tr><tr><td>Carimas-software</td><td>Turku PET Center</td><td>Versie 2.10</td><td>Beeldanalysesoftware</td></tr><tr><td>Fenestra VC</td><td>Medilumine</td><td></td><td>Lipidemulsie gejodeerd contrastmiddel voor kleine dieren</td></tr><tr><td>Warmtelamp</td><td></td><td></td><td>Warmtelamp met klem en schakelaar</td></tr><tr><td>Insuline-spuiten</td><td>Artsana</td><td></td><td>Spuiten met naald voor injectie van CT CA</td></tr><tr><td>Iomeron 400 mgI/mL</td><td>Bracco</td><td></td><td>Iomeprol, vasculair contrastmiddel</td></tr><tr><td>IRIS PET/CT</td><td>Inviscan</td><td></td><td>PET/CT-scanner voor kleine dieren</td></tr><tr><td>Isofluraan</td><td>Zoetis</td><td></td><td>Inhalatieanestheticum, 250 mL</td></tr><tr><td>OneTouch Glucometer</td><td>Johnson&amp;Johnson Medical</td><td></td><td>Glucosemeter-kit</td></tr><tr><td>Osirix MD-software</td><td>Pixmeo</td><td>Versie 11</td><td>Beeldanalysesoftware</td></tr><tr><td>Zuurstof</td><td>Air liquide</td><td></td><td>Geperst gas</td></tr><tr><td>Rectale sonde voor 1025L</td><td>Small Animal Instruments</td><td></td><td>Rectale sonde met kabel voor SAII 1025L-systemen</td></tr><tr><td>Ademhalingssensor voor 1025L</td><td>Small Animal Instruments</td><td></td><td>Ademhalingskussen met slangen voor SAII 1025L-systemen</td></tr><tr><td>TJ-3A-spuitenpomp</td><td>Longer</td><td></td><td>Gemotoriseerde spuitpomp voor CT CA-injectie</td></tr></tbody></table>

hoge resolutie cardiale positronemissietomografie/computertomografie voor kleine dieren

High-Resolution Cardiac Positron Emission Tomography/Computed Tomography for Small Animals

Positronemissietomografie (PET) en computertomografie (CT) behoren tot de meest gebruikte diagnostische beeldvormingstechnieken en dienen beide bij het begrijpen van de hartfunctie en het metabolisme. In preklinisch onderzoek worden speciale scanners met een hoge gevoeligheid en een hoge spatio-temporele resolutie gebruikt, ontworpen om te voldoen aan de veeleisende technologische vereisten die worden gesteld door de kleine hartomvang en zeer hoge hartslag van muizen en ratten. In dit artikel wordt een bimodaal cardiaal PET/CT-beeldvormingsprotocol voor experimentele muis- en/of rattenmodellen van hartaandoeningen beschreven, van diervoorbereiding en beeldacquisitie en reconstructie tot beeldverwerking en visualisatie.
In het bijzonder maakt de 18F-gelabelde fluorodeoxyglucose ([18F] FDG) -PET-scan het mogelijk om het glucosemetabolisme in de verschillende segmenten van de linker ventrikel (LV) te meten en te visualiseren. Polar kaarten zijn handige hulpmiddelen om deze informatie weer te geven. Het CT-deel bestaat uit een tijd-opgeloste 3D-reconstructie van het hele hart (4D-CT) met behulp van retrospectieve gating zonder elektrocardiografie (ECG) leads, waardoor de morfofunctionele evaluatie van de LV en de daaropvolgende kwantificering van de belangrijkste hartfunctieparameters, zoals ejectiefractie (EF) en beroertevolume (SV) mogelijk is. Met behulp van een geïntegreerde PET/CT-scanner kan dit protocol worden uitgevoerd binnen dezelfde anesthesie-inductie zonder dat het dier tussen verschillende scanners hoeft te worden verplaatst. Daarom kan PET / CT worden gezien als een uitgebreid hulpmiddel voor de morfofunctionele en metabole evaluatie van het hart in verschillende kleine diermodellen van hartaandoeningen.

In deze sectie worden typische resultaten getoond voor zowel PET- als CT-analyse volgens de tot nu toe beschreven procedures. Figuur 6 toont de resultaten van de automatische myocardiale en LV-holtesegmentatie van de [18F]FDG PET-scan van een control (gezonde) CD-1 muis. Hoewel de rechter ventrikel niet altijd zichtbaar is in de gereconstrueerde beelden, kunnen de oriëntatieassen op basis van de DICOM-header worden gebruikt om het interventriculaire septum correct te onderscheiden...

Hier presenteren we een experimenteel beeldvormingsprotocol voor de kwantificering van de hartfunctie en morfologie met behulp van hoge resolutie positronemissietomografie / computertomografie voor kleine dieren. Zowel muizen als ratten worden overwogen en bespreken de verschillende vereisten van computertomografiecontrastmiddelen voor de twee soorten.

Hoge resolutie cardiale positronemissietomografie/computertomografie voor kleine dieren

Positron emission tomography (PET) and computed tomography (CT) are among the most employed diagnostic imaging techniques, and both serve in understanding ...

Het gepresenteerde cardiale PET/CT-protocol is nuttig voor het verkrijgen van functionele en morfologische informatie in een verscheidenheid aan kleine diermodellen van hartaandoeningen. Voordelen van PET/CT-beeldvorming in vergelijking met andere preklinische beeldvormingsmodaliteiten omvatten, maar zijn niet beperkt tot, hoge gevoeligheid en zeer hoge ruimtelijke temporele resolutie, evenals robuustheid omdat het geen handmatige positionering van sondes door de operators vereist. Een van de belangrijkste ziektemodellen die met dit protocol kan worden bestudeerd, is een hartinfarct.Andere cardiometabole ziekten en ook de respons op therapie kunnen echter worden onderzocht. Onze groep is bijvoorbeeld geïnteresseerd in de rol van obesitas en diabetes op het hartmetabolisme en de hartfunctie. De stappen in dit protocol kunnen eenvoudig worden gevolgd door gebruikers zonder ervaring.Sommige stappen zoals caudale ader cannulaties en bloedafname kunnen echter enige training en ervaring vereisen om reproduceerbaar te worden uitgevoerd. Federica La Rosa, een onderzoeker van ons laboratorium, Federico Granziera, een promovendus van de Sant'Anna School of Advanced Studies, en Domiziana Terl

high-resolution-cardiac-positron-emission-tomographycomputed

Research

JoVE Journal

Medicine

Geneeskunde

Contrast-versterkte cardiale magnetische resonantie (CMR) beeldvorming maakt het mogelijk...

Evaluatie van de hartfunctie en myocard morfologie Met kleine dieren Look-locker Inversion Recovery (SALLI) MRI bij ratten

We beschrijven hoe MRI- en PET-beeldvorming van het muishart wordt uitgevoerd. Het protocol is aangepast om de behandelingseffectiviteit te beoordelen in modellen van myocardinfarct en hartfalen.

MRI en PET in muismodellen van myocardinfarct

Deze methode beschrijft het gebruik van Quantum Micro-Computed Tomography (MicroCT) om de hartmorfologie, functie, perfusie, metabolisme en levensvatbaarheid te beoordelen met behulp van een gejodeerd contrastmiddel bij muizen met experimenteel geïnduceerde myocardischemie. De techniek kan worden toegepast voor niet-destructieve, longitudinale in vivo beeldvorming met hoge doorvoer van verschillende diermodellen van menselijke hartaandoeningen.

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

Een compact pulsed-laser diode gebaseerde foto-akoestische tomografie (PLD-PAT) systeem voor high-speed in vivo hersenbeelden in kleine dieren wordt aangetoond.

Een hoogwaardig Compact Photo Acoustic Tomography System voor<em&gt; In Vivo</em&gt; Kleine-dierlijke hersenbeelden

Hier wordt een protocol voor continue bloed bemonstering tijdens PET/CT-beeldvorming van ratten beschreven om de arteriële invoer functie (AIF) te meten. De catheterisatie, de kalibratie en opzet van het systeem en de gegevensanalyse van de bloed radioactiviteit worden aangetoond. De gegenereerde gegevens bieden invoerparameters voor daaropvolgende bio-kinetische modellering.

Continue bloedafname in kleine dierlijke positron emissie tomografie/computertomografie maakt de meting van de arteriële ingangsfunctie mogelijk

Hier presenteren we een protocol om hoge resolutie microcomputertomografiebeelden te verkrijgen van gezonde en pathologische grote zoogdierharten met collageenselectieve contrastverbetering.

Weefselvoorbereidingstechnieken voor contrastverbeterde microcomputertomografie beeldvorming van grote hartmodellen bij zoogdieren met chronische ziekte

Kwantitatieve metingen van het zuurstof- en glucosemetabolisme door PET zijn gevestigde technologieën, maar details van praktische protocollen worden schaars beschreven in de literatuur. Dit artikel presenteert een praktisch protocol dat met succes is geïmplementeerd op een state-of-the-art positronemissietomografie-computertomografiescanner.

Multi-tracerstudies van het zuurstof- en glucosemetabolisme in de hersenen met behulp van een time-of-flight positronemissietomografie-computertomografiescanner

Dit artikel beschrijft de radiosynthese, formulering, kwaliteitscontrole van een nieuwe radioactief gelabelde sonde (d.w.z. 68Ga-gelabelde nanobody NM-02) en het gebruik ervan voor PET/CT-beeldvorming bij kleine dieren in een xenotransplantaatmodel.

Radiosynthese, kwaliteitscontrole en positronemissietomografie bij kleine dieren Beeldvorming van 68Ga-gelabelde nanomoleculen

We geven een uitgebreide beschrijving van de intrinsieke retrospectieve cardiale gating-methode van de CrumpCAT, een prototype van een röntgencomputertomografie (CT)-scanner voor kleine dieren die is ontworpen en gebouwd in onze onderzoeksinstelling.

Retrospectieve cardiale gating met een prototype röntgengestuurde tomograaf voor kleine dieren

Het gebruik van de binnenlandse en miniatuur-varkens in de wetenschap is aanzienlijk gestegen in de afgelopen jaren. Door aan te tonen hoe de intubatie, transurethrale blaas catheterisatie, femorale slagader en ader catheterisatie, evenals transcardial perfusie te voeren, willen we de waarde van Göttingen minivarkens verdere toename in biomedisch onderzoek.

Basis chirurgische technieken in het Göttingen Minipig: intubatie, Blaas catheterisatie, Femorale Vessel catheterisatie, en Transcardial Perfusie

Leer hoge resolutie cardiale PET/CT-beeldvorming voor preklinisch onderzoek bij muizen en ratten. Dit protocol kwantificeert hartfunctie en morfologie bij myocardinfarct en cardiometabole ziekten.

Hoge resolutie cardiale positronemissietomografie/computertomografie voor kleine dieren

Meer video's verkennen