Tomografia por Emissão de Pósitrons Cardíacos de Alta Resolução/Tomografia Computadorizada para Animais de Pequeno Porte

O protocolo PET/CT cardíaco apresentado é útil para a obtenção de informações funcionais e morfológicas em uma variedade de pequenos modelos animais de doença cardíaca. As vantagens da imagem PET/CT em comparação com outras modalidades de imagem pré-clínica incluem, mas não estão limitadas a, alta sensibilidade e resolução temporal espacial muito alta, bem como robustez, pois não requer posicionamento manual de sondas pelos operadores. Um dos principais modelos de doença que pode ser estudado com esse protocolo é o infarto do miocárdio.

No entanto, outras doenças cardiometabólicas e também a resposta à terapia podem ser investigadas. Por exemplo, nosso grupo está interessado no papel da obesidade e do diabetes no metabolismo e na função cardíaca. As etapas incluídas neste protocolo podem ser facilmente seguidas por usuários sem experiência.

No entanto, algumas etapas, como cannulações da veia caudal e coleta de sangue, podem exigir algum treinamento e experiência para serem feitas de forma reprodutível. Demonstrando o procedimento estarão Federica La Rosa, pesquisadora do nosso laboratório, Federico Granziera, estudante de doutorado da Escola de Estudos Avançados de Sant'Anna, e Domiziana Terlizzi, médica veterinária da Fondazione Toscana Gabriele Monasterio. Para começar, coloque o rato na posição supina primeiro no leito do scanner do tomógrafo PET/CT colocando o nariz na máscara do nariz para anestesia e bloqueando suavemente a cabeça da máscara com fita adesiva.

Fixe os membros superiores e inferiores no leito do scanner para evitar movimentos involuntários durante os procedimentos de imagem que podem levar a artefatos de movimento. Monitore a temperatura do corpo usando uma sonda retal e a taxa de respiração usando um travesseiro de respiração. Para camundongos, desenhe de 100 a 150 microlitros de 10 megabecquerels flúor-18 FDG usando uma seringa de insulina.

Se a concentração original do marcador no frasco para injetáveis for elevada, dilua o marcador com solução salina até uma concentração de 50 a 100 megabecquerel por mililitro. Use o calibrador de dose PET para medir a atividade real na seringa. Anote a atividade de pré-injeção e o tempo de medição, pois esses valores serão usados posteriormente usando módulos de entrada específicos da interface gráfica do usuário do scanner PET.

Se estiver usando iomeprol, defina a taxa de injeção para 10 mililitros por hora e volume para 0,5 mililitros. Ligue a seringa à bomba da seringa e ajuste a bomba para o tamanho e diâmetro reais da seringa, em seguida, ligue a seringa à tubagem e agulha CA e pré-encha a tubulação com a AC. Defina a taxa de injeção para 10 mililitros por hora, limitando o volume de injeção a 0,5 mililitros. Para a injeção de iomeprol , use uma bomba de seringa que permita a injeção lenta a uma taxa constante, com uma taxa de injeção já definida de 10 mililitros por hora.

Limitando o volume de injeção a 0,5 mililitros, pare a injeção após três minutos. Depois de garantir que a tubulação e a agulha estejam pré-cheias com CA, conecte a agulha presa à tubulação CA à cânula da veia da cauda. Inicie a injeção.

Feche a tampa do scanner e prepare-se para a varredura Cine-CT. Pressione o botão Continue na interface do usuário do tomógrafo após 60 segundos do início da injeção para que a aquisição do Cine-CT seja iniciada. A injeção de CA irá parar aproximadamente ao mesmo tempo que a conclusão da varredura Cine-CT.

Abra as imagens DICOM da PET scan dinâmica. Selecione o módulo do plugin heart. Amplie a imagem do coração do rato ou do rato e selecione o último período de tempo ou a soma dos últimos três a cinco períodos de tempo para os quais a maior parte da atividade do pool de sangue já foi lavada.

Siga as instruções na tela para reorientar a imagem ao longo do eixo principal do coração animal. Faça isso interativamente movendo os marcadores exibidos para a base e o ápice do coração. Em seguida, selecione a ferramenta Segmentação.

Se o resultado da segmentação automática não for aceitável, refine a forma do miocárdio segmentado ou da cavidade do ventrículo esquerdo, ativando a pesquisa de ROI de modo manual desativada. Na ferramenta de modelagem, selecione o modelo cinético apropriado ou a análise dinâmica de PET. Neste caso, selecione gráfico e, em seguida, Patlak para permitir a análise do gráfico de Patlak para calcular a taxa metabólica de captação de glicose para cada setor cardíaco.

Em seguida, na ferramenta Mapa polar, selecione o número correto de segmentos de coração exibidos. Nesse caso, selecione 17 segmentos. Agora, pressione o botão Ajustar para executar o procedimento de ajuste da análise de Patlak.

No final do procedimento de ajuste, observe o mapa polar exibido dos valores de KI. Carregue as imagens DICOM da varredura Cine-CT no software. Em seguida, abra o conjunto de dados dinâmico com o visualizador 4D integrado.

E usando a reforma multiplayer 3D ou a ferramenta MPR, reoriente os dados da imagem ao longo do eixo curto. Exporte os dados reorientados para o DICOM, garantindo que todos os dados 4D sejam exportados com espessura de fatia preservada e profundidade de bits de imagem de 16 bits por voxel. Abra as imagens 4D MPR exportadas usando o visualizador 4D, selecione um período de tempo correspondente à diástole final e navegue por todos os períodos de tempo com o controle deslizante de tempo na barra de ferramentas principal para garantir que a fase cardíaca correta seja selecionada.

Nesse período de tempo, escolha a ferramenta de anotação de polígono fechado e delineie manualmente a parede endocárdica do ventrículo esquerdo. Faça o mesmo para 10 a 20 fatias da base ao ápice, garantindo que todos os ROIs tenham o mesmo nome. Em seguida, no menu ROI, selecione Volume de ROI e, em seguida, gere ROIs ausentes para gerar os ROIs em todas as fatias de eixo curto por interpolação dos ROIs desenhados manualmente.

Em seguida, selecione o volume do ROI, seguido pelo volume de computação para calcular o volume do grupo do ROI com o mesmo nome do ROI. Em seguida, navegue pelos prazos, selecione uma fase correspondente à sístole final e calcule o volume do grupo ROI com o mesmo nome de ROI demonstrado. Finalmente, calcule o volume sistólico e a fração de ejeção usando a equação descrita no manuscrito.

Os resultados da segmentação automática do miocárdio e da cavidade do ventrículo esquerdo de um camundongo CD1 controle são mostrados aqui. Mesmo em indivíduos saudáveis, valores reconstruídos mais baixos ao redor do ápice são comumente observados na PET. A análise gráfica de Patlak demonstrou um exemplo do KI regional, do gráfico de dispersão e da análise de regressão linear, e os valores da inclinação e interceptação do ajuste linear realizado em cada segmento, juntamente com o coeficiente de determinação correspondente.

No rato saudável, diferentes formas e tamanhos do ventrículo esquerdo são mostrados para as fases diastólica final e sistólica final. Com a reconstrução 3D do volume segmentado do ventrículo esquerdo, o cálculo dos volumes resultou em volume diastólico final de 0,361 mililitros e volume sistólico final de 0,038 mililitros. Uma renderização de volume do mesmo coração de rato para a diástole final e a sístole final permite descrever as câmaras e vasos reforçados com iodo, de modo que seu valor é mais qualitativo do que quantitativo.

Mantenha o nível de anestesia e muitas vezes verifique os parâmetros fisiológicos do animal durante o estudo. Além disso, uma verificação inicial da patência da canulação deve ser feita para evitar injeções malsucedidas. Devido à natureza não invasiva deste estudo, o animal pode ser recuperado após o procedimento e decaimento do marcador radioativo para que, virtualmente, qualquer outro método de investigação possa ser aplicado.

Caso contrário, se o animal for sacrificado após a imagem PET / CT, toda a análise ex vivo padrão em tecidos excitados pode ser realizada.