Gating cardíaco retrospectivo com um protótipo de tomógrafo computadorizado de raios-X de pequenos animais

Desenvolvemos tecnologias de imagem que permitem aos pesquisadores responder a perguntas biológicas. Agora, há uma necessidade de técnicas de bloqueio para congelar o movimento na TC de pequenos animais. Queríamos mostrar que é possível fazer varreduras fechadas com componentes de TC padrão. Tudo é realizado em software, sem necessidade de hardware especial.

Compreender as limitações e capacidades dos detectores pré-clínicos comumente disponíveis para imagens de TC de raios-X leva à habilitação de tecnologia com resultados experimentais significativos. O movimento cardíaco fisiológico em estudos com roedores é frequentemente considerado um desafio intransponível que levou à falta de relatórios científicos. Esperamos que, com o trabalho descrito aqui, convençamos o campo de que é possível superar essa dificuldade com hardware comumente disponível.

Nossa abordagem não requer conexão física de eletrodos e pode ser alcançada sem intervenção cirúrgica. A TC de raios-X com gating cardíaco retrospectivo permite a quantificação precisa de pequenas estruturas dentro e ao redor do coração e medições de rolamento das câmaras cardíacas em diferentes momentos durante um ciclo cardíaco. Essa tecnologia aumenta substancialmente nossa capacidade de estudar doenças cardiovasculares e desenvolver terapias eficazes.

Para começar, coloque um mouse anestesiado no espaço de trabalho. Aperte a correia entre os dedos dos pés para testar a profundidade da anestesia. Injete por via intravenosa 100 microlitros de agente de contraste de TC através da veia da cauda antes da imagem.

Transfira o camundongo anestesiado para dentro da câmara de imagem da TC. Inicie o software CrumpCAT. Para realizar imagens de TC não fechadas com alta resolução, primeiro insira um ID de estudo na interface do usuário.

Selecione Mouse Hi-Res no menu suspenso Protocolo. Em seguida, clique no botão Digitalizar na interface do usuário para adquirir 720 projeções com um tempo de exposição de 80 milissegundos por projeção. Para realizar imagens de TC não fechadas com resolução média, insira um ID de estudo na interface do usuário.

Selecione Padrão do mouse no menu suspenso Protocolo. Clique no botão Digitalizar na interface do usuário para adquirir 720 projeções com um tempo de exposição de 100 milissegundos por projeção. Para realizar imagens de TC fechadas, insira um ID de estudo na interface do usuário.

Selecione Cardiac Gating no menu suspenso Protocolo. Clique no botão Digitalizar na interface do usuário e adquira 21.600 projeções com um tempo de exposição de 20 milissegundos por projeção. Para extração de sinal respiratório, designe uma região retangular de interesse, ou ROI1, para representar o diafragma.

Some as intensidades de pixel dentro do ROI1 para cada projeção para gerar o sinal respiratório. Para extração de sinal cardíaco, designe uma segunda região retangular de interesse, ou ROI2, no molde próximo ao coração. Some as intensidades de pixel dentro do ROI2 para cada projeção para gerar o sinal cardíaco.

Em seguida, inicie a imagem de TC em um visualizador DICOM, como AMIDE. Defina o valor de CT como menos 500, 500 para melhorar o contraste visível. Para quantificação do volume do ventrículo esquerdo, desenhe uma região 3D à mão livre de interesse para identificar o ventrículo esquerdo em cada fase.

Calcule voxels com um valor limite de CT de 730 unidades Hounsfield. A TC não fechada revelou uma identificação mais clara de calcificações cardíacas em imagens de alta resolução em comparação com imagens de média resolução, com valores de relação contraste-ruído de aproximadamente quatro e 3,2, respectivamente. A tomografia computadorizada fechada demonstrou uma melhora na relação contraste-ruído de aproximadamente 4,2 em apenas respiratório para cerca de 5,2 em respiratório e cardíaco.

O ventrículo esquerdo limiou em um valor de TC de 730 unidades Hounsfield. Um loop como um vídeo curto revela melhor a mudança no volume do ventrículo esquerdo durante um ciclo cardíaco.