Ретроспективное стробирование сердца с помощью прототипа рентгеновского компьютерного томографа мелких животных

Richard Taschereau; Arion F. Chatziioannou; Shili Xu

doi:10.3791/67803

Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Ретроспективное стробирование сердца с помощью прототипа рентгеновского компьютерного томографа мелких животных

926 просмотров

⸱

DOI:

10.3791/67803

⸱

21 февраля 2025 г.

Richard Taschereau¹^,² , Arion F. Chatziioannou¹^,²^,³ , Shili Xu¹^,²^,³

¹Department of Molecular and Medical Pharmacology, David Geffen School of Medicine, University of California, Los Angeles, ²Crump Institute for Molecular Imaging, University of California, Los Angeles, ³Jonsson Comprehensive Cancer Center, University of California, Los Angeles

В этой статье

Краткое содержание

Мы предоставляем исчерпывающее описание встроенного метода ретроспективного кардиологического гейтирования CrumpCAT, прототипа рентгеновского компьютерного томографа (КТ) мелких животных, разработанного и изготовленного в нашем научно-исследовательском институте.

Аннотация

CrumpCAT — это прототип рентгеновского компьютерного томографа (КТ) мелких животных, разработанный в нашем научно-исследовательском институте. КМОП-детектор с максимальной частотой кадров 29 Гц и аналогичные вольфрамовые рентгеновские источники с энергией от 50 кВ до 80 кВв широко используются в коммерчески доступных доклинических рентгеновских компьютерных приборах. Это делает описанную работу весьма актуальной для других учреждений, несмотря на общепринятое мнение о том, что эти детекторы не подходят для ограничения высоких частот сердечных сокращений мышей (~600 уд/мин). Сканер поддерживает визуализацию со средним (200 мкм) и высоким (125 мкм) разрешением, рентгеноскопию, ретроспективное респираторное гейтинг и ретроспективное кардиологическое гейтинг с итеративной или отфильтрованной проекцией изображения. Среди этих особенностей стробирование сердца является наиболее полезной функцией для изучения сердечных функций in vivo, поскольку оно эффективно устраняет размытие изображения, вызванное дыханием и движением сердца.

В данной статье мы описываем наш метод доклинической ретроспективной кардиозависированной компьютерной томографии, направленный на продвижение исследований в области анализа функции и структуры сердца in vivo . Кардиозависимый метод позволяет получить большое количество проекций за кратчайшее практическое время экспозиции (~20 мс), а затем ретроспективно извлекает дыхательные и сердечные сигналы из временных изменений в необработанных проекционных последовательностях. Эти сигналы используются для отбрасывания проекций, относящихся к фазе вдоха с высокой частотой движения дыхательного цикла, и для разделения оставшихся проекций на 12 групп, каждая из которых соответствует одной фазе сердечного цикла. Каждая группа реконструируется независимо с использованием итерационного метода для получения объемного изображения для каждой фазы сердца, в результате чего получается четырехмерный (4D) набор данных.

Эти фазовые изображения могут быть проанализированы как в совокупности, так и по отдельности, что позволяет детально оценить сердечную функцию. Мы продемонстрировали эффективность обоих подходов к функции кардиогатации прототипа сканера на основе репрезентативных результатов визуализации in vivo .

Введение

В исследованиях на мелких животных часто используется комбинация неинвазивных методов визуализации, при этом рентгеновская компьютерная томография (КТ) является важным выбором из-за ее зрелости, экономичности, скорости ^1,2 и способности предоставлять дополнительную информацию наряду с другими методами, такими как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)^2,3 и однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ)^2,4. Однако, как и другие методы визуализации, ко....