Позитронно-эмиссионная томография сердца высокого разрешения / компьютерная томография для мелких животных

Представленный протокол ПЭТ/КТ сердца полезен для получения функциональной и морфологической информации на различных моделях сердечных заболеваний мелких животных. Преимущества ПЭТ/КТ визуализации по сравнению с другими доклиническими методами визуализации включают, но не ограничиваются ими, высокую чувствительность и очень высокое пространственное временное разрешение, а также надежность, поскольку она не требует ручного позиционирования зондов операторами. Одной из основных моделей заболевания, которую можно изучить с помощью этого протокола, является инфаркт миокарда.

Тем не менее, другие кардиометаболические заболевания, а также реакция на терапию могут быть исследованы. Например, наша группа интересуется ролью ожирения и диабета в сердечном метаболизме и функции. Шаги, включенные в этот протокол, могут быть легко выполнены пользователями без опыта.

Тем не менее, некоторые этапы, такие как канюляция каудальных вен и забор крови, могут потребовать некоторой подготовки и опыта, которые должны быть выполнены воспроизводимо. Продемонстрировать процедуру будут Федерика Ла Роса, научный сотрудник нашей лаборатории, Федерико Гранциера, аспирант из Школы перспективных исследований Сант-Анна, и Домициана Терлицци, ветеринарный врач Fondazione Toscana Gabriele Monasterio. Для начала поместите мышь в положение лежа на спине головой сначала на ложе сканера томографа ПЭТ/КТ, засунув нос в маску для анестезии носа и осторожно заблокировав головку маски скотчем.

Зафиксируйте верхнюю и нижнюю конечности на кровати сканера, чтобы предотвратить непроизвольные движения во время процедур визуализации, которые могут привести к артефактам движения. Контролируйте температуру тела с помощью ректального зонда и частоту дыхания с помощью дыхательной подушки. Для мышей вытяните от 100 до 150 микролитров 10 мегабеккерелей фтора-18 FDG с помощью инсулинового шприца.

Если исходная концентрация индикатора во флаконе высока, разбавляют индикатор физиологическим раствором до концентрации от 50 до 100 мегабеккерелей на миллилитр. Используйте калибратор дозы ПЭТ для измерения фактической активности в шприце. Аннотируйте активность перед инъекцией и время измерения, так как эти значения будут использоваться позже с использованием специальных входных модулей графического пользовательского интерфейса ПЭТ-сканера.

При использовании иомепрола устанавливают скорость инъекции до 10 миллилитров в час и объем до 0,5 миллилитра. Подключите шприц к шприцевому насосу и установите насос для фактического размера и диаметра шприца, затем подключите шприц к трубке CA и игле и предварительно заполните трубку CA. Установите скорость инъекции на уровне 10 миллилитров в час, ограничив объем инъекции до 0,5 миллилитра. Для инъекции иомепрола используйте шприцевой насос, позволяющий медленно впрыскивать с постоянной скоростью, с уже установленной скоростью впрыска 10 миллилитров в час.

Ограничьте объем инъекции до 0,5 миллилитра, прекратите инъекцию через три минуты. После того, как трубка и игла предварительно заполнены СА, подключите иглу, прикрепленную к трубке СА, к канюле хвостовой вены. Начните инъекцию.

Закройте крышку сканера и подготовьтесь к сканированию Cine-CT. Нажмите кнопку Продолжить в пользовательском интерфейсе томографа через 60 секунд с начала инъекции, чтобы начать сбор Cine-CT. Инъекция CA прекратится примерно одновременно с завершением сканирования Cine-CT.

Откройте изображения DICOM динамического ПЭТ-сканирования. Выберите модуль сердечного плагина. Увеличьте изображение сердца мыши или крысы и выберите последний таймфрейм или сумму последних трех-пяти таймфреймов, для которых большая часть активности пула крови уже размыта.

Следуйте инструкциям на экране, чтобы переориентировать изображение вдоль главной оси сердца животного. Делайте это в интерактивном режиме, перемещая отображаемые маркеры для основания и вершины сердца. Затем выберите инструмент Сегментация.

Если результат автоматической сегментации не приемлем, уточните форму сегментированного миокарда или полости левого желудочка, включив ручной режим поиска ROI отключенным. В инструменте моделирования выберите подходящую кинетическую модель или динамический ПЭТ-анализ. В этом случае выберите графический, а затем Патлак, чтобы позволить анализу графика Патлака рассчитать скорость метаболизма поглощения глюкозы для каждого сердечного сектора.

Затем в инструменте полярной карты выберите правильное количество отображаемых сегментов сердца. В этом случае выберите 17 сегментов. Теперь нажмите кнопку Fit, чтобы выполнить процедуру подгонки патлакского анализа.

В конце процедуры подгонки обратите внимание на отображаемую полярную карту значений KI. Загрузите DICOM-изображения сканирования Cine-CT в программное обеспечение. Затем откройте динамический набор данных с помощью встроенного средства просмотра 4D.

А с помощью многопользовательской 3D-функции реформации или инструмента MPR переориентируйте данные изображения вдоль короткой оси. Экспортируйте переориентированные данные в DICOM, гарантируя, что все 4D-данные экспортируются с сохраненной толщиной фрагмента и битовой глубиной изображения 16 бит на воксель. Откройте экспортированные изображения 4D MPR с помощью средства просмотра 4D, затем выберите таймфрейм, соответствующий конечной диастоле, и просмотрите все таймфреймы с помощью ползунка времени на главной панели инструментов, чтобы убедиться, что выбрана правильная сердечная фаза.

На этом таймфрейме выберите инструмент аннотации закрытого полигона и вручную очертите стенку эндокарда левого желудочка. Сделайте то же самое для 10-20 срезов от основания до вершины, гарантируя, что все ROI имеют одно и то же имя. Далее в меню ROI выберите Объем ROI, а затем создайте недостающие ROI для создания ROI на всех коротких срезах оси путем интерполяции вручную нарисованных ROI.

Затем выберите объем ROI, а затем вычислительный объем, чтобы вычислить объем группы ROI с тем же именем ROI. Затем просмотрите таймфреймы, выберите фазу, соответствующую конечной системе, и рассчитайте объем группы ROI с тем же именем ROI, которое было показано. Наконец, рассчитайте объем штриха и дробь выброса, используя уравнение, описанное в рукописи.

Здесь показаны результаты автоматической сегментации полости миокарда и левого желудочка контрольной CD1 мыши. Даже у здоровых субъектов более низкие реконструированные значения вокруг вершины обычно наблюдаются в ПЭТ. Графический анализ Патлака продемонстрировал пример регионального КИ, точечного графика и линейного регрессионного анализа, а также значения наклона и перехвата линейной подгонки, выполненные на каждом отрезке, вместе с соответствующим коэффициентом определения.

У здоровой крысы показаны различные формы и размеры левого желудочка для конечной диастолической и конечной систолической фаз. При 3D-реконструкции сегментированного объема левого желудочка расчет объемов привел к конечному диастолическому объему 0,361 миллилитра и конечному систолическому объему 0,038 миллилитра. Объемная визуализация одного и того же сердца крысы для конечной диастолы и конечной систолы позволяет изобразить йодные усиленные камеры и сосуды, поэтому их значение является более качественным, чем количественным.

Поддерживать уровень анестезии и часто проверять физиологические параметры животного во время исследования. Более того, необходимо провести первоначальную проверку проходимости канюляции, чтобы избежать неудачных инъекций. Из-за неинвазивного характера этого исследования животное может быть восстановлено после процедуры и распада радиоактивного индикатора, так что практически может быть применен любой другой метод исследования.

В противном случае, если животное будет усыплено после ПЭТ/КТ-визуализации, может быть выполнен весь стандартный анализ ex vivo на возбужденных тканях.