Summary
Contrast verbeterde kleine dier schip beeldvorming door microCT is een snelle, rendabele en high-throughput techniek voor seriële
Abstract
Microscopische computertomografie (microCT) biedt een hoge-resolutie volumetrische beeldvorming van de anatomie van levende kleine dieren. Echter, het contrast tussen verschillende zachte weefsels en lichaamsvloeistoffen is inherent slecht in micro-CT beelden 1. Onder deze omstandigheden, visualisatie van de bloedvaten wordt een bijna onmogelijke taak. Om dit te overwinnen en om de visualisatie van de bloedvaten exogene contrastmiddelen kan worden gebruikt te verbeteren. Hierin presenteren we een methode voor het visualiseren van de vasculaire netwerk in een knaagdier model. Door het gebruik van een langwerkende waterige colloïdale polydispers jodiumhoudende bloed-pool contrastmiddel, UEB 160XL, we beeldacquisitie parameters en het volume-rendering technieken geoptimaliseerd voor het vinden van de bloedvaten in levende dieren. Onze bevindingen suggereren dat, om een superieur contrast tussen bot en weke delen van schip te bereiken, meerdere frames (minstens 5-8 / frames per view), en 360-720 uitzicht (voor een volledige 360 ° rotatie) overnames werden verplicht. We hebben ook aangetoond dat de toepassing van een twee-dimensionale transfer functie (waar voxel kleur en de dekking werd toegewezen in verhouding tot CT-waarde en de gradiënt magnitude), in het visualiseren van de anatomie en de aandacht voor de structuur van belang, het bloedvat-netwerk. Deze veelbelovende werk legt een basis voor de kwalitatieve en kwantitatieve beoordeling van anti-angiogenese preklinische studies met behulp van transgene of xenograft tumor-dragende muizen.
Protocol
1. Dier injecties
Voorafgaand aan de intraveneuze staartader injectie moet de staart huid worden gereinigd met isopropylalcohol scrubs voor sterilisatie doeleinden. Muizen dient dan te worden geïnjecteerd met 0,2 mL/20 g van een 20-mg jodium / ml jodiumhoudend contrastmiddel bloodpool (UEB 160XL, Binito Biomedical, Inc Ottawa, ON, Canada) via de distale staartader het gebruik van lage dode ruimte ½ CC U -100 28G ½ Insuline spuiten (Product # 329461, Becton Dickinson and Company, NJ, USA).
2. Dier Voorbereiding
Na 10 minuten van de injectie, moet de dieren worden voorbereid microCT beeldvorming. Ten eerste moet het dier verdoofd worden in een doos met 2% isofluraan in 100% zuurstof bij snelheid van 2,5 liter per minuut. Een oculaire smeren zalf moet worden toegepast op uitdrogen van de cornea te voorkomen tijdens de anesthesie. De lichaamstemperatuur moet worden gehandhaafd bij 37 ° C met een warmte-pads.
3. MicroCT Imaging
Muizen dan moeten worden gescand op een microCT eenheid in staat om levende dieren scans uit te voeren. Het minimaliseren van bewegingsartefacten en stabiliteit, kunnen muizen worden geplaatst in een commercieel verkrijgbare multi-modaliteit kamer (Numira Biosciences, Salt Lake City, UT) met een voorziening voor lucht-en uitlaat. Om te voorkomen dat een onderkoeld episode op het dier tijdens microCT scans, Gel Pads (Hot Koudetherapie Brace, CVS Apotheek Woonsocket, RI), Toe Warmer (Heat Factory, Vista, CA) of Thermipaq Clay Pads (Thermionics, Springfield, IL) kan worden worden gebruikt. Plaats deze verhitting pads onder het schuim bed om de muis te handhaven op 37 ° C terwijl het vermijden van direct contact met het dier. Vitale functies van het dier zoals lichaamstemperatuur, ademhaling en de hartslag moet worden gecontroleerd met behulp van de Small Animal Monitoring en Poortsignalen Systemen zoals SA Instruments (Stony Brook, NY).
De volgende imaging protocol kan worden gebruikt als een leidraad om te helpen bepalen van de juiste scan parameters voor elke microCT eenheden. De dieren die in dit experiment werden ingescand 93 micrometer resolutie op een volumetrische CT-scanner GE verkennen Locus (GE Healthcare, London, Ontario). Deze scanner maakt gebruik van een volumetrische 3500 x 1750 CCD detector voor Feldkamp cone-beam reconstructie. Het platform onafhankelijke parameters van stroom, spanning en belichtingstijd werden constant gehouden op 450 uA, 80 KVP en 100 ms, respectievelijk. De standaard parameters van de belichtingstijd, kunnen frames-per-view en het aantal views worden gevarieerd en kan 100 ms, 5-8, en 360 tot 720, respectievelijk met een totale scan tijd van ongeveer 20 minuten. Beelden werden gereconstrueerd met de eigendomsrechten van de fabrikant EVSBeam software.
4. Image Rendering
De gereconstrueerde microCT gegevens kunnen worden gebruikt voor geavanceerde isosurface, eendimensionale, of twee-dimensionale overdracht van de functie het renderen van afbeeldingen met behulp van Seg3D beeldverwerking software (Seg3D, http://www.sci.utah.edu/cibc/software ).
5. Representatieve resultaten
Zie de bijgevoegde figuur van een wild-type muizen gescand met eXIA160XL met de instellingen die in methoden sectie.
Figuur 1. Tweedimensionale Transfer Function (2DTF) rendering beeld van een wild-type muizen gemaakt met Seg3D beeldverwerking software (Seg3D, http://www.sci.utah.edu/cibc/software ). Het dier werd geïnjecteerd met eXIA160XL en 10 minuten later microCT gescand op 93 micrometer isometrische met een resolutie van de instellingen genoemd in methoden sectie.
Video 1. Tweedimensionale Transfer Function (2DTF) weergave op basis van 360 ° rotatie film van een wild-type muizen gemaakt met Imagevis3D beeldverwerking software (Imagevis3D, http://www.sci.utah.edu/cibc/software). Het dier werd geïnjecteerd met eXIA160XL en 10 minuten later microCT gescand op 93 micrometer isometrische met een resolutie van de instellingen genoemd in methoden sectie.
Klik hier om de video te bekijken
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Het belangrijkste doel van deze techniek van het contrast verbeterd schip beeldvorming met behulp van microCT is om een optimale werkwijze te verschaffen voor het genereren van hoge kwaliteit datasets voor de analyse van vasculaire netwerken in levende muizen. Voor microCT beeldvorming, betere signaal-ruis verhouding van zacht weefsel wordt bereikt door het scannen langer, soms met een verhoogd aantal standpunten en het aantal frames per view 2.
Identificatie van het vaartuig is kritisch afhankelijk van accurate zacht weefsel identificatie en differentiatie van het bot. UEB 160XL is jodium-based waar het onroerend goed van het zijn zeer radio-ondoorzichtig en een dichtheid die andere vorm zacht weefsel en bot attribuut. Dit maakt het gemakkelijk om zich te concentreren op de bloedvaten in een microCT data.
Een 2-dimensionale overdracht van de functie nog verder verbetert het onderscheid tussen schip contrast en het bot tijdens het renderen. In het geval van twee-dimensionale overdracht van de functie image renderings, kleuren en troebelingen zijn toegewezen aan de straal steekproef op basis van de overdracht van de functie, die op zijn beurt is gebaseerd op CT-waarde en de gradiënt magnitude 2. Transfer functies kunnen handmatig worden aangepast op basis van begeleiding door CT waarde histogrammen naar gebieden / objecten van belang te benadrukken.
Deze techniek kan zeer goed gebruikt worden voor de kwalitatieve en kwantitatieve beoordeling van anti-angiogenese preklinische studies met behulp van transgene of xenograft muizen. In de toekomst kunnen ontwikkelingen in de CT-technologie gemakkelijk schip beeldvorming in transgene of xenograft muismodellen eenvoudiger, sneller en nauwkeuriger in de tijd. Een betere resolutie, zal het ook mogelijk visualisatie van fijne structuren zoals haarvaten.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Alle dierlijke procedures werden uitgevoerd in overeenstemming met de richtsnoeren voor de zorg en gebruik van proefdieren en werden goedgekeurd door de Institutional Animal Care en gebruik Comite (IACUC) aan de Universiteit van Texas Health Science Center in San Antonio.
Acknowledgments
Dit werk werd mede ondersteund door de NCI award 5R01CA133229-03.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| eXIA 160XL | Binito Biomedical, Inc. | eXIA160XL-01 |
References
- Holdsworth, D. W., Thornton, M. M. Micro-CT in small animal and specimen imaging. Trends in Biotechnology. 20, 417-424 (2002).
- Kindlmann, G. L., Weinstein, D. M., Jones, G. M., Johnson, C. R., Capecchi, M. R., Keller, C. Practical Vessel Imaging by Computed Tomography in Live Transgenic Mouse Models for Human Tumors. Molecular Imaging. 4, 417-424 (2005).
