Summary
Kontrastverstärkte Kleintier-Schiff Bildgebung durch MicroCT ist eine schnelle, kostengünstige und High-Throughput-Verfahren für die serielle
Abstract
Mikroskopische Computertomographie (MicroCT) bietet hochauflösende volumetrische Bildgebung der Anatomie des lebenden Kleintieren. Allerdings ist der Kontrast zwischen verschiedenen weichen Geweben und Körperflüssigkeiten von Natur aus arm an Mikro-CT-Bilder zeigen 1. Unter diesen Umständen wird Darstellung von Blutgefäßen eine fast unmögliche Aufgabe. Um dies zu überwinden und die Darstellung von Blutgefäßen exogenen Kontrastmittel eingesetzt werden, kann verbessern. Hier präsentieren wir eine Methode zur Visualisierung der Gefäßnetz in einem Nagetier-Modell. Durch die Verwendung eines lang wirkenden wässrigen kolloidalen polydisperse jodhaltigen Blut-Pool-Kontrastmittel, Exia 160XL, optimierte wir Bildaufnahmeparameter und Volumen-Rendering-Techniken für die Suche Blutgefäße in lebenden Tieren. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass eine überlegene Kontrast zwischen Knochen und Weichgewebe von Schiff zu erreichen, wurden mit mehreren Frames (mindestens 5-8 / Frames-per-View) und 360-720 Ansichten (für eine vollständige 360 °-Drehung) Akquisitionen obligatorisch. Wir haben auch die Verwendung eines zweidimensionalen Transferfunktion (wo Voxel Farbe und Deckkraft war im Verhältnis zur CT-Wert und Gradient Größe zugeordnet), bei der Visualisierung der Anatomie und aus denen die Struktur von Interesse, das Blutgefäß-Netz. Gezeigt Diese vielversprechende Arbeit legt eine Grundlage für die qualitative und quantitative Bewertung der Anti-Angiogenese präklinischen Studien mit transgenen oder Xenograft Tumor-tragenden Mäusen.
Protocol
1. Injektionen
Vor intravenöse Schwanzvene der Injektion sollte die Rute Haut mit Isopropylalkohol Peelings für Sterilisation gereinigt werden. Über den distalen Schwanzvene mit geringer Totraum ½ CC U; Mäuse sollten dann mit 0,2 ml/20 g einer 20-mg Iod / ml jodhaltigen Kontrastmittels bloodpool (Binito Biomedical, Inc. in Ottawa, ON, Canada Exia 160XL) injiziert werden -100 28G ½ Insulinspritzen (Product # 329461, Becton Dickinson and Company, NJ, USA).
2. Tierische Vorbereitung
Nach 10 Minuten nach der Injektion sollten die Tiere für MicroCT Bildgebung vorbereitet werden. Erstens sollte das Tier in einer Box mit 2% Isofluran in 100% Sauerstoff bei einer Rate von 2,5 Liter pro Minute betäubt. Ein Auge Schmier-Salbe angewendet, um ein Austrocknen der Hornhaut während der Narkose zu verhindern. Die Körpertemperatur sollte bei 37 ° C durch ein Heizkissen aufrechterhalten werden.
3. MicroCT Imaging
Mäuse dann sollte auf einer MicroCT Einheit in der Lage, lebende Tiere Scans durchführen gescannt werden. Zur Minimierung der Bewegungsartefakte und Stabilität, können Mäuse in einem kommerziell erhältlichen Multi-Modalität Kammer (Numira Biosciences, Salt Lake City, UT) mit Bestimmung für Luft-und Abgas-gelegt werden. Zur Vermeidung einer Hypothermie Folge auf das Tier während MicroCT Scans, Gel Pads (Hot Kältetherapie Brace, CVS Pharmacy Woonsocket, RI), Warmer Toe (Heat Factory, Vista, CA) oder Thermipaq Ton Pads (Thermik, Springfield, IL) können verwendet werden. Legen Sie diese Heizkissen unter dem Schaum Bett, um die Maus bei 37 ° C zu halten, während die Vermeidung von direktem Kontakt mit dem Tier. Vitalfunktionen des Tieres wie Körpertemperatur, Atmung und Herzfrequenz sollte durch Anwendung der Small Animal Monitoring und Gating-Systeme wie z. B. SA Instruments (Stony Brook, NY) werden.
Die folgende Abbildung Protokoll kann als Richtschnur, um festzustellen, das entsprechende Scan-Parameter für jede MicroCT Einheiten verwendet werden. Die Tiere in diesem Experiment verwendet wurden bei 93 mm Auflösung auf einem volumetrischen CT-Scanner von GE eXplore Locus (GE Healthcare, London, Ontario) gescannt. Diese volumetrische Scanner verwendet eine 3500 x 1750 CCD-Detektor für Feldkamp Cone-Beam-Rekonstruktion. Die Plattform unabhängige Parameter von Strom, Spannung und Belichtungszeit konstant gehalten wurden, bei 450 uA, 80 kVp und 100 ms jeweils. Die Standard-Parameter der Belichtungszeit können Frames-per-View und die Anzahl der Ansichten verändert werden und könnte 100 ms, 5-8 und 360-720, jeweils mit insgesamt Scan-Zeit von etwa 20 Minuten. Die Bilder wurden mit dem Hersteller-eigenen EVSBeam Software rekonstruiert.
4. Image Rendering
Das rekonstruierte MicroCT Daten können für fortgeschrittene Isofläche, eindimensionalen oder zweidimensionalen Transferfunktion Rendering Bilder mit Seg3D Bildverarbeitungssoftware (Seg3D, verwendet werden http://www.sci.utah.edu/cibc/software ).
5. Repräsentative Ergebnisse
Bitte beachten Sie die beigefügte Abbildung eines Wildtyp-Maus mit eXIA160XL mit den Einstellungen in Methoden Abschnitt erwähnt gescannt.
Abbildung 1. Zweidimensionale Transfer Function (2DTF) Rendering Bild eines Wildtyp-Maus erstellt mit Seg3D Bildverarbeitungssoftware (Seg3D, http://www.sci.utah.edu/cibc/software ). Das Tier wurde mit eXIA160XL injiziert und 10 Minuten später bei 93 um isometrische Auflösung mit den Einstellungen in Methoden Abschnitt erwähnt gescannt MicroCT.
Video 1. Zweidimensionale Transfer Function (2DTF) Rendering Basis 360 °-Drehung Film eines Wildtyp-Maus erstellt mit Imagevis3D Bildverarbeitungssoftware (Imagevis3D, http://www.sci.utah.edu/cibc/software). Das Tier wurde mit eXIA160XL injiziert und 10 Minuten später bei 93 um isometrische Auflösung mit den Einstellungen in Methoden Abschnitt erwähnt gescannt MicroCT.
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Discussion
Oberstes Ziel dieser Technik der kontrastverstärkten Schiff Bildgebung mit MicroCT ist es, optimale Verfahren zur Erzeugung von qualitativ hochwertigen Datensätze für die Analyse von vaskulären Netzwerken in lebenden Mäusen liefern. Für MicroCT Bildgebung, besseren Signal-Rausch-Verhältnis von weichem Gewebe wird durch längere Zykluszeiten mit einer erhöhten Anzahl von Ansichten und Anzahl der Frames-per-View 2 erreicht.
Schiffskennzeichen hängt entscheidend genaue Weichgewebe Identifizierung und Differenzierung von Knochen. Exia 160XL ist Jod-Basis, die die Eigenschaft, sehr röntgendichten und eine Dichte, die unterschiedliche Form Weichteilen und Knochen ist Attribut. Dies macht es praktisch, auf die Blutgefäße in einem MicroCT Daten konzentrieren können.
Eine 2-dimensionale Übertragungsfunktion noch weiter verbessert die Unterscheidung zwischen Gefäßkontrast und Knochen während der Wiedergabe. Im Falle einer zweidimensionalen Transferfunktion Bild-Renderings, Farben und Trübungen der ray Probe auf dem Transfer-Funktion, die wiederum stützt sich auf CT-Wert und Gradient Größe 2 zugewiesen. Transfer-Funktionen lassen sich manuell auf der Grundlage Führung durch CT-Wert Histogramme zur Verfügung gestellt, um Bereiche / Objekte von Interesse Highlight eingestellt werden.
Diese Technik könnte sich sehr gut für qualitative und quantitative Bewertung der Anti-Angiogenese präklinischen Studien mit transgenen Mäusen oder Xenograft verwendet werden. In Zukunft können Fortschritte in der CT-Technologie leicht Schiff Bildgebung in transgenen oder Xenograft Mausmodellen einfacher, schneller und genauer über die Zeit. Bessere Auflösungen, wird auch die Visualisierung von feinen Strukturen wie Kapillaren.
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Disclosures
Alle tierischen Verfahren wurden in Übereinstimmung mit den Richtlinien für die Pflege und Verwendung von Labortieren durchgeführt und wurden von der Institutional Animal Care und Verwenden Committee (IACUC) an der University of Texas Health Science Center in San Antonio genehmigt.
Acknowledgments
Diese Arbeit wurde teilweise durch NCI Auszeichnung 5R01CA133229-03 unterstützt.
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).
