Summary
microCTによる造影小動物の血管イメージングは、シリアルのための迅速かつコスト効率と高スループットのテクニックです
Abstract
微視的なコンピュータ断層撮影（microCTは）小動物を生きたの解剖学の高解像度の体積のイメージングを提供しています。しかし、別の軟部組織や体液との間のコントラストは、マイクロCT画像を1に本質的に悪いです。このような状況下では、血管の可視化はほとんど不可能な仕事になります。これを克服し、血管外因性造影剤の可視化を改善するために使用することができます。ここで、我々は齧歯類モデルにおける血管網を可視化するための方法論を提示する。長時間作用型の水性コロイド多分散ヨウ素化された血液プール造影剤、エクシア160XLを使用することによって、我々は生きている動物で血管を見つけるための画像取得パラメーターとボリュームレンダリングの技術を最適化。今回の知見は、血管から骨と軟組織との間の優れたコントラストを実現するために、ことを示唆し、複数のフレーム（ビューごとに少なくとも5〜8 /フレーム）、および360から720ビュー（360度回転するための）買収は必須でした。我々はまた、解剖学を可視化し、関心、血管のネットワークの構造を強調するには、（ここで、ボクセルの色と不透明度をCT値と勾配の大きさに比例して割り当てられた）二次元伝達関数の使用を実証している。この有望な仕事は、トランスジェニックまたは異種移植片腫瘍担持マウスを用いた抗血管新生前臨床試験の定性的および定量的評価のための基盤となります。
Protocol
1。動物の注射
静脈尾静脈注射の前に、尾の皮膚は、殺菌の目的でイソプロピルアルコールスクラブで洗浄してください。ローデッドスペースを使用して遠位尾静脈を経由して½ CC U;マウスは、20 mgのヨウ素/ mLのヨウ素化さbloodpoolの造影剤の0.2 mL/20 G（カナダ、ON Binitoメディカル株式会社オタワ、エクシア160XL）を注入してください-100 28G ½インスリンシリンジ（製品番号329461、ベクトンディッキンソン社、ニュージャージー州、米国）。
2。動物の準備
注射の10分後、動物はmicroCTイメージングのために準備する必要があります。最初に、動物は毎分2.5リットルの割合で100％酸素でイソフルランを2％使用してボックスで麻酔してください。眼の潤滑軟膏は、麻酔中に角膜の乾燥を防ぐために適用する必要があります。体温は37℃の熱パッドによって維持されるべきである。
3。 MicroCTイメージング
マウスは、生きた動物のスキャンを実行することができるmicroCT単位でスキャンする必要があります。動きのアーチファクトと安定性を最小限に抑えるために、マウスは、空気と排気のための規定市販のマルチモダリティ室（Numiraバイオサイエンス、ソルトレイクシティ、ユタ州）に配置することができます。 microCTスキャン、ジェルパッド（ホットコールドセラピーブレース、CVSファーマシーウーンソケット、ロードアイランド）、ウォーマー足（熱の工場は、Vista、CA）またはThermipaqクレイパッド（熱イオン学、スプリングフィールド、イリノイ州）の間に動物の体温のエピソードを避けるためにすることができます使用。動物との直接接触を回避しながら37℃でマウスを維持するために泡のベッドの下にこれらの加熱パッドを置きます。このような体温、呼吸や心拍数などの動物のバイタルサインは、SAインスツルメンツ（ストーニーブルック、ニューヨーク州）などの小動物のモニタリングとゲーティングシステムを使用して監視する必要があります。
以下の撮像プロトコルは任意のmicroCTユニットに対して適切なスキャンパラメータを決定するためのガイドラインとして使用できます。この実験で使用されている動物は、遺伝子座（GEヘルスケア、ロンドン、オンタリオ州）を探索体積CTスキャナGEに93μmの解像度でスキャンされた。この体積スキャナはフェルトカムプコーンビーム再構成のために3500 X 1750のCCD検出器を使用しています。電流、電圧、および露光時間のプラットフォームに依存しないパラメータは、それぞれ、450μA、80 KVPと100ミリ秒で一定に保った。露光時間の標準的なパラメータは、ビューとビューの数あたりのフレーム数を変化させることができると約20分の合計スキャン時間を100ミリ秒、それぞれ5-8、および360から720まで、可能性があります。画像は、メーカー毎の独自のEVSBeamソフトウェアを使用して再建された。
4。画像レンダリング
再構築されたmicroCTデータは高度な等値面、一次元、またはSeg3D画像処理ソフトウェアを使用して2次元伝達関数のレンダリング画像（Seg3D、使用することができますhttp://www.sci.utah.edu/cibc/software ）。
5。代表的な結果
方法の項で説明した設定でeXIA160XLでスキャン野生型マウスの添付の図を参照してください。
図1。Seg3D画像処理ソフトウェア（Seg3D、使用して作成された野生型マウスの二次元伝達関数（2DTF）レンダリング画像http://www.sci.utah.edu/cibc/softwareを ）。動物はeXIA160XLを注入し、10分後の方法のセクションに記載されている設定で93μmのアイソメトリック解像度でスキャンmicroCT。
ビデオ1。360 ° Imagevis3D画像処理ソフトウェア（Imagevis3D、http://www.sci.utah.edu/cibc/software）を使用して作成された野生型マウスの回転の映画に基づいて二次元伝達関数（2DTF）レンダリング。動物はeXIA160XLを注入し、10分後の方法のセクションに記載されている設定で93μmのアイソメトリック解像度でスキャンmicroCT。
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Discussion
microCTを使用して造影血管イメージングのこの手法の一番の目的は、生きたマウスの血管網の分析のための高品質のデータセットを生成するための最適な方法を提供することである。 microCTイメージングのために、軟組織の優れた信号対雑音比は、ビューとビュー2あたりのフレーム数の増加数で長いスキャン時間によって実現されます。
船舶の識別は、骨からの正確な軟部組織の同定と分化に大きく依存です。エクシア160XLは、高度に放射線不透過性であることのプロパティと異なる形軟組織と骨密度をどの属性ヨウ素系です。これはmicroCTデータの血管に焦点を当てるのに便利です。
2次元伝達関数は、さらにレンダリング中に血管のコントラストと骨の間の区別を向上させます。二次元伝達関数の画像のレンダリング、色と不透明度の場合は順番に、CT値と勾配の大きさ2に依存する伝達関数に基づいて、光線のサンプルに割り当てられます。伝達関数は、手動で関心のある領域/オブジェクトを強調表示するためにCT値のヒストグラムが提供するガイダンスに基づいて調整することができます。
この手法は非常によくトランスジェニックまたは異種移植マウスを用いた抗血管新生前臨床試験の定性的および定量的評価を使用することができる。将来的には、CT技術の進歩は、簡単にトランスジェニックまたは異種移植マウスモデルで簡単に、速く、そして時間をかけてより正確な血管のイメージングを行うことができます。より良い解像度は、また毛細血管のような微細構造の可視化が可能になります。
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Disclosures
すべての動物の手順は、実験動物の管理と使用に関するガイドラインに準拠して実施されたとサンアントニオのテキサス健康科学センターの大学の動物実験使用委員会（IACUC）によって承認された。
Acknowledgments
この作業は、NCIの賞5R01CA133229 - 03で部分的にサポートされていました。
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).
