Summary
Kontrast förbättrade litet djur fartyget avbildning av microCT är en snabb, kostnadseffektiv och hög genomströmning teknik för seriell
Abstract
Mikroskopisk datortomografi (microCT) erbjuder hög upplösning volymetriska avbildning av anatomin i levande smådjur. Dock är kontrasten mellan olika mjuka vävnader och kroppsvätskor i sig fattig på mikro-CT-bilder 1. Under dessa omständigheter blir visualisering av blodkärl en nästan omöjlig uppgift. För att övervinna detta och för att förbättra visualiseringen av blodkärl exogena kontrastmedel kan användas. Häri presenterar vi en metod för att visualisera det vaskulära nätverket i en gnagare modell. Genom att använda en långverkande vattenlösningar kolloidalt polydisperse joderade blod-pool kontrastmedel, Exia 160XL, optimerad vi parametrar bild förvärv och volym-rendering tekniker för att hitta blodkärl i levande djur. Våra fynd talar för att för att uppnå en överlägsen kontrast mellan ben och mjuk vävnad från fartyget, var flera frames (minst 5-8 / bilder per view) och 360-720 vyer (för en full 360 ° rotation) förvärv obligatorisk. Vi har också visat att använda en tvådimensionell överföringsfunktionen (där Voxel färg och opacitet tilldelades i förhållande till CT värde och lutning magnitud), i visualisera anatomin och lyfta fram strukturen av ränta, blodkärl nätverk. Detta lovande arbete lägger en grund för kvalitativ och kvantitativ bedömning av anti-angiogenes prekliniska studier med transgena eller xenograft tumör-bärande möss.
Protocol
1. Animal Injektioner
Före intravenös svansvenen injektion ska svansen huden rengöras med isopropylalkohol buskmarker för sterilisering ändamål. Möss ska sedan injiceras med 0,2 ml/20 g en 20-mg jod / ml joderat bloodpool kontrastmedel (Exia 160XL, Binito Biomedical, Inc. Ottawa, ON, Kanada) via distala svansvenen med lågt dött rum ½ CC U -100 28G ½ insulinsprutor (Produkt # 329.461, Becton Dickinson and Company, NJ, USA).
2. Animal Förberedelser
Efter 10 minuter efter injektionen, bör djuren vara beredd på microCT avbildning. Först bör djuret bedövas i en låda med 2% isofluran i 100% syre vid hastighet av 2,5 liter per minut. En okulär smörjande salva appliceras för att förhindra uttorkning av hornhinnor under anestesi. Kroppstemperaturen bör hållas vid 37 ° C med en värme kuddar.
3. MicroCT Imaging
Möss då ska skannas på en microCT enhet som kan utföra levande djur genomsökningar. För att minimera rörelse artefakter och stabilitet, kan möss placeras i en kommersiellt tillgänglig multimodalitet kammare (Numira biovetenskap, Salt Lake City, UT) med möjlighet för luft och avgaser. För att undvika en hypotermi episod på djuret under microCT genomsökningar, Pads Gel (Hot Kylterapi Brace, CVS Pharmacy Woonsocket, RI), Toe Warmer (Heat Factory, Vista, CA) eller Thermipaq Pads Clay (Thermionics, Springfield, IL) kan används. Placera dessa värmedynor under skummet sängen för att hålla musen vid 37 ° C och samtidigt undvika direkt kontakt med djuret. Vitala av djur såsom kroppstemperatur, andning och hjärtfrekvens ska kontrolleras med hjälp av Small Animal övervaknings-och gating såsom SA Instruments (Stony Brook, NY).
Följande avbildning protokollet kan användas som en riktlinje för att bestämma lämplig skanna parametrar för microCT enheter. De djur som används i detta experiment var skannas på 93 ìm resolution om en volymetrisk CT-scanner GE utforska Locus (GE Healthcare, London, Ontario). Denna volymetriska scanner använder en 3500 x 1750 CCD-detektor för Feldkamp cone-balk återuppbyggnad. Plattformen oberoende parametrar av ström, spänning och exponeringstid hölls konstant på 450 μA, 80 KVP och 100 ms, respektive. Standarden parametrar exponeringstid kan bildrutor per se och antal vyer att variera och kan vara 100 ms, 5-8 och 360-720, respektive med en total genomsökning på cirka 20 minuter. Bilder rekonstruerades med tillverkarens egna EVSBeam programvara.
4. Bildåtergivning
Den rekonstruerade microCT data kan användas för avancerade isosurface, endimensionell eller tvådimensionell överföringsfunktion bilder rendering med hjälp Seg3D bildbehandlingsprogram (Seg3D, http://www.sci.utah.edu/cibc/software ).
5. Representativa resultat
Se bifogad bild av en wildtype mus skannas med eXIA160XL med inställningarna som nämns i metoddelen.
Figur 1. Tvådimensionell Transfer Function (2DTF) gör bilden av en wildtype mus skapas med hjälp av Seg3D bildbehandlingsprogram (Seg3D, http://www.sci.utah.edu/cibc/software ). Djuret var injicerades med eXIA160XL och 10 minuter senare microCT skannas på 93 ìm isometrisk upplösning med de inställningar som nämns i metoddelen.
Video 1. Tvådimensionell Transfer Function (2DTF) tolkning som baseras 360 grader film av en wildtype mus skapas med hjälp av Imagevis3D bildbehandlingsprogram (Imagevis3D, http://www.sci.utah.edu/cibc/software). Djuret var injicerades med eXIA160XL och 10 minuter senare microCT skannas på 93 ìm isometrisk upplösning med de inställningar som nämns i metoddelen.
Klicka här för att se på video
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Det främsta målet för denna teknik kontrast förstärkt fartyg avbildning med microCT är att ge optimal metod för att skapa högkvalitativa datamängder för analys av vaskulära nätverk i levande möss. För microCT bildbehandling, bättre signal-brus-förhållandet mjukdelar uppnås genom längre skanna gånger med ökat antal åsikter och antalet bildrutor per view 2.
Identifiering av fartyg är kritiskt beroende av korrekt mjukdelar identifiering och differentiering av ben. Exia 160XL är jodbaserat vilket attribut egenskapen att vara mycket radioopaka och en densitet som är annorlunda form mjuk vävnad och ben. Detta gör det bekvämt att fokusera på blodkärlen i en microCT data.
En 2-dimensionell överföringsfunktion ytterligare förbättrar skillnaden mellan fartyget kontrast och ben under rendering. I händelse av tvådimensionell bild överföringsfunktion renderingar, färger och hornhinnan är tilldelade ray urval baserat på överföringsfunktion, vilket i sin tur bygger på CT värde och lutning magnitud 2. Transfer funktioner kan manuellt justeras baserat på vägledning som CT värde histogram för att belysa områden / objekt av intresse.
Denna teknik kan mycket väl användas för kvalitativ och kvantitativ bedömning av anti-angiogenes prekliniska studier med transgena eller xenograft möss. I framtiden kan framsteg inom CT teknik gör lätt fartyg avbildning i transgena eller xenograft musmodeller enklare, snabbare och mer korrekt över tiden. Bättre resolutioner, kommer också att möjliggöra visualisering av fina strukturer som kapillärer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Alla animaliska förfaranden genomförs i enlighet med de riktlinjer för skötsel och användning av försöksdjur och har godkänts av Institutional Animal Care och användning kommittén (IACUC) vid University of Texas Health Science Center i San Antonio.
Acknowledgments
Detta arbete stöddes delvis av NCI utmärkelse 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).
