Introduction
Cardiopathie ischémique (IHD) continue d'être la principale cause de morbidité et de mortalité pour les hommes et les femmes dans le monde entier 1. En raison de la complexité et les interrelations qui existent entre les organes et systèmes au niveau de organismal, l'utilisation de l'animal entier comme un modèle de l'IHD demeure pertinent non seulement pour notre meilleure compréhension de la physiopathologie de la maladie, mais permettant également l'évaluation de nouvelles stratégies préventives et thérapeutiques . Des modèles de souris, en particulier, ont contribué à notre connaissance du développement cardiaque, la pathogenèse de l'infarctus du myocarde, l'hypertrophie du myocarde, une myocardite, et des lésions anévrismales 2-7. Les paramètres qui déterminent la performance cardiaque et qui sont utiles en termes de pronostic et le choix d'une intervention thérapeutique sont la masse cardiaque et de la géométrie, la fonction mondiale et régionale, la distribution spatiale du flux sanguin myocardique et la viabilité myocardique.
Cependant, la plupart des traditional Méthodes d'enquête utilisées dans des modèles murins de maladies du cœur impliquent mesures invasives qui nécessitent des heures pour l'achèvement, ainsi que l'animal ne peut pas être utilisé pour des mesures répétées, ou de la méthode, il faudra sacrifier des animaux 8-12. Par exemple, pour mesurer la perfusion myocardique régionale, des microsphères marquées par radioactivité ou par fluorescence sont utilisés lorsque comptage radioactif ou des signaux fluorescents sont détectés sur un coeur disséqué physiquement ou in situ 13,14.
De même, l'évaluation de la taille de l'infarctus chez les modèles animaux de l'infarctus du myocarde est le plus souvent réalisée par le chlorure de triphényltétrazolium (TTC) de coloration, et en vue de déterminer l'évolution temporelle de l'évolution de l'infarctus et de l'effet d'interventions thérapeutiques, cette technique exige que les animaux doivent être sacrifié pour le coeur examen histopathologique à divers points dans le temps 15. En tant que tel, non destructives et humaines techniques qui permettraient quantitative et de l'analyse longitudinale de la morphologie cardiaque, la fonction, le métabolisme et la viabilité sont d'une importance primordiale. Dans ce contexte, l'imagerie préclinique est d'une grande pertinence. Parmi les techniques d'imagerie actuellement disponibles imagerie par résonance magnétique (IRM) et l'échographie sont les plus couramment utilisés 16,17,18.
Cependant, et malgré le fait que l'IRM est considérée comme la modalité de référence à la fois dans le travail clinique et préclinique, le coût élevé pour acquérir et maintenir les systèmes d'IRM petits animaux dédiés, ainsi que la complexité de cette technologie pour les utilisateurs non-avancés de fonctionner , font de l'IRM un coût prohibitif pour une utilisation courante. En ce qui concerne l'échocardiographie, il existe des inconvénients importants à la façon dont la fonction cardiaque est mesurée. Les données produites par la plupart des examens échocardiographiques sont en deux dimensions, et afin d'en tirer les volumes, les hypothèses géométriques doivent être faits 19. En outre, une mauvaise repr intra- et inter-observateuroducibility est une autre limitation importante de cette technique. Imagerie par radio-isotopes avec unique tomographie d'émission (SPECT) et la tomographie par émission de positons (PET) sont principalement utilisés pour l'évaluation de la perfusion myocardique et le métabolisme 17,20,21. Toutefois, la résolution spatiale limitée de ces modalités d'imagerie permet l'imagerie cardiaque chez la souris difficiles.
D'autre part, avec l'avènement de la technologie de détecteur à panneau plat qui permet une meilleure sensibilité aux rayons X et plus rapide temps de lecture, l'état actuel de la technique des systèmes de microCT peuvent maintenant fournir cardio-respiratoire fermée en trois dimensions (3D) et à quatre dimensions ( 4D) des images de qualité IRM de qualité. Ils sont les coûts de maintenance pratiquement gratuit et facile à utiliser par les utilisateurs non-avancés. Ainsi, de tels instruments de microCT peuvent être bien adapté pour un examen de routine de petits animaux comme modèles de maladies humaines. Surtout, avec le développement préclinique d'un nouveau produit de contraste iodé, sévaluation fonctionnelle et métabolique imultaneous du cœur est devenu possible 22-24.
Cet agent de contraste contenant une forte concentration d'iode (160 mg / ml), la production de fort contraste sang piscine après son administration par voie intraveineuse permettant l'imagerie in vivo du système vasculaire et les cavités cardiaques. Moins d'une heure après l'administration, une augmentation continue de contraste myocardique associée à son absorption métabolique peut être observée, donc le même agent de contraste peut être utilisé pour l'évaluation de la sidération myocardique et la viabilité.
L'objectif de la technique décrite dans ce manuscrit est de permettre aux chercheurs d'utiliser le système de microCT à grande vitesse avec intrinsèque déclenchement cardio-respiratoire, en conjonction avec le sang-piscine produit de contraste iodé, pour déterminer la fonction globale et régionale du myocarde avec la perfusion myocardique et la viabilité des souris en bonne santé et dans un modèle murin d'ischémie cardiaque induite par une occlusion permanentede l'artère interventriculaire antérieure coronaire (LAD). En utilisant cette technique de formation d'image de modèle et animale, l'évaluation rapide des paramètres cardiaques les plus importantes peut être effectuée de manière répétitive avec une seule modalité d'imagerie et sans la nécessité de procédures invasives ou de la nécessité de sacrifier les animaux. La technique peut être effectuée pour évaluer de nouvelles stratégies préventives et thérapeutiques.
Protocol
Tous les travaux d'animaux dans cette étude a été approuvée par le comité d'éthique de la recherche animale Erasmus MC. Tout au long des expériences, les animaux ont été maintenus en conformité avec les règlements institutionnels Erasmus MC. A la fin des animaux d'expérimentation ont été euthanasiés en utilisant une surdose d'anesthésique d'inhalation isoflurane. S'il vous plaît chercher protection des animaux et d'utiliser l'approbation du comité avant de commencer ce travail.
1. Préparation de l'ischémie cardiaque Modèle
- Anesthésier la souris (C57BL6, âgé de 12 semaines) par inhalation de 4% d'isoflurane. Intuber l'animal en utilisant une canule G 20 et respirate la souris à 100 respirations par minute avec une pression inspiratoire de pointe de 18 cm H 2 O et une pression expiratoire positive de 4 cm H 2 O.
- En utilisant un mélange gazeux de O 2 / N 2 (v / v = 1/2) contenant 2,5% d'isoflurane pour maintenir l'anesthésie et appliquer des gouttes ophtalmiques pour empêcher la dessiccation des yeux sous anesthésie. PlaCE de la souris sur un coussin chauffant et de mesurer la température du corps par voie rectale pour maintenir la température du corps à 37 ° C pendant la chirurgie.
- Injecter la buprénorphine (0,05-0,2 mg / kg) sous-cutanée juste avant la chirurgie et vérifier le pincement de l'orteil réflexe pour assurer une profondeur suffisante de l'anesthésie avant le début de la procédure chirurgicale. Épiler la poitrine de la souris en utilisant la crème d'épilation et d'appliquer l'iode à la peau.
- Effectuer une incision en faisant une petite coupe avec des ciseaux dans la peau entre les 2e et 3e côtes gauches. Tirez le petit pectoral et du muscle xiphihumeralis ainsi que le muscle grand dorsal sur le côté à l'aide de petits crochets pour permettre l'accès aux muscles intercostaux.
- Découpez soigneusement grâce à la 3ème muscle intercostal sans nuire aux poumons en utilisant une courbe 2 mm ciseaux de lame de ressort. Poussez le poumon de côté à l'aide d'un petit morceau de gaze humide et rompre le péricarde.
REMARQUE: Veillez à ne pas endommager le nerf phrénique gauche.- Repositisur les petits crochets qui maintiennent le muscle à l'intérieur du thorax et les repositionner de sorte qu'une grande partie du ventricule gauche (VG) paroi libre et une partie de l'oreillette gauche sont visibles.
- Insérer une suture chirurgicale 7-0 en soie en dessous de l'artère coronaire gauche et l'occlusion de l'artère par nouage fermement le fil de suture.
NOTE: Parce que dans la plupart des souris l'artère coronaire est pas visible, déterminer la position de la ligature en utilisant l'oreillette et ligaturer toujours l'artère coronaire 2 mm en dessous du bord de l'oreillette gauche afin de normaliser la taille de l'infarctus. - vérifier visuellement pour l'induction réussie de l'infarctus en confirmant la palissade de la paroi gauche libre ventriculaire. Lorsque pâlir est pas observée, effectuer une nouvelle tentative pour obturer la DAL.
- Fermez la poitrine fermement à l'aide d'une suture chirurgicale 6-0 de soie.
NOTE: La poitrine doit être fermé étanche à l'air pour permettre la respiration indépendante après la récupération. - Nettoyer la plaie avec une solution saline et fermer la peau à l'aidesutures de soie. Appliquer blessure pulvérisation sur la peau pour stimuler la cicatrisation des plaies et prévenir l'infection.
- Tournez la isoflurane et attendez que l'animal commence à respirer par lui-même avant de retirer le tube de ventilation. Placez la souris dans une cage sur un coussin chauffant tout en récupérant.
NOTE: Ne pas laisser un animal sans surveillance jusqu'à ce qu'il ait repris connaissance suffisante pour maintenir décubitus ventral. Ne retournez pas un animal qui a subi une intervention chirurgicale à la compagnie d'autres animaux jusqu'à guérison complète. - Administrer des doses supplémentaires de buprénorphine tous les 8-12 heures après une intervention chirurgicale pour la chirurgie post-analgésie. Administrer la buprénorphine (50 ug / kg) par voie intrapéritonéale.
NOTE: Numériser les animaux par microCT (Section 3) 3-4 heures après la chirurgie pour le premier balayage et 6-7 heures après la chirurgie pour le deuxième balayage.
2. Injection de microCT Contraste
- Pour obtenir de l'information anatomique, fonctionnelle et métabolique dans deux successive séances d'imagerie de microCT, utiliser l'agent de contraste iodé.
- Exposer et traiter le caoutchouc du bouchon du flacon en utilisant 70% d'alcool. L'utilisation d'un faible espace mort seringue, de retirer un volume requis (5-10 ul / g de poids corporel) de l'agent de contraste. Pour éviter le risque d'embolie pendant l'injection, purger les bulles d'air, le cas échéant, en faisant avancer le piston d'avant en arrière et / ou tapotant doucement le côté de la seringue et lentement expulsant l'air dans le tissu absorbant stérile jusqu'à fluide apparaît à l'extrémité de la aiguille.
Remarque: L'injection du contraste microCT peut être effectuée chez des animaux conscients ou sédation. contention physique doit être effectué sur des animaux conscients. Pour minimiser le stress, envisager une légère sédation ou anesthésie isoflurane générale d'un système d'inhalation de l'anesthésie. - Avant l'injection, nettoyer la queue avec 70% d'alcool. Réchauffez la queue avec une lampe ou par immersion de la queue dans l'eau chaude (40-45 ° C) pour assurer une meilleure dilatation des vaisseaux. Injecter l'agent de contraste intravenously (par exemple via une des veines de la queue) latérales à 5-10 ul / g de poids corporel.
Remarque: Optimiser la dose injectée pour un modèle animal particulier ou les paramètres d'acquisition de l'instrument microCT, comme l'amélioration du contraste peut être influencée par l'état de santé ou le statut alimentaire de l'animal à l'étude et le niveau de bruit de l'image.
3. microCT Imaging
- Avant de comparer injection, allumer scanner microCT en appuyant sur le bouton d'alimentation de l'ordinateur. Démarrez le logiciel de contrôle de microCT et réchauffer le tube à rayons X en cliquant sur le bouton Warm-up affiché dans la fenêtre de configuration du logiciel.
- Permettre le bouton Mode en direct à apparaître dans le logiciel de contrôle indiquant que l'échauffement est terminée. Insérez le petit couvercle de trou et placez le petit lit de l'animal.
- Créez ou sélectionnez la base de données appropriée, l'étude, et sous réserve où les données d'image seront enregistrées. Pour créer une nouvelle base de données cliquez sur le bouton Nouvelle base de données dans la fenêtre de base de données,entrez un nom qui précise la nouvelle base de données, cliquez sur le bouton Parcourir dans la boîte de dialogue qui apparaît, accédez au lecteur où la base de données sera enregistré, puis cliquez sur OK. Observez la nouvelle base de données dans la fenêtre de base de données. Pour se connecter à une base de données existante, cliquez sur le bouton Connect to base de données dans la fenêtre de base de données, et double-cliquez sur le nom de la base.
- Définir les conditions de numérisation en sélectionnant les paramètres suivants dans les menus déroulants de la fenêtre de contrôle du logiciel: X-ray tension du tube, 90 kV; courant du tube CT à rayons X, 160 uA; Direct X-ray courant du tube, 80 uA; FOV, 20 mm; technique de vannage, cardio-respiratoire; technique de balayage, 4,5 min.
Remarque: Ce protocole d'imagerie permet à la reconstruction des ensembles de données 3D fin de diastole et de fin de systole, chacun ayant une taille de matrice de 512 x 512 x 512, avec une taille de voxel isotrope reconstruite de 40 um. - Après injection de l'animal avec l'agent de contraste, anesthésier dans une chambre d'induction par inhalation de 4% d'isoflurane.Placez l'animal sur le lit animal de le scanner avec un cône de nez fournir 1,5-2,0% d'isoflurane dans un mélange d'oxygène de l'air. Si nécessaire, ajuster le débit de l'isoflurane pour obtenir une activité respiratoire stable de l'animal avec ≤60 respirations par minute.
- Fermez la porte des instruments en le faisant glisser vers la droite pour engager le verrouillage de sécurité. Activer le mode direct en cliquant sur le bouton Mode Direct indiqué sur la fenêtre du logiciel de contrôle pour voir l'objet en temps réel. Observez la fenêtre X-capture et l'animal.
Remarque: L'appareil ne génère pas de rayons X à moins que la porte est bien fermée et le verrouillage de sécurité est engagé. - Déplacer le lit des animaux d'aligner la poitrine de la souris dans le champ de vision (FOV) en appuyant sur la commande de l'axe Z stade boutons situés sur le panneau avant de l'appareil d'avant en arrière. Vérifiez que la poitrine se trouve au centre dans le champ de vision. Utilisez le GAUCHE de commande de lit animale flèches droite et situé sur le panneau avant de l'appareil pour positionner tIl animal à l'intérieur du cadre de sélection bleue.
- Tournez le portique en sélectionnant "90" de la liste de contrôle de rotation déroulante apparaît sur la fenêtre du logiciel de commande et en cliquant sur le bouton Set. Assurez-vous que l'animal reste dans la zone de délimitation bleu de la fenêtre X-capture. Si nécessaire, aligner l'animal à l'aide de l'UP de commande de lit et des produits animaux flèches BAS situé sur le panneau avant de l'instrument.
Note: Seules les données d'image à l'intérieur de la zone de délimitation bleu apparaît sur la fenêtre X-capture sera utilisé pour reconstruire le volume 3D.
- Tournez le portique en sélectionnant "90" de la liste de contrôle de rotation déroulante apparaît sur la fenêtre du logiciel de commande et en cliquant sur le bouton Set. Assurez-vous que l'animal reste dans la zone de délimitation bleu de la fenêtre X-capture. Si nécessaire, aligner l'animal à l'aide de l'UP de commande de lit et des produits animaux flèches BAS situé sur le panneau avant de l'instrument.
- Dans la fenêtre xcapture, redimensionner la région cardio-respiratoire d'intérêt (ROI) avec le clic gauche de souris et en faisant glisser le ROI bords avec le curseur de la souris, de sorte que les traces de cardio-respiratoires sont clairement visibles dans la vue de la synchronisation. Assurez-vous que le retour sur investissement couvre le diaphragme et la partie apicale du cœur dans toutes les positions du portique. Tournez le portique 90 °, comme décrit dans l'étape 3.6 pour vous assurer que le cardigantraces d'o-respiratoires sont encore bien visibles.
Remarque: Afin d'éviter une exposition inutile au rayonnement ionisant, à minimiser le temps pendant lequel la position des animaux et cardio-respiratoire ROI sont ajustées. - Cliquez sur le bouton CT Scan indiqué sur la fenêtre du logiciel de commande pour initialiser l'acquisition. CT Scan du message de confirmation apparaîtra. Cliquez sur le bouton OUI montré dans la Confirmation CT Scan message pour confirmer. Cliquez sur le bouton NO pour annuler la numérisation. Une fois le bouton YES est enfoncée, le rouge X-ray indication énergisant situé sur l'instrument est allumé
NOTE: L'indication sera également visible par l'icône de la tension de clignotement de la zone d'état de l'instrument de la fenêtre du logiciel de commande. L'analyse sera terminée en 4,5 min. Le tube à rayons X sera coupé automatiquement et le rouge X-ray indication énergisant situé sur l'appareil et sur le panneau de la fenêtre du logiciel de contrôle de commande se met en veilleuse. Les projections seront automatiquement triées et la progress sera indiqué par les barres de progression vertes indiquées sur la fenêtre GetSynchronizedRaw. Les ensembles de volumes qui représentent les phases du cycle cardiaque en fin de diastole et de fin de systole seront automatiquement reconstruites à l'intérieur de 2-3 min supplémentaires.
REMARQUE: Pour annuler la numérisation, cliquez sur le bouton d'arrêt d'urgence dans le panneau de contrôle de la fenêtre du logiciel de commande ou appuyez sur le bouton d'arrêt d'urgence mécanique situé sur le panneau avant de l'instrument. - Respecter les vues transaxiales, coronales et sagittales des reconstructions dans les logiciels 2D Viewer. Prenez quelques secondes pour examiner la qualité des images acquises. Recherchez les signes de mouvement des animaux qui peuvent être causés par un niveau insuffisant de l'anesthésie. Si nécessaire, apporter les modifications appropriées et recommencez l'analyse.
NOTE: Si les structures de l'image sont doublés, illustré avec des bords doubles, ou affichés avec des stries, alors ce sont les habituels «drapeaux rouges» qui peuvent indiquer que le niveau de l'anesthésie peut être insuffisante et quel'animal est déplacé lors de l'analyse. Dans de tels cas, le niveau de l'anesthésie doit être ajusté et l'analyse doit être re-acquis. - Retirer l'animal de le scanner et de permettre la récupération complète de l'anesthésie sous surveillance.
- Acquérir un balayage microCT supplémentaire au cours de la phase métabolique de la prise de contraste (3 à 6 heures après l'injection de contraste).
NOTE: Plus de détails sur les valeurs moyennes de mise en valeur du myocarde pour C57BL / 6 et des souris BALB / c ont été publiées par Detombe et al et Ashton et al 22,23..
4. microCT analyse des données
- Charger les deux fichiers VOX fin de diastole et en fin de systole dans Analyser 12 logiciels.
- Ouvrez chaque image chargée avec le module de coupes obliques et d'effectuer l'image à court axiale réforme.
- Afin de réduire le temps de traitement d'image envisager recadrage des images en utilisant la fonction de volume sous-région / pad du module de calcul de l'image. Pour les deux volumes, de maintenir identiques SubRegion Basse et Haute X, Y, Z dimensions.
- Ajouter les deux volumes et ouvrir avec le Volume Modifier module. Pour une meilleure visualisation des structures, ajuster l'intensité de l'image si nécessaire.
- Effectuer endocavitaire contour segmentation. Dans l'onglet semi-automatique du volume Modifier le module sélectionnez Objet Extractor, définir un point de semences dans le ventricule gauche (VG) et ajuster les valeurs de seuil, de sorte que la cavité ventriculaire gauche est délimitée du myocarde. Pour déterminer la valeur de seuil, utiliser des algorithmes de seuillage automatique ou la valeur de la moitié de max pleine largeur (FWHM) déterminé avec le module de profil de la ligne.
- Dessiner une limite le long du plan mitral valve de la valve à empêcher que la région se propager à l'aorte, cliquez sur le bouton Extraire d'objets pour compléter la segmentation. Les deux volumes de fin de diastole et en fin de systole seront traitées automatiquement. Nom de la région (par exemple LV cavité) et enregistrer la carte de l'objet dans le répertoire du fichier correspondant.
- Perform épicardique segmentation du contour. Ajouter un nouvel objet et effectuer la segmentation de la surface épicardique cardiaque en utilisant des outils soit semi-automatique ou manuel segmentation du volume Modifier module. Assurez-vous que les deux contours de fin de diastole et en fin de systole sont correctement identifiés. Si nécessaire, effectuer un réglage manuel. Nommez les régions (par exemple LV myocarde) et enregistrer la carte de l'objet dans le répertoire du fichier correspondant.
Note: l'image de filtrage avec le module de filtres spatiaux peut être effectuée en plus d'améliorer la rapidité et la qualité des segmentations. - Afin d'extraire des mesures volumétriques des cartes d'objets (enregistré) ouvrir le volume en annexe avec la Région du module d'intérêt. Assurez-vous que la carte corrigée est chargé, ouvrir la fenêtre d'options de l'échantillon, fabriquer des objets à la fois LV cavité et LV myocarde sûr sont sélectionnées, puis cliquez sur le bouton Images échantillon. Enregistrez le fichier de log.
- Pour l'analyse régionale de la fonction cardiaque et le métabolisme, utilisez le Di Radialoutil de prestataire de la Région du module d'intérêt à subdiviser les volumes segmentés.
5. Calcul de l'Accord global et paramètres cardiaques régionaux
- Pour calculer le volume d'éjection ventriculaire gauche (LVSV), il faut soustraire le volume du ventricule gauche en fin de systole (LVESV) à partir du volume ventriculaire gauche en fin de diastole (VTDVG):
LVSV = VTDVG - LVESV; - Pour calculer la fraction d'éjection ventriculaire gauche (FEVG), diviser le volume d'éjection ventriculaire gauche (LVSV) par le volume ventriculaire gauche en fin de diastole (VTDVG) et multiplier par 100%:
FEVG = LVSV / VTDVG * 100%; - Pour calculer le débit cardiaque (CO), multiplier le volume d'éjection ventriculaire gauche (LVSV) par la fréquence cardiaque (HR):
CO = LVSV * RH; - Pour calculer la masse ventriculaire gauche du myocarde (LVMM), il faut soustraire le volume de la paroi du myocarde ventriculaire gauche lié par la surface de l'endocarde (LVMV ENDO) à partir de la gauche VentRiculier volume de paroi du myocarde lié par la surface épicardique (LVMV PEV), et multiplier par le poids spécifique du myocarde, 1,05 g / cm 3:
LVMM = (LVMV EPI - LVMV ENDO) * 1,05; - Pour calculer le ventricule gauche indice de masse myocardique (LVMMI), diviser la masse ventriculaire gauche du myocarde (LVMM) par le poids du corps de la souris (BW):
LVMMI = LVMM / BW; - Pour calculer le pourcentage de l'infarctus du ventricule gauche taille de l'infarctus (% LVMIS), diviser le volume ventriculaire gauche ayant subi un infarctus du myocarde (MI LVMV) par le volume de l'infarctus du ventricule gauche totale (LVMV TOTAL), et multiplier par 100%:
% LVMIS = LVMV MI / LVMV TOTAL * 100%;
Note: Pour LVMM, LVMMI, et% calculs de LVMIS, utiliser des mesures endo et épicardiques volumes à partir des ensembles de données de fin de diastole ou en fin de systole correspondantes. Rapport moyen en fin de systole et la fin-diindices astolic. - Pour calculer les anomalies de mouvement de la paroi segmentaire ventriculaire gauche (LVWM), soustraire le segmentaire gauche diamètre de paroi en fin de systole ventriculaire (LVESWD) à partir de la gauche segmentaire diamètre de fin de diastole ventriculaire mur (LVEDWD):
LVWM = LVEDWD - LVESWD;
Afficher les résultats sous forme de cartes polaires circonférentielles (parcelles polaires Bulls oculaires). - Pour calculer la segmentaire ventriculaire gauche épaississement de la paroi (% LVWTh), soustraire le segmentaire gauche épaisseur de fin de diastole ventriculaire mur (LVEDWTh) du segment gauche épaisseur ventriculaire murale fin systolique (LVESWTh), diviser par le segmentaire gauche mur de fin de diastole ventriculaire épaisseur (LVEDWTh), et multiplier par 100%:
% LVWTh = (LVESWTh - LVEDWTh) / LVEDWTh * 100%;
Afficher les résultats sous forme de cartes polaires circonférentielles (parcelles polaires Bulls oculaires). - Pour calculer la fraction d'éjection régionale (% REF), il faut soustraire le carré de segmentaire ventriculaire gauche en fin de systolediamètre de paroi (LVESWD) de la place de segmentaire ventriculaire gauche diamètre de paroi en fin de diastole (LVEDWD), diviser par le carré de segmentaire ventriculaire gauche diamètre de paroi en fin de diastole (LVEDWD), et multiplier par 100%:
% REF = (LVEDWD 2 - LVESWD 2) / LVEDWD 2 * 100%;
Afficher les résultats sous forme de cartes polaires circonférentielles (parcelles polaires Bulls oculaires). - Pour présenter la perfusion et prise de contraste myocardique régionale, convertir les valeurs intensité moyenne en nombres CT (unités Hounsfield, HU). Convertir les deux ensembles de données de fin de diastole et en fin de systole par redimensionnement air choisi dans la région choisie en dehors de l'animal - 1000 HU, et de l'eau à 0 HU l'aide d'un petit tube radio-transparent rempli d'eau. Afficher les résultats sous forme de cartes polaires circonférentielles (parcelles polaires Bulls oculaires).
6. Analyse statistique
- Représenter toutes les données d'affichage de la parcelle polaires en moyenne ± écart-type (SD). Évaluer la statstatis- différence en utilisant une analyse de variance (ANOVA) ou une autre technique appropriée.
Representative Results
MicroCT Acquisition, Image reconstruction, et de l'image d'évaluation de la qualité.
Quatre C57BL / 6 souris, trois avec l'occlusion et de LAD permanente une opération fictive, avec succès récupéré de la chirurgie et complété le protocole d'imagerie qui consistait en une administration intraveineuse en bolus de produit de contraste simple et deux de 4,5 min acquisitions de microCT cardio-respiratoire. La fréquence cardiaque moyenne au cours des études de microCT était de 385 ± 18 battements par minute. En fin de diastole et en fin de systole reconstruction d'image utilisés intrinsèque propriétaire déclenchement à base d'images, dans lequel dédié dispositifs respiratoires et de surveillance cardiaque tels que dérivations ECG et capteur pneumatique respiratoires ne sont pas nécessaires. À la suite de la reconstruction, de la qualité des deux ensembles de données de fin de diastole et en fin de systole image a été aperçu en utilisant un logiciel de visualisation 2D. La qualité de l'image a été jugé satisfaisant et il n'y avait pas besoinpour effectuer des acquisitions d'images supplémentaires. Ainsi, toutes les données rapportées ont été obtenues à partir de deux balayages par la souris; le premier balayage prises 10 minutes après l'injection pendant la phase de pool sanguin du contraste, et le deuxième balayage acquises après injection de 3-4 heures pendant la phase d'absorption métabolique du contraste. Représentant sang-piscine sections de fin de diastole et en fin de systole court axiales d'un coeur de souris avec un infarctus du myocarde (Figure 1) et d'un coeur de souris sans infarctus du myocarde (Figure 2) a démontré une excellente délimitation de la cavité ventriculaire gauche avec peu de bruit de fond , permettant une évaluation précise anatomique et fonctionnelle. Zones de contraste raréfaction correspondant à l'infarctus du myocarde ont été bien délimitées sur les images à court axiales du cœur de souris soumise à la LAD coronaire ligature de l'artère (figure 1), mais pas dans l'animal factice-exploitation (Figure 2).
Évaluation quantitative des ventriculaire gauche Fonction.
segmentations 3D basé sur un seuil ont été effectués sur les deux volumes de fin de diastole et de fin de systole pour déterminer le volume en fin de diastole ventriculaire gauche (VTDVG) et le volume final systolique ventriculaire gauche (LVESV) dans chaque animal. Gauche volume d'éjection systolique ventriculaire (LVSV), gauche fraction d'éjection ventriculaire gauche (FEVG), et le débit cardiaque (CO) ont été calculées à partir VTDVG et LVESV selon les formules décrites à la section 5. Les résultats de volume et de mesures fonctionnelles globales sont résumées dans le tableau 1 . Trois heures après la ligature, normalisé pour le poids corporel de l'animal signifie VTDVG ne différait pas entre le groupe d'infarctus du myocarde et l'animal opération fictive (2,8 ± 0,23 contre 2,3). Cependant, le poids corporel moyen normalisé LVESV était plus élevé dans le groupe de l'infarctus du myocarde (2,1 ± 0,31 vs 0,92). Correspondantly, la FEVG moyenne et du débit cardiaque (CO) chez des souris présentant une occlusion LAD de l'artère coronaire sont plus faibles par rapport à la souris pseudo-opérées (23,1% ± 7,1% contre 60,5%, et 0,26 ml ± 0,08 ml par rapport à 0,55 ml, respectivement, ).
Évaluation quantitative des LV Myocardial Infarction messe et Taille.
Tant la masse ventriculaire gauche du myocarde (LVMM) et ventriculaire gauche indice de masse myocardique (LVMMI) ont été déterminés sur la base épicardique et segmentations endocardiques y compris les muscles papillaires et travées. Les deux reconstructions de fin de diastole et en fin de systole ont été traitées et les valeurs à la fois pour le groupe d'infarctus du myocarde et l'animal de pseudo-opérées sont résumés dans le tableau 1. Volumes d'infarctus du myocarde ont été déterminés en fonction de contraste raréfaction aide à seuil volumétrie 3D. Comme le montre le tableau 1, trois heures après corona LADry ligature de l'artère les zones à risque (AAR) chez la souris 1, 2 et 3 ont été de 22,4%, 13,3%, et 15,8% de la LVMM respectivement.
Imagerie de perfusion myocardique (MPI).
Représentant fin de diastole et circonférentielles polaires affichages de tracés de fin de systole (parcelles polaires Bulls Eye) de la perfusion myocardique chez la souris avec un infarctus du myocarde (souris 1) et une souris sans infarctus du myocarde (souris 4) sont présentés dans les figures 3 et 4. Les images utilisées pour produire les parcelles ont été acquises 10 minutes après l'administration de l'agent de contraste et 3 heures après la ligature de LAD. Les valeurs de homosegmental fin de diastole et de fin de systole obtenues à partir du même animal ne sont pas différents. Cependant, hypoenhancement a été observée à la mi-antérieure, mi-inférolatérale, mi-antérolatérale, antérieure apicale, et segments latéraux apical d'une souris présentant un infarctus dansinfarctus, troubles démontrant dans le flux sanguin coronaire causés par l'occlusion de l'artère LAD (Figure 3). Aucune perte de valeur n'a pu être observée dans le cœur de l'animal opération fictive (Figure 4).
Infarctus viabilité et métabolisme.
Représentant fin de diastole et circonférentielles polaires affichages de tracés de fin de systole (parcelles polaires Bulls Eye) de fixation myocardique métabolique chez une souris avec un infarctus du myocarde (souris 1) et une souris sans infarctus du myocarde (souris 4) sont présentés dans les figures 7 et 8. Les images utilisées pour produire les parcelles ont été acquises 3-4 heures après l'administration de contraste et 5-6 heures après la ligature de LAD. Dissemblables prise de contraste myocardique pourrait également être observé visuellement en sections courtes-axial d'un coeur de souris qui a subi LAD occlusion de l'artère coronaire (
Évaluation quantitative des LV Fonction régional.
La qualité d'image est satisfaisante pour effectuer une évaluation visuelle de mouvement du ventricule gauche et l'épaississement de reconstructions de fin de diastole et en fin de systole chez toutes les souris imagées. Le mouvement de la paroi du VG, épaississants et de la fraction d'éjection régionale scores pour chaque segment d'une souris avec et sans mon infarctus ocardial sont donnés sur la figure 9 et la figure 10. Comme on s'y attendait, la coronaire ligature de l'artère LAD entraîné une diminution sensible des indices fonctionnels régionaux BT (figure 9), alors qu'aucun effet n'a été observé chez la souris subi une opération factice (figure 10).
Figure 1. Représentant sang-piscine à court axiale en fin de diastole (A) et en fin de systole (B) des sections d'un coeur de souris avec un infarctus du myocarde (Souris 1). Les images ont été acquises après 3 heures LAD coronaire occlusion de l'artère et 10 min après l'administration de contraste. Le contraste négatif indiqué par des flèches jaunes est dû au manque de contraste opacification dans la région d'infarctus.
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Figure 2. Représentant sang-piscine à court axiale en fin de diastole (A) et en fin de systole (B) des sections d'un cœur de la souris sans infarctus du myocarde (souris 4). Les images ont été acquises 3 heures après sham-fonctionnement et 10 minutes après l'administration de contraste. Opacification est uniformément présent dans toutes les tranches du myocarde.
Figure 3. Représentant fin de diastole et circonférentielles polaires affichages de tracés de fin de systole (parcelles Bulls Eye polaires) de la perfusion myocardique chez la souris avec un infarctus du myocarde (souris 1). (A) Le ventricule gauche est divisé en base, à mi-cavité, et les portions à court axiale apical en fonction de la 17-segment de modèle AHA 25. perfusion dissemblables est clairement visible à la mi-antérieure, mi-inférolatérale, miantérolatérale, antérieure apicale, et segments latéraux apical. Les valeurs indiquées représentent les moyens segmentaire en unités Hounsfield ± écart-type. (B) les cartes de perfusion myocardique sont montrées sans subdivision en 17 segments. Le centre de la parcelle correspondant à l'apex cardiaque (segment 17) est pas représenté.
Figure 4. Représentant fin de diastole et circonférentielles polaires affichages de tracés de fin de systole (parcelles Bulls Eye polaires) de la perfusion myocardique chez une souris sans infarctus du myocarde (souris 4). (A) Le ventricule gauche est divisé en base, à mi-cavité, et les portions à court axiale apical en fonction de la 17-segment de modèle AHA 25. perfusion similaire est présent dans tous les segments. Les valeurs indiquées représentent les moyens segmentaire en unités Hounsfield ± écart-type. (B) cartes de perfusion myocardique sont montrées sans subdivision en 17 segments. Le centre de la parcelle correspondant à l'apex cardiaque (segment 17) est pas représenté.
Figure 5. métabolique Représentant absorption à court axiale en fin de diastole (A) et en fin de systole (B) des sections d'un coeur de souris avec un infarctus du myocarde (Souris 1). Les images ont été acquises 6-7 heures après LAD coronaire occlusion de l'artère et 3-4 heures après administration de contraste. Le contraste négatif indiqué par des flèches blanches est due au manque d'absorption contraste métabolique dans la région d'infarctus.
Figure 6. métabolique Représentant absorption à court axiale en fin de diastole (
Figure 7. Un représentant en fin de diastole et en fin de systole circonférentielles polaires intrigue affiche (parcelles polaires Bulls Eye) de l'absorption métabolique du myocarde chez une souris avec un infarctus du myocarde. (A) Le ventricule gauche est subdivisée en de base, mi-cavité, et apicale courte portions -axial selon le 17 segments modèle AHA 25. absorption métabolique dissemblables est clairement visible à la mi-antérolatérale, antérieure apicale apicale inférieure, et les segments latéraux apical. Les valeurs indiquées représentent les moyens segmentaires dans Hounsfield units ± écart-type. (B) les cartes d'absorption métaboliques du myocarde sont montrées sans subdivision en 17 segments. Le centre de la parcelle correspondant à l'apex cardiaque (segment 17) est pas représenté.
Figure 8. représentatifs fin de diastole et en fin de systole circonférentielles polaires intrigue affiche (parcelles polaires Bulls Eye) de l'absorption métabolique du myocarde chez une souris sans infarctus du myocarde. (A) Le ventricule gauche est subdivisée en de base, mi-cavité, et apicale courte portions -axial selon le 17 segments modèle AHA 25. absorption métabolique dissemblables est clairement visible à la mi-antérolatérale, antérieure apicale apicale inférieure, et les segments latéraux apical. Les valeurs indiquées représentent les moyens segmentaire en unités Hounsfield ± écart-type. (B) Metaboli myocardecartes c d'absorption sont montrées sans subdivision en 17 segments. Le centre de la parcelle correspondant à l'apex cardiaque (segment 17) est pas représenté.
Figure 9. Représentant mouvement de la paroi du myocarde (mm), un épaississement de la paroi (%), et la fraction régionale d'éjection (en%) circonférentielles polaires intrigue affiche (des tracés polaires Bulls Eye) d'une souris avec un infarctus du myocarde. (A) Le ventricule gauche est divisé en basale, mi-cavité, et les portions à court axiale apical selon le 17 segments modèle AHA 25. La présence de régions, et hypokinétiques, akinétiques dyskinétiques au milieu de la cavité et des parties apicales représentent une vaste défaut du myocarde. (B) Les cartes régionales de mesure du myocarde sont montrées sans subdivision en 17 segments. Le centre de la parcelle correspondant à l'apex cardiaque (segment 17) estpas montré.
Figure 10. Représentant mouvement de la paroi du myocarde (mm), un épaississement de la paroi (%), et la fraction régionale d'éjection (en%) circonférentielles polaires intrigue affiche (des tracés polaires Bulls Eye) d'une souris sans infarctus du myocarde. (A) Le ventricule gauche est divisé en basale, mi-cavité, et les portions à court axiale apical selon le 17 segments modèle AHA 25. Aucune anomalie apparente est détectée. (B) Les cartes régionales de mesure du myocarde sont montrées sans subdivision en 17 segments. Le centre de la parcelle correspondant à l'apex cardiaque (segment 17) est pas représenté.
Tableau 1. volumes ventriculaires gauches et indices fonctionnels mondiaux AME. ured dans trois souris 3 heures après l'occlusion de l'artère coronaire LAD et à une souris d'opération fictive * BPM, battements par minute; VTDVG, laissé volume de fin de diastole ventriculaire; LVESV, a quitté le volume en fin de systole ventriculaire; LVSV, le volume d'éjection ventriculaire gauche; FEVG, la fraction d'éjection ventriculaire gauche; CO, le débit cardiaque; LVMV TOTAL, le volume ventriculaire gauche infarctus totale; LVMM, masse myocardique ventriculaire gauche; LVMMI, ventriculaire gauche indice de masse myocardique; LVMV MI, le volume ventriculaire gauche infarctus du myocarde; % LVMIS,% ventriculaire gauche taille de l'infarctus du myocarde.
Discussion
Au cours des dernières années microCT est devenue la modalité de nombreuses recherches considérées pour la caractérisation de la structure et la fonction cardiaque chez les petits animaux 26-29,30. Toutefois, les instruments utilisés dans le travail préalable a été construit soit personnalisé ou ne sont plus disponibles dans le commerce. En tant que tel, cette étude avait pour but de fournir un protocole simple et complète pour l'utilisation du système de microCT à grande vitesse avec intrinsèque déclenchement cardio-respiratoire pour déterminer la fonction globale et régionale cardiaque ainsi que la perfusion myocardique et la viabilité de petits animaux comme des modèles de cœur humain maladie.
L'une des exigences les plus importantes pour l'étude de la structure et de la fonction cardiaque est la capacité du balayage pour tenir compte des mouvements du coeur physiologiques. A cet effet, l'ECG sur la base des techniques de sélection par porte-prospective et rétrospective peuvent être utilisés. Cependant, prospective (étape et tournage) déclenchement repose sur un intervalle prédéfini du cycle cardiaque, pour examenple pendant la diastole, lorsque le mouvement cardiaque est moins. Avec cette approche, une seule image par cycle cardiaque est obtenu et une seule phase du cycle cardiaque peut être reconstruit. A ce titre, en plus d'être beaucoup de temps pour générer, de façon prospective des reconstructions gated produisent un seul ensemble de données, qui est dépourvu de l'information fonctionnelle. synchronisation rétrospective, d'autre part, permet à la reconstruction de plusieurs ensembles de données à chaque partie du cycle cardiaque, permettant ainsi l'analyse fonctionnelle du ventricule gauche mondiale et régionale.
Le travail actuel employé reconstructions cardiorespiratoires avec synchronisation rétrospective intrinsèque. Synchronisation rétrospective intrinsèque utilise un logiciel basé sur l'image exclusive de reconstruire phases cardiaques fin de diastole et de fin de systole sans avoir besoin de respiratoires dédié et des dispositifs de surveillance cardiaque 29,31,32. Un excellent accord de synchronisation rétrospective rétrospective et extrinsèque ECG dépendant intrinsèque studyila fonction cardiaque ng chez la souris et le rat a été démontrée par Dinkel et al. 29. Pendant ce présent travail, synchronisation rétrospective intrinsèque non seulement minimisé de manière significative le temps nécessaire pour mettre en place la numérisation, mais aussi éliminé la dépendance sur le matériel de surveillance, tels que les dérivations et capteur pneumatique respiratoires, ainsi que les compétences des opérateurs supplémentaires pour mettre correctement en place.
À la suite de la reconstruction, de la qualité des deux ensembles de données de fin de diastole et en fin de systole image a été jugée satisfaisante pour l'analyse cardiaque. Lors de l'examen des images, une attention particulière a été accordée aux artefacts de mouvement qui peuvent survenir au cours d'un niveau insuffisant de l'anesthésie, stries artefacts qui peuvent se produire à la suite de projections manquantes chez les animaux avec des artefacts taux de respiration élevé, faible atténuation qui sont généralement causés par structures osseuses et peuvent imiter défauts de perfusion, et des artefacts les plus cycliques qui peuvent découler d'une mauvaise calibration ou l'échec d'un ou plusieurs détecteur elements.
La capacité de microCT pour produire une information structurale et fonctionnelle cardiaque dépend également de la disponibilité de l'agent de contraste intravasculaire adapté. Plus couramment disponibles dans le commerce contrastes de microCT peuvent être généralement divisées en particules macrophages non métabolisable spécifique et polydisperse contrastes base d'iode-métabolisables 23,33-36. Bien que les agents particulaires offrent une plus grande opacification aux rayons X en raison de leur plus grand nombre atomique (de baryum, Z = 56, et de l'or, Z = 79), ils ne peuvent être utilisés pour l'évaluation du métabolisme. En outre, ces agents sont considérés comme nocifs pour l'organisme et éliminés par les macrophages hépatiques (cellules de Kupffer), les cellules balayage du système réticulo-endothélial (RES). En raison de leur nature non-métabolisable, ces agents provoquent des changements au foie microcirculation concomitante avec 37 lésions hépatiques.
contrastes sur la base d'iode métabolisables, d'autre part, ne sont pas targeTed pour l'enlèvement spécifiques-RES, devrait donc offrir un meilleur profil d'innocuité et d'éviter la toxicité hépatique. En plus de leur meilleur profil de sécurité, ces contrastes sont absorbés par les tissus métaboliquement actives, peuvent donc être utilisés pour l'évaluation de la viabilité 22,23. A cet effet, un agent de contraste iodé a été sélectionnée pour la présente étude. Le contraste a été administré à la dose de 5 ou 10 pi par gramme de poids corporel de l'animal par injection intraveineuse en bolus unique. Bien que les deux doses ont donné des résultats satisfaisants d'amélioration, on a observé une augmentation dose-dépendante du ventricule gauche du myocarde et les niveaux de contraste lors de 10 ul / g de contraste a été injecté. D'intérêt, avec la plus forte dose, la durée de la piscine de sang était prolongée et le pic d'absorption de contraste myocardique a été retardée. Un animal (souris 1) a été suivi pendant 10 semaines après la chirurgie et pendant cette période, il a été imagée toutes les deux semaines. De l'expérience, pas d'effets indésirables liés au contraste (total de 5 àprojections) ou liés à l'exposition aux rayons X (total de 10 balayages de microCT) ont été observés dans cette souris au cours de la période de surveillance. L'un des effets indésirables les plus fréquemment rapportés de l'exposition à l'iode à long terme est la glande thyroïde perturbation qui n'a pas été observé de façon macroscopique sur les examens post-mortem. Mannheim et al. Niveaux de thyroxine étudiés après 3 administrations consécutives de contraste et trouvé aucune différence lorsque les niveaux ont été comparées aux témoins 37. Avec l'utilisation des mêmes ensembles de données microCT, aucun signe de fibrose pulmonaire induite par un rayonnement ont été détectés chez cet animal (données non présentées), conforme à la sécurité de la procédure.
Évaluation de la fonction cardiaque globale et régionale ventriculaire est considéré comme le facteur le plus déterminant de la performance cardiaque et important en termes de pronostic et le choix d'une intervention thérapeutique 38,39. Les indices fonctionnels du ventricule gauche mondiaux incluent à gauche volume de fin de diastole ventriculaire (VTDVG), le volume ventriculaire gauche en fin de systole (LVESV), gauche volume d'éjection systolique ventriculaire (LVSV), gauche fraction d'éjection ventriculaire gauche (FEVG), et le débit cardiaque (CO). études de microCT antérieures ont confirmé que l'évaluation quantitative de la fonction cardiaque globale est réalisable dans des modèles de maladies cardiovasculaires murins et que diminution prononcée de la fonction cardiaque globale a lieu peu de temps après LAD occlusion de l'artère. Ces résultats sont en accord avec les rapports précédents dans cette réduction marquée LVSV, la FEVG, et le CO ont eu lieu déjà au jour 1 après l'occlusion 29,40-43. Il est important de mentionner que la performance fonctionnelle cardiaque dépend du type et le degré de l'anesthésie, donc pour des mesures précises de la fréquence cardiaque lors de l'acquisition de l'image doit être maintenue aussi physiologique que possible 44.
L'évaluation quantitative de la masse ventriculaire gauche du myocarde (de LVMM) est important pour l'évaluation de l'hypertrophie ventriculaire gauche et a été principalement réalisée à l'aide MRJe 11,43,45,46. LVMM est souvent corrigée pour le poids corporel et présenté comme ventriculaire gauche indice de masse myocardique (LVMMI) pour permettre la normalisation de poids cardiaque chez les souris de l'âge et de l'habitus différente. Une estimation précise de ces paramètres est important, comme les souris avec un infarctus du myocarde développer LV importante hypertrophie 47. Évaluation de la géométrie LVMM, LVMMI et LV est également important pour le diagnostic de l'hypertrophie cardiaque et de la dysplasie 11. En tant que tel, la détermination de ces paramètres sera en outre utile pour différencier des conditions telles que l'hypertrophie concentrique, l'hypertrophie excentrique, ou le remodelage concentrique. Dans le présent travail, à la fois LVMM et les valeurs LVMMI ont été déterminées chez des souris soumises à la banque DAL ligature de l'artère et dans l'animal opération fictive. Par la suite, la taille de l'infarctus du myocarde a été identifié et utilisé pour calculer le pourcentage de la taille de l'infarctus. Bien cours de la chirurgie de la ligature de l'artère coronaire LAD est applié au même niveau, l'occlusion généré infarctus avec une certaine variabilité: 13,3%, 15,8% et 22,4% (tableau 1). Une explication possible de cette variabilité peut provenir de différences anatomiques des artères coronaires et leur approvisionnement en sang territoriale entre les animaux, et en accord avec les rapports précédents 48. La façon la plus courante de l'évaluation de la taille de l'infarctus dans un modèle murin d'infarctus du myocarde est par ex vivo Chlorure de triphényl tétrazolium (TTC) coloration, la technique qui ne permettrait pas un suivi longitudinal de la maladie chez le même animal. Dans le cadre de travaux antérieurs par Ashton et al. 22 et de ce présent, il est à noter que microCT conjointement avec produit de contraste iodé peut fournir une méthode alternative et non destructif de détermination de la taille de l'infarctus longitudinalement.
Un avantage supplémentaire de la technique d'microCT réside dans la détermination très précise d'une ischémie régionale. Like chez l'homme la artère coronaire gauche des fentes de la souris dans une artère descendante (LAD) et une branche septale (LCX). Cependant, chez la souris, l'anatomie des Branches latérales de la LAD et LCX diffère considérablement entre les animaux 48. Grandes Branches du LCX parfois parallèles étroitement la LAD et étant donné que les artères coronaires de souris sont intra-myocardique et donc non visible, supports latéraux de la LCX sont parfois accidentellement mais inévitablement inclus dans l'occlusion coronaire au cours de la procédure de souris-infarctus. En tant que tel, le plan polaire circumferentional obtenu après microCT peut être utilisé pour déterminer exactement les artères coronaires ont été bouchés, depuis perfusion et prise de contraste dans les secteurs 2, 3, 8 et 9 sont touchés par le LCX tandis que les secteurs 7, 10, 11, 12 , 13, 15, 16 et 17 sont fournis par la LAD. En conséquence, le plan polaire est d'une grande utilité pour la détermination précise des artères obstruées et facilite donc important dans l'interprétation correcte des effets de la myocainfarctus rdial de la fonction cardiaque et la progression de la maladie.
Le modèle de la souris infarctus myocardique utilisé hautement imite la situation clinique humaine où les vaisseaux coronaires deviennent soudainement occlus à la suite d'une rupture de la plaque aiguë et est en tant que telle d'une grande utilité pour étudier le développement de la maladie du cœur infarci 49. Alors que dans le traitement des pays occidentaux développés des patients souffrant d'un infarctus du myocarde est destiné à rétablir rapidement la recirculation du vaisseau coronaire, à plusieurs reprises, en particulier dans les pays économiquement moins développés, où l'incidence de l'infarctus du myocarde augmente rapidement, l'occlusion ne peut pas être annelées à temps 1,50. Ceci induit dans les grandes infarctus ventriculaires que le plus souvent conduira à une insuffisance cardiaque chronique et sont un fardeau énorme sur la santé publique. Par conséquent, les méthodes de diagnostic non invasifs longitudinales en utilisant un modèle d'infarctus du myocarde avec une occupation permanente de l'artère coronairelusion et une grande myocarde ventriculaire sont d'une grande importance pour développer de nouvelles stratégies de traitement contre cette maladie.
Imagerie de perfusion myocardique CT est une technique en évolution rapide qui permet une évaluation quantitative des coronaires anomalies régionales du flux sanguin et de leur pertinence pour la fonction cardiaque et la viabilité. Les nouvelles petites études sur les animaux ont réduit l'écart entre microCT et SPECT, la modalité de choix pour la perfusion et la viabilité évaluation 22. Dans le but d'évaluer le degré de déficience de la circulation sanguine régionale provoquée par la LAD occlusion de l'artère coronaire, les données de microCT ont également été évalués pour obtenir des informations de la perfusion myocardique. L'artère LAD ligaturé est connu pour fournir l'approvisionnement en sang sur la paroi libre, une partie de la cloison, et dans la région apicale du ventricule gauche. défauts de perfusion myocardique (zones hypoenhanced) de la souris 1 sont présentés dans une polaire système et évidente coordonnée à la mi-antérieure, mi-inférolatérale, mi-antérolatérale, apicaleantérieur et segments latéraux apical, les résultats sont cohérents avec la même distribution coronaire (figure 3). Aucune différence entre les défauts de perfusion dérivées d'images de fin de diastole et en fin de systole a été trouvé dans homosegments. Les perfusion myocardique en fin de diastole et de fin de systole polaires affichages cartographiques de l'animal opération fictive sont présentés dans la figure 4. De légères différences de débit sanguin myocardique entre les segments de l'animal de contrôle ne sont pas significatifs sur les deux représentations de fin de diastole et en fin de systole . Fait intéressant, les domaines de hypoenhancement peut être vu visuellement sur les images de section courts-axiales (figure 1) et peut être facilement quantifiables comme le montre la figure 3. Cela n'a pas été possible dans l'étude de Befeda et al. Et peut être expliquée par plus le bruit de l'instrument utilisé microCT 22. Pour être discerné visuellement, les différences de signaux doivent être au moins trois à cinq fois plus grandeque le bruit (écart-type) dans l'image 51. Faible niveau de bruit de la microCT utilisée dans cette étude a permis la détection d'une petite différence de signal entre le myocarde et une altération normalement perfusé (± 127HU 23HU contre 217HU ± 29HU), ce qui permet une évaluation positive du myocarde défauts de dessin de perfusion.
L'un des principaux avantages de l'utilisation produit de contraste iodé est la capacité d'évaluer la viabilité myocardique et le métabolisme en raison de l'amélioration du myocarde de contraste liés. A notre connaissance, la capacité de renforcer le contraste pour le myocarde a été décrite par Detombe et al. 23 et sa première utilisation pour l'imagerie d'infarctus du myocarde a été rapporté par Ashton et al. 22. Bien que le groupe indiqué que myocarde perfusé chez les souris avec un infarctus du myocarde a montré l'amélioration semblable aux témoins, et que le myocarde infarci a montré aucune amélioration, l'évaluation quantitative de l'infarctus du segment enhancement n'a pas été rapportée. Pour étudier plus avant si l'amélioration du myocarde peut être évaluée quantitativement, toutes les souris ont été réimagés utilisant le même protocole d'imagerie 3 - 4 heures après l'administration de contraste, lorsque l'accessoire par rapport à la cavité myocardique était maximale.
Myocardiques défauts contraste d'absorption ont été observées visuellement sur les images en coupe court axiale en fin de diastole et de fin de systole d'un coeur de souris avec un infarctus du myocarde (Figure 5), mais pas chez l'animal opération fictive (figure 6). Fixation myocardique a été évaluée quantitativement dans chaque segment du myocarde à partir des deux reconstructions de fin de diastole et de fin de systole et présentées dans un système de coordonnées polaires (figure 7 et 8). Les valeurs de homosegmental fin de diastole et de fin de systole obtenues à partir du même animal ne sont pas différents. Cependant, les tracés polaires circonférentielles ont montré des anomalies par segment (Figure 7) avec des motifs semblables à ceux représentés sur les cartes de perfusion myocardique (figure 2). Aucun contraste défauts d'absorption ont été vus sur les tracés polaires périphériques de la souris opération fictive (figure 8). Les données d'absorption du myocarde étaient d'une qualité suffisante pour effectuer une analyse fonctionnelle globale et l'évaluation quantitative de la masse myocardique LV et la taille de l'infarctus (non représenté). Bien que pas pertinent pour le modèle actuellement utilisé avec LAD permanente occlusion de l'artère coronaire, nous croyons que le contraste extraction du myocarde peut être liée non seulement à des modifications dans la circulation régionale sanguin myocardique, mais aussi de l'état des cardiomyocytes (par exemple cicatrices, stupéfait et le myocarde en hibernation) . Pour tester cette hypothèse, les travaux futurs emploiera le modèle avec une ischémie myocardique temporaire et reperfusion.
contraction active des résultats du myocarde en mouvement de la paroi du myocarde et l'épaississement qui servent de marqueurs importants de systolique fonction et la viabilité myocardique. Évaluation du mouvement régional de la paroi, l'épaississement et la fraction d'éjection permet de discerner passive mouvement de la paroi artérielle systolique de la contraction myocardique active. Afin de permettre la quantification normalisée de l'étendue et la gravité de la lésion, mouvement de la paroi, épaississement de la paroi, et les fractions d'éjection régionales sont couramment mappé en cartes polaires. Anomalies du mouvement régional de la paroi ventriculaire sont des marqueurs importants de l'ischémie myocardique qui sont le plus souvent évalués par IRM 52. Le mouvement de la paroi du VG, épaississants et fraction régionale d'éjection scores pour chaque segment d'une souris avec et sans infarctus du myocarde sont présentés à la figure 9 et la figure 10. Comme on s'y attendait, la coronaire ligature de l'artère LAD entraîné une diminution marquée des indices fonctionnels régionaux LV ( Figure 9), alors qu'aucun effet n'a été observé chez la souris subi une opération factice (figure 10). Ces résultats sont en concordance avecdonnées déclarées précédemment.
En conclusion, ce travail a démontré la première utilisation réussie d'un système de microCT haut débit pour la détermination complète de paramètres fonctionnels mondiaux et régionaux du myocarde ainsi que l'évaluation de la perfusion myocardique et la viabilité de bonne santé et dans un modèle murin de l'infarctus du myocarde. Ce travail peut être prolongée vers la caractérisation des autres modèles de la maladie cardiovasculaire, permettant une évaluation précise et non-destructive des changements fonctionnels et physiopathologiques cardiaques, et pour l'évaluation de nouvelles stratégies préventives et thérapeutiques.
Disclosures
Ed van D., RR, JE déclarer qu'ils ont aucun intérêt financier concurrentes. SB est un salarié de PerkinElmer, qui fabrique les instruments d'imagerie. Les frais de publication de cet article cette vidéo ont été payés par PerkinElmer.
Acknowledgments
Ce travail a été soutenu par la Stichting Lijf en Leven, projet dilatant contre stenosing maladie artérielle.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Quantum FX MicroCT Imaging System | PerkinElmer, Hopkinton, MA, USA | Micro Computed Tomography System | |
| XGI-8 Anesthesia System | PerkinElmer, Hopkinton, MA, USA | Cat. No. 118918 | Gas Anesthesia System |
| Analyze 12.0 Software | Analyze Direct, Overland Park, KS, USA | Visualization and Analysis Software for Imaging | |
| eXIA160 MicroCT Contrast | Binitio Biomedical, Ottawa, ON, CANADA | Cat. No. eXIA160-01; eXIA160-02; eXIA160-03; eXIA160-04; eXIA160-05 | Iodine based Radiocontrast for MicroCT Imaging |
| Isoflurane | Pharmachemie BV, Haarlem, Netherlands |
Cat. No. 45.112.110 | inhalation anesthesia |
| 1/2CC U-100 28G1/2 Insulin Syringe | Becton Dickinson and Company, USA |
Cat. No. 329461 | Insulin syringes with sterile interior |
| Leica microscope type M80 | Leica Microsystems BV, Eindhoven, Netherlands | Stereo zoom microscope |
References
- Finegold, J. A., Asaria, P., Francis, D. P. Mortality from ischaemic heart disease by country, region, and age: statistics from World Health Organisation and United Nations. Int J Cardiol. 168, 934-945 (2013).
- Briaud, S. A., et al. Leukocyte trafficking and myocardial reperfusion injury in ICAM-1/P-selectin-knockout mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 280, H60-H67 (2001).
- Heymans, S., et al. Inhibition of plasminogen activators or matrix metalloproteinases prevents cardiac rupture but impairs therapeutic angiogenesis and causes cardiac failure. Nat Med. 5, 1135-1142 (1999).
- Kaijzel, E. L., et al. Multimodality imaging reveals a gradual increase in matrix metalloproteinase activity at aneurysmal lesions in live fibulin-4 mice. Circ Cardiovasc Imaging. 3, 567-577 (2010).
- MacLellan, W. R., Schneider, M. D. Genetic dissection of cardiac growth control pathways. Annu Rev Physiol. 62, 289-319 (2000).
- Michael, L. H., et al. Myocardial ischemia and reperfusion: a murine model. Am J Physiol. 269, H2147-H2154 (1995).
- Zhang, D., et al. TAK1 is activated in the myocardium after pressure overload and is sufficient to provoke heart failure in transgenic mice. Nat Med. 6, 556-563 (2000).
- Feldman, M. D., et al. Validation of a mouse conductance system to determine LV volume: comparison to echocardiography and crystals. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 279, H1698-H1707 (2000).
- Kolwicz, S. C., Tian, R. Assessment of cardiac function and energetics in isolated mouse hearts using 31P NMR spectroscopy. J Vis Exp. , (2010).
- Kubota, T., et al. End-systolic pressure-dimension relationship of in situ mouse left ventricle. J Mol Cell Cardiol. 30, 357-363 (1998).
- Lorell, B. H., Carabello, B. A. Left ventricular hypertrophy: pathogenesis, detection, and prognosis. Circulation. 102, 470-479 (2000).
- Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P., Batkai, S., Kass, D. A. Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats. Nat Protoc. 3, 1422-1434 (2008).
- Buckberg, G. D., et al. Some sources of error in measuring regional blood flow with radioactive microspheres. J Appl Physiol. 31, 598-604 (1971).
- Krueger, M. A., Huke, S. S., Glenny, R. W. Visualizing regional myocardial blood flow in the mouse. Circ Res. 112, e88-e97 (2013).
- Vivaldi, M. T., Kloner, R. A., Schoen, F. J. Triphenyltetrazolium staining of irreversible ischemic injury following coronary artery occlusion in rats. Am J Pathol. 121, 522-530 (1985).
- Johnson, K. Introduction to rodent cardiac imaging. ILAR J. 49, 27-34 (2008).
- Buonincontri, G., et al. MRI and PET in mouse models of myocardial infarction. J Vis Exp. , e50806 (2013).
- Respress, J. L., Wehrens, X. H. Transthoracic echocardiography in mice. J Vis Exp. , (2010).
- Gao, S., Ho, D., Vatner, D. E., Vatner, S. F. Echocardiography in Mice. Curr Protoc Mouse Biol. 1, 71-83 (2011).
- Stillman, A. E., Wilke, N., Jerosch-Herold, M. Myocardial viability. Radiol Clin North Am. 37, 361-378 (1999).
- Lahoutte, T. Monitoring left ventricular function in small animals. J Nucl Cardiol. 14, 371-379 (2007).
- Ashton, J. R., et al. Anatomical and functional imaging of myocardial infarction in mice using micro-CT and eXIA 160 contrast agent. Contrast Media Mol Imaging. 9, 161-168 (2014).
- Detombe, S. A., Dunmore-Buyze, J., Drangova, M. Evaluation of eXIA 160 cardiac-related enhancement in C57BL/6 and BALB/c mice using micro-CT. Contrast Media Mol Imaging. 7, 240-246 (2012).
- Prajapati, S. I., Keller, C. Contrast enhanced vessel imaging using microCT. J Vis Exp. , (2011).
- Cerqueira, M. D., et al. Standardized myocardial segmentation and nomenclature for tomographic imaging of the heart. A statement for healthcare professionals from the Cardiac Imaging Committee of the Council on Clinical Cardiology of the American Heart Association. Circulation. 105, 539-542 (2002).
- Badea, C. T., Fubara, B., Hedlund, L. W., Johnson, G. A. 4-D micro-CT of the mouse heart. Mol Imaging. 4, 110-116 (2005).
- Bartling, S. H., et al. Retrospective motion gating in small animal CT of mice and rats. Invest Radiol. 42, 704-714 (2007).
- Clark, D., Badea, A., Liu, Y., Johnson, G. A., Badea, C. T. Registration-based segmentation of murine 4D cardiac micro-CT data using symmetric normalization. Phys Med Biol. 57, 6125-6145 (2012).
- Dinkel, J., et al. Intrinsic gating for small-animal computed tomography: a robust ECG-less paradigm for deriving cardiac phase information and functional imaging. Circ Cardiovasc Imaging. 1, 235-243 (2008).
- Drangova, M., Ford, N. L., Detombe, S. A., Wheatley, A. R., Holdsworth, D. W. Fast retrospectively gated quantitative four-dimensional (4D) cardiac micro computed tomography imaging of free-breathing mice. Invest Radiol. 42, 85-94 (2007).
- Boileau, C., et al. TGFB2 mutations cause familial thoracic aortic aneurysms and dissections associated with mild systemic features of Marfan syndrome. Nat Genet. 44, 916-921 (2012).
- Kachelriess, M., Sennst, D. A., Maxlmoser, W., Kalender, W. A. Kymogram detection and kymogram-correlated image reconstruction from subsecond spiral computed tomography scans of the heart. Med Phys. 29, 1489-1503 (2002).
- Boll, H., et al. Comparison of Fenestra LC, ExiTron nano 6000, and ExiTron nano 12000 for micro-CT imaging of liver and spleen in mice. Acad Radiol. 20, 1137-1143 (2013).
- Ford, N. L., et al. Time-course characterization of the computed tomography contrast enhancement of an iodinated blood-pool contrast agent in mice using a volumetric flat-panel equipped computed tomography scanner. Invest Radiol. 41, 384-390 (2006).
- Hainfeld, J. F., Smilowitz, H. M., O'Connor, M. J., Dilmanian, F. A., Slatkin, D. N. Gold nanoparticle imaging and radiotherapy of brain tumors in mice. Nanomedicine (Lond). 8, 1601-1609 (2013).
- Willekens, I., et al. Time-course of contrast enhancement in spleen and liver with Exia 160, Fenestra LC, and VC. Mol Imaging Biol. 11, 128-135 (2009).
- Mannheim, J. G., Schlichthärle, T., Pichler, B. J. Possible toxicological side effects after i.v. administration of iodine CT contrast agents. World Molecular Imaging Conference. Dublin, , P400 (2012).
- White, H. D., et al. Left ventricular end-systolic volume as the major determinant of survival after recovery from myocardial infarction. Circulation. 76, 44-51 (1987).
- Sheehan, F. H., et al. Advantages and applications of the centerline method for characterizing regional ventricular function. Circulation. 74, 293-305 (1986).
- Nahrendorf, M., et al. High-resolution imaging of murine myocardial infarction with delayed-enhancement cine micro-CT. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 292, H3172-H3178 (2007).
- Sheikh, A. Y., et al. Micro-CT for characterization of murine CV disease models. JACC Cardiovasc Imaging. 3, 783-785 (2010).
- Young, A. A., Barnes, H., Davison, D., Neubauer, S., Schneider, J. E. Fast left ventricular mass and volume assessment in mice with three-dimensional guide-point modeling. J Magn Reson Imaging. 30, 514-520 (2009).
- Young, A. A., et al. Reperfused myocardial infarction in mice: 3D mapping of late gadolinium enhancement and strain. J Cardiovasc Magn Reson. 8, 685-692 (2006).
- Roth, D. M., Swaney, J. S., Dalton, N. D., Gilpin, E. A., Ross, J. Jr Impact of anesthesia on cardiac function during echocardiography in mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 282, H2134-H2140 (2002).
- Dall'Armellina, E., et al. Improved method for quantification of regional cardiac function in mice using phase-contrast MRI. Magn Reson Med. 67, 541-551 (2012).
- Shapiro, E. P. Evaluation of left ventricular hypertrophy by magnetic resonance imaging. Am J Card Imaging. 8, 310-315 (1994).
- Michael, L. H., et al. Myocardial infarction and remodeling in mice: effect of reperfusion. Am J Physiol. 277, 660-668 (1999).
- Salto-Tellez, M., et al. Myocardial infarction in the C57BL/6J mouse: a quantifiable and highly reproducible experimental model. Cardiovasc Pathol. 13, 91-97 (2004).
- van Deel, E. D., et al. Extracellular superoxide dismutase protects the heart against oxidative stress and hypertrophy after myocardial infarction. Free Radic Biol Med. 44, 1305-1313 (2008).
- Forouzanfar, M. H., et al. Assessing the global burden of ischemic heart disease, part 2: analytic methods and estimates of the global epidemiology of ischemic heart disease in 2010. Glob Heart. 7, 331-342 (2012).
- Rose, A. The sensitivity performance of the human eye on an absolute scale. J Opt Soc Am. 38, 196-208 (1948).
- Befera, N. T., Badea, C. T., Johnson, G. A. Comparison of 4D-microSPECT and microCT for murine cardiac function. Mol Imaging Biol. 16, 235-245 (2014).
