Miyokard Yapı, Fonksiyon Vivo Kantitatif Değerlendirilmesi yılında Perfüzyon ve Canlılık Kardiyak Mikro-bilgisayarlı Tomografi ile
16 Şubat 2016
Bu yöntem, deneysel olarak indüklenen miyokard iskemisi olan farelerde kardiyak morfolojiyi, fonksiyonu, perfüzyonu, metabolizmayı ve iyotlu kontrast madde ile canlılığı değerlendirmek için Kuantum Mikro Bilgisayarlı Tomografi (MikroBT) kullanımını ana hatlarıyla belirtir. Teknik, insan kalbi hastalığının çeşitli hayvan modellerinin tahribatsız, yüksek verimli uzunlamasına in vivo görüntülenmesi için uygulanabilir.
Bu prosedürün genel amacı, bir fare kardiyak iskemi modelinde global ve bölgesel miyokard fonksiyonlarını değerlendirmek için intrinsik kardiyorespiratuar gating görüntülemesinde yüksek hızlı mikro-bilgisayarlı tomografinin kullanımını göstermektir. Bu yöntem, patoloji üzerindeki etkiler veya hatalı tedavilerin global ve bölgesel miyokard fonksiyonu üzerindeki etkileri nelerdir gibi kardiyak patofizyolojideki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, uzman olmayan kişiler tarafından kolayca gerçekleştirilebilen, en önemli kardiyak parametrelerin hızlı, boylamsal ve non-invaziv bir değerlendirmesini sağlamasıdır.
Bu tekniğin etkileri, kardiyovasküler hastalıkların tedavisine kadar uzanmaktadır. Ayrıca, kalp hastalığının gelişimine dair ileri düzeyde bilgi edinmek için preklinik bir araç olarak kullanılabilir. Prosedürü; laboratuvarımızdan teknisyen Nicole van Vliet, doktora sonrası araştırmacı Elza van Deel ve bir diğer teknisyen Yanto Ridwanle birlikte gösterecektir.
12 haftalık bir farenin ikinci ve üçüncü kaburgaları arasındaki deride küçük bir insizyon yaparak başlayın. Ardından, küçük kancalar kullanarak göğüs kaslarını kenara çekip interkostal kasları açığa çıkarın. Sonrasında, akciğerlere zarar vermeden üçüncü interkostal kası dikkatlice kesmek için kavisli iki milimetrelik uçlu yaylı makas kullanın.
Ardından penset kullanarak perikardiyumu yırtın ve akciğerleri kenara itmek için ıslak bir gazlı bez parçası kullanın. Sol ventrikül serbest duvarının büyük bir kısmı ve sol atriumun bir kısmı görünür olacak şekilde kancaları toraksun içine yeniden konumlandırın. Daha sonra, sol koroner arteri belirlemek için atriumu referans alarak, sol koroner arterin altına yedi sıfır ipek cerrahi sütur yerleştirin ve enfarkt boyutunu standardize etmek için süturu sol atrium kenarının iki milimetre altına düğümleyin.
Sol ventrikül serbest duvarının soluklaşmasıyla enfarkt indüksiyonunun başarısını görsel olarak doğruladıktan sonra, akciğeri dikkatlice tekrar şişirin ve göğsü altı sıfır ipek cerrahi sütur ile sıkıca kapatın. Yarayı salin ile temizleyin ve ardından iyileşmeyi teşvik etmek ve enfeksiyonu önlemek için yara spreyi uygulayarak cildi kapatmak amacıyla daha fazla ipek sütur kullanın. Daha sonra fareyi, tamamen iyileşene kadar ısıtma pedli bir kafese yerleştirin.
Ameliyattan üç ila dört saat sonra microCT tarayıcısını açın, microCT kontrol yazılımını çalıştırın ve röntgen tüpünü ısıtın. Ardından, bir iyodlu kontrast madde kabının kauçuk tıpasını %70 alkol ile temizleyin ve hayvanın vücut ağırllığının gramı başına beş ila 10 µL kontrast madde çekmek için düşük ölü hacimli bir şırınga kullanın. Hava kabarcıklarını boşalttıktan sonra, anestezi altındaki farenin kuyruğunu %70 alkol ile silin ve kuyruk venlerini ısıtarak genişletin.
Kontrast maddeyi lateral kuyruk venine enjekte edin. Kontrol yazılımında canlı mod düğmesi göründüğünde, röntgen tüpü hazır demektir. Küçük çaplı kapağı ve küçük hayvan yatağını yerleştirin.
Veritabanı penceresindeki yeni veritabanı butonuna tıklayın ve yeni veritabanı için bir isim girin. İletişim kutusu göründüğünde gözat butonuna tıklayın ve veritabanının kaydedileceği sürücüye gidin. Ardından tamam'a tıklayın ve yeni veritabanını veritabanı penceresinde gözlemleyin.
Tarama koşullarını ayarlamak için uygun parametreleri seçin. Şimdi, enjekte edilmiş ve anestezi uygulanmış fareyi tarayıcıdaki hayvan yatağına yerleştirin ve güvenlik kilidini devreye sokmak için cihaz kapağını sağa doğru kaydırın. Deneyi gerçek zamanlı olarak görüntülemek ve X yakalama penceresini ve hayvanı gözlemlemek için canlı mod düğmesine tıklayın.
Sahne Z-ekseni kontrolünün ileri ve geri butonlarına basarak, fare göğsü görüş alanına girene kadar hayvan yatağını hareket ettirin. Ardından, hayvanı mavi sınırlayıcı kutu içerisine konumlandırmak için hayvan yatağı kontrolünün sol ve sağ oklarını kullanın. Kontrol yazılımı penceresindeki döndürme kontrolü açılır listesinden 90'ı seçin ve hayvanın X yakalama penceresinin mavi sınırlayıcı kutusu içinde kaldığından emin olarak gantry'yi döndürmek için ayarla butonuna tıklayın.
X yakalama penceresinde, kardiyorespiratuar ilgi alanını yeniden boyutlandırmak için fareyle sol tıklayın. Senkronizasyon görünümünde kardiyorespiratuar izlerin net bir şekilde görünmesi için kenarları sürükleyin. Ana konuma basın ve kardiyorespiratuar ilgi alanını yeniden boyutlandırın.
İlgi bölgesinin tüm gantry pozisyonlarında diyaframı ve kalbin apikal kısmını kapsadığından emin olun. Ardından, kardiyorespiratuar izlerin hala net bir şekilde göründüğünden emin olmak için gantry'yi 90 derece döndürün. Hayvan uygun pozisyona geldiğinde, görüntülemeyi başlatmak için CT scan düğmesine tıklayın.
BT tarama onay mesajı görünecektir. Evet'e tıklayın. Kırmızı röntgen enerji göstergesi cihazı çalıştıracak ve tarama başlayacaktır.
Taramanın sonunda, yeniden yapılandırmaların transaksiyel, koronal ve sagital görünümlerini 2D görüntüleme yazılımında inceleyin. Son olarak, hayvanı tarayıcıdan çıkarın ve tamamen kendine gelene kadar gözlemleyin. Burada, miyokard enfarktüsü olan bir fare kalbinin temsili kan havuzu kısa-aksiyel end-diyastolik ve end-sistolik kesitleri gösterilmektedir.
Bu görüntülerde, miyokard enfarktüsü olmayan bir fare kalbinin kısa eksenli end-diyastolik ve end-sistolik kesitleri, düşük arka plan gürültüsü ile mükemmel bir sol ventrikül boşluğu belirginliği sergilemektedir. Sol anterior descending koroner arter ligasyonuna maruz bırakılan fare kalbinin kısa eksenli görüntülerinde, miyokard enfarktüsüne karşılık gelen kontrast seyrelme alanlarının ne kadar belirgin olduğuna dikkat edin. Ancak sham operasyon uygulanan hayvanda bu durum görülmemektedir.
17 segmentli Amerikan Kalp Derneği Modeline göre sol ventrikül; bazal, orta kavite ve apikal kısa aksiyel kısımlara ayrılabilir. Bu temsili, çevresel polar grafik gösterimlerinde, miyokard enfarktüsü geçiren farede; orta-anterior, orta-inferolateral, orta-anterolateral, apikal anterior ve apikal lateral segmentlerde, şam ameliyatı yapılmış hayvana kıyasla belirgin bir farklılık görülmektedir. Yöntem kavrandıktan sonra, miyokard enfarktüsü indüksiyonu 45 dakikada tamamlanabilirken, ardından gelen mikroBT görüntüleme işlemi dört saat sürmektedir.
Bu prosedürü uygularken, kardiyak fonksiyonel performansın anestezi tipine ve derecesine bağlı olduğunu unutmamak önemlidir. Bu nedenle, doğru ölçümler için görüntüleme sırasında kalp hızı mümkün olduğunca fizyolojik düzeyde tutulmalıdır. Geliştirilmesinin ardından bu teknik, farmakoloji alanındaki araştırmacıların farelerde müdahale stratejilerini keşfetmelerinin ve tedavi stratejilerinin hastalık seyri üzerindeki etkisini analiz etmelerinin önünü açmıştır.
Bu videoyu izledikten sonra, miyokard enfarktüsü cerrahisini iyi bir şekilde kavramış olmalı ve yüksek hızlı microCT sistemini iyot bazlı kan havuzu kontrast maddesi ile birlikte nasıl kullanacağınızı öğrenmiş olmalısınız. İzofluran ile çalışmanın tehlikeli olabileceğini ve bu prosedürü gerçekleştirirken iyi havalandırma gibi önlemlerin her zaman alınması gerektiğini unutmayın.
Genel Bakış
Bu yöntem, deneysel olarak indüklenmiş miyokardiyal iskemisi olan farelerde, iyotlu kontrast madde kullanarak kardiyak morfoloji, fonksiyon, perfüzyon, metabolizma ve viabiliteyi değerlendirmek için Kuantum Mikro-Bilgisayarlı Tomografi (MicroCT) kullanımını özetlemektedir. Bu teknik, kritik kardiyak parametrelerin hızlı, boylamsal ve non-invaziv bir değerlendirmesini sağlar.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Kardiyoloji
- Görüntüleme Teknikleri
- Preklinik Araştırma
Arka Plan
- Miyokardiyal iskemi, kalp hastalıklarını incelemek için önemli bir modeldir.
- Non-invaziv görüntüleme teknikleri, boylamsal çalışmalar için gereklidir.
- MicroCT, kardiyak fonksiyon ve yapının ayrıntılı değerlendirilmesine olanak tanır.
- Kardiyak patofizyolojinin anlaşılması, tedavilerin geliştirilmesi için kritik öneme sahiptir.
Çalışmanın Amacı
- Miyokard fonksiyonunun değerlendirilmesinde MicroCT kullanımını göstermek.
- Tedavilerin kardiyak patoloji üzerindeki etkilerini değerlendirmek.
- Kardiyak hastalık gelişimine dair içgörüler sağlamak.
Kullanılan Yöntemler
- Cerrahi tekniklerle farelerde miyokard enfarktüsünün indüklenmesi.
- Görüntüleme için iyotlu kontrast maddenin uygulanması.
- Kardiyak görüntülerin yakalanması için MicroCT kullanımı.
- Görüntüleme yazılımı aracılığıyla kardiyak morfoloji ve fonksiyonun analizi.
Temel Sonuçlar
- Miyokard enfarktüsünün başarılı bir şekilde indüklemesi görsel olarak onaylandı.
- MicroCT, sol ventrikül boşluklarının net bir şekilde belirlenmesini sağladı.
- Enfarktüse karşılık gelen kontrast seyrelme alanları belirgin şekilde sınırlandırılmıştı.
- Enfarktüs geçirmiş kalpler ile sham ameliyatı yapılan kalpler arasında perfüzyon farklılıkları gözlemlendi.
Sonuçlar
- MicroCT, invaziv olmayan kardiyak görüntüleme için değerli bir araçtır.
- Bu teknik, kalp hastalıklarının anlaşılmasını geliştirebilir.
- Preklinik modellerde kardiyak fonksiyonun hızlı bir şekilde değerlendirilmesine olanak tanır.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama ve Önemi
Bu yöntem, preklinik modellerde kardiyak yapı ve fonksiyonun hızlı, boylamsal ve invaziv olmayan değerlendirmesine olanak tanıyarak, kardiyovasküler ilaç keşfinde erken hedef validasyonunu ve mekanistik risk azaltmayı destekler. Kantitatif 3D anatomik ve fonksiyonel veriler sağlayarak, öncü bileşik belirleme ve preklinik ilerleme kararlarındaki öngörü güvenini artırır. Teknik, terminal son noktalara olan bağımlılığı azaltır ve çapraz fonksiyonlu Ar-Ge ekipleri için ölçeklenebilir, tekrarlanabilir iş akışlarını destekler.
Biyofarma Ar-Ge'de Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: Hastalık modellerinde miyokardın global ve bölgesel fonksiyonlarının kantitatif değerlendirmesi yoluyla terapötik hipotezlerin sorgulanmasına olanak tanır.
- Operasyonel Değer: Kardiyak patoloji progresyonunun boylamsal, non-invaziv izlemesini sağlayarak biyolojik risk azaltımını destekler.
- Öngörücü Değer: Terapötik etkinlik ile korelasyon gösteren tekrarlanabilir perfüzyon ve viabilite verileri sunarak portföy önceliklendirmesini kolaylaştırır.
Tarama ve Deney Geliştirme
- Deney Hazırlığı: Temel kardiyak fonksiyonu ve enfarkt tekrarlanabilirliğini belirleyerek, onaylanmış biyolojik sistemleri sonraki bileşik değerlendirmeleri için hazırlar.
- Kantitatif Çıktılar: Deney standardizasyonu için ventrikül hacimlerinin, duvar hareketinin ve perfüzyon defektlerinin standartlaştırılmış, yüksek çözünürlüklü 3D ölçümlerini sunar.
- Tarama Ölçeklenebilirliği: Yüksek kapasiteli iş akışlarıyla uyumlu otomatik görüntüleme ve analiz yoluyla güvenilir bileşik değerlendirmesine olanak tanır.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Hastalıkla İlgililik: Kalıcı LAD oklüzyonu yoluyla insan miyokard enfarktüsünü modeller; keşif aşamasından preklinik doğrulamaya kadar translasyonel süreklilik sağlar.
- Mekanistik Risk Azaltma: Tedavi etkilerinin kardiyak metabolizma ve viabilite üzerindeki etkilerine dair erken içgörü sağlayarak, geç evre biyolojik kayıpları azaltır.
- Risk Ayarlı İlerleme: Fonksiyonel görüntüleme sonlanım noktalarını kardiyovasküler hastalık modellerindeki patofizyolojik ilgililikle ilişkilendirerek devam/dur kararlarını destekler.
Boru Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Yöntem; hedef doğrulamadan öncü bileşik belirlemeye ve preklinik etkinlik testlerine kadar uzanan keşif sürekliliğine entegre edilerek, kardiyak güvenlik ve etkinlik sinyallerinin iteratif olarak değerlendirilmesine olanak tanır.
- Keşif Biyolojisi: İskemik modellerde bölgesel miyokardiyal disfonksiyonu nicelendirerek hipotez testlerini ve yolak netleştirmelerini destekler.
- Tarama: Tekrarlanabilir kontrastla güçlendirilmiş görüntüleme ve standartlaştırılmış enfarkt indüksiyon protokolleri aracılığıyla analiz hazırlığını sağlar.
- Analitikler: Gruplar arası karşılaştırmalar için ejeksiyon fraksiyonu, duvar kalınlığı ve perfüzyon defekti boyutu dahil olmak üzere kantitatif bağımlı değişkenler sunar.
- Translasyonel Araştırma: Müdahale sonrası metabolik ve viabilite değişikliklerinin boylamsal izlemi yoluyla preklinik validasyon ile bağlantı kurar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Birden fazla kardiyovasküler endikasyon ve terapötik modalite genelinde yeniden kullanılabilir bir görüntüleme platformu olarak işlev görür.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Kardiyak patofizyolojideki mekanistik belirsizliği azaltarak hedef doğrulamasındaki öngörü güvenini artırır.
- Operasyonel Değer: Otomatik kapılama ve standartlaştırılmış kontrast dozaj protokolleri aracılığıyla standardizasyonu ve tekrarlanabilirliği geliştirir.
- Stratejik Değer: Kardiyotoksik veya etkisiz bileşiklerin erken tespitini sağlayarak sermaye verimliliğini artırır.
- Portföy Etkisi: İlerleme kararlarını destekleyen objektif, kantitatif son noktalar aracılığıyla riskle uyumlu önceliklendirmeye temel oluşturur.
Uygulama Hususları
- Küçük hayvan cerrahisi, anestezi yönetimi ve microCT kullanımı konusunda uzmanlık gerektirir.
- Kardiyo-respiratuar gating özelliğine sahip ve iyotlu kontrast madde uyumlu yüksek hızlı microCT sistemlerine bağımlıdır.
- İnfarkt indüksiyonu, kontrast uygulaması ve görüntü analiz protokollerinin ekipler arası standardizasyonunu gerektirir.
- Adaptasyon hususları arasında türlere göre kalp hızı, solunum hızı ve kontrast kinetiği için modele özgü düzenlemeler yer alır.
- Pratik sınırlamalar arasında boylamsal çalışmalar için radyasyon dozu kısıtlamaları ve fonksiyonel değerlendirme için eXIA160 gibi özel kontrast maddelerin gereksinimi bulunur.
