Subaraknoid kanama, bir fare modeli serebral Vasospasm miktar hacimsel bir yöntemi
28 Temmuz 2018
Bu makalenin amacı mikro bilgisayarlı tomografi ve serebral vasospasm ölçmek için kullanılan tüm gemi parçaları hacimleri belirlenmesi sonra farelerde serebrovasküler ağaç 3 boyutlu rekonstrüksiyon sağlayan bir yöntem sunmaktır fare modelleri subaraknoid kanama.
Bu prosedürün genel amacı, subaraknoid kanamanın indüksiyonundan sonra farelerde serebral vazal spazmı ölçmektir. Bu, hayvanın bir radyoopak döküm maddesi kullanılarak transkardiyak perfüzyon ve endovasküler döküme tabi tutulmasıyla gerçekleştirilir. Bir sonraki adım, beyni mikrobilgisayar Tomografisine tabi tutarak kesitsel görüntü verileri elde etmektir.
Daha sonra görüntü ve veriler işlenir. Miro yazılımı, intrakraniyal vasküler ağacı sanal olarak yeniden yapılandırmak ve damar spazmını ölçmek için objektif bir ölçüyü temsil eden tanımlanmış damar segmentlerinin hacimlerini hesaplamak için kullanılır. Subaraknoid kanama, farelerde İzofluran ile anestezi altında endovasküler filament perforasyonu ile indüklenir.
Sol eksternal karotis arter cerrahi olarak hazırlanır. Daha sonra dış karotis artere bir filament yerleştirilir ve karotis t'de delikli olan iç karotis arter boyunca intrakraniyal olarak ilerletilir ve subaraknoid kanamayı indükler. Kraniyal basınçtaki artış, başarılı endovasküler perforasyonun bir göstergesi olarak alınır.
Vasal spazmı analiz etmek için anesteziyi indükleyin. Sadece yeterli anestezi seviyesine ulaşıldıktan sonra devam edin, bu da ağrı uyaranlarına reaksiyon olmaması ile doğrulanır. Aşağıdaki solüsyonları kullanarak transkardiyak perfüzyon gerçekleştirin.
Sodyum, potasyum, kalsiyum ve magnezyumun fizyolojik konsantrasyonlarını yedi nokta dört ph'ta içeren fizyolojik bir tuz çözeltisi. Ve daha sonra, %4'lük bir PFA çözeltisi. Bolluğa iki dakika boyunca bir numaralı çözelti ile başlayın ve dört dakika boyunca iki numaralı çözelti ile devam edin.
Çözeltileri 37 santigrat derece sıcaklıkta demleyin ve 70 milimetre cıva sabit basıncıyla perfüze etmek için değişken perfüzyon hızına sahip basınç kontrollü bir pompa kullanın. Birinci çözeltiden ikinci çözeltiye geçerken basınç kaybından kaçının. Her iki çözelti ile perfüzyondan sonra, oda sıcaklığında 20 dakika boyunca radyoopak bir döküm maddesi ile dakikada iki mililitre noktasında sabit bir hızda perfüzyona devam edin.
Radyoopak döküm malzemesinin kürlenmesi için numuneyi gece boyunca dört santigrat derecede tutun. Ve beyni çıkarın ve numuneyi dört santigrat derecede% 4'lük bir PFA çözeltisinde mikro sertleşene kadar saklayın. Beyni, künt bir anatomik forseps ile plastik bir tüpün ortasına yerleştirin.
Görüntü alımı sırasında nesnenin hareket etmemesini sağlamak için numuneden biraz daha büyük çaplı bir tüp seçin. Tüpü kapatmak için gazlı bez kullanın. Plastik tüpü, nesnenin yatay ekseni etrafında döndürüldüğü x-ışını kabinindeki bilgisayarla navigasyonlu kontrol konumlandırma sisteminin mikro adım motorundan geçirin.
Numuneyi x-ışını radyografisi altındaki görüş alanında hizalayın. Maksimum büyütmeyi elde etmek için, nesneyi x-ışını kaynağına mümkün olduğunca yakın yerleştirin ve dedektöre olan mesafeyi mümkün olduğunca en üst düzeye çıkarın. Aşağıdaki tarama parametreleriyle bir adım ve çekim görüntü elde etme protokolü kullanın.
Her projeksiyon için pozlama süresini bir saniyeye ayarlayın ve sinyal-gürültü oranını optimize etmek için 80 kilovoltluk bir tüp voltajı kullanın. Bir dönüş için projeksiyon sayısını 1.000 olarak ayarlayın. Ham verilerin yeniden yapılandırılması için, 1.024 kübik voksel matrisi ile Shepp-Logan filtresini ima eden filtrelenmiş geri projeksiyon algoritmasını kullanın.
İçe aktarma işlevini kullanarak dicom verilerini bir Miro yazılımına aktarın. Gemi ağacını vol-run fonksiyonu ile görselleştirin. Büyük serebral arterlerin keskin ana hatlarıyla gösterilmesi için görselleştirme eşiğini seçin.
Deney serisine ait tüm veri setleri için aynı görselleştirme eşiğinin kullanılması önemlidir. Willis Çemberi'nin bazal serebral arterlerini, damarları cur-zon ile çevreleyerek eklenen bir fonksiyon hacmi ile sanal olarak inceleyin. Daha sonra analiz edilecek damar segmentini sanal olarak inceleyin.
Bu nedenle, tüm küçük dalları ana arterden hassas bir şekilde ayırmak için vasküler ağacın üç boyutlu modelini döndürün. Daha sonraki analiz için, analiz edilecek damar segmenti dışındaki tüm damarların silinmesi esastır. Eşik ayarlanmış otomatik iskelet işlevini, merkezi bir çizgi, tabanlı uzamsal grafik oluşturan görselleştirme eşiğine uygulayın.
Ardından, bir çizgi kümesi oluşturmak için fonksiyon uzamsal grafiğini çizgi kümesine uygulayın. İmleçle tek alt segmentleri manuel olarak seçerek ve böl'e tıklayarak çizgi setini tek alt segmentlerine bölün. Bu adım, tek bir alt segmentin hacimlerini hesaplamak için çok önemlidir.
Yeniden uzamsal bir grafik oluşturmak için uzamsal grafiğe ayarlanan işlev çizgisini kullanın. Her bir alt segmentin uzunluğunu, hacmini ve çapını belirlemek için fonksiyon uzamsal grafik istatistiklerini kullanın. Kap çapının seyrini temsil eden renk kodlu görselleştirme için, fonksiyonların uzamsal grafik görünümünü kullanın.
Segment renklendirmesini, kap çapı ile ilişkili olan kalınlığa ayarlayın. Deney serisine ait tüm veri setleri için aynı renk haritasının seçilmesi önemlidir. Daha sonraki analize hangi alt segmentlerin dahil edileceğini belirlemek için alt segmentlerin uzunluklarını ekleyin.
Bu çalışmada, internal karotis arterin bir milimetresi, karotis t'nin proksimali ve karotis t'nin distalinin iki nokta beş milimetresinden oluşan bir damar segmenti değerlendirildi. Ardından, tanımlanan kap segmentinin kap hacmini belirlemek için hacimleri ekleyin. Vasküler ağacın sanal rekonstrüksiyonunun doğruluğunu değerlendirmek için, mikroskobik olarak belirlenen damar çapları arasında ve on beyin örneğinde anatomik olarak tanımlanmış iki noktada 3 boyutlu sanal rekonstrüksiyonlardan çap bazlı karşılaştırma yaptık.
Damar çaplarının mikroskobik tayini için yüksek çözünürlüklü kamera, yazılım kalibrasyon aleti, mikrometre ölçekleri kullanılmış, mikroskobik ve sanal olarak belirlenen çaplar arasında önemli farklar bulunmamıştır. İntrakraniyal vasküler anatominin doğru bir sanal rekonstrüksiyonunu gösterir. Serebral bazal spazmı ölçmek için, solda bir milimetre IC8 ve iki nokta beş milimetre MCA'dan oluşan, önceden tanımlanmış temsili üç nokta beş milimetre damar segmentinin hacmini belirledik.
SAH ve sahte olarak çalıştırılan hayvanlardan alınan beyin örneklerinde. Damar hacmi SAK'ta sham'a kıyasla anlamlı derecede düşüktü, bu da serebral vazal spazmı gösteriyordu. Damar çapları da SAH'da sham'a kıyasla önemli ölçüde daha düşüktü.
Burada sunulan yöntemle elde edilen sanal rekonstrüksiyon, vasküler anatomiyi doğru bir şekilde yansıtmaktadır. Tüm damar segmentleri incelenebilir, bu da muhtemelen vazospazmı ölçmek için tek bir noktada damar çaplarının belirlenmesinden daha objektif bir parametre sunar. Hacimsel değerlendirme, sadece damar çaplarının değerlendirilmesine kıyasla vazopastik ve vazospastik olmayan damarlar arasında daha büyük farklılıklara yol açar.
Genel Bakış
Bu çalışma, subaraknoid kanama sonrası serebral vazospamı kantifiye etmek için mikro bilgisayarlı tomografi kullanarak farelerde serebrovasküler ağacın 3D rekonstrüksiyonu için bir yöntem sunmaktadır. Teknik, damar hacimlerini ölçmek için transkardiyak perfüzyon, endovasküler döküm ve gelişmiş görüntü işlemeyi birleştirmektedir.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Serebrovasküler araştırma
- Görüntüleme teknikleri
Arka Plan
- Serebral vazospam, subaraknoid kanama sonrası kritik bir komplikasyondur.
- Vasküler tepkileri anlamak, tedavi stratejilerinin geliştirilmesi için önemlidir.
- 3D rekonstrüksiyon, vasküler değişiklikler hakkında içgörüler sağlayabilir ve vazospam şiddetini kantifiye edebilir.
- Mevcut yöntemler, yaralanma sonrası damar değişikliklerini ölçmede hassasiyetten yoksun olabilir.
Çalışmanın Amacı
- Fareler için serebral vazospamı kantifiye etmek için güvenilir bir teknik kurmak.
- Subaraknoid kanama sonrası serebrovasküler değişiklikleri daha iyi anlamak.
- Vasküler morfoloji ve fonksiyonun objektif değerlendirilmesini kolaylaştırmak.
Kullanılan Yöntemler
- Çalışma, serebral vasküler sistemi görselleştirmek için mikro bilgisayarlı tomografi kullandı.
- Fareler, indüklenen subaraknoid kanama sonrası endovasküler döküme maruz bırakıldı.
- Anahtar adımlar, fizyolojik çözeltiler ve radyografik döküm maddeleri ile transkardiyak perfüzyon içermektedir.
- Görüntüleme ve veriler, damar yapılarını görselleştirmek ve analiz etmek için Miro yazılımı kullanılarak işlendi.
- Damar çaplarının ölçümleri, mikroskopik ve sanal rekonstrüksiyonlar arasında karşılaştırıldı.
Ana Sonuçlar
- Yöntem, intrakranial vasküler ağacın kesin 3D rekonstrüksiyonu sağladı.
- Mikroskopik ve sanal yöntemler arasında damar çapı ölçümlerinde önemli bir fark bulunmadı, bu da yüksek doğruluk gösterdi.
- Damar segment analizi, vazospam şiddetini değerlendirmek için objektif metrikler sağladı.
- Çalışma, veri setleri arasında tutarlılık için standart görüntüleme eşiklerini belirlemenin önemini vurguladı.
Sonuçlar
- Bu çalışma, fare modellerinde serebral vazospamı değerlendirmek için yeni ve doğru bir yöntem göstermektedir.
- Hemorajik yaralanma sonrası vasküler değişiklikleri kantifiye etme yeteneklerini artırır.
- Bulgular, serebrovasküler dinamikleri anlamak ve yeni tedavi yaklaşımları geliştirmek için önemli etkilere sahiptir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Quantifying cerebral vasospasm in preclinical models remains a critical challenge in stroke drug development, where objective vascular metrics are needed to de-risk mechanistic hypotheses and support go/no-go decisions. This volumetric method provides a reproducible, imaging-based readout that enhances predictive confidence in target validation by moving beyond single-point diameter measurements to integrated vessel segment analysis. Its application in murine SAH models enables standardized assessment of vascular pathology, supporting translational continuity from discovery through preclinical evaluation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by providing objective volumetric metrics of cerebral vasospasm as a pathophysiological endpoint.
- Operational Value: Supports biological de-risking through accurate 3D reconstruction of the cerebrovascular tree, reducing reliance on indirect or single-point measurements.
- Predictive Value: Enhances target confidence by quantifying vascular changes across entire vessel segments, improving correlation with functional outcomes in disease-relevant systems.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates standardized, quantitative vessel volume outputs that enable reliable comparison between experimental conditions in vasospasm models.
- Operational Value: Establishes a reproducible workflow combining transcardiac perfusion, endovascular casting, and micro-CT imaging for consistent vascular phenotyping.
- Scalability: Facilitates platform reuse across studies by maintaining fixed visualization thresholds and segmentation protocols for longitudinal or comparative analyses.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Connects discovery-phase vascular quantification to preclinical validation by providing a disease-relevant system that mirrors clinical vasospasm pathology.
- Mechanistic De-risking: Enables objective assessment of vasospasm severity, supporting risk-adjusted advancement decisions in preclinical pipelines.
- Predictive Confidence: Volumetric evaluation demonstrates greater sensitivity to vasospastic changes than diameter-only metrics, improving the predictive value of preclinical findings.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery-to-preclinical continuum, supporting hypothesis testing in early discovery, assay readiness in screening, and vascular phenotype validation in translational research.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by quantifying vasospasm as a measurable biological response to subarachnoid hemorrhage.
- Screening: Delivers assay-ready, quantitative vascular outputs with high reproducibility, enabling reliable compound or genotype comparisons.
- Analytics: Provides volumetric, length, and diameter measurements from spatial graph statistics, offering multidimensional readouts for condition comparison.
- Translational Research: Aligns with preclinical continuity by delivering disease-relevant vascular metrics that can inform biomarker-aligned efficacy assessments.
- Enterprise Reuse: Establishes a standardized vascular quantification platform applicable across multiple cerebrovascular injury models beyond SAH.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation through objective, volumetric quantification of cerebral vasospasm.
- Operational Value: Ensures standardization and reproducibility via fixed imaging thresholds, perfusion protocols, and semi-automated 3D reconstruction workflows.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by reducing mechanistic ambiguity in vasospasm modeling, lowering late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates based on robust preclinical vascular phenotype data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microsurgery, perfusion techniques, and micro-CT operation for successful vascular casting and imaging.
- Depends on access to microcomputed tomography systems and 3D visualization software (e.g., Miro) for image acquisition and analysis.
- Necessitates cross-team standardization of visualization thresholds and segmentation protocols to ensure consistency across experimental groups.
- Involves adaptation considerations when applying the method to different vessel segments or model systems, validated through diameter-based accuracy checks.
- Limited by the ex vivo nature of the assay, which captures endpoint vascular morphology but not real-time dynamic vasospasm progression.
