В Vivo количественной оценки структуры миокарда, функции, перфузии и жизнеспособности Использование сердца Микро-компьютерная томография

Bioengineering
 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

van Deel, E., Ridwan, Y., van Vliet, J. N., Belenkov, S., Essers, J. In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography. J. Vis. Exp. (108), e53603, doi:10.3791/53603 (2016).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Introduction

Ишемическая болезнь сердца (ИБС) продолжает оставаться единственной причиной заболеваемости и смертности среди мужчин и женщин во всем мире 1. Из-за сложностей и взаимосвязей, которые существуют между органами и системами на организменном уровне, использование целого животного в качестве модели ИБС остается актуальной не только для нашего лучшего понимания патофизиологии болезни, но также позволяет оценить новых профилактических и терапевтических стратегий , Мышиные модели, в частности, внесли свой ​​вклад в наши знания о сердечной развития, патогенеза инфаркта миокарда, гипертрофии миокарда, миокардит и аневризмы поражений 2-7. Параметры, определяющие работу сердца и являются полезными с точки зрения прогноза и выбора терапевтического вмешательства являются сердечной массы и геометрии глобальной и региональной функции, пространственное распределение инфаркта кровотока и жизнеспособности миокарда.

Тем не менее, большинство из traditionaл исследуемые методы, используемые в моделях мыши болезни сердца связаны с инвазивными измерений, которые требуют часов для завершения, таким образом, не могут быть использованы животное для повторных измерений, или способ потребует животное пожертвовать 8-12. Например, для измерения региональной перфузии миокарда, радиоактивно или флуоресцентно меченные микросферы используются где радиоактивный счетчик или флуоресцентные сигналы обнаружены на физически расчлененным сердце или в месте 13,14.

Аналогичным образом, оценка размера инфаркта в животных моделях инфаркта миокарда чаще всего осуществляется хлорида трифенилтетразолий (TTC) окрашивания, и для того, чтобы определить временной ход эволюции инфаркта и эффект от терапевтических воздействий, этот метод требует, чтобы животные должны быть принесен в жертву сердца гистологической экспертизы при различных временных точках 15. В качестве таких, неразрушающих методов и гуманных, которые позволили бы quantitativе и продольный анализ сердечной морфологии, функции, метаболизма и жизнеспособности имеют первостепенное значение. В этом контексте, доклинические изображений имеет большое значение. Среди доступных в настоящее время методов визуализации магнитно-резонансная томография (МРТ) и эхокардиографии являются наиболее широко используемым 16,17,18.

Тем не менее, несмотря на то, что МРТ считается модальность ссылкой в ​​клинических и доклинических работы, высокая стоимость приобретения и поддерживать отдельные системы МРТ малого животных, а также сложность этой технологии для не-опытным пользователям работать , сделать МРТ слишком дорогими для повседневного использования. Что касается эхокардиографии, существуют существенные недостатки в пути измеряется сердечной функции. Данные, полученные большинстве эхокардиографическими экзаменов являются двумерными, и для того, чтобы вывести объемы, геометрические допущения должны быть сделаны 19. Кроме того, плохая магнезии внутри- и между наблюдателямиoducibility является еще одним важным ограничением этого метода. Радиоизотопных изображений с однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) и позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) преимущественно используются для оценки перфузии миокарда и метаболизм 17,20,21. Тем не менее, ограничены пространственное разрешение этих методов визуализации делает визуализации сердца у мышей захватывающих.

С другой стороны, с появлением новых технологий детектор с плоской панелью, что позволяет лучше чувствительность рентгеновской и более быстрые времена считывания, текущее состояние искусства в настоящее время MicroCT системы могут обеспечить сердечно-дыхательная закрытый трехмерное (3D) и четырехмерного ( 4D) изображения качества МРТ-класса. Они практически стоимость технического обслуживания и удобны в эксплуатации не-продвинутых пользователей. Таким образом, такие MicroCT инструменты могут быть хорошо подходит для рутинного обследования мелких животных в качестве моделей человеческих болезней. Самое главное, с развитием новой доклинической йодированного контрастного агента, вторimultaneous функциональная и метаболическая оценка сердце стало возможным 22-24.

Этот контраст агент содержит высокую концентрацию иода (160 мг / мл), производя сильный контраст крови бассейне после его внутривенного введения позволяет в естественных изображений сосудистой сети и камер сердца. В течение часа после введения, непрерывное увеличение в отличие инфаркта, связанного с его метаболическим поглощения может наблюдаться, таким образом, тот же контрастный агент может быть использован для оценки инфаркт ошеломляющим и жизнеспособности.

Цель методики, изложенной в этой рукописи является предоставление исследователям использовать систему MicroCT высокоскоростной с внутренней кардиореспираторной стробирования, в сочетании с кроваво-бассейн йодированного контрастного агента, для определения инфаркта глобальной и региональной функции наряду с перфузии миокарда и жизнеспособность у здоровых мышей и в сердечной мышиной модели ишемии индуцируется постоянного прикусалевой передней нисходящей коронарной артерии (LAD). При использовании этой модели на животных и визуализации технику, быстрое оценка важнейших параметров сердца могут быть выполнены повторно с одним метода визуализации и без необходимости инвазивных процедур или необходимости жертвовать животных. Этот метод может быть выполнен, чтобы оценить новые профилактические и терапевтические стратегии.

Protocol

Все животное работа в этом исследовании был одобрен комитетом по этике исследований на животных Erasmus MC. На протяжении экспериментов, животных держали в соответствии с Erasmus MC институциональных правил. В конце эксперимента животных умерщвляли с помощью передозировки анестетика ингаляционного ИФ. Пожалуйста, обращайтесь институциональной ухода за животными и использовать одобрения Комитетом до начала эту работу.

1. Подготовка модели ишемии сердца

  1. Обезболить мышь (C57BL6, 12 недель) при вдыхании 4% изофлуран. Интубировать животное с помощью 20 G канюли и задержка дыхания мыши на 100 вдохов в минуту с пиковым вдоха давлением 18 см Н 2 О и положительной в конце выдоха давление 4 см H 2 O.
    1. Используйте газовую смесь, содержащую O 2 / N 2 (объем / объем = 1/2), содержащей 2,5% изофлуран для поддержания анестезии и применять глазные капли, чтобы предотвратить высыхание глаз под наркозом. Пласе мыши на грелку и измерить температуру тела ректально для поддержания температуры тела при 37 ° C во время операции.
  2. Вводят бупренорфин (0,05-0,2 мг / кг) подкожно непосредственно перед операцией и проверить схождения пинч рефлекс, чтобы обеспечить достаточную глубину анестезии перед началом хирургической процедуры. Депилировать грудь мыши с кремом для удаления волос и применять йод для кожи.
  3. Выполните разрез, сделав небольшой надрез ножницами в коже между 2-м и 3-м левых ребер. Потяните малой грудной и xiphihumeralis мышцы, а также широчайшей мышцы спины в сторону с помощью небольших крючков, чтобы разрешить доступ к межреберных мышц.
  4. Аккуратно вырежьте через 3-й межреберной мышцы без ущерба для легких, используя изогнутый 2 мм рессорные ножницы. Нажмите легкое сторону с помощью небольшой кусочек влажной марли и разрыву перикарда.
    Примечание: Будьте осторожны, чтобы не повредить левую диафрагмальный нерв.
    1. Repositiна небольших крючков, которые удерживают мышцы внутри грудной клетки и изменить их таким образом, чтобы большая часть левого желудочка (ЛЖ) свободной стенки и части левого предсердия видны.
  5. Вставьте 7-0 шелковой хирургический шовный под левой коронарной артерии и закупорить артерию, крепко завязывал шва.
    Примечание: Поскольку в большинстве мышей коронарной артерии не видна, определить положение лигатуры с использованием предсердие и всегда лигировать коронарной артерии 2 мм ниже края левого предсердия с целью стандартизации размер инфаркта.
  6. Визуально проверьте для успешного индукции инфаркта, подтвердив частокол левого желудочка свободной стенки. Когда бледнела не наблюдается, проводить дополнительную попытку закупоривать ЛАД.
  7. Закройте грудь плотно использованием 6-0 шелковой хирургический шовный.
    Примечание: Грудь должна быть закрыта герметичной разрешить независимую дыхание после восстановления.
  8. Очистите рану физиологическим раствором и закройте кожу с помощьюшелковые швы. Нанесите спрей раны на коже, чтобы стимулировать заживление ран и предотвращения инфекции.
  9. Включите изофлуран и подождите, пока животное не начать дышать сам по себе, прежде чем снимать вентиляционную трубку. Место мыши в клетке на грелку во время восстановления.
    Примечание: Не оставляйте животное без присмотра, пока он не пришел в сознание достаточную для поддержания брюшного лежачее. Не возвращать животное, которое претерпел операцию по компании других животных до полного восстановления.
  10. Администрирование дополнительных доз бупренорфина каждые 8-12 ч после операции по поводу послеоперационного обезболивания. Администрирование бупренорфин (50 мкг / кг) внутрибрюшинно.
    Примечание: Сканирование животных от MicroCT (раздел 3) 3-4 ч после операции по поводу первого сканирования и 6-7 ч после операции по поводу второго сканирования.

2. Инъекция MicroCT Контраст

  1. Для того чтобы приобрести анатомическую, функциональную и метаболическую информацию в двух successivе сеансы MicroCT изображений, использовать йодсодержащие контрастные вещества.
  2. Expose и лечить резину флакона пробкой 70% спиртом. Используя низкую мертвого пространства шприц, снять требуемый объем (5-10 мкл / г массы тела) контрастного средства. Чтобы предотвратить риск эмболии во время инъекции, очистить воздушные пузырьки, если таковые имеются, путем продвижения поршня назад и вперед и / или слегка постукивая шприца и медленно вытеснять воздух в стерильной фильтровальной бумагой, пока жидкость не появится на кончике из игла.
    Примечание: Инъекции контраст MicroCT может быть выполнена в сознании или седативных животных. Физического воздействия должны быть выполнены на сознании животных. Чтобы свести к минимуму стресс, рассматривать свет седации или общей анестезии ИФ с системой ингаляционной анестезии.
  3. Перед инъекцией тампоном хвост с 70% -ным спиртом. Разминка хвост с лампой или путем погружения хвост в теплой воде (40-45 ° С), чтобы обеспечить лучшее расширение сосудов. Вводят контрастное вещество яntravenously (например, через одну из боковых хвостовых вен) при 5-10 мкл / г массы тела.
    Примечание: Оптимизировать вводимую дозу для конкретной модели животного или настройки сбора MicroCT инструмента, как повышение контрастности может быть под влиянием здоровью или диетического статуса животного изучаемого и уровнем шумов изображения.

3. MicroCT изображений

  1. До контрастируют инъекции, включите MicroCT сканера, нажав кнопку питания компьютера. Запустите программу управления MicroCT и разогреть рентгеновскую трубку, нажав кнопку разогрева, показанную в окне управления программным обеспечением.
  2. Разрешить для кнопки Live Mode появятся в программном обеспечении управления, указывающий, что разогрев завершена. Вставьте маленькое отверстие крышки и поместите маленькое животное кровать.
  3. Создайте или выберите соответствующую базу данных, изучение и предмет, где будут сохранены данные изображения. Чтобы создать новую базу данных нажмите кнопку новой базы данных в окне базы данных,ввести имя, которое будет указывать новую базу данных, нажмите кнопку Обзор в диалоговом окне перейдите к диске, куда будет сохранен в базе данных, и нажмите кнопку ОК. Соблюдайте новую базу данных в окне базы данных. Для подключения к существующей базе данных, нажмите кнопку Подключение к базе данных в окне базы данных, а затем дважды щелкните имя базы данных.
  4. Установите условия проверки, выбрав следующие параметры из выпадающего меню в окне управления Программное обеспечение: напряжение рентгеновской трубки, 90 кВ; ток трубки КТ рентгеновская, 160 мкА; Живая рентгеновская трубка тока, 80 мкА; FOV, 20 мм; Методика Память, сердечно-дыхательная; Техника сканирования, 4,5 мин.
    Примечание: Этот протокол томография позволяет реконструкции конечного диастолического и конечного систолического 3D наборов данных, каждый из которых имеет размер матрицы 512 х 512 х 512, с реконструированной изотропной размера воксела 40 мкм.
  5. После инъекции животное с контрастного агента, анестезию его в индукционной камере путем ингаляции 4% изофлуран.Место животное на животных постели сканера с носовой обтекатель подачи 1,5-2,0% изофлуран в смеси кислорода воздуха. При необходимости, регулировать поток изофлуран для достижения стабильного дыхательную активность животного с ≤60 вдохов в минуту.
  6. Закройте дверь инструменты, сдвинув ее права заниматься защитной блокировки. Включите режиме Live, нажав кнопку Live Mode, показанное в окне программного управления для просмотра объекта в режиме реального времени. Заметим окно X-захвата и животное.
    Примечание: Прибор не генерирует рентгеновские лучи, если дверь не закрыта должным образом и блокировка предохранитель.
  7. Перемещение кровать животных, чтобы выровнять грудь мыши внутри поля зрения (FOV), нажав переключатель Z-оси этап назад и вперед кнопки, расположенные на передней панели прибора. Убедитесь, что грудь в центре внутри FOV. Используйте контрольного животного кровать стрелками влево и вправо, расположенный на передней панели прибора в положение тон животное внутри синего ограничительной рамки.
    1. Поворот козловых, выбрав "90" в раскрывающемся списке Rotation управления, показанной в окне программного обеспечения управления и нажав кнопку Set. Убедитесь, что животное остается в синей ограничительной рамки окна X-захвата. При необходимости выровняйте животное с помощью UP управления животное постельное и стрелы ВНИЗ, расположенный на передней панели прибора.
      Примечание: только данные изображения внутри синего прямоугольника, показанного в окне X-захвата будет использоваться для восстановления 3D объема.
  8. В окне Xcapture, изменить размер кардио-респираторной область интереса (ROI) с левой кнопкой мыши и перетягиванием ROI края с помощью курсора мыши, так что кардио-респираторной следы отчетливо видны в окне синхронизации. Убедитесь, что ROI охватывает диафрагму и апикальной части сердца во всех положениях портальных. Поворот козлового 90 °, как описано в шаге 3.6, чтобы убедиться, что CardiO-дыхательные следы все еще ясно видны.
    Примечание: В целях предотвращения излишнего воздействия ионизирующего излучения, минимизировать время, в течение которого положение животного кардио-респираторных ROI корректируются.
  9. Нажмите кнопку КТ показанную в окне программного управления для инициализации приобретение. появится КТ подтверждающее сообщение. Нажмите кнопку YES, показанную в подтверждающем сообщении КТ для подтверждения. Щелкните кнопку Нет, чтобы прервать сканирование. После нажатия кнопки ДА нажата, красный рентгеновского возбуждение индикация расположена на приборе будет гореть
    Примечание: Индикация будет также видна значком мигание напряжения статуса приборной коробке окна программы управления. Сканирование будет завершено в 4,5 мин. Рентгеновская трубка будет автоматически отключаться и красный рентгеновского возбуждение индикация расположена на инструменте и на панели управления окна программы управления погаснет. Прогнозы будут автоматически сортируются и прогССГ будет обозначено зеленой индикаторов выполнения, показанных на окне GetSynchronizedRaw. Наборы объем представляющие конечного диастолического и конечного систолического фазы сердечного цикла будет автоматически перестроен в пределах 2-3 дополнительных минут.
    Примечание: Чтобы прервать сканирование нажмите кнопку аварийного останова на панели управления окна программы управления или нажать кнопку механической аварийной остановки, расположенной на передней панели прибора.
  10. Соблюдайте трансаксиальной, корональные и сагиттального вид реконструкций в программном обеспечении 2D Viewer. Возьмите несколько секунд, чтобы рассмотреть качество получаемых изображений. Посмотрите на признаки движения животного, что может быть вызвано недостаточным уровнем анестезии. При необходимости, внести соответствующие изменения и повторите сканирование.
    Примечание: Если структуры в изображении вдвое, показали с двойными краями, или показаны с прожилками, то это обычные "красные флаги", которые могут указывать, что уровень анестезии может оказаться недостаточным, и чтоживотное перемещается во время сканирования. В таких случаях, уровень анестезии должен быть отрегулирован и сканирование следует повторно приобрела.
  11. Удалить животное от сканера и позволяют полного восстановления от анестезии под наблюдением.
  12. Приобретают дополнительную проверку MicroCT течение метаболического фазы поглощения контрастного (от 3 до 6 ч после инъекции контрастного).
    Примечание: Более подробную информацию о средних значениях инфаркт улучшения для BALB / с мышей C57BL / 6 и были опубликованы Detombe др и Эштон др 22,23..

4. Анализ данных MicroCT

  1. Загрузите обе конечного диастолического и конечного систолического VOX файлы в Анализировать 12 программного обеспечения.
  2. Откройте каждый загруженный файл с модулем срезу и выполнять краткосрочные осевой реформацию изображения.
  3. Для того чтобы минимизировать время обработки изображений рассмотреть обрезка изображения с помощью функции громкости Субрегиона / клише модуля Image Калькулятор. Для обоих томов, поддерживать одинаковую SubRegion высокого и низкого X, Y, Z размеры.
  4. Добавление оба тома и открыть с объемом Правка модуля. Для лучшей визуализации структур, отрегулировать интенсивность изображения, если это необходимо.
  5. Выполните эндокарда сегментации контура. Из полуавтоматических вкладке Правка модуля Объем экстрактор выделить объект, установить точку семян в левый желудочек (ЛЖ) и отрегулировать пороговые значения, так что полость левого желудочка, выделяется из миокарда. Для определения порогового значения, использовать автоматические алгоритмы пороговых значений или всей ширине половины максимального значения (FWHM) определяется с модулем Линия.
    1. Нарисуйте предел по митрального клапана листовки плоскости, чтобы предотвратить распространение регион к аорте, нажмите кнопку Extract Object завершить сегментацию. Оба конечного диастолического и конечного систолического объемов будут обработаны автоматически. Имя региона (например, Л.В. полости) и сохранить карту объект в соответствующем каталоге файлов.
  6. ПерфоRM эпикардиальная сегментации контура. Добавить новый объект и выполнить сегментацию поверхности эпикарда сердца с использованием либо полуавтоматическом или ручном инструменты сегментации Объем модуля Редактировать. Убедитесь, что оба конечного диастолического и конечного систолического контуры были правильно определены. При необходимости, выполнить ручную регулировку. Назовите регионы (например миокарда ЛЖ) и сохранить карту объект в соответствующем каталоге файлов.
    Примечание: Изображение фильтрации с пространственным модулем фильтры могут быть дополнительно выполнены, чтобы повысить скорость и качество сегментации.
  7. Для того чтобы извлечь объемные измерения от карты объекта (сохраняются) открыть прилагаемой объем с областью модуля интерес. Убедитесь, что исправлены карта загружена, откройте окно Option образец, убедитесь, объекты и LV полости и миокарда ЛЖ выбраны, и нажмите кнопку Образцы изображений. Сохранить файл журнала.
  8. Для регионального анализа функции сердца и метаболизма, используйте Radial Diоператора сети инструмент регионе модуля заинтересованность в дальнейшем разделить сегментированные объемы.

5. Вычисление глобальных и региональных параметры сердца

  1. Чтобы вычислить ударный объем левого желудочка (LVSV), вычесть объем левого желудочка конечного систолического (LVESV) из левого желудочка конечного диастолического объема (КДО ЛЖ):
    LVSV = LVEDV - LVESV;
  2. Чтобы вычислить фракции выброса левого желудочка (ФВ ЛЖ), разделить левого желудочка ударный объем (LVSV) со стороны левого желудочка конечного диастолического объема (КДО ЛЖ) и умножить на 100%:
    ФВ = LVSV / LVEDV * 100%;
  3. Чтобы вычислить сердечный выброс (СО), умножить левого желудочка ударный объем (LVSV) по частоте сердечных сокращений (ЧСС):
    СО = LVSV * HR;
  4. Чтобы вычислить миокарда левого желудочка массу (ММЛЖ), вычесть объем левого желудочка миокарда стенки обязательность эндокардиального поверхности (LVMV эндо) с левой ventricular инфаркт объем стены связаны поверхности эпикарда (LVMV EPI), и умножить на удельный вес миокарда, 1,05 г / см 3:
    ММЛЖ = (LVMV EPI - LVMV ENDO) * 1,05;
  5. Чтобы вычислить индекс массы миокарда левого желудочка (ИММЛЖ), разделить миокарда левого желудочка массу (ММЛЖ) по весу тела мыши (BW):
    ИММЛЖ = ММЛЖ / BW;
  6. Чтобы вычислить процент миокарда левого желудочка размера инфаркта (% LVMIS), разделить левую объем желудочка из инфарктом миокарда (ИМ LVMV) на общую миокарда левого желудочка объемом (LVMV всего), и умножить на 100%:
    % LVMIS = LVMV MI / LVMV ИТОГО * 100%;
    Примечание: Для ММЛЖ, ИММЛЖ и% расчетов LVMIS, использовать эндо- и эпикардиальные измерений объема из соответствующих конечного диастолического или конечного систолического данных. Сообщить среднюю конечного систолического и конечного диastolic индексы.
  7. Для вычисления отклонения движения сегментарный стенок левого желудочка (LVWM), вычесть сегментарных левого желудочка конечный диастолический диаметр стены (LVESWD) из сегментарных левого желудочка конечного диастолического диаметра стенки (LVEDWD):
    LVWM = LVEDWD - LVESWD;
    Отображение результатов в виде круговых полярных карт (Быков глаз полярные участков).
  8. Чтобы вычислить сегментарный левого желудочка утолщение стенки (% LVWTh), вычесть сегментарных левого желудочка конечного диастолического толщина стенки (LVEDWTh) из сегментарных левого желудочка толщина конечного систолического стены (LVESWTh), разделить на сегментарные левого желудочка конечного диастолического стену толщина (LVEDWTh), и умножить на 100%:
    % LVWTh = (LVESWTh - LVEDWTh) / LVEDWTh * 100%;
    Отображение результатов в виде круговых полярных карт (Быков глаз полярные участков).
  9. Для расчета регионального фракции выброса (% Ref), вычесть площадь сегментной левого желудочка конечного систолическогоДиаметр стена (LVESWD) от площади сегментной левого желудочка конечного диастолического диаметра стенки (LVEDWD), разделить на квадрат сегментарных левого желудочка конечного диастолического диаметра стенки (LVEDWD), и умножить на 100%:
    % REF = (LVEDWD 2 - LVESWD 2) / LVEDWD 2 * 100%;
    Отображение результатов в виде круговых полярных карт (Быков глаз полярные участков).
  10. Представить региональную перфузии миокарда и контрастности поглощение, преобразовать значения средней интенсивности в числа CT (Хаунсфилда единиц, HU). Преобразование обеих конечных диастолического и конечного систолического наборов данных путем масштабирования воздух, выбранный из области, выбранной за пределами животного - 1000 HU и воду до 0 HU использованием заполненный водой небольшой радио-прозрачные трубки. Отображение результатов в виде круговых полярных карт (Быков глаз полярные участков).

6. Статистический анализ

  1. Представляют все полярные отображаемых данных Участок как среднее ± стандартное отклонение (SD). Оценка статимеет статистическую разница помощью одностороннего дисперсионного анализа (ANOVA) или другой подходящий метод.

Representative Results

MicroCT Приобретение, Восстановление изображений и оценки качества изображения.

Четыре мышей C57BL / 6, три с постоянным окклюзии LAD и одна ложнооперированными, успешно извлекают из хирургии и завершил протокол изображений, который состоял из одного контрастного вещества внутривенного введения болюсной и двух 4,5-минутных кардио-респираторной поглощений MicroCT. Средней частоты сердечных сокращений во время учебы MicroCT составил 385 ± 18 ударов в минуту. Конечно-диастолический и реконструкция изображения конечный систолический используется фирменный внутреннюю основе образа стробирования, в которой посвященный устройств дыхательной и сердечной мониторинга, таких, как отведений и дыхательной пневматического датчика были не нужны. После реконструкции, качество изображения обоих конечного диастолического и конечного систолического наборов данных был предварительно используя 2D программы просмотра. Качество изображения было найдено удовлетворительным и не было никакой необходимостидля выполнения дополнительных приобретений изображения. Таким образом, все представленные данные были получены из двух сканирований в мыши; первое сканирование приняты 10 минут после инъекции на этапе бассейна крови в отличие, а второй сканирования приобретены 3-4 ч после инъекции в течение метаболического фазы поглощения контраста. Представитель крови бассейн короткого осевые конечного диастолического и конечного систолического сечения в сердце мыши с инфарктом миокарда (Рисунок 1) и из сердца мыши без инфаркта миокарда (Рисунок 2) продемонстрировал отличную разграничение левого желудочка полость с небольшим фоновым шумом , что позволяет точной анатомической и функциональной оценки. Области контрастного разрежения, соответствующие инфаркта миокарда были хорошо разграничены на короткое осевых образов сердце мыши, подвергнутой ЛАД перевязки коронарной артерии (рис 1), но не в мнимой-работать животного (Рис.2).

Количественная оценка левого желудочка функции.

Пороговые основе 3D сегментации проводились на обеих конечного диастолического и конечно-систолический объемы, чтобы определить левого желудочка конечного диастолического объема (КДО ЛЖ) и левого желудочка объем конечного систолического (LVESV) у каждого животного. Левый объем желудочка инсульт (LVSV), фракцией выброса левого желудочка (ЛЖ), и сердечный выброс (СО) были рассчитаны из LVEDV и LVESV по формулам, описанным в разделе 5. Результаты объема и глобальных функциональных измерений суммированы в Таблице 1 . через три часа после перевязки, нормированный на массу тела животного в виду LVEDV не отличалась между инфаркта миокарда группы и ложнооперированными животного (2,8 ± 0,23 vs. 2,3). Тем не менее, масса тела нормализована среднее LVESV была выше в группе инфаркта миокарда (2,1 ± 0,31 vs. 0,92). соответствующийлы, среднее ФВ и сердечный выброс (СО) у мышей с окклюзией коронарной артерии ЛАД были ниже по сравнению с ложнооперированными мыши (23,1% ± 7,1% против 60,5%, а 0,26 мл ± 0,08 мл против 0,55 мл соответственно ).

Количественная оценка ЛЖ Масса миокарда и инфаркт размера.

Оба массы миокарда левого желудочка (ММЛЖ) и индекс массы миокарда левого желудочка (ИММЛЖ) были определены на основе эпикарда и эндокарда сегментации включая папиллярных мышц и трабекул. Оба конечного диастолического и конечного систолического реконструкций были обработаны и значения для обоих инфаркта миокарда группы и группы с ложной операцией животному суммированы в таблице 1. Миокардиальные объем инфаркта были определены на основе контраста разрежения использованием порогового основе 3D Волюметри. Как показано в таблице 1, через три часа после ЛАД короннымры артерии лигирование области риска (ЗР) на мышах 1, 2, и 3 были 22,4%, 13,3%, и 15,8% от ММЛЖ соответственно.

Инфаркт перфузии (MPI).

Представитель конечного диастолического и конечно-систолического окружные годограф дисплеи (Быков глаз полярные участки) перфузии миокарда у мыши с инфарктом миокарда (мышь 1) и мыши без инфаркта миокарда (Mouse 4) показаны на рисунках 3 и 4. Изображения, используемые для получения участков были приобретены через 10 минут после введения препарата контрастностью и через 3 часа после ЛАД труб. Значения homosegmental конечного диастолического и конечного систолического, полученные из того же животного, не отличались. Тем не менее, hypoenhancement наблюдалось в середине передней, в середине нижнелатеральному, в середине-передне, апикальной передней и верхушечных боковых сегментов мыши с инфарктом вfarction, демонстрирующие нарушения в коронарного кровотока, вызванные закупоркой артерий ЛАД (Рисунок 3). Нет такой ущерб не может наблюдаться в центре ложнооперированными животного (рисунок 4).

Жизнеспособности миокарда и метаболизм.

Представитель конечного диастолического и конечно-систолического окружные годограф дисплеи (Быков глаз полярные участки) инфаркта метаболического поглощения в мыши с инфарктом миокарда (мышь 1) и мыши без инфаркта миокарда (Mouse 4) показаны на рисунках 7 и 8. Изображения, используемые для получения участков были приобретены через 3-4 часа после контрастного администрации и 5-6 часов после ЛАД труб. Несхожие инфаркт поглощение контраст может быть также визуально в короткие осевого сечений сердца мыши, что была проведена ЛАД коронароокклюзии артерии ( (рисунок 6). Значения гомо-сегментные конечного диастолического и конечного систолического, полученные из того же животного, не отличались. Окружные полярные участки показали конкретным участкам аномалии (рисунок 7) с аналогичной схеме к показанным на миокарда карт перфузии (рисунок 2). Нет контрастные захвата дефекты не были замечены на окружных полярных участков в ложнооперированными мыши (рисунок 8).

Количественная оценка ЛЖ регионального Function.

Качество изображения было удовлетворительным для выполнения визуальную оценку движения левого желудочка и утолщение от конечного диастолического и конечного систолического реконструкций во всех отображенных мышей. Движущиеся стенки ЛЖ, загустители и региональная фракция выброса баллы за каждый сегмент мыши с и без моего ocardial миокарда приведены на рисунке 9 и рисунке 10. Как и следовало ожидать, ЛАД перевязки коронарной артерии приводит к заметному снижению НН региональных функциональных показателей (рисунок 9), в то время как никакого эффекта не наблюдалось в ложнооперированными мыши (рисунок 10).

Рисунок 1
Рисунок 1. Представитель крови бассейн короткого осевого конечного диастолического (А) и конечный систолический (Б) сечения в сердце мыши с инфарктом миокарда (мышь 1). Изображения были получены через 3 часа после ЛАД окклюзии коронарной артерии и 10 мин после введения контрастного администрации. Отрицательный контраст отметил желтыми стрелками из-за отсутствия контрастного помутнением инфаркта регионе.

/53603/53603fig2.jpg "/>
Рисунок 2. Представитель крови бассейн короткого осевого конечного диастолического (А) и конечный систолический (Б) сечения в сердце мыши без инфаркта миокарда (Мышь 4). Изображения были получены 3 часа после ложной операции и 10 мин после введения контрастного администрации. Контраст помутнение равномерно присутствует во всех инфарктов ломтиками.

Рисунок 3
Рисунок 3. Представитель конечного диастолического и конечно-систолического окружные годограф дисплеи (Быков глаз полярные участки) перфузии миокарда у мыши с инфарктом миокарда (Мышь 1). (А) Левый желудочек разделяется на основную, средне-полость, и вершинные короткие осевого участки в соответствии с 17-сегментной AHA модели 25. Несхожие перфузии отчетливо видна в середине передней, средней нижнелатеральному, средне-передне, верхушечный передней и вершинные боковые сегменты. Значения, указанные представляют сегментарный означает в единицах Хаунсфилда ± стандартные отклонения. (B) Миокардиальные карты перфузии указаны без разделения на 17 сегментов. Центр участка, соответствующего верхушки сердца (сегмента 17) не показан.

Рисунок 4
Рисунок 4. Представитель конечного диастолического и конечно-систолического окружные годограф дисплеи (Быков глаз полярные участки) перфузии миокарда у мыши без инфаркта миокарда (Mouse 4). (А) Левый желудочек разделяется на основную, средне-полость, и вершинные короткие осевого участки в соответствии с 17-сегментной AHA модели 25. Аналогичная перфузии присутствует во всех сегментах. Значения, указанные представляют сегментарный означает в единицах Хаунсфилда ± стандартные отклонения. ) Миокардиальные карты перфузии указаны без разделения на 17 сегментов. Центр участка, соответствующего верхушки сердца (сегмента 17) не показан.

Рисунок 5
Рисунок 5. поглощение представитель метаболический короткого осевого конечного диастолического (А) и конечный систолический (Б) сечения в сердце мыши с инфарктом миокарда (мышь 1). Изображения были получены 6-7 часов после ЛАД окклюзии коронарной артерии и 3-4 ч после введения контрастного администрации. Отрицательный контраст отмечено белыми стрелками обусловлено отсутствием поглощения контраст метаболического в инфарктной области.

Рисунок 6
Рисунок 6. Поглощение представитель метаболический короткого осевого конечного диастолического ( (Б) сечения в сердце мыши без инфаркта миокарда (Мышь 4). Изображения были получены 6-7 ч после ложной операции и 3-4 часа после контрастного администрации. Инфаркт метаболический поглощение отличие равномерно присутствует во всех срезах.

Рисунок 7
Рисунок 7. Представитель конечного диастолического и конечного систолического окружные годограф дисплеи (Быков глаз полярные участки) инфаркта метаболического поглощения в мыши с инфарктом миокарда. (A) Левый желудочек подразделяется на основную, середине полости и апикальной короткий -axial участки в соответствии с 17-сегментной AHA модели 25. Несхожие метаболический поглощение отчетливо видна в середине переднебокового, апикальной передней, верхушечный уступает, и верхушечных боковых сегментов. Значения, указанные представляют сегментные средства в Хаунсфилд универеTS ± стандартные отклонения. (B) Миокардиальные метаболические карты захвата показаны без разделения на 17 сегментов. Центр участка, соответствующего верхушки сердца (сегмента 17) не показан.

Рисунок 8
Рисунок 8. Представитель конечного диастолического и конечного систолического окружные годограф дисплеи (Быков глаз полярные участки) инфаркта метаболического поглощения в мыши без инфаркта миокарда. (A) Левый желудочек подразделяется на основную, середине полости и апикальной короткий -axial участки в соответствии с 17-сегментной AHA модели 25. Несхожие метаболический поглощение отчетливо видна в середине переднебокового, апикальной передней, верхушечный уступает, и верхушечных боковых сегментов. Значения, указанные представляют сегментарный означает в единицах Хаунсфилда ± стандартные отклонения. (B) Инфаркт MetaboliКарты с захвата отображаются без разделения на 17 сегментов. Центр участка, соответствующего верхушки сердца (сегмента 17) не показан.

Рисунок 9
Рисунок 9. Представитель движения стенки миокарда (мм), утолщение стенки (%), и региональная фракция выброса (%) окружные годограф дисплеи (Быков глаз полярные участки) мыши с инфарктом миокарда. (А) Левый желудочек разделяется на базальная, средне-полость, и вершинные короткие осевого участки в соответствии с 17-сегментной AHA модели 25. Наличие гипокинетичных, акинетичных и регионах дискинетической в ​​середине полости и апикальных частях обозначают обширный дефект миокарда. (Б) Региональные миокарда карты измерений показаны без разделения на 17 сегментов. Центре сюжета соответствующий верхушки сердца (сегмент 17)не показано.

Рисунок 10
Рисунок 10. Представитель движения стенки миокарда (мм), утолщение стенки (%), и региональная фракция выброса (%) окружные годограф дисплеи (Быков глаз полярные участки) мыши без инфаркта миокарда. (А) Левый желудочек разделяется на базальная, средне-полость, и вершинные короткие осевого участки в соответствии с 17-сегментной AHA модели 25. Без видимой аномалии не обнаружено. (Б) Региональные миокарда карты измерений показаны без разделения на 17 сегментов. Центр участка, соответствующего верхушки сердца (сегмента 17) не показан.

Таблица 1
Таблица 1. Левая объемы желудочка и глобальные функциональные показатели тез. ряться в трех мышей через 3 часа после окклюзии коронарной артерии ЛАД и в ложнооперированными мыши * BPM, ударов в минуту; LVEDV, левого желудочка конечного диастолического объема; LVESV, левого желудочка объем конечного систолического; LVSV, левого желудочка ударный объем; ФВ, фракция выброса левого желудочка; CO, сердечный выброс; LVMV ИТОГО общая левого желудочка объем инфаркта; ММЛЖ, массы миокарда левого желудочка; ИММЛЖ, левого желудочка индекс массы миокарда; LVMV М.И., левого желудочка объем инфаркта миокарда; % LVMIS,% левого желудочка размер инфаркта миокарда.

Discussion

За последние несколько лет MicroCT стал модальности многие исследователи считали для характеристики структуры и функции сердца у мелких животных 26-29,30. Тем не менее, приборы, используемые в предшествующей работе не было ни индивидуальному заказу или больше не коммерчески доступных. Таким образом, это исследование было направлено на создание простого и всеобъемлющего протокола для использования системы MicroCT высокоскоростной с внутренней кардиореспираторной стробирования для определения сердечного глобальной и региональной функции наряду с перфузии миокарда и жизнеспособности в мелких животных как модели человеческого сердца болезнь.

Одним из наиболее важных требований для изучения структуры сердца и функцию является способность сканера для учета физиологических движений сердца. С этой целью, ЭКГ основе перспективные и ретроспективные методы стробирования может использоваться. Тем не менее, предполагаемый (этап и стрелять) стробирования опирается на заранее оговоренном интервале сердечного цикла, для экзаменаPLE во время диастолы, когда движение сердце мере. При таком подходе только по одному изображению на сердечном цикле получается и только одна фаза сердечного цикла могут быть реконструированы. Как таковой, в дополнение к тому времени, чтобы генерировать, перспективно закрытых реконструкций произвести только один набор данных, который лишенное функциональной информации. Ретроспективный стробирования, с другой стороны, позволяет реконструкции нескольких наборов данных на каждом участке сердечного цикла, тем самым позволяя глобальную и региональную функциональный анализ левого желудочка.

Текущая работа занятых кардиореспираторных реконструкций с внутренней ретроспективного стробирования. Внутренняя ретроспективный стробирования использует собственное программное обеспечение на основе образа для восстановления конечного диастолического и конечного систолического сердечной фазы без необходимости специальной дыхательной и сердечной устройств мониторинга 29,31,32. Отличное согласование внутренней ретроспектива и внешняя ЭКГ-зависимой ретроспективного стробирования для studyiнг сердечной функции у мышей и крыс было продемонстрировано Dinkel соавт. 29. В течение этого настоящей работе, внутренняя ретроспективный стробирования не только значительно минимизированы время, необходимое для настройки сканирования, но также исключаются зависимость от аппаратного мониторинга, таких как отведений и дыхательной пневматического датчика, а также навыков дополнительный оператор правильно настроить его.

После реконструкции, качество изображения обоих конечного диастолического и конечного систолического наборов данных был признан удовлетворительным для сердечной анализа. При осмотре изображений, особое внимание было уделено артефактов движения, которые могут произойти во время недостаточный уровень анестезии, полос артефакты, которые могут произойти в результате недостающих проекций у животных с высокой частоты дыхания, низким затуханием артефактов, которые обычно вызванных костные структуры и могут имитировать дефекты перфузии, и кольцевые артефакты, которые могут возникнуть из неправильной калибровки или неудачи еще одного или детектора эленые.

Способность MicroCT производить сердечную структурную и функциональную информацию, также зависит от наличия подходящего внутрисосудистого контрастного вещества. Наиболее настоящее время коммерчески доступные MicroCT контрасты могут быть в общем подразделены на твердых без обменной макрофагов специфической и полидисперсные метаболизируемые основе йода контрасты 23,33-36. Хотя частиц агенты предлагают большую рентгеновскую помутнение из-за их более высокой атомным номером (барий, Z = 56; и золота, Z = 79), они не могут быть использованы для метаболического оценки. Более того, эти агенты рассматриваются как вредные для организма и удалены макрофагами печени (клетки Купфера), поглощающий клетки ретикулоэндотелиальной системы (RES). Из-за их не-обменной природы, эти агенты вызывают изменения в печени микроциркуляции, одновременно с повреждением 37 печени.

Метаболизируемой основе йода контрасты, с другой стороны, не являются таргTed для удаления RES-специфические, таким образом, должна предлагать лучший профиль безопасности и избежать токсичности печени. В дополнение к их лучшим профилем безопасности, эти контрасты подхватывает метаболически активных тканей, таким образом, могут быть использованы для оценки жизнеспособности 22,23. С этой целью, йодированная контраст агента был выбран для настоящего исследования. Контраст вводили в дозе 5 или 10 мкл на грамм веса тела животного в виде единого болюсной внутривенной инъекции. Хотя обе дозы вызывали результаты Enhancement удовлетворительные, наблюдалось дозозависимое увеличение левого желудочка и инфаркта уровней контраста при вводили 10 мкл / г контраста. Представляют интерес, с большей дозе, продолжительность крови пула была длительная и пик инфаркта поглощения контрастного было отложено. Одно животное (мышь 1) последовало в течение 10 недель после операции и в течение этого периода было отображаемого каждую вторую неделю. Из опыта, никаких побочных эффектов не связаны с контрастом (всего 5 впроекций) или связанной с рентгеновской экспозиции (в общей сложности 10 MicroCT сканирований) наблюдались в этой мыши в течение периода мониторинга. Один из наиболее часто встречающихся побочных эффектов длительного воздействия йода является нарушение щитовидной железы, который не наблюдался макроскопически на посмертных экспертиз. Мангейм др. Изучали уровни тироксина после 3-х последовательных контрастных администраций и не обнаружили различий, когда уровни были по сравнению с контрольными 37. С использованием тех же MicroCT наборов данных, никаких признаков радиационного фиброза легких не было обнаружено у этого животного (данные не показаны), в соответствии с безопасность процедуры.

Оценка глобальной и региональной функции желудочков сердца считается сильнейшим фактором, определяющим сердечной деятельности и важным с точки зрения прогноза и выбора терапевтического вмешательства 38,39. Глобальные левого желудочка функциональные показатели включают левого желудочка конечного диастолического объема (LVEDV), левого желудочка объем конечного систолического (LVESV), левая объем желудочка инсульта (LVSV), фракцией выброса левого желудочка (ФВ ЛЖ), и сердечный выброс (СО). Более ранние исследования MicroCT подтвердил, что количественная оценка глобальной функции сердца возможна в мышиных моделях сердечно-сосудистых заболеваний и, что выраженное снижение глобальной функции сердца происходит вскоре после окклюзии LAD артерии. Эти данные находятся в согласии с предыдущими сообщениями в этой заметному снижению LVSV, ФВ ЛЖ и СО произошло уже через 1 день после окклюзии 29,40-43. Стоит отметить, отметить, что сердечная функциональных характеристик зависит от типа и степени анестезии, таким образом, для точных измерений частоты сердечных сокращений во время получения изображения должны быть максимально физиологический максимально 44.

Количественная оценка миокарда левого желудочка массы (ММЛЖ) имеет важное значение для оценки гипертрофии левого желудочка и в первую очередь проводится с использованием MRЯ 11,43,45,46. ММЛЖ часто с поправкой на массу тела и представлены в виде индекса массы миокарда левого желудочка (ИММЛЖ), чтобы позволить для нормализации сердечной массы среди мышей разного возраста и габитуса. Точная оценка этих параметров имеет важное значение, так как мыши с инфарктом миокарда развивать значительное гипертрофии ЛЖ 47. Оценка геометрии ММЛЖ, ИММЛЖ, и НН также важна для диагностики гипертрофии сердца и дисплазии 11. Как таковой, определение этих параметров будет дополнительно выгодно дифференцировать условия, такие как концентрической гипертрофии, эксцентричной гипертрофии или концентрическое ремоделирование. В данной работе, как ММЛЖ и ИММЛЖ значения были определены у мышей, подвергнутых LAD лигирование артерии, а в ложнооперированными животного. Впоследствии, размер инфаркта миокарда был идентифицирован и использован для расчета процента размера инфаркта. Хотя во время операции лигатуру на ЛАД коронарной артерии был заявлIED на том же уровне, окклюзии генерируется инфаркты с некоторой изменчивостью: 13,3%, 15,8%, 22,4% и (Таблица 1). Одним из возможных объяснений этой изменчивости может исходить от различий в анатомии коронарных артерий и их территориальной кровоснабжения между животными, и по согласованию с предыдущих докладах 48. Наиболее распространенным способом оценки размера инфаркта в мышиной модели инфаркта миокарда экс естественных трифенил тетразолия хлорида (TTC) окрашивания, технике, что не позволит продольную мониторинг заболевания в том же животном. В контексте ранней работы Ashton и соавт. 22 и нынешние, стоит отметить, что MicroCT в сочетании с йодированной контрастного вещества может стать альтернативой и неразрушающий метод определения размера инфаркта в продольном направлении.

Дополнительным преимуществом метода MicroCT лежит в очень точном определении региональной ишемии. Liке у человека левой коронарной артерии из расколов мышь в нисходящей артерии (LAD) и перегородки (филиала LCX). Тем не менее, у мышей, анатомия боковых филиалах отрока и LCX значительно между животными 48 отличается. Большие филиалы этого LCX иногда идут параллельно отрока и с тех коронарные артерии мышей внутри инфаркт, и поэтому не видно, боковые подтяжки на LCX порой случайно, но неизбежно, включенных в коронарной окклюзии во время процедуры мыши инфарктов. Как таковой, circumferentional полярная карта, полученный после MicroCT можно использовать точно определить, какие коронарные артерии были окклюзии, поскольку перфузии и контрастного поглощения в секторах 2, 3, 8 и 9 зависят от LCX время как Сектора 7, 10, 11, 12 , 13, 15, 16 и 17 снабжены ЛАД. Соответственно, полярный карту приносит большую пользу для точного определения закупоренных артерий и соответственно помогает главное в правильной интерпретации последствий myocardial инфаркт сердечной функции и прогрессирования заболевания.

Инфаркт миокарда модель мыши используется высоко имитирует человеческую клиническую ситуацию, когда коронарные сосуды становятся вдруг окклюдированный в результате острого разрыва бляшки и как таковое большую пользу для изучения развития заболевание инфаркта сердца 49. В то время как в развитых странах Запада лечения пациентов, страдающих от инфаркта миокарда нацелена на быстрое восстановление рециркуляцию коронарного сосуда, во многих случаях, особенно в менее экономически развитых странах, где заболеваемость инфарктом миокарда стремительно растет, окклюзия не может быть кольчатая в время 1,50. Это вызывает в больших желудочковой инфарктов, что чаще всего приведет к хронической сердечной недостаточности и огромное бремя на здравоохранение. Следовательно, продольные неинвазивные диагностические методы, использующие инфаркт модель инфаркта с постоянной OCC коронарной артерииучастия и вовлечения и большой желудочка миокарда имеют большое значение для разработки новых стратегий лечения против этой болезни.

Инфаркт КТ перфузии является быстро развивающейся метод, который позволяет количественно оценить региональных коронарных нарушений кровотока и их отношение к функции сердца и жизнеспособности. Новые небольшие исследования на животных уменьшается разрыв между MicroCT и ОФЭКТ, модальности выбора для перфузии и жизнеспособности оценки 22. С целью оценки степени нарушения регионального кровотока, вызванного закупоркой коронарной артерии LAD, данные MicroCT также были оценены для инфаркта информации перфузии. Лигировали ЛАД артерии, как известно, обеспечивают кровоснабжение свободной стенки, часть перегородки, и апикальную область левого желудочка. дефекты перфузии миокарда (hypoenhanced районов) мыши 1 показаны на полярную систему и очевидно координат в середине передней, средней нижнелатеральному, средне-передне, верхушечныйПередняя и вершинные боковые сегменты, результаты согласуются с той же ишемической распределения (рисунок 3). Никакой разницы между дефектов перфузии, полученных из конечного диастолического и конечного систолического изображений не было найдено в homosegments. Конечный диастолический и конечный систолический перфузии миокарда полярные карту проявления ложной операцией животного показаны на рисунке 4. Незначительные различия в коронарный кровоток между сегментами контрольного животного, незначительны в обоих конечных диастолического и конечного систолического представлений , Интересно, что участки hypoenhancement можно визуально увидеть на коротких-осевых изображений поперечных (рисунок 1) и может быть легко количественно, как показано на рисунке 3. Это было невозможно в исследовании Befeda др. И может быть объяснено больше шума MicroCT инструмента используется 22. Для того, чтобы быть визуально различить, различия сигнал должен быть, по крайней мере три-пять раз вышечем шум (стандартное отклонение) в изображении 51. Низкий уровень шума в MicroCT используемые в данном исследовании допускается обнаружение небольшой разницей сигнала между нарушениями и обычно перфузии миокарда (127HU ± 23HU против 217HU ± 29HU), что позволяет успешно оценку миокарда дефектов перфузии узор.

Одним из основных преимуществ использования йодированной контрастного вещества является способность оценить жизнеспособность миокарда и метаболизм за счет связанных контрастного инфаркта аксессуара. Насколько нам известно, способность контрастного по укреплению миокарда впервые был описан Detombe др. 23 и его первого использования для инфаркта миокарда изображений сообщила Эштон и др. 22. Хотя группа указала, что орошаемый миокарда у мышей с инфарктом миокарда показали усиление аналогичную управления, и что инфаркту миокарда не показали улучшение, количественную оценку сегментарного инфаркта еnhancement не сообщалось. Для дальнейшего исследования ли инфаркт усиление может быть количественно оценена, все мыши были перезаписи образа, используя тот же протокол изображений 3 - 4 часа после введения контрастного, когда инфаркт повышение по отношению к полости был максимальным.

Инфаркт дефекты контраст поглощения наблюдали визуально по краткосрочным осевое конечного диастолического и конечно-систолический поперечных изображений сердца мыши с инфарктом миокарда (рисунок 5), но не в ложнооперированными животного (рисунок 6). Инфаркт поглощение количественно оцениваться в каждом инфаркта сегмента от обоих конечных диастолического и конечного систолического реконструкций и представлены в полярной системе координат (рис 7 и 8). Значения homosegmental конечного диастолического и конечного систолического, полученные из того же животного, не отличались. Тем не менее, окружные полярные участки показали конкретным участкам аномалии (Figurе 7) с подобными узорами как показанные на миокарда карт перфузии (рисунок 2). Нет контрастные захвата дефекты не были замечены на окружных полярных участков в ложнооперированными мыши (рисунок 8). Данные миокарда захвата были достаточно высокого качества, чтобы выполнить глобальную функциональный анализ и количественную оценку миокарда ЛЖ массы и размера инфаркта (не показан). Хотя не имеет отношения к используемой в настоящее время модели с постоянным ЛАД окклюзии коронарной артерии, мы считаем, что контраст добыча инфаркт может быть связано не только с изменениями в региональном коронарный кровоток, но и к статусу кардиомиоцитов (например шрамы, ошеломленный и зимующих миокарда) , Чтобы проверить эту гипотезу, будущая работа будет использовать модель с временной ишемии миокарда и реперфузии.

Активное сокращение результатов миокарда при инфаркте движения стенок и утолщение которые служат важными маркерами систолического Fсоборование и жизнеспособность миокарда. Оценка движения регионального стенки, утолщением и фракцией выброса помогает различить пассивные движения систолическое стенки от активного миокарда сжатия. Для того чтобы стандартизированную количественную оценку степени и тяжести поражения, движения стенки, утолщением стенки и региональных фракций выброса обычно отображается в полярных карт. Аномалии движения регионального стенки желудочка являются важными маркерами ишемии миокарда, которые наиболее часто оценивали с помощью МРТ 52. Движущиеся стенки ЛЖ, загустители и региональная фракция выброса баллы за каждый сегмент мыши с и без инфаркта миокарда представлены на рисунке 9 и рисунке 10. Как и следовало ожидать, ЛАД перевязки коронарной артерии приводит к заметному снижению НН региональных функциональных показателей ( на рисунке 9), тогда как никакого эффекта не наблюдалось в ложнооперированными мыши (рисунок 10). Эти результаты в соответствии сРанее сообщалось, данные.

В заключение, эта работа продемонстрировала первый успешное использование системы MicroCT высокоскоростной для полной определения инфаркта глобальных и региональных функциональных параметров наряду с оценкой перфузии миокарда и жизнеспособности в здоровой и в мышиной модели инфаркта миокарда. Эта работа может быть продлен в сторону характеризации других моделей сердечно-сосудистых заболеваний, что позволяет для точного и неразрушающего оценки сердечных функциональных и патофизиологических изменений, и для оценки новых профилактических и терапевтических стратегий.

Disclosures

ED ван Д., РР, JE заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов. СО является платной сотрудник PerkinElmer, которая производит инструменты визуализации. расходов на публикацию для этой это видео статьи были оплачены PerkinElmer.

Acknowledgments

Эта работа была поддержана Stichting Lijf ан Левен, проекта расширяя сравнению стенозирующих артериальное заболевание.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. MacLellan, W. R., Schneider, M. D. Genetic dissection of cardiac growth control pathways. Annu Rev Physiol. 62, 289-319 (2000).
  6. Michael, L. H., et al. Myocardial ischemia and reperfusion: a murine model. Am J Physiol. 269, H2147-H2154 (1995).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Kolwicz, S. C., Tian, R. Assessment of cardiac function and energetics in isolated mouse hearts using 31P NMR spectroscopy. J Vis Exp. (2010).
  10. Kubota, T., et al. End-systolic pressure-dimension relationship of in situ mouse left ventricle. J Mol Cell Cardiol. 30, 357-363 (1998).
  11. Lorell, B. H., Carabello, B. A. Left ventricular hypertrophy: pathogenesis, detection, and prognosis. Circulation. 102, 470-479 (2000).
  12. 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).
  13. Buckberg, G. D., et al. Some sources of error in measuring regional blood flow with radioactive microspheres. J Appl Physiol. 31, 598-604 (1971).
  14. Krueger, M. A., Huke, S. S., Glenny, R. W. Visualizing regional myocardial blood flow in the mouse. Circ Res. 112, e88-e97 (2013).
  15. 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).
  16. Johnson, K. Introduction to rodent cardiac imaging. ILAR J. 49, 27-34 (2008).
  17. Buonincontri, G., et al. MRI and PET in mouse models of myocardial infarction. J Vis Exp. e50806 (2013).
  18. Respress, J. L., Wehrens, X. H. Transthoracic echocardiography in mice. J Vis Exp. (2010).
  19. Gao, S., Ho, D., Vatner, D. E., Vatner, S. F. Echocardiography in Mice. Curr Protoc Mouse Biol. 1, 71-83 (2011).
  20. Stillman, A. E., Wilke, N., Jerosch-Herold, M. Myocardial viability. Radiol Clin North Am. 37, 361-378 (1999).
  21. Lahoutte, T. Monitoring left ventricular function in small animals. J Nucl Cardiol. 14, 371-379 (2007).
  22. 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).
  23. 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).
  24. Prajapati, S. I., Keller, C. Contrast enhanced vessel imaging using microCT. J Vis Exp. (2011).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Bartling, S. H., et al. Retrospective motion gating in small animal CT of mice and rats. Invest Radiol. 42, 704-714 (2007).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. 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).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
  37. 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).
  38. 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).
  39. Sheehan, F. H., et al. Advantages and applications of the centerline method for characterizing regional ventricular function. Circulation. 74, 293-305 (1986).
  40. 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).
  41. Sheikh, A. Y., et al. Micro-CT for characterization of murine CV disease models. JACC Cardiovasc Imaging. 3, 783-785 (2010).
  42. 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).
  43. 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).
  44. 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).
  45. 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).
  46. Shapiro, E. P. Evaluation of left ventricular hypertrophy by magnetic resonance imaging. Am J Card Imaging. 8, 310-315 (1994).
  47. Michael, L. H., et al. Myocardial infarction and remodeling in mice: effect of reperfusion. Am J Physiol. 277, 660-668 (1999).
  48. 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).
  49. 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).
  50. 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).
  51. Rose, A. The sensitivity performance of the human eye on an absolute scale. J Opt Soc Am. 38, 196-208 (1948).
  52. 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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics