Miyokard Yapı, Fonksiyon Vivo Kantitatif Değerlendirilmesi yılında Perfüzyon ve Canlılık Kardiyak Mikro-bilgisayarlı Tomografi ile

Bioengineering
 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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

İskemik kalp hastalığı (İHD) erkekler ve kadınlar dünya çapında 1 morbidite ve mortalite tek ve en büyük nedeni olmaya devam etmektedir. organizma düzeyinde organ ve sistemler arasında mevcut karmaşık ve ilişkilerin Çünkü İHD modeli olarak bütün hayvanın kullanılması hastalığın patofizyolojisi bizim daha iyi anlaşılması için değil sadece ilgili kalır, ama aynı zamanda yeni önleyici ve tedavi stratejilerinin değerlendirilmesi izin . Fare modelleri, özellikle, kalp gelişimi, miyokard enfarktüsü, miyokard hipertrofisi, miyokardit ve anevrizmal lezyonlar 2-7 patogenezinin bilgimize katkıda bulunmuştur. Kalp performansını belirlemek ve prognoz ve tedaviye müdahale seçimi açısından yararlı olan parametreler kardiyak kitle ve geometri, küresel ve bölgesel işlevi, miyokard kan akımı ve miyokard canlılığının mekansal dağılımını vardır.

Traditiona Ancak, çoğuKalp hastalığı fare modellerinde kullanılan l araştırma yöntemleri, böylece hayvan tekrar ölçümleri için kullanılamaz tamamlanması için saatlerce gerektiren invaziv ölçümler, içeren, veya yöntem 8-12 kurban hayvanı gerektirecektir. Örneğin, radyoaktif ya da floresan sayısı sinyallerini fiziksel parçalara kalpte veya yerinde 13,14 tespit edildiği, radyoaktif veya floresan etiketli mikro kullanılır, bölgesel miyokardiyal perfüzyon ölçümü.

Benzer bir şekilde, miyokard enfarktüsü, hayvan modellerinde enfarkt boyutu değerlendirilmesi en sık trifeniltetrazolyum klorür (TTC) boyama ile gerçekleştirilir ve enfarktüs evrim zaman sürecini ve tedavi edici olarak etkilerini belirlemek için, bu teknik, hayvanlar için gereken gerektirir çeşitli zaman noktalarında 15 kalp histopatolojik inceleme için feda edilebilir. quantitativ izin verecek, bu tür tahribatsız ve insancıl teknikleriE ve kalp morfoloji, fonksiyonu, metabolizma ve canlılık uzunlamasına analizi büyük önem taşımaktadır. Bu bağlamda, klinik öncesi görüntüleme büyük bir öneme sahiptir. Mevcut görüntüleme yöntemleri arasında manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ve ekokardiyografi en sık 16,17,18 kullanılmaktadır.

Ancak, ve MRG hem klinik ve klinik öncesi çalışmalarda referans yöntemi, adanmış küçük hayvan MR sistemleri kazanmak ve korumak için yüksek maliyet, hem de olmayan ileri düzey kullanıcılar çalışması için bu teknolojinin karmaşıklığı kabul edilir olmasına rağmen , rutin kullanım için MRG pahalıya olun. ekokardiyografi ile ilgili olarak, kardiyak fonksiyon ölçülür şekilde önemli dezavantajı vardır. En ekokardiyografi ile üretilen veriler iki boyutlu olan ve hacimleri elde etmek amacıyla, geometrik varsayımlar 19 yapılması gerekmektedir. Buna ek olarak, yoksul içi ve gözlemciler arası reproducibility Bu tekniğin bir başka önemli bir sınırlamadır. Tek foton emisyon bilgisayarlı tomografi (SPECT) ve pozitron emisyon tomografisi (PET) ile radyoizotop görüntüleme ağırlıklı miyokard perfüzyon ve metabolizma 17,20,21 değerlendirilmesinde kullanılır. Ancak, bu görüntüleme yöntemlerinin sınırlı uzaysal çözünürlüğü zorlu farelerde kalp görüntüleme yapar.

Daha iyi X-ışını hassasiyeti ve hızlı okuma süreleri, mikroBT sistemleri artık kardiyo-solunum kapılı üç boyutlu (3D) sağlayabilir sanat mevcut durumu ve dört boyutlu (izin verir flat panel dedektör teknolojisi gelişine Öte yandan, MRG dereceli kalitesi 4D) görüntüler. Onlar neredeyse hiç bakım maliyeti ücretsiz ve olmayan gelişmiş kullanıcılar tarafından kullanımı kolaydır. Bu durumda, bu mikroBT aletleri de insan hastalığı modelleri gibi küçük hayvanların rutin muayene için uygun olabilir. En önemlisi, yeni bir klinik öncesi iyotlu kontrast madde gelişmesiyle birlikte, sKalbin imultaneous fonksiyonel ve metabolik değerlendirme 22-24 mümkün oldu.

Bu kontrast madde olarak damar içi uygulama damar vivo görüntüleme ve kalp odalarında etkinleştirildikten sonra güçlü bir kan havuzu kontrast üretilmesi, iyodin (160 mg / ml) 'in bir yüksek konsantrasyonda içerir. uygulamadan sonra, bir saat içinde, metabolik alımı ile ilgili miyokardial aksine sürekli bir artış bu nedenle aynı kontrast maddesi miyokardiyal sersemletme ve canlılığının değerlendirilmesi için kullanılabilir, gözlemlenebilir.

Bu yazıda belirtilen tekniğin amacı, miyokard perfüzyon ile birlikte miyokard küresel ve bölgesel fonksiyonunu belirlemek için, kan havuzu İyot kontrast madde ile birlikte, içsel kardiyo-solunum perdeleme ile yüksek hızda mikroBT sistemi kullanmak için araştırmacılar sağlamaktır ve sağlıklı farelerde ve bir kardiyak iskemi fare modelinde canlılığı kalıcı emilmesi ile indüklenenkoroner arter (LAD) sol ön inen. Bu hayvan modeli ve görüntüleme tekniğini kullanarak, en önemli kardiyak parametrelerin hızlı değerlendirme, tek bir görüntüleme yöntemi ile ve invazif işlemler veya hayvanları kurban etmek gerek gerek kalmadan tekrarlanarak yapılabilir. teknik roman önleyici ve tedavi stratejileri değerlendirmek için yapılabilir.

Protocol

Bu çalışmada tüm hayvan çalışmaları Erasmus MC hayvan araştırma etik kurulu tarafından onaylandı. Deneyler boyunca, hayvanlar Erasmus MC kurumsal düzenlemelere uygun olarak tutuldu. Deney hayvanlarının sonunda uçucu anestezik izofluran aşırı dozda kullanılarak ötenazi uygulandı. kurumsal hayvan bakım talep ve bu işe başlamadan önce komite onayı kullanın.

Kardiyak İskemi Modeli 1. Hazırlık

  1. % 4 izofluran inhalasyon yoluyla fare (12 haftalık C57BL6) uyutmak. 20 G kanül kullanılarak hayvan entübe ve 18 cm H 2 O bir tepe inspiratuar basıncı ve 4 cm H 2 O pozitif ekspirasyon sonu basınç dakikada 100 nefesten fareyi respirate
    1. Anestezi bakımı ve göz ise anestezi altında gözlerin kurumasını önlemek için damla uygulamak için% 2.5 izofluran içeren O 2 / N2 (h / h = 1/2) ve bir gaz karışımı kullanın. Plabir ısıtma yastığı üzerinde fare ce ve ameliyat sırasında 37 ° C'de vücut ısısını korumak için rektal vücut ısısını ölçün.
  2. cerrahi subkutan hemen önce buprenorfini (0.05-0.2 mg / kg) enjekte edilir ve cerrahi prosedür başlamadan önce anestezi yeterli derinliği sağlamak için ayak tutam refleks kontrol edin. epilasyon kremi kullanarak fare göğüs depilate ve cilde iyot uygulayın.
  3. 2. ve 3. sol kaburgaların arasındaki deride makasla küçük bir kesim yaparak bir kesi yapın. pektoralis minör ve xiphihumeralis kas yanı sıra interkostal kaslara erişmesine izin vermek için küçük kancalar kullanarak tarafına latissimus dorsi kas çekin.
  4. Dikkatle kavisli 2 mm bıçak yay makas kullanılarak akciğerleri zarar vermeden 3 interkostal kas kesti. bir kenara ıslak bir gazlı bez küçük bir parça kullanılarak akciğer itin ve perikard rüptürü.
    NOT: Sol frenik sinirin zarar vermemek için dikkatli olun.
    1. RepositiToraks içeriye kas tutun ve sol atrium sol ventrikül (LV) ücretsiz duvar ve kısmen büyük bir kısmı görünecek şekilde onları konumlandırmak küçük kanca.
  5. sol koroner arter altında bir 7-0 ipek cerrahi sütür yerleştirin ve sıkıca dikiş düğümleme ile arteri tıkamak.
    NOT: En farelerde koroner arter görünür olmadığından, atrium kullanarak ligature konumunu belirlemek ve her zaman infarkt standardize etmek amacıyla sol atrium kenarının altına koroner arter 2 mm Arter.
  6. Görme sol ventrikül serbest duvarının Sararma onaylayarak enfarktüs başarılı indüksiyon için kontrol edin. görülmez paling zaman LAD tıkamak için ek bir girişimi gerçekleştirin.
  7. sıkıca 6-0 ipek cerrahi sütür kullanarak göğüs kapatın.
    NOT: Göğüs kurtarma sonra bağımsız nefes izin hava geçirmez kapalı olmalıdır.
  8. tuzlu su ile yarayı temizleyin ve kullanma cilt kapatmakipek dikişler. Yara iyileşmesini teşvik etmek ve enfeksiyonu önlemek için cilde yara spreyi uygulayın.
  9. kapalı izofluran kapatın ve hayvan havalandırma tüpünü çıkarmadan önce kendisi tarafından nefes almaya başlayana kadar bekleyin. kurtarma işlemi sırasında bir ısıtma yastığı üzerinde bir kafeste fare yerleştirin.
    NOT: ventral yatma korumak için yeterli bilinci yerine kadar gözetimsiz bir hayvan bırakmayın. Tamamen iyileşene kadar diğer hayvanların şirkete ameliyat geçirmiş bir hayvan iade etmeyin.
  10. buprenorfin ek dozları ameliyat sonrası analjezi için ameliyat sonrası her 8-12 saat yönetme. intraperitoneal Buprenorfin (50 ug / kg) yönetmek.
    NOT: mikroBT (Bölüm 3) ilk tarama için ameliyattan sonra 3-4 saat ve ikinci tarama için ameliyattan sonra 6-7 saat ile hayvanların tarayın.

MikroBT Kontrast 2. Enjeksiyon

  1. İki successiv olarak, anatomik, fonksiyonel ve metabolik bilgi sahibi içine mikroBT görüntüleme oturumları, iyotlu kontrast madde kullanımı.
  2. Açığa ve% 70 alkol kullanarak flakon stoper lastik davranın. Düşük ölü boşluk şırınga kullanarak, kontrast madde bir gerekli hacmi (vücut ağırlığının 5-10 ul / g) çekilme. Sıvı ucunda görünene kadar ileri ve geri ve / veya pistonu hafifçe ilerleyen şırınga yan dokunarak ve yavaş yavaş steril emici dokusu içine hava atarak, varsa hava kabarcıklarını temizlemek, enjeksiyon sırasında emboli riskini önlemek için iğne.
    Not: mikroBT kontrast enjeksiyon bilinçli ya da sedasyon hayvanlarda gerçekleştirilebilir. Fiziksel kısıtlama bilinçli hayvanlar üzerinde yapılmalıdır. stresi en aza indirmek için, bir inhalasyon anestezi sistemi ile hafif sedasyon veya genel anestezi izofluran düşünün.
  3. Enjeksiyon öncesinde,% 70 alkol ile kuyruk çubukla. bir lamba ile veya daha iyi damar dilatasyonu sağlamak için ılık su (40-45 ° C) içine kuyruk daldırarak kuyruğu Isınma. kontrast ajanı enjekte Intravenously vücut ağırlığının 5-10 ul / g (yanal kuyruk venleri biri yoluyla gibi).
    Not: kontrast sağlığı veya çalışma kapsamında hayvanın beslenme durumu ve görüntü gürültüsü seviyesi tarafından etkilendiği gibi, belirli bir hayvan modeli veya mikroBT aracın satın alma ayarları için enjekte dozu optimize edin.

3. mikroBT Görüntüleme

  1. , Enjeksiyon kontrast bilgisayarın güç düğmesine basarak mikroBT tarayıcıyı açın öncesinde. MikroBT kontrol yazılımı başlatın ve yazılım kontrol penceresinde gösterilen Isınma butonuna tıklayarak X-ışını tüpü ısıtın.
  2. Canlı Mod düğmesi ısınma tamamlandığını belirten kontrol yazılımı görünmesi için izin verin. küçük çaplı kapağını takın ve küçük hayvan yatak yerleştirin.
  3. Oluşturmak veya görüntü verileri kaydedilir uygun veritabanı, çalışma, ve konuyu seçin. Yeni bir veritabanı Veritabanı penceresinde Yeni veritabanı düğmesini tıklatın oluşturmak için,Veritabanı kaydedilir sürücüsüne gidin, görüntülenen iletişim kutusunda Gözat düğmesini tıklatın, yeni bir veritabanı belirtin ve Tamam 'ı olan bir ad girin. Veritabanı penceresinde yeni bir veritabanı gözlemleyin. Varolan bir veritabanına bağlanmak için, Veritabanı penceresinde Veritabanı düğmesini Bağlan 'ı tıklatın ve veritabanı adını çift tıklatın.
  4. yazılım kontrol penceresinin açılır menülerden aşağıdaki parametreleri seçerek Tarama koşullarını ayarlayın: X-ışını tüpü gerilim, 90 kV; CT X-ışını tüpü akımı, 160 uA; Canlı X-ışını tüpü akımı, 80 uA; FOV, 20 mm; Yolluk tekniği, kardiyo-solunum; Tarama tekniği, 4.5 dakika.
    NOT: Bu görüntüleme protokolü diyastol sonu ve sistol sonu 3D veri setleri yeniden inşası için izin verir, 40 um yeniden izotropik voksel boyutu 512 x 512 x 512 bir matris boyutu, her.
  5. kontrast madde ile hayvan enjekte edildikten sonra,% 4 izofluran inhalasyon yoluyla indüksiyon odasında onu uyutmak.bir hava oksijen karışımı içinde 1.5-2.0 izofluran% besleyen burun konisi ile tarayıcının hayvan yatakta hayvan yerleştirin. Gerekirse, dakika başına ≤60 nefesiyle hayvanın istikrarlı solunum faaliyeti gerçekleştirmek için izofluran akışını ayarlamak.
  6. Emniyet kilidi meşgul sağa kaydırarak aletleri kapağını kapatın. gerçek zamanlı olarak konuyu görüntülemek için kontrol yazılımı penceresinde gösterilen Canlı Mod düğmesine tıklayarak Canlı Mod açın. X-yakalama pencere ve hayvan gözlemleyin.
    Not: kapı düzgün kapalı ve güvenlik kilidi devreye girer sürece alet röntgen oluşturmaz.
  7. ileri geri cihazın ön panelinde bulunan düğmeleri sahne Z ekseni kontrolünü basarak (FOV) alanında fare göğüs hizalamak için hayvan yatağı taşıyın. Göğüs FOV içinde merkezde olduğundan emin olun. t konumlandırmak için cihazın ön panelinde bulunan hayvan yatağı kontrol sağ ve sol okları kullanınMavi sınırlama kutusunun içine o hayvan.
    1. kontrol yazılımı penceresinde gösterilen Rotasyon Kontrol açılır listeden "90" seçerek ve Set butonuna tıklayarak kızak döndürün. emin hayvan X-yakalama penceresinin mavi sınırlayıcı kutunun içinde kalır emin olun. Gerekirse, cihazın ön panelinde bulunan hayvan yatağı kontrol YUKARI ve AŞAĞI okları kullanarak hayvan hizalayın.
      Not: X-yakalama penceresinde gösterilen mavi sınırlayıcı kutunun içinde sadece görüntü verileri 3D hacmini yeniden kullanılacaktır.
  8. kardiyo-solunum izleri açıkça senkronizasyon görünümünde görülebilir böylece Xcapture penceresinde, sol fare tıklaması ile ve fare imleci ile kenarları ROI sürükleyerek ilgi (ROI) kardiyo-solunum bölgesini küçültüyoruz. ROI diyafram ve tüm portal pozisyonlarında kalbin tepe kısmı kapsar emin olun. şey seni emin olmak için adım 3.6 açıklandığı gibi gantry 90 ° döndürmeko-solunum izleri hala net bir şekilde görebilir.
    NOT: iyonlaştırıcı radyasyona gereksiz maruz kalmamak için, hayvan pozisyonu ve kardiyo-solunum ROI ayarlanır süreyi en aza indirmek.
  9. edinimi başlatmak için kontrol yazılımı penceresinde gösterilen CT Scan butonuna basın. CT Scan Onay Mesajı görünecektir. Onaylamak için CT Scan Onay Mesajı gösterilen EVET düğmesini tıklayın. Taramayı iptal etmek YOK düğmesine tıklayın. EVET düğmesine basıldığında, cihaz üzerinde bulunan kırmızı X-ışını enerji verici göstergesi yanacaktır
    NOT: gösterge kontrol yazılımı penceresinin enstrüman durumu kutusunun Yanıp sönen gerilim simgesiyle de görünür olacaktır. Tarama 4.5 dakikada tamamlanacaktır. X-ışını tüpü, otomatik olarak kapanır ve cihaz üzerinde ve kontrol yazılımı penceresinin kontrol panelinde bulunan kırmızı X-ışını enerji verici göstergesi loş olacak. projeksiyonlar otomatik olarak sıralanır ve prog olacakArş GetSynchronizedRaw penceresinde gösterilen yeşil ilerleme çubukları ile gösterilir. kalp döngüsü diyastol sonu ve sistol sonu evrelerini temsil eden birim kümelerini otomatik olarak 2-3 ek dakika içinde yeniden inşa edilecek.
    NOT: Tarama enstrümanın ön panelinde bulunan mekanik acil durdurma düğmesine kontrol yazılımı penceresinin Kontrol panelindeki acil stop düğmesine tıklayın veya itme durdurmak için.
  10. 2D Viewer yazılımı içinde rekonstrüksiyon, transaksiyel koronal ve sagital görüşlerini dikkate alınız. edinilen görüntülerin kalitesini gözden geçirmek için birkaç saniye sürebilir. anestezi yetersiz düzeyde neden olabilir hayvan hareketinin belirtilerini arayın. Gerekirse, uygun değişiklikleri yapın ve tarama tekrarlayın.
    NOT: Resimdeki yapılar çift kenarlı gösterilen iki katına ya da çizgiler ile gösterilir ise, o zaman bu anestezi düzeyi yetersiz olabileceğini gösterebilir olağan "kırmızı bayraklar" olduğunu veHayvan tarama sırasında taşındı. Bu gibi durumlarda, anestezi seviyesinin ayarlanması gerekmektedir ve tarama yeniden elde edilmelidir.
  11. tarayıcıdan hayvan çıkarın ve gözetimi altında anesteziden tam iyileşme için izin verir.
  12. kontrast alımı (3 kontrast enjeksiyonundan sonra saat 6) metabolik aşamasında ilave mikroBT tarama kazanır.
    Not:. C57BL / 6 ve Balb / C fareler için ortalama miyokardiyal geliştirme değerleri hakkında daha fazla ayrıntı Detombe ve arkadaşları ve Ashton ve arkadaşları 22,23 tarafından yayınlanmıştır.

4. mikroBT Veri Analizi

  1. Her iki diyastol sonu ve sistol sonu VOX dosyalarını yüklemek içine 12 yazılımını analiz edin.
  2. Eğik Bölümler modülü ile her yüklenen görüntü açın ve kısa eksenli görüntü Reformasyon gerçekleştirin.
  3. Görüntü işleme süresi Görüntü Hesaplama modülü Altbölge / ped hacmi fonksiyonunu kullanarak görüntüleri kırpma düşünün en aza indirmek amacıyla. Her iki miktarlar için, özdeş S korumakubRegion Alçak ve Yüksek X, Y, Z boyutlar.
  4. Her iki hacimleri ekleyin ve Ses Düzenleme modülü ile açın. Gerekirse yapıların daha iyi görüntülenmesi için, görüntü yoğunluğunu ayarlayın.
  5. endokardiyal kontur segmentasyonu gerçekleştirin. sol ventrikül kavite miyokartdan tarif böylece Ses Düzenleme modülü seçin Nesne Extractor Yarı Otomatik sekmesinden, sol ventrikül (LV) bir tohum noktasını ayarlamak ve eşik değerlerini ayarlayın. eşik değerini belirlemek için, otomatik eşikleme algoritmaları veya Hat Profil modülü ile belirlenen tam genişlikte yarım max değeri (FWHM) kullanın.
    1. aorta yayılan bölgeyi önlemek için mitral kapakçıkların düzlemi boyunca bir sınır çizmek, segmentasyon tamamlamak için Özü Nesne düğmesini tıklatın. Her ikisi de diyastol sonu ve sistol sonu hacimleri otomatik olarak işlenecektir. (Örneğin LV Kavite) semtine ad ve karşılık gelen dosya dizini nesne haritası kaydedin.
  6. perform epikardiyal kontur segmentasyon. yeni bir nesne ekleme ve Hacim Düzenleme modülünün Yarı Otomatik veya manuel ya segmentasyon araçlarını kullanarak epikardiyal kalp yüzeyinin segmentasyon gerçekleştirin. Her iki diyastol sonu ve sistol sonu konturları doğru bir şekilde tespit emin olun. Gerekirse, manuel ayar yapın. Bölgeleri (örn LV Miyokard) Ad ve ilgili dosya dizini nesne haritası kaydedin.
    Not: Mekansal Filtreler modülü ile filtreleme Görüntü ayrıca segmentasyon hızını ve kalitesini artırmak için yapılabilir.
  7. Nesne haritalarından hacimsel ölçümler elde etmek üzere (kayıtlı) Faiz modülünün Bölgesi ile eklenen hacmi açın. Düzeltilmiş harita yerleştirildiğinden emin olun örnek Opsiyon penceresini açın, emin LV Boşluk ve LV Miyokard iki nesne seçilir yapmak ve örnek Görüntüler düğmesini tıklatın. Günlük dosyasını kaydedin.
  8. Kalp fonksiyonu ve metabolizma bölgesel analizi için, Radyal Di kullanınFaiz modülünün Bölge yayıncı özelliklerine aracı daha parçalı hacimleri bölmek.

Küresel ve Bölgesel Kalp Parametrelerinin 5. Hesaplama

  1. sol ventrikül atım hacmi (LVSV), sol ventrikül diyastol sonu hacmi sol ventrikül sistol sonu hacmi (LVEDV) (LVEDV) çıkarmak hesaplamak için:
    LVSV = LVEDV - LVEDV;
  2. sol ventrikül ejeksiyon fraksiyonu (LVEF) hesaplamak için, sol ventrikül diyastol sonu hacmi (LVEDV) tarafından sol ventrikül atım hacmi (LVSV) bölmek ve% 100 ile çarpın:
    EF = LVSV / LVEDV *% 100;
  3. kardiyak output (CO) hesaplamak için, kalp hızı (KH), sol ventrikül atım hacmi (LVSV) çarpın:
    CO = LVSV * HR;
  4. Ventrikül kitle (LVMM) hesaplamak için, sol ventr gelen endokardiyal yüzeye (LVMV ENDO) bağlı sol ventrikül miyokard duvar hacmi çıkarmaepikardiyal yüzeyi (LVMV EPI) bağlı icular miyokardiyal duvar hacmi ve çarpma miyokardın özgül ağırlığı, 1.05 g / cm3:
    LVMM = (LVMV EPI - LVMV Endo) * 1.05;
  5. ventrikül kitle indeksi (LVMMI) hesaplamak için, fare vücut ağırlığı (BW), sol ventrikül kitle (LVMM) bölün:
    LVMMI = LVMM / BW;
  6. Sol ventrikül miyokard infarktüsü boyutu (% LVMIS) yüzdesini hesaplamak için toplam ventrikül hacmi (LVMV TOPLAM) tarafından infarkt miyokard sol ventrikül hacmini (LVMV MI) bölmek ve% 100 ile çarpın:
    % LVMIS = LVMV MI / LVMV TOPLAM *% 100;
    Not: LVMM, LVMMI ve% LVMIS hesaplamalar için ilgili diyastol sonu veya sistol sonu veri setlerinden endo ve epikardiyal hacim ölçümlerini kullanın. Ortalama sonu sistolik ve son di bildirmeastolic endeksleri.
  7. segmental sol ventrikül duvar hareket anormallikleri (LVWM) hesaplamak için, ventrikül diyastol sonu duvar çapı (LVEDWD) sol segmental gelen ventrikül sistol sonu duvar çapı (LVESWD) sol segmental çıkarmak:
    LVWM = LVEDWD - LVESWD;
    çevresel kutup haritalar (Bulls göz kutup araziler) olarak sonuçlarını görüntüler.
  8. segmental sol ventrikül duvar kalınlaşması (% LVWTh) hesaplamak için, ventrikül sistol sonu duvar kalınlığı (LVESWTh) sol segmental gelen ventrikül diyastol sonu duvar kalınlığı (LVEDWTh) sol segmental çıkarmak, segmental bölün ventrikül diyastol sonu duvar sola kalınlık (LVEDWTh) ve% 100 ile çarpın:
    % LVWTh = (LVESWTh - LVEDWTh) / LVEDWTh *% 100;
    çevresel kutup haritalar (Bulls göz kutup araziler) olarak sonuçlarını görüntüler.
  9. Bölgesel ejeksiyon fraksiyonu (% rEF) hesaplamak için, segmental sol ventrikül sistol sonu meydanını çıkarmasegmental kareden duvar çapı (LVESWD) ventrikül diyastol sonu duvar çapı (LVEDWD) sol segmental karesi ile ventrikül diyastol sonu duvar çapı (LVEDWD), bölme ayrıldı ve% 100 ile çarpın:
    % ref = (LVEDWD 2 - LVESWD 2) / LVEDWD 2 x 100%;
    çevresel kutup haritalar (Bulls göz kutup araziler) olarak sonuçlarını görüntüler.
  10. Bölgesel miyokard perfüzyon ve kontrast alımını sunmak için, BT numaraları içine ortalama yoğunluk değerlerini (Hounsfield birimleri, HU) dönüştürmek. Bir su dolu küçük bir radyo-transparan tüp kullanarak HU 0 1000 HU, ve su - hayvana dışında seçilen bölgeden seçilen havayı rescaling hem diyastol sonu ve sistol sonu veri setlerini dönüştürün. çevresel kutup haritalar (Bulls göz kutup araziler) olarak sonuçlarını görüntüler.

6. İstatistiksel Analiz

  1. ortalama ± standart sapma (SD) olarak tüm kutup arsa ekran verileri temsil eder. Stat değerlendirmektek yönlü bir varyans analizi (ANOVA) analizini ya da başka uygun bir teknik kullanılarak bakımından istatistiksel fark.

Representative Results

MikroBT Toplama, Görüntü Oluşturma ve Görüntü Kalitesi Değerlendirmesi.

Dört C57BL / 6 fareleri, sürekli LAD oklüzyonu ve üç, bir sham operasyonu başarıyla ameliyat sonrası geri kazanılmış ve tek bir kontrast ajan, damar içi bolus uygulaması ve iki 4.5 dakika kardiyo-solunum mikroBT satın alma oluşuyordu görüntüleme protokolü uygulandı. MikroBT çalışmaları sırasında ortalama kalp hızı dakikada 385 ± 18 atım idi. Diyastol sonu ve sistol sonu görüntü rekonstrüksiyon gerekli değil gibi EKG elektrotları ve solunum pnömatik sensör gibi solunum ve kalp izleme cihazları adanmış olan, tescilli içsel görüntü tabanlı yolluk kullanılır. yeniden takiben, her iki diyastol sonu ve sistol sonu veri setleri görüntü kalitesi 2B görüntüleyici yazılımı kullanılarak Önizlemesi edildi. görüntü kalitesi tatmin edici bulunmuştur ve gerek yokek resim satın almalar gerçekleştirmek için. Böylece, tüm rapor veri fare başına iki taramaları elde edilmiştir; İlk tarama 10 dakika aksine kan havuzu aşamasında enjeksiyon sonrası alınan ve ikinci tarama kontrast metabolik alımı aşamasında 3-4 saat sonra enjeksiyon satın aldı. Temsili kan havuzu miyokard enfarktüsü olan bir fare kalbin kısa eksenli diyastol sonu ve sistol sonu kesitleri (Şekil 1) ve miyokard infarktüsü olmadan fare kalp (Şekil 2) biraz arka plan gürültü ile mükemmel sol ventrikül kavite sınırlandırılmasını gösterdi doğru anatomik ve fonksiyonel değerlendirme için tanır. Miyokard infarktüsü tekabül kontrast rarefaction Alanları iyi değil sahte-işlet hayvan (Şekil 2), LAD koroner arter ligasyonu (Şekil 1) tabi fare kalbin kısa eksenli görüntülerde çizilmiş bulundu.

Sol Ventrikül Fonksiyonu Kantitatif Değerlendirilmesi.

Eşik tabanlı 3D segmentasyonlar sol ventrikül diyastol sonu hacim (LVEDV) ve her hayvanın sol ventrikül sistol sonu hacmi (LVEDV) belirlemek için her iki diyastol sonu ve sistol sonu hacimleri yapıldı. Sol ventrikül atım hacmi (LVSV), sol ventrikül ejeksiyon fraksiyonu (LVEF) ve kardiyak output (CO) Bölüm 5. hacmi ve küresel fonksiyonel ölçümlerin sonuçları açıklanan formüllere göre LVEDV ve LVEDV hesaplanmıştır Tablo 1'de özetlenmiştir . Üç saat bağlanmasından sonra, hayvan vücut ağırlığına normalize LVEDV miyokard infarktüsü grubu ve sham operasyonu hayvanın (2.8 ± 0.23 vs 2.3) arasında fark yoktu yani. Ancak, ortalama LVEDV normalize vücut ağırlığı miyokard infarktüsü grubunda (2.1 ± 0.31 vs 0.92) daha yüksek idi. uyanly, ortalama LVEF ve LAD koroner arter tıkanıklığı olan farelerde kardiyak output (CO) sahte operasyona fare (% 23.1% 7.1 ± vs% 60.5 oranla düşük olduğu ve 0.08 ml vs 0.55 ml ± 0.26 ml, sırasıyla ).

LV Miyokard infarktüsü Kütle ve Boyutu Kantitatif Değerlendirilmesi.

Her iki ventrikül kütlesi (LVMM) ve sol ventrikül kitle indeksi (LVMMI) epikardiyal ve papiller kas ve trabekül dahil endokardiyal segmentasyon göre belirlenmiştir. Her ikisi de diyastol sonu ve sistol sonu rekonstrüksiyonu işlendi ve her ikisi de miyokard enfarktüsü grubu ve sham operasyonu hayvan için değerleri Tablo 1'de özetlenmiştir. Miyokard enfarktüs hacimleri eşik tabanlı 3D volumetriye kullanarak kontrast rarefaction göre belirlenmiştir. Tablo 1 'de gösterildiği gibi, üç saat sonra, LAD koronary arter ligasyonu fare 1, 2, ve 3. riskli alanlar (AAR)% 22.4,% 13.3 ve LVMM 15.8% olarak bulundu.

Miyokard Perfüzyon Görüntüleme (MPİ).

Temsili diyastol sonu ve sistol sonu çevresel kutup arsa görüntüler miyokard miyokard infarktüsü ile bir fare perfüzyon (Fare 1) ve miyokard enfarktüsü (Fare 4) olmadan bir fare (Bulls Eye kutup araziler) Şekil 3 ve 4'te gösterilmiştir. araziler üretmek için kullanılan görüntüler kontrast madde verildikten sonra 10 dakika ve LAD bağlanmasından sonra 3 saat satın alındı. Aynı hayvandan elde edilen nihai-diastolik ve nihai-sistolik homosegmental değerleri farklı değildi. Ancak, hypoenhancement orta anterior, mid-inferolateral, orta anterolateral, apikal anterior ve miyokard bir fare apikal yanal segmentlerinde gözlendifarction, LAD arter tıkanıklığı neden olduğu koroner kan akımı gösteren bozuklukları (Şekil 3). Böyle bir bozulma sahte çalışan hayvanın (Şekil 4) kalbinde gözlenebilir.

Miyokard Canlılığı ve Metabolizma.

Temsili diyastol sonu ve sistol sonu çevresel kutup arsa görüntüler miyokard metabolik miyokard infarktüsü ile bir fare alımı (Fare 1) ve miyokard enfarktüsü (Fare 4) olmadan bir fare (Bulls Eye kutup araziler) Şekil 7 ve 8'de gösterilmiştir. araziler üretmek için kullanılan görüntüler LAD bağlanmasından sonra kontrast verildikten sonra 3-4 saat ve 5-6 saat satın alındı. Birbirine benzemeyen miyokard kontrast alımı da görsel LAD koroner arter oklüzyonu bir fare kalbin kısa eksenli kesitlerde (gözlenen olabilir (Şekil 6). Aynı hayvandan elde edilen diyastol sonu ve sistol sonu homo-segmental değerleri farklı değildi. Çevresel kutup araziler miyokard perfüzyon haritaları (Şekil 2) gösterilen benzer desenli bölüm özgü anormallikler (Şekil 7) gösterdi. Hiçbir kontrast alımı kusurları sahte çalışan fare (Şekil 8) çevresel kutup araziler üzerinde görüldü.

LV Bölgesel Fonksiyon Kantitatif Değerlendirilmesi.

görüntü kalitesi tüm görüntülü farelerde sol ventrikül hareket ve diyastol sonu ve sistol sonu rekonstrüksiyonlarında gelen kalınlaşma görsel değerlendirmesini gerçekleştirmek için tatmin edicidir. olan ve olmayan bir fare her segment için LV duvar hareket, kalınlaşma ve bölgesel ejeksiyon fraksiyonu puanları benim ocardial enfarktüs, Şekil 9 ve Şekil 10 'de verilmiştir. zamanda hiç bir etkisi sham-operasyonu ile fare (Şekil 10) gözlenmedi, LAD koroner arter ligasyonu, AG, bölgesel fonksiyonel indeksi (Şekil 9) arasında belirgin bir azalma ile sonuçlandı, bekleniyordu.

Şekil 1
Şekil 1. Temsilcisi kan havuzu kısa eksenli diyastol sonu (A) ve sistol sonu (B) miyokard infarktüsü ile bir fare kalbin kesitleri (Fare 1). Görüntüler LAD koroner arter tıkanıklığı 3 saat sonra ve kontrast uygulamasından sonra 10 dakika satın alındı. Sarı oklar tarafından belirtildiği olumsuz kontrast infarkt bölgesinde kontrast kesafeti eksikliğinden kaynaklanmaktadır.

/53603/53603fig2.jpg "/>
Şekil 2. Örnek kan havuzu kısa eksenel uç-diastolik (A) ve sistol sonu (B), miyokard enfarktüsü olmayan bir fare kalp kesitleri (Fare 4). Görüntüler sahte Ameliyattan sonra 3 saat ve kontrast uygulamasından sonra 10 dakika satın alındı. Kontrast kesafeti tüm miyokard dilimler halinde eşit mevcuttur.

Şekil 3,
Şekil 3. orta boşluğu, diyastol sonu ve sistol sonu çevresel kutup arsa görüntüler miyokard infarktüsü ile bir fare miyokard perfüzyon (Bulls Eye kutup araziler) (Fare 1). (A) sol ventrikül bazal bölünmüştür Temsilcisi, ve apikal kısa eksenli kısımları 17 segment AHA modeline 25'e göre. Birbirine benzemeyen perfüzyon orta ön, orta inferolateral, orta açıkça görülebiliranterolateral, apikal anterior ve apikal yanal bölümleri. gösterilen değerler segmental standart sapma ± Hounsfield birimleri anlamına temsil etmektedir. (B) Miyokard perfüzyon haritaları 17 kesimleri içine ifraz olmadan gösterilmiştir. Kalp apeks (segment 17) tekabül eden arsa merkezi gösterilmez.

Şekil 4,
Şekil 4. orta boşluğu, diyastol sonu ve sistol sonu çevresel kutup arsa görüntüler miyokard infarktüsü olmadan fare miyokard perfüzyon (Bulls Eye kutup araziler) (Fare 4). (A) sol ventrikül bazal bölünmüştür Temsilcisi, ve apikal kısa eksenli kısımları 17 segment AHA modeline 25'e göre. Benzer perfüzyon tüm segmentlerde mevcuttur. gösterilen değerler segmental standart sapma ± Hounsfield birimleri anlamına temsil etmektedir. (B) Miyokard perfüzyon haritaları 17 kesimleri içine ifraz olmadan gösterilmiştir. Kalp apeks (segment 17) tekabül eden arsa merkezi gösterilmez.

Şekil 5,
Şekil 5. Temsilcisi metabolik alımı kısa eksenli diyastol sonu (A) ve sistol sonu (B) miyokard infarktüsü ile bir fare kalbin kesitleri (Fare 1). Görüntüler LAD koroner arter tıkanmasından sonra 6-7 saat ve kontrast uygulamasından sonra 3-4 saat satın alındı. beyaz oklarla belirtildiği olumsuz kontrast infarkt bölgesinde kontrast metabolik alımının eksikliği nedeniyle.

Şekil 6,
Şekil 6. Temsilcisi metabolik alımı kısa eksenli diyastol sonu ( (B), miyokard enfarktüsü olmayan bir fare kalp kesitleri (Fare 4). Görüntüler sahte ameliyattan sonra 6-7 saat ve kontrast uygulamasından sonra 3-4 saat satın alındı. kontrast miyokard metabolik alımı tüm dilimleri eşit mevcuttur.

Şekil 7,
Şekil 7. Temsilcisi diyastol sonu ve sistol sonu çevresel kutup arsa görüntüler miyokard infarktüsü ile bir fare miyokard metabolik alımının (Bulls Eye kutup araziler). (A) sol ventrikül bazal, orta kavite ve kısa apikal bölünmüştür 17 segment AHA modeline 25'e göre -aksiyel bölümleri. Birbirine benzemeyen metabolik alımı orta anterolateral, apikal anterior, alt apikal ve apikal yanal segmentlerinde açıkça görülebilir. gösterilen değerler Hounsfield Uni segmental araçları temsilstandart sapma ± ts. (B) Miyokard metabolik alım haritaları 17 kesimleri içine ifraz olmadan gösterilmiştir. Kalp apeks (segment 17) tekabül eden arsa merkezi gösterilmez.

Şekil 8,
Şekil 8. Temsilcisi diyastol sonu ve sistol sonu çevresel kutup arsa görüntüler miyokard infarktüsü olmadan fare miyokard metabolik alımının (Bulls Eye kutup araziler). (A) sol ventrikül bazal, orta kavite ve kısa apikal bölünmüştür 17 segment AHA modeline 25'e göre -aksiyel bölümleri. Birbirine benzemeyen metabolik alımı orta anterolateral, apikal anterior, alt apikal ve apikal yanal segmentlerinde açıkça görülebilir. gösterilen değerler segmental standart sapma ± Hounsfield birimleri anlamına temsil etmektedir. (B) Miyokard Metabolic alımı haritaları 17 kesimleri içine ifraz olmadan gösterilmiştir. Kalp apeks (segment 17) tekabül eden arsa merkezi gösterilmez.

Şekil 9,
Şekil 9. Temsilcisi miyokard duvar hareketi (mm), duvar kalınlaşması (%), ve bölgesel ejeksiyon fraksiyonu (%) çevresel kutup arsa görüntüler miyokard infarktüsü ile bir fare (Bulls Eye kutup araziler). (A) sol ventrikül bölünmüştür bazal, orta boşluğu ve 17 segment AHA modeline 25'e göre apikal kısa eksenli bölümleri. orta boşluğu ve apikal porsiyonlarda hipokinetik, akinetik ve diskinetik bölgelerinin varlığı geniş miyokard kusur belirtir. (B) bölgesel miyokard ölçüm haritaları 17 kesimleri içine ifraz olmadan gösterilmiştir. Kalp tepe noktasına tekabül eden arsa merkezi (segment 17)gösterilmemiş.

Şekil 10,
Şekil 10. Temsilcisi miyokard duvar hareketi (mm), duvar kalınlaşması (%), ve bölgesel ejeksiyon fraksiyonu (%) çevresel kutup arsa görüntüler miyokard infarktüsü olmadan bir fare (Bulls Eye kutup araziler). (A) sol ventrikül bölünmüştür bazal, orta boşluğu ve 17 segment AHA modeline 25'e göre apikal kısa eksenli bölümleri. Hiçbir belirgin anormallik tespit edilir. (B) bölgesel miyokard ölçüm haritaları 17 kesimleri içine ifraz olmadan gösterilmiştir. Kalp apeks (segment 17) tekabül eden arsa merkezi gösterilmez.

tablo 1
Tablo 1. Sol ventrikül hacimleri ve küresel fonksiyonel indeksleri ölçümü. 3 saat LAD koroner arter tıkanmasından sonra ve bir sahte çalışan fare üç farelerde edili- * BPM, dakikada attığı; LVEDV, ventrikül diyastol sonu hacmi sol; LVEDV, ventrikül sistol sonu hacmi sol; LVSV, sol ventrikül atım hacmi; LVEF, sol ventrikül ejeksiyon fraksiyonu; CO, kardiyak output; LVMV TOPLAM, toplam sol ventrikül miyokard hacmi; LVMM, sol ventrikül miyokard kitle; LVMMI, sol ventrikül miyokard kitle indeksi; LVMV MI, sol ventrikül miyokard infarktüsü hacmi; % LVMIS,% sol ventrikül miyokard enfarktüsü boyutu.

Discussion

Son birkaç yıldır mikroBT küçük hayvanlar 26-29,30 kardiyak yapı ve fonksiyonunun karakterizasyonu için düşünülen yöntem birçok çalışma olmuştur. Bununla birlikte, önceki çalışmada kullanılan aletleri ya da özel inşa edilmiş ya da artık ticari olarak temin edilebilir. Bu nedenle, bu çalışmada, insan kalbinin modelleri gibi küçük hayvanlarda miyokard perfüzyon ve canlılık ile birlikte kardiyak küresel ve bölgesel fonksiyonunu belirlemek için içsel kardiyo-solunum perdeleme ile yüksek hızda mikroBT sisteminin kullanımı için basit ve kapsamlı bir protokol sağlamak amaçlanmıştır hastalığı.

kalp yapısını ve işlevini incelemek için en önemli gerekliliklerinden biri fizyolojik kalp hareketleri için hesap tarayıcının yeteneğidir. Bu amaçla, ileriye ve geriye dönük yolluk teknikleri kullanılabilir EKG tabanlı. Ancak, prospektif (adım ve ateş) yolluk sınavı için, kardiyak siklusun önceden belirtilen aralıklarla dayanırple diyastol sırasında, kalp hareket az zaman olduğunu. Bu yaklaşımla kardiyak döngü başına yalnızca bir görüntü elde edilir ve kardiyak siklusun sadece bir faz yeniden inşa edilebilir. Bu nedenle, oluşturmak için zaman alıcı olmanın yanı sıra, ileriye yönelik olarak kapı rekonstrüksiyonlar işlevsel bilgilerin yoksun olan tek bir veri kümesi üretir. Retrospektif yolluk, diğer taraftan, böylece küresel ve bölgesel sol ventrikül fonksiyonel analiz sağlayan kardiyak siklusun her kısmında birden fazla veri setleri yeniden inşası için izin verir.

mevcut iş içsel retrospektif gating ile kardiyorespiratuar rekonstrüksiyon kullandı. İçsel retrospektif yolluk özel solunum ve kalp izleme cihazları 29,31,32 gerek kalmadan diyastol sonu ve sistol sonu kardiyak evrelerini yeniden özel görüntü tabanlı yazılım kullanmaktadır. studyi için içsel ve dışsal retrospektif EKG bağımlı retrospektif gating mükemmel bir anlaşmaFare ve sıçanlarda ng kalp fonksiyonu Dinkel ve ark., 29 ile gösterilmiştir. Bu mevcut çalışmaları sırasında, içsel retrospektif yolluk sadece önemli ölçüde tarama kurmak için gereken süreyi minimize değil, aynı zamanda düzgün kurmak için böyle EKG yol açar ve solunum pnömatik sensörü, yanı sıra ek operatör becerileri gibi izleme donanım, bağımlılık ortadan kaldırmıştır.

yeniden takiben, her iki diyastol sonu ve sistol sonu veri setleri görüntü kalitesi kalp analizi için yeterli bulunmuştur. Görüntülerin incelenmesi sırasında, özellikle dikkat yaygın neden olduğu yüksek solunum hızı, düşük zayıflama eserler hayvanlarda eksik projeksiyonlar sonucunda ortaya çıkabilir eserler çizgiler, anestezi yetersiz düzeyde sırasında oluşabilecek hareket eserler ödenmiştir bir veya daha fazla dedektör Elektronik endüstri mis-kalibrasyon veya başarısızlık ortaya çıkabilir kemik yapıları ve perfüzyon defektleri taklit edebilir ve halka eserlerments.

kardiyak yapısal ve işlevsel bilgi üretmek için mikroBT yeteneği de uygun intravasküler kontrast madde mevcudiyetine bağlıdır. En anda piyasada mevcut mikroBT kontrastlar genellikle belirli partikül olmayan metabolik makrofaj bölünmüştür ve metabolize iyot bazlı tezat 23,33-36 polidispers edilebilir. partikül maddeler nedeniyle yüksek atom numarası (baryum, Z = 56 ve altın, Z = 79) daha büyük X-ışını kesafeti sunuyoruz rağmen, metabolik değerlendirme için kullanılamaz. Ayrıca, bu maddeler, organizma için zararlı olarak görülmektedir ve karaciğer makrofajlar (Kupffer hücreleri) ile çıkarılır, retikuloendotelyal sistem hücreleri tutucu (RES). Çünkü onların olmayan metabolik doğası, bu ajanlar karaciğer hasarı 37 ile karaciğer mikrosirkülasyon eşlik eden değişiklikler neden olur.

Metabolize iyot bazlı kontrast, diğer yandan, küçük kalkan değildirted RES-spesifik çıkarılması için, böylece daha iyi bir güvenlik profili sunmak ve karaciğer toksisitesini kaçınmalısınız. Bunların daha iyi bir güvenlik profiline ek olarak, bu kontrast Böylece canlılığı değerlendirmesi 22,23 için kullanılabilir, metabolik olarak aktif dokulardaki tarafından alınır. Bu amaçla, İyotlu kontrast maddesi, bu çalışma için seçilmiştir. kontrast tek bir bolus intravenöz enjeksiyon şeklinde hayvan vücut ağırlığının her bir gramı başına 5 ya da 10 ul bir dozda tatbik edilmiştir. Her iki doz yeterli donanım sonuç olsa da 10 ul / kontrast g enjekte edildiği zaman, sol ventrikül ve kontrast miyokard düzeylerinde doza bağımlı bir artış gözlenmiştir. ilgi konusu, daha büyük bir dozu ile, kan havuzuna, uzun süreli ve miyokardiyal kontrast yükselmesinin pik gecikmiştir. Bir hayvan (Fare 1) ameliyat sonrası 10 hafta boyunca ve her iki haftada bir yansıması olan bu dönemde takip edildi. deneyim, hiçbir yan etkisi 5 (toplam kontrast ilgilijections) ya da X-ışını maruz (10 mikroBT taranan toplam ilgili) izleme süresi boyunca bu fare gözlenmiştir. Uzun vadeli iyot maruziyeti en sık bildirilen yan etkilerden biri otopsi muayeneleri ile ilgili makroskopik gözlenmemiştir tiroid bezi bozulmasıdır. Seviyeleri kontrol 37 karşılaştırıldığında Mannheim ve ark. Çalışılan tiroksin 3 ardışık kontrast idareleri sonra seviyeleri ve fark bulunmadı. Aynı mikroBT veri setleri kullanımı ile, radyasyona bağlı, pulmoner fibrozis işareti işlemin güvenliğini uygun, (veriler gösterilmemiştir), bu hayvanda tespit edilmiştir.

Küresel ve bölgesel ventriküler kalp fonksiyonlarının değerlendirilmesi terapötik müdahale 38,39 prognozu ve seçim açısından en güçlü kardiyak performansın belirleyici ve önemli kabul ediliyor. global sol ventrikül fonksiyonel indeksleri (ventrikül diyastol sonu hacmi sol içerirLVEDV), sol ventrikül sistol sonu hacmi (LVEDV), sol ventrikül atım hacmi (LVSV), sol ventrikül ejeksiyon fraksiyonu (LVEF) ve kardiyak output (CO). Daha önce mikroBT çalışmalar, küresel kalp fonksiyonunun kantitatif değerlendirme fare kardiyovasküler hastalık modellerinde uygulanabilir ve küresel kalp fonksiyonlarının bu belirgin azalma yakında LAD arter tıkanmasından sonra gerçekleştiğini doğruladı. Bu bulgular LVSV, LVEF bu belirgin azalma önceki raporlarda ile uyum içindedir, ve CO tıkanıklığı 29,40-43 gün sonra 1 zaten oluştu. Kardiyak fonksiyonel performans görüntü alımı sırasında kalp hızı mümkün 44 gibi fizyolojik olarak tutulmalıdır hassas ölçümler için bu nedenle, tipi ve anestezi derecesine bağlı olduğunu belirtmek çekicidir.

ventrikül kitle (LVMM) Kantitatif değerlendirme sol ventrikül hipertrofisi değerlendirilmesinde önemlidir ve öncelikle MR kullanılarak gerçekleştirilmiştirI 11,43,45,46. LVMM genellikle vücut ağırlığı için düzeltilir ve farklı yaş ve habitus farelere arasında kalp ağırlığı normalleşmesi için izin vermek için sol ventrikül miyokard kitle indeksi (LVMMI) olarak sunulmuştur. Bu parametrelerin doğru tahmin miyokard infarktüsü ile fareler önemli LV hipertrofisi 47 geliştirdikçe, önemlidir. LVMM, LVMMI ve sol ventrikül geometrisinin değerlendirilmesi ayrıca kalp hipertrofisi ve displazi 11 teşhis için önemlidir. Bu nedenle, bu parametrelerin belirlenmesi gibi konsantrik hipertrofisi, eksantrik hipertrofisi, veya konsantrik yeniden gibi durumların ayırt etmek ayrıca yararlı olacaktır. Bu çalışmada, LVMM ve LVMMI değerleri, her iki arter ligasyonu LAD maruz farelerde ve yapay olarak ameliyat edilmiş hayvanda tespit edilmiştir. Daha sonra, miyokardiyal enfarktüs boyutu belirlendi ve enfarkt boyutu yüzdesini hesaplamak için kullanılmıştır. Ameliyat sırasında LAD koroner artere bağ olmasına rağmen applaynı seviyede ied, bazı değişkenliği ile tıkanıklığı oluşturulan infarktlar:% 13.3,% 15.8 ve% 22.4 (Tablo 1). Bu değişkenliği için olası bir açıklama, koroner arter anatomisi farklılıklardan ve hayvanlar arasında kendi bölgesel kan akımı kaynaklanmıyor ve daha önceki raporlarda 48 ile anlaşma olabilir. Miyokard infarktüsü bir fare modelinde enfarktüs büyüklüğünü değerlendirmenin en yaygın yolu ex vivo olarak trifenil tetrazolyum klorid (TTC) ile boyanarak, aynı hayvanda hastalık boyuna izlenmesine olanak olmaz tekniği gereğidir. Ashton et al. 22 ile ve bu mevcut önceki çalışmaları bağlamında, iyotlu kontrast madde ile birlikte mikroBT bir alternatif ve uzunlamasına enfarktüs büyüklüğünü belirleme tahribatsız bir yöntem sağlayabilir dikkat çekicidir.

MikroBT tekniğin diğer bir avantajı, bölgesel iskemi çok hassas belirlenmesinde yatmaktadır. Liİnsanlarda ke azalan arter (LAD) ve septal dalı (LCX) içine fare böler sol koroner arter. Bununla birlikte, farelerde, LAD ve LCX yan kollara anatomisi önemli hayvanlar 48 arasında değişmektedir. LCX Büyük Dalları bazen yakından LAD paralel ve farelerin koroner arterlerin-içi miyokard ve bu nedenle görünmez, çünkü LCX yan parantez kazara ama kaçınılmaz fare infarkt işlem sırasında koroner oklüzyon dahil zamanlarda vardır. Bu nedenle, mikroBT sonra elde edilen circumferentional polar harita sektörde 2, 3, 8 perfüzyon ve kontrast alımı için, koroner arter tıkanmıştır tam olarak belirlemek için kullanılabilir ve 9 LCX etkilenen ise alanları 7, 10, 11, 12 , 13, 15, 16 ve 17 LAD tarafından sağlanır. Bu duruma göre, polar bir haritada tıkalı damar doğru bir şekilde belirlenmesi için çok büyük bir yarardır ve buna göre myoca etkileri doğru yorumlanması önemlisi yardımcıkardiyak fonksiyon ve hastalığın ilerlemesi rdial infarktüsü.

Miyokard infarktüsü fare modeli son derece taklit eder koroner damarlar aniden akut plak yırtılması sonucunda tıkanmıştır ve enfarkte kalp 49 hastalık gelişimini incelemek için büyük fayda gibi olan hale insan klinik durumu kullandı. miyokard infarktüsü geçiren hastaların gelişmiş batı ülkeleri tedavide çabuk özellikle miyokard infarktüsü sıklığı hızla artmaktadır ekonomik olarak az gelişmiş ülkelerde pek çok kez, üzerinde, koroner damarın sirkülasyonu geri amaçlayan edilirken, tıkanıklık içinde annulated edilemez zaman 1,50. Bu en sık kronik kalp yetmezliğine neden ve halk sağlığı üzerinde büyük bir yüktür olacak büyük ventriküler infarktı indükler. Sonuç olarak, sürekli bir koroner arter OCC bir miyokard enfarktüsü modeli kullanılarak boyuna tahripkar olmayan teşhis yöntemlerilusion ve büyük bir ventrikül infarktüsü bu hastalığa karşı yeni tedavi stratejilerinin geliştirilmesi büyük önem taşımaktadır.

Miyokard BT perfüzyon görüntüleme kantitatif bölgesel koroner kan akımı anormallikleri değerlendirilmesi ve kalp fonksiyonu ve canlılığı onların alaka sağlayan bir hızla gelişen bir tekniktir. Yeni küçük hayvan çalışmaları mikroBT ve SPECT, perfüzyon ve canlılığının değerlendirilmesinde 22 için tercih edilen yöntemi arasındaki boşluğu azalır. LAD koroner arter tıkanıklığı nedeniyle bölgesel kan akımı bozukluğunun derecesini değerlendirmek amacı ile, mikroBT veriler de miyokard perfüzyon bilgisi için değerlendirildi. lige LAD kan serbest duvara kaynağı, septum kısmı ve sol ventrikül apikal bölge sağlamak bilinmektedir. Fare 1 miyokard perfüzyon defektleri (hypoenhanced alanlar) orta anterolateral, apikal, orta inferolateral, orta anterior sistemi ve belirgin bir koordinat kutupsal gösterilmiştirön ve apikal yan kesimleri, bulgular aynı koroner dağılımı (Şekil 3) ile uyumludur. diyastol sonu ve sistol sonu görüntüleri elde perfüzyon defektleri arasında fark yok homosegments bulundu. Sahte operasyona hayvanın diyastol sonu ve sistol sonu miyokard perfüzyon kutup harita görüntüler Şekil 4'te gösterilmiştir. Kontrol hayvanın segmentleri arasında miyokard kan akımının hafif farklılıklar hem diyastol sonu ve sistol sonu temsilleri önemsizdir . İlginç bir şekilde, hypoenhancement alanları görsel Şekil 3'te gösterildiği gibi ve kolay bir şekilde ölçülebilir kısa eksenel kesit görüntüleri (Şekil 1) görülmektedir. Bu Befeda ve arkadaşlarının çalışmasında mümkün değildi. Tarafından açıklanabilir mikroBT aygıtının daha gürültü 22 kullanılır. Sipariş görsel ayırt edilmesi, sinyal farklılıkları en az 3-5 kat daha fazla olmalıdırGörüntünün 51 gürültü (standart sapma) daha. Bu çalışmada kullanılan mikroBT düşük gürültü miyokard perfüzyon defektlerinin başarılı bir tahmin edilmesine izin veren, bozulmuş ve normal olarak perfüze miyokard arasında küçük bir sinyal farkı (127HU ± 23HU genel 217HU ± 29HU) saptanmasını izin vermiştir.

İyotlu kontrast madde kullanılarak en önemli avantajlarından biri, bağlı kontrast ilgili miyokard donanıma miyokard canlılığını ve metabolizmasını değerlendirmek için yeteneğidir. Bildiğimiz kadarıyla, miyokard geliştirmek için kontrast yeteneği ilk Detombe ve ark., 23 tarafından tarif edilmiştir ve miyokard infarktüsü görüntüleme için ilk kullanım Ashton ve ark., 22 tarafından rapor edilmiştir. grup miyokard infarktüsü ile farelerde perfüze miyokard infarkt miyokard, segmental miyokard e nicel değerlendirmesini hiçbir donanım gösterdi kontrollere benzer donanım gösterdi ve işaret rağmennhancement rapor edilmemiştir. 4 saat boşluğuna miyokard geliştirme göreli maksimum olduğu kontrast madde, sonra - daha miyokard geliştirme kantitatif değerlendirilebilir olup olmadığını araştırmak için, tüm fareler 3 aynı görüntüleme protokolü kullanılarak reimaged bulundu.

Miyokardiyadaki kontrast alım kusurları görsel olarak değil, yapay olarak ameliyat edilmiş hayvana (Şekil 6), miyokardiyal enfarktüs (Şekil 5) ile birlikte, bir fare kalp kısa eksenel uç-diastolik ve nihai-sistolik kesit görüntülerinde gözlenmiştir. Miyokard alımı kantitatif bir kutupsal koordinat sisteminde (Şekil 7 ve 8) hem diyastol sonu ve sistol sonu rekonstrüksiyon her miyokard segmentinde değerlendirildi ve sunuldu. Aynı hayvandan elde edilen nihai-diastolik ve nihai-sistolik homosegmental değerleri farklı değildi. Ancak, çevresel kutup araziler segmenti özel anormallik saptanmadı (Figüre 7) miyokard perfüzyon haritaları (Şekil 2) gösterildiği gibi benzer desenleri ile. Hiçbir kontrast alımı kusurları sahte çalışan fare (Şekil 8) çevresel kutup araziler üzerinde görüldü. miyokard alım veriler küresel fonksiyonel analiz ve SV miyokard kitlesi ve infarkt kantitatif değerlendirmesini gerçekleştirmek için yeterli kalitede olduğunu (gösterilmemiştir). Kalıcı LAD koroner arter tıkanıklığı, şu anda kullanılan modele uygun olmasa da, biz kontrast miyokard çıkarma değil, aynı zamanda kardiyomiyositlerinin durumuna (örneğin yaralı, hayrete ve kış uykusuna miyokard), sadece bölgesel miyokardiyal kan akımında değişiklikler ile ilişkili olabilir inanıyoruz . Bu hipotezi test etmek için, gelecekteki iş geçici miyokard iskemi ve reperfüzyon ile model istihdam sağlayacak.

sistolik f kadar önemli belirteçleri hizmet miyokard duvar hareket ve kalınlaşma miyokard sonuçlarının Aktif daralmaunction ve miyokard canlılığının. Bölgesel duvar hareket, kalınlaşma ve ejeksiyon fraksiyonu değerlendirilmesi aktif miyokard daralmadan pasif sistolik duvar hareketi ayırt yardımcı olur. lezyon, duvar hareket, duvar kalınlaşması ve bölgesel ejeksiyon fraksiyonları yaygınlık ve şiddetine standartlaştırılmış ölçümü sağlamak amacıyla sık kutup haritalar eşlenir. Bölgesel ventrikül duvar hareket anormallikleri en sık MRG 52 tarafından değerlendirilir miyokardiyal iskemi önemli göstergeleridir. Ve miyokard infarktüsü olmadan bir fare her segment için LV duvar hareket, kalınlaşma ve bölgesel ejeksiyon fraksiyonu puanları Şekil 9 ve Şekil 10'da sunulmuştur. Beklendiği gibi LAD koroner arter ligasyonu (LV bölgesel fonksiyonel endekslerin belirgin azalmaya neden Şekil 9), herhangi bir etkisi) Şekil 10 (yapay olarak ameliyat edilmiş fare gözlenmedi. Bu sonuçlar ile uyum içinde olanDaha önce verileri rapor etmiştir.

Sonuç olarak, bu çalışma, sağlıklı ve miyokard enfarktüsü bir fare modelinde miyokard perfüzyon ve canlılığı değerlendirilmesi ile birlikte miyokard küresel ve bölgesel fonksiyonel parametreler kapsamlı belirlenmesi için yüksek hızlı mikroBT sisteminin ilk başarılı kullanımını göstermiştir. Bu çalışma ayrıca kardiyak fonksiyonel ve patofizyolojik değişikliklerin doğru ve tahribatsız değerlendirme için izin kardiyovasküler hastalığın diğer modellerin karakterizasyonu doğru genişletilmiş ve yeni önleyici ve tedavi stratejilerinin değerlendirilmesi yapılabilir.

Disclosures

ED van D., RR, JE hiçbir rakip mali çıkarları olduğunu beyan ederim. SB görüntüleme cihazları üretmektedir Perkin Elmer, bir ücretli çalışanı. bu video makalede için yayın masrafları Perkin Elmer tarafından ödendi.

Acknowledgments

Bu çalışma arter hastalığı stenoz karşı dilate Stichting'de Lijf en Leven, proje tarafından desteklenmiştir.

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