本文的目的是提出一种方法, 允许3维脑血管树重建后, 小鼠的微计算机断层扫描和确定的整个血管段, 可用于量化脑血管痉挛的数量小鼠蛛网膜下腔出血模型。
蛛网膜下腔出血 (SAH) 是出血性中风的亚型。出血后发生的脑血管痉挛是决定患者预后的重要因素, 因此经常被视为研究终点。然而, 在小动物对蛛网膜下腔的研究中, 脑血管痉挛的量化是一个重大挑战。在这里, 提出了一种前体方法, 允许量化的整个血管段, 这可以作为一个客观的措施, 以量化脑血管痉挛。第一步, 用显影浇铸剂进行脑血管腔内铸型。然后, 通过微计算机断层扫描获得了横断面成像数据。最后一步涉及虚拟血管树的3维重建, 其次是计算选定容器段的中心线和体积的算法。该方法通过解剖样本的直径比较和虚拟重建, 对脑血管树进行了高度准确的虚拟重构。与血管直径相比, 血管体积突出显示了一系列蛛网膜下腔和假鼠 vasospastic 和非 vasospastic 血管之间的差异。
Aneurysmatic 蛛网膜下腔出血 (SAH) 是出血性中风的亚型, 是 neurointensive 护理单位常见的疾病。除了早期脑损伤 (EBI), 其中包括由出血事件本身造成的脑损伤, 另一个重要因素确定患者结局是延迟脑缺血 (DCI), 定义的临床恶化, 通过大脑损伤灌注或脑梗塞与介入或手术程序不相关1,2,3。对 vasospasms 的重要机制一方面是大型脑血管;另一方面, 微循环障碍的微血管和血栓血管痉挛, 与皮质扩张性抑郁症相关的缺血起着作用 (回顾了 Madonald 20141)。因此, 对大型脑血管痉挛的诊断在临床实践中至关重要, 在许多临床和实验研究中显示了一个重要的端点。
尽管小鼠蛛网膜血管痉挛的特点不能直接转移到病人身上, 但在过去几年中, 蛛网膜下腔血管痉挛的鼠模型有越来越重要的意义。在这些模型中, 蛛网膜下腔纤维穿孔4,5,6,7,8, 横断池血管9, 或注射血液进入脑脊液10。 ,11,12。与传统上设计用于研究血管痉挛13的大动物模型相比, 小鼠模型具有许多转基因老鼠菌株的巨大优势。这使得它们成为研究导致血管痉挛和 DCI 的分子机制的绝佳工具。然而, 对小鼠脑血管痉挛的测定具有挑战性。这是因为与大型动物模型相比, 血管痉挛可以用临床成像技术来检查,在活体成像分析小鼠脑血管痉挛尚不可用。因此, 血管痉挛通常是通过10、11或显微镜下的脑血管铸件7,9,12的病理切片来确定的。然而, 这些技术有缺点, 船直径在被定义的点仅被审查。
本文在前人研究7的基础上, 提出了一种对小鼠蛛网膜下腔痉挛模型进行客观、重现性分析的方法。该方法以脑血管灌注、体外 ct 扫描、血管树的数字化重建及对整个脑血管容积的评估为基础。
小鼠蛛网膜下腔模型是研究蛛网膜下腔的重要工具。脑血管痉挛常被用作实验研究的终点, 用于调查9、11的蛛网膜下腔导致的机制。然而, 定量的脑血管痉挛的小鼠或其他小动物模型的蛛网膜下腔是挑战。通常情况下, 血管痉挛是通过体外测定血管内灌注和铸件7、9、12或通过周长测定确定解剖点的容器直径来量化的。被定义的血管在组织学部分10,11。然而, 这些方法有一些缺点: 血管痉挛仅评估在定义的解剖点;邻近血管的血管痉挛可能会逃避评估。组织学文物呈现另一个错误来源。此外, 评估可以是相当主观的, 因为准确的位置, 测量船只直径是由调查员决定的。
因此, 我们的目标是建立一种方法, 通过计算横断面成像数据7的整个脑血管段的血管体积来量化脑血管痉挛。这里提出的容积法最重要的优点是可以检查整个容器段。这就避免了在测量容器直径时, 需要定义一个点。评估整个血管段的另一个好处是, 它大概提出了一个更客观的参数, 以量化血管痉挛, 而不是确定的位置, 更近或远端血管的血管痉挛可能逃脱的确定点的血管直径评价。使用颜色代码对容器直径进行数字表示, 可以直观地估计血管痉挛的程度。此外, 容量评估导致 vasospastic 血管之间的较大差异相比, 船舶直径的评估, 如代表的结果所示。该方法实现的虚拟重建准确反映了血管解剖。这体现在对代表性系列的评价中, 在显微镜下测量的容器直径和数字重建相似, 再现了以前研究的7的观测结果。然而, 尽管有其优点, 还需要进一步的研究来评估这里提出的方法是否优于传统的血管痉挛分析方法。
这里提出的方法的局限性是, 它提供了更多的时间相比, 对铸件的脑标本或组织学分析 (显微 CT 扫描时间90分钟每脑样本, 数据处理45分钟每脑样本)。此外, 微型 CT 扫描仪的可用性可能会限制其应用。这里检查的动物数量足以证明本手稿中所述议定书的可行性。然而, 如果该议定书应用于治疗研究, 动物数量将必须根据预期对船只体积和直径的影响计算。这项研究的另一个局限, 使用小鼠蛛网膜下腔模型是血管痉挛是确定的体内。这使得纵向研究不可能在不同时间点的 SAH 诱导和血管痉挛之前调查基线值。虽然研究表明, 可以用磁共振断层扫描18、计算机断层成像19或数字减法来描述大鼠颅内大型血管的解剖情况。血管造影20, 这些方法, 我们的知识, 尚未被用来分析脑血管痉挛的小鼠蛛网膜下腔模型的体内。值得注意的是, 脑血管痉挛的数字重建, 随后的容量评估, 这里提出的是不限于使用的活体微 CT 数据。如果未来小鼠的高分辨率血管横断面脑成像应可供使用, 则可用于对体内血管痉挛进行容积分析。
The authors have nothing to disclose.
本研究的部分内容是 Pantel 博士论文的一部分, 提交给古腾堡美因茨大学医学院。这项研究得到了 Friedhelm 的支持, 释放了基金会和基金会 Neurochirurgische 研究 (赠款阿尔弗雷德·诺思·怀特黑德)。
Medetomidin | Pfizer, Karlsruhe, Germany | n.a. | |
Midazolam | Ratiopharm, Ulm, Germany | n.a. | |
Fentanyl | Curamed, Karlsruhe, Germany | n.a. | |
Venofix 21G | B Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | n.a. | 21G cannula |
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline containing MgCl2 and CaCl2, pH 7.4 | Sigma-Aldrich, Hamburg, Germany | D8662 | |
4% paraformaldehyde solution | Sigma-Aldrich, Hamburg, Germany | 100496 | |
Microfil MV-122 | Flowtech Inc., Carver, MA, USA | n.a. | Radiopaque |
Micro-CT system Y.Fox | Yxlon, Garbsen, Germany | n.a. | |
Reconstruction Studio software version 1.2.8.1 | TeraRecon, Frankfurt am Main, Germany | n.a. | Reconstruction software |
Amira software version 5.4.2 | FEI Visualization Sciences Group, Hillsboro, OR, USA | n.a. | Visualization software |
PHD ultra syringe pump | Harvard Apparatus | 70-3 | Pressure controlled pump |
anatomical forceps (blunt) | B Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 160323_v | |
Infinity X-21 | Deltapix, Maalov, Denmark | n.a. | high resolution camera |
DeltaPix Insight software version 2.0.1 | Deltapix, Maalov, Denmark | n.a. | |
C57BL6 mice | Charles River, Cologne, Germany |