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生物工学

En Vivo evaluación cuantitativa de la estructura miocárdica, la función, perfusión y viabilidad Usando computarizada micro-tomografía cardiaca

Published: February 16, 2016
doi:
10.3791/53603
, , , ,
1遺伝学科,Erasmus MC, Rotterdam, 2Department of Experimental Cardiology,Erasmus MC, Rotterdam, 3PerkinElmer, Inc., 4Department of Vascular Surgery,Erasmus MC, Rotterdam, 5放射線腫瘍学科,Erasmus MC, Rotterdam

概要

This method outlines the use of Quantum Micro-Computed Tomography (MicroCT) to assess cardiac morphology, function, perfusion, metabolism and viability with iodinated contrast agent in mice with experimentally-induced myocardial ischemia. The technique can be applied for non-destructive high-throughput longitudinal in vivo imaging of various animal models of human heart disease.

Abstract

The use of Micro-Computed Tomography (MicroCT) for in vivo studies of small animals as models of human disease has risen tremendously due to the fact that MicroCT provides quantitative high-resolution three-dimensional (3D) anatomical data non-destructively and longitudinally. Most importantly, with the development of a novel preclinical iodinated contrast agent called eXIA160, functional and metabolic assessment of the heart became possible. However, prior to the advent of commercial MicroCT scanners equipped with X-ray flat-panel detector technology and easy-to-use cardio-respiratory gating, preclinical studies of cardiovascular disease (CVD) in small animals required a MicroCT technologist with advanced skills, and thus were impractical for widespread implementation. The goal of this work is to provide a practical guide to the use of the high-speed Quantum FX MicroCT system for comprehensive determination of myocardial global and regional function along with assessment of myocardial perfusion, metabolism and viability in healthy mice and in a cardiac ischemia mouse model induced by permanent occlusion of the left anterior descending coronary artery (LAD).

Introduction

La cardiopatía isquémica (IHD) sigue siendo la principal causa de morbilidad y mortalidad para los hombres y las mujeres en todo el mundo 1. Debido a la complejidad y las interrelaciones que existen entre los órganos y sistemas a nivel de organismo, el uso de todo el animal como un modelo de la CI sigue siendo relevante no sólo para nuestra mejor comprensión de la fisiopatología de la enfermedad, sino que también permite la evaluación de nuevas estrategias preventivas y terapéuticas . Los modelos de ratón, en particular, han contribuido a nuestro conocimiento del desarrollo cardíaco, patogénesis del infarto de miocardio, hipertrofia de miocardio, miocarditis y lesiones aneurismáticas 2-7. Los parámetros que determinan el rendimiento cardíaco y son útiles en términos de pronóstico y la elección de la intervención terapéutica son la masa cardíaca y la geometría, la función global y regional, la distribución espacial del flujo sanguíneo miocárdico y la viabilidad miocárdica.

Sin embargo, la mayoría de TRADICIONAl métodos de investigación utilizados en modelos de ratón de la enfermedad cardíaca implican medidas invasivas que requieren horas para la finalización de este modo, el animal no puede ser utilizado para mediciones repetidas, o el método de sacrificar animales requerirán 8-12. Por ejemplo, para medir la perfusión miocárdica regional, microesferas marcadas radiactivamente o fluorescentemente se utilizan cuando se detectan señales fluorescentes recuento radiactivo o en un corazón diseccionado físicamente o en situ 13,14.

Del mismo modo, la evaluación del tamaño del infarto en modelos animales de infarto de miocardio se realiza más comúnmente por el cloruro de trifeniltetrazolio tinción (TTC), y con el fin de determinar el curso temporal de la evolución del infarto y el efecto de las intervenciones terapéuticas, esta técnica requiere que los animales necesitan ser sacrificado por examen histopatológico del corazón en diversos puntos temporales 15. Como tales, no destructivas técnicas y humanas que permitan quantitativE y el análisis longitudinal de la morfología cardiaca, la función, el metabolismo y la viabilidad son de suma importancia. En este contexto, las imágenes preclínica es de gran relevancia. Entre las técnicas de imagen disponibles actualmente de imágenes por resonancia magnética (MRI) y la ecocardiografía son los más comúnmente utilizados 16,17,18.

Sin embargo, ya pesar del hecho de que la IRM se considera la modalidad de referencia tanto en el trabajo clínico y preclínico, el alto costo de adquirir y mantener sistemas de RM de animales pequeños dedicados, así como la complejidad de esta tecnología para los usuarios no avanzados para operar , hacer que la RM prohibitivamente caro para el uso rutinario. Con respecto a la ecocardiografía, existen desventajas significativas a la forma en que se mide la función cardíaca. Los datos producidos por la mayoría de los exámenes ecocardiográficos son de dos dimensiones, y con el fin de obtener los volúmenes, las suposiciones geométricas deben hacerse 19. Además, la mala repr intra e inter-observadoroducibility es otra limitación importante de esta técnica. Radioisótopos de imágenes por tomografía de emisión de fotón único (SPECT) y tomografía por emisión de positrones (PET) se utilizan principalmente para la evaluación de la perfusión miocárdica y el metabolismo 17,20,21. Sin embargo, la resolución espacial limitada de estas modalidades de imagen hace que la imagen cardiaca en ratones desafiantes.

Por otra parte, con el advenimiento de la tecnología de detector de panel plano que permite una mejor sensibilidad de rayos X y los tiempos de lectura más rápidos, el estado actual de la técnica sistemas de MicroCT ahora pueden proporcionar cardiorrespiratoria cerrada en tres dimensiones (3D) y de cuatro dimensiones ( 4D) imágenes de resonancia magnética de la calidad de grado. Son los costes de mantenimiento prácticamente libre y fácil de manejar por los usuarios no avanzados. Así, tales instrumentos MicroCT pueden ser muy adecuado para el examen de rutina de los pequeños animales como modelos de enfermedad humana. Lo más importante, con el desarrollo de un nuevo agente de contraste yodado preclínica, sevaluación funcional y metabólica imultaneous del corazón se hizo posible 22-24.

Este agente de contraste contiene una alta concentración de yodo (160 mg / ml), produciendo un fuerte contraste de sangre de la piscina después de su administración intravenosa que permite imágenes in vivo de la vasculatura y las cámaras del corazón. Al cabo de una hora después de la administración, un aumento continuo de contraste de miocardio asociado con su absorción metabólica se puede observar, por lo tanto el mismo agente de contraste se puede utilizar para la evaluación de aturdimiento miocárdico y viabilidad.

El objetivo de la técnica descrita en este manuscrito es permitir a los investigadores a utilizar el sistema microTC de alta velocidad con intrínseca compuerta cardiorrespiratoria, en conjunción con la sangre de la piscina agente de contraste yodado, para determinar la función global y regional del miocardio, junto con la perfusión miocárdica y viabilidad en ratones sanos y en un modelo de ratón de isquemia cardiaca inducida por la oclusión permanentede la arteria descendente anterior coronaria (LAD). Mediante el uso de esta técnica modelo animal y de formación de imágenes, una rápida evaluación de los parámetros cardíacos más importantes se puede realizar de forma repetitiva con una sola modalidad de imagen y sin la necesidad de procedimientos invasivos o la necesidad de sacrificar los animales. La técnica se puede realizar para evaluar nuevas estrategias preventivas y terapéuticas.

Protocol

Todo el trabajo con animales en este estudio fue aprobado por el comité de ética de investigación animal de Erasmus MC. A lo largo de los experimentos, los animales fueron mantenidos de acuerdo con las normas institucionales Erasmus MC. Al final del experimento los animales se sacrificaron mediante una sobredosis de isoflurano anestésico por inhalación. Por favor, busque cuidado animal institucional y utilizar la aprobación del comité antes de comenzar dichos trabajos. 1. Preparación de isquemia cardiaca Modelo Anestesiar el ratón (C57Bl6, 12 semanas de edad) por inhalación de isoflurano al 4%. Intubar al animal usando una cánula 20 y G respirate el ratón a 100 respiraciones por minuto con una presión inspiratoria máxima de 18 cm H 2 O y una presión espiratoria final positiva de 4 cm H 2 O. Usar una mezcla de gas de O 2 / N 2 (v / v = 1/2) que contiene 2,5% de isoflurano para mantener la anestesia y aplicar gotas para los ojos para evitar la desecación de los ojos, mientras que bajo anestesia. Place el ratón sobre una almohadilla de calefacción y medir la temperatura corporal rectal para mantener la temperatura corporal a 37 ° C durante la cirugía. Inyectar buprenorfina (0,05 hasta 0,2 mg / kg) por vía subcutánea justo antes de la cirugía y comprobar el pellizco reflejo del dedo del pie para asegurar suficiente profundidad de la anestesia antes del comienzo del procedimiento quirúrgico. Depilarse el pecho ratón usando crema de depilación y aplicar yodo a la piel. Realizar una incisión haciendo un pequeño corte con unas tijeras en la piel entre la 2ª y 3ª costillas izquierdas. Tire del pectoral menor y el músculo xiphihumeralis así como el músculo dorsal ancho a un lado el uso de pequeños ganchos para permitir el acceso a los músculos intercostales. Corte con cuidado a través de la tercera músculo intercostal sin dañar los pulmones usando una curva 2 mm muelle de hoja de tijera. Empuje el pulmón a un lado el uso de un pequeño trozo de gasa húmeda y romperse el pericardio. NOTA: Tenga cuidado de no dañar el nervio frénico izquierdo. Repositien los pequeños ganchos que sujetan el músculo para el interior del tórax y vuelven a colocar en ellos de modo que una gran parte de la del ventrículo izquierdo (LV) y la pared libre parte de la aurícula izquierda son visibles. Inserte una sutura quirúrgica 7-0 seda debajo de la arteria coronaria izquierda y ocluir la arteria por anudado firmemente la sutura. NOTA: Como en la mayoría de los ratones de la arteria coronaria no es visible, determinar la posición de la ligadura utilizando el atrio y siempre ligar la arteria coronaria 2 mm por debajo del borde de la aurícula izquierda con el fin de estandarizar el tamaño del infarto. comprobar visualmente para la inducción exitosa del infarto mediante la confirmación de la valla de la pared libre del ventrículo izquierdo. Cuando no se observa palidez, lleve a cabo un intento adicional para ocluir la LAD. Cierre el pecho firmemente usando una sutura quirúrgica de seda 6-0. NOTA: El pecho debe ser cerrado hermético para permitir la respiración independiente después de la recuperación. Limpiar la herida con solución salina y cerrar la piel usandosuturas de seda. Aplicar por pulverización la herida en la piel para estimular la cicatrización de heridas y prevenir la infección. Gire el isoflurano y espere hasta que el animal empieza a respirar por sí mismo antes de retirar el tubo de ventilación. Coloque el ratón en una jaula en una almohadilla eléctrica mientras se recupera. NOTA: No deje un animal sin vigilancia hasta que se haya recuperado el conocimiento suficiente para mantener la posición de decúbito ventral. No devuelva un animal que ha sido sometido a una cirugía para la compañía de otros animales hasta que esté completamente recuperado. Administrar dosis adicionales de buprenorfina cada 8-12 horas después de la cirugía para la analgesia post-cirugía. Administrar buprenorfina (50 mg / kg) por vía intraperitoneal. NOTA: analice los animales por microTC (Sección 3) 3-4 horas después de la cirugía para la primera exploración y 6-7 horas después de la cirugía para la segunda exploración. 2. La inyección de contraste microTC Con el fin de adquirir información anatómica, funcional y metabólica en dos successive sesiones de formación de imágenes microTC, utilizan medios de contraste yodados. Exponer y tratar el caucho del tapón del vial usando un 70% de alcohol. Usando una jeringa de bajo espacio muerto, retirar un volumen requerido (5-10 l / g de peso corporal) del agente de contraste. Para evitar el riesgo de embolia durante la inyección, purgar las burbujas de aire, en su caso, mediante el avance del émbolo hacia atrás y hacia adelante y / o golpeando suavemente el lateral de la jeringa y lentamente expulsando el aire en el tejido absorbente estéril hasta que aparezca líquido en la punta de la aguja. Nota: La inyección del contraste MicroCT puede realizarse en animales conscientes o sedados. La restricción física se debe realizar en animales conscientes. Para minimizar el estrés, considere una ligera sedación o anestesia con isoflurano en general con un sistema de anestesia inhalatoria. Antes de la inyección, limpiar la cola con alcohol al 70%. Calentar la cola con una lámpara o mediante la inmersión de la cola en agua caliente (40-45 ° C) para proporcionar una mejor dilatación de los vasos. Inyectar el medio de contraste intravenously (por ejemplo, a través de una de las venas de la cola lateral) a 5-10 l / g de peso corporal. Nota: Optimizar la dosis inyectada para un modelo animal particular o la configuración de adquisición de MicroCT de instrumentos, ya que la mejora de contraste puede ser influenciada por la salud o el estado de la dieta del animal en estudio y el nivel de ruido de la imagen. 3. Imaging microTC Antes de la inyección de contraste, encienda el escáner microTC pulsando el botón de encendido del ordenador. Iniciar el software de control microTC, y calentar el tubo de rayos X haciendo clic en el botón de calentamiento se muestra en la ventana de control de software. Permitir el botón Modo directo que aparezca en el software de control que indica que el calentamiento se ha completado. Inserte la cubierta de pequeño diámetro y colocar el pequeño animal cama. Cree o seleccione la base de datos adecuada, el estudio, y sujeto donde se guardarán los datos de la imagen. Para crear una nueva base de datos, haga clic en el botón Nueva base de datos en la ventana Base de datos,introducir un nombre que especifique la nueva base de datos, haga clic en el botón Examinar en el cuadro de diálogo que aparece, vaya a la unidad donde se guardará la base de datos y haga clic en OK. Observe la nueva base de datos en la ventana Base de datos. Para conectarse a una base de datos existente, haga clic en el botón Conectar a la base de datos en la ventana base de datos, y haga doble clic en el nombre de base de datos. Establecer las condiciones de escaneado mediante la selección de los siguientes parámetros en los menús desplegables de la ventana de control de software: tensión del tubo de rayos X, 90 kV; CT de rayos X de la corriente del tubo, 160 mu; De rayos X en directo corriente del tubo, 80 mu; FOV, 20 mm; técnica de apertura de puerta, cardio-respiratoria; técnica de barrido, 4,5 min. NOTA: Este protocolo permite la formación de imágenes reconstrucción de telediastólico y telesistólico conjuntos de datos 3D, cada uno con un tamaño de matriz de 512 x 512 x 512, con un tamaño de vóxel isotrópico reconstruida de 40 micras. Después de inyectar el animal con el agente de contraste, anestesiar en una cámara de inducción por inhalación de 4% de isoflurano.Colocar el animal en la cama de los animales del escáner con un cono de nariz suministro de 1,5 a 2,0% de isoflurano en una mezcla de oxígeno de aire. Si es necesario, ajustar el flujo de isoflurano para lograr una actividad respiratoria estable del animal con ≤ 60 respiraciones por minuto. Cierre la puerta de instrumentos deslizando hacia la derecha para activar el bloqueo de seguridad. Activar el modo en vivo haciendo clic en el botón de modo en vivo se muestra en la ventana del software de control para ver el tema en tiempo real. Observe la ventana de X-captura y el animal. Nota: El instrumento no genera los rayos X a menos que la puerta esté bien cerrada y el bloqueo de seguridad está activado. Mover la cama de los animales para alinear el pecho ratón dentro del campo de visión (FOV) presionando el control del eje Z etapa de ida y vuelta botones situados en el panel frontal del instrumento. Compruebe que el pecho está en el centro dentro del campo de visión. Utilice la IZQUIERDA animal de control de cama y las flechas DERECHA situado en el panel frontal del instrumento en la posición tque los animales dentro del rectángulo de selección azul. Girar el pórtico mediante la selección de "90" de la lista desplegable Control de giro se muestra en la ventana del software de control y haciendo clic en el botón Configurar. Asegúrese de que el animal permanece dentro del rectángulo de selección azul de la ventana de X-captura. Si es necesario, alinear el animal mediante el uso de la cama de los animales de control de flechas arriba y abajo situado en el panel frontal del instrumento. Nota: Sólo los datos de la imagen dentro del rectángulo de selección azul que aparece en la ventana de X-captura se utiliza para reconstruir el volumen 3D. En la ventana xcapture, cambiar el tamaño de la región cardiorrespiratoria de interés (ROI) con el clic izquierdo del ratón y arrastrando el retorno de la inversión orillas con el cursor del ratón, de manera que las huellas cardiorrespiratorias son claramente visibles en la vista de sincronización. Asegúrese de que la ROI cubre el diafragma y la parte apical del corazón en todas las posiciones de pórtico. Girar el pórtico 90 ° como se describe en el paso 3.6 para asegurarse de que el cardihuellas o-respiratorias siguen siendo claramente visible. NOTA: Con el fin de evitar la exposición innecesaria a la radiación ionizante, reducir al mínimo el tiempo durante el cual se ajustan la posición de los animales y ROI cardiorrespiratoria. Haga clic en el botón de exploración del CT se muestra en la ventana del software de control para inicializar la adquisición. aparecerá CT Scan mensaje de confirmación. Haga clic en el botón SÍ se muestra en el mensaje de confirmación TC para confirmar. Haga clic en el botón NO para cancelar la búsqueda. Una vez que se pulsa el botón SÍ, la indicación de excitación de rayos X de color rojo situado en el instrumento se encenderá NOTA: La indicación será visible también por el icono de tensión parpadeo del cuadro de estado del instrumento de la ventana del software de control. El análisis se completó en 4,5 minutos. El tubo de rayos X se apaga automáticamente y la indicación de rayos X energizante rojo situado en el instrumento y en el panel de control de la ventana del software de control se atenuará. Las proyecciones se ordenarán de forma automática y el progO prima será indicado por las barras de progreso verdes que se muestran en la ventana GetSynchronizedRaw. Los conjuntos de volúmenes que representan fases telediastólico y telesistólico del ciclo cardiaco se reconstruirán automáticamente dentro de 2-3 minutos adicionales. NOTA: Para cancelar la búsqueda, haga clic en el botón de parada de emergencia en el panel de control de la ventana del software de control o pulse el botón de parada de emergencia mecánico situado en el panel frontal del instrumento. Tenga en cuenta las vistas transaxial, coronal, sagital y de las reconstrucciones en software de visualización 2D. Tómese unos segundos para revisar la calidad de las imágenes adquiridas. Busque las señales de movimiento de los animales que pueden ser causados ​​por un nivel inadecuado de anestesia. Si es necesario, hacer las modificaciones pertinentes y repetir la exploración. NOTA: Si se duplican las estructuras en la imagen, se muestra con bordes dobles o muestran con rayas, entonces estos son los habituales "banderas rojas" que pueden indicar que el nivel de la anestesia puede ser insuficiente y queel animal se ha movido durante la exploración. En tales casos, el nivel de anestesia debe ser ajustado y la exploración debe ser re-adquirido. Retire el animal desde el escáner y permitir una recuperación completa de la anestesia bajo supervisión. Adquirir una exploración MicroCT adicional durante la fase metabólica de la captación de contraste (de 3 a 6 horas después de la inyección de contraste). NOTA: Más detalles sobre los valores medios de mejora de infarto de C57BL / 6 y ratones BALB / c fueron publicados por Detombe et al y Ashton et al 22,23.. 4. Análisis de los datos MicroCT Cargar ambos archivos telediastólico y telesistólico VOX en Analizar el software 12. Abrir cada imagen cargada con el módulo de las secciones oblicuas y llevar a cabo la reforma imagen a corto axial. Con el fin de minimizar el tiempo de procesamiento de imágenes considerar recortar las imágenes usando la función de volumen Subregión / cojín del módulo de la calculadora de imagen. Para ambos volúmenes, mantener idéntica SubRegion Bajo y Alto X, Y, Z dimensiones. Anexar los dos volúmenes y abrir con el módulo de edición de volumen. Para una mejor visualización de las estructuras, ajustar la intensidad de la imagen si es necesario. Realizar la preparación del contorno endocárdico. En la ficha semi-automática del extractor seleccione Objeto módulo de edición de volumen, establecer un punto de semilla en el ventrículo izquierdo (VI) y ajustar los valores de umbral, de manera que la cavidad ventricular izquierda está delineada desde el miocardio. Para determinar el valor de umbral, utilizar algoritmos de umbralización automáticos o el valor medio máximo de ancho total (FWHM) determinada con el módulo de perfil de línea. Dibuje un límite a lo largo del plano de válvula mitral prospecto para evitar que la región se extiende hacia la aorta, haga clic en el botón Extraer objetos para completar la segmentación. Ambos volúmenes telediastólico y telesistólico serán objeto de tratamiento automatizado. Nombre de la región (por ejemplo, la cavidad LV) y guardar el mapa de objetos en el directorio de archivos correspondiente. perform preparación del contorno epicárdico. Añadir un nuevo objeto y realizar la segmentación de la superficie epicárdica del corazón, ya sea utilizando herramientas semi-automáticas o manuales de segmentación del módulo de edición de volumen. Asegúrese de que ambos contornos telediastólico y telesistólico se identifican correctamente. Si es necesario, realice un ajuste manual. Nombre las regiones (por ejemplo, LV miocardio) y guardar el mapa objeto en el directorio de archivos correspondiente. Nota: Filtrado de imágenes con el módulo de filtros espaciales puede llevarse a cabo, además, para mejorar la velocidad y la calidad de las segmentaciones. Con el fin de extraer las mediciones volumétricas de las correlaciones de objetos (salvado) abrir el volumen añadido con la Región del módulo de interés. Asegúrese de que el mapa se carga corregida, abra la ventana de opciones de ejemplo, seguro que tanto los objetos LV LV cavidad y Miocardio se seleccionan hacer, y haga clic en el botón de imágenes de muestra. Guarde el archivo de registro. Para el análisis regional de la función cardiaca y el metabolismo, utilice el Di Radialherramienta proveedor de la Región de Interés módulo para subdividir aún más los volúmenes segmentados. 5. Cálculo de la global y los parámetros regionales del corazón Para calcular el volumen de eyección del ventrículo izquierdo (LVSV), restar el volumen del ventrículo izquierdo de fin de sístole (VTS) a partir del volumen diastólico final del ventrículo izquierdo (VTD): LVSV = VTDVI – VTS; Para calcular la fracción de eyección ventricular izquierda (FEVI), dividir el volumen de eyección del ventrículo izquierdo (LVSV) entre el volumen diastólico final del ventrículo izquierdo (VTD) y se multiplica por 100%: FEVI = LVSV / VTDVI * 100%; Para calcular el gasto cardíaco (CO), multiplicar el volumen de eyección del ventrículo izquierdo (LVSV) por la frecuencia cardíaca (FC): CO = HR LVSV *; Para calcular la masa del ventrículo izquierdo del miocardio (LVMM), restar el volumen de la pared del miocardio ventricular izquierdo obligado por la superficie del endocardio (LVMV ENDO) desde la izquierda ventrvolumen de la pared miocárdica icular obligado por la superficie del epicardio (LVMV PAI), y se multiplica por el peso específico del miocardio, 1,05 g / cm3: LVMM = (LVMV EPI – LVMV ENDO) * 1.05; Para calcular el índice de masa del ventrículo izquierdo del miocardio (LVMMI), dividir la masa del ventrículo izquierdo del miocardio (LVMM) por el peso corporal del ratón (BW): LVMMI = LVMM / BW; Para calcular el porcentaje del tamaño del infarto de miocardio del ventrículo izquierdo (% LVMIS), dividir el volumen del ventrículo izquierdo del miocardio infartado (LVMV MI) por el ventrículo izquierdo volumen total de infarto (LVMV TOTAL), y se multiplica por 100%: LVMIS% = LVMV MI / LVMV TOTAL * 100%; Nota: Para LVMM, LVMMI y cálculos LVMIS%, utilizar las mediciones de volumen endo y epicárdicos de los correspondientes conjuntos de datos end-diastólica o sistólica final. Informe de fin de sístole promedio y de fin-diíndices ción diastólica. Para calcular las anomalías de la contractilidad segmentaria del ventrículo izquierdo (LVWM), restar el diámetro de la pared segmentaria izquierdo de fin de sístole ventricular (LVESWD) del segmentaria del ventrículo izquierdo diámetro de la pared de fin de diástole (LVEDWD): LVWM = LVEDWD – LVESWD; Mostrar los resultados como mapas polares circunferenciales (Ojo de toros parcelas polares). Para calcular el engrosamiento de la pared ventricular segmentaria izquierda (% LVWTh), restar la segmentaria izquierda espesor de pared de fin de diástole ventricular (LVEDWTh) del segmentaria izquierda espesor de pared de fin de sístole ventricular (LVESWTh), se divide por la segmentaria pared izquierda diastólica final del ventrículo espesor (LVEDWTh), y se multiplica por 100%: LVWTh% = (LVESWTh – LVEDWTh) / LVEDWTh * 100%; Mostrar los resultados como mapas polares circunferenciales (Ojo de toros parcelas polares). Para el cálculo de la fracción de eyección regional (% ref), resta el cuadrado de los segmentos del ventrículo izquierdo de fin de sístolediámetro de la pared (LVESWD) de la plaza de segmentaria del ventrículo izquierdo diámetro de la pared de fin de diástole (LVEDWD), se divide por el cuadrado de segmentaria del ventrículo izquierdo diámetro de la pared de fin de diástole (LVEDWD), y se multiplica por 100%: REF =% (LVEDWD 2 – LVESWD 2) / 2 * LVEDWD 100%; Mostrar los resultados como mapas polares circunferenciales (Ojo de toros parcelas polares). Para presentar la captación regional de la perfusión miocárdica y el contraste, convertir los valores de intensidad media en números CT (unidades Hounsfield, HU). Convertir ambas telediastólico y telesistólico conjuntos de datos ajustando la base de aire seleccionado de la región seleccionada fuera del animal a – 1000 HU, y agua a 0 HU usando un pequeño tubo de radio-transparente lleno de agua. Mostrar los resultados como mapas polares circunferenciales (Ojo de toros parcelas polares). 6. Análisis estadístico Representar a todos los datos de visualización gráfica polar como media ± desviación estándar (DE). Evaluar la estadísticadiferencia istical usando análisis unidireccional de la varianza (ANOVA) u otra técnica apropiada.

Representative Results

MicroTC adquisición, reconstrucción de imágenes, y evaluación de la calidad de imagen. Cuatro ratones C57BL / 6, tres con oclusión LAD permanente y una operación simulada, con éxito recuperado de la cirugía y completado el protocolo de formación de imágenes que consistía en una administración en bolo intravenosa del agente de contraste individual y dos adquisiciones MicroCT cardiorrespiratorias 4,5 min. La frecuencia cardíaca media durante los estudios MicroCT fue de 385 ± 18 latidos por minuto. Telediastólico y telesistólico reconstrucción de la imagen utilizan patentada compuerta intrínseca basada en imágenes, en el que dedica dispositivos respiratorios y monitorización cardiaca tales como derivaciones de ECG y sensor neumático respiratoria no fueron necesarios. Después de la reconstrucción, la calidad de la imagen de ambos telediastólico y telesistólico conjuntos de datos fue visto de antemano el uso de software de visualización 2D. La calidad de la imagen se ha encontrado satisfactorio y no había necesidadpara realizar adquisiciones de imagen adicionales. Por lo tanto, todos los datos informados se obtuvieron a partir de dos lecturas por ratón; la primera exploración tomada 10 minutos después de la inyección durante la fase de acumulación de sangre del contraste, y la segunda exploración adquirió después de la inyección de 3-4 horas durante la fase de absorción metabólica del contraste. Representante agrupación de sangre a corto axiales telediastólico y telesistólico secciones transversales de un corazón de ratón con infarto de miocardio (Figura 1) y de un corazón de ratón y sin infarto de miocardio (Figura 2) demostró una excelente delimitación cavidad ventricular izquierda con poco ruido de fondo , lo que permite la evaluación anatómica y funcional precisa. Las áreas de contraste de rarefacción que corresponden a un infarto de miocardio estaban bien demarcados en las imágenes axiales corto del corazón de ratón sometido a la ligadura de la arteria coronaria LAD (Figura 1), pero no en el animal simulacro de operar (Figura 2). <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page = "1"> Evaluación cuantitativa de la función ventricular izquierda. segmentaciones 3D basados ​​en umbrales se realizaron en dos volúmenes telediastólico y telesistólico para determinar el volumen del ventrículo izquierdo de fin de diástole (VTDVI) y del ventrículo izquierdo volumen telesistólico (VTS) en cada animal. Volumen sistólico del ventrículo izquierdo (LVSV), fracción de eyección ventricular izquierda (FEVI) y el gasto cardíaco (CO) se calcularon a partir VTDVI y VTSVI de acuerdo con las fórmulas descritas en la Sección 5. Los resultados de las mediciones de volumen y funcionales globales se resumen en la Tabla 1 . Tres horas después de la ligadura, el normalizado para el peso corporal del animal significa VTDVI no fue diferente entre el grupo de infarto de miocardio y el animal con operación simulada (2,8 ± 0,23 vs. 2,3). Sin embargo, el peso corporal media normalizada VTS fue mayor en el grupo de infarto de miocardio (2,1 ± 0,31 vs. 0,92). CorrespondienteLy, la FEVI media y el gasto cardíaco (CO) en ratones con oclusión de la arteria coronaria LAD fueron más bajos en comparación con el ratón con operación simulada (23,1% ± 7,1% frente a 60,5%, y 0,26 ml ± 0,08 ml vs. 0,55 ml respectivamente ). Evaluación cuantitativa de miocardio LV masa y el tamaño del infarto. Tanto la masa del ventrículo izquierdo del miocardio (LVMM) y el índice de masa miocárdica ventricular izquierda (LVMMI) se determinaron en función del epicardio y del endocardio segmentaciones incluyendo los músculos papilares y trabéculas. Ambos reconstrucciones telediastólico y telesistólico fueron procesados ​​y los valores tanto para el grupo de infarto de miocardio y el animal con operación simulada se resumen en la Tabla 1. Volúmenes de infarto de miocardio se determinan con base en contraste rarefacción usando volumetría 3D basada en el umbral. Como se muestra en la Tabla 1, tres horas después de LAD coronary ligadura de la arteria las zonas de riesgo (AAR) en el ratón 1, 2 y 3 fueron 22,4%, 13,3% y 15,8%, respectivamente, de la LVMM. Imágenes de perfusión miocárdica (MPI). Representante de la trama muestra polares circunferenciales telesistólicas (Ojo de toros parcelas polares) de perfusión miocárdica en un ratón con infarto de miocardio (Mouse 1) y un ratón sin infarto de miocardio (ratón 4) telediastólico y se muestran en las figuras 3 y 4. Las imágenes utilizadas para producir las parcelas fueron adquiridas 10 minutos después de la administración del agente de contraste y 3 horas después de la ligadura de LAD. Los valores homosegmental telediastólico y telesistólico obtenidos del mismo animal no fueron diferentes. Sin embargo, se observó a mediados de hypoenhancement anterior, media-inferolateral, a mediados de anterolateral, anterior apical y segmentos laterales apicales de un ratón con infarto deinfarto, alteraciones que demuestran en el flujo sanguíneo coronario causados ​​por oclusión de la arteria LAD (Figura 3). No existe tal deterioro se pudo observar en el corazón del animal con operación simulada (Figura 4). La viabilidad miocárdica y Metabolismo. Representante de la trama muestra polares circunferenciales telesistólicas (Ojo de toros parcelas polares) de captación miocárdica metabólico en un ratón con infarto de miocardio (Mouse 1) y un ratón sin infarto de miocardio (ratón 4) telediastólico y se muestran en las figuras 7 y 8. Las imágenes utilizadas para producir las parcelas fueron adquiridas 3-4 horas después de la administración de contraste y 5-6 horas después de la ligadura de LAD. captación de contraste de miocardio diferente podría también ser observado visualmente en secciones transversales de corta axial de un corazón de ratón que se sometió a LAD oclusión de la arteria coronaria ( <strong> Figura 5), pero no en el ratón con operación simulada (Figura 6). Los valores homo-segmentarias telediastólico y telesistólico obtenidos del mismo animal no fueron diferentes. Los diagramas polares periféricas mostraron el segmento específico de anomalías (Figura 7) con patrón similar a los que se muestran en los mapas de perfusión miocárdica (Figura 2). No hay defectos de captación de contraste fueron vistos en los diagramas polares circunferenciales del ratón operación simulada (Figura 8). Evaluación cuantitativa de LV función regional. La calidad de la imagen era satisfactoria para llevar a cabo la evaluación visual del movimiento del ventrículo izquierdo y engrosamiento de las reconstrucciones telediastólico y telesistólico en todos los ratones fotografiados. El movimiento de la pared del VI, espesantes y fracción de eyección regional puntuaciones para cada segmento de un ratón con y sin mi infarto ocardial se da en la Figura 9 y la Figura 10. Como se esperaba, la ligadura de la arteria coronaria LAD resultó en marcada disminución de los índices funcionales regionales LV (Figura 9), mientras que no se observó ningún efecto en el ratón con operación simulada (figura 10). Figura 1. Representante agrupación de sangre a corto axial de fin de diástole (A) y de fin de sístole (B) secciones transversales de un corazón de ratón con infarto de miocardio (ratón 1). Las imágenes fueron adquiridas 3 horas después de la oclusión de la arteria coronaria LAD y 10 min después de la administración de contraste. El contraste negativo señalado por las flechas de color amarillo se debe a la falta de contraste opacificación de la región infartada. /53603/53603fig2.jpg "/> Figura 2. Representante agrupación de sangre a corto axial de fin de diástole (A) y de fin de sístole (B) secciones transversales de un corazón de ratón sin infarto de miocardio (ratón 4). Las imágenes fueron adquiridas 3 horas después de la operación simulada y 10 minutos después de la administración de contraste. opacificación de contraste es presentar de forma homogénea en todas las rebanadas de miocardio. Figura 3. Representante de la trama muestra polares circunferenciales telesistólicas (Ojo de toros parcelas polares) de perfusión miocárdica en un ratón con infarto de miocardio (ratón? 1) telediastólico y. (A) El ventrículo izquierdo se subdivide en basal, a mediados de la cavidad, y las porciones de corta axial apicales de acuerdo con el modelo de 17 segmentos AHA 25. perfusión diferente es claramente visible a mediados de anterior, media-inferolateral, medianoanterolateral, anterior apical y segmentos laterales apicales. Los valores mostrados representan los medios de segmentar en unidades Hounsfield ± desviaciones estándar. (B) los mapas de perfusión miocárdica se muestran sin subdivisión en 17 segmentos. No se muestra el centro de la parcela correspondiente a la punta del corazón (segmento 17). Figura 4. Representante de la trama muestra polares circunferenciales telesistólicas (Ojo de toros parcelas polares) de perfusión miocárdica en un ratón sin infarto de miocardio (4) mouse telediastólico y. (A) El ventrículo izquierdo se subdivide en basal, a mediados de la cavidad, y las porciones de corta axial apicales de acuerdo con el modelo de 17 segmentos AHA 25. perfusión similar está presente en todos los segmentos. Los valores mostrados representan los medios de segmentar en unidades Hounsfield ± desviaciones estándar. (B) mapas de perfusión miocárdica se muestran sin subdivisión en 17 segmentos. No se muestra el centro de la parcela correspondiente a la punta del corazón (segmento 17). Figura 5. absorción metabólica Representante corto axial de fin de diástole (A) y de fin de sístole (B) secciones transversales de un corazón de ratón con infarto de miocardio (ratón 1). Las imágenes fueron adquiridas 6-7 horas después de la oclusión de la arteria coronaria LAD y 3-4 horas después de la administración de contraste. El contraste negativo señalado por las flechas blancas se debe a la falta de captación de contraste metabólico en la región infartada. Figura 6. absorción metabólica Representante corto axial de fin de diástole ( <strong> A) y de fin de sístole (B) secciones transversales de un corazón de ratón sin infarto de miocardio (ratón 4). Las imágenes fueron adquiridas 6-7 horas después de la operación simulada y 3-4 horas después de la administración de contraste. absorción metabólica del miocardio de contraste es presentar de forma homogénea en todos los cortes. Figura 7. representativos telediastólico y telesistólico circunferenciales gráfico aparecen polares (Ojo de toros parcelas polares) de absorción metabólica del miocardio en un ratón con infarto de miocardio. (A) El ventrículo izquierdo se subdivide en basal, a mediados de la cavidad, y apical corta -axial porciones de acuerdo con el modelo de 17 segmentos AHA 25. absorción metabólica diferente es claramente visible a mediados de anterolateral, anterior apical, apical inferior y laterales segmentos apicales. Los valores mostrados representan los medios segmentarias en Hounsfield units ± desviaciones estándar. (B) los mapas de absorción metabólica del miocardio se muestran sin subdivisión en 17 segmentos. No se muestra el centro de la parcela correspondiente a la punta del corazón (segmento 17). Figura 8. Representante telediastólico y telesistólico circunferenciales gráfico aparecen polares (Ojo de toros parcelas polares) de absorción metabólica del miocardio en un ratón sin infarto de miocardio. (A) El ventrículo izquierdo se subdivide en basal, a mediados de la cavidad, y apical corta -axial porciones de acuerdo con el modelo de 17 segmentos AHA 25. absorción metabólica diferente es claramente visible a mediados de anterolateral, anterior apical, apical inferior y laterales segmentos apicales. Los valores mostrados representan los medios de segmentar en unidades Hounsfield ± desviaciones estándar. (B) Metaboli miocardiomapas de captura de C se muestran sin subdivisión en 17 segmentos. No se muestra el centro de la parcela correspondiente a la punta del corazón (segmento 17). Figura 9. movimiento Representante pared miocárdica (mm), engrosamiento de la pared (%), y la fracción de eyección regional (%) presentaciones de gráficos polares circunferenciales (Bulls Eye diagramas polares) de un ratón con infarto de miocardio. (A) El ventrículo izquierdo se subdivide en basales, a mediados de la cavidad, y las porciones de corta axial apicales de acuerdo con el modelo de 17 segmentos AHA 25. La presencia de las regiones, y disquinéticas hipocinéticas, akinetic a mediados de la cavidad y las porciones apicales denotan defecto extenso infarto. (B) Los mapas regionales de medición de miocardio se muestran sin subdivisión en 17 segmentos. El centro de la parcela correspondiente a la punta del corazón (segmento 17) esno mostrada. Figura 10. movimiento Representante pared miocárdica (mm), engrosamiento de la pared (%), y la fracción de eyección regional (%) presentaciones de gráficos polares circunferenciales (Bulls Eye diagramas polares) de un ratón sin infarto de miocardio. (A) El ventrículo izquierdo se subdivide en basales, a mediados de la cavidad, y las porciones de corta axial apicales de acuerdo con el modelo de 17 segmentos AHA 25. No se detecta ninguna anomalía aparente. (B) Los mapas regionales de medición de miocardio se muestran sin subdivisión en 17 segmentos. No se muestra el centro de la parcela correspondiente a la punta del corazón (segmento 17). Tabla 1. volúmenes del ventrículo izquierdo y AAM mundiales índices funcionales. ured en tres ratones 3 horas después de la oclusión de la arteria coronaria LAD y en un ratón con operación simulada * BPM, las pulsaciones por minuto; VTDVI, dejó el volumen diastólico final del ventrículo; VTSVI, dejó el volumen sistólico final del ventrículo; LVSV, del ventrículo izquierdo volumen sistólico; FEVI: fracción de eyección del ventrículo izquierdo; CO, el gasto cardíaco; LVMV TOTALES, del ventrículo izquierdo volumen total de infarto; LVMM, masa del ventrículo izquierdo del miocardio; LVMMI, ventricular izquierda índice de masa miocárdica; LVMV MI, del ventrículo izquierdo volumen de infarto de miocardio; % LVMIS,% ventricular izquierda el tamaño del infarto de miocardio.

Discussion

En los últimos años se ha convertido en MicroCT la modalidad de muchas investigaciones considerados para la caracterización de la estructura y la función cardíaca en animales pequeños 26-29,30. Sin embargo, los instrumentos utilizados en el trabajo previo fue construida ya sea personalizado o ya no está disponible comercialmente. Como tal, este estudio tiene como objetivo proporcionar un protocolo sencillo y completo para el uso del sistema de microTC de alta velocidad con intrínseca compuerta cardio-respiratoria para determinar la función global y regional cardiaca junto con la perfusión miocárdica y viabilidad en pequeños animales como modelos de corazón humano enfermedad.

Uno de los requisitos más importantes para el estudio de la estructura y función del corazón es la capacidad del escáner para dar cuenta de los movimientos del corazón fisiológicas. Con este fin, ECG-basan técnicas de activación periódica prospectiva y retrospectiva se pueden utilizar. Sin embargo, prospectivo (paso y disparar) gating se basa en un intervalo de pre-especificada del ciclo cardiaco, para el examenPLE durante la diástole, cuando el movimiento del corazón es menos. Con este enfoque sólo se obtiene una imagen por ciclo cardiaco y sólo una fase del ciclo cardiaco puede ser reconstruido. Como tal, además de ser mucho tiempo para generar, reconstrucciones prospectivamente cerradas producen sólo un conjunto de datos, que está privado de información funcional. gating retrospectivo, por otra parte, permite la reconstrucción de múltiples conjuntos de datos en cada parte del ciclo cardíaco, lo que permite el análisis funcional ventricular izquierda global y regional.

El trabajo actual emplea reconstrucciones cardiorrespiratorias con la sincronización retrospectiva intrínseca. Sincronización retrospectiva intrínseca utiliza el software basado en imágenes patentada para reconstruir fases cardíacas telediastólico y telesistólico, sin necesidad de que respiratoria dedicado y dispositivos de monitorización cardíaca 29,31,32. Un excelente acuerdo de sincronización retrospectiva retrospectivo y extrínseca ECG dependientes intrínseco para studyila función cardíaca ng en ratones y ratas se demostró por Dinkel et al. 29. Durante el presente trabajo, intrínseca sincronización retrospectiva no sólo minimiza significativamente el tiempo necesario para configurar la exploración, sino que también elimina la dependencia del hardware de supervisión, tales como derivaciones de ECG y sensor neumático respiratoria, así como las habilidades del operador adicional para configurar correctamente hacia arriba.

Después de la reconstrucción, la calidad de la imagen de ambos telediastólico y telesistólico conjuntos de datos se encontró satisfactoria para el análisis cardiaco. Durante el examen de las imágenes, se prestó especial atención a los artefactos de movimiento que pueden ocurrir durante un nivel inadecuado de la anestesia, rayar los artefactos que pueden ocurrir como resultado de las proyecciones que faltan en los animales con artefactos de alta velocidad de respiración, baja atenuación que son comúnmente causados ​​por estructuras óseas y puede imitar los defectos de perfusión, y artefactos de anillo que pueden surgir de errores de calibración o el fallo de uno o más ele detectormentos.

La capacidad de MicroCT para producir información estructural y funcional cardíaco depende también de la disponibilidad de agente de contraste intravascular adecuado. La mayoría Actualmente contrastes MicroCT disponibles en el mercado en general se puede subdividir en macrófagos no metabolizable de partículas específico y polidispersos contrastes yodados metabolizable 23,33-36. Aunque los agentes de partículas ofrecen una mayor opacificación de rayos X debido a su mayor número atómico (de bario, Z = 56; y oro, Z = 79), no pueden ser utilizados para la evaluación metabólica. Además, estos agentes son vistos como nocivo para el organismo y eliminados por los macrófagos del hígado (células de Kupffer), las células que limpian del sistema reticuloendotelial (RES). Debido a su naturaleza no metabolizable, estos agentes inducen cambios en la microcirculación hepática concomitante con daño hepático 37.

contrastes a base de yodo metabolizable, por otra parte, no son targeted para la eliminación RES-específicas, por lo que debe ofrecer un mejor perfil de seguridad y evitar la toxicidad hepática. Además de su mejor perfil de seguridad, estos contrastes son absorbidos por los tejidos metabólicamente activos, por lo tanto puede ser utilizado para la evaluación de la viabilidad 22,23. Con este fin, se seleccionó agente de contraste yodado para el presente estudio. El contraste se administró a una dosis de 5 o 10 l por gramo de peso corporal del animal como una inyección intravenosa única en bolo. Aunque ambas dosis produjeron resultados satisfactorios de mejora, se observó un aumento dependiente de la dosis en ventricular izquierda y los niveles miocárdicos de contraste cuando se inyectó 10 l / g del contraste. De interés, con la mayor dosis, la duración de la acumulación de sangre fue prolongado y el pico de captación de contraste de miocardio se retrasó. Un animal (ratón 1) Se realizó un seguimiento de 10 semanas después de la cirugía y durante este período fue fotografiada cada dos semanas. A partir de la experiencia, no hay efectos adversos relacionados con el contraste (un total de 5 eninyecciones) o relacionados a la exposición de rayos X (un total de 10 exploraciones MicroCT) se observaron en este ratón durante el período de monitoreo. Uno de los más frecuentes efectos adversos de la exposición a largo plazo de yodo es la perturbación de la glándula tiroides que no se observó macroscópicamente en los exámenes post mortem. Mannheim et al. Estudiaron los niveles de tiroxina después de 3 administraciones consecutivas de contraste y no encontraron ninguna diferencia cuando los niveles se compararon con los controles 37. Con el uso de los mismos MicroCT conjuntos de datos, no se detectaron signos de fibrosis pulmonar inducida por la radiación en este animal (datos no mostrados), conformando la seguridad del procedimiento.

La evaluación de la función cardíaca ventricular global y regional se considera el factor más determinante del rendimiento cardíaco e importante en cuanto al pronóstico y la elección de la intervención terapéutica 38,39. Los índices de función ventricular global son el volumen diastólico final del ventrículo izquierdo (VTDVI), el volumen del ventrículo izquierdo de fin de sístole (VTS), el volumen de eyección del ventrículo izquierdo (LVSV), fracción de eyección ventricular izquierda (FEVI) y el gasto cardíaco (CO). Estudios anteriores MicroCT confirmaron que la evaluación cuantitativa de la función cardíaca global es factible en modelos murinos de enfermedad cardiovascular y que pronunciada disminución de la función cardíaca global tiene lugar poco después de la oclusión de la arteria LAD. Estos resultados están de acuerdo con los informes anteriores en que la marcada reducción en LVSV, FEVI, y CO ya se produjeron en el día 1 después de la oclusión 29,40-43. Es digno de mención que el rendimiento funcional cardiaca depende del tipo y grado de la anestesia, por lo tanto para las medidas exactas de la frecuencia cardíaca durante la adquisición de la imagen debe ser lo más fisiológica posible 44.

La evaluación cuantitativa de la masa miocárdica del ventrículo izquierdo (LVMM) es importante para la evaluación de la hipertrofia ventricular izquierda y se realizó principalmente usando MRMe 11,43,45,46. LVMM a menudo se corrigió para el peso corporal y se presenta como el índice de masa del ventrículo izquierdo del miocardio (LVMMI) para permitir la normalización del peso cardiaco entre los ratones de diferentes edades y habitus. Estimación precisa de estos parámetros es importante, ya que los ratones con infarto de miocardio desarrollan significativa hipertrofia VI 47. Evaluación de la geometría LVMM, LVMMI, y LV es también importante para el diagnóstico de la hipertrofia cardíaca y la displasia 11. Como tal, la determinación de estos parámetros será adicionalmente beneficiosa para diferenciar condiciones tales como la hipertrofia concéntrica, hipertrofia excéntrica, o remodelación concéntrica. En el presente trabajo, tanto los valores LVMMI LVMM y se determinaron en ratones sometidos a ligadura de la arteria LAD y en el animal con operación simulada. Posteriormente, se identificó el tamaño del infarto de miocardio y se utiliza para calcular el porcentaje del tamaño del infarto. Aunque durante la cirugía de la ligadura de la arteria coronaria LAD era applied en el mismo nivel, la oclusión generada infartos con cierta variabilidad: 13,3%, 15,8% y 22,4% (Tabla 1). Una posible explicación de esta variabilidad puede emanar de las diferencias en la anatomía de las arterias coronarias y de su suministro de sangre territorial entre los animales, y de acuerdo con los informes anteriores 48. La forma más común de evaluación tamaño del infarto en un modelo de ratón de infarto de miocardio es por tinción ex vivo de trifenil tetrazolio cloruro de (TTC), la técnica que no permitiría la vigilancia longitudinal de la enfermedad en el mismo animal. En el contexto de un trabajo anterior de Ashton et al. 22 y de esta presente, es de destacar que MicroCT en conjunción con el agente de contraste yodado puede proporcionar un método alternativo y no destructivo para determinar el tamaño del infarto longitudinalmente.

Una ventaja adicional de la técnica MicroCT radica en la determinación muy precisa de la isquemia regional. Like en los seres humanos la arteria coronaria izquierda de las divisiones de ratón en una arteria descendente (LAD) y una rama septal (LCX). Sin embargo, en ratones, la anatomía de los manojos laterales de la DA y la CX difiere considerablemente entre los animales 48. Grandes manojos de la LCX a veces son muy similares a la LAD y desde las arterias coronarias de ratones son intra-miocárdica y, por tanto, no visible, los apoyos laterales de la LCX son a veces accidentalmente, pero inevitablemente incluidos en la oclusión coronaria durante el procedimiento de ratón-infarto. Como tal, el mapa polar circumferentional obtenido después de MicroCT se puede utilizar para determinar exactamente que las arterias coronarias se ocluyen, ya que la captación de perfusión y el contraste en los sectores 2, 3, 8 y 9 están afectadas por la LCX mientras que los sectores 7, 10, 11, 12 , 13, 15, 16 y 17 son suministrados por la LAD. De acuerdo con ello, el mapa polar es de gran beneficio para la determinación precisa de las arterias ocluidas y, en consecuencia ayuda importante en la correcta interpretación de los efectos de la myocamiocardio rdial de la función cardiaca y la progresión de la enfermedad.

El modelo de infarto de miocardio de ratón utilizado altamente imita la situación clínica humana, cuando los recipientes coronarias se ocluyen pronto como resultado de una ruptura de la placa y, como tal, es de gran beneficio para estudiar el desarrollo de la enfermedad del corazón infartado 49. Mientras que en el tratamiento de los países occidentales desarrollados de los pacientes que sufren de infarto de miocardio está destinada a restablecer rápidamente la recirculación del vaso coronario, en muchas ocasiones, sobre todo en los países económicamente menos desarrollados, donde la incidencia de infarto de miocardio está aumentando rápidamente, la oclusión no puede ser anulado en tiempo de 1,50. Esto induce en los infartos grandes ventriculares que más a menudo dará lugar a la insuficiencia cardíaca crónica y son una enorme carga para la salud pública. En consecuencia, los métodos de diagnóstico no invasivos longitudinales utilizando un modelo de infarto de miocardio con una arteria coronaria permanente OCClusion y un infarto ventricular grandes son de gran importancia para el desarrollo de nuevas estrategias de tratamiento contra esta enfermedad.

de imágenes de perfusión miocárdica La TC es una técnica rápida evolución que permite la evaluación cuantitativa de anomalías regionales flujo sanguíneo coronario y su relevancia para la función del corazón y la viabilidad. Los estudios más recientes pequeños animales reducen la brecha entre microTC y SPECT, la modalidad de elección para la perfusión y la viabilidad de evaluación 22. Con el objetivo de evaluar el grado de deterioro del flujo sanguíneo regional causada por la oclusión de la arteria coronaria LAD, también se evaluaron los datos MicroCT para obtener información de perfusión miocárdica. La arteria LAD ligado se conoce proporcionar el suministro de sangre a la pared libre, que forma parte del tabique, y la región apical del ventrículo izquierdo. defectos de perfusión miocárdica (áreas) de ratón hypoenhanced 1 se muestran en un sistema polar de coordenadas y evidente a mediados de anterior, media-inferolateral, a mediados de anterolateral, apicalanterior, y segmentos laterales apicales, los resultados son consistentes con la misma distribución coronaria (Figura 3). No hay diferencia entre los defectos de perfusión derivados de las imágenes telediastólico y telesistólico se encontró en homosegments. Los perfusión miocárdica polares visualización de mapas telediastólico y telesistólico del animal con operación simulada se muestran en la Figura 4. Las pequeñas diferencias en el flujo sanguíneo del miocardio entre los segmentos de los animales de control no son significativas en ambas representaciones telediastólico y telesistólico . Curiosamente, las áreas de hypoenhancement se puede ver visualmente en las imágenes de sección transversal axial corta (Figura 1) y se puede cuantificar fácilmente, como se muestra jp la Figura 3. Esto no era posible en el estudio de Befeda et al., Y puede explicarse por mayor ruido del instrumento utilizado microTC 22. Con el fin de discernirse visualmente, las diferencias de señal deben ser de al menos tres a cinco veces mayorque el ruido (desviación estándar) en la imagen 51. Bajo nivel de ruido de la MicroCT utilizado en este estudio permitió la detección de una pequeña diferencia de señal entre el miocardio alterada y normalmente perfundido (127HU ± 23HU vs. 217HU ± 29HU), lo que permite la evaluación satisfactoria de los defectos del patrón de perfusión miocárdica.

Una de las principales ventajas del uso de agente de contraste yodado es la capacidad de evaluar la viabilidad miocárdica y el metabolismo debido a la mejora de miocardio relacionadas con contraste. Para nuestro conocimiento, la capacidad del contraste para mejorar miocardio fue descrito primero por Detombe et al. 23 y su primer uso para formación de imágenes de infarto de miocardio se informó por Ashton et al. 22. Aunque el grupo indicó que el miocardio perfundido en los ratones con infarto de miocardio mostró realce similar a los controles, y que el miocardio infartado no mostró ninguna mejora, la evaluación cuantitativa de la segmental e infartonhancement no se informó. Para investigar más si la mejora de miocardio se puede evaluar cuantitativamente, todos los ratones se ha creado una imagen utilizando el mismo protocolo de formación de imágenes 3 – 4 horas después de la administración de contraste, cuando la mejora del miocardio en relación con la cavidad fue máxima.

Defectos de captación de contraste de miocardio se observaron visualmente en las imágenes de corte transversal axial corto telediastólico y telesistólico de un corazón de ratón con infarto de miocardio (Figura 5), pero no en el animal con operación simulada (Figura 6). La captación miocárdica se evaluó cuantitativamente en cada segmento del miocardio de ambos reconstrucciones telediastólico y telesistólico y se presenta en un sistema de coordenadas polares (Figura 7 y 8). Los valores homosegmental telediastólico y telesistólico obtenidos del mismo animal no fueron diferentes. Sin embargo, los diagramas polares periféricas mostraron anomalías del segmento específico (Figure 7) con patrones similares a los que se muestran en los mapas de perfusión miocárdica (Figura 2). No hay defectos de captación de contraste fueron vistos en los diagramas polares circunferenciales del ratón operación simulada (Figura 8). Los datos de absorción de miocardio eran de suficiente calidad para llevar a cabo el análisis funcional global y la evaluación cuantitativa de la masa miocárdica del VI y el tamaño del infarto (no mostrados). Aunque no es pertinente para el modelo utilizado en la actualidad con LAD permanente oclusión de la arteria coronaria, creemos que la extracción de infarto de contraste se puede ver no sólo con alteraciones en el flujo sanguíneo miocárdico regional, sino también a la situación de los cardiomiocitos (por ejemplo, cicatrices, aturdido y el miocardio hibernado) . Para probar esta hipótesis, el trabajo futuro empleará el modelo con isquemia miocárdica temporal y reperfusión.

contracción activa de los resultados de miocardio en movimiento de la pared miocárdica y engrosamiento que sirven como importantes marcadores de f sistólicaunción y la viabilidad miocárdica. La evaluación de la movilidad regional de la pared, el engrosamiento y la fracción de eyección ayuda a discernir movimiento de la pared sistólica pasiva de la contracción miocárdica activa. A fin de permitir la cuantificación estandarizada de la extensión y gravedad de la lesión, movimiento de la pared, engrosamiento de la pared, y la fracción de eyección regionales se asignan comúnmente en los mapas polares. Las anormalidades del movimiento de la pared ventricular regional son importantes marcadores de isquemia miocárdica que se evalúan con mayor frecuencia por la RM 52. El movimiento de la pared del VI, espesantes y fracción de eyección regional puntuaciones para cada segmento de un ratón con y sin infarto de miocardio se presentan en la Figura 9 y Figura 10. Como se esperaba, la ligadura de la arteria coronaria LAD resultó en un marcado descenso de los índices funcionales regionales LV ( la Figura 9), mientras que no se observó ningún efecto en el ratón con operación simulada (figura 10). Estos resultados están en concordancia condatos de informes anteriores.

En conclusión, este trabajo ha demostrado la primera utilización con éxito de un sistema microTC de alta velocidad para la determinación completa de los parámetros funcionales globales y regionales de miocardio junto con la evaluación de la perfusión miocárdica y viabilidad de saludable y en un modelo de ratón de infarto de miocardio. Este trabajo se puede extender más hacia la caracterización de otros modelos de enfermedad cardiovascular, lo que permite una evaluación precisa y no destructiva de los cambios funcionales y fisiopatológicos cardíacos, y para la evaluación de nuevas estrategias preventivas y terapéuticas.

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo fue apoyado por el Stichting Lijf en Leven, proyecto dilatar frente estenosante enfermedad arterial.

Materials

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
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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).
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