Målet med denne artikkelen er å presentere en metode som gjør at en 3-dimensjonal rekonstruksjon av cerebrovascular treet i mus etter mikro beregnet tomografi og besluttsomhet volumer av hele fartøyet segmenter som kan brukes å kvantifisere cerebral vasospasme i murine modeller av Hjernehinneblødning.
Hjernehinneblødning (SAH) er en undertype av hemoragisk hjerneslag. Cerebral vasospasme som oppstår i kjølvannet av blødningen er en viktig faktor å bestemme pasient utfall og er derfor ofte tatt som en studie endepunkt. Men i små dyrestudier på SAH er kvantifisering av cerebral vasospasme en stor utfordring. Her presenteres en ex vivo metode som lar kvantifisering volumer av hele fartøyet deler, som kan brukes som et objektivt mål for å kvantifisere cerebral vasospasme. I et første skritt utføres endovascular støping av i hjerne blodkar med en kan lett identifiseres casting agent. Deretter er cross-sectional bildebehandling data kjøpt av mikro beregnet tomografi. Det siste trinnet innebærer 3-dimensjonale rekonstruksjon av virtuelle vaskulær treet, etterfulgt av en algoritme for å beregne center linjer og mengder valgte fartøyet segmentene. Metoden resulterte i en svært nøyaktig virtuelle rekonstruksjonen av cerebrovascular treet vist av en diameter-baserte sammenligning av anatomiske prøver med deres virtuelle rekonstruksjoner. Fartøyet volumene sammenlignet med fartøyet diameter alene, og Uthev forskjellene mellom vasospastic og ikke-vasospastic fartøy vises i en rekke SAH og humbug-opererte mus.
Aneurysmatic Hjernehinneblødning (SAH), en undertype av hemoragisk hjerneslag, er en vanlig sykdom i neurointensive omsorg enheter. Foruten tidlig hjerneskade (EBI), som omfatter hjerne skader forårsaket av blødning begivenheten selv, en annen viktig faktor å bestemme pasient utfall er forsinket cerebral iskemi (DCI), definert av klinisk forringelse gjennom svekket cerebral perfusjon eller hjerneinfarkt ikke er tilknyttet intervensjonsradiologi eller kirurgiske prosedyrer1,2,3. Viktig mekanismer bidra til DCI er vasospasms av store cerebral fartøy på den ene siden; på den annen side, microcirculatory dysfunksjon med vasospasme microvessels og microthrombosis og ischemia knyttet til kortikale spre depresjoner spille en rolle (omtalt i Madonald 20141). Derfor diagnosen vasospasme av store cerebral fartøyene er avgjørende i klinisk praksis, og viser et viktig sluttpunkt i mange kliniske og eksperimentelle studier.
Tross for at funksjonene for vasospasme murine SAH modeller ikke er direkte overførbar til menneskelig tålmodig, murine modeller av SAH relaterte vasospasme har vært økende betydning i de siste årene. I disse modellene er SAH indusert av endovascular filament perforering4,5,6,7,8, transection av cisternal fartøy9eller injeksjon av blod i CSF10 ,11,12. I motsetning til store dyr modeller av SAH som ble tradisjonelt utformet å studere vasospasme13, har murine modellene den store fordelen at det finnes mange transgene mus stammer. Dette gjør dem et utmerket verktøy for å studere molekylære mekanismer fører til vasospasme og DCI. Men er bestemmelse av cerebral vasospasme i mus utfordrende. Dette er fordi i motsetning til store dyr modeller der vasospasme kan undersøkes med klinisk Bildeteknikker, i vivo for å analysere cerebral vasospasme i mus ikke er ennå tilgjengelig. Derfor bestemmes vasospasme vanligvis bruker enten histologiske deler10,11 eller mikroskopisk etter avstøpning cerebral fartøy7,9,12. Men har disse teknikkene ulempen at fartøyet diameter undersøkes på definerte steder bare.
Dette manuskriptet basert på en tidligere studie7, og presenterer en metode for mål og reproduserbar analyse av vasospasme i murine SAH modell. Metoden er basert på perfusjon og støping av cerebral fartøy, ex vivo mikro-CT skanner, digital rekonstruksjon av fartøyet treet, og påfølgende evaluering av mengder hele cerebral fartøy.
Murine SAH modeller er et viktig verktøy for grunnleggende SAH forskning. Cerebral vasospasme brukes ofte som et sluttpunkt i eksperimentelle studier undersøker mekanismer fører til DCI etter SAH9,11. Men er kvantifisering av cerebral vasospasme i mus eller annet liten dyr modeller av SAH utfordrende. Vanligvis er vasospasme kvantifisert ved ex vivo fastsettelse av fartøyet diameter på definerte anatomiske punkter etter endovascular perfusjon og støping7,9,12 eller ved fastsettelse av omkrets av definerte skip histologiske seksjoner10,11. Men disse metodene har noen ulemper: vasospasme evalueres bare på definerte anatomiske punkter; vasospasme i nabolandet fartøyet segmenter kan unnslippe evaluering. Histologiske gjenstander presenterer en annen kilde til feil. Videre kan evaluering være ganske subjektiv, fordi den nøyaktige plasseringen der fartøyet diameter måles bestemmes av etterforskeren.
Målet var derfor å etablere en metode som quantifies cerebral vasospasme ved å beregne fartøyet volumet av hele cerebral fartøyet segmenter cross-sectional bildebehandling data7. Den viktigste fordelen med volumetriske metoden som presenteres her er at hele fartøyet segmenter kan undersøkes. Dette unngår behovet for definisjonen av et punkt der fartøyet diameter måles. Enda en fordel av evalueringen av hele fartøyet segmenter er at den antagelig presenterer en mer objektiv parameter for å kvantifisere vasospasme enn bestemmelse av fartøyet diameter på definerte punkter hvor vasospasme av mer proksimale eller distale fartøyet kan unnslippe evaluering. Digital representasjon av fartøyet diameter med en fargekode lar en intuitiv vurdering av graden av vasospasme. Videre fører volumetriske evaluering til større forskjeller mellom vasospastic fartøy forhold til evaluering av fartøyet diameter som vist i representant resultatene. Den virtuelle rekonstruksjonen oppnådd med metoden presenteres her gjenspeiler den vascular anatomien nøyaktig. Dette vises av evalueringen av representant serien, hvilke fartøyet diameter målt mikroskopisk og fra de digitale rekonstruksjoner var lik, reprodusere observasjoner av en tidligere studie7. Men til tross for sine fordeler, er videre studier nødvendig for å evaluere hvorvidt metoden presenteres her er bedre enn konvensjonelle metoder for vasospasme analyse.
En begrensning av metoden presenteres her er at den gir mer tid i forhold til microscopic analyse av støpt hjernen prøver eller histologiske analyse (mikro CT skannetid 90 minutter per hjernen prøve, databehandling 45 min per hjernen prøve). Videre kan tilgjengeligheten av mikro CT skanner begrense sin søknad. Antall dyr undersøkt her var tilstrekkelig til å demonstrere gjennomførbarheten av protokollen beskrevet i dette manuskriptet. Men hvis protokollen skal brukes i behandlingsstudier, basert dyr ville ha skal beregnes på de forventede effektene på fartøyet volumer og diameter. En annen begrensning av dette og andre studier med murine SAH modeller er at vasospasme bestemt ex vivo. Dette gjør longitudinelle studier umulig som undersøke opprinnelige verdier før SAH induksjon og vasospasme på ulike tidspunkt. Selv om studier har vist at det er mulig å skildre anatomi av store intrakranielt blodårene i mus i vivo bruker magnetisk resonans tomografi18, beregnede tomografi angiography19eller digital subtraksjon angiography20, disse metodene, til vår kunnskap, har ennå ikke blitt brukt til å analysere cerebral vasospasme i murine SAH modeller i vivo. Av notatet er digital gjenoppbyggingen av hjerne blodkar med påfølgende volumetriske evaluering av cerebral vasospasme presenteres her ikke begrenset til bruk på ex vivo mikro CT data. Om høyoppløselige vaskulær kryss seksjon hjernen imaging i mus skal bli tilgjengelig i fremtiden, kan den brukes til å utføre en volumetric analyse av vasospasme i vivo.
The authors have nothing to disclose.
Denne studien er en del av doktoravhandling av T. Pantel, presentert for medisinske fakultetet av Johannes Gutenberg-universitetet i Mainz. Studien ble støttet av Friedhelm frigjør Stiftung og Stiftung Neurochirurgische Forschung (tilskudd til an).
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 |