소형 동물을 위한 고해상도 심장 양전자 방출 단층 촬영/컴퓨터 단층 촬영

요약

여기에서는 소형 동물을위한 고해상도 양전자 방출 단층 촬영 / 컴퓨터 단층 촬영을 사용하여 심장 기능 및 형태를 정량화하기위한 실험 이미징 프로토콜을 제시합니다. 마우스와 쥐 모두 고려되어 두 종에 대한 컴퓨터 단층 촬영 조영제의 다양한 요구 사항을 논의합니다.

초록

양전자 방출 단층 촬영 (PET)과 컴퓨터 단층 촬영 (CT)은 가장 많이 사용되는 진단 영상 기술 중 하나이며 둘 다 심장 기능과 신진 대사를 이해하는 데 도움이됩니다. 전임상 연구에서는 고감도 및 높은 시공간 해상도를 가진 전용 스캐너가 사용되어 생쥐와 쥐의 작은 심장 크기와 매우 높은 심박수로 인한 까다로운 기술 요구 사항에 대처하도록 설계되었습니다. 이 논문에서는 동물 준비 및 이미지 획득 및 재구성에서 이미지 처리 및 시각화에 이르기까지 심장 질환의 실험 마우스 및/또는 쥐 모델을 위한 바이모달 심장 PET/CT 이미징 프로토콜에 대해 설명합니다.

특히, 18 F- 표지 된 플루오로 데 옥시 글루코스 ([¹⁸F] FDG) -PET 스캔은 좌심실 (LV)의 다른 세그먼트에서 포도당 대사의 측정 및 시각화를 허용합니다. 극좌표 지도는 이 정보를 표시하는 편리한 도구입니다. CT 부분은 심전도(ECG) 리드가 없는 후향적 게이팅을 사용하여 전체 심장의 시간 분해 3D 재구성(4D-CT)으로 구성되어 LV의 형태 기능 평가와 박출률(EF) 및 뇌졸중 부피(SV)와 같은 가장 중요한 심장 기능 매개변수의 후속 정량화를 허용합니다. 통합 PET/CT 스캐너를 사용하여 이 프로토콜은 다른 스캐너 간에 동물을 재배치할 필요 없이 동일한 마취 유도 내에서 실행할 수 있습니다. 따라서 PET / CT는 심장 질환의 여러 작은 동물 모델에서 심장의 형태 기능 및 대사 평가를위한 포괄적 인 도구로 볼 수 있습니다.

서론

작은 동물 모델은 심혈관 질환 ^1,2에 대한 이해를 높이는 데 매우 중요합니다. 비침습적 진단 영상 도구는 지난 수십 년 동안 임상 및 전임상 환경 모두에서 심장 기능을 보는 방식에 혁명을 일으켰습니다. 심장 질환의 작은 동물 모델에 관한 한, 매우 높은 시공간 해상도로 특정 이미징 도구가 개발되었습니다. 따라서, 이러한 기기는 심부전 (HF)³ 또는 심근 경색 (MI)⁴와 같은 특정 질병 모델에서 마우스 및 래트의 매우 작고 매우 빠르게 움직이는 심장에 대한 관련 대사 및 운동 심근 파라미터의 정확한 정량화의 필요성과 일치 할 수있다. 이 목적을 위해 각각 고유한 강점과 약점이 있는 여러 양식을 사용할 수 있습니다. 초음파(미국) 이미징은 뛰어난 유연성, 매우 높은 시간 해상도 및 상대적으로 저렴한 비용으로 인해 가장 널리 사용되는 방식입니다. 작은 동물에서 미국 심장 영상의 채택은 공간 해상도가 50μm 미만인 초고주파 ^5,6의 프로브를 사용하는 시스템의 출현 이후 상당히 증가했습니다.

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프로토콜

동물 실험은 유럽 지침 (1986 년 지침 86 / 609 / EEC 및 지침 2010 / 63 / UE) 및 이탈리아 법률 (D.Lgs. 26 / 2014)에서 요구하는 실험실 동물 취급에 관한 국제 지침의 실험실 동물 관리 및 사용 가이드의 권장 사항에 따라 수행되었습니다.

1. PET/CT 영상 프로토콜 및 워크플로우 설정

참고: 여기에 제시된 프로토콜은 마우스 모델의 심장 영상을 위해 특별히 설계되었습니다. 쥐와 함께 일하는 것은 주로 동물의 크기가 더 크기 때문에 (약 10 배 더 무겁기 때문에) 실제 프로토콜에 약간의 수정을 의미 할 수 있습니다. 래트 영상화에 대한 변형은 상기 단계에서 구체적으로 언급되고; 수정이 언급되지 않은 경우, 마우스 이미징에 대한 동일한 단계가 쥐에 대해 사용될 수 있습니다.

1. PET/CT 스캐너의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 엽니다( 재료 표)을 클릭하고 새 프로토콜 집합(데이터 수집, 전처리 및 이미지 재구성을 위한 매개 변수 포함)을 만듭니다. (i) a 동적 PET 스캔, (ii) a 저선량 CT 스캔 감....

결과

이 섹션에서는 지금까지 설명한 절차에 따라 PET 및 CT 분석 모두에 대한 일반적인 결과를 보여줍니다. 도 6 은 대조군(건강한) CD-1 마우스의 [¹⁸F]FDG PET 스캔의 자동 심근 및 LV 캐비티 분할의 결과를 나타낸다. 재구성된 이미지에서 우심실이 항상 보이는 것은 아니지만, 미국 심장 협회(AHA) 권장 사항에 따라 표준 섹터를 신뢰할 수 있는 식별에 필요한 대로 DICOM 헤더를 기반으로 하는 배향 축을 사용하여 심실 중격을 다른 LV 벽과 올바르게 구별할 수 있습니다.²⁵ . 심근 허혈의 경우, 추적자 흡수의 국소 감소는 심근 활력 상실의 전형적인 징후로 나타난다. 이는 PET 이미지에서 시각화되기 위해 상이한 추적자(예를 들어, [^13N]_NH3 또는 [^15O]_H2O)를 필요로 하는 감소된 관류와 반드시 상관관계가 있는.......

토론

이 논문에 제시된 프로토콜은 고해상도 PET/CT 영상을 사용하여 심장 손상의 작은 동물 모델에 대한 중개 심혈관 연구를 위한 일반적인 실험 절차에 중점을 둡니다. 제시된 결과는 PET 및 Cine-CT 이미지의 높은 양적 및 질적 가치를 나타내며 포도당 대사, 모양 및 수축 역학에 관한 전체 심장의 기능적 및 구조적 정보를 제공합니다. 또한 얻은 모든 이미지는 3D, 시간 해상도 및 현재 등방성 픽셀 간격입니다. 이는 심장의 표준 축을 따라 특정 슬라이스 방향을 선택하기 위해 사전 스캔 연산자 종속 작업이 필요하지 않기 때문에 이미지 처리 관점에서 유용합니다.

이 논문은 동적 PET 데이터⁽¹⁸)의 Patlak 그래픽 분석에 기초한 프로토콜을 포함한다. 이러한 유형의 분석은 조직으로부터의 비가역적 추적자 흡수를 설명하는데 유용하며, 이는 탈인산화 또는 대사산물의 효과가 일반적으로 심근(¹⁹)에.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
0.9% 멸균 식염수	Fresenius Kabi		주입용 0.9% 염화나트륨
1025L 생리학적 모니터링	소형 동물 기구		소동물 이미징을 위한 생리학적 모니터링 시스템
5mL 주사기	추적자 주입용 바늘이 있는	Artsana
Atomlab 500	Else 핵		PET 투여 교정기
아트리움 소프트웨어	Inviscan	, 버전 1.5.5	PET/CT 운영 소프트웨어
, 버터플라이 카테터,	Delta Med		27.5G 바늘
Carimas 소프트웨어	, Turku, PET Center	, 버전 2.10	이미지 분석 소프트웨어
Fenestra VC	Medilumine		지질 에멀젼, 요오드화 조영제, 작은 동물용
히트 램프			클램프 및 스위치가 있는 열 램프
인슐린 주사기,	Artsana		CT 주입용 바늘이 있는 주사기, CA
Iomeron 400 mgI/mL	Bracco		Iomeprol, 혈관 조영제,
IRIS PET/CT	, 작은 동물용 Inviscan		PET/CT 스캐너
Isoflurane	, Zoetis		흡입 마취제, 250 mL
OneTouch 혈당계	존슨& Johnson Medical		Glucose meter kit
Osirix MD 소프트웨어	Pixmeo	버전 11	이미지 분석 소프트웨어
산소	공기 액체		압축 가스
1025L	Small Animal Instruments		프로브 SAII 1025L 시스템 용 케이블이있는 직장 프로브 1025L Small
Animal Instruments			용 호흡기 센서SAII 1025L 시스템 용 튜브가있는 호흡기 베개
TJ-3A 주사기 펌프	CT	CA 주입 용

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