Waiting
로그인 처리 중...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Позитронно-эмиссионная томография сердца высокого разрешения / компьютерная томография для мелких животных

Published: December 16, 2022 doi: 10.3791/64066
Automatic Translation
1, 1, 1, 1,2, 3, 1, 1
1CNR Institute of Clinical Physiology, 2Sant’Anna School of Advanced Studies, 3Fondazione Regione Toscana/CNR “G. Monasterio”

Summary

Здесь мы представляем экспериментальный протокол визуализации для количественной оценки сердечной функции и морфологии с использованием позитронно-эмиссионной томографии / компьютерной томографии высокого разрешения для мелких животных. Рассматриваются как мыши, так и крысы, обсуждая различные требования к контрастным агентам компьютерной томографии для двух видов.

Abstract

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и компьютерная томография (КТ) являются одними из наиболее используемых методов диагностической визуализации, и оба служат для понимания сердечной функции и метаболизма. В доклинических исследованиях используются специализированные сканеры с высокой чувствительностью и высоким пространственно-временным разрешением, предназначенные для удовлетворения высоких технологических требований, связанных с небольшим размером сердца и очень высокой частотой сердечных сокращений мышей и крыс. В этой статье описан протокол бимодальной визуализации сердца ПЭТ/КТ для экспериментальных моделей сердечных заболеваний на мышах и/или крысах, от подготовки животных и получения и реконструкции изображений до обработки и визуализации изображений.

В частности, 18F-меченые фтордезоксиглюкоза ([18F]FDG)-ПЭТ-сканирование позволяют измерять и визуализировать метаболизм глюкозы в различных сегментах левого желудочка (ЛЖ). Полярные карты являются удобными инструментами для отображения этой информации. Часть КТ состоит из 3D-реконструкции всего сердца с временным разрешением (4D-CT) с использованием ретроспективного гатинга без проводов электрокардиографии (ЭКГ), что позволяет проводить морфофункциональную оценку ЛЖ и последующую количественную оценку наиболее важных параметров сердечной функции, таких как фракция выброса (EF) и ударный объем (SV). Используя встроенный ПЭТ/КТ-сканер, этот протокол может быть выполнен в рамках одной и той же индукции анестезии без необходимости перемещать животное между различными сканерами. Следовательно, ПЭТ / КТ можно рассматривать как комплексный инструмент для морфофункциональной и метаболической оценки сердца в нескольких моделях сердечных заболеваний на мелких животных.

Introduction

Модели мелких животных чрезвычайно важны для продвижения понимания сердечно-сосудистых заболеваний 1,2. Неинвазивные, диагностические инструменты визуализации произвели революцию в том, как мы смотрим на сердечную функцию в последние десятилетия, как в клинических, так и в доклинических условиях. Что касается моделей сердечных заболеваний на мелких животных, были разработаны специальные инструменты визуализации с очень высоким пространственно-временным разрешением. Таким образом, такие инструменты могут соответствовать необходимости точной количественной оценки соответствующих метаболических и кинетических параметров миокарда на очень маленьких и очень быстро движущихся сердцах мышей и крыс в конкретных моделях заболеваний, таких как сердечная недостаточность (HF)3 или инфаркт миокарда (MI)4. Для этой цели существует несколько модальностей, каждая из которых имеет свои сильные и слабые стороны. Ультразвуковая (УЗИ) визуализация является наиболее широко используемой модальностью из-за ее большой гибкости, очень высокого временного разрешения и относительно низкой стоимости. Внедрение визуализации сердца в США у мелких животных значительно возросло с момента появления систем, использующих зонды со сверхвысокой частотой 5,6, с пространственным разрешением ниже 50 мкм.

Одним из основных недостатков УЗИ для полностью 3D-визуализации сердца является необходимость линейного сканирования вдоль оси сердца путем установки зонда на моторизованной стадии трансляции для создания полного стека динамических изображений B-режима всего сердца7. В конечном итоге эта процедура приводит (после точной пространственной и временной регистрации изображений, полученных в каждой позиции зонда) к 4D-изображению с различным пространственным разрешением между плоским и внеплоскостным направлениями. Та же проблема неравномерного пространственного разрешения возникает в сердечной МРТ (CMR)8, которая по-прежнему представляет собой золотой стандарт в функциональной визуализации сердца. Реальная изотропная 3D-визуализация может быть получена с использованием как компьютерной томографии (КТ), так и позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ)9. ПЭТ обеспечивает очень чувствительный инструмент с точки зрения сигнала изображения на количество вводимого зонда (в наномолярном диапазоне), даже если он страдает от сниженного пространственного разрешения по сравнению с КТ, МРТ или УЗИ. Основным преимуществом ПЭТ является его способность отображать клеточные и молекулярные механизмы, лежащие в основе патофизиологии органа. Например, ПЭТ-сканирование после инъекции [18F]FDG позволяет реконструировать 3D-карту метаболизма глюкозы в организме. Сочетая это с динамическим (т.е. временным) сбором данных, трассирующее кинетическое моделирование может быть использовано для расчета параметрических карт метаболических скоростей поглощения глюкозы (MRGlu), которые предоставят важную информацию о жизнеспособности миокарда10.

КТ требует значительных объемов внешних контрастных веществ (СА) в высоких концентрациях (до 400 мг йода на мл) для обеспечения измеримого усиления соответствующих компонентов ткани (например, крови против мышц), но она превосходит пространственное и временное разрешение, особенно при использовании современных микро-КТ-сканеров, предназначенных для визуализации мелких животных. 11 Типичной моделью заболевания, в которой может быть применена сердечная ПЭТ/КТ, является экспериментальная оценка инфаркта миокарда и сердечной недостаточности и связанного с этим ответа на терапию. Распространенным способом индуцирования ИМ у мелких животных является хирургическая перевязка левой передней нисходящей (LAD) коронарной артерии12,13, а затем продольная оценка прогрессирования заболевания и ремоделирование сердца в последующие дни4. Тем не менее, количественная морфофункциональная оценка сердца у мелких животных в значительной степени применима и для других моделей заболеваний, таких как оценка влияния старения на сердечную функцию14 или измененную экспрессию рецепторов в моделях ожирения15. Представленный протокол визуализации не ограничивается какой-либо данной моделью заболевания и, следовательно, может представлять наибольший интерес в нескольких контекстах доклинических исследований с мелкими грызунами.

В этой статье мы представляем от начала до конца экспериментальный протокол для визуализации сердца с использованием интегрированных ПЭТ / КТ мелких животных. Несмотря на то, что представленный протокол предназначен для конкретного бимодального интегрированного сканера, ПЭТ и КТ части описанной процедуры могут быть выполнены независимо на отдельных сканерах разных производителей. В используемом ПЭТ/КТ сканере последовательность операций организована в заранее запрограммированном рабочем процессе. Основными ветвями каждого рабочего процесса являются один или несколько протоколов сбора; каждый протокол сбора может иметь одну или несколько ветвей для определенных протоколов предварительной обработки, и, в свою очередь, каждый протокол предварительной обработки может иметь одну или несколько ветвей для конкретных протоколов реконструкции. Описана как подготовка животного на визуализирующей кровати, так и подготовка внешних агентов, вводимых во время процедур визуализации. После завершения процедуры получения изображения приводятся примеры процедур количественного анализа изображений на основе общедоступных программных средств. Основной протокол специально разработан для моделей мышей; Несмотря на то, что мышь остается наиболее используемым видом в этой области, мы также показываем адаптацию протокола для визуализации крыс в конце основного протокола. Репрезентативные результаты показаны как для мышей, так и для крыс, демонстрируя тип выхода, который можно было бы ожидать с описанными процедурами. В конце этого документа проводится подробное обсуждение, чтобы подчеркнуть плюсы и минусы техники, критические моменты, а также то, как различные РАДИОИНДИКАТОРЫ ПЭТ могут быть использованы почти без изменений на подготовительных этапах и этапах приобретения/реконструкции.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Эксперименты на животных проводились в соответствии с рекомендациями Руководства по уходу за лабораторными животными и их использованию Международного руководства по обращению с лабораторными животными, требуемого Европейской директивой (Директива 86/609/ЕЕС 1986 года и Директива 2010/63/UE) и итальянскими законами (D.Lgs. 26/2014).

1. Настройка протоколов визуализации ПЭТ/КТ и рабочего процесса

ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол, представленный здесь, специально разработан для визуализации сердца мышиных моделей. Работа с крысами может подразумевать некоторые изменения в фактическом протоколе, в основном из-за большего размера животного (примерно в 10 раз тяжелее). Модификации для визуализации крыс конкретно упоминаются на этапах; если никакие изменения не упоминаются, то те же шаги для визуализации мыши могут быть использованы для крыс.

  1. Откройте графический интерфейс пользователя (GUI) ПЭТ/КТ сканера (см. Таблица материалов) и создать набор новых протоколов (включая параметры для сбора данных, предварительной обработки и реконструкции изображений): (i) a динамическое ПЭТ-сканирование, ii) а низкодозная компьютерная томография для коррекции затухания (CTAC) без контрастного вещества и iii) a контрастное сканирование Cine-CT.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Создание новых протоколов (т.е. специальных программных инструкций для томографа) для этапов приобретения, предварительной обработки и реконструкции является простым процессом; в случае неприятностей пользователь может найти более подробную информацию в руководстве пользователя GUI.
    1. Для сканирования ПЭТ откройте вкладку Протокол сканера (GUI) и создайте три новых протокола (для сбора, предварительной обработки и реконструкции) со следующими параметрами:
      1. Для протокола сбора : установите общее время сканирования 3 600 с и положение односпальной кровати. Сохраните этот протокол с правильным именем для последующего импорта в рабочий процесс. Сделайте то же самое для всех следующих протоколов в следующих пунктах.
      2. Для протокола предварительной обработки для мыши: выберите энергетическое окно 250-750 кэВ (РЭБ) и включите следующие поправки: радиоактивный распад, случайные совпадения и мертвое время. Установите протокол кадрирования (т.е. динамическое разделение необработанных данных) следующим образом: 8 x 5 с, 8 x 10 с, 3 x 40 с, 2 x 60 с, 2 x 120 с, 10 x 300 с (= 3 600 с). Для крыс выберите энергетическое окно (РЭБ) 350-750 кэВ, используя те же кадры, что и для протокола мыши.
      3. Для протокола реконструкции: выберите высококачественный алгоритм Максимизации ожиданий 3D-упорядоченных подмножеств на основе Монте-Карло (3D-OSEM-MC) с 8 подмножествами и 8 итерациями с включенной нормализацией, количественной коррекцией и коррекцией затухания КТ.
    2. Для низкодозной компьютерной томографии для коррекции затухания (CTAC) используйте следующие параметры:
      1. Для протокола сбора : один кадр, положение односпальной кровати, полное сканирование; настройки трубки: 80 кВ, малый ток (низкая доза); 576 просмотров более 360°, с 34 мс экспозиции на вид (время сканирования 20 с); тип вращения: непрерывный, режим чувствительности: высокая чувствительность.
      2. Для протокола предварительной обработки: размер вокселя 240 мкм, поперечный FOV: Rat, осевой FOV: 100%.
      3. Для протокола реконструкции : окно фильтра: гладкое, размер вокселя: стандартный, включить упрочнение луча и кольцевую предварительную коррекцию, отключить посткоррекцию кольцевого артефакта.
    3. Для скрытой компьютерной томографии с улучшенной контрастностью создайте три новых протокола (для сбора, предварительной обработки и реконструкции) со следующими параметрами:
      1. Для протокола сбора для мыши: установка одного кадра, положение односпальной кровати, полное сканирование; настройки трубки: 65 кВ, полный ток (низкий уровень шума); 8000 просмотров более 360°, с 15 мс экспозиции на вид (время сканирования 120 с); тип вращения: непрерывный, режим чувствительности: высокая чувствительность. Для крысы установите параметры протокола сбора следующим образом: напряжение трубки 80 кВ, 16 000 просмотров более 360 °, с временем экспозиции 12 мс на вид (время сканирования 192 с).
      2. Для протокола предварительной обработки для мыши: выберите размер вокселя 120 мкм; поперечное поле зрения (FOV): мышь; осевой FOV: 50%. Для крыс выберите размер вокселя 240 мкм; поперечное поле зрения (FOV): крыса; осевое FOV: 50%.
      3. Для протокола реконструкции : фильтрующие окна: гладкие, размер вокселя: стандартный; включить упрочнение пучка и кольцевую прекоррекцию, отключить посткоррекцию кольцевых артефактов.
    4. Откройте вкладку Рабочий процесс в графическом интерфейсе пользователя и создайте новый рабочий процесс, добавив только что созданные протоколы: шаги 1.1.1.1-1.1.1.3 для ПЭТ, шаги 1.1.2.1. -1.1.2.3. для CTAC и шагов 1.1.3.1. -1.1.3.3. для закрытой КТ, в заданном порядке. В обоих случаях убедитесь, что протоколы вложены в следующем порядке: Приобретение | Предварительная обработка | Реконструкция.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Динамические ПЭТ-кадры с длительностью <5 с для лучшего захвата пика входной функции артерий в начале ПЭТ-сканирования возможны, но не рекомендуются, так как это может привести к шумным изображениям со сниженной количественной точностью. На этапе 1.1.2.2 мы использовали размер "Крыса" для поперечного FOV. Это обычно используется как для крыс, так и для мышей в CTAC.

2. Подготовка животных к ПЭТ/КТ визуализации

ПРИМЕЧАНИЕ: В соответствии с настоящим протоколом, все животные голодали в течение ночи.

  1. Сначала обезболивают мышь 3%-4% (v/v) изофлураном в индукционной камере, а затем поддерживают 1%-2% (v/v) изофлураном.
  2. Взвесьте мышь и измерьте базальную гликемию, чтобы контролировать состояние животного. Чтобы взять необходимый образец крови, используйте острые ножницы и сделайте небольшой разрез на кончике хвоста, затем осторожно массируйте хвост, чтобы собрать каплю крови (~ 1 мкл) непосредственно на тест-полоске.
  3. Приступают к введению венозного доступа на уровне каудальной вены с использованием бабочки 29 г для мыши и 24 г для крысы.
    1. Для выполнения техники каннюляции используют одновременный нагрев (как правило, под нагревательной лампой) и дезинфекцию точки, куда вводится игла для вазодилатации вены. После каннуляции закрепите бабочку шелковой лентой к хвосту, чтобы удерживать ее на месте во время процедуры.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Голодание требуется для исследований [18F]FDG. Различные индикаторы могут включать в себя различную подготовку животных, но тщательное обсуждение этой темы выходит за рамки настоящего протокола. Что касается [18F]FDG, избегание голодания приводит к очень разному биораспределению индикаторов16.
  4. Включите систему анестезии (изофлуран 1%-2%, 0,8 л/мин O2 для мыши и 1-1,2 л/мин для крыс), подключенную к ПЭТ-КТ сканеру и перенесите мышь на кровать.
  5. Поместите мышь в лежачее положение, головой вперед, на кровать сканера томографа ПЭТ-КТ, засунув нос в маску для анестезии носа и осторожно приблокировав головку мыши к маске скотчем.
  6. Зафиксируйте верхнюю и нижнюю конечности мыши на кровати сканера, чтобы предотвратить любые непроизвольные движения во время процедур визуализации, которые могут привести к артефактам движения.
  7. Контролируйте температуру тела и частоту дыхания с помощью ректального зонда и дыхательной подушки соответственно.

3. Препарат ПЭТ индикатора дозы

  1. Для мышей вытягивайте 10 МБк [18F]FDG в объеме 100-150 мкл с помощью инсулинового шприца (1 мл). Для крыс получают более высокую дозу 15 МБк в 0,20-0,25 мл.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Избегайте более высокой активности, так как ПЭТ-сканер, обсуждаемый в этом протоколе, имеет очень высокую чувствительность и просто требует умеренного количества активности для получения высококачественных изображений.
  2. Если исходная концентрация индикатора во флаконе слишком высока, используют физиологический раствор (0,9% мас./об.NaCl) для разбавления дозы индикатора до концентрации 50-100 МБк/мл.
  3. Используйте калибратор дозы ПЭТ для измерения фактической активности в шприце. Аннотируйте прединжекционную активность и время измерения, так как эти значения будут использоваться позже с использованием специальных входных модулей графического интерфейса ПЭТ-сканера.

4. Препарат КТ контрастного вещества

  1. Наберите 0,2 мл на 20 г мышиной массы йодированного липидного эмульсионного контрастного вещества в шприц объемом 1 мл. Ограничьте объем инъекции до 0,5 мл СА для более тяжелых мышей. При использовании иомепрола установите скорость инъекции для мышей на уровне 10 мл/ч (~0,17 мл/мин) и ограничьте объем инъекции до 0,5 мл.
    1. Для крыс вытягивайте 2,3-3 мл иомепрола, разбавленного до концентрации 200 мг/мл, в шприц объемом 5 мл.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Если липидная эмульсия СА для мелких животных недоступна, можно использовать иомепрол с непрерывным впрыском с помощью шприцевого насоса, как описано ниже.
    2. Подключите шприц к шприцевому насосу и установите насос для фактического размера и диаметра шприца.
    3. Подключите шприц к трубке CA и игле и предварительно заполните трубку CA.
    4. Установите скорость впрыска на уровне 24 мл/ч (= 0,4 мл/мин), ограничив инъекцию максимальным объемом 2 мл.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Использование СА пула крови на основе йодированной липидной эмульсии также возможно у крыс, несмотря на относительно высокую стоимость этой процедуры из-за большего объема одной инъекции. Если этот вариант является предпочтительным (например, для упрощения протокола, избегая шприцевого насоса), можно использовать следующую процедуру:
  2. Внесите 7,5 мл на кг массы тела йодированного липидного эмульсионного контрастного вещества в шприц объемом 5 мл. Ограничьте объем инъекции до 2 мл СА также для более тяжелых крыс.

5. Выравнивание животных и предварительные операции перед визуализацией

  1. После иммобилизации животного на кровати для визуализации создайте новое исследование на томографе GUI. Добавьте идентификатор имени исследования в модуль Имя исследования и выберите рабочий процесс создания изображений, ранее сохраненный в раскрывающемся меню.
  2. Выберите подходящую анатомическую часть с информацией о животном/образце | Анатомическая часть | Позиционирование сердца и животных по информации о животных/образцах | Позиционирование | Лежа на спине/Голова первая. Аннотирование веса животного в граммах для соответствующего модуля: Информация о животном/образце | Вес животных.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Вся остальная информация в этом разделе является необязательной, но полезно предоставить как можно больше запрашиваемой информации, чтобы найти ее в заголовке DICOM изображений реконструкции, что облегчает последующий запрос данных.
  3. Выберите радионуклид в информации ПЭТ-сканирования | F18 для исследований [18F]FDG и других 18F-меченых соединений; модифицировать, если используются другие индикаторы (например, [13N]NH3). Напишите также название трассировщика в информации о ПЭТ-скане | Имя модуля tracer , как это имя, будет сообщено в заголовке DICOM по завершении реконструкции изображения.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Информация о времени, активности и объеме впрыска индикатора является обязательной, но может быть предоставлена позже во время приобретения ПЭТ.
  4. В информации о КТ запишите всю доступную информацию относительно контрастного вещества.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Вся эта информация является необязательной, но может облегчить последующий запрос данных, если она будет предоставлена.
  5. Нажмите Выполнить сканирование и дождитесь открытия другой вкладки графического интерфейса пользователя, позволяющей позиционирование животных и спецификацию других параметров сканирования.
  6. Выберите тип калибровки КТ в калибровке КТ | Используйте калибровку КТ по умолчанию.
  7. В разделе Подготовка к исследованию выберите каждый протокол сканирования в раскрывающемся меню и установите флажок Ждать подтверждения пользователя перед этим сканированием .
    ПРИМЕЧАНИЕ: Этот шаг очень важен, так как он переводит сканер в режим ожидания пользовательского ввода перед началом соответствующего этапа сбора. Для ПЭТ-сканирования это позволит синхронизировать инъекцию индикатора и фактический запуск ПЭТ-сканирования; для сканирования CTAC это позволит пользователю закрыть крышку (экранирование) перед излучением рентгеновских лучей во время КТ (исследование будет автоматически прервано, если крышка открыта до начала КТ); для сканирования Cine-CT эта пауза позволит пользователю инициировать протокол инфузии ЦС и сканирование данных КТ с необходимой задержкой.
  8. Для позиционирования животных включите модуль управления двигателем с помощью переключателя на левой панели графического интерфейса.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Это включит центрирующие лазеры на кровати животного и позволит вручную выровнять кнопки выравнивания кровати, размещенные на боковой стороне сканера.
  9. Используйте кнопки выравнивания кровати вручную, чтобы переместить грудь животного на лазерные метки. Тщательно проверьте как продольное, так и вертикальное выравнивание животного.
  10. После того, как животное помещено в правильное положение в соответствии с центрирующим лазером, нажмите Выключить лазер , чтобы сохранить текущее положение лазерной маркировки, которое должно быть перемещено в центр ПЭТ и КТ сканеров во время соответствующих фаз захвата. После этого выключите модуль управления двигателем.

6. ПЭТ-сканирование

  1. Нажмите Начать сбор , чтобы переместить животное на ПЭТ-сканер FOV. Хвост и канюля останутся за пределами FOV, чтобы обеспечить инъекцию индикатора. Сканер будет оставаться в режиме ожидания до тех пор, пока пользователь не нажмет кнопку Продолжить .
  2. Подготовьте шприц с калиброванной дозой ПЭТ-индикатора.
  3. Начните сбор, нажав кнопку Continue и начните вводить трассировщик в канюлю в течение 5 с от начала сканирования (рисунок 1).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Продолжительность инъекции составит ~20-25 с.
  4. Поместите шприц в калибратор дозы ПЭТ для измерения остаточной активности в шприце. Аннотируйте фактическую активность и время измерения.
  5. На вкладке Монитор оборудования графического интерфейса сканера используйте кнопку Обновить информацию о трассировщике ПЭТ , чтобы вставить фактическое время внедрения, действие и громкость.
  6. Во время сканирования периодически проверяйте физиологические параметры животного.
  7. Во время сканирования измерьте гликемию, как описано на этапе 2.2, в следующие моменты времени: 5 мин, 20 мин, 40 мин и 60 мин после начала ПЭТ-сканирования.
  8. После измерения гликемии поместите тест-полоску в гамма-счетчик и выполните измерение активности в течение 60 с. Запишите фактическое время, в которое было проведено измерение активности, и скорректируйте для радиоактивного распада, взяв время впрыска индикатора в качестве контрольного времени. Преобразовать зарегистрированные значения активности в концентрацию активности (Бк/мл) путем рассмотрения среднего объема крови 1 мкл в тест-полоске глюкозы (т.е. с помощью уравнения [1]):
    Cкровь(t) =A кровь(t)/0,001 мл [Бк/мл] (1)
    где Ablood(t) - скорректированная распадом измеренная активность образца крови в тест-полоске, выраженная в Bq.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Запуск ПЭТ-сканирования и впрыск индикатора могут быть выполнены одним и тем же оператором с помощью мобильного устройства управления томографа, размещенного на боковой таблице сканера близко к месту оператора во время впрыска. Допускаются более длительные задержки между началом сканирования и началом внедрения, но некоторые реконструированные кадры в начале динамической последовательности останутся пустыми. Рекомендуется избегать задержек более 10 с (т.е. приводящих к двум пустым кадрам с текущим протоколом).

Figure 1
Рисунок 1: Инъекция ПЭТ-индикатора. Эта операция выполняется сразу после запуска ПЭТ-сканирования. Животное находится внутри поля зрения ПЭТ (голова вперед, с хвостом, видимым со стороны оператора). Аббревиатура: ПЭТ = позитронно-эмиссионная томография. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

7. Компьютерная томография

  1. Перед введением контрастного вещества CT запустите сканирование CTAC сразу после закрытия крышки сканера и нажатия кнопки «Продолжить» на графическом интерфейсе. В конце этого очень короткого приобретения используйте следующие процедуры, чтобы обеспечить надлежащее увеличение пула крови путем инъекции СА до приобретения с использованием того же сосудистого доступа, который используется для инъекции ПЭТ-индикатора.
    1. Йодированная липидная эмульсия CA:
      1. После завершения сканирования CTAC введите йодированную липидную эмульсию CA, используя канюлю, уже подключенную к вене хвоста мыши. Типичная продолжительность инъекции составляет порядка 30-60 с.
      2. Начните визуализацию сразу после завершения инъекции. Нажмите Продолжить на графическом интерфейсе сканера, чтобы начать сбор Cine-CT.
    2. Иомепрол/шприцевой насос:
      1. Если используется нормальный рентгеновский СА, такой как иомепрол, используйте шприцевой насос, позволяющий медленно впрыскивать с постоянной скоростью.
      2. Для мышей установите скорость впрыска СА на уровне 10 мл/ч (~0,17 мл/мин), ограничив объем инъекции до 0,5 мл. При такой настройке остановите инъекцию через ~3 мин. Для крыс установите скорость насоса на 24 мл/ч (= 0,4 мл/мин) и ограничьте объем впрыска до 2 мл. При такой настройке остановите инъекцию через 5 мин.
      3. Соедините иглу, прикрепленную к трубке CA, с канюлей хвостовой вены, гарантируя, что и трубка, и игла предварительно заполнены CA.
      4. Начните инъекцию. Закройте крышку сканера и подготовьтесь к сканированию Cine-CT.
      5. Нажмите кнопку «Продолжить » на графическом интерфейсе томографа через 60 с от начала инъекции для мышей и через 90 с от начала инъекции для крыс, чтобы начать сбор Cine-CT. Инъекция CA прекратится примерно одновременно с завершением сканирования Cine-CT для мышей и по завершении для крыс.
  2. По завершении сканирования Cine-CT отключите животное от системы физиологического мониторинга и удалите канюлю хвостовой вены. В зависимости от фактического протокола, животные либо восстанавливаются, либо усыпляются после описанной процедуры визуализации. В первом случае животных пробуждают в клетках в теплой среде под инфракрасной лампой. За ними наблюдают до полного пробуждения, принимая 15/30 мин после газовой анестезии. В случае протоколов, требующих, например, сбора тканей в конце процедуры визуализации, животных усыпляют с использованием передозировки анестетика в индукционной камере (5% изофлурана), согласно Приложению VI D.Lgs. 26/2014.
    ПРИМЕЧАНИЕ: В случае 18радионуклидов на основе F, как обсуждается в настоящем протоколе, 24 ч после инъекции индикатора достаточно для достижения уровня остаточной радиоактивности на теле животного, который безопасен для всех практических целей.

8. Реконструкция сердечных 4DCT изображений с использованием внутреннего кардиореспираторного гатинга

ПРИМЕЧАНИЕ: По завершении визуализационного исследования автоматически выполняется стандартная реконструкция ПЭТ и КТ. Тем не менее, реконструкция последовательности 4D (Cine) кардио КТ должна выполняться вручную и требует некоторого взаимодействия с пользователем. Этот особый вид реконструкции, обязательный для последующего морфофункционального КТ-анализа сердца, обсуждается в данном разделе.

  1. Откройте модуль сердечной решетки графического интерфейса томограга и выберите исследование визуализации для анализа.
  2. Выберите интересующую область (ROI) на рентгенограммах отображаемого животного (рисунок 2) для построения зависящей от времени кривой движения сердца, представляющей сигнал гатинга - кимограмму. Вертикально переместите предварительно выведенную прямоугольную окупаемость инвестиций таким образом, чтобы были выбраны как вершина сердца, так и диафрагма. Затем выберите Анализ сигнала Gating. Пользовательский интерфейс теперь будет показывать сигнал гатинга как во временной, так и в частотной областях.
  3. На графике первой частотной области выберите полосу частот дыхания, выделив первую группу пиков частотного спектра (см. рисунок 3 для примера спектра).
  4. На графике второй частотной области выберите полосу частот движения сердца, выделив второй по резкости пик.
  5. На следующей фазе наблюдайте сигнал гатинга во временной области с наложенными цветовыми маркерами (точками), показывающими выявленные пики дыхания и пики сердечного сокращения. Если позиции маркера хорошо сочетаются с дыхательными и сердечными пиками исходного сигнала, переходите к следующей фазе. Иначе:
    1. Если форма сигнала затвора слишком отличается от той, что показана на рисунке 3, вернитесь к шагу 8.2 и выберите другую рентабельность инвестиций.
    2. Если форма сигнала затвора достаточно похожа на ту, что показана на рисунке 3, вернитесь к шагам 8.3 и шагу 8.4 и выберите различные полосы частот в спектре сигнала затвора.
  6. На следующем этапе выберите минимум четыре сердечных ворота.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Типичная реконструкция Cine-CT состоит из 8-12 сердечных ворот.
  7. Выберите правильное респираторное окно с помощью раскрывающегося меню: Респираторное окно | 20%-80%.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Это позволит сохранить 60% полученных данных при реконструкции, исключая фазу пикового вдоха и, таким образом, улучшая резкость реконструированных стенок миокарда в каждой сердечной фазе.
  8. Выполните реконструкцию для преобразования ретроспективно закрытых изображений Cine-CT в формат DICOM, готовых к импорту в программное обеспечение для последующего функционального анализа.

Figure 2
Рисунок 2: Инструмент выбора ROI для встроенного гатинга. Это изображение отображается в графическом интерфейсе томографа на этапе реконструкции Cine-CT. Пользователь должен выбрать положение ROI (желтый прямоугольник), на котором из необработанных проекций КТ получен внутренний сигнал гатинга (кимограмма). Предмет круглой формы, наложенный на грудь животного, является дыхательной подушкой, используемой только для физиологического контроля во время исследования. Сокращения: ROI = интересующий регион; КТ = компьютерная томография; GUI = графический интерфейс пользователя. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 3
Рисунок 3: Пример сигнала гаширования (верхний кадр) и соответствующего частотного спектра (по центру и внизу). Изображения, полученные с помощью модуля кардиотренажерации программного обеспечения Atrium. Пользователь должен выбрать правильные частотные диапазоны как для дыхательных (центральная рамка), так и для сердечных движений (нижняя рамка). Это позволит идентифицировать дыхательные и сердечные маркеры на сигнале затвора, которые должны быть проверены пользователем, прежде чем приступить к 4D-реконструкции. Плохая идентификация пиков или неправильное назначение (например, от дыхания к сердечному или наоборот) приведет к неправильной реконструкции. Показанные данные были получены в результате анализа 4D Cine-CT здорового взрослого самца крысы Wistar (507 г), которому вводили 2 мл иомепрола, 200 мг / мл, со скоростью 0,4 мл / мин в течение 5 минут (график сверху увеличен на первые 22 секунды сбора, чтобы обеспечить лучшую визуализацию идентифицированных сердечных и дыхательных движений). Аббревиатура: КТ = компьютерная томография. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

9. ПЭТ анализ сердца

ПРИМЕЧАНИЕ: В этом разделе показано, как выполнить кинетический анализ динамических данных [18F]FDG левого желудочка мелких животных. Анализ основан на программном обеспечении Carimas. Приведенные ниже инструкции не предназначены для замены руководства пользователя программного обеспечения17. Процедура, представленная ниже, основана на патлакском графическом анализе динамических данных ПЭТ18. Обратитесь к разделу Обсуждение для получения подробной информации об этом анализе.

  1. Откройте изображения DICOM динамического ПЭТ-сканирования.
  2. Выберите модуль HeartPlugin .
  3. Увеличьте масштаб изображения на сердце мыши / крысы и выберите последний таймфрейм (или эквивалентно, сумму последних трех-пяти таймфреймов), для которых большая часть активности пула крови уже размыта.
  4. Следуйте инструкциям на экране, чтобы переориентировать изображение вдоль главной оси сердца животного (короткая ось, вертикальная и горизонтальная длинная ось). Сделайте это в интерактивном режиме, переместив отображаемые маркеры для основания и вершины сердца (рисунок 4).
  5. Выберите инструмент Сегментация .
    ПРИМЕЧАНИЕ: По умолчанию включена автоматическая сегментация, что в большинстве случаев дает надежные результаты.
  6. Если результат автоматической сегментации неприемлем, уточните форму сегментированного миокарда и/или полости ЛЖ, включив ручной режим (поиск ROI отключен).
  7. В инструменте моделирования выберите подходящую кинетическую модель, которая будет использоваться для динамического анализа ПЭТ. В этом случае выберите Графический | Patlak для проведения анализа графика Патлака для расчета скорости метаболизма поглощения глюкозы (MRGlu) для каждого сердечного сектора.
  8. В инструменте полярной карты выберите правильное количество отображаемых сегментов сердца. В этом случае выберите 17 сегментов.
  9. Теперь нажмите кнопку Fit , чтобы выполнить процедуру подгонки патлакского анализа.
  10. В конце процедуры подгонки наблюдайте за отображаемой полярной картой значений Ki (т.е. наклоном линейной регрессии, выраженным в мл/[мл × мин]).
  11. Используя значения Ki для каждого сектора, показанного в таблице, вычислите MRGlu с помощью уравнения (2):
    MRGlu = (Ki × PGlu)/LC (2)
    где PGlu — полученное из образца крови значение концентрации глюкозы в плазме (ммоль/л), а сгруппированная константа (LC) — эмпирический коэффициент, используемый для компенсации разницы в поглощении между нормальной глюкозой и ФДГ. См., например, Ng et al.22 для типичных значений сгруппированной постоянной в различных экспериментальных условиях.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Перед началом анализа ПЭТ рекомендуется визуально проверить динамическую последовательность объемов ПЭТ в программном инструменте анализа ПЭТ. Это необходимо для исключения макроскопического движения животных между временными рамками во время исследования. При наличии движения перед анализом, если это возможно, должна быть проведена надлежащая регистрация изображения (за пределами сферы действия настоящего протокола).

Figure 4
Рисунок 4: Инструмент переориентации программного обеспечения для анализа ПЭТ. Проекция двух простых отрезков линии в 3D-пространстве показана на каждой из трех стандартных плоскостей (трансаксиальной, корональной и сагиттальной). Первый сегмент позволяет пользователю выбрать основание и вершину сердца, в то время как второй позволяет выбрать левую и правую стороны сердца. Этот шаг приводит к новому (интерполированному) ПЭТ-изображению (нижний ряд), при этом сердце переориентируется вдоль стандартного представления AHA. Изображения были получены с помощью Carimas от здорового взрослого самца мыши CD-1 весом 51 г и введены с 10 МБк [18F]FDG. Сокращения: ПЭТ = позитронно-эмиссионная томография; AHA = Американская кардиологическая ассоциация; FDG = фтордезоксиглюкоза. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

10. Цин-КТ анализ сердца

ПРИМЕЧАНИЕ: В этом разделе показано, как выполнить количественный анализ изображения сердца Cine-CT для сбора глобальных количественных данных о функции сердца. Анализ основан на программном обеспечении Osirix MD. Приведенные ниже инструкции не предназначены для замены руководства пользователя Osirix24.

  1. Загрузите DICOM-изображения сканирования Cine-CT в программное обеспечение.
  2. Откройте динамический набор данных с помощью встроенного средства просмотра 4D.
  3. С помощью инструмента 3D Multiplanar Reformation (MPR) переориентируйте данные изображения вдоль короткой оси (рисунок 5).
  4. Экспортируйте переориентированные данные в DICOM, гарантируя, что экспортируются все 4D-данные с сохраненной толщиной фрагмента (такой же, как у оригинала) и битовой глубиной изображения (16 бит на воксель)
  5. Откройте экспортированные изображения 4D MPR с помощью средства просмотра 4D.
  6. Выберите временной интервал, соответствующий конечной диастоле. Просмотрите все таймфреймы с помощью ползунка времени на главной панели инструментов, чтобы убедиться, что выбрана правильная сердечная фаза.
  7. На этом временном интервале выберите инструмент аннотации закрытого полигона и вручную очертите стенку эндокарда РН.
  8. Сделайте то же самое для 10-20 срезов от основания до вершины, убедившись, что все ROI имеют одно и то же имя (например, LVENDO).
  9. В меню ROI выберите Громкость ROI | Создание недостающих ROI для создания ROI на всех коротких срезах оси путем интерполяции roi, нарисованных вручную.
  10. В меню ROI выберите Громкость ROI | Вычислить объем для вычисления объема группы ROI с тем же именем ROI.
  11. Просмотрите таймфреймы и выберите фазу, соответствующую конечной системе (меньший объем LV), и повторите шаги 10.7-10.10 выше.
  12. Рассчитайте объем хода (SV) и дробь выброса с помощью уравнений (3) и (4):
    SV = EDV - ESV[мл] (3)
    EF = 100 × SV/EDV [%] (4)
    где EDV — конечный диастолический объем, а ESV — конечный систолический объем.

Figure 5
Рисунок 5: Графический интерфейс инструмента многопланарной реформации. Этот инструмент используется для переориентации данных Cine-CT для последующего функционального анализа. Пользователь должен поворачивать и переводить опорные оси в левой части экрана таким образом, чтобы справа отображался вид сердца по короткой оси. В конце этой процедуры пользователь может экспортировать переориентированные изображения в виде набора файлов DICOM. Изображения были получены с помощью Osirix MD и относятся к здоровому взрослому самцу крысы Wistar (507 г), которому вводили 2 мл иомепрола, 200 мг / мл, со скоростью 0,4 мл / мин в течение 5 мин, реконструированный с помощью filtered BackProjection с размером вокселя 0,24 мм3. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

В этом разделе показаны типичные результаты как для ПЭТ, так и для КТ анализа в соответствии с процедурами, описанными до сих пор. На рисунке 6 показаны результаты автоматической сегментации полости миокарда и полости ЛЖ ПЭТ-сканирования [18F]FDG контрольной (здоровой) мыши CD-1. Несмотря на то, что правый желудочек не всегда виден на реконструированных изображениях, оси ориентации на основе заголовка DICOM могут быть использованы для правильного различения межжелудочковой перегородки от других стенок РН, что требуется для надежной идентификации стандартных секторов в соответствии с рекомендациями25 Американской кардиологической ассоциации (AHA) . В случае ишемии миокарда регионарное понижение поглощения индикаторов проявляется как типичный признак потери жизнеспособности миокарда. Это не обязательно коррелирует со сниженной перфузией, которая потребует другого индикатора (например, [13N]NH3 или [15O]H2O) для визуализации на изображениях ПЭТ. Даже у здоровых субъектов более низкие реконструированные значения вокруг вершины обычно наблюдаются у ПЭТ (см. Рисунок 6). Это может возникнуть из-за более выраженного артефакта частичного объема из-за (как правило) более тонкой толщины миокарда на вершине по сравнению, например, с левой стенкой или перегородкой.

Figure 6
Рисунок 6: Результаты автоматической сегментации программного обеспечения для анализа ПЭТ. Изображения были получены с помощью плагина Heart программного обеспечения Carimas. Сегментация проводилась после стандартной переориентации в соответствии с руководящими принципами AHA. Показанные изображения относятся к здоровому взрослому самцу мыши CD-1 (то же самое, что и рисунок 4) весом 51 г и введенному 10 МБк [18F]FDG, без сердечного разрыва, и суммируют последние 15 минут 60-минутного ПЭТ-сканирования. Изображения были реконструированы с помощью итеративного алгоритма 3D-OSEM с размером вокселя 0,85мм3. Сокращения: ПЭТ = позитронно-эмиссионная томография; AHA = Американская кардиологическая ассоциация; FDG = фтордезоксиглюкоза. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

На рисунке 7 показан пример регионального Ki , полученного с помощью патлакского графического анализа18 (вверху слева). В кадре внизу показан точечный график Патлака и соответствующие результаты линейного регрессионного анализа. Каждая точка на диаграмме рассеяния представляет собой соотношение между концентрацией активности тканей и концентрацией активности плазмы в данный момент времени t (после поправки на радиоактивный распад), CT(t)/CP(t), построенное по отношению к временному интегралу концентрации активности плазмы от времени инъекции t0 = 0 до времени t. В таблице на верхней правой рамке рисунка 7 показаны значения наклона (Ki) и перехвата (Ic) линейной посадки, выполненной на каждом отрезке, вместе с соответствующим коэффициентом определения (R2).

Что касается сердечного ПЭТ, признаки плохого выполнения протокола могут включать, но не ограничиваются ими, следующее: (i) низкое или отсутствующее поглощение индикатора из миокарда, что обычно является признаком того, что во время инъекции индикатора возникла проблема, такая как экстравазированная инъекция; (ii) аналогичные проблемы, как и в предыдущем пункте, если температура животного слишком низкая во время ПЭТ-сканирования (например, ниже 35 °C) и, таким образом, происходит изменение поглощения индикатора; (iii) очевидное размытие изображения, которое может быть вызвано слишком низким уровнем анестезии или непроизвольным движением.

Figure 7
Рисунок 7: Результаты патлакского графического анализа. Изображения были получены с помощью плагина Heart программного обеспечения Carimas. Вверху слева: параметрическая поляровая карта регионального Ki РН, полученная по патлакскому анализу. Вверху справа: средние значения Ki и IC на каждом сегменте миокарда вместе с коэффициентами определения каждой линейной подгонки (R2). Внизу: точечная диаграмма y(t) против x(t) (подробности см. в тексте) для выбранного сегмента миокарда (сегмент 1 в этом примере). Этот результат относится к ПЭТ-изображениям миокарда, показанным на рисунке 4 и рисунке 6 (здоровый взрослый самец мыши CD-1 весом 51 г и введенный с 10 МБк [18F]FDG). Сокращения: ПЭТ = позитронно-эмиссионная томография; FDG = фтордезоксиглюкоза. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 8
Рисунок 8: Пример ручной сегментации РН крысы. Изображение относится к тому же животному, как показано на рисунке 5 , и было получено с помощью Osirix MD. Полученный объемный анализ ЛЖ в конце диастолы и конечной систоле показан внизу. Исходя из этих результатов, EF и SV рассчитываются в соответствии с уравнениями 3 и 4. Сокращения: EF = фракция выброса; SV = объем хода; ROI = интересующие регионы; LV = левый желудочек. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 9
Рисунок 9: Объемный рендеринг изображений Cine-CT. Изображения относятся к той же крысе, показанной на рисунке 5 и рисунке 8 (здоровый взрослый самец крысы Wistar весом 507 г и введенный с 2 мл иомепрола, 200 мг / мл, со скоростью 24 мл / ч в течение 5 мин, реконструированный с FBP с размером вокселя 0,24 мм3). Сокращения: РА = правое предсердие; LA = левое предсердие; LV = левый желудочек; RV = правый желудочек; КТ = компьютерная томография; FBP = отфильтрованная обратная проекция. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунки 8 и 9 посвящены репрезентативным результатам анализа сердца Cine-CT для здоровой крысы. В частности, на рисунке 8 показаны различные формы и размер РН для конечной диастолической и конечной систолической фаз, а также 3D-реконструкция сегментированного объема ЛЖ в обеих фазах. В этом примере расчет объемов по уравнениям 3 и 4 привел к тому, что EDV = 0,361 мл и ESV = 0,038 мл, что соответствует объему удара SV = 0,323 мл и фракции выброса EF = 89,4%. Это согласуется с результатами, сообщенными по аналогичным протоколам в литературе, показывающими нормальный ЭФ крыс в диапазоне 70%-90%26. Инфаркт сердца может привести к снижению EF в диапазоне 50-70% или менее, в зависимости от тяжести поражения и расширения акинетического миокарда.

Следующие признаки плохого выполнения эксперимента могут возникать для изображений Cine-CT: (i) снижение или отсутствие контраста изображения между камерами /сосудами сердца и миокардом; в этом случае велика вероятность того, что возникла проблема в инъекции контрастного вещества; ii) размытые контуры стенок миокарда; в этом случае возникла проблема при реконструкции, вероятно, из-за неправильной идентификации сердечных и дыхательных пиков от внутреннего сигнала гатинга, что, в свою очередь, может зависеть от плохого выбора частотных диапазонов (рисунок 3) и/или плохого выбора ROI сигнала затвора (рисунок 2); (iii) явные артефакты движения, которые могут быть вызваны слишком низким уровнем анестезии или непроизвольным движением.

На рисунке 9 показан объемный рендеринг одного и того же сердца крысы как для конечной диастолы, так и для конечной систолы. Этот тип визуализации позволяет изобразить только йод-усиленные камеры и сосуды, поэтому их значение более качественное, чем количественное. Тем не менее, снижение моторики стенок миокарда, например, у инфарктированных крыс, будет производить объемные изображения с менее очевидными различиями между конечной диастолической и конечной систолической фазами.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Протокол, представленный в этой статье, фокусируется на типичной экспериментальной процедуре трансляционных сердечно-сосудистых исследований на небольших животных моделях сердечной травмы с использованием ПЭТ/КТ-визуализации высокого разрешения. Представленные результаты свидетельствуют о высокой количественной и качественной ценности изображений ПЭТ и Цин-КТ, предоставляя как функциональную, так и структурную информацию всего сердца относительно его метаболизма глюкозы, формы и динамики его сокращения. Кроме того, все полученные изображения являются 3D, с временным разрешением и имеют изотропный интервал пикселей; это выгодно с точки зрения обработки изображений, поскольку не требует предварительного сканирования зависящих от оператора задач для выбора определенных ориентаций срезов вдоль стандартных осей сердца.

Данная работа включает протокол, основанный на патлакском графическом анализе динамических данных ПЭТ18. Этот тип анализа полезен для описания необратимого поглощения индикатора из ткани, что является хорошим приближением в случае [18F]FDG, где эффект дефосфорилирования или метаболитов, как правило, незначителен в миокарде19. В рамках этого приближения соотношение между концентрацией СT(t) с поправкой на распад тканевой активности и концентрацией активности плазмы СР(t) с поправкой на распад может быть аппроксимировано следующим уравнением (5):

Equation 1 (5)

который сохраняется для раз t, после определенного времени начала, t*, что должно быть определено эмпирически. В приведенном выше уравнении константа Ki представляет собой чистую скорость притока из крови в ткань, в то время как IC — константа, включающая фракцию объема крови и объем распределения индикатора в обратимом компартменте (т. е. плазме). Более подробное математическое выведение этой формулы можно найти в другом месте20. Если кривые временной активности (TACs) как плазмы, так и ткани доступны (например, из динамического ПЭТ-сканирования и/или выборки плазмы), 2D-диаграмма рассеяния может быть создана путем построения Equation 2 графика и Equation 3 для каждого тайма кадра, t, так что Ki и IC могут быть легко определены как наклон и перехватить диаграмму рассеяния с помощью простой линейной регрессии, ограничен теми временными точками t > t*, после которых наблюдается линейность. Необходимо подчеркнуть, что длительная анестезия может влиять на скорость метаболизма миокарда21. По этой причине очень важно стандартизировать протокол, чтобы межсубъектные вариации всех соответствующих физиологических параметров были сведены к минимуму. Процедура, описанная в протоколе, реализованном в Каримасе, позволяет проводить региональный патлакский графический анализ миокарда; мы использовали концентрацию активности цельной крови в полости ЛЖ в качестве приближения входной функции плазмы CP(t).

Некоторые ПЭТ-сканеры могут иметь более низкое пространственное разрешение и/или чувствительность, что приводит к использованию более крупных ROI и последовательных частичных погрешностей объема/вторичных эффектов в кривых временной активности (TACs) измерений, особенно плазматических, используемых в качестве входной функции (IF). В этом случае протокол анализа может быть изменен путем создания гибридного ПЧ на основе значений изображения в ранней фазе после инъекции и концентрации активности образца крови (см. этап протокола 6.8) в поздней фазе (>20 мин). Скорректированные точки гибридного ПЧ могут быть рассчитаны путем интерполяции, как показано Shoghi et al.23. В Каримасе можно экспортировать сырые TACs каждого сегмента миокарда, корректировать артериальный TAC и загружать их снова для выполнения патлакского анализа непосредственно на скорректированных кривых. Из-за сложности требуемой операции мы не предоставили конкретных протокольных операций для этого, поскольку результаты, полученные в случае, описанном в этом протоколе, имеют хороший уровень воспроизводимости для большинства приложений.

Возможно применение представленного протокола на мелких животных моделях инфаркта миокарда. Чтобы избежать ограничений в такой конкретной области исследований визуализации, мы не добавили специальную инструкцию протокола для индукции ИМ или других видов сердечно-сосудистых заболеваний. Подробные хирургические процедуры можно найти в других местах литературы12,13, и они были успешно применены в нашей группе с целью отображения дополнительной информации как для региональных дефектов перфузии, так и для ангиогенеза, вызванного ишемией4. Тем не менее, протокол визуализации ПЭТ/КТ, представленный в данной статье, может быть полезен в различных проектах исследований, когда сердечный метаболизм, функция и/или морфология вызывают озабоченность, включая, но не ограничиваясь, метаболические заболевания27, реакцию на терапию и/или на различные диеты28 и радиационно-индуцированные травмы29. Кроме того, этот тип исследования может быть полезен при проверке новых молекулярных зондов для мониторинга ремоделирования и неоваскуляризации сердца в корреляции с глобальной и региональной сердечной функцией и морфологией 4.

Здесь мы обсудили типичное получение и анализ пэт-изображений, ориентированный на количественную оценку регионального поглощения глюкозы миокардиальным с помощью [18F]FDG; Например, для визуализации инфаркта миокарда это полезно и широко используется для измерения жизнеспособности миокарда26 в качестве дополнительной информации о перфузии, которая вместо этого требует различных индикаторов. Кроме того, [18F]FDG является наиболее широко доступным индикатором в ПЭТ-визуализации, и, следовательно, мы решили адаптировать этот протокол к этому индикатору, чтобы повысить его применимость. При незначительных изменениях в рабочем процессе анализа та же процедура может быть использована для количественной оценки, например, регионарного кровотока миокарда (MBF), используя [13N]NH3 или [15O]H2O в качестве индикаторов кровотока30.

В этих случаях протокол сбора ПЭТ требует незначительных изменений, учитывая различное время распада радионуклидов 13Н (T1/2 = 9,97 мин) и 15O (T1/2 = 2,04 мин) по отношению к 18F (T1/2 = 109,8 мин). Кроме того, вместо представленной в настоящем документе модели, которая обычно доступна в большинстве программ количественной обработки изображений для анализа ПЭТ, должна использоваться соответствующая кинетическая модель; помимо этих моментов, экспериментальная процедура, представленная в этом протоколе, в основном подходит для других видов экспериментальных исследований, ориентированных на сердца мелких животных. Хотя протокол был специально разработан для визуализации сердца мышиных моделей, работа с крысами может подразумевать некоторые изменения фактического протокола, в основном из-за большего размера животного (~ в 10 раз тяжелее). Тем не менее, в протокол была добавлена дополнительная информация, чтобы указать необходимые изменения для визуализации крыс для простоты.

Преимущество представленного протокола заключается в том, что он не требует использования ЭКГ-зондов на животном, так как ПЭТ-исследование может быть достоверно проведено без гатинга, а в КТ-исследовании используется внутреннее (бессенсорное) ретроспективное гатирование. Алгоритм, лежащий в основе внутреннего программного обеспечения, основан на работе Dinkel et al.31. Этот метод показывает очень высокое согласие с экг-основанным (внешним) сердечным затвором и может даже потенциально быть лучше в случае аритмий из-за диссоциации механических и электрических событий31. Несмотря на то, что встроенное гатирование может быть реализовано в полностью автоматизированных рабочих процессах32, этот протокол основан на интерактивном методе, реализованном в компьютерном томографе IRIS, что обеспечивает большую гибкость в выборе параметров. Как обсуждалось, незначительные адаптации процедур требуются при использовании крыс вместо мышей, в первую очередь в отношении введенных доз, необходимости сканирования коррекции затухания (CTAC) при использовании более крупных животных, а также некоторых различий между типами контрастных веществ КТ. Что касается этого последнего пункта, использование богатых йодом липидных эмульсий масло в воде на крысах также сообщается в технических заметках продавцов CA для мелких животных. Из-за относительно больших объемов инъекций, относительно более высокой стоимости и менее широкой доступности этих специализированных контрастных веществ мы также представили модификацию протокола, основанную на общедоступных сосудистых контрастных веществах, таких как иомепрол, который широко применим в клинических условиях. Из-за очень быстрого клиренса таких стандартных сосудистых агентов в этом случае требуется моторизованный инжекционный насос, позволяющий медленную непрерывную инъекцию.

Ограничения метода
Применимость представленных протоколов ПЭТ/КТ зависит от наличия приборов, которые, как правило, менее распространены и более дороги, чем другие методы (в первую очередь эхокардиография США), хотя контекстуальная информация о структуре, функции и метаболизме не может быть достигнута никаким другим методом с той же чувствительностью и гибкостью при выборе молекулярного зонда. Тем не менее, успешное завершение всего рабочего процесса подготовки / приобретения / анализа с помощью этой методологии требует тесного сотрудничества между несколькими профессиональными деятелями, включая биологов, ветеринарных врачей, химиков, физиков и биоинженеров. Это еще более верно, когда используются нестандартные ПЭТ-индикаторы, предполагающие усилия как в радиосинтезе, так и в математическом моделировании, а также в адаптации аналитического программного обеспечения для правильной и надежной количественной оценки 33,34,35.

В разделе 9 протокола мы описали очень простую процедуру количественной оценки с использованием входной функции, полученной из изображения (IDIF), указав, что смешанный подход с использованием IDIF и ПЧ, полученной из образца крови, для поздних кадров может дать лучшие результаты. Следует отметить, что использование активности, измеренной из цельной (венозной) крови, взятой из хвоста, считается надежным приближением в [18F]FDG, но требует дальнейшей коррекции активности метаболитов в случае различных индикаторов36,37. Одним из наиболее критических моментов всего протокола является внутривенная канюляция, дающая венозный доступ для инъекции как радиоактивного индикатора для ПЭТ-сканирования, так и йодированного контрастного вещества для КТ. Неудачное выполнение этого критического шага приводит к бесполезным изображениям, так как эффективное количество циркулирующего ПЭТ-индикатора или КТ-СА может быть ниже, чем требуется. Экспертный персонал со специальной подготовкой для инъекции хвостовой вены должен быть вовлечен в эту процедуру, чтобы обеспечить надежные результаты.

Недостатком КТ для динамической визуализации сердца является ее относительно более низкое временное разрешение по сравнению с УЗИ и МРТ, хотя 3D-визуализация сердца с ультразвуком требует использования моторизованной стадии перевода для зонда и последующей регистрации изображения для получения правильных результатов. Необходимость введения постоянных объемов СА для правильной дискриминации крови и миокарда на реконструированных изображениях является одной из основных проблем из-за внутренней низкой чувствительности методологии. В этом протоколе мы ограничили объем инъекции СА для КТ-исследований до 0,5 мл у мышей и 2 мл у крыс, используя непрерывную инфузию в течение 3 мин при 10 мл/ч у мышей и в течение 5 мин при 24 мл/ч у крыс. Мы заметили, что эти показатели и объемы инъекций хорошо переносятся животными. Количества, описанные здесь, соответствуют или меньше эквивалентных протоколов, найденных в литературе.

Nahrendorf et al. описали протокол Cine-CT для изображения инфаркта миокарда мышей, включающий базальную (предварительное сканирование) болюсную инъекцию 0,2 мл липидной эмульсии масла в воде пула крови CA с последующим непрерывным введением иомепрола при 1 мл / ч в течение 1 ч38. Badea et al. сравнили аналогичный сердечный протокол Cine-CT, основанный на 1-часовой инфузии Isovue 370 (иопамидол) с болюсной инъекцией 0,5 мл / 25 г массы тела Fenestra VC (липидная эмульсия масло-в-воде), находя лучшие результаты с точки зрения контрастности изображения во втором случае39. Тот же производитель контрастного вещества Fenestra VC сообщил о рекомендуемом объеме инъекции 0,4 мл/20 г массы тела для визуализации сосудов с помощьюмикро-CT 40. Тем не менее, новые CA с более высокой плотностью, такие как eXIA 160 XL, MVivo Au, Aurovist 15 нм или Exitron nano 12000, недавно вышли на доклинический рынок и имеют потенциал для уменьшения объемов инъекций в протоколах микро-КТ сердца. Nebuloni et al. провели обширную характеристику таких CA41. Доза облучения при закрытой КТ является еще одной общей проблемой для продольных исследований; в этом случае максимальная доза для описанного протокола Cine-CT составляет менее 200 мГр как для мышей, так и для крыс, как было оценено на основе предыдущей дозиметрической характеристики нашего КТ-сканера42. Это примерно в 5 раз ниже, чем заявленная доза в литературе для 4D-КТ сердца в38,39 и 30 раз ниже, чем средняя смертельная доза для общего облучения тела мелких животных, оцененная в 6 Гр43.

Применимость протокола к различным приборам и программному обеспечению
Несмотря на то, что конкретные инструкции, представленные в этом протоколе, неизбежно адаптированы для конкретного томографа ПЭТ / КТ, задачи визуализации, представленные здесь, могут быть адаптированы к различным системам визуализации. Что касается раздела ПЭТ этого протокола, все современные системы ПЭТ или ПЭТ/КТ, предназначенные для исследований на мелких животных, имеют требования к производительности (с точки зрения пространственного и временного разрешения), подходящие для выполнения протокола. Что касается КТ сердца, протокол может изменяться в зависимости от конкретной используемой кардиореспираторной системы (например, внешней или внутренней). Читатели могут обратиться к недавним обзорным статьям и главам книг для подробного обсуждения возможностей современных систем ПЭТ, КТ или ПЭТ/КТ 44,45,46. Следует отметить, что протоколы КТ и ПЭТ, представленные в данной работе, могут быть выполнены независимо, исходя из возможностей и особенностей используемой томографической аппаратуры. Поэтому мы считаем, что представленные процедуры могут стать полезным справочником для любого практикующего врача, заинтересованного в проведении впервые исследования сердечной ПЭТ/КТ на мелких животных.

Любой пользователь, обладающий достаточными навыками в общей настройке протокола собственного ПЭТ/КТ томографа, должен иметь возможность реализовать необходимые адаптации представленного метода для получения эквивалентных результатов в своей лаборатории. Те же аргументы можно использовать и для раздела, посвященного анализу изображений. Полный список всех доступных программных пакетов для анализа ПЭТ и сердечной КТ сердца выходит за рамки цели этой статьи. Однако многие другие сопоставимые программные пакеты используют аналогичную методологию для генерации полярных карт и регионального кинетического анализа индикаторов. Читатель может сослаться на Wang et al.47 и ссылки внутри для задачи количественной оценки ПЭТ и на соответствующие исследовательские статьи 48,49,50 для количественной оценки 4D CT. В этом случае мы решили сосредоточить этот протокол на Carimas 51,52,53,54 и OsiriX 55,56,57,58 для количественного анализа изображений СЕРДЕЧНОГО ПЭТ и КТ соответственно. В связи с широким использованием этих инструментов мы считаем, что этот выбор может быть полезен для повышения интереса исследовательского сообщества к внедрению и применению представленных методов по сравнению с обсуждением, ориентированным на закрытые, коммерческие и специфические для сканера инструменты анализа, предоставляемые некоторыми производителями ПЭТ- и КТ-сканеров.

Изменения в протоколе количественного анализа изображений
Приведенные здесь примеры результатов являются простым результатом простой задачи количественного анализа, которую можно считать достаточной для большинства практических целей в трансляционных сердечно-сосудистых исследованиях, ориентированных на модели сердечной травмы на мелких животных. Тем не менее, возможно гораздо больше вариантов анализа, начиная с изображений DICOM, полученных в результате протокола приобретения / реконструкции, описанного в этой статье. Например, можно было бы заинтересовать применение различных компартментных моделей вместо патлакского графического анализа по динамическим данным [18F]FDG-PET 59,60,61. Более того, анализ сердечной функции на основе изображений 4D Cine-CT, показанных в этом протоколе, был глобальным только для всего РН, но несколько различных (в основном коммерческих) программ позволяют пользователям выполнять анализ деформации и регионального движения стенки, утолщения стен и регионального анализа EF из одних и тех же изображений49. Тем не менее мы считаем, что приведенные здесь примеры представляют собой хорошую отправную точку для более углубленной постобработки и количественных задач.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Даниэле Панетта получил гранты на исследования и разработки микро-КТ-инструментов от Inviscan Sas.

Acknowledgments

Это исследование было частично поддержано проектом JPI-HDHL-INTIMIC «GUTMOM»: Материнское ожирение и когнитивная дисфункция у потомства: причинно-следственная роль GUT MicrobiOMe и ранняя диетическая профилактика (проект No INTIMIC-085, Министерство образования Италии, Университет и Указ об исследованиях No 946/2019).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
0.9% sterile saline Fresenius Kabi 0.9% sodium chloride for injection
1025L Physiological Monitoring Small Animal Instruments Physiological monitoring system for small animal imaging
5 mL syringes Artsana Syringes with needle for injection of PET tracer
Atomlab 500 Else Nuclear PET Dose calibrator
Atrium software Inviscan Version 1.5.5 PET/CT operating software
Butterfly catheters Delta Med 27.5 G needle
Carimas software Turku PET Center Version 2.10 Image analysis software
Fenestra VC Medilumine Lipid emulsion iodinated contrast agent for small animals
Heat lamp Heat lamp with clamp and switch
Insulin syringes Artsana Syringes with needle for injection of CT CA
Iomeron 400 mgI/mL Bracco Iomeprol, vascular contrast agent
IRIS PET/CT Inviscan PET/CT scanner for small animals
Isoflurane Zoetis Inhalation anesthetic, 250 mL
OneTouch Glucometer Johnson&Johnson Medical Glucose meter kit
Osirix MD software Pixmeo Version 11 Image analysis software
Oxygen Air liquide Compressed gas
Rectal probe for 1025L Small Animal Instruments Rectal probe with cable for SAII 1025L systems
Respiratory sensor for 1025L Small Animal Instruments Respiratory pillow with tubings for SAII 1025L systems
TJ-3A syringe pump Longer Motorized syringe pump for CT CA injection

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Zaragoza, C. Animal models of cardiovascular diseases. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 497841 (2011).
  2. Russell, J. C., Proctor, S. D. Small animal models of cardiovascular disease: Tools for the study of the roles of metabolic syndrome, dyslipidemia, and atherosclerosis. Cardiovascular Pathology. 15 (6), 318-330 (2006).
  3. Riehle, C., Bauersachs, J. Small animal models of heart failure. Cardiovascular Research. 115 (13), 1838-1849 (2019).
  4. Menichetti, L., et al. MicroPET/CT imaging of αvß3 integrin via a novel 68Ga-NOTA-RGD peptidomimetic conjugate in rat myocardial infarction. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 40 (8), 1265-1274 (2013).
  5. Zhou, H., et al. Development of a micro-computed tomography-based image-guided conformal radiotherapy system for small animals. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 78 (1), 297-305 (2010).
  6. Di Lascio, N., Kusmic, C., Stea, F., Faita, F. Ultrasound-based pulse wave velocity evaluation in mice. Journal of Visualized Experiments. (120), e54362 (2017).
  7. Dann, M. M., et al. Quantification of murine myocardial infarct size using 2-D and 4-D high-frequency ultrasound. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 322 (3), 359-372 (2022).
  8. Espe, E. K. Novel insight into the detailed myocardial motion and deformation of the rodent heart using high-resolution phase contrast cardiovascular magnetic resonance. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 15 (1), 82 (2013).
  9. Vanhove, C., et al. Accurate molecular imaging of small animals taking into account animal models, handling, anaesthesia, quality control and imaging system performance. EJNMMI Physics. 2 (1), 31 (2015).
  10. Garcia, M. J., et al. State of the art: Imaging for myocardial viability: A scientific statement from the American Heart Association. Circulation: Cardiovascular Imaging. 13 (7), 000053 (2020).
  11. Panetta, D., et al. Cardiac computed tomography perfusion: Contrast agents, challenges and emerging methodologies from preclinical research to the clinics. Academic Radiology. 28 (1), 1-18 (2020).
  12. Kusmic, C. Up-regulation of heme oxygenase-1 after infarct initiation reduces mortality, infarct size and left ventricular remodeling: experimental evidence and proof of concept. Journal of Translational Medicine. 12 (1), 89 (2014).
  13. Muthuramu, I., Lox, M., Jacobs, F., De Geest, B. Permanent ligation of the left anterior descending coronary artery in mice: A model of post-myocardial infarction remodelling and heart failure. Journal of Visualized Experiments. (94), e52206 (2014).
  14. Fischer, M., et al. Comparison of metabolic and functional parameters using cardiac 18F-FDG-PET in early to mid-adulthood male and female mice. EJNMMI Research. 11 (1), 7 (2021).
  15. Valenta, I., et al. Feasibility evaluation of myocardial cannabinoid type 1 receptor imaging in obesity: A translational approach. JACC: Cardiovascular Imaging. 11 (2), 320-332 (2018).
  16. Fueger, B. J., et al. Impact of animal handling on the results of 18F-FDG PET studies in mice. Journal of Nuclear Medicine. 47 (6), 999-1006 (2006).
  17. Carimas User Manual. , Available from: https://turkupetcentre.fl/carimas/files/archive/Html/a1.html (2022).
  18. Peters, A. M. Graphical analysis of dynamic data: The Patlak-Rutland plot. Nuclear Medicine Communications. 15 (9), 669-672 (1994).
  19. Choi, Y., et al. Parametric images of myocardial metabolic rate of glucose generated from dynamic cardiac PET and 2-[18F]fluoro-2-deoxy-d-glucose studies. Journal of Nuclear Medicine. 32 (4), 733-738 (1991).
  20. Laffon, E., Marthan, R. Is Patlak y-intercept a relevant metrics. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 48 (5), 1287-1290 (2021).
  21. Flores, J. E., McFarland, L. M., Vanderbilt, A., Ogasawara, A. K., Williams, S. -P. The effects of anesthetic agent and carrier gas on blood glucose and tissue uptake in mice undergoing dynamic FDG-PET imaging: Sevoflurane and isoflurane compared in air and in oxygen. Molecular Imaging and Biology. 10 (4), 192-200 (2008).
  22. Ng, C. K. Sensitivity of myocardial fluorodeoxyglucose lumped constant to glucose and insulin. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 260 (2), 593-603 (1991).
  23. Shoghi, K. I., Welch, M. J. Hybrid image and blood sampling input function for quantification of small animal dynamic PET data. Nuclear Medicine and Biology. 34 (8), 989-994 (2007).
  24. Heuberger, J., Pixmeo, S., Rosset, A. OsiriX User Manual. Blurb. , San Francisco, CA. (2017).
  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 (4), 539-542 (2002).
  26. Kolanowski, T. J., et al. Multiparametric evaluation of post-MI small animal models using metabolic ([18F]FDG) and perfusion-based (SYN1) heart viability tracers. International Journal of Molecular Sciences. 22 (22), 12591 (2021).
  27. Guiducci, L., et al. Contribution of organ blood flow, intrinsic tissue clearance and glycaemia to the regulation of glucose use in obese and type 2 diabetic rats: A PET study. Nutrition Metabolism and Cardiovascular Diseases. 21 (9), 726-732 (2011).
  28. Tadinada, S. M., et al. Functional resilience of C57BL/6J mouse heart to dietary fat overload. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 321 (5), 850-864 (2021).
  29. Dreyfuss, A. D., et al. A novel mouse model of radiation-induced cardiac injury reveals biological and radiological biomarkers of cardiac dysfunction with potential clinical relevance. Clinical Cancer Research. 27 (8), 2266-2276 (2021).
  30. Hsu, B. PET tracers and techniques for measuring myocardial blood flow in patients with coronary artery disease. Journal of Biomedical Research. 27 (6), 452-459 (2013).
  31. Dinkel, J., et al. Intrinsic gating for small-animal computed tomography. Circulation: Cardiovascular Imaging. 1 (3), 235-243 (2008).
  32. Kuntz, J., et al. Fully automated intrinsic respiratory and cardiac gating for small animal CT. Physics in Medicine and Biology. 55 (7), 2069-2085 (2010).
  33. Li, Y., Zhang, W., Wu, H., Liu, G. Advanced tracers in PET imaging of cardiovascular disease. BioMed Research International. 2014, 504532 (2014).
  34. Kim, D. -Y., Cho, S. -G., Bom, H. -S. Emerging tracers for nuclear cardiac PET imaging. Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 52 (4), 266-278 (2018).
  35. Maddahi, J., Packard, R. R. S. Cardiac PET perfusion tracers: Current status and future directions. Seminars in Nuclear Medicine. 44 (5), 333-343 (2014).
  36. Bentourkia, M. Kinetic modeling of PET data without blood sampling. IEEE Transactions on Nuclear Science. 52 (3), 697-702 (2005).
  37. Lammertsma, A. A. Forward to the past: The case for quantitative PET imaging. Journal of Nuclear Medicine. 58 (7), 1019-1024 (2017).
  38. Nahrendorf, M., et al. High-resolution imaging of murine myocardial infarction with delayed-enhancement cine micro-CT. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 292 (6), 3172-3178 (2007).
  39. Badea, C. T., Fubara, B., Hedlund, L. W., Johnson, G. A. 4-D micro-CT of the mouse heart. Molecular Imaging. 4 (2), 110-116 (2005).
  40. Technical Resources. MediLumine. , Available from: https://www.medilumine.com/technical-resources (2019).
  41. Nebuloni, L., Kuhn, G. A., Müller, R. A Comparative analysis of water-soluble and blood-pool contrast agents for in vivo vascular imaging with micro-CT. Academic Radiology. 20 (10), 1247-1255 (2013).
  42. Panetta, D., et al. Performance evaluation of the CT component of the IRIS PET/CT preclinical tomograph. Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section A: Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment. 805, 135-144 (2016).
  43. Gu, J., et al. At what dose can total body and whole abdominal irradiation cause lethal intestinal injury among C57BL/6J mice. Dose-Response. 18 (3), 1559325820956783 (2020).
  44. Amirrashedi, M., Zaidi, H., Ay, M. R. Advances in preclinical PET instrumentation. PET Clinics. 15 (4), 403-426 (2020).
  45. Clark, D. P., Badea, C. T. Advances in micro-CT imaging of small animals. Physica Medica. 88, 175-192 (2021).
  46. Belcari, N., Del Guerra, A., Panetta, D. High-Resolution and Animal Imaging Instrumentation and Techniques. Handbook of Particle Detection and Imaging. Grupen, C., Buvat, I. , Springer. Berlin, Heidelberg. 1497-1535 (2021).
  47. Wang, G., Rahmim, A., Gunn, R. N. PET Parametric imaging: Past, present, and future. IEEE Transactions on Radiation and Plasma Medical Sciences. 4 (6), 663-675 (2020).
  48. Befera, N. T., Badea, C. T., Johnson, G. A. Comparison of 4D-microSPECT and microCT for murine cardiac function. Molecular Imaging and Biology. 16 (2), 235-245 (2014).
  49. 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. Journal of Visualized Experiments. (108), e53603 (2016).
  50. Lee, C. -L., et al. Assessing cardiac injury in mice with dual energy-microCT, 4D-microCT and microSPECT imaging following partial-heart irradiation. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 88 (3), 686-693 (2014).
  51. Harms, H., et al. Comparison of clinical non-commercial tools for automated quantification of myocardial blood flow using oxygen-15-labelled water PET/CT. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 15 (4), 431-441 (2013).
  52. Nesterov, S. V., et al. Myocardial perfusion quantitation with 15O-labelled water PET: High reproducibility of the new cardiac analysis software (CarimasTM). European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 36 (10), 1594-1602 (2009).
  53. Nesterov, S. V., et al. Myocardial perfusion quantification with Rb-82 PET: Good interobserver agreement of Carimas software on global, regional, and segmental levels. Annals of Nuclear Medicine. 36, 507-514 (2022).
  54. Nesterov, S. V., et al. One-tissue compartment model for myocardial perfusion quantification with N-13 ammonia PET provides matching results: A cross-comparison between Carimas, FlowQuant, and PMOD. Journal of Nuclear Cardiology. , (2021).
  55. Thackeray, J. T. Preclinical Multimodality Imaging and Image Fusion in Cardiovascular Disease. Image Fusion in Preclinical Applications. Kuntner-Hannes, C., Haemisch, Y. , Springer. Cham, Switzerland. 161-181 (2019).
  56. Vohra, R., Batra, A., Forbes, S. C., Vandenborne, K., Walter, G. A. Magnetic resonance monitoring of disease progression in mdx mice on different genetic backgrounds. The American Journal of Pathology. 187 (9), 2060-2070 (2017).
  57. Baehr, A., et al. Agrin promotes coordinated therapeutic processes leading to improved cardiac repair in pigs. Circulation. 142 (9), 868-881 (2020).
  58. Lalwani, K., et al. Contrast agents for quantitative microCT of lung tumors in mice. Comparative Medicine. 63 (6), 482-490 (2013).
  59. Bertoldo, A., et al. Evaluation of compartmental and spectral analysis models of [18F]FDG kinetics for heart and brain studies with PET. IEEE Transactions on Bio-medical Engineering. 45 (12), 1429-1448 (1998).
  60. Li, Y., Kundu, B. K. An improved optimization algorithm of the three-compartment model with spillover and partial volume corrections for dynamic FDG PET images of small animal hearts in vivo. Physics in Medicine and Biology. 63 (5), 055003 (2018).
  61. Mabrouk, R., Dubeau, F., Bentourkia, M., Bentabet, L. Extraction of time activity curves from gated FDG-PET images for small animals' heart studies. Computerized Medical Imaging and Graphics. 36 (6), 484-491 (2012).

Tags

Медицина выпуск 190
Позитронно-эмиссионная томография сердца высокого разрешения / компьютерная томография для мелких животных
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Panetta, D., Guzzardi, M. A., La… More

Panetta, D., Guzzardi, M. A., La Rosa, F., Granziera, F., Terlizzi, D., Kusmic, C., Iozzo, P. High-Resolution Cardiac Positron Emission Tomography/Computed Tomography for Small Animals. J. Vis. Exp. (190), e64066, doi:10.3791/64066 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter