这项工作是由斯蒂廷Li​​jf利文恩，项目扩张与狭窄动脉疾病的支持。

在此研究中的所有动物的工作被批准为伊拉兹马斯MC动物研究伦理委员会。在整个实验中，将动物保持在根据伊拉兹马斯MC机构规章。在实验动物的端部用吸入麻醉剂异氟醚的过量安乐死。请寻求体制动物护理和开始这项工作之前，使用委员会的批准。 1.心肌缺血模型的制备<ol><li> 4％异氟烷吸入麻醉小鼠（C57BL6 12周龄）。使用20G的插管插管动物和18 cm H2O的峰值吸气压力和4厘米H 2 O.一个呼气末正压respirate以每分钟100次呼吸鼠标<ol><li>使用含2.5％异氟烷维持麻醉并应用眼药水，以防止同时在麻醉状态下对眼睛的干燥的 O 2 / N 2（体积/体积= 1/2）的混合气体。解放军CE上的加热垫的鼠标和测量体温直肠外科手术期间，在37℃，以保持体温。 </li></ol></li><li>注射丁丙诺啡（0.05-0.2毫克/千克）皮下只是手术前，检查脚趾捏反射的手术开始前，要确保麻醉足够的深度。用脱毛膏脱毛鼠标胸部和应用碘的皮肤。 </li><li>通过一个小切口，在第二和第三左侧肋部之间的皮肤剪刀进行切口。拉胸小和xiphihumeralis肌肉以及背阔肌使用小钩子以允许访问肋间肌侧。 </li><li>经过第3肋间​​肌肉经过精心切割的，而不伤害使用弯曲2毫米弹簧片剪刀肺部。推肺一边用一小块湿纱布和破裂心包。 注:小心不要损坏左膈神经。 <ol><li> Repositi对持有肌肉胸廓内重新定位，使左心室（LV）游离壁和部分左心房的很大一部分是可见的小钩。 </li></ol></li><li>插入左冠状动脉下方的7-0丝手术缝线和通过牢牢打结缝线阻塞动脉。 注意:由于在大多数小鼠中冠状动脉是不可见的，确定使用心房结扎的位置，并始终结扎左心房的边缘下方的冠状动脉2毫米为了规范梗塞大小。 </li><li>通过确认左室游离壁的变白目视检查梗死的成功诱导。当巴陵不遵守，执行额外的企图堵塞LAD。 </li><li>关闭胸部紧紧用6-0丝线缝合手术。 注:胸部应封闭不透气，使恢复后的独立呼吸。 </li><li>清洁用生理盐水伤口，用关闭皮肤丝线缝合。皮肤上的伤口应用喷雾刺激伤口愈合，防止感染。 </li><li>关闭异氟醚关闭，等到动物开始自行拆除通风管之前呼吸。鼠标放置在一个加热垫笼而回收。 注:直到它重新获得足够的意识，保持腹卧，不要离开无人看管的动物。不要返回已动过手术，以公司的其他动物，直到完全康复的动物。 </li><li>辖附加剂量丁丙诺啡手术的术后镇痛后，每8-12小时。辖丁丙诺啡（50微克/公斤）腹腔。 注:通过显微（第3节）手术的第一次扫描后3-4小时，手术进行第二次扫描后6-7小时扫描动物。 </li></ol> 2.显微对比注射<ol><li>为了两个successiv收购解剖，功能和代谢信息Ë显微成像会议，使用碘造影剂。 </li><li>暴露和治疗用70％酒精的瓶塞的橡胶。使用低的死空间的注射器，撤回造影剂的所需体积（5-10微升/ g体重的）。为了防止在注射过程中栓塞的风险，清除气泡，如果有的话，通过推进柱塞来回和/或轻轻拍打注射器的侧慢慢排出空气进入无菌吸收性组织，直到流体出现的尖针。 注意:的显微对比注射可以在有意识或镇静的动物来进行。身体约束应该清醒动物进行。为了减少压力，可以考虑光镇静或全身异氟烷麻醉与吸入麻醉系统。 </li><li>在注射前，擦拭用70％酒精的尾部。预热用灯或浸渍尾入温水（40-45℃），以提供更好的血管扩张的尾部。注入造影剂我ntravenously 5-10微升/ g体重（通过横向尾静脉之一EG）。 注:优化注射剂量为特定动物模型或显微仪器的采集设置，对比度增强可以由健康或所研究的动物的饮食状况和图像的噪声的电平的影响。 </li></ol> 3.显微成像<ol><li>在此之前注射对比剂，通过按下计算机电源按钮打开扫描显微。启动显微控制软件，并通过单击软件控制窗口中显示的热身按钮热身的X射线管。 </li><li>允许实时模式按钮出现在表明热身完毕的控制软件。将小口径盖，然后将小动物床。 </li><li>创建或选择合适的数据库，学习，并受该图像数据将被保存。要创建一个新的数据库，单击数据库窗口中新建数据库按钮，输入将指定新的数据库，请单击在出现的对话框中浏览按钮，导航到驱动器在数据库将被保存，然后单击确定的名称。注意在数据库窗口新的数据库。要连接到现有的数据库，点击连接到数据库按钮，在数据库窗口，双击数据库名称。 </li><li>设置由来自软件控制窗口的下拉菜单中选择下列参数扫描条件:X射线管电压，90千伏; CT的X射线管电流160微安;活的X射线管电流80微安; FOV 20毫米;门控技术，心肺;扫描技术，4.5分钟。 注意:此成像协议允许舒张末期和收缩末期三维数据集的重建，每512×512×512的矩阵尺寸，具有40μm的重构各向同性体素尺寸。 </li><li>注射用的造影剂的动物后，由4％的异氟醚吸入麻醉它在感应腔室。放置动物上用鼻锥在空气中的氧气混合物供给1.5-2.0％异氟烷扫描器的动物床。如果需要，调整异氟醚的流量，每分钟呼吸≤60实现动物的稳定呼吸活动。 </li><li>将它拨向从事安全联锁咫尺仪器门。通过点击控制软件窗口上显示的实时模式按钮实时查看主题开启实时模式。观察x捕获窗口和动物。 注:仪器不会产生X射线，除非门关好，安全联锁经营。 </li><li>移动至动物床按阶段Z轴控制来回位于仪表的前面板上的按钮对准的视场（FOV）内场鼠标胸部。验证胸部在FOV内的中心。使用动物机床控制左，右箭头位于仪表的前面板的位置t他的动物蓝色的边框内。 <ol><li>从控制软件窗口上显示的旋转控制下拉列表中选择"90"，然后点击设置按钮旋转龙门。确保动物的尸体的X捕获窗口的蓝色边框内。如果有必要，通过动物机床控制向上和向下箭头位于仪表的前面板对齐的动物。 注意:只有在X捕获窗口上显示的蓝色边界框内的图像数据将被用来重建3D体积。 </li></ol></li><li>在Xcapture窗口，调整大小的与左鼠标点击和拖动的ROI用鼠标光标边缘感兴趣区域（ROI）的心肺区域，使得心肺痕迹显然在同步视图中可见。确保ROI覆盖隔膜和心脏的所有龙门位置的顶端部分。旋转台架90°如步骤3.6中所述，以确保该CARDI邻呼吸痕迹依然清晰可见。 注意:为了防止不必要的暴露于电离辐射，最小化，在此期间动物的位置和心肺的ROI被调整的时间。 </li><li>点击控制软件窗口初始化收购上显示的CT扫描按钮。 CT扫描确认信息将出现。点击CT扫描确认信息，确认显示的是按钮。点击NO按钮中止扫描。一旦YES按下按钮，位于仪器上的红色的X射线激励指示将点亮。 注:该指标也将是由控制软件窗口的仪器状态框闪烁电压图标可见。扫描将在4.5分钟内完成。 X射线管将被自动关闭，位于仪器和控制软件窗口的控制面板上的红色的X射线激励指示会变暗。这些预测将被自动排序，并PROGRESS将通过GetSynchronizedRaw窗口中显示的绿色的进度条表示。代表心动周期的舒张末期和收缩末期阶段的卷集将在更多的2-3分钟自动重建。 注:要中止扫描单击控制软件窗口的控制面板上的紧急停止按钮或按下位于仪表的前面板上的机械紧急停止按钮。 </li><li>观察2D浏览器软件在重建的横断，冠状，矢状和意见。需要几秒钟，审查采集的图像的质量。寻找那些可以由一个程度不够麻醉引起的动物运动的迹象。如果有必要，适当的修改和重复扫描。 注:如果在图像中的结构被加倍，以双边示出，或用条纹示出，则这些是通常的"危险信号"，可以表示麻醉的水平可能是不适当的，而且动物在扫描期间已经移动。在这种情况下，麻醉的水平应调整和扫描应重新获得。 </li><li>从扫描仪中取出的动物，并允许从麻醉状态下的监督完全康复。 </li><li>在造影剂摄取（注射造影剂后3〜6小时）的代谢阶段获得一个额外的显微扫描。 注意 :更多关于C57BL / 6和BALB / c小鼠的平均心肌增强值的信息被Detombe等人和Ashton等22,23出版。 </li></ol> 4.显微数据分析<ol><li>同时加载舒张末期和收缩末期VOX文件到分析12软件。 </li><li>与倾斜部分模块打开每个图像加载并执行短轴形象改造。 </li><li>为了最大限度地减少图像处理时间可以考虑使用图像计算器模块的次区域/垫音量功能裁剪图像。对于这两个卷，维持相同的SubRegion低和高X，Y，Z的尺寸。 </li><li>附加卷和带卷编辑模块打开。对于结构更好的可视化，必要时调整图像亮度。 </li><li>执行内膜轮廓分段。从卷编辑模块选择对象提取的半自动标签中，设置一个种子点到左心室（LV）和调整阈值，以使左心室腔从心肌划定。为了确定阈值，使用自动阈值算法或与谱线轮廓模块确定的全宽度半最大值（FWHM）。 <ol><li>绘制沿二尖瓣瓣叶平面，以防止该地区蔓延到主动脉的限制，点击提取对象按钮完成分割。无论舒张末期和收缩末期容积将被自动处理。命名区域（如LV腔），并保存对象映射到相应的文件目录。 </li></ol></li><li> PERFORM心外膜轮廓分段。添加一个新的对象，并执行使用卷编辑模块任半自动或手动分割工具心外膜的心脏表面的分割。确保两个舒张末期和收缩末期轮廓正确识别。如果有必要，进行手动调节。命名区域 （如左心室心肌），并保存对象映射到相应的文件目录。 注意:可以被附加地执行图像的空间滤波器模块过滤以提高分割的速度和质量。 </li><li>为了提取从对象映射体积测量（保存）打开带息模块的地区追加量。确保修正地图加载，打开示例选项窗口，确保两个LV腔和左心室心肌对象被选中，然后单击样本图像按钮。保存日志文件。 </li><li>对于心脏功能和代谢的区域分析，使用径向迪利息模块的地区vider工具来进一步细分分段卷。 </li></ol> 5.全球和区域心脏参数的计算<ol><li>为了计算左心室搏出量（LVSV），减去左心室舒张末期容积左室收缩末期容积（LVESV）（LVEDV）: LVSV = LVEDV -收缩末期容积 ; </li><li>来计算左室射血分数（LVEF），除以左心室心搏量（LVSV）由左心室舒张末期容积（LVEDV）和100％乘以: LVEF = LVSV / LVEDV * 100％; </li><li>来计算心输出量（CO），乘左心室心搏量（LVSV）由心脏速率（HR）: CO = LVSV * HR; </li><li>计算左心室心肌质量（LVMM），减去从左侧ventr通过心内膜表面（LVMV ENDO）结合的左心室心肌壁体积由心外膜表面（LVMV EPI）结合icular心肌壁体积和乘以心肌的比重，1.05克/厘米3: LVMM =（EPI LVMV - LVMV ENDO）* 1.05; </li><li>计算左心室心肌质量指数（LVMMI），由小鼠体重（BW）除以左心室心肌质量（LVMM）: LVMMI = LVMM / BW; </li><li>计算左心室心肌梗死面积（％LVMIS）的百分比，除以总数左心室心肌体积（LVMV TOTAL）梗塞心肌的左心室体积（LVMV MI）和 100％乘以: ％LVMIS = LVMV MI / LVMV 总计 * 100％; 注:对于LVMM，LVMMI和％LVMIS计算，使用来自相应的舒张末期或收缩末期数据集内切和心外膜体积测量。报告平均收缩末期和结束二astolic指数。 </li><li>为了计算节段性左室壁运动异常（LVWM），减去左心室舒张末径壁（LVEDWD）节段性左室收缩末期内径壁（LVESWD）节段: LVWM = LVEDWD - LVESWD; 结果显示为周极地地图（公牛眼极坐标图）。 </li><li>为了计算节段性左室壁增厚（％LVWTh），减去左室收缩末期壁厚（LVESWTh）节段性左室舒张末期壁厚（LVEDWTh）节段，由段鸿沟左室舒张末期壁厚度（LVEDWTh），并乘以100％: ％LVWTh =（LVESWTh - LVEDWTh）/ LVEDWTh * 100％; 结果显示为周极地地图（公牛眼极坐标图）。 </li><li>要计算区域射血分数（％REF），减去节段性左室收缩末期的平方墙直径（LVESWD）从段的平方节段性左室舒张末径壁（LVEDWD）的平方左室舒张末径壁（LVEDWD），除和100％乘以: ％= REF（LVEDWD 2 - LVESWD 2）/ 2 LVEDWD * 100％; 结果显示为周极地地图（公牛眼极坐标图）。 </li><li>为了呈现区域性心肌灌注和造影剂摄取，转化平均强度值代入CT值（菲尔德单位，HU）。使用充满水的小无线电透明管千HU，和水为0胡 - 通过重新调整从动物到外面选择的区域选择的空气都转换舒张末期和收缩末期的数据集。结果显示为周极地地图（公牛眼极坐标图）。 </li></ol> 6.统计分析<ol><li>代表所有极坐标图显示数据为平均值±标准差（SD）。评估统计使用方差分析（ANOVA）的单向分析或其他合适的技术istical差。 </li></ol>

ED面包车D.，RR，JE宣布，他们已经没有竞争经济利益。 SB是珀金埃尔默，该公司生产的成像仪器的付费员工。此视频文章刊登费用由珀金埃尔默支付。

在过去的几年中显微已成为形态许多研究在小动物26-29,30考虑心脏结构和功能表征。然而，在以前的工作中使用的仪器是任一定制或不再市售的。因此，本研究旨在提供使用高速显微系统具有内在心肺呼吸门控，以确定与心肌灌注和活力的小动物是人类心脏模型沿着心脏全球和区域功能的简单而全面的协议疾病。 之一的用于研究心脏结构和功能的最重要的要求是扫描仪的占生理心脏运动的能力。为此，心电图基于前瞻性和回顾性门控技术可被使用。然而，预期（步骤和苗）选通依赖于心动周期的预先指定的时间间隔，对考试PLE舒张期，当心脏运动最少。用这种方法得到的每心动周期只有一个图像，只有一个心动周期的相位可以被重建。这样，在除了是耗时生成，前瞻性选通重建只产生一个数据集，其被剥夺的功能信息。回顾性门控，另一方面，允许在心动周期的每个部分的多个数据集的重建，从而允许全局和区域左心室功能分析。 目前的工作与就业的内在回顾性门控心肺重建。内在回顾性门控采用专有的基于图像的软件重建舒张末期和收缩末期心脏阶段，而不需要专用的呼吸和心脏监测设备29,31,32。对于studyi内在回顾和外在心电图依赖回顾性门控的一个很好的协议，在小鼠和大鼠纳克心脏功能通过丁克尔等人 29表明。在这个目前的工作中，内在的回顾性门控不仅显著最小化设置扫描所需要的时间，而且还取消了监控硬件，如心电图导联和呼吸气压传感器，以及其他经营者的技能依赖正确设置它。 继重建，两端舒张和收缩末期数据集的图像质量，发现心脏分析令人满意。在图像的检查，特别注意了一个水平不足麻醉的过程中可能发生的运动伪影，条纹赝象，可以发生，因为在动物中具有高呼吸率，低衰减工件缺少凸起即通常由引起的结果骨结构和可以模仿灌注缺损，和环状伪影，可以从一个或多个检测器ELE的误校准或发生故障出现求。 显微以产生心脏结构和功能信息的能力还依赖于合适的血管内的造影剂的可用性。大多数目前市售显微对比一般可以细分为特定微粒不可代谢的巨噬细胞和多分散代谢碘基对比23,33-36。虽然颗粒剂，由于其高原子序数（钡，Z = 56;以及金，Z = 79）提供更大的X射线混浊，它们不能被用于代谢的评估。此外，这些试剂被视为有害的生物体，并通过肝脏巨噬细胞（Kupffer细胞）中除去，所述网状内皮系统的（RES）的清除细胞。因为它们的非代谢的性质，这些试剂诱导的变化与肝损伤37的肝脏微循环伴随。 可代谢的碘基对比，在另一方面，不圆盾特德特定RES去除，因此应该提供更好的安全性，避免肝毒性。除了 ​​它们的更好的安全性，这些对比都采取了由代谢活性的组织，从而可用于可行性评估22,23。为此，被选择用于本研究的碘化造影剂。的对比度，剂量为每克动物体重5或10微升作为单次推注静脉内注射施用。虽然两种剂量产生令人满意的增强效果，当将10μl/ g的对比度的注射观察到左心室和对比度心肌水平的剂量依赖性增加。的兴趣，与较大剂量，血池的持续时间明显延长和心肌造影剂摄取的峰值延迟。一只动物（小鼠1）中的随访在手术后10周，在此期间它被每第二周成像。从经验，没有不利的影响相关的对比度（共5jections）或相关的X射线曝光（共10个显微扫描）在该小鼠中监测周期中观察到。一个长期碘暴露的最常见的不良反应是这是不是在验尸肉眼观察甲状腺紊乱。之后连续3次对比度施用曼海姆等人研究甲状腺素水平，没有发现差别时，水平与对照相比37。与使用相同的显微数据集，分别在此动物（数据未示出）检测到的无辐射诱导的肺纤维化的迹象，相符的过程的安全性。 全球和区域心室心脏功能的评估被认为是心脏功能最强的决定因素，很重要的治疗干预38,39的预后和选择方面。全球左心室功能指标包括左心室舒张末期容积（LVEDV），左室收缩末期容积（LVESV），左心室搏出量（LVSV），左室射血分数（LVEF），和心输出量（CO）。此前显微研究证实，全球心脏功能的定量评价是在小鼠心血管疾病模型可行不久后LAD动脉闭塞全球心脏功能的显着降低发生。这些发现与在LVSV，LVEF的显着减少早先的报告一致，和CO已经发生第1天闭塞29,40-43后。值得注意的是，提及的是心功能性能取决于类型和麻醉的程度，从而精确测量在图像采集期间的心脏速率应保持生理尽可能44。 左心室心肌质量（LVMM）的定量评估对左心室肥厚的评价有重要和主要是采用MR进行我11,43,45,46。 LVMM经常校正体重并作为左室心肌质量指数（LVMMI），以便为不同年龄和体质的小鼠心脏中重正常化。这些参数的准确估计是很重要的，因为心肌梗死的小鼠发展显著左心室肥厚47。 LVMM，LVMMI，和LV几何的评价也是心肌肥厚和增生11的诊断非常重要。因此，这些参数的确定将是另外有利的区分诸如心性肥厚，偏心肥大，或同心重构的条件。在目前的工作，既LVMM和LVMMI值进行LAD动脉结扎的小鼠，并在假手术的动物进行了测定。接着，心肌梗死的大小被确定并用来计算梗塞面积的百分比。虽然手术过程中结扎到LAD冠状动脉是申请在同一水平组卷，遮挡产生梗塞一些变异性:13.3％，15.8％，和22.4％（表1）。对于这种变化的一个可能的解释从冠状动脉解剖和动物之间其领土供血差异发出，并在与以前的报告48的协议。梗塞大小评估的在心肌梗塞的小鼠模型中的最常见的方法是通过体外三苯四唑氯化物（TTC）染色，这将不允许在相同的动物的疾病的纵向监测的技术。在早期的工作由阿什顿等人的 第22和本的情况下，值得注意的是，显微与碘化的造影剂相结合能提供一种替代和确定梗塞大小纵向的非破坏性方法。 在显微术的一个附加的优点在于非常准确地测定局部缺血。里科人类鼠标分割成降支（LAD）和室间隔支（LCX）的左冠状动脉。然而，在小鼠中，LAD和LCX侧设有分公司的解剖结构相当的动物48之间不同。在LCX的大设有分公司有时紧密平行于LAD和自小鼠的冠状动脉是帧内心肌，因此不可见，所述LCX的侧支架是有时无意中但不可避免地包括在小鼠梗塞过程期间冠状动脉闭塞。因此，显微之后获得的circumferentional极性地图可以用来精确地确定哪些冠状动脉闭塞，因为在扇区2，3，8灌注和造影剂摄取和9由LCX影响而扇区7，10，11，12 ，13，15，16和17通过在LAD供给。因此，极性地图是用于精确测定闭塞动脉很大的好处，并相应在的myoca影响的正确​​的解释重要辅助心脏功能和疾病进展rdial梗死。 心肌梗死小鼠模型中使用的高度模仿人类临床情况冠状血管变得突然闭塞作为急性斑块破裂的结果，是因为这样的很大的好处，研究梗塞心脏49的病情发展。而在西方发达国家治疗的患心肌梗塞的患者的目的在于特别是在经济欠发达的国家，心肌梗塞的发生率正在快速增加快速恢复的冠状动脉血管的再循环，在许多场合，闭塞不能在稠时间1,50。这导致在大心室梗死最经常会导致慢性心脏衰竭，而且对公众健康构成巨大压力。因此，使用心肌梗塞模型纵向非侵入性诊断方法具有永久冠状动脉OCClusion和大室梗死是非常重要的发展与这种疾病新的治疗策略。 心肌CT灌注成像是一个迅速发展的技术，使区域冠状动脉血流量异常的定量评估及其对心脏功能和活力的相关性。较新的小动物研究降低显微和SPECT，灌注和可行性评估22所选择的模式之间的差距。与以评价引起的LAD冠状动脉阻塞区域的血流障碍的程度的目标，显微数据也评价心肌灌注的信息。结扎LAD动脉已知提供血液供应游离壁，隔膜的一部分，和左心室的心尖区。鼠标1心肌灌注缺损（hypoenhanced区域）中所示的极坐标系和明显的，中前置，中下侧壁，中前外侧，心尖前壁，以及顶侧段，发现与相同冠状动脉的分布（图3）相一致。从舒张末期和收缩末期图像来源的灌注缺损之间无差异homosegments被发现。假手术动物的舒张末期和收缩末期心肌灌注极性地图显示示于图4中 。在对照动物的段之间心肌血流稍有差异是在两个舒张末期和收缩末期表示微不足道。有趣的是，hypoenhancement的区域可在视觉上看到的短轴向截面图（ 图1），并可以如图3中可以容易地进行定量，这是不可能的在研究由Befeda 等并可以通过进行说明在显微仪器的较大的噪声使用22。为了在视觉上辨别的信号差必须至少三到五倍更大比图像51中的噪声（标准偏差）。在此研究中使用的显微的低噪声允许受损和正常灌注心肌之间的一个小信号差（127HU±23HU与217HU±29HU）的检测，使心肌灌注图形缺陷的成功的评估。 之一的使用碘化造影剂的主要优点是，以评估存活心肌和代谢的能力，由于对比度相关的心肌的增强。就我们所知，对比度的以增强心肌的能力由Detombe 等人 23首次描述及其心肌梗塞成像首先使用由Ashton等22报道。虽然该集团表示，在心肌梗死小鼠心肌灌流增强表现出类似的控件和梗死心肌未见增强，心肌节段性电子商务量化考核没有报告nhancement。对比度施用，当相对于腔的心肌的增强是最大后4小时 - 进一步调查是否心肌的增强可以定量评估，所有的小鼠用相同的成像协议3重新映像。 心肌造影剂摄取缺陷上的小鼠心脏的心肌梗死（图5）的短轴向舒张末期和收缩末期截面图像用肉眼观察，但不能在假手术动物（图6）。心肌摄取定量评估了来自两个舒张末期和收缩末期重建每个心肌段和呈现在一个极坐标系（图7 和 8）。从相同动物获得的舒张末期和收缩末期homosegmental值无差异。然而，周极坐标图显示具体细分的异常（FIGURÈ7）类似的模式作为对心肌灌注图（图2）中所示的那些。无造影剂摄取缺陷被人看见假手术鼠标（图8）的周极坐标图。心肌摄取数据是足够的质量来执行全局功能分析和LV心肌质量和梗塞大小的定量评估（未示出）。虽然没有有关与永久LAD冠状动脉阻塞当前使用的模型，我们认为，对比度心肌萃取不仅可以在局部心肌血流量的变化有关，而且还向心肌细胞的状态 （如结疤，震惊和冬眠心肌） 。为了检验这一假设，今后的工作将采用临时心肌缺血再灌注模型。 心肌壁运动和心肌增厚业绩的主动收缩而收缩起到的F的重要标志油膏和心肌活力。室壁运动，增厚，射血分数评估有助于辨别从激活心肌收缩收缩被动室壁运动。为了使病变部位，壁运动，壁增厚，和区域射血分数的程度和严重性的标准化定量通常映射到极性地图。区域室壁运动异常是心肌缺血的重要标志由MRI 52最常评估。左心室壁运动，增稠剂和区域射血分数分数与无心肌梗塞的小鼠的各段在图9和图10给出。正如所料，在LAD冠状动脉结扎导致左心室区域功能指标的显着减少（ 图9），而在假手术小鼠中没有观察到的影响（ 图10）。这些结果与和谐以往报告的数据。 总之，这项工作已经展示了全面的测定，在健康和心肌梗塞的小鼠模型心肌灌注和可行性评估心肌以及全球和区域功能参数的首次成功使用高速显微系统。这项工作可以朝心血管疾病的其他模型的表征被进一步扩展，允许对心脏功能和病理生理改变准确和无损的评估，并为新的预防和治疗策略的评估。

缺血性心脏疾病（IHD）仍然是发病率和死亡率男女全球1的单一最大原因。因为，在生物体水平的器官和系统之间存在的复杂性和相互关系，使用整个动物作为IHD的模型仍然不仅对我们更好地理解疾病病理生理学的相关性，但也允许的新的预防和治疗策略的评估。小鼠模型，尤其是已为我们心脏发育，心肌梗塞，心肌肥大，心肌炎，以及动脉瘤病变2-7的发病的知识作出了贡献。决定心脏功能和预后和治疗干预的选择方面是有用的参数是心脏重量与几何，全球和区域功能，心肌血流和心肌活力的空间分布。 然而，大多数的繁体版在心脏疾病的小鼠模型中使用的升研究性方法涉及需要小时完成侵入式测量，从而对动物不能用于重复测量，或者该方法将需要的动物牺牲8-12。例如，为了测量局部心肌灌注，使用放射性或荧光标记的微球，其中在一物理解剖心脏或原位13,14检测到放射性计数或荧光信号。 同样地，在心肌梗塞的动物模型中的梗塞大小的评价是最常见的氯化三苯基四氮唑（TTC）染色进行，以便确定梗塞进化的时间过程和治疗性干预的效果，这种技术要求，这些动物需要被牺牲了在不同时间点15心脏组织病理学检查。这样，非破坏性和人道的技术将允许quantitative和心脏形态，功能，代谢和活力的纵向分析是至关重要的。在此背景下，临床前成像具有重大意义。之间的现有的成像方式的磁共振成像（MRI）和超声心动图是最常使用的16,17,18。 然而，尽管事实MRI被认为是参考在临床和临床前的工作方式，成本高，以获得并保持专用小动物MRI系统，以及本技术的用于非高级用户操作的复杂性，使MRI常规使用昂贵。至于超声心动图中，存在显著缺点心脏功能测量的方式。大多数超声心动图检查所产生的数据是二维的，并且为了获得卷，需要进行19几何假设。此外，不良的区域内和跨观察员再版oducibility是这种技术的另一个显著限制。单光子发射计算机断层摄影（SPECT）和正电子发射断层扫描（PET）放射性同位素成像都是主要用于心肌灌注和代谢17,20,21的评估。然而，这些成像方式的限制空间分辨率，使小鼠的挑战心脏成像。 另一方面，随着平板探测器技术的问世，允许更好的X射线的灵敏度和更快的读出时间，在本领域显微系统现在可以提供心肺门控的三维（3D）的当前状态和四维（的MRI级质量4D）图像。他们几乎是维修费用免费的，由非高级用户操作方便。因此，这种显微器械可以非常适合小动物作为人类疾病的模型的常规检查。最重要的是，用一种新颖的临床前碘化造影剂的开发，S心脏的功能imultaneous和代谢评估成为可能22-24。 这种造影剂包含碘（160毫克/毫升）的高浓度，生产后的静脉内给药在脉管系统的体内成像和心脏腔室使强血池对比。内给药后一小时，在与它的代谢摄取有关的心肌对比度的不断增加，可以观察到的，因此同样的造影剂可以用于心肌顿抑和活力的评价。 在这份手稿介绍该技术的目标是使研究人员能够利用高速显微系统具有内在心肺呼吸门控，与血池碘对比剂相结合，与心肌灌注以及确定心肌全球和区域功能健康小鼠，并在心脏缺血小鼠模型的可行性致永久性闭塞的冠状动脉左前降支（LAD）。通过使用该动物模型和成像技术，可以用一个单一的成像模态和无需侵入性程序或需要牺牲动物重复进行的最重要的心脏参数的快速评估。可以执行的技术中，以评估新的预防和治疗策略。

<table><tbody><tr><td>Quantum FX MicroCT Imaging System</td><td>PerkinElmer, Hopkinton, MA, USA</td><td></td><td>Micro Computed Tomography System</td></tr><tr><td>XGI-8 Anesthesia System</td><td>PerkinElmer, Hopkinton, MA, USA</td><td>Cat. No. 118918</td><td>Gas Anesthesia System</td></tr><tr><td>Analyze 12.0 Software</td><td>Analyze Direct, Overland Park, KS, USA</td><td></td><td>Visualization and Analysis Software for Imaging</td></tr><tr><td>eXIA160 MicroCT Contrast</td><td>Binitio Biomedical, Ottawa, ON, CANADA</td><td>Cat. No. eXIA160-01; eXIA160-02; eXIA160-03; eXIA160-04; eXIA160-05</td><td>Iodine based Radiocontrast for MicroCT Imaging</td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Pharmachemie BV,&lt;br/&gt; Haarlem, Netherlands</td><td>Cat. No. 45.112.110</td><td>inhalation anesthesia</td></tr><tr><td>1/2CC U-100 28G1/2 Insulin Syringe</td><td>Becton Dickinson and Company,&lt;br/&gt; USA</td><td>Cat. No. 329461</td><td>Insulin syringes with sterile interior</td></tr><tr><td>Leica microscope type M80</td><td>Leica Microsystems BV, Eindhoven, Netherlands</td><td></td><td>Stereo zoom microscope</td></tr></tbody></table>

in vivo quantitative assessment of myocardial structure, function, perfusion and viability using cardiac micro-computed tomography

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).

显微采集，图像重建和图像质量评价。 四之C57B1 / 6小鼠，三与永久结扎和一种假手术，成功地从手术恢复，并完成其由单一造影剂静脉内推注施用和两个4.5分钟心肺显微收购的成像协议。在显微研究的平均心脏速率为每分钟385±18次。舒张末期和收缩末期图像重建使用专有的内在基于图像的门，其中专用的呼吸和心脏监测设备，如心电图导联和呼吸气动传感器是没有必要。继重建，两端舒张和收缩末期数据集的影像质量使用二维浏览器软件预览。图像质量被发现令人满意，没有必要执行额外的图像采集。因此，所有的报告的数据是从每只小鼠两次扫描导出的;第一扫描取中的对比度的血池相10分钟注射后，以及在第二扫描期间的对比度的代谢吸收阶段获得注射后3-4小时。代表血池的小鼠心脏心肌梗死的短轴舒张末期和收缩末期横截面（图1）和小鼠心脏无心肌梗死（图2）表现出极好的左心室腔划定很少的背景噪声，允许精确的解剖和功能评估。对应于心肌梗塞对比度稀薄区域被很好划定上经受在LAD结扎冠状动脉（图1）的小鼠心脏的短轴图像，而不是在假操作动物（ 图2）。 左心功能的定量评估。 基于阈值分割的3D均被舒张末期和收缩末期容积上进行，以确定左心室舒张末期容积（LVEDV），并在每个动物左室收缩末期容积（LVESV）。左心室心搏量（LVSV），左心室射血分数（LVEF）和心输出（CO）按照第5节的体积和全球功能测量的结果中描述的公式从LVEDV和LVESV计算总结在表1 。在结扎后3小时，将归一化的动物体重平均LVEDV不是心肌梗塞组与假手术动物（2.8±0.23对2.3）之间的不同。然而，归LVESV平均体重是心肌梗死组（2.1±0.31 0.92对比）的水平。相应相比于假手术小鼠（23.1％±7.1％比60.5％时LY，平均LVEF并与LAD冠状动脉闭塞鼠的心输出量（CO）较低，和分别0.26毫升±0.08 mL相对0.55毫升）。 LV心肌质量和梗死面积的定量评估。 这两个左心室心肌质量（LVMM），左心室心肌质量指数（LVMMI）是基于心外膜和心内膜分割，包括乳头肌小梁和确定。两端舒张和收缩末期重建的处理，并为心肌梗塞组与假手术动物中的值汇总于表1。基于对比度稀疏使用基于阈值的3D容量法测定心肌梗死体积。如表 1所示，三小时后LAD电晕RY动脉结扎的风险（AAR）在鼠标1，2和3中的区域分别为22.4％，13.3％，和LVMM 15.8％的。 心肌灌注显像（MPI）。 代表性的舒张末期和收缩末期圆周极坐标图显示在心肌梗塞的小鼠心肌灌注（小鼠1）和无心肌梗死（鼠标4）小鼠（牛眼极坐标图）示于图 3和4。用于产生重复的图像所获得的造影剂施用后10分钟，并在LAD结扎后3小时。从相同动物获得的舒张末期和收缩末期homosegmental值无差异。然而，在中前，中，下侧壁，中前外侧，心尖前，在鼠标的顶侧段心肌观察hypoenhancement梗死，致LAD动脉闭塞冠状动脉血流量显示出损伤（图3）。没有这样的障碍可能会在假手术的动物（图4）的心脏进行观察。 心肌活力和代谢 。 代表性的舒张末期和收缩末期圆周极坐标图显示在心肌梗塞的小鼠心肌代谢摄取（小鼠1）和无心肌梗死（鼠标4）小鼠（牛眼极坐标图）示于图 7和8。用于产生重复的图像在LAD结扎后获得的对比度给药后3-4小时和5-6小时。异种心肌造影剂摄取可以还目视在小鼠心脏该行LAD冠状动脉闭塞的短轴向的截面（观察<stro纳克&gt;图5），而不是在假手术小鼠（图6）。从相同动物获得的舒张末期和收缩末期同源节段性值无差异。圆周极坐标图显示异常段特定的具有类似模式的心肌灌注图（图2）中所示的那些（图7）。无造影剂摄取缺陷被人看见假手术鼠标（图8）的周极坐标图。 LV区域功能的定量评估 。 图像质量是令人满意的，以在所有成象小鼠进行左心室运动和从舒张末期和收缩末期重建增厚视觉评估。而LV壁运动，增厚和地区射血分数分数鼠标的每一段与无​​我<html> ocardial梗死在图9和图10给出。正如所料，在LAD冠状动脉结扎导致左心室区域功能指标（图9）的显着下降，而在假手术小鼠（图10）中没有观察到效果。 <img alt="图1" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig1.jpg" /> 图1. 代表血池短轴舒张末期 （A）和收缩末期（B）一小鼠心脏心肌梗死的横截面（鼠标1）。图像获取LAD冠状动脉阻塞后3小时，并对比给药后10分钟。由黄色箭头表示阴性对照是由于在梗死区缺乏对比混浊。 /53603/53603fig2.jpg"/&gt; 图2. 代表性的血池短轴舒张末期 （A）和收缩末期（B）鼠标心脏的横截面无心肌梗死（鼠标4）。图像获取假手术后3小时和对比度给药后10分钟。对比混浊是所有心肌切片均匀地存在。 <img alt="图3" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig3.jpg" /> 图3.代表舒张末期和收缩末期周极坐标图中显示心肌梗死小鼠心肌灌注（公牛眼极坐标图）（鼠标1）（A）左心室细分为基础，中腔，并根据17段AHA模型25心尖短轴向部分。不同灌注清晰可见，中前置，中下侧壁，中前外侧，顶前壁，心尖和横向段。显示数值代表菲尔德单位±标准差节段性手段。 （B）心肌灌注地图显示不细分为17段。对应于心尖（段17）的曲线图的中心未示出。 <img alt="图4" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig4.jpg" /> 图4. 代表舒张末期和收缩末期周极坐标图中显示无心肌梗死小鼠心肌灌注（公牛眼极坐标图）（鼠标4）。（A）左心室细分为基础，中腔，并根据17段AHA模型25心尖短轴向部分。类似灌注是目前在所有领域。显示数值代表菲尔德单位±标准差节段性手段。 （B）心肌灌注地图显示不细分为17段。对应于心尖（段17）的曲线图的中心未示出。 <img alt="图5" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig5.jpg" /> 图5. 代表性的代谢吸收短轴舒张末期 （A）和收缩末期（B）一小鼠心脏心肌梗死的横截面（鼠标1）。图像被收购LAD冠状动脉闭塞后6-7小时和造影剂后3-4小时。由白色箭头指出的阴性对照是由于在梗死区域缺乏对比度代谢摄取。 <img alt="图6" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig6.jpg" /> 图6. 代表性的代谢吸收短轴舒张末期 （ <strong&gt; A）和收缩末期（B）鼠标心脏的横截面无心肌梗死（鼠标4）。图像被收购假手术后6-7小时，对比剂后3-4小时。对比心肌代谢的吸收是在所有片均匀地存在。 <img alt="图7" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig7.jpg" /> 图7. 代表舒张末期和收缩末期周极坐标图中显示心肌梗死鼠标心肌代谢摄取（公牛眼极坐标图）。（A）左心室细分为基础，中腔，心尖短根据17段AHA模型25 -axial部分。不同的代谢摄取清晰可见中旬前外侧，心尖前壁，心尖自卑，和心尖横向段。显示的值表示菲尔德UNI节段性手段TS±标准差。 （B）心肌代谢吸收的地图显示没有细分为17段。对应于心尖（段17）的曲线图的中心未示出。 <img alt="图8" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig8.jpg" /> 图8. 代表舒张末期和收缩末期周极坐标图中显示无心肌梗死心肌鼠标代谢摄取（公牛眼极坐标图）。（A）左心室细分为基础，中腔，心尖短根据17段AHA模型25 -axial部分。不同的代谢摄取清晰可见中旬前外侧，心尖前壁，心尖自卑，和心尖横向段。显示数值代表菲尔德单位±标准差节段性手段。 （B）心肌Metaboli游戏的C吸收的地图显示没有细分为17段。对应于心尖（段17）的曲线图的中心未示出。 <img alt="图9" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig9.jpg" /> 图9. 代表性的心肌壁运动（毫米），壁增厚（％），以及区域射血分数（％）周极坐标图显示心肌梗死鼠标（公牛眼极坐标图）。（A）左心室被细分成基底，中间腔，并根据17段AHA模型25心尖短轴向部分。运动减弱，运动不能，运动障碍和地区在中腔及心尖部分的存在表示广泛的心肌缺损。 （B）所示的区域心肌测量地图没有细分成17段。积对应于心尖中心（段17）是未示出。 <img alt="图10" src="/files/ftp_upload/53603/53603fig10.jpg" /> 图10. 代表性的心肌壁运动（毫米），壁增厚（％），以及区域射血分数（％）周极坐标图显示无心肌梗死鼠标（公牛眼极坐标图）。（A）左心室被细分成基底，中间腔，并根据17段AHA模型25心尖短轴向部分。没有检测到明显的异常。 （B）所示的区域心肌测量地图没有细分成17段。对应于心尖（段17）的曲线图的中心未示出。 <img alt="表格1" src="/files/ftp_upload/53603/53603table1.jpg" /> 表1.左室容积和全球功能指标MEAS。置的在三只小鼠LAD冠状动脉阻塞后3小时，并在假手术小鼠* BPM，每分钟跳动; LVEDV，左室舒张末期容积; LVESV，左室收缩末期容积; LVSV，左心室搏出量; LVEF，左室射血分数; CO，心输出量; LVMV TOTAL，总左室心肌容积; LVMM，左心室心肌质量; LVMMI，左心室心肌质量指数; LVMV MI，左室心肌梗死体积; ％LVMIS，％左室心肌梗死面积。

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In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

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.

在心肌结构，功能的体内定量评估，灌注与活力使用心脏微型计算机断层扫描

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 ...

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Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Bioengineering

In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

19.4K 次观看.  Erasmus MC, Rotterdam. 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. 

视频: In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

Contrast Enhanced Vessel Imaging using MicroCT

Microscopic computed tomography (microCT) offers high-resolution volumetric imaging of the anatomy of living small animals. However, the contrast between different soft tissues and body fluids is inherently poor in micro-CT images 1. Under these circumstances, visualization of blood vessels becomes a nearly impossible task. To overcome this and to improve the visualization of blood vessels exogenous contrast agents can be used. Herein, we present a methodology for visualizing the vascular network in a rodent model. By using a long-acting aqueous colloidal polydisperse iodinated blood-pool contrast agent, eXIA 160XL, we optimized image acquisition parameters and volume-rendering techniques for finding blood vessels in live animals. Our findings suggest that, to achieve a superior contrast between bone and soft tissue from vessel, multiple-frames (at least 5-8/ frames per view), and 360-720 views (for a full 360&deg; rotation) acquisitions were mandatory. We have also demonstrated the use of a two-dimensional transfer function (where voxel color and opacity was assigned in proportion to CT value and gradient magnitude), in visualizing the anatomy and highlighting the structure of interest, the blood vessel network. This promising work lays a foundation for the qualitative and quantitative assessment of anti-angiogenesis preclinical studies using transgenic or xenograft tumor-bearing mice.

Contrast enhanced small animal vessel imaging by microCT is a rapid, cost-effective and high-throughput technique for serial in situ examination for tumor development, for analyzing the network of blood vessels that nourish them, and for following the response of tumors to preclinical therapeutic intervention(s).

增强容器成像MicroCT

Microscopic computed tomography (microCT) offers high-resolution volumetric imaging of the anatomy of living small animals. However, the contrast between ...

科研

医学

Retrograde Perfusion and Filling of Mouse Coronary Vasculature as Preparation for Micro Computed Tomography Imaging

Visualization of the vasculature is becoming increasingly important for understanding many different disease states. While several techniques exist for imaging vasculature, few are able to visualize the vascular network as a whole while extending to a resolution that includes the smaller vessels1,2. Additionally, many vascular casting techniques destroy the surrounding tissue, preventing further analysis of the sample3-5. One method which circumvents these issues is micro-Computed Tomography (&mu;CT). &mu;CT imaging can scan at resolutions &lt;10 microns, is capable of producing 3D reconstructions of the vascular network, and leaves the tissue intact for subsequent analysis (e.g., histology and morphometry)6-11. However, imaging vessels by ex vivo &mu;CT methods requires that the vessels be filled with a radiopaque compound. As such, the accurate representation of vasculature produced by &mu;CT imaging is contingent upon reliable and complete filling of the vessels. In this protocol, we describe a technique for filling mouse coronary vessels in preparation for &mu;CT imaging.
Two predominate techniques exist for filling the coronary vasculature: in vivo via cannulation and retrograde perfusion of the aorta (or a branch off the aortic arch) 12-14, or ex vivo via a Langendorff perfusion system 15-17. Here we describe an in vivo aortic cannulation method which has been specifically designed to ensure filling of all vessels. We use a low viscosity radiopaque compound called Microfil which can perfuse through the smallest vessels to fill all the capillaries, as well as both the arterial and venous sides of the vascular network. Vessels are perfused with buffer using a pressurized perfusion system, and then filled with Microfil. To ensure that Microfil fills the small higher resistance vessels, we ligate the large branches emanating from the aorta, which diverts the Microfil into the coronaries. Once filling is complete, to prevent the elastic nature of cardiac tissue from squeezing Microfil out of some vessels, we ligate accessible major vascular exit points immediately after filling. Therefore, our technique is optimized for complete filling and maximum retention of the filling agent, enabling visualization of the complete coronary vascular network &#x2013; arteries, capillaries, and veins alike.

Visualization of the coronary vessels is critical to advancing our understanding of cardiovascular diseases. Here we describe a method for perfusing murine coronary vasculature with a radiopaque silicone rubber (Microfil), in preparation for micro-Computed Tomography (&mu;CT) imaging.

微型计算机断层扫描成像制备小鼠冠状动脉血管逆行灌注和灌装

Visualization of the vasculature is becoming increasingly important for understanding many different disease states. While several techniques exist for ...

Ultrasonic Assessment of Myocardial Microstructure

Echocardiography is a widely accessible imaging modality that is commonly used to noninvasively characterize and quantify changes in cardiac structure and function. Ultrasonic assessments of cardiac tissue can include analyses of backscatter signal intensity within a given region of interest. Previously established techniques have relied predominantly on the integrated or mean value of backscatter signal intensities, which may be susceptible to variability from aliased data from low frame rates and time delays for algorithms based on cyclic variation. Herein, we describe an ultrasound-based imaging algorithm that extends from previous methods, can be applied to a single image frame&#160;and accounts for the full distribution of signal intensity values derived from a given myocardial sample. When applied to representative mouse and human imaging data, the algorithm distinguishes between subjects with and without exposure to chronic afterload resistance. The algorithm offers an enhanced surrogate measure of myocardial microstructure and can be performed using open-access image analysis software.

Echocardiography is commonly used to noninvasively characterize and quantify changes in cardiac structure and function. We describe an ultrasound-based imaging algorithm that offers an enhanced surrogate measure of myocardial microstructure and can be performed using open-access image analysis software.

心肌微观结构超声波评估

Echocardiography is a widely accessible imaging modality that is commonly used to noninvasively characterize and quantify changes in cardiac structure and ...

3D Whole-heart Myocardial Tissue Analysis

Cardiac regenerative therapies aim to protect and repair the injured heart in patients with ischemic heart disease. By injecting stem cells or other biologicals that enhance angio- or vasculogenesis into the infarct border zone (IBZ), tissue perfusion is improved, and the myocardium can be protected from further damage. For maximum therapeutic effect, it is hypothesized that the regenerative substance is best delivered to the IBZ. This requires accurate injections and has led to the development of new injection techniques. To validate these new techniques, we have designed a validation protocol based on myocardial tissue analysis. This protocol includes whole-heart myocardial tissue processing that enables detailed two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) analysis of the cardiac anatomy and intramyocardial injections. In a pig, myocardial infarction was created by a 90-min occlusion of the left anterior descending coronary artery. Four weeks later, a mixture of a hydrogel with superparamagnetic iron oxide particles (SPIOs) and fluorescent beads was injected in the IBZ using a minimally-invasive endocardial approach. 1 h after the injection procedure, the pig was euthanized, and the heart was excised and embedded in agarose (agar). After the solidification of the agar, magnetic resonance imaging (MRI), slicing of the heart, and fluorescence imaging were performed. After image post-processing, 3D analysis was performed to assess the IBZ targeting accuracy. This protocol provides a structured and reproducible method for the assessment of the targeting accuracy of intramyocardial injections into the IBZ. The protocol can be easily used when the processing of scar tissue and/or validation of the injection accuracy of the whole heart is desired.

This protocol describes a novel method for the 3D comparison of whole-heart myocardial tissue with MRI. This is designed for the accurate assessment of intramyocardial injections in the infarct border zone of a chronic porcine model of myocardial infarction.

3D全心脏心肌组织分析

Cardiac regenerative therapies aim to protect and repair the injured heart in patients with ischemic heart disease. By injecting stem cells or other ...

Quantification of Mouse Heart Left Ventricular Function, Myocardial Strain, and Hemodynamic Forces by Cardiovascular Magnetic Resonance Imaging

Mouse models have contributed significantly to understanding genetic and physiological factors involved in healthy cardiac function, how perturbations result in pathology, and how myocardial diseases may be treated. Cardiovascular magnetic resonance imaging (CMR) has become an indispensable tool for a comprehensive in vivo assessment of cardiac anatomy and function. This protocol shows detailed measurements of mouse heart left ventricular function, myocardial strain, and hemodynamic forces using 7-Tesla CMR. First, animal preparation and positioning in the scanner are demonstrated. Survey scans are performed for planning imaging slices in various short- and long-axis views. A series of prospective ECG-triggered short-axis (SA) movies (or CINE images) are acquired covering the heart from apex to base, capturing end-systolic and end-diastolic phases. Subsequently, single-slice, retrospectively gated CINE images are acquired in a midventricular SA view, and in 2-, 3-, and 4-chamber views, to be reconstructed into high-temporal resolution CINE images using custom-built and open-source software. CINE images are subsequently analyzed using dedicated CMR image analysis software.
Delineating endomyocardial and epicardial borders in SA end-systolic and end-diastolic CINE images allows for the calculation of end-systolic and end-diastolic volumes, ejection fraction, and cardiac output. The midventricular SA CINE images are delineated for all cardiac time frames to extract a detailed volume-time curve. Its time derivative allows for the calculation of the diastolic function as the ratio of the early filling and atrial contraction waves. Finally, left ventricular endocardial walls in the 2-, 3-, and 4-chamber views are delineated using feature-tracking, from which longitudinal myocardial strain parameters and left ventricular hemodynamic forces are calculated. In conclusion, this protocol provides detailed in vivo quantification of the mouse cardiac parameters, which can be used to study temporal alterations in cardiac function in various mouse models of heart disease.

This study describes a comprehensive cardiovascular magnetic resonance imaging (CMR) protocol to quantify the left ventricular functional parameters of the mouse heart. The protocol describes the acquisition, post-processing, and analysis of the CMR images as well as assessment of different cardiac functional parameters.

通过心血管磁共振成像定量小鼠心脏左心室功能、心肌劳损和血流动力学力

Mouse models have contributed significantly to understanding genetic and physiological factors involved in healthy cardiac function, how perturbations ...

生物工程

Simultaneous Brightfield, Fluorescence, and Optical Coherence Tomographic Imaging of Contracting Cardiac Trabeculae Ex Vivo

In cardiac muscle, intracellular Ca2+ transients activate contractile myofilaments, causing contraction, macroscopic shortening, and geometric&#160;deformation. Our understanding of the internal relationships between these events has been limited because we can neither &#39;see&#39; inside the muscle nor precisely track the spatio-temporal nature of excitation-contraction dynamics. To resolve these problems, we have constructed a device that combines a suite of imaging modalities. Specifically, it integrates a brightfield microscope to measure local changes of sarcomere length and tissue strain, a fluorescence microscope to visualize the Ca2+ transient, and an optical coherence tomograph to capture the tissue&#39;s geometric&#160;changes throughout the time-course of a cardiac cycle. We present here the imaging infrastructure and associated data collection framework. Data are collected from isolated rod-like tissue structures known as trabeculae carneae. In our instrument, a pair of position-controlled platinum hooks hold each end of an ex vivo muscle sample while it is continuously superfused with nutrient-rich saline solution. The hooks are under independent control, permitting real-time control of muscle length and force. Lengthwise translation enables the piecewise scanning of the sample, overcoming limitations associated with the relative size of the microscope imaging window (540 &#181;m by 540 &#181;m) and the length of a typical trabecula (&#62;2000 &#181;m). Platinum electrodes at either end of the muscle chamber stimulate the trabecula at a user-defined rate. We exploit the stimulation signal as a trigger for synchronizing the data from each imaging window to reconstruct the entire sample twitching under steady-state conditions. Applying image-processing techniques to these brightfield imaging data provides tissue displacement and sarcomere length maps. Such a collection of data, when incorporated into an experiment-modeling pipeline, will provide a deeper understanding of muscle contractile homogeneity and heterogeneity in physiology and pathophysiology.

Simultaneous Brightfield, Fluorescence, and Optical Coherence Tomographic Imaging of Contracting Cardiac Trabeculae Ex Vivo

This protocol presents a collection of sarcomere, calcium, and macroscopic geometric&#160;data from an actively contracting cardiac trabecula ex vivo. These simultaneous measurements are made possible by the integration of three imaging modalities.

同时布莱特菲尔德， 荧光， 和光学相干断层成像收缩心脏特拉贝库莱 Ex Vivo

In cardiac muscle, intracellular Ca2+ transients activate contractile myofilaments, causing contraction, macroscopic shortening, and ...

Quantitative Micro-CT Analysis of Aortopathy in a Mouse Model of &#946;-aminopropionitrile-induced Aortic Aneurysm and Dissection

Aortic aneurysm and dissection is associated with significant morbidity and mortality in the population and can be highly lethal. While animal models of aortic disease exist, in vivo imaging of the vasculature has been limited. In recent years, micro-computerized tomography (micro-CT) has emerged as a preferred modality for imaging both large and small vessels both in vivo and ex vivo. In conjunction with a method of vascular casting, we have successfully used micro-CT to characterize the frequency and distribution of aortic pathology in &#946;-aminopropionitrile-treated C57/Bl6 mice. Technical limitations of this method include variations in the quality of the perfusion introduced by poor animal preparation, the application of proper methodologies for vessel size quantification, and the non-survivability of this procedure. This article details a methodology for the intravascular perfusion of a lead-based radiopaque silicone rubber for the quantitative characterization of aortopathy in a mouse model of aneurysm and dissection. In addition to visualizing aortic pathology, this method may be used for examining other vascular beds in vivo or vascular beds removed post-mortem.

This article describes a detailed methodology of using a radiopaque lead-based silicone rubber to perfuse the murine vasculature for aortic diameter quantification in a mouse model of aortic aneurysm and dissection.

β-aminopropionitrile 诱发主动脉瘤和解剖小鼠模型 Aortopathy 的定量显微 CT 分析

Aortic aneurysm and dissection is associated with significant morbidity and mortality in the population and can be highly lethal. While animal models of ...

Biventricular Assessment of Cardiac Function and Pressure-Volume Loops by Closed-Chest Catheterization in Mice

Assessment of cardiac function is essential to conduct cardiovascular and pulmonary-vascular preclinical research. Pressure-volume loops (PV loops) generated by recording both pressure and volume during cardiac catheterization are vital when assessing both systolic and diastolic cardiac function. Left and right heart function are closely related, reflected in ventricular interdependence. Thus, recording biventricular function in the same animal is important to get a complete assessment of cardiac function. In this protocol, a closed chest approach to cardiac catheterization consistent with the way catheterization is performed in patients is adopted in mice. While challenging, the closed chest strategy is a more physiological approach, because opening the chest results in major changes in preload and afterload that create artifacts, most notably a fall in systemic blood pressure. While high-resolution echocardiography is used to assess rodents, cardiac catheterization is invaluable, particularly when assessing diastolic pressures in both ventricles.
Described here is a procedure to perform invasive, closed chest, sequential left and right ventricular pressure-volume (PV) loops in the same animal. PV loops are acquired using&#160;admittance technology with a mouse pressure-volume catheter and pressure-volume system acquisition. The procedure is described, beginning with the neck dissection, which is required to access the right jugular vein and the right carotid artery, to the insertion and positioning of the catheter, and finally the data acquisition. Then, the criteria required to ensure the acquisition of high-quality PV loops are discussed. Finally, the analysis of the left and right ventricular PV loops and the different hemodynamic parameters available to quantify systolic and diastolic ventricular function are briefly described.

Presented here is a protocol to assess biventricular heart function in mice by generating pressure-volume (PV) loops from the right and left ventricle in the same animal using closed chest catheterization. The focus is on the technical aspect of surgery and data acquisition.

小鼠闭胸导管插入术对心功能和压力-容积环的双心室评估

Assessment of cardiac function is essential to conduct cardiovascular and pulmonary-vascular preclinical research. Pressure-volume loops (PV loops) ...

Tissue Preparation Techniques for Contrast-Enhanced Micro Computed Tomography Imaging of Large Mammalian Cardiac Models with Chronic Disease

Structural remodeling is a common consequence of chronic pathological stresses imposed on the heart. Understanding the architectural and compositional properties of diseased tissue is critical to determine their interactions with arrhythmic behavior. Microscale tissue remodeling, below the clinical resolution, is emerging as an important source of lethal arrhythmia, with high prevalence in young adults. Challenges remain in obtaining high imaging contrast at sufficient microscale resolution for preclinical models, such as large mammalian whole hearts. Moreover, tissue composition-selective contrast enhancement for three-dimensional high-resolution imaging is still lacking. Non-destructive imaging using micro-computed tomography shows promise for high-resolution imaging. The objective was to alleviate sufferance from X-ray over attenuation in large biological samples. Hearts were extracted from healthy pigs (N = 2), and sheep (N = 2) with either induced chronic myocardial infarction and fibrotic scar formation or induced chronic atrial fibrillation. Excised hearts were perfused with: a saline solution supplemented with a calcium ion quenching agent and a vasodilator, ethanol in serial dehydration, and hexamethyldisilizane under vacuum. The latter reinforced the heart structure during air-drying for 1 week. Collagen-dominant tissue was selectively bound by an X-ray contrast-enhancing agent, phosphomolybdic acid. Tissue conformation was stable in air, permitting long-duration microcomputed tomography acquisitions to obtain high-resolution (isotropic 20.7 &#181;m) images. Optimal contrast agent loading by diffusion showed selective contrast enhancement of the epithelial layer and sub-endocardial Purkinje fibers in healthy pig ventricles. Atrial fibrillation (AF) hearts showed enhanced contrast accumulation in the posterior walls and appendages of the atria, attributed to greater collagen content. Myocardial infarction hearts showed increased contrast selectively in regions of cardiac fibrosis, which enabled the identification of interweaving surviving myocardial muscle fibers. Contrast-enhanced air-dried tissue preparations enabled microscale imaging of the intact large mammalian heart and selective contrast enhancement of underlying disease constituents.

Here, we present a protocol to obtain high resolution micro computed tomography images of healthy and pathological large mammalian whole hearts with collagen-selective contrast enhancement.

用于慢性病大型哺乳动物心脏模型对比增强显影显微计算机断层扫描的组织制备技术

Structural remodeling is a common consequence of chronic pathological stresses imposed on the heart. Understanding the architectural and compositional ...

High-Resolution Cardiac Positron Emission Tomography/Computed Tomography for Small Animals

Positron emission tomography (PET) and computed tomography (CT) are among the most employed diagnostic imaging techniques, and both serve in understanding cardiac function and metabolism. In preclinical research, dedicated scanners with high sensitivity and high spatio-temporal resolution are employed, designed to cope with the demanding technological requirements posed by the small heart size and very high heart rates of mice and rats. In this paper, a bimodal cardiac PET/CT imaging protocol for experimental mouse and/or rat models of cardiac diseases is described, from animal preparation and image acquisition and reconstruction to image processing and visualization.
In particular, the 18F-labeled fluorodeoxyglucose ([18F]FDG)-PET scan allows for the measurement and visualization of glucose metabolism in the different segments of the left ventricle (LV). Polar maps are convenient tools to display this information. The CT part consists of a time-resolved 3D reconstruction of the entire heart (4D-CT) using retrospective gating without electrocardiography (ECG) leads, allowing the morphofunctional evaluation of the LV and the subsequent quantification of the most important cardiac function parameters, such as ejection fraction (EF) and stroke volume (SV). Using an integrated PET/CT scanner, this protocol can be executed within the same anesthesia induction without the need to reposition the animal between different scanners. Hence, PET/CT can be seen as a comprehensive tool for the morphofunctional and metabolic evaluation of the heart in several small animal models of cardiac diseases.

Here, we present an experimental imaging protocol for the quantification of cardiac function and morphology using high-resolution positron emission tomography/computed tomography for small animals. Both mice and rats are considered, discussing the different requirements of computed tomography contrast agents for the two species.

小动物高分辨率心脏正电子发射断层扫描/计算机断层扫描

Positron emission tomography (PET) and computed tomography (CT) are among the most employed diagnostic imaging techniques, and both serve in understanding ...

在心肌结构，功能的体内定量评估，灌注与活力使用心脏微型计算机断层扫描

摘要

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增强容器成像MicroCT

微型计算机断层扫描成像制备小鼠冠状动脉血管逆行灌注和灌装

心肌微观结构超声波评估

3D全心脏心肌组织分析

通过心血管磁共振成像定量小鼠心脏左心室功能、心肌劳损和血流动力学力

同时布莱特菲尔德，荧光，和光学相干断层成像收缩心脏特拉贝库莱 Ex Vivo

β-aminopropionitrile 诱发主动脉瘤和解剖小鼠模型 Aortopathy 的定量显微 CT 分析

小鼠闭胸导管插入术对心功能和压力-容积环的双心室评估

用于慢性病大型哺乳动物心脏模型对比增强显影显微计算机断层扫描的组织制备技术

小动物高分辨率心脏正电子发射断层扫描/计算机断层扫描

在心肌结构，功能的体内定量评估，灌注与活力使用心脏微型计算机断层扫描

摘要

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增强容器成像MicroCT

微型计算机断层扫描成像制备小鼠冠状动脉血管逆行灌注和灌装

心肌微观结构超声波评估

3D全心脏心肌组织分析

通过心血管磁共振成像定量小鼠心脏左心室功能、心肌劳损和血流动力学力

同时布莱特菲尔德， 荧光， 和光学相干断层成像收缩心脏特拉贝库莱 Ex Vivo

β-aminopropionitrile 诱发主动脉瘤和解剖小鼠模型 Aortopathy 的定量显微 CT 分析

小鼠闭胸导管插入术对心功能和压力-容积环的双心室评估

用于慢性病大型哺乳动物心脏模型对比增强显影显微计算机断层扫描的组织制备技术

小动物高分辨率心脏正电子发射断层扫描/计算机断层扫描

同时布莱特菲尔德，荧光，和光学相干断层成像收缩心脏特拉贝库莱 Ex Vivo