使用纵向 MicroPET/MicroCT 图像治疗心血管钙化进展的新型量化方案

摘要

这种新颖的方案需要从小型研究动物的连续微正电子发射断层扫描 （PET）/微型计算机断层扫描 （CT） 图像中量化心血管钙化进展。

摘要

微正电子发射断层扫描 （PET） 和显微计算机断层扫描 （CT） 成像是跟踪心血管钙化进展的强大、理想的研究工具。由于其非侵入性，小型研究动物可以在多个时间点成像。挑战在于心血管钙化的准确量化。在这里，我们提供了一个协议，使用疾病晚期的图像作为模板，以准确量化纵向研究中心血管钙化的进展。该协议包括 1） 作为第一步，在纵向研究期间，从同一只动物的多个图像中对齐胸部区域，2） 定义位于心脏和主动脉内较大钙沉积物部位的感兴趣区域 （ROI），这些钙沉积物在以后的图像中变得明显，以及 3） 同时分割和量化纵向研究期间获取的所有图像中的钙沉积物。这种简化的方法通过提高 ROI 定义的精度并减少与独立分析单个扫描的早期技术相关的可变性，提高了跟踪心血管钙化进展的图像分析的准确性。

引言

心血管疾病是导致全球发病率和死亡率的主要原因，需要进行严格的探索以揭示其机制并制定有效的预防和治疗策略。冠状动脉钙化 （CAC） 被该领域的专家广泛认为是心血管疾病的预测因素，显着增加了心血管死亡的风险 ^1,2,3,4,5。微观钙化被认为是钙化性动脉粥样硬化的最早阶段，术语“微钙化”已用于指代直径在 0.5 至 50 μm 6,7,8,9 之间的钙沉积物。这些小的钙化物被认为会聚结形成更大的钙沉积物，从而促进钙化斑块的进展 ^6,7。

正电子发射断层扫描 （PET） 和计算机断层扫描 （CT） 是有价值的研究工具，经常用....

研究方案

代表性图像显示了一只雌性载脂蛋白 E 缺陷 （Apoe^-/-） 小鼠。实验方案由加州大学洛杉矶分校机构动物护理和使用委员会审查和批准。

1. 动物扫描

1. 在两次图像采集之间，用标准饮食喂养小鼠，无需任何干预。然而，在 15 个月大时首次成像之前，从 12 至 14 个月大时改用西方饮食（21% 脂肪，0.2% 胆固醇）以诱导基线主动脉钙化。
2. 确保 microPET/CT 扫描仪经过常规校准，以实现最佳 PET 数据采集和 CT 共配准。根据制造商的说明执行校准。
3. 成像前，使用 2% 异氟醚气体在腔室中麻醉小鼠 10 分钟。通过捏动物的脚趾而没有反应来确认麻醉。
4. 在静脉注射 3.7 MBq 的 ¹⁸F-NaF 后 60 分钟，在组合的 microPET/CT 扫描仪中获取 microPET（350-650 keV，10 分钟扫描时间）和 100 μm microCT（80 kVp，150 μA，720 投影，1 分钟扫描时间）图像。在 microPET 扫描后立即获取 microCT 扫描。
   注意：扫描仪床将动物从 PET 模态移动到 CT 模态，而动物仍处于麻醉状态并处于相同位置。
5. 使用 3D 有序子集期望最大化....

讨论

这种新颖的方案是量化心血管钙化的改进方法。由于成像的非侵入性，可以获取纵向 microCT 图像以跟踪小动物心血管钙化的进展。虽然单独的 microCT 图像可以显示钙含量的进展，但 microPET 图像（如果可用）可以提供额外的信息，尤其是由于示踪剂与表面积结合而增强了对小钙沉积的检测。为了进一步提高该方法的准确性和可重复性，建议结合对比增强心脏门控 CT 成像。?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.5 cc Sterile Insulin Syringes	Exel International	#26028	Used for IV injection of 18F-NaF PET Tracer
18F-NaF PET Tracer	CNSI Cyclotron
Biorender	Biorender		Used for figure 1
Female Apoe-/- mouse	Jackson Laboratories	#002052	B6.129P2-Apoetm1Unc/J
GNEXT PET/CT	Sofie Biosciences, Dulles, Virginia
Isoflurane	Piramal Critical Care		Used as anesthesia for mouse imaging
ORS Dragonfly	Comet Technologies Canada Inc.
SPSS Statistics	IBM
Western diet for mice	Envigo	#TD88139	21% fat, 0.2% cholesterol