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

所提出的心脏PET / CT方案可用于在各种心脏病小动物模型中获取功能和形态学信息。与其他临床前成像方式相比，PET/CT成像的优势包括但不限于高灵敏度和非常高的空间时间分辨率，以及鲁棒性，因为它不需要操作员手动定位探针。可以使用该协议研究的主要疾病模型之一是心肌梗塞。

然而，可以研究其他心脏代谢疾病以及对治疗的反应。例如，我们的小组对肥胖和糖尿病对心脏代谢和功能的作用感兴趣。没有经验的用户可以轻松遵循此协议中包含的步骤。

然而，一些步骤，如尾静脉插管和血液采样，可能需要一些培训和经验才能重复进行。演示该程序的将是来自我们实验室的研究员Federica La Rosa，Sant'Anna School of Advanced Studies的博士生Federico Granziera和Fondazione Toscana Gabriele Monasterio的兽医Domiziana Terlizzi。首先，将鼠标置于仰卧位置，首先放在PET / CT断层扫描仪的扫描仪床上，将其鼻子放入鼻罩中进行麻醉，并用胶带轻轻地挡住面罩的头部。

将上肢和下肢固定在扫描仪台上，以防止在成像过程中可能导致运动伪影的不自主运动。使用直肠探头监测体温，使用呼吸枕头监测呼吸频率。对于小鼠，使用胰岛素注射器抽取100至150微升10兆贝克勒尔氟-18 FDG。

如果小瓶中示踪剂的原始浓度很高，则用盐水稀释示踪剂至每毫升50至100兆贝克勒尔的浓度。使用PET剂量校准器测量注射器中的实际活性。注释注射前活动和测量时间，因为这些值将在以后使用 PET 扫描仪图形用户界面的特定输入模块使用。

如果使用碘美普尔，请将注射速率设置为每小时10毫升，体积设置为0.5毫升。将注射器连接到注射泵，并将泵设置为实际注射器的尺寸和直径，然后将注射器连接到CA管和针头，并用CA预填充管。将注射速率设置为每小时 10 毫升，将注射量限制为 0.5 毫升。对于碘美洛注射，使用注射泵允许以恒定速率缓慢注射，已经设定的注射速率为每小时10毫升。

将注射量限制在0.5毫升，三分钟后停止注射。确保管子和针头预先填充了CA后，将连接到CA管的针头连接到尾静脉的套管。开始注射。

合上扫描仪盖，准备进行Cine-CT扫描。从注射开始60秒后，按下断层扫描用户界面上的继续按钮，以便开始Cine-CT采集。CA的注入将在Cine-CT扫描完成的同时停止。

打开动态 PET 扫描的 DICOM 映像。选择心脏插件模块。放大小鼠或大鼠心脏图像，然后选择最后一个时间范围或过去三到五个时间范围的总和，其中大部分血池活动已被清除。

按照屏幕上的说明沿动物心脏的主轴重新定向图像。通过移动心脏底部和顶点的显示标记来交互执行此操作。接下来，选择细分工具。

如果自动分割的结果不可接受，请通过启用禁用手动模式 ROI 搜索来优化分段心肌或左心室腔的形状。在建模工具中，选择适当的动力学模型或动态 PET 分析。在这种情况下，选择图形，然后选择 Patlak 以启用 Patlak 图分析以计算每个心脏扇区的葡萄糖摄取代谢率。

接下来，在极坐标图工具中，选择正确数量的显示心脏段。在这种情况下，请选择 17 个段。现在，按拟合按钮以执行 Patlak 分析的拟合过程。

在拟合过程结束时，观察显示的KI值的极坐标图。在软件中加载Cine-CT扫描的DICOM图像。然后使用内置 4D 查看器打开动态数据集。

并使用 3D 多人游戏改革或 MPR 工具，沿短轴重新定向图像数据。将重定向的数据导出到 DICOM，确保导出整个 4D 数据时保留切片厚度和每体素 16 位的图像位深度。使用 4D 查看器打开导出的 4D MPR 图像，然后选择与舒张末期相对应的时间范围，并使用主工具栏上的时间滑块浏览所有时间范围，以确保选择正确的心脏阶段。

在此时间范围内，选择封闭的多边形注释工具并手动描绘左心室的心内膜壁。对从底部到顶点的 10 到 20 个切片执行相同的操作，确保所有 ROI 具有相同的名称。接下来，在ROI菜单上，选择ROI体积，然后生成缺失的ROI，通过插值手动绘制的ROI在所有短轴切片上生成ROI。

然后选择"ROI 卷"，然后选择"计算量"，以计算具有相同 ROI 名称的 ROI 组的卷。接下来，浏览时间范围，选择与收缩末相对应的阶段，并计算具有与所示相同 ROI 名称的 ROI 组的交易量。最后，使用手稿中描述的公式计算行程体积和射出分数。

此处显示了对照CD1小鼠的自动心肌和左心室腔分割的结果。即使在健康受试者中，在PET中也经常观察到顶点周围的较低重建值。Patlak 图形分析演示了区域 KI、散点图和线性回归分析的示例，以及对每个线段执行的线性拟合的斜率和截距值以及相应的决定系数。

在健康大鼠中，舒张末期和收缩末期显示了左心室的不同形状和大小。通过分段左心室容积的 3D 重建，体积计算结果舒张末期容积为 0.361 毫升，收缩末期容积为 0.038 毫升。舒张末期和收缩末期相同大鼠心脏的体积渲染允许描绘碘增强室和血管，因此它们的价值比定量更定性。

在研究期间保持麻醉水平并经常检查动物的生理参数。此外，必须对插管的通畅性进行初步检查，以避免注射失败。由于本研究的非侵入性，动物可以在放射性示踪剂的程序和衰变后恢复，因此实际上可以应用任何其他研究方法。

否则，如果动物要在PET / CT成像后被安乐死，则可以对兴奋的组织进行所有标准的离体分析。