Wir heißen Sie herzlich danken der Notre Dame Integrierte Imaging Facility (NDIIF) und Carestream Health für die finanzielle Unterstützung für dieses Projekt.

1. Tiere <ol><li> Für die nachstehend berichteten Ergebnisse wurden drei C57BL/6J-Mäuse und vier B6.V-Lep ob / J-Mäuse von den Jackson Laboratories (Bar Harbor, Main, USA) erhalten. B6.V-Lep ob / J-Mäusen repräsentieren eines der frühesten Modelle von Fettleibigkeit und bleiben aktiv erforscht. B6.V-Lep ob / J-Mäuse zeigen einen Phänotyp, der durch erhöhte Adipozyten Größe und Zahl gekennzeichnet und wiegen bis dreimal mehr als Wildtyp-Mäusen. 7,8 Hier B6.V-Lep ob / J-Mäuse wurden als positive beschäftigt Steuerung für einen adipösen Phänotyp, um die Machbarkeit des Albira CT-System für die CT-basierte Fettgehalt Messungen verdeutlichen. </li><li> Imaging wurde durchgeführt, wenn die Tiere erreicht etwa 12 Wochen alt. (Fettleibigkeit in B6.V-Lep ob / J-Mäusen manifestiert sich nach 4 Wochen alt). </li><li> Die Mäuse wurden betäubt durch Isofluran (2,5% Durchfluss) und regelmäßig bei 2,5% über einen Nasenkonus Setup für die Bildgebung. Einimals wurden in Bauchlage in der Standard-Rattenfutter Bett (M2M Imaging Inc. Cleveland, OH) in zugeführt mit der Albira Bildstation. Glieder waren positioniert seitlichen vom Rumpf für eine einheitliche CT-Akquisition. </li><li> Nach der Bildaufnahme abgeschlossen war, wurden Mäuse aus der Bugspitze entfernt und kehrte nach einer Erholung Käfig bis zum Chorumgang. </li></ol> 2. Bild-Akquisition und Rekonstruktion <ol><li> Bild Akquisitionen werden unter Verwendung des Albira CT-System (Carestream Molekulare Bildgebung, Woodbridge, CT). Die Mäuse wurden betäubt durch Isofluran (2,5% Durchfluss) und regelmäßig bei 2,5% über einen Nasenkonus Setup für die Bildgebung. Akquisitionen wurden durchgeführt, um ein Bett von 115 mm Länge zu scannen, mit über 600 Vorsprünge. Die Röntgenquelle wurde bei einem Strom von 200 uA und Spannung von 45 kV eingestellt und verwendet einen 0,5 mm Al-Filter zum Härten der Strahl. </li><li> Ungefähre Strahlung tief Äquivalentdosis für CT-Einstellungen betrug 220 mSv, und seichte Äquivalentdosis war 357,4 mSv. DieseDosen sind mehr als 20-fach niedriger als LD50-Werte berichtet. 9 </li><li> Die Bilder werden rekonstruiert mit der FBP (Filtered Back Projection)-Algorithmus über die Albira Suite 5.0 Reconstructor mit &quot;Standard&quot;-Parameter. Diese kombinierten Aufnahme und Rekonstruktion Einstellungen erzeugen eine endgültige Bild mit 125 um isotrope Voxel, als ausreichend für die ganze Tier-Analyse. Für detaillierte Region spezifische Analyse kann ein Wiederaufbau mit 35 um isotrope Voxel für eine endgültige Auflösung von 90 um ausgewählt werden. </li></ol> 3. Bildanalyse Die Bildanalyse erfolgt mit dem PMOD (PMOD Technologies Ltd, Zürich, Schweiz) Analyse-Software. Bilder sind in PMOD segmentiert nach Gewebedichte-Premiere für Gesamtvolumen und dann für FAT-Datenträger. 3,1 Bilder können für die Analyse reduziert werden, um Rechenaufwand zu minimieren. <ol><li> Zu reduzieren, zu der Haupt-Registerkarte Ansicht navigieren. </li&gt; <li> Wählen Sie Extras&gt; reduzieren. </li><li> Wählen von X 2, Y mit 2 und Z von 2. </li><li> Überprüfen Sie Ersetzen. </li><li> Wählen Sie Ausführen. </li></ol> Die Meldung: &quot;Der Begrenzungsrahmen wird sich ändern&quot; angezeigt, sobald die Reduktion abgeschlossen ist. 3,2 Bilder können maskiert ins Bett und Nasenkonus Elemente für die spätere Band-of-Interest (VOI) Analyse zu beseitigen. <ol><li> Um zu verschleiern, um Flugzeuge zu navigieren, Layouts, Drehungen, Spiegel, 3D-Marker&gt; Flugzeuge &amp; Layouts. </li><li> Wählen Sie Show Ebene Z. </li><li> Blättern Sie zu der Bugspitze in der Z-Ebene. </li><li> Wählen Sie die Registerkarte Haupt VOI&gt; Zeichnen Ecken. </li><li> Zeichnen Sie eine Region of Interest (ROI) rund um die Tier-Nase ohne das Bett und Bugspitze. </li><li> WählenKopieren tatsächliche ROI. </li><li> Gehen Sie zum nächsten Stück, und fügen Sie ROI von Puffer durch die einschlägigen Ebenen der Nase. </li><li> Verwenden Sie auf Gruppe bearbeiten von Ecken auf die ROIs nach Bedarf anzupassen. </li><li> Wählen Sie Löschen ROI bei den ersten Flugzeuge über die Bugspitze. </li><li> Erzeugen eines neuen VOI, um das Tier Umfang (mit Ausnahme der Tierbettes) an den ersten Ebenen über die Schäfte umfassen. </li><li> Navigieren Sie zu VOI-Tools&gt; Maskierung &amp; Algebra. </li><li> Geben -1000 in der Dialogbox zur Verfügung gestellt. </li><li> Wählen Sie die Maske Voxel außerhalb des ausgewählten VOIs Taste. </li></ol> Die Meldung: &quot;. Irreversible Daten Betrieb Wollen Sie fortfahren?&quot; Displays. <ol start="14"><li> Wählen Sie Ja. </li><li> Navigieren Sie zu den Ebenen, Layouts, Drehungen, Spiegel, 3D-Marker&gt; Flugzeuge &amp; Layouts. </li><li> Wählen Sie Alle Ebenen. </li><li> Untersuchen Sie das VOI für Integrität. </li><li> Wählen Sie Speichern. </li><li> Speichern unter Analysieren. </li><li> Ändern Sie den Dateinamen-Präfix. </li></ol> 3,3 Erstens Segment das Bild für die gesamte Tier-Volumen: <ol><li> Wählen Sie Extras&gt; Externe. </li><li> Wählen Sie das Kontrollkästchen Segmentierung. </li><li> Geben Sie einen Bereich von -300 bis 3500 (Dichtebereich Referenz von Bauchfett-Region Dichtebereich abgeleitet). </li><li> Wählen Sie Run Segmentierung. </li><li> Überprüfen Sie die Integrität der Segmentierung. </li><li> Wählen Sie OK. </li><li> Wählen Sie Entfernen ROI. </li><li> Wählen VOI Statistiken. </li></ol> Berichtet Statistiken repräsentieren das Gesamtvolumen. <ol start="9"><li> Notieren Sie die Lautstärke gemeldet. </li&gt; </ol> 3,4 nächstes Segment das Bild für FAT-Datenträger: <ol><li> Zurück zu den nicht-segmentierten maskierte Bild für Fett-Volume-Segmentierung. </li><li> Um die gespeicherte maskierten Daten-Datei zu laden, aktivieren Sie das Analysieren Box in der Load-Fenster). </li><li> Wählen Sie Extras&gt; Externe. </li><li> Wählen Sie das Kontrollkästchen Segmentierung. </li><li> Geben Sie einen Bereich von -200 bis -50. </li><li> Wählen Sie Run Segmentierung. </li><li> Überprüfen Sie die Integrität der Segmentierung. </li><li> Wählen Sie OK. </li><li> Wählen VOI Statistiken. </li></ol> Die ausgewiesenen Statistiken stellen die FAT-Datenträger. <ol start="10"><li> Notieren Sie die Lautstärke gemeldet. </li><li> Wählen Sie Speichern. </li><li> Speichern unter Analysieren. </li><li> Ändern Sie den Dateinamen-Präfix. </li></ol><sTrong&gt; Optional: Wenn Haut / Peripherie-Dichte bleibt, die &quot;Erosion und Dilatation&quot; Protokoll unten durchgeführt werden, um diese Regionen für VOI-Analyse zu beseitigen. <ol><li> Wählen Sie Extras&gt; Externe. </li><li> Wählen Sie das Morphologische Kontrollkästchen. Die morphologischen Ansicht wird angezeigt. </li><li> Wählen Sie Erosion. </li><li> Wählen Sie OK. </li><li> Wählen Sie Extras&gt; Externe. </li><li> Wählen Sie das Morphologische Kontrollkästchen. Die morphologischen Ansicht wird angezeigt. </li><li> Wählen Dilatation. </li><li> Wählen Sie OK. </li></ol> 4. Visualisierung von CT-Bildern 4,1 VolView v3.2 (Kitware, Clifton Park, NY, USA) wurde verwendet, um gerenderten 3D-Visualisierungen von segmentierten Bilder zu erstellen. <ol><li&gt; Öffnen Sie die CT-Daten in Analyze-Format eingestellt. </li><li> Verwenden Sie die Standardeinstellungen im Popup-Fenster. </li><li> Öffnen Sie das Menü Plug-Ins. </li><li> Unter Dienstprogramm, wählen Sie Zusammenführen Bände. </li><li> Deaktivieren Sie Rescale Komponenten. </li><li> Klicken Sie auf Zuweisen zweiten Eingang. </li><li> Wählen der segmentierten Daten Fett für den zweiten Eingang. </li><li> Verwenden Sie die Standardeinstellungen im Popup-Fenster. </li><li> Klicken Sie auf Übernehmen Plug-in. </li><li> Doppelklicken Sie auf Volume Sichtfenster für eine vergrößerte Darstellung des Themas Maus. </li></ol> 4,2 Zurück zur Farbe / Opazität Registerkarte. Die Komponente im Dropdown-Feld bezieht sich auf welchen Datensatz wird derzeit bearbeitet wird. Zwei Regler sind am unteren Rand der Registerkarte befindet und bestimmen die relative Helligkeit jedes Bauteil Daten innerhalb der Überlagerung festzulegen, mit Werten von 0 bis 1. Für die Komponente 1, the CT, bevorzugen wir die Verwendung eines Graustufen Farbschema. Um die Farbe zu ändern: <ol><li> In der Scalar Color Mapping Abschnitt, auf einer der Farbregler doppelklicken Sie darauf. </li><li> Um einen Schieberegler zu entfernen, ziehen Sie sie aus der Box. </li><li> Um einen neuen Schieberegler hinzuzufügen, klicken Sie irgendwo innerhalb des Slider-Bereich. </li><li> Entfernen Sie einen der Schieberegler. </li><li> Machen Sie den linken Farbregler schwarz (skalaren Wert (S) = -19000). </li><li> Machen richtige Farbe weiß Schieber ((S) = 15.000). </li><li> Von der Scalar Opacity Mapping-Rechner, erstellen Sie einen neuen Punkt, indem Sie innerhalb der Box. Dies gibt insgesamt drei Punkte im Fenster. </li><li> Für den mittleren Punkt ändern (S) auf ~ -3000, und die Opazität (O)-Wert auf 0 gesetzt. </li><li> Wählen Sie den dritten Punkt an der rechten Seite des Fensters. </li><li> Anderer (S) bis etwa 32000, und <strong&gt; O bis 0,25. </li><li> Der erste Punkt kann irgendwo auf der linken Seite, nur solange der Wert für die Deckkraft auf 0 gesetzt ist. </li><li> Wechseln Sie in zwei Komponenten, die das Aussehen des Fettes bearbeiten sollte. </li><li> Ändern Sie jede der RGB-Schieber in rot mit einem Doppelklick und Verschieben der Farbton (H)-Regler nach links, um Falschfarben-Karte das Fett auf rot. Sehr wenig sonst sollte nötig, um das Aussehen des Fettes zu justieren. </li></ol> 4,3 Um eine Drei-Panel Drehung Film die Anzeige der CT-, Fett-und Overlay zu erstellen: <ol><li> Klicken und Ziehen der Maus das Thema in eine aufrechte Position mit dem Rücken zu Ihnen zeigt. </li><li> Unter Component Gewichte, setzen Sie den Wert der Komponente zwei bis 0 bis nur die CT-Scan angezeigt. </li><li> Klicken Sie auf Bewertung&gt; Kamera. </li><li> Wählen Sie eine Zahl von Frames for die Rotation Film (für den vorliegenden Fall haben wir uns für &quot;36&quot;). </li><li> Ändern Sie den Wert X Drehung um 360 Grad. </li><li> Wählen Sie Erstellen. </li><li> In dem Popup-Dialogfeld erstellen Sie einen neuen Ordner mit dem Namen CT, und speichern Sie die Datei im TIFF-Format, das wird eine Reihe von Rotation Bilder auszugeben. </li><li> Wiederholen Sie diesen Schritt für die Fett-Bild als auch für die überlagerte Fett / CT-Bild und speichert sie in einzelne Ordner jeder Zeit. </li></ol> 4,4 V 1.43u ImageJ wurde verwendet, um eine Rotation Filmdatei, welche die Ausgabe VolView Bilder zu erzeugen. <ol><li> In ImageJ, wählen Sie Datei&gt; Importieren&gt; Image Sequence. </li><li> Wählen Sie das erste Bild in der CT-Ordner. Die Software erkennt automatisch die anderen Dateien und öffnen Sie sie als Stapel. </li><li> Wiederholen Sie die Fett-und Overlay-Sequenzen zu öffnen. </li><li> Öffnen Sie die ROI-Manager unter Analysieren&gt; Tools&gt; ROIManager. </li><li> Zeichnen Sie ein ROI rund um das Thema Maus, ohne unnötige Hintergrund-Pixeln. </li><li> In der ROI-Manager, klicken Sie auf Hinzufügen, um den ROI hinzuzufügen. </li><li> Wählen Sie eine andere Bildfolge. </li><li> In der ROI-Manager, klicken Sie auf den ROI, um es auf das Bild anzuwenden. Auf diese Weise wird jeder der beschnitten Stacks perfekt zusammenpassen. </li><li> Wenn der ROI über alle Stacks ist, innerhalb der ROI der rechten Maustaste auf. </li><li> Wählen Sie Duplizieren. </li><li> Bitte markieren Sie die doppelten Stack-Box, um den ROI aus dem Rest des Bildes zu trennen. </li><li> Schließen Sie das größere Bild-Stacks. </li><li> Wiederholen Sie diesen Vorgang für alle drei Bildsequenzen. </li><li> Zum Bild&gt; Stacks&gt; Tools&gt; kombinieren, um die Stapel miteinander zu kombinieren. </li><li> Wählen Sie für CT-Stack ein. </li><li> Wählen Sie für Stack 2 Fat. </li><li<html> &gt; Wiederholen und wählen Kombiniert Stacks für Stack 1 und Overlay für Stack 2. </li><li> Es gibt jetzt eine Drei-Panel-, Bild-Drehung Stapel mit Vorschau-Funktion, indem Sie Play in der unteren linken Ecke des Bildes angezeigt. </li><li> Um den Film als AVI speichern, wählen Sie Datei&gt; Speichern unter ...&gt; AVI ... </li><li> Klicken Sie auf Speichern. </li></ol> 5. Repräsentative Ergebnisse Ergebnisse für drei WT (C57BL/6J) und vier Mäuse fettleibig (B6.V-Lep ob / J) Mäuse werden hier als repräsentatives Beispiel von Fett / Gesamt-Volumen-Verhältnis Messungen unter Verwendung der Albira CT-System gemeldet. Abbildung 1 unten bietet einen repräsentativen mit VolView v3.2 für die Segmentierung (dh Gesamtvolumen Fett und Volumen) von fettleibigen Mäusen CT-Bilder erstellt anzuzeigen. 0/3680fig1.jpg &quot;/&gt; Abbildung 1. Vertreter CT-Bilder segmentiert für Fett. (A) der adipösen Maus (B6.V-Lep ob / J) CT Gesamtvolumen in Graustufen, (B) FAT-Datenträger in rot, und (C) Bildfusion. (D) WT Maus (C57BL/6J) CT Gesamtvolumen in Graustufen, (E) FAT-Datenträger in rot, und (F) Bildfusion. Insgesamt Bände, FAT-Volumes, und berechnet Fett / Gesamtvolumen Verhältnisse sind nachfolgend in Tabelle 1 für jeden WT-Maus und jedem adipösen Maus berichtet. Der gemittelte Fett / Gesamt-Volumen-Verhältnis für den WT-Gruppe und der adipösen Gruppe betrug 0,09 und 0,42 (Abbildung 2). Die Fett / Gesamtvolumen Verhältnisse für die WT-Mäuse im Vergleich zu den fettleibigen Mäusen wurde festgestellt, dass signifikante Differenz (p = 0,001). <table border="1"><tbody><tr><td> WT (C57BL/6J) </td><td> Gesamt (cm 3) </td><td> Fat (cm 3) </td><td> Fat / Gesamtübersetzung </td><td> Adipöse (B6.V Lep-OB </sup&gt; /) </td><td> Gesamt (cm 3) </td><td> Fat (cm 3) </td><td> Fat / Gesamtübersetzung </td></tr><tr><td> Tier 1 </td><td> 28,79 </td><td> 3,00 </td><td> 0,10 </td><td> Tier 1 </td><td> 66,25 </td><td> 26,75 </td><td> 0,40 </td></tr><tr><td> Animal 2 </td><td> 33,25 </td><td> 3,05 </td><td> 0,09 </td><td> Animal 2 </td><td> 61,15 </td><td> 26,31 </td><td> 0,43 </td></tr><tr><td> Tier 3 </td><td> 30,30 </td><td> 2,63 </td><td> 0,09 </td><td> Tier 3 </td><td> 64,19 </td><td> 25,7 </td><td> 0,40 </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td><td> Tier 4 </td><td> 54,25 </td><td> 23,78 </td><td> 0,44 </td></tr></tbody></table> Tabelle 1. Das Gesamtvolumen, Fett-Volumen,und Fett / Gesamt-Volumen-Verhältnisse für WT und fettleibigen Mäusen. Total und dicke Bände wurden von segmentierten Bildern mit PMOD VOI-Analyse abgeleitet. <img alt="2" src="/files/ftp_upload/3680/3680fig2.jpg" /> Abbildung 2. Gemittelt Fett / Gesamtvolumen Verhältnisse für WT-Mäuse im Vergleich zu fettleibigen Mäusen. Gemittelt Fett / Gesamtvolumen Verhältnisse für WT (C57BL/6J) und adipös (B6.V-Lep ob / J) festgestellt, dass 0,09 und 0,42 bzw. angezeigt werden. (Fehlerbalken = einfache Standardabweichung). WT gegenüber adipösen Fett / Gesamt-Volumen-Verhältnisse erwiesen sich signifikant (p-Wert = 0,001).

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	<li>Clarke, P. J., O'Malley, P. M., Schulenberg, J. E., Johnston, L. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Midlife+and+Socioeconomic+Consequences+of+Persistent+Overweight+Across+Early+Adulthood:+Findings+From+a+National+Survey+of+American+Adults+(1986-2008).">Midlife and Socioeconomic Consequences of Persistent Overweight Across Early Adulthood: Findings From a National Survey of American Adults (1986-2008).</a> Am. J. Epidemiol. , (2008).</li><li>Brockman, G., Bevova, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+Mouse+Models+to+Dissect+the+Genetic+of+Obesity.">Using Mouse Models to Dissect the Genetic of Obesity.</a> TRENDS in Genetics. 18, 367-376 (2002).</li><li>Bray, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progress+in+Understanding+the+Genetics+of+Obesity.">Progress in Understanding the Genetics of Obesity.</a> Journal of Nutrition. 127, 940S-942S (1997).</li><li>Carroll, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+Models+of+Obesity.">Mouse Models of Obesity.</a> Clinics in Dermatology. 22, 345-349 (2004).</li><li>Judex, S., Luu, Y. K., Ozcivici, E., Adler, B., Lublinsky, S., Rubin, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+Adiposity+in+Small+Animal+Rodents+using+Micro-CT.">Quantification of Adiposity in Small Animal Rodents using Micro-CT.</a> Methods. 50, 14 (2010).</li><li>Luu, Y. K., Lublinsky, S., Ozcivici, E., Capilla, E., Pessin, J. E., Rubin, C. T., Judex, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Vivo+Quantificaiton+of+Subcutaneous+and+Visceral+Adiposity+by+Micro+Computed+Tomography+in+a+Small+Animal+Model.">In Vivo Quantificaiton of Subcutaneous and Visceral Adiposity by Micro Computed Tomography in a Small Animal Model.</a> Med. Eng. Phys. 31, 34-41 (2009).</li><li>Medina-Gomez, G., Gray, S. L., Yetukuri, L., Shimomura, K., Virtue, S., Campbell, M., Curtis, R. K., Jimenez-Linan, M., Blount, M., Yeo, G. S., Lopez, M., Seppänen-Laakso, T., Ashcroft, F. M., Oresic, M., Vidal-Puig, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PPAR+gamma+2+prevents+lipotoxicity+by+controlling+adipose+tissue+expandability+and+peripheral+lipid+metabolism.">PPAR gamma 2 prevents lipotoxicity by controlling adipose tissue expandability and peripheral lipid metabolism.</a> PLoS Genet. 3, e64 (2007).</li><li>Sakkou, M., Wiedmer, P., Anlag, K., Hamm, A., Seuntjens, E., Ettwiller, L., Tschöp, M. H., Treier, . <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=M.A+role+for+brain-specific+homeobox+factor+bsx+in+the+control+of+hyperphagia+and+locomotory+behavior.">M.A role for brain-specific homeobox factor bsx in the control of hyperphagia and locomotory behavior.</a> Cell Metab. 5, 450-463 (2007).</li><li>Patchen, M. L., MacVittie, T. J., Souza, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postirradiation+treatment+with+granulocyte+colony-stimulating+factor+and+preirradiation+WR-2721+administration+synergize+to+enhance+hemopoietic+reconstitution+and+increase+survival.">Postirradiation treatment with granulocyte colony-stimulating factor and preirradiation WR-2721 administration synergize to enhance hemopoietic reconstitution and increase survival.</a> International Journal of Radiation Oncology. 22, 773-779 (1992).</li></ol>

Todd A. Sasser, Shengting Li, Sean P. Orton, und Seth T. Gammon sind Mitarbeiter von Carestream Molekulare Bildgebung. Carlos Correcher ist ein Mitarbeiter von Oncovision, SAW-Gem-Imaging Matthew Leevy ist als Berater für Carestream Molekulare Bildgebung.

Hier, unter Verwendung B6.V-Lep ob / J-Mäusen haben wir die Machbarkeit der Durchführung Fettgehalt Messungen in einem kleinen Tiermodell mit der Albira CT-System dargestellt. Diese Messungen stimmen mit den Erwartungen für Vergleiche von konzerninternen und Inter-Gruppen-Messungen. Erstens, vorausgesetzt, repräsentative Ergebnisse hier hervorheben begrenzte konzerninternen Variabilität bei der Messung von Fett / Gesamt-Volumen-Verhältnisse in beiden WT und fettleibigen Mäusen Gruppen mit diesen Verfahren. Zweitens unterscheidet sich Fett / Gesamt-Volumen-Verhältnisse für WT gegenüber fettleibigen Mäusen signifikant. Schließlich auf Vergleichen beruhen (nicht abgebildet) mit früheren Werten für die relative insgesamt Fettmasse und Prozent Körperfett im Vergleich zum WT-B6.V Lep ob / J-Mäusen berichtet, unseren Messungen für Fett / Gesamt-Volumen-Verhältnisse für WT gegenüber B6.V- Lep ob / J-Mäuse fallen in einem erwarteten Bereich, 7, 8. Die Methoden detailliert hier könnte angewendet oder an andere m angepasst werdenODELLE und / oder Studienziele. Änderungen in den Wiederaufbau Parameter erforderlich sein, um bestimmte Ziele zu erreichen. Zum Beispiel, Judex et al. (2010) berichtet, dass 50 um aufgelöste Bilder für einige Regionen spezifische Analyse erforderlich waren. Eine isotrope cm Volumen eines Bildes kann für 35 um Rekonstruktionen im Albira 5,0 Reconstructor Suite mit dem &quot;HR&quot; Rekonstruktion Option ausgewählt werden. Sobald die Albira CT-System ist für die Region und organspezifische Fettgehalt Messungen verwendet der volle Nutzen (dh simultane Region und organspezifische Fettvolumen Messungen und Längenmaße) des CT-basierte Fettgehalt Analyse kann Albira CT-System realisiert werden. Schlussfolgerungen: Hier bieten wir Ihnen eine detaillierte Schritt für Schritt Methode zur Messung des Fettgehaltes in lebenden Mäusen mittels Röntgen-CT-Bildgebung. Wir erwarben unsere CT-Datensätze mit Hilfe eines Albira Bild-Station, und nachfolgende Segmentierung durchgeführt und anaLyse mit dem PMOD Software-Suite. Schließlich geben wir Anweisungen, um einfache Rendering und Visualisierung des Fettgewebes Verteilung innerhalb des ganzen Tieres zu ermöglichen.

segmentation and measurement of fat volumes in murine obesity models using x-ray computed tomography

Adipositas ist mit einer erhöhten Morbidität und Mortalität sowie reduzierte Metriken in der Lebensqualität verbunden. 1 Beide Umweltfaktoren und genetischen Faktoren mit Adipositas assoziiert sind, obwohl die genauen Mechanismen, die zur Krankheit beitragen derzeit abgegrenzt werden. 2,3 Mehrere kleine Tier Modelle von Fettleibigkeit entwickelt worden und werden in einer Vielzahl von Studien beschäftigt. 4 Eine kritische Komponente bei diesen Experimenten gehört das Sammeln von regionalen und / oder insgesamt tierischem Fett Daten unter unterschiedlichsten Bedingungen. Traditionelle experimentelle Methoden zur Messung zur Verfügung Fettgehalt in kleinen Tiermodellen der Adipositas gehören invasive (zB Ex-vivo-Messung von Fettdepots) und nicht-invasive (zB Dual Energy X-ray Absorptiometrie (DEXA) oder Magnetresonanz (MR)) Protokolle, von denen jeder präsentiert relativen Trade-offs. Aktuelle invasive Methoden zur Messung der Fettgehalt kann nähere Angabenfür Orgel und Region spezifische Fettverteilung, aber dabei die Themen werden ausgeschlossen Längs-Assessments. Umgekehrt bieten die gegenwärtigen nicht-invasive Strategien begrenzte Details für Orgel und Region spezifische Fettverteilung, sondern ermöglichen wertvolle Längs-Beurteilung. Mit dem Aufkommen von dedizierten Kleintier Röntgen-Computertomographie (CT) und individuelle analytische Verfahren, sowohl die Organ-spezifische Region und Analyse von Fett Verteilung und Längsprofilierung möglich sein. Jüngste Berichte haben den Einsatz von CT für In-vivo-Bildgebung Längs der Adipositas in lebenden Mäusen validiert. 5,6 Hier haben wir eine modifizierte Methode, die für Fett / Gesamtvolumen Messung, Analyse und Visualisierung unter Verwendung der Carestream Molecular Imaging Albira CT-System ermöglicht in Verbindung liefern mit PMOD und Volview Software-Pakete.

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Segmentation and Measurement of Fat Volumes in Murine Obesity Models Using X-ray Computed Tomography

Fat-Content-Analyse wird routinemäßig bei Untersuchungen unter Verwendung der Maus Fettleibigkeit Modelle durchgeführt. Aufstrebende Methoden in der Kleintier-CT-Bildgebung und Analyse sind für Längs-Detail reichen Fettgehalt Analyse bietet. Hier haben wir ausführlich Schritt für Schritt Verfahren zur Durchführung von Kleintier-CT-Bildgebung, Analyse und Visualisierung.

Segmentierung und Messung von FAT-Volumes in Murine Obesity Modellen mithilfe von Röntgen-Computertomographie

Obesity is associated with increased morbidity and mortality as well as reduced metrics in quality of life.1 Both environmental and genetic factors are ...

segmentation-measurement-fat-volumes-murine-obesity-models-using-x

Research

JoVE Journal

Medicine

15.9K Aufrufe.  Carestream Molecular Imaging. Fat-Content-Analyse wird routinemäßig bei Untersuchungen unter Verwendung der Maus Fettleibigkeit Modelle durchgeführt. Aufstrebende Methoden in der Kleintier-CT-Bildgebung und Analyse sind für Längs-Detail reichen Fettgehalt Analyse bietet. Hier haben wir ausführlich Schritt für Schritt Verfahren zur Durchführung von Kleintier-CT-Bildgebung, Analyse und Visualisierung.

Serie: Segmentation and Measurement of Fat Volumes in Murine Obesity Models Using X-ray Computed Tomography

Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography (FDG-PET/CT)

Conventional non-invasive imaging modalities of atherosclerosis such as coronary artery calcium (CAC)1 and carotid intimal medial thickness (C-IMT)2 provide information about the burden of disease. However, despite multiple validation studies of CAC3-5, and C-IMT2,6, these modalities do not accurately assess plaque characteristics7,8, and the composition and inflammatory state of the plaque determine its stability and, therefore, the risk of clinical events9-13.
[18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose (FDG) imaging using positron-emission tomography (PET)/computed tomography (CT) has been extensively studied in oncologic metabolism14,15. Studies using animal models and immunohistochemistry in humans show that FDG-PET/CT is exquisitely sensitive for detecting macrophage activity16, an important source of cellular inflammation in vessel walls. More recently, we17,18 and others have shown that FDG-PET/CT enables highly precise, novel measurements of inflammatory activity of activity of atherosclerotic plaques in large and medium-sized arteries9,16,19,20. FDG-PET/CT studies have many advantages over other imaging modalities: 1) high contrast resolution; 2) quantification of plaque volume and metabolic activity allowing for multi-modal atherosclerotic plaque quantification; 3) dynamic, real-time, in vivo imaging; 4) minimal operator dependence. Finally, vascular inflammation detected by FDG-PET/CT has been shown to predict cardiovascular (CV) events independent of traditional risk factors21,22 and is also highly associated with overall burden of atherosclerosis23. Plaque activity by FDG-PET/CT is modulated by known beneficial CV interventions such as short term (12 week) statin therapy24 as well as longer term therapeutic lifestyle changes (16 months)25.
The current methodology for quantification of FDG uptake in atherosclerotic plaque involves measurement of the standardized uptake value (SUV) of an artery of interest and of the venous blood pool in order to calculate a target to background ratio (TBR), which is calculated by dividing the arterial SUV by the venous blood pool SUV. This method has shown to represent a stable, reproducible phenotype over time, has a high sensitivity for detection of vascular inflammation, and also has high inter-and intra-reader reliability26. Here we present our methodology for patient preparation, image acquisition, and quantification of atherosclerotic plaque activity and vascular inflammation using SUV, TBR, and a global parameter called the metabolic volumetric product (MVP). These approaches may be applied to assess vascular inflammation in various study samples of interest in a consistent fashion as we have shown in several prior publications.9,20,27,28

Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography FDG-PET/CT

There is great need to identify atherosclerosis non-invasively, and here we demonstrate how FDG-PET/CT can be used to detect and quantify atherosclerotic plaque activity and vascular inflammation.

Die Quantifizierung der atherosklerotischen Plaque Aktivität und Gefäßentzündungen mit [18-F] Fluordeoxyglukose Positronen Emissions Tomographie / Computertomographie (FDG-PET/CT)

Conventional non-invasive imaging modalities of atherosclerosis such as coronary artery calcium (CAC)1 and carotid intimal medial thickness (C-IMT)2 ...

Forschung

Medizin

Multi-modal Imaging of Angiogenesis in a Nude Rat Model of Breast Cancer Bone Metastasis Using Magnetic Resonance Imaging, Volumetric Computed Tomography and Ultrasound

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell proliferation in the bone marrow cavity as well as for interaction of tumor and bone cells resulting in local bone destruction. Our aim was to develop a model of experimental bone metastasis that allows in vivo assessment of angiogenesis in skeletal lesions using non-invasive imaging techniques.
For this purpose, we injected 105 MDA-MB-231 human breast cancer cells into the superficial epigastric artery, which precludes the growth of metastases in body areas other than the respective hind leg1. Following 25-30 days after tumor cell inoculation, site-specific bone metastases develop, restricted to the distal femur, proximal tibia and proximal fibula1. Morphological and functional aspects of angiogenesis can be investigated longitudinally in bone metastases using magnetic resonance imaging (MRI), volumetric computed tomography (VCT) and ultrasound (US).
MRI displays morphologic information on the soft tissue part of bone metastases that is initially confined to the bone marrow cavity and subsequently exceeds cortical bone while progressing. Using dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) functional data including regional blood volume, perfusion and vessel permeability can be obtained and quantified2-4. Bone destruction is captured in high resolution using morphological VCT imaging. Complementary to MRI findings, osteolytic lesions can be located adjacent to sites of intramedullary tumor growth. After contrast agent application, VCT angiography reveals the macrovessel architecture in bone metastases in high resolution, and DCE-VCT enables insight in the microcirculation of these lesions5,6. US is applicable to assess morphological and functional features from skeletal lesions due to local osteolysis of cortical bone. Using B-mode and Doppler techniques, structure and perfusion of the soft tissue metastases can be evaluated, respectively. DCE-US allows for real-time imaging of vascularization in bone metastases after injection of microbubbles7.
In conclusion, in a model of site-specific breast cancer bone metastases multi-modal imaging techniques including MRI, VCT and US offer complementary information on morphology and functional parameters of angiogenesis in these skeletal lesions.

In the pathogenesis of bone metastasis, angiogenesis is a crucial process and therefore represents a target for imaging and therapy. Here, we present a rat model of site-specific breast cancer bone metastasis and describe strategies to non-invasively image angiogenesis in vivo using magnetic resonance imaging, volumetric computed tomography and ultrasound.

Multimodale Bildgebung von Angiogenese in einem Nude Rattenmodell der Brustkrebs Knochenmetastasen mittels Magnetresonanztomographie, volumetrische Computertomographie und Ultraschall

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell ...

Dual-phase Cone-beam Computed Tomography to See, Reach, and Treat Hepatocellular Carcinoma during Drug-eluting Beads Transarterial Chemo-embolization

The advent of cone-beam computed tomography (CBCT) in the angiography suite has been revolutionary in interventional radiology. CBCT offers 3 dimensional&#160;(3D) diagnostic imaging in the interventional suite and can enhance minimally-invasive therapy beyond the limitations of 2D angiography alone. The role of CBCT has been recognized in transarterial chemo-embolization (TACE) treatment of hepatocellular carcinoma (HCC). The recent introduction of a CBCT technique: dual-phase CBCT (DP-CBCT) improves intra-arterial HCC treatment with drug-eluting beads (DEB-TACE). DP-CBCT can be used to localize liver tumors with the diagnostic accuracy of multi-phasic multidetector computed tomography (M-MDCT) and contrast enhanced magnetic resonance imaging (CE-MRI) (See the tumor), to guide intra-arterially guidewire and microcatheter to the desired location for selective therapy (Reach the tumor), and to evaluate treatment success during the procedure (Treat the tumor). The purpose of this manuscript is to illustrate how DP-CBCT is used in DEB-TACE to see, reach, and treat HCC.

Dual-phase cone-beam computed tomography (DP-CBCT) is a useful intraprocedural imaging technique for transarterial chemo-embolization treatment with drug-eluting beads of hepatocellular carcinoma. DP-CBCT has been used to perform three major steps in oncologic interventional radiology: tumor localization (see), navigation and intraprocedural catheter guidance (reach), and intraprocedural evaluation of treatment success (treat).

The advent of cone-beam computed tomography (CBCT) in the angiography suite has been revolutionary in interventional radiology. CBCT offers 3 ...

Assessment of Viability of Human Fat Injection into Nude Mice with Micro-Computed Tomography

Lipotransfer is a vital tool in the surgeon&#8217;s armamentarium for the treatment of soft tissue deficits of throughout the body. Fat is the ideal soft tissue filler as it is readily available, easily obtained, inexpensive, and inherently biocompatible.1 However, despite its burgeoning popularity, fat grafting is hampered by unpredictable results and variable graft survival, with published retention rates ranging anywhere from 10-80%. 1-3
To facilitate investigations on fat grafting, we have therefore developed an animal model that allows for real-time analysis of injected fat volume retention. Briefly, a small cut is made in the scalp of a CD-1 nude mouse and 200-400 &#181;l&#160;of processed lipoaspirate is placed over the skull. The scalp is chosen as the recipient site because of its absence of native subcutaneous fat, and because of the excellent background contrast provided by the calvarium, which aids in the analysis process. Micro-computed tomography (micro-CT) is used to scan the graft at baseline and every two weeks thereafter. The CT images are reconstructed, and an imaging software is used to quantify graft volumes.
Traditionally, techniques to assess fat graft volume have necessitated euthanizing the study animal to provide just a single assessment of graft weight and volume by physical measurement ex vivo. Biochemical and histological comparisons have likewise required the study animal to be euthanized. This described imaging technique offers the advantage of visualizing and objectively quantifying volume at multiple time points after initial grafting without having to sacrifice the study animal. The technique is limited by the size of the graft able to be injected as larger grafts risk skin and fat necrosis. This method has utility for all studies evaluating fat graft viability and volume retention. It is particularly well-suited to providing a visual representation of fat grafts and following changes in volume over time.

Fat grafting is an essential technique for reconstructing soft tissue deficits. However, it remains an unpredictable procedure characterized by variable graft survival. Our goal was to devise a mouse model that utilizes a novel imaging method to compare volume retention between differing techniques of fat graft preparation and delivery.

Beurteilung der Lebensfähigkeit der Menschen Fat Injektion in Nacktmäusen mit Micro-Computertomographie

Lipotransfer is a vital tool in the surgeon&#8217;s armamentarium for the treatment of soft tissue deficits of throughout the body. Fat is the ideal soft ...

Real-time X-ray Imaging of Lung Fluid Volumes in Neonatal Mouse Lung

At birth, the lung undergoes a profound phenotypic switch from secretion to absorption, which allows for adaptation to breathing independently. Promoting and sustaining this phenotype is critically important in normal alveolar growth and gas exchange throughout life. Several in vitro studies have characterized the role of key regulatory proteins, signaling molecules, and steroid hormones that can influence the rate of lung fluid clearance. However, in vivo examinations must be performed to evaluate whether these regulatory factors play important physiological roles in regulating perinatal lung liquid absorption. As such, the utilization of real time X-ray imaging to determine perinatal lung fluid clearance, or pulmonary edema, represents a technological advancement in the field. Herein, we explain and illustrate an approach to assess the rate of alveolar lung fluid clearance and alveolar flooding in C57BL/6 mice at post natal day 10 using X-ray imaging and analysis. Successful implementation of this protocol requires prior approval from institutional animal care and use committees (IACUC), an in vivo small animal X-ray imaging system, and compatible molecular imaging software.

We present a protocol to assess the rate of alveolar fluid clearance or pulmonary edema in neonatal mouse lung using X-ray imaging technology.

Echtzeit-Röntgenbildgebung von Lungenflüssigkeitsvolumen in Neonatal Mauslunge

At birth, the lung undergoes a profound phenotypic switch from secretion to absorption, which allows for adaptation to breathing independently. Promoting ...

Continuous Blood Sampling in Small Animal Positron Emission Tomography/Computed Tomography Enables the Measurement of the Arterial Input Function

For quantitative analysis and bio-kinetic modeling of positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) data, the determination of the temporal blood time-activity concentration also known as arterial input function (AIF) is a key point, especially for the characterization of animal disease models and the introduction of newly developed radiotracers. The knowledge of radiotracer availability in the blood helps to interpret PET/CT-derived data of tissue activity. For this purpose, online blood sampling during the PET/CT imaging is advisable to measure the AIF. In contrast to manual blood sampling and image-derived approaches, continuous online blood sampling has several advantages. Besides the minimized blood loss, there is an improved resolution and a superior accuracy for the blood activity measurement. However, the major drawback of online blood sampling is the costly and time-consuming preparation to catheterize the femoral vessels of the animal. Here, we describe an easy and complete workflow for catheterization and continuous blood sampling during small animal PET/CT imaging and compared it to manual blood sampling and an image-derived approach. Using this highly-standardized workflow, the determination of the fluorodeoxyglucose ([18F]FDG) AIF is demonstrated. Further, this procedure can be applied to any radiotracer in combination with different animal models to create fundamental knowledge of tracer kinetic and model characteristics. This allows a more precise evaluation of the behavior of pharmaceuticals, both for diagnostic and therapeutic approaches in the preclinical research of oncological, neurodegenerative and myocardial diseases.

Here a protocol for continuous blood sampling during PET/CT imaging of rats to measure the arterial input function (AIF) is described. The catheterization, the calibration and setup of the system and the data analysis of the blood radioactivity are demonstrated. The generated data provide input parameters for subsequent bio-kinetic modeling.

Kontinuierliche Blutentnahme in der Kleintier-Positronen-Emissionstomographie/Computertomographie ermöglicht die Messung der arteriellen Eingabefunktion

For quantitative analysis and bio-kinetic modeling of positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) data, the determination of the temporal ...

Vinyl Chloride and High-Fat Diet as a Model of Environment and Obesity Interaction

Vinyl chloride (VC), an abundant environmental contaminant, causes steatohepatitis at high levels, but is considered safe at lower levels. Although several studies have investigated the role of VC as a direct hepatotoxicant, the concept that VC modifies sensitivity of the liver to other factors, such as nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) caused by high-fat diet (HFD) is novel. This protocol describes an exposure paradigm to evaluate the effects of chronic, low-level exposure to VC. Mice are acclimated to low-fat or high-fat diet one week prior to the beginning of the inhalation exposure and remain on these diets throughout the experiment. Mice are exposed to VC (sub-OSHA level: &#60;1 ppm) or room air in inhalation chambers for 6 hours/day, 5 days/week, for up to 12 weeks. Animals are monitored weekly for body weight gain and food consumption. This model of VC exposure causes no overt liver injury with VC inhalation alone. However, the combination of VC and HFD significantly enhances liver disease. A technical advantage of this co-exposure model is the whole-body exposure, without restraint. Moreover, the conditions more closely resemble a very common human situation of a combined exposure to VC with underlying nonalcoholic fatty liver disease and therefore support the novel hypothesis that VC is an environmental risk factor for the development of liver damage as a complication of obesity (i.e., NAFLD). This work challenges the paradigm that the current exposure limits of VC (occupational and environmental) are safe. The use of this model can shed new light and concern on the risks of VC exposure. This model of toxicant-induced liver injury can be used for other volatile organic compounds and to study other interactions that may impact the liver and other organ systems.

The goal of this protocol was to develop a murine model of low-level toxicant exposure that does not cause overt liver injury but rather exacerbates pre-existing liver damage. This paradigm better recapitulates human exposure and the subtle changes that occur upon exposure to toxicant concentrations that are considered safe.

Vinylchlorid und fettreiche Ernährung als Modell der Umwelt- und Adipositas-Interaktion

Vinyl chloride (VC), an abundant environmental contaminant, causes steatohepatitis at high levels, but is considered safe at lower levels. Although ...

Segmentation and Linear Measurement for Body Composition Analysis using Slice-O-Matic and Horos

Body composition is associated with risk of disease progression and treatment complications in a variety of conditions. Therefore, quantification of skeletal muscle mass and adipose tissues on Computed Tomography (CT) and/or Magnetic Resonance Imaging (MRI) may inform surgery risk evaluation and disease prognosis. This article describes two quantification methods originally described by Mourtzakis et al. and Avrutin et al.: tissue segmentation and linear measurement of skeletal muscle. Patients' cross-sectional image at the midpoint of the third lumbar vertebra was obtained for both measurements. For segmentation, the images were imported into Slice-O-Matic and colored for skeletal muscle, intramuscular adipose tissue, visceral adipose tissue, and subcutaneous adipose tissue. Then, surface areas of each tissue type were calculated using the tag surface area function. For linear measurements, the height and width of bilateral psoas and paraspinal muscles at the level of the third lumbar vertebra are measured and the calculation using these four values yield the estimated skeletal muscle mass. Segmentation analysis provides quantitative, comprehensive information about the patients' body composition, which can then be correlated with disease progression. However, the process is more time-consuming and requires specialized training. Linear measurements are an efficient and clinic-friendly tool for quick preoperative evaluation. However, linear measurements do not provide information on adipose tissue composition. Nonetheless, these methods have wide applications in a variety of diseases to predict surgical outcomes, risk of disease progression and inform treatment options for patients.

Segmentation and linear measurements quantify skeletal muscle mass and adipose tissues using Computed Tomography and/or Magnetic Resonance Imaging images. Here, we outline the use of Slice-O-Matic software and Horos image viewer for rapid and accurate analysis of body composition. These methods can provide important information for prognosis and risk stratification.

Segmentierung und lineare Messung zur Analyse der Körperzusammensetzung mit Slice-O-Matic und Horos

Body composition is associated with risk of disease progression and treatment complications in a variety of conditions. Therefore, quantification of ...

Self-Administration of Drugs in Mouse Models of Feeding and Obesity

Preclinical studies in mice often rely on invasive protocols, such as injections or oral gavage, to deliver drugs. These stressful routes of administration have significant effects on important metabolic parameters including food intake and body weight. Although an attractive option to circumvent this is to compound the drug in rodent food or dissolve it in water, these approaches also have limitations as they are affected by drug stability at room temperature for extended periods of time, the drug's solubility in water, and that the dosing is highly dependent on timing of food or water intake. The constant availability of the drug also limits translational relevance on how drugs are administered to patients. To overcome these limitations, drugs can be mixed with highly palatable food, such as peanut butter, allowing mice to self-administer compounds. Mice reliably and reproducibly consume the drug/peanut butter pellet in a short time frame. This approach facilitates a delivery approach with minimal stress compared with an injection or gavage. This protocol demonstrates the approach of drug preparation, animal acclimatization to placebo delivery, and drug delivery. The implications of this approach are discussed in studies related to timing of drug administration and the circadian rhythm.

The overall goal of this procedure is to describe a method for self-administration of drugs that can be used in mouse models of feeding and obesity.

Selbstverabreichung von Medikamenten in Mausmodellen von Fütterung und Fettleibigkeit

Preclinical studies in mice often rely on invasive protocols, such as injections or oral gavage, to deliver drugs. These stressful routes of ...

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.

Gewebepräparationstechniken für die kontrastverstärkte Mikro-Computertomographie-Bildgebung von Herzmodellen großer Säugetiere mit chronischen Erkrankungen

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