Die Autoren möchten sich Marlijn Jansen, Joyce Visser, und Martijn van Nieuwburg für ihre Unterstützung bei den Tierversuchen danken. Wir erkennen an stark Martijn Froeling und Anke Wassink für ihre Unterstützung bei der MRI-Bildgebung.

Das In - vivo - Experiment wurde in Übereinstimmung mit dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren , hergestellt durch das Institut für Labortierforschung durchgeführt. Das Experiment wurde von dem örtlichen Tierversuchen Committee genehmigt. 1. Herstellung von injizierbaren und Embedding-Lösung <ol><li> Bereiten Sie die injizierbaren Gels. <ol><li> Bereiten 1 ml ureido-pyrimidinon (UPy) Gel gemäß zuvor beschriebenen Protokolle 12, 13. </li><li> Hinzufügen superparamagnetische Eisenoxidteilchen (SPIOs) zu der Lösung mit einer Konzentration von 15 ug / ml zu erhalten, und rührt das Gemisch 5 min zur gleichmäßigen Verteilung. </li><li> Fügen Sie die fluoreszierenden Mikrokugeln zu der Lösung mit einer Konzentration von 10.000 Perlen / ml zu erhalten und rühren Sie die Mischung für 5 min zur gleichmäßigen Verteilung. </li><li> Lagern Sie die resultierende Mischung bei Raumtemperatur in einer dunklen Umgebung. Warm und Wirbel oder rühren ter Lösung kurz vor der Injektion. </li></ol></li><li> Bereiten Sie die Einbettungslösung. <ol><li> Beginnen mit Leitungswasser bei Raumtemperatur und füge Agarose (Agar) in einer Konzentration von 4 Gew%. </li><li> die Lösung bis zum Siedepunkt, einen Mikrowellenherd und rühren häufig während der Erwärmung unter Verwendung langsam erwärmen. Nach dem Siedepunkt, Geschäft zu erreichen und halten Sie die Agar-Lösung über 70 ° C für 2 Stunden, damit eingeschlossene Luft an der Oberfläche. </li><li> Lassen Sie den Agar auf eine Temperatur, bei Raumtemperatur abkühlen, zwischen 50 und 60 ° C bis zum Zeitpunkt des Einbettens. </li></ol></li></ol> 2. Injektionsverfahren <ol><li> Führen Prämedikation (anti-arrhythmischen Mittel, Anti-Thrombozyten - Therapie und Schmerzmittel), Anästhesie, venösen Zugang und Intubation, wie zuvor beschrieben 14. </li><li> Führen Injektionen eine intramyokardialer Injektionskatheter (Table of Materials) verwendet wird . Für jede Injektion 0.2 ml des Gemisches wird in einem Bolus mit einer konstanten Rate von etwa 0,3 ml / min unter Verwendung einer Einspritzvorrichtung eingespritzt wird. Legen Sie die Injektionen an verschiedenen Positionen entlang der IBZ 12. </li><li> Administrieren 0,2 ml / kg (1,0 mmol / ml) eine Gadolinium-Kontrastmittel 15 min vor dem Tier euthanizing. </li><li> Administrieren 20 ml 7,5% Kaliumchlorid intravenös das Tier euthanize. </li><li> Sichere mediastinal Zugang folgendes Protokoll Schritte 8,2-8,3, wie Koudstaal et al. 14. Schneiden Sie die minderwertige Hohlvene 5 cm vom rechten Vorhof und entfernen Sie mit einer Saugvorrichtung ausströmendes Blut. Auszuschneiden das Herz und spülen Sie es mit 0,9% Salzlösung bei Raumtemperatur. </li></ol> 3. Embedding Verfahren <ol><li> Bereiten Sie das Herz. <ol><li> Entfernen Sie den Herzbeutel aus dem Herzen, während die Vorhöfe zu halten und Ventrikel intakt. Präparieren der Aorta ascendens ± 1 cm oberhalb der Aortenklappe unter Verwendung von KlinkenbergSchere. Schneiden Sie die minderwertige Hohlvene ± 1 cm vom Atrium, und das gleiche für die Lungenvenen. </li><li> Vernähen die Spitze des Herzens an der Unterseite eines Kunststoffeinbettungsbehälter (17 x 15 x 15 cm, B x D x H) unter Verwendung einer 2-0 Naht Flotation des Herzens während der Einbettung (1A) zu verhindern. </li><li> Vernähen den verbleibenden Teil der Aorta zu den Rand des Behälters 2-0 verwenden, um sicherzustellen , dass das Herz zentriert ist und nicht zu berühren die Wände des Behälters (1B). </li></ol></li></ol><img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/54974/54974fig1.jpg" /> Abbildung 1: Schematische Übersicht und Fotografie des Embedding Container. (A) Schematische Darstellung des Einbettungsprozesses. Das Herz (rot) in dem Behälter (blau) gesichert mit Nähten. Nachdem das Herz mit der Agar-Lösung füllt, wird der Raum um das Herz gefüllt. Endlich,zwei starre Kunststoffrohre (gelb) in dem Behälter positioniert ist, neben, aber nicht das Herz zu berühren, als Referenz während Bildregistrierung zu dienen. (B) Fotografisches Bild eines Herzens in dem Einbettungs Behälter befestigt. Die Nähte werden an den Rand des Behälters festgeklemmt Moskitoschellen. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54974/54974fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54974/54974fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <ol start="2"><li> Einbetten das Herz in einem enddiastolischen förmige Geometrie. HINWEIS: Die Verhinderung von Luftblasenbildung notwendig ist. Wenn große vorhandene Luft in den Agarlösung Blasen, hält den Agar bei 40 ° C, so dass die Luftblasen an der Oberfläche. <ol><li> Klemmen Sie die untere Hohlvene Moskitoschellen. injiziert die Flüssigkeit langsam Agar mit 50-ml-Spritze in dem rechten Vorhof über die obere Hohlvene verwendet, bis sowohl das rechte Atrium und Ventrikel vollständig gefüllt sind. </li><li> Klemmen Sie die Lungenvenen mit Mosquito Klemmen. passieren sanft ein Agar gefüllten 50-ml-Spritze retrograd durch die Aortenklappen. Langsam injizieren sind, um die Lösung in den linken Ventrikel (LV), bis der LV und dem linken Vorhof vollständig gefüllt ist. Nach der LV Füllung, klemmen die Aorta des Agar in der LV zu halten. </li><li> Gießen Sie die restliche Agar in den Behälter, bis das Herz vollständig bedeckt ist. Platzieren zwei starre Kunststoffrohre innerhalb des Einbettungsbehälter als Referenzstrukturen für eine spätere Bildregistrierung (1A) zu dienen. Achten Sie darauf, die Rohre nicht die Wände des Behälters berühren oder das Herz. </li><li> Lassen Sie das Agar bei 2 erstarren - 7 ° C. </li></ol></li></ol> 4. Image Acquisition <ol><li> Führen Quer ex vivo MRT - Aufnahmen des Herzens , die in dem Behälter eingebettet ist. <ol><li> Stellen Sie den Behälter mit dem eingebetteten Herz im Inneren einer Kopfspule (Table of Materials). </li><li> Angulate die Scheiben auf den Boden des Behälters parallel ist. Benutzendie gleiche Ausrichtung und Angula in jeder ex vivo MRI - Sequenz. </li><li> Zur Visualisierungen Myokard, führen eine fluide abgeschwächte inverse Recovery (FLAIR) -Sequenz mit den folgenden Parametern: Wiederholzeit [TR] / Echozeit [TE] = 10 s / 140 ms, Flipwinkel = 90 °, Pixelgrße = 0,5 x 0,5 mm, Sehfeld [FOV] = 169 x 169 mm, 320 x 320 Matrix und 3 mm Schichtdicke. </li><li> Um den Myokardinfarkt zu visualisieren, führt ein late-Gadolinium verstärkt (LGE) -Sequenz mit folgenden Parametern: [TR] / [TE] = 5,53 ms / 1,69 ms, Flipwinkel = 25 °, Pixelgrße = 1,0 x 1,0 mm, [ FOV] = 169 x 169 mm, 176 x 176 Matrix und 3 mm Schichtdicke. </li><li> Zur Visualisierung SPIOs, führen Sie einen T2 * -gewichteten Gradientenecho-Sequenz mit den folgenden Parametern: [TR] / [TE] = 88,7 ms / 15 gleichmäßig verteilt TEs mit einem Bereich von 1,9 bis 24,6 ms, Flipwinkel = 15 °, Pixel size = 0,5 x 0,5 mm, [FOV] = 169 x 169 mm, 320 x 320 Matrix und 3 mm Schichtdicke. </li></ol></li><li> Gewebe Vorarbsingen <ol><li> Drehen Sie den Behälter auf den Kopf und damit die Luft zwischen dem Agar und den Seiten des Behälters der festen Agar-Lösung, einschließlich des Herzens zu entfernen, aus dem Behälter. Entfernen Sie die Kunststoffstäbe aus dem festen Agar. </li><li> Abschnitt des Agar-Block das Herz in 5-mm-Scheiben von der Spitze zur Basis des Herzens unter Verwendung einer Schneidemaschine enthält. Halten Sie die Abwinkelung der geschnittenen Scheiben der gleichen wie in den aufgenommenen MR-Bildern, die durch die parallel zu dem Boden des Agarblock schneiden. </li><li> Beflecken den Agar Scheiben (einschließlich des Herzens) für 15 min in 1 Gew% 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC) bei 37 ° C in 0,9% Kochsalzlösung gelöst, und fotografieren die Scheiben auf beiden Seiten von einer senkrechten Ansicht (Fig 2A). Als nächstes sorgfältig die Scheiben in 0,9% Kochsalzlösung spülen. HINWEIS: In dieser Studie verwendeten wir eine dSLR Setup mit einem entsprechenden Objektiv / Objektiv, ein Stativ und eine gleichmäßige Beleuchtung. Allerdings dienten die Fotos nur als Kontrolle für die Beurteilung der Narbe Region,so hätten wir eine andere Einstellung verwendet. </li></ol></li><li> Fluoreszenz-Imaging HINWEIS: In Abhängigkeit von den Anregungs- und Emissionswellenlängen der fluoreszierenden Mikrokugeln, wählen Sie den entsprechenden Filterblock und Anregungslaser ( zum Beispiel der roten Microbeads hier haben Anregungs- und Emissionswellenlängen von 580 nm und 605 nm, jeweils verwendet, weshalb der Laser ausgewählten Anregungs und Bandpaß-Filter wurden auf 532 nm eingestellt, 580/30 und 610/30 nm nm, jeweils). <ol><li> Wählen Sie Fluoreszenz-Mode-Bildgebung auf dem variabler Modus Scanner. Stellen Sie die Photovervielfacherröhre auf 430 V oder gleichwertig und die Pixelgröße zu 100 x 100 um. Wählen eines Anregungslaser (532 nm) am nächsten zu der Anregungswellenlänge der fluoreszierenden Mikroperlen. </li><li> Für den ersten Filterblock, wählen Sie einen Bandpassfilter (580/30 nm), die mit der Emissionswellenlänge der injizierten Fluoreszenzkügelchen (Kanal 1) überlappt. Wählen eines Bandpaßfilters zum zweiten Filterblock (610/30) außerhalb der eMission Wellenlänge (Kanal 2). HINWEIS: Der zweite Filterblock als negative Kontrolle dient und Autofluoreszenz zu entfernen, während der Injektionsstellen intakt zu halten. </li><li> Abtasten beide Seiten des Agars Scheiben im Fluoreszenzmodus des variablen Modus-Laserscanner mit den beiden Kanälen. Stellen Sie sicher, dass jede Scheibe vollständig abgetastet wird, einschließlich der Bezugslöcher. </li></ol></li></ol> 5. Nachverarbeitung HINWEIS: Der erste Schritt bei der Bildnachbearbeitung ist die manuelle Segmentierung des Myokards in-house entwickelte Skripte mit der Endo- und epikardialen Grenzen zu verfolgen, sowie die Injektionsstellen. Dies ist das gleiche für beide MRI und Fluoreszenz-Scans. <ol><li> Segment des Myokard in dem MRI-Scans. <ol><li> Segment der endokardialen und epikardialen LV grenzt an die FLAIR-MRT Sequenzbildern. </li><li> Kopieren der LV Segmentierung von Schritt 5.1.1 auf den LGE-MRI-Datensatz und das Segment die Narbe auf der LGE MRI Sequenz. </li><li> Kopieren den Myokards Segmentierung von Schritt 5.1.1 auf den T2 * -gewichteten Daten-Set und das Segment der SPIO Abscheidungen im LV Myokard. </li></ol></li><li> Die Fluoreszenzbilder verarbeiten und führen Segmentierungen. <ol><li> Laden Sie die Dateien aus dem variablen Modus Scanner erhalten und ein separates Bild jeder Querschnittsherzscheibe machen. </li><li> Flip die Scheiben, die in der Basis abgetastet wurden Orientierung Apex und sortieren die Fluoreszenzbilder zu einem Stapel für beide Kanäle, die von der Spitze zur Basis ausgerichtet ist. </li><li> Segment der endokardialen und epikardialen LV grenzt an die Fluoreszenzbilder. </li><li> Segment die Narbe manuell auf die Fluoreszenzbilder und verwenden Sie die LGE-MRT-Untersuchung und die Fotos Narbe Morphologie zu bestätigen. </li><li> Subtrahiert den Bildstapel von Kanal 2 aus dem Bildstapel von Kanal 1 zu Autofluoreszenz auszuschließen. Manuell Segment der fluoreszierenden Mikroperlen-Abscheidungen und verwenden, um die T2 * Bilder zur Bestätigung. </li></ol></li><li> Erschaffeneine anatomisch korrekte 3D-Geometrie, eine starre Ausrichtung der Scheiben in dem Bildstapel durchzuführen, basierend auf den Referenzstrukturen (die durch die starren Rohre geschaffen Löcher). Berechnen und speichern, die angewandt Translation und Rotation für jedes Bild. </li><li> Wenden Sie die gespeicherten Transformationen auf die Bildstapeln und den Segmentierungen. interpoliert linear die Segmentierungen von beiden Seiten der Scheiben des ursprünglichen Schichtdicke zu rekonstruieren und ein 3D-Modell der Daten zu erstellen. </li></ol> 6. Analyse <ol><li> Führen Sie 2D- und / oder 3D-Messungen des Abstandes zwischen den Zentren der Injektionsstellen und den IBZ der Injektionsgenauigkeit zu beurteilen. Messen Sie den Abstand entlang der Endokardgrenze der LV Segmentierung. In 2C und 2F ist ein Beispiel für die 2D- und 3D - Messungen wird durch die rote Linie angezeigt. </li></ol>

<ol>
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J., van Es, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multimodality+infarct+identification+for+optimal+image-guided+intramyocardial+cell+injections.">Multimodality infarct identification for optimal image-guided intramyocardial cell injections.</a> Neth Heart J. 22 (11), 493-500 (2014).</li><li>van Slochteren, F. J., van Es, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three+dimensional+fusion+of+electromechanical+mapping+and+magnetic+resonance+imaging+for+real-time+navigation+of+intramyocardial+cell+injections+in+a+porcine+model+of+chronic+myocardial+infarction.">Three dimensional fusion of electromechanical mapping and magnetic resonance imaging for real-time navigation of intramyocardial cell injections in a porcine model of chronic myocardial infarction.</a> Int J Cardiovasc Imaging. 32 (5), 833-843 (2016).</li><li>Pape, a. C. H., Bakker, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Injectable+and+Drug-loaded+Supramolecular+Hydrogel+for+Local+Catheter+Injection+into+the+Pig+Heart.">An Injectable and Drug-loaded Supramolecular Hydrogel for Local Catheter Injection into the Pig Heart.</a> J Vis Exp. (100), (2015).</li><li>Bastings, M. M. C., Koudstaal, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+fast+pH-switchable+and+self-healing+supramolecular+hydrogel+carrier+for+guided,+local+catheter+injection+in+the+infarcted+myocardium.">A fast pH-switchable and self-healing supramolecular hydrogel carrier for guided, local catheter injection in the infarcted myocardium.</a> Adv Healthc Mater. 3 (1), 70-78 (2014).</li><li>Koudstaal, S., Jansen of Lorkeers, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myocardial+infarction+and+functional+outcome+assessment+in+pigs.">Myocardial infarction and functional outcome assessment in pigs.</a> J. Vis. Exp. (86), (2014).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Whole-heart 3D Myokardgewebe Verarbeitung gemäß diesem Protokoll stellt ein strukturiertes Verfahren, das die 3D-Analyse des Infarkts ermöglicht, die IBZ, und die durchgeführten Injektionen in Bezug auf die Herzanatomie. Das Füllvolumen des Herzens hängt von der gewünschten Analyse. In dieser Studie wurden die Injektionsgenauigkeit beurteilen zu können, war es unser Ziel, das Herz ähneln der enddiastolischen Geometrie so nah wie möglich zu füllen. Zur Durchsetzung dieser wird der LV-Apex zum Boden des Behält...

Ischämische Herzkrankheit hat die führende Todesursache weltweit seit den letzten Jahrzehnten ein. Akute Behandlung nach Myokardinfarkt zielt darauf ab , den Blutfluss zum Herzmuskel über perkutane koronare Intervention oder koronaren Bypass - Operation wiederherzustellen. In schweren Infarkten ist ein großer Bereich des Herzmuskels vernarbt, und diese Fälle führen oft bei ischämischen Herzinsuffizienz (HF) 2. Aktuelle Behandlungsmöglichkeiten für HF-Konzentration auf die Prävention und die Erhaltung der Herzfunktion für die HF-Patienten, aber nicht auf die Regeneration. Im letzten Jahrzehnt haben Herz regenerative Therapien als Behandlungsoption für HF 3 untersucht worden. Diese Therapie zielt darauf ab , biologische Präparate, wie Stammzellen oder Wachstumsfaktoren zu liefern, direkt auf den verletzten Myokard Revaskularisation, Kardiomyozyten Schutz, Differenzierung zu induzieren, und das Wachstum 4. für eine optimaletherapeutische Wirkung, wird die Hypothese aufgestellt , dass die biologischen in der Infarkt Grenzzone (IBZ) injiziert werden , muß gute Gewebeperfusion für das Überleben der biologischen und für eine optimale Wirkung auf die Zielzone 5, 6 zu erleichtern. Mehrere Techniken wurden Identifizierung und Visualisierung der IBZ auszuführen entwickelt intramyokardialen Injektionen Führung 7, 8, 9, 10, 11. Neben der Identifizierung und Visualisierung des IBZ beruht die Lieferung auch auf den Biomaterialien und Injektionskathetern verwendet. Um die Einspritzgenauigkeit der Abgabetechniken, ist eine genaue und reproduzierbare Quantifizierungsmethode Validierung erforderlich ist. Wir haben ein Protokoll für die Ganz Herz Herzmuskelgewebe Verarbeitung entwickelt, die zweidimensionale (2D) bietet und drei-dimensional (3D) Bildgebung, die für die qualitative und quantitative Studie verwendet werden können soll. Das Protokoll umfasst den Einbettungsprozeß und die digitale Bildanalyse. In diesem Beitrag zeigen wir ein Protokoll für die Beurteilung der Zielgenauigkeit intramyokardialer Injektionen im IBZ in einem großen Schweinemodell des chronischen Myokardinfarkt.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="610">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">0.9% Saline</td>
			<td style="width:108px;">Braun</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Agarose</td>
			<td style="width:108px;">Roche Diagnostics</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Scientific grade multipurpose agar</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Biomolecular fluorescence scanner Typhoon 9410&#160;</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Embedding container</td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Plastic, dimensions 17 x 14,5 x 14 cm</td>
		</tr>
		<tr height="39">
			<td height="39" style="height:39px;width:216px;">FluoSpheres Polystyrene Microspheres</td>
			<td style="width:108px;">Invitrogen</td>
			<td>F8834</td>
			<td>red, 10 &#181;m</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Gadolinium</td>
			<td style="width:108px;">Gadovist</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1,0 mmol/mL</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">dS 32 channel head coil</td>
			<td style="width:108px;">Philips</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Or similar</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Matlab</td>
			<td style="width:108px;">Mathworks</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">To insure compatability 2015a or newer</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Meat slicer</td>
			<td style="width:108px;">Berkel</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="39">
			<td height="39" style="height:39px;width:216px;">Myostar injection catheter</td>
			<td style="width:108px;">Biosense Webster</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="39">
			<td height="39" style="height:39px;width:216px;">Super paramagnetic iron oxide particles</td>
			<td style="width:108px;">Sinerem</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Triphenyl-tetrazolium chloride</td>
			<td style="width:108px;">Merck</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">UPy-PEG10k</td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Vicryl 2-0</td>
			<td style="width:108px;">Ethicon</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

3d whole-heart myocardial tissue analysis

Cardiac regenerative Therapien zielen darauf ab, die verletzten Herzen bei Patienten mit ischämischer Herzkrankheit zu schützen und zu reparieren. Durch die Injektion von Stammzellen oder andere Biologika, die Angio- oder Vaskulogenese in die Infarkt Grenzzone (IBZ), Gewebeperfusion verbessert und das Myokard verbessern kann vor weiteren Schäden geschützt werden. Für eine maximale therapeutische Wirkung, wird angenommen, dass die regenerative Substanz am besten auf die IBZ geliefert wird. Dies erfordert eine genaue Injektionen und hat zur Entwicklung neuer Injektionstechniken geführt. Um diese neuen Techniken zu validieren, haben wir ein Validierungsprotokoll entwickelt, basierend auf Myokardgewebe Analyse. Dieses Protokoll umfasst Ganz Herz Herzmuskelgewebes Verarbeitung, die detaillierten zweidimensionalen (2D) ermöglicht und dreidimensionale (3D) Analyse der Herzanatomie und intramyokardialer Injektionen. In einem Schwein wurde Myokardinfarkt durch eine 90-min Okklusion der linken vorderen absteigenden Koronararterie erstellt. Vier Wochen später ein mixture eines Hydrogels mit superparamagnetischen Eisenoxidteilchen (SPIOs) und fluoreszierenden Kügelchen wurden in der IBZ mit einem minimal-invasiven Ansatz endokardialen injizieren. 1 h nach der Injektion wurde das Schwein getötet und das Herz wurde in Agarose (Agar) ausgeschnitten und eingebettet. Nach dem Erstarren des Agars, Magnetresonanztomographie (MRI), Aufschneiden des Herzens, und die Fluoreszenz-Bildgebung durchgeführt. Nach Bildnachverarbeitung wurde 3D-Analyse durchgeführt, die IBZ Zielgenauigkeit zu beurteilen. Dieses Protokoll stellt ein strukturiertes und reproduzierbares Verfahren für die Beurteilung der Zielgenauigkeit der intramyokardialen Injektion in den IBZ. Das Protokoll kann leicht verwendet werden, wenn die Verarbeitung von Narbengewebe und / oder Validierung der Injektionsgenauigkeit des ganzen Herzens erwünscht ist.

Gewebeein Durch die Einbettung, eine enddiastolische förmige Geometrie hergestellt wurde. Der Agar erfolgreich an das Herzgewebe eingehalten, um das Gewebe ermöglicht , in der gewünschten Abwinkelung mit gleichen Schichtdicken (2A und 2C) wird in Scheiben geschnitten. Beurteilung Narben und die Injektionsstelle <p class="jove_conte...

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3D Whole-heart Myocardial Tissue Analysis

Dieses Protokoll beschreibt ein neues Verfahren für den 3D-Vergleich von ganzem Herzen Herzmuskelgewebe mit MRI. Dies ist für die genaue Beurteilung der intramyokardialer Injektionen in der Infarktrandzone eines chronischen Schweinemodell eines Myokardinfarkts entworfen.

3D Whole-Herz Myocardial Gewebeanalyse

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

3d-whole-heart-myocardial-tissue-analysis

Research

JoVE Journal

Medicine

8.6K Aufrufe.  University Medical Center Utrecht.  Dieses Protokoll beschreibt ein neues Verfahren für den 3D-Vergleich von ganzem Herzen Herzmuskelgewebe mit MRI. Dies ist für die genaue Beurteilung der intramyokardialer Injektionen in der Infarktrandzone eines chronischen Schweinemodell eines Myokardinfarkts entworfen. 

Serie: 3D Whole-heart Myocardial Tissue Analysis

Acute Myocardial Infarction in Rats

With heart failure leading the cause of death in the USA (Hunt), biomedical research is fundamental to advance medical treatments for cardiovascular diseases. Animal models that mimic human cardiac disease, such as myocardial infarction (MI) and ischemia-reperfusion (IR) that induces heart failure as well as pressure-overload (transverse aortic constriction) that induces cardiac hypertrophy and heart failure (Goldman and Tarnavski), are useful models to study cardiovascular disease. In particular, myocardial ischemia (MI) is a leading cause for cardiovascular morbidity and mortality despite controlling certain risk factors such as arteriosclerosis and treatments via surgical intervention (Thygesen). Furthermore, an acute loss of the myocardium following myocardial ischemia (MI) results in increased loading conditions that induces ventricular remodeling of the infarcted border zone and the remote non-infarcted myocardium. Myocyte apoptosis, necrosis and the resultant increased hemodynamic load activate multiple biochemical intracellular signaling that initiates LV dilatation, hypertrophy, ventricular shape distortion, and collagen scar formation. This pathological remodeling and failure to normalize the increased wall stresses results in progressive dilatation, recruitment of the border zone myocardium into the scar, and eventually deterioration in myocardial contractile function (i.e. heart failure). The progression of LV dysfunction and heart failure in rats is similar to that observed in patients who sustain a large myocardial infarction, survive and subsequently develops heart failure (Goldman). The acute myocardial infarction (AMI) model in rats has been used to mimic human cardiovascular disease; specifically used to study cardiac signaling mechanisms associated with heart failure as well as to assess the contribution of therapeutic strategies for the treatment of heart failure. The method described in this report is the rat model of acute myocardial infarction (AMI). This model is also referred to as an acute ischemic cardiomyopathy or ischemia followed by reperfusion (IR); which is induced by an acute 30-minute period of ischemia by ligation of the left anterior descending artery (LAD) followed by reperfusion of the tissue by releasing the LAD ligation (Vasilyev and McConnell). This protocol will focus on assessment of the infarct size and the area-at-risk (AAR) by Evan's blue dye and triphenyl tetrazolium chloride (TTC) following 4-hours of reperfusion; additional comments toward the evaluation of cardiac function and remodeling by modifying the duration of reperfusion, is also presented. Overall, this AMI rat animal model is useful for studying the consequence of a myocardial infarction on cardiac pathophysiological and physiological function.

The rat model of acute myocardial infarction (AMI) is useful to study the consequence of a MI on cardiac pathophysiological and physiological function.

Akuter Myokardinfarkt bei Ratten

With heart failure leading the cause of death in the USA (Hunt), biomedical research is fundamental to advance medical treatments for cardiovascular ...

Forschung

Medizin

A Research Method For Detecting Transient Myocardial Ischemia In Patients With Suspected Acute Coronary Syndrome Using Continuous ST-segment Analysis

Each year, an estimated 785,000 Americans will have a new coronary attack, or acute coronary syndrome (ACS). The pathophysiology of ACS involves rupture of an atherosclerotic plaque; hence, treatment is aimed at plaque stabilization in order to prevent cellular death. However, there is considerable debate among clinicians, about which treatment pathway is best: early invasive using percutaneous coronary intervention (PCI/stent) when indicated or a conservative approach (i.e., medication only with PCI/stent if recurrent symptoms occur).
There are three types of ACS: ST elevation myocardial infarction (STEMI), non-ST elevation MI (NSTEMI), and unstable angina (UA). Among the three types, NSTEMI/UA is nearly four times as common as STEMI. Treatment decisions for NSTEMI/UA are based largely on symptoms and resting or exercise electrocardiograms (ECG). However, because of the dynamic and unpredictable nature of the atherosclerotic plaque, these methods often under detect myocardial ischemia because symptoms are unreliable, and/or continuous ECG monitoring was not utilized.
Continuous 12-lead ECG monitoring, which is both inexpensive and non-invasive, can identify transient episodes of myocardial ischemia, a precursor to MI, even when asymptomatic. However, continuous 12-lead ECG monitoring is not usual hospital practice; rather, only two leads are typically monitored. Information obtained with 12-lead ECG monitoring might provide useful information for deciding the best ACS treatment.
Purpose. Therefore, using 12-lead ECG monitoring, the COMPARE Study (electroCardiographic evaluatiOn of ischeMia comParing invAsive to phaRmacological trEatment) was designed to assess the frequency and clinical consequences of transient myocardial ischemia, in patients with NSTEMI/UA treated with either early invasive PCI/stent or those managed conservatively (medications or PCI/stent following recurrent symptoms). The purpose of this manuscript is to describe the methodology used in the COMPARE Study.
Method. Permission to proceed with this study was obtained from the Institutional Review Board of the hospital and the university. Research nurses identify hospitalized patients from the emergency department and telemetry unit with suspected ACS. Once consented, a 12-lead ECG Holter monitor is applied, and remains in place during the patient's entire hospital stay. Patients are also maintained on the routine bedside ECG monitoring system per hospital protocol. Off-line ECG analysis is done using sophisticated software and careful human oversight.

Continuous 12-lead electrocardiographic (ECG) monitoring can identify transient myocardial ischemia, even when asymptomatic, among patients with suspected acute coronary syndrome (ACS). In this article we describe our method for initiating patient monitoring using a Holter device, downloading the ECG data for off-line analysis, and how to utilize the ECG software to identify transient ischemia.

Ein Forschungszentrum Verfahren zum Nachweis von Transient Myokardischämie bei Patienten mit Verdacht auf akutes Koronarsyndrom Mit Continuous ST-Segment-Analyse

Each year, an estimated 785,000 Americans will have a new coronary attack, or acute coronary syndrome (ACS). The pathophysiology of ACS involves rupture ...

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.

Ultraschall-Bewertung der myokarddialen Mikrostruktur

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

Myocardial Infarction and Functional Outcome Assessment in Pigs

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One important prerequisite is a good understanding of all safety and efficacy aspects obtained in a large animal model that validly reflect the human scenario of myocardial infarction (MI). Pigs are widely used in this regard since their cardiac size, hemodynamics, and coronary anatomy are close to that of humans. Here, we present an effective protocol for using the porcine MI model using a closed-chest coronary balloon occlusion of the left anterior descending artery (LAD), followed by reperfusion. This approach is based on 90 min of myocardial ischemia, inducing large left ventricle infarction of the anterior, septal and inferoseptal walls. Furthermore, we present protocols for various measures of outcome that provide a wide range of information on the heart, such as cardiac systolic and diastolic function, hemodynamics, coronary flow velocity, microvascular resistance, and infarct size. This protocol can be easily tailored to meet study specific requirements for the validation of novel cardioregenerative biologics at different stages (i.e. directly after the acute ischemic insult, in the subacute setting or even in the chronic MI once scar formation has been completed). This model therefore provides a useful translational tool to study MI, subsequent adverse remodeling, and the potential of novel cardioregenerative agents.

This protocol describes the porcine myocardial infarction (MI) model using a 90 min closed-chest coronary balloon occlusion of the left anterior descending artery (LAD), followed by reperfusion. Furthermore, the protocol for several outcome parameters, such as cardiac function, hemodynamics, microvascular resistance, and infarct size, are also presented.

Myokardinfarkt und Functional Outcome Assessment in Schweine

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One ...

Histological Quantification of Chronic Myocardial Infarct in Rats

Myocardial infarction is defined as cardiomyocyte death due to prolonged ischemia; an inflammatory response and scar formation (fibrosis) follow the ischemic injury. Following the initial acute phase, chronic remodeling of the left ventricle (LV) modifies the structure and function of the heart. Permanent coronary ligation in small animals has been widely used as a reference model for a chronic model of MI. Thinning of the infarcted wall progressively develops to transmural fibrosis. Histological assessment of infarct size is commonly performed; nevertheless, a standardization of the methods for quantification is missing. Indeed, important methodological aspects, such as the number of sections analyzed and the sampling and quantification methods, are usually not described and therefore preclude comparison across investigations. Too often, quantification is performed on a single section obtained at the level of the papillary muscles. Because novel strategies aimed at reducing infarct expansion and remodeling are under investigation, there is an important need for the standardization of accurate heart sampling protocols. We describe an accurate method to quantify the infarct size using a systematic sampling of harvested rat heart and image analyses of trichromatic stained histological sections obtained from base to apex. We also provide evidence that calculating the expansion index (EI) allowed for infarct size assessment, taking into account changes of the left ventricle throughout the remodeling.

The post-mortem assessment of myocardial infarction (MI) in rodents is based on quantification of the infarct on stained heart sections. We describe an accurate method to quantify the infarct size using systematic sampling of harvested rat hearts from base to apex and image analyses of trichrome-stained histological sections.

Die histologische Quantifizierung der chronischen Myokardinfarktes bei Ratten

Myocardial infarction is defined as cardiomyocyte death due to prolonged ischemia; an inflammatory response and scar formation (fibrosis) follow the ...

3D Ultrasound Imaging: Fast and Cost-effective Morphometry of Musculoskeletal Tissue

The developmental goal of 3D ultrasound imaging (3DUS) is to engineer a modality to perform 3D morphological ultrasound analysis of human muscles. 3DUS images are constructed from calibrated freehand 2D B-mode ultrasound images, which are positioned into a voxel array. Ultrasound (US) imaging allows quantification of muscle size, fascicle length, and angle of pennation. These morphological variables are important determinants of muscle force and length range of force exertion. The presented protocol describes an approach to determine volume and fascicle length of m.&#160;vastus lateralis and m.&#160;gastrocnemius medialis. 3DUS facilitates standardization using 3D anatomical references. This approach provides a fast and cost-effective approach for quantifying 3D morphology in skeletal muscles. In healthcare and sports, information on the morphometry of muscles is very valuable in diagnostics and/or follow-up evaluations after treatment or training.

3D ultrasound imaging (3DUS) allows fast and cost-effective morphometry of musculoskeletal tissues. We present a protocol to measure muscle volume and fascicle length using 3DUS.

3D Ultraschall-Bildgebung: schnelle und kostengünstige Morphometrie des Muskel-Skelett-Gewebe

The developmental goal of 3D ultrasound imaging (3DUS) is to engineer a modality to perform 3D morphological ultrasound analysis of human muscles. 3DUS ...

Improvement of a Closed Chest Porcine Myocardial Infarction Model by Standardization of Tissue and Blood Sampling Procedures

Myocardial ischemia reperfusion (I/R) injury contributes to almost half of the necrotic area after myocardial infarction. To date there is no approved drug to prevent or reduce myocardial I/R injury. The study and understanding of the pathophysiological mechanisms of myocardial I/R injury is essential to develop successful treatments. Large animal experiments are an important step in translational methods. The porcine model of acute myocardial infarction has been established and described by ourselves and others. We aimed to further improve the value of the model by focusing in detail on the sampling techniques for use in future experiments. Furthermore, we emphasize small but important steps that can affect the quality of the final results. To mimic the clinical situation of myocardial I/R injury, a percutaneous coronary intervention (PCI) catheter was inserted into the left anterior descending coronary artery (LAD) of an anesthetized pig. &#176;&#176;&#176;This model mimics acute myocardial infarction and PCI treatment in humans with the possibility of accurately determining the area at risk as well as the necrotic- and viable ischemic tissue. Here the model was used to investigate the effect of a bicyclic peptide inhibitor of FXIIa. The model can also be modified to allow longer reperfusion times to study later effects of myocardial infarction.

Here we demonstrate a protocol to standardize sampling procedures of an established porcine model of acute myocardial infarction in order to increase its translational value in the understanding of the pathophysiology of myocardial ischemia/reperfusion injury and to test novel drug candidates.

Verbesserung der einen geschlossenen Kasten porcinen Myokardinfarkt Modell durch Standardisierung der Gewebe und Blut Stichprobenverfahren

Myocardial ischemia reperfusion (I/R) injury contributes to almost half of the necrotic area after myocardial infarction. To date there is no approved ...

Real-time Pressure-volume Analysis of Acute Myocardial Infarction in Mice

Acute myocardial infarction can lead to acute heart failure and cardiogenic shock. The evaluation of hemodynamics is critical for the evaluation of any potential therapeutic approach directed against acute left ventricular (LV) dysfunction. Current imaging modalities (e.g., echocardiography and magnetic resonance imaging) have several limitations since data on LV pressure cannot directly be measured. LV catheterization in mice undergoing coronary artery occlusion could serve as a novel method for a real-time evaluation of LV function.
At the beginning of the procedure, mice were anesthetized followed by endotracheal intubation. For LV catheterization, the right carotid artery was exposed via middle-neck incision. The catheter was introduced and placed into the LV cavity. Left thoracotomy was conducted and the left main coronary artery (LCA) was ligated. To induce reperfusion, the suture was released after 45 min. Pressure-volume data was recorded at all times.
Ligation of the LCA caused a decrease in LV systolic function as evidenced by a 30% reduction in stroke volume, LV ejection fraction (EF), and cardiac output. Maximum dP/dt as a parameter for LV contractility was also significantly reduced and diastolic function was severely impaired (minimum dP/dt -40%). Reperfusion over a period of 20 min did not lead to a complete recovery of LV function.
Real-time pressure-volume analysis served as a valid procedure for monitoring cardiac function during acute myocardial infarction in mice. Maintaining stable anesthesia and a standardized surgical approach was crucial to ensure valid results. As the early phase of acute myocardial infarction is critical for morbidity and mortality, the delineated method could be beneficial for preclinical evaluation of new strategies for cardioprotection.

Acute myocardial infarction in mice induces acute but incompletely characterized changes in left ventricular (LV) function. LV catheterization in mice undergoing coronary artery occlusion serves as a novel method for a real-time evaluation of LV function.

Echtzeit-Druck-Volumen-Analyse eines akuten Myokardinfarkts bei Mäusen

Acute myocardial infarction can lead to acute heart failure and cardiogenic shock. The evaluation of hemodynamics is critical for the evaluation of any ...

Generation of Human 3D Lung Tissue Cultures (3D-LTCs) for Disease Modeling

Translation of novel discoveries to human disease is limited by the availability of human tissue-based models of disease. Precision-cut lung slices (PCLS) used as 3D lung tissue cultures (3D-LTCs) represent an elegant and biologically highly relevant 3D cell culture model, which highly resemble in situ tissue due to their complexity, biomechanics and molecular composition. Tissue slicing is widely applied in various animal models. 3D-LTCs derived from human PCLS can be used to analyze responses to novel drugs, which might further help to better understand the mechanisms and functional effects of drugs in human tissue. The preparation of PCLS from surgically resected lung tissue samples of patients, who experienced lung lobectomy, increases the accessibility of diseased and peritumoral tissue. Here, we describe a detailed protocol for the generation of human PCLS from surgically resected soft-elastic patient lung tissue. Agarose was introduced into the bronchoalveolar space of the resectates, thus preserving lung structure and increasing the tissue&#39;s stiffness, which is crucial for subsequent slicing. 500 &#181;m thick slices were prepared from the tissue block with a vibratome. Biopsy punches taken from PCLS ensure comparable tissue sample sizes and further increase the amount of tissue samples. The generated lung tissue cultures can be applied in a variety of studies in human lung biology, including the pathophysiology and mechanisms of different diseases, such as fibrotic processes at its best at (sub-)cellular levels. The highest benefit of the 3D-LTC ex vivo model is its close representation of the in situ human lung in respect of 3D tissue architecture, cell type diversity and lung anatomy as well as the potential for assessment of tissue from individual patients, which is relevant to further develop novel strategies for precision medicine.

Generation of Human 3D Lung Tissue Cultures 3D-LTCs for Disease Modeling

Here, we present a protocol for the preparation of agarose-filled human precision-cut lung slices from resected patient tissue that are suitable for generating 3D lung tissue cultures to model human lung diseases in biological and biomedical studies.

Generation von menschlichen 3D Lungengewebe Kulturen (3D-LTCs) für Krankheit Modellierung

Translation of novel discoveries to human disease is limited by the availability of human tissue-based models of disease. Precision-cut lung slices (PCLS) ...

Use of 3D Robotic Ultrasound for In Vivo Analysis of Mouse Kidneys

Common modalities for in vivo imaging of rodents include positron emission tomography (PET), computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), and ultrasound (US). Each method has limitations and advantages, including availability, ease of use, cost, size, and the use of ionizing radiation or magnetic fields. This protocol describes the use of 3D robotic US for in vivo imaging of rodent kidneys and heart, subsequent data analysis, and possible research applications. Practical applications of robotic US are the quantification of total kidney volume (TKV), as well as the measurement of cysts, tumors, and vasculature. Although the resolution is not as high as other modalities, robotic US allows for more practical high throughput data collection. Furthermore, using US M-mode imaging, cardiac function may be quantified. Since the kidneys receive 20%-25% of the cardiac output, assessing cardiac function is critical to the understanding of kidney physiology and pathophysiology.

Use of 3D Robotic Ultrasound for In Vivo Analysis of Mouse Kidneys

This protocol demonstrates robotic ultrasound (US) as a practical, cost-effective, and quick alternative to traditional non-invasive image modalities.

Verwendung von 3D-Roboterultraschall für die In-vivo-Analyse von Mausnieren

Common modalities for in vivo imaging of rodents include positron emission tomography (PET), computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), ...