著者は、動物実験とその支援のためマーライン・ジャンセン、ジョイスフィッセル、およびマルタインバンNieuwburgに感謝したいと思います。我々は大幅にMRI画像とその支援のためマルタインFroelingとアンケ・ウォッシンク認めます。

in vivoでの実験は、実験動物研究所により調製実験動物の管理と使用に関する指針に従って実施しました。実験は、地元の動物実験委員会によって承認されました。 注射と埋め込みソリューションの調製<ol><li>注射用ゲルを準備します。 <ol><li>前述のプロトコル12,13に応じてウレイド-ピリミジノン（UPy）ゲル1mLのを準備します。 </li><li> 15μgの/ mLの濃度を取得し、均一な分布のために5分間混合物を撹拌した溶液に超常磁性酸化鉄粒子（SPIOs）を加えます。 </li><li>万個のビーズ/ mLの濃度を取得し、均一な分布のために5分間混合物を撹拌した溶液に、蛍光マイクロビーズを加えます。 </li><li>暗い環境で得られた混合物を室温で保管してください。暖かく、ボルテックスまたは攪拌トンまもなく注入手順の前に、彼は、ソリューション。 </li></ol></li><li>埋め込みソリューションを準備します。 <ol><li>室温で水道水で開始し、4重量％の濃度になるようにアガロース（寒天）を加えます。 </li><li>ゆっくりマイクロ波オーブンを用いて沸点まで溶液を加熱し、加熱中に頻繁に撹拌しました。沸点に達すると、店舗及び閉じ込められた空気が表面にできるように2時間70℃以上の寒天溶液を保ちます。 </li><li>寒天は、埋め込み時まで50〜60℃の間の温度に室温で冷却することを可能にします。 </li></ol></li></ol> 2.注入手順<ol><li>以前に14を説明したように、前投薬（抗不整脈薬、抗血小板療法、および鎮痛薬）、麻酔、静脈アクセス、及び挿管を行います。 </li><li>心筋内注入カテーテル（ 材料の表 ） を使用して注射を行います。各注入、0の場合。混合物の2mLを注射器を用いて約0.3 mL /分の一定速度で1回のボーラスで注入されます。 IBZ 12に沿った異なる位置で注射を置きます。 </li><li>前に動物を安楽死へのガドリニウムベースの造影剤15分の0.2ミリリットル/キログラム（1.0ミリモル/ ml）を投与します。 </li><li>静脈内に動物を安楽死させるために7.5％の塩化カリウムを20mLの管理。 </li><li> Koudstaal らによって記載されているように、8.3 -プロトコルは8.2ステップ以下縦隔のアクセスを確保します。 14。右心房から下大静脈5センチカットし、吸引装置で流出血液を除去。心を切除し、室温で0.9％生理食塩水でそれをすすいでください。 </li></ol> 3.埋め込み手順<ol><li>心の準備をします。 <ol><li>そのまま心房と心室を維持しながら、心臓から心膜を削除します。 ±1センチメートルKlinkenbergを用いて大動脈弁の上に上行大動脈を解剖はさみ。心房から下大静脈に±1cmにカットして、肺静脈のために同じことを行います。 </li><li>プラスチック包埋容器（17×15×15センチ、幅×奥行×高さ）の埋め込み中に心臓の浮上を防止するために、2-0縫合糸を用いた（ 図1A）の底部に心尖を縫合。 </li><li>心を中心とすることを確認し、容器（ 図1B）の壁に触れていない、2-0を使用して容器のリムに大動脈の残りの部分を縫合。 </li></ol></li></ol><img alt="図1" src="/files/ftp_upload/54974/54974fig1.jpg" /> 図1：概要図と埋め込みコンテナの写真。 （A）埋め込み処理の概略図。心臓（赤色）が縫合糸を使用して、コンテナ（青）に固定されます。寒天液で心を満たした後、心臓の周囲の空間が満たされています。最後に、2本の剛性プラスチックチューブ（黄色）は、画像登録時の基準として機能するように、心臓に接触次へではなく、容器内に配置されています。 （B）埋め込み容器内に固定心臓の写真。縫合糸は、蚊のクランプを使用して、容器のリムにクランプされます。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54974/54974fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <ol start="2"><li>拡張末期のような形状で心を埋め込みます。 注：気泡生成の防止が必要です。大空気は寒天溶液中に存在する気泡場合、気泡が表面にできるように、40℃で、寒天を保ちます。 <ol><li>蚊のクランプを使用して静脈下大をクランプします。右心房と心室の両方が完全に満たされるまで、ゆっくりと優れた大静脈血管を介して右心房に50-mLのシリンジを用いて液体寒天を注入します。 </li><li> mosquitを使用して肺静脈をクランプOクランプ。穏やかに大動脈弁を通して逆行寒天を充填した50mLのシリンジを通過させます。 LVおよび左心房が完全に満たされるまで、ゆっくりと左心室（LV）中の溶液を注入します。 LVを充填した後、LVに寒天を保つために大動脈をクランプします。 </li><li>心が完全に覆われるまで容器に残った寒天を注ぎます。後で画像登録（ 図1A）のための参照構造として機能する埋め込み容器内に2本の剛性プラスチックチューブを置き。チューブは、コンテナや心臓の壁に触れないようにしてください。 </li><li> 7°C - 寒天は2で固化してみましょう。 </li></ol></li></ol> 4.画像取得<ol><li>容器の中に埋め込まれた心臓の横断ex vivoで MRIスキャンを実行します。 <ol><li>頭部コイル内に埋め込まれ、心臓（ 材料の表 ）を有する容器を置き。 </li><li>スライスは、容器の底に平行Angulate。つかいます各ex vivoでのMRIシーケンスで同じ向きと角度。 </li><li>心筋を視覚化するために、流体減衰反転回復以下のパラメータを有する（FLAIR）配列行う：繰り返し時間[TR] /エコー時間[TE] = 10秒/ 140秒、フリップ角= 90°、画素サイズ= 0.5×0.5 MM、ビュー[FOV] = 169 X 169ミリメートルの分野、320×320のマトリックス、及び3mmのスライス厚。 </li><li> [TR] / [TE] = 5.53 MS / 1.69ミリ秒、フリップ角= 25°、ピクセルサイズ= 1.0×1.0ミリメートル、[：心筋梗塞を視覚化するために、以下のパラメータで後期ガドリニウム増強（LGE）シーケンスを実行FOV = 169 X 169ミリメートル、176×176のマトリックス、及び3mmのスライス厚。 </li><li> - 24.6ミリ秒、フリップ角= 15°、画素[TR] / [TE] = 88.7 MS / 1.9の範囲が15に等しく分布のTE：SPIOsを視覚化するために、以下のパラメータを用いてT2 *強調グラディエントエコーシーケンスを実行サイズ= 0.5×0.5 mmで、[FOV] = 169 X 169ミリメートル、320×320のマトリックス、及び3mmのスライス厚。 </li></ol></li><li>組織プロセスへ歌う<ol><li>逆さま容器を回して容器から、心臓を含む、固体寒天溶液を除去するために、寒天と容器の側面との間の空気を可能にします。固体寒天からプラスチック製の棒を取り外します。 </li><li>セクションスライサーを用いて心臓の基部の頂点から5 mmのスライスにおける心臓を含む寒天ブロック。寒天ブロックの底部と平行に切断することによって取得されたMR画像と同じカットスライスの角度を保ちます。 </li><li> 37℃での0.9％生理食塩水に溶解した2,3,5- triphenyltetrazoliumchloride（TTC）の1重量％で15分間（心臓を含む）寒天切片を染色し、垂直ビューから両側のスライスを撮影する（ 図2A）。次に、慎重に0.9％生理食塩水でスライスをすすぎます。 注：本研究では、適切なレンズ/目的としたデジタル一眼レフのセットアップ、三脚、かつ均一な照明を使用しました。しかし、写真だけで傷領域の評価のための制御を務め、私たちは、さまざまな設定を使用することもできました。 </li></ol></li><li>蛍光イメージング 注：あるので、選択された励起レーザー蛍光マイクロビーズの励起波長および発光波長に応じて、（ 例えば、ここで使用される赤のマイクロビーズを、それぞれ580 nmおよび605 nmでの励起および発光波長を有しているが、適切なフィルタブロックと励起レーザーを選択バンドパスフィルタは、532nmで、30分の580 nmおよび30分の610 nmで、それぞれ）に設定しました。 <ol><li>可変モードスキャナの蛍光モードイメージングを選択します。 430 Vまたは同等の光電子増倍管と100×100ミクロンの画素サイズを設定します。蛍光マイクロビーズの励起波長に最も近い励起レーザー（532 nm）を選択します。 </li><li>第一のフィルタブロックについて、注入蛍光ビーズ（チャネル1）の発光波長と重複するバンドパスフィルタ（30分の580 nm）を選択します。すなわち外側の第2フィルタ・ブロック（30分の610）のためのバンドパスフィルタを選択ミッション波長（チャンネル2）。 注：第二フィルタブロックが無傷の注射部位を維持しながら自家蛍光を除去するための陰性対照として機能し。 </li><li> 2つのチャネルを用いた可変モードレーザスキャナの蛍光モードで寒天のスライスの両面をスキャンします。各スライスが完全に基準穴を含め、スキャンされていることを確認します。 </li></ol></li></ol> 5.ポスト処理注：画像後処理の最初のステップは、エンド - および心外膜の境界線だけでなく、注射部位をトレースするには、自社開発のスクリプトを使用して心筋の手動セグメンテーションです。これは、MRIおよび蛍光スキャンの両方で同じです。 <ol><li>セグメントMRIスキャンにおける心筋。 <ol><li>セグメントFLAIR MRIシーケンス画像上の心内膜および心外膜のルブ・ボーダーズ。 </li><li> LGE MRIシーケンスに傷ステップ5.1.1からLGE-MRIデータセットおよびセグメントにLVセグメンテーションをコピーします。。 </li><li> LV心筋における*強調データセットとセグメントSPIOの堆積T2にステップ5.1.1から心筋セグメンテーションをコピーします。 </li></ol></li><li>蛍光画像を処理してセグメンテーションを行います。 <ol><li>可変モードスキャナから得られたファイルをロードし、各断面心臓スライスの別の画像を作成します。 </li><li>向きを頂点と頂点から基部に配向されている両方のチャンネルのためにスタックに蛍光画像をソートするベースでスキャンされたスライスを裏返し。 </li><li>蛍光画像上のセグメント心内膜および心外膜のルブ・ボーダーズ。 </li><li>蛍光画像上で手動セグメント瘢痕および瘢痕の形態を確認するために、LGE-MRIスキャン及び写真を使用。 </li><li>自己蛍光を除外するために、チャネル1の画像スタックからチャネル2の画像スタックを引きます。手動セグメント蛍光マイクロビーズ沈着、確認のためにT2 *画像を使用しています。 </li></ol></li><li>作成するには解剖学的に正しい3Dジオメトリは、参照構造（硬質管によって作成された穴）に基づく画像スタック内のスライスの剛体位置合わせを行います。各画像の適用並進及び回転を計算して格納します。 </li><li>画像スタックとセグメンテーションに格納された変換を適用します。直線元のスライス厚を再構築し、データの3Dモデルを作成するために、スライスの両側のセグメンテーションを補間します。 </li></ol> 6.分析<ol><li>注入精度を評価するために、注射部位とIBZの中心間距離の2Dおよび/または3D測定を行います。 LVセグメンテーションの心内膜の境界線に沿った距離を測定します。 図2C及び2Fに、2Dおよび3D測定の例は、赤線で示されています。 </li></ol>

<ol>
	<li>Nowbar, A. N., Howard, J. P., Ja Finegold, ., Asaria, P., Francis, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2014+global+geographic+analysis+of+mortality+from+ischaemic+heart+disease+by+country,+age+and+income:+statistics+from+World+Health+Organisation+and+United+Nations.">2014 global geographic analysis of mortality from ischaemic heart disease by country, age and income: statistics from World Health Organisation and United Nations.</a> Int J Cardiol. 174 (2), 293-298 (2014).</li><li>Kannel, W. B., Belanger, A. 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K., Lan, F., Wang, Y., Wu, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging:+Guiding+the+Clinical+Translation+of+Cardiac+Stem+Cell+Therapy.">Imaging: Guiding the Clinical Translation of Cardiac Stem Cell Therapy.</a> Circ Res. 109 (8), 962-979 (2011).</li><li>Psaltis, P. J., Worthley, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endoventricular+electromechanical+mapping-the+diagnostic+and+therapeutic+utility+of+the+NOGA+XP+Cardiac+Navigation+System.">Endoventricular electromechanical mapping-the diagnostic and therapeutic utility of the NOGA XP Cardiac Navigation System.</a> J Cardiovasc Transl Res. 2 (1), 48-62 (2009).</li><li>Tomkowiak, M. T., Klein, A. 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=Targeted+transendocardial+therapeutic+delivery+guided+by+MRI-x-ray+image+fusion.">Targeted transendocardial therapeutic delivery guided by MRI-x-ray image fusion.</a> Catheter Cardiovasc Interv. 78 (3), 468-478 (2011).</li><li>Dauwe, D. F., Nuyens, D., 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+rotational+angiography+fused+with+multimodal+imaging+modalities+for+targeted+endomyocardial+injections+in+the+ischaemic+heart.">Three-dimensional rotational angiography fused with multimodal imaging modalities for targeted endomyocardial injections in the ischaemic heart.</a> Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 15 (8), 900-907 (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=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>

著者は、開示することは何もありません。

このプロトコルによれば、全心臓の3D心筋組織の処理は、梗塞、IBZ、心臓の解剖学的構造に対して行わ注射の3次元解析を可能にする構造化された方法を提供します。心臓の充填量は、所望の分析に依存します。本研究では、注入精度を評価するために、我々はできるだけ密接に拡張末期形状に似ていると心を埋めることを目的としました。これを強制するために、LVの頂点は、容器の底部に?...

虚血性心疾患は、過去数十年の1のために死の世界の主要な原因となっていました。心筋梗塞後の急性期治療は、経皮的冠動脈インターベンションまたは冠動脈バイパス術を経由して 、心筋への血流を回復することを目指しています。重度の梗塞では、心筋の大面積が傷され、これらのケースは、多くの場合、虚血性心不全（HF）2をもたらします。 HF予防に焦点を当て、HF患者の心機能の維持のための現在の治療選択肢ではなく、再生に関する。 この10年間、心臓再生治療は、HF 3のための治療選択肢として検討されています。この治療法は、血管再生、心筋細胞の保護、分化を誘導するために、直接怪我を心筋には、そのような幹細胞や成長因子などの生物学的製剤を、提供することを目指し、成長4。最適のための治療効果は、生物は、生物の生存のために、ターゲット・ゾーン5,6に最適な効果のための良好な組織灌流を容易にするために、梗塞境界域（IBZ）に注入されなければならないと仮定されます。複数の技術は、心筋内注射の7、8、9、10、11を案内するIBZの識別および可視化を行うために開発されてきました。 IBZの識別および可視化に加えて、送達も使用生体材料および注入カテーテルに依存しています。送達技術の噴射精度を検証するために、正確かつ再現可能な定量方法が要求されます。 我々は、全心臓の心筋組織の2次元（2D）を提供しています処理と三dimensioためのプロトコルを開発しました定性的および定量的研究のために使用することができるNAL（3D）イメージングは​​、目的としています。プロトコルは、埋め込み処理及びデジタル画像解析をカバーします。本稿では、慢性心筋梗塞の大ブタモデルにおけるIBZにおける心筋内注射の標的に正確さを評価するためのプロトコルを示しています。

<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

心臓再生治療は、虚血性心疾患の患者で負傷心を保護し、修復することを目指しています。幹細胞または梗塞境界域（IBZ）にangio-又は脈管形成を増強する他の生物学的製剤を注入することにより、組織灌流が向上し、心筋をさらなる損傷から保護することができます。最大の治療効果を得るために、再生物質が最高IBZに配信されると仮定されます。これは、正確な注射を必要とし、新たな注入技術の開発につながっています。これらの新しい技術を検証するために、我々は、心筋組織の分析に基づいて検証プロトコルを設計しています。このプロトコルは、詳細な二次元（2D）および心臓の解剖学的構造と心筋内注射の3次元（3D）解析を可能にする全心臓の心筋組織処理を含みます。ブタにおいて、心筋梗塞は、左冠動脈前下行枝の90分間の閉塞により作成されました。 4週間後、MIXT超常磁性酸化鉄粒子（SPIOs）および蛍光ビーズを有するヒドロゲルのUREは、低侵襲性心内膜アプローチを使用して、IBZに注入しました。 1時間の注入手順の後、ブタを安楽死させ、心臓を切除し、アガロース中に埋め込まれた（寒天）。寒天が固化した後に、磁気共鳴画像（MRI）、心臓のスライス、および蛍光イメージングを行いました。画像後処理後、3D分析がIBZターゲティング精度を評価するために行きました。このプロトコルは、IBZ中への心筋内注射のターゲティング精度の評価のための構造と再現性のある方法を提供します。瘢痕組織および/または心臓全体の噴射精度の検証の処理が望まれる場合にプロトコルを容易に使用することができます。

組織の埋め込み埋め込みプロセスを介して、拡張終期のような幾何学的形状は、確立されました。寒天は、正常等しいスライス厚（ 図2Aおよび2C）で所望の角度でスライスされるべき組織を可能にする、心臓組織に接着します。 Scar-と注射部位の評価<p ...

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3D Whole-heart Myocardial Tissue Analysis

このプロトコルは、MRIと全心心筋組織の3次元比較するための新規な方法を説明します。これは、心筋梗塞の慢性ブタモデルの梗塞境界域における心筋内注射の正確な評価のために設計されています。

3Dホール・ハート心筋組織の分析

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

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

Research

JoVE Journal

Medicine

8.6K ビュー.  University Medical Center Utrecht. このプロトコルは、MRIと全心心筋組織の3次元比較するための新規な方法を説明します。これは、心筋梗塞の慢性ブタモデルの梗塞境界域における心筋内注射の正確な評価のために設計されています。 

ビデオ: 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.

ラットにおける急性心筋梗塞

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

医学

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.

連続ST部分の解析を使用した疑いのある急性冠症候群（ACS）患者において一過性心筋虚血を検出するための研究法

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.

心筋微細構造の超音波評価

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.

豚における心筋梗塞および機能的結果の評価

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.

ラットにおける慢性心筋梗塞の組織学的定量

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.

3 D の超音波画像診断: 筋骨格系組織の迅速かつコスト効果の高い計測

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.

組織と血液サンプリング手順の標準化による閉胸ブタ心筋梗塞モデルの改善

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.

マウスにおける急性心筋梗塞のリアルタイム圧解析

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.

疾患モデル作製のひと 3 D 肺組織培養 (3 D-Ltc) の生成

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.

マウス腎臓の インビボ 分析のための3Dロボット超音波の使用

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