Name: 3d whole-heart myocardial tissue analysis
Uploaded: 2017-04-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 53 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about 3D Whole-heart Myocardial Tissue Analysis at JoVE.com

Yazarlar hayvan deneylerinde ile yardım için Marlijn Jansen Joyce Visser ve Martijn van Nieuwburg teşekkür etmek istiyorum. Biz büyük ölçüde MR görüntüleme ile yardım için Martijn Froeling ve Anke Wassink edersiniz.

In vivo deney Laboratuar Hayvan Araştırmaları Enstitüsü tarafından hazırlanan Laboratuvar Hayvanları Bakım Kılavuzu esaslarına göre ve Kullanımında yürütülmüştür. Deney yerel Hayvan Deneyleri Komitesi tarafından onaylandı. Enjekte ve Gömme Çözüm hazırlanması 1. <ol><li> Enjekte edilebilir jel hazırlayın. <ol><li> 13, daha önce tarif edilen protokollere 12 uygun olarak üreido-pirimidinon (UPy) jel, 1 mL hazırlayın. </li><li> çözeltisine ilave süperparamanyetik demir oksit parçacıkları (SPIOs), 15 ug / mL&#39;lik bir konsantrasyon elde ve homojen dağılımı için, 5 dakika için karıştırın için. </li><li> 10.000 boncuk / mL&#39;lik bir konsantrasyon elde etmek için çözeltiye floresan mikroboncuklar ekleyin ve homojen dağılımı için, 5 dakika için karıştırın. </li><li> karanlık ortamda, oda sıcaklığında elde edilen karışım saklayın. Sıcak ve girdap veya karıştırma tkısa bir süre enjeksiyon prosedürü önce o çözüm. </li></ol></li><li> gömme çözeltisi hazırlayın. <ol><li> Oda sıcaklığında musluk suyu ile başlayın ve (ağar) ağırlıkça% 4 arasında bir konsantrasyona agaroz ekleyin. </li><li> Yavaş yavaş bir mikrodalga fırın kullanılarak kaynama noktasına çözeltinin ısıtılması ve ısıtma sırasında sık sık karıştırılır. kaynama noktası, depolama ulaşan ve 2 saat boyunca 70 ° C&#39;nin üzerinde, agar çözeltisi tutmak üzerine sıkışmış hava yüzey sağlamak için. </li><li> ağar gömme zamanına kadar 50 ila 60 ° C arasındaki bir sıcaklıkta, oda sıcaklığında soğumasına izin verin. </li></ol></li></ol> 2. Enjeksiyon Yöntemi <ol><li> Daha önce 14 tarif edildiği gibi, önceden ilaç (anti-aritmik maddeler, anti-platelet terapi ve ağrı kesiciler), anestezi, toplardamar erişim ve entübasyon gerçekleştirin. </li><li> Bir intramiyokardiyal enjeksiyon kateter (Malzemelerin Tablo) kullanılarak enjeksiyon gerçekleştirin. Her enjeksiyon için, 0 için.Karışımın 2 ml bir enjeksiyon cihazı kullanılarak yaklaşık olarak 0.3 mL / dakikalık bir sabit oranda bir bolus olarak enjekte edilir. IBZ 12 boyunca farklı pozisyonlarda enjeksiyon yerleştirin. </li><li> önce hayvan ötenazi bir gadolinyum bazlı kontrast madde, 15 dakika, 0.2 ml / kg (1.0 mmol / ml) uygulayınız. </li><li> intravenöz hayvan euthanize% 7.5 potasyum klorür 20 mL yönetmek. </li><li> Koudstaal ve arkadaşları tarafından tarif edildiği gibi, 8.3 - protokol takip güvenli mediastinal erişim 8.2 adımları tekrarlayın. 14. Sağ atrium dan aşağı vena kava 5 cm kesin ve bir emme cihazı ile kan akan çıkarın. kalp şekilde kesilmesi ve oda sıcaklığında,% 0.9 tuzlu su ile yıkayın. </li></ol> 3. Gömme Prosedürü <ol><li> kalbi hazırlayın. <ol><li> bozulmamış Atriumlarm ve ventriküllere tutarken kalpten perikard çıkarın. ± 1 cm Klinkenberg kullanılarak aort kapağının çıkan aort teşrihmakas. atriyum aşağı vena kava ± 1 cm kesin ve pulmoner venlerin için aynı işlemi. </li><li> Plastik bir gömme kap (17 x 15 x 15 cm, G x D x H) gömme sırasında kalbin yüzmesini önlemek için 2-0 sütür ile (Şekil 1A) tabanına kalbin apeksi dikin. </li><li> Kalp ortalanmış emin ve kabın (Şekil 1B) duvarlarını temas etmeyen, 2-0 kullanılarak kabın jantlara aort kalan kısmını dikin. </li></ol></li></ol><img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/54974/54974fig1.jpg" /> Şekil 1: Şematik genel ve katıştırma Konteyner fotoğrafı. (A), gömme işleminin şematik gösterimi. Kalp (kırmızı) sütür kullanılarak konteyner (mavi) içinde sabitlenir. Agar çözeltisi ile kalbi doldurduktan sonra kalbin çevresinde boşluk doldurulur. En sonunda,iki sert plastik tüpler (sarı) görüntü kaydı sırasında bir referans olarak hizmet etmek üzere, kalp dokunmadan değil, yan yana, bir kap içinde konumlandırılır. Gömme kap içinde sabitlenmiş bir kalbin (B) fotoğrafı. Dikişler sivrisinek kelepçeler kullanılarak kap kenarına sabitlenir. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54974/54974fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için buraya tıklayın.</a> <ol start="2"><li> bir uç-diastolik geometriye kalbin yerleştirin. NOT: hava kabarcığı yaratılış önlenmesi gereklidir. Büyük hava agar çözeltisi içinde mevcut kabarcıklar halinde hava kabarcıkları yüzey sağlayan, 40 ° C &#39;de agar tutun. <ol><li> sivrisinek kelepçeler kullanılarak ven inferior vena Kelepçe. Yavaş yavaş sağ atriyum ve ventrikül de tamamen dolana kadar üstün kaval damar yoluyla sağ atriyum içinde 50 mL&#39;lik bir şırınga kullanılarak sıvı agar enjekte edilir. </li><li> Mosquit kullanılarak pulmoner venlerin KelepçeO kelepçeler. Yavaşça aort valfler üzerinden retrograd bir agar doldurulmuş 50 ml hava geçmektedir. Yavaş yavaş LV ve sol atriyum tamamen dolana kadar sol ventrikül (LV) solüsyonu enjekte edilir. LV doldurduktan sonra LV içinde agar tutmak için aort kelepçe. </li><li> Kalp tamamen kaplıdır kadar kaba kalan agar dökün. Daha sonra görüntü kaydı (Şekil 1A) referans yapılar olarak hizmet etmek için gömme kap içinde iki katı plastik tüpler yerleştirin. Tüpler konteyner veya kalbin duvarlara dokunmayın emin olun. </li><li> 7 ° C - agar 2 katılaşmaya olsun. </li></ol></li></ol> 4. Görüntü Alma <ol><li> Kap içinde gömülü olduğu kalbin enine ex vivo MR taramaları gerçekleştirin. <ol><li> Bir kafa bobin içinde gömülü kalp (Malzemelerin Tablo) kap yerleştirin. </li><li> Dilimler, kabın tabanına paralel Angulate. kullanımHer bir ex vivo MR dizisinde aynı yönlendirme ve bir açı vardır. </li><li> miyokardı görselleştirmek için, bir sıvı-zayıflatılmış ters kurtarma aşağıdaki parametrelerle (FLAİR) sekansı gerçekleştirmek: tekrar zamanı [TR] / eko zamanı [TE] = 10 s / 140 ms, dönüş açısı = 90 °, piksel boyutu = 0.5 x 0.5 mm, [FOV] = 169 x 169 mm alanı, 320 x 320 matris ve 3 mm kesit kalınlığı. </li><li> [TR] / [TE] = 5.53 ms / 1.69 ms, dönüş açısı = 25 °, piksel boyutu = 1.0 x 1.0 mm, [miyokard enfarktüsü görselleştirmek için aşağıdaki parametrelerle (LGE) sekansı geliştirilmiş bir geç-gadolinyum gerçekleştirmek FOV] = 169 x 169 mm, 176 x 176 matris ve 3 mm kesit kalınlığı. </li><li> - 24.6 ms, dönüş açısı = 15 °, piksel [TR] / [TE] = 88.7 ms / 1.9 bir dizi ile 15 eş dağılmış TEler: bir T2, aşağıdaki parametreler ile * -ağırlıklı gradyan eko dizisi yerine, SPIOs görselleştirmek için boyutu = 0.5 x 0.5 mm, [FOV] = 169 x 169 mm, 320 x 320 matris ve 3 mm kesit kalınlığı. </li></ol></li><li> Doku süreçşarkı söyle <ol><li> baş aşağı kabı çevirin ve kaptan, kalp de dahil olmak üzere, katı agar çözüm kaldırmak için agar ve kabın kenarları arasındaki havayı bekleyin. katı agar plastik çubuklar çıkarın. </li><li> Bölüm et dilicisi kullanılarak kalbin tabanına apeksten 5 mm dilimleri kalp içeren agar bloğu. Agar bloğun altına paralel keserek kesik dilimler edinilen MR görüntülerinde aynı açısal şeklinin tutun. </li><li> 37 ° C&#39;de% 0.9 salin içinde çözülmüş 2,3,5-trifenil-(TTC) ile 1 ağırlık% &#39;si, 15 dakika boyunca (kalp de dahil), agar dilimleri Leke ve dik bir görünüm, her iki tarafta da dilim fotoğraf (Şekil 2A). Daha sonra, dikkatli bir şekilde% 0.9 salin içinde dilimleri yıkayın. NOT: Bu çalışmada, uygun bir lens / objektif, bir tripod ve tekdüze aydınlatma ile dSLR kurulum kullandı. Ancak, fotoğraflar, sadece yara bölgenin değerlendirilmesi için bir kontrol olarak görev yaptıbu yüzden farklı bir düzenleme kullanmış olabilir. </li></ol></li><li> floresan görüntüleme NOT: bu nedenle seçilen uyarım lazer floresan mikrotaneciklerin uyarma ve emisyon dalga boyları bağlı olarak (örneğin, burada kullanılan kırmızı microboncuklar sırasıyla 580 nm ve 605 nm uyarma ve emisyon dalga boylarına sahiptir uygun filtre bloğu ve uyarma lazerler seçmek ve bant geçiş filtreleri, 532 nm, 580/30 nm ve 610/30 nm, sırasıyla) ayarlanmıştır. <ol><li> Değişken modu tarayıcı üzerinde Seç floresan modu görüntüleme. 430 V veya eşdeğeri fotomultiplikatör tüpü ve 100 x 100 um piksel boyutunu ayarlayın. Floresan mikro boncuklar uyarılma dalga boyunda bir uyarım lazer (532 nm), en yakın seçin. </li><li> Birinci filtre blok için, enjekte edilen flüoresan boncuklar (kanal 1) emisyon dalga boyu ile örtüşen bir bant geçiş filtresi (580/30 nm) seçin. dışındaki bir ikinci filtre bloğu (610/30) için bir bant geçiren filtre seçinGörev dalga boyu (kanal 2). İkinci filtre bloğu bir negatif kontrol olarak hizmet eder ve bozulmamış enjeksiyon bölgeleri tutarken otomatik floresan kaldırmak için: NOT. </li><li> İki kanalları kullanarak değişken modlu lazer tarayıcının floresan modunda Agar dilim her iki tarafını tarayın. Her dilim tamamen referans delikleri dahil taranır emin olun. </li></ol></li></ol> 5. Post-işleme NOT: görüntü post-processing ilk adım endo- ve epikardiyal sınırları yanı sıra enjeksiyon yerlerini iz in-house geliştirilen komut dosyalarını kullanarak miyokard manuel segmentasyondur. Bu MR ve floresan taramaları ikisi için aynıdır. <ol><li> Segment MR taramalarında miyokard. <ol><li> Segment FLAIR MR dizisi görüntülerde endokardiyal ve epikardiyal LV borders. </li><li> LGE MR dizisine IgE MR veri kümesi ve segmente aşama 5.1.1 gelen yara AG bölümleme kopyalama. </li><li> AG miyokardiyumda * -ağırlıklı veri kümesi ve kademeli SPIO çökelmeler T2 aşama 5.1.1 den miyokardiyum bölümleme kopyalar. </li></ol></li><li> floresan görüntüleri işleyin ve segmentasyonları gerçekleştirin. <ol><li> Değişken modlu tarayıcı elde edilen dosyaları yükleyin ve her kesit kalp dilim ayrı bir görüntüsünü oluşturuyor. </li><li> yönünü apekse ve apeksinden tabanına dönük olan iki kanal için bir istif halinde flüoresan görüntülerini sıralamak için bir baz tarandı dilimleri çevirin. </li><li> floresan görüntülerde Segment endokardiyal ve epikardiyal LV borders. </li><li> Segment floresan görüntülerde el yara ve kullanımı LGE-MRI taraması ve fotoğraflar yara morfolojiyi onaylamak için. </li><li> otomatik floresan hariç tutmak için kanal 1 görüntü yığınından kanal 2 Görüntü yığını çıkarın. Elle segmenti floresan microbead ifadelerin veya onay için * görüntüleri T2 kullanın. </li></ol></li><li> YaratmakBir anatomik doğru 3 boyutlu geometri, referans yapılarının (sert tüpler tarafından oluşturulan delikler) göre görüntü yığını içinde dilimlerinin bir katı kaydını gerçekleştirilir. Hesaplayın ve her resmin tatbik çeviri ve döndürme saklayın. </li><li> görüntü yığınlarından ve segmentasyon için saklanan dönüşümleri uygulayın. Doğrusal Olarak orijinal kesit kalınlığı yeniden yapılandırmak ve verilerin bir 3D modeli oluşturmak için dilimlerin her iki tarafın segmentlerini sokmak. </li></ol> 6. analizi <ol><li> Enjeksiyon doğruluğunu değerlendirmek için enjeksiyon sitelerin merkezleri ve IBZ arasındaki mesafenin 2D ve / veya 3D ölçümlerini gerçekleştirin. LV Segmentasyonun endokardiyal sınırı boyunca mesafeyi ölçün. Şekil 2C ve 2F&#39;de ise, 2 ve 3 boyutlu ölçümler örnek kırmızı çizgi ile gösterilir. </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. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiology+of+heart+failure.">Epidemiology of heart failure.</a> Am Heart J. 121 (3), 951-957 (1991).</li><li>Ib&#225;&#241;ez, B., Heusch, G., Ovize, M., Van De Werf, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolving+therapies+for+myocardial+ischemia/reperfusion+injury.">Evolving therapies for myocardial ischemia/reperfusion injury.</a> J Am Coll Cardiol. 65 (14), 1454-1471 (2015).</li><li>Bartunek, J., Vanderheyden, M., Hill, J., Terzic, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cells+as+biologics+for+cardiac+repair+in+ischaemic+heart+failure.">Cells as biologics for cardiac repair in ischaemic heart failure.</a> Heart. 96 (10), 792-800 (2010).</li><li>Orlic, D., Kajstura, 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=Bone+marrow+cells+regenerate+infarcted+myocardium.">Bone marrow cells regenerate infarcted myocardium.</a> Nature. 410 (6829), 701-705 (2001).</li><li>Nguyen, P. 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>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Bu protokole göre bütün kalp 3D miyokardiyal doku işleme enfarktüs, IBZ ve kardiyak anatomiye göre yapılan enjeksiyon 3D analiz sağlar yapısal bir yöntem sağlar. Kalbin dolum hacmi istenen analizine bağlıdır. Bu çalışmada, enjeksiyon doğruluğunu değerlendirmek için, biz mümkün olduğunca yakından diyastol sonu geometriyi benzemeye kalp doldurmak amaçladık. Bu zorlamak için, LV apeks kabın tabanına sabitlenir ve pulmoner venler sıkıştırılmış iken AG agar ile doldurulur. LV doldurulduğ...

İskemik kalp hastalığı geçmiş yıllarda 1 ölüm dünyanın önde gelen nedenidir olmuştur. Miyokardiyal enfarktüs sonrası akut tedavi perkütan koroner müdahale ya da koroner arter bypass aşılama yoluyla miyokard kan akışının sağlanması amaçlanmaktadır. Şiddetli enfarktüsü olarak, geniş bir miyokard alanı izlerini taşıyor ve bu vakalar genellikle iskemik kalp yetersizliği (KY) 2 sonuçlanabilir. HF önlenmesi odaklanmak ve HF hastalar için kalp fonksiyonunun korunması için mevcut tedavi seçenekleri değil yenilenmesine. Son on yıl içinde, kardiyak rejeneratif tedaviler HF 3 için tedavi seçeneği olarak incelenmiştir. Bu terapi revaskülarizasyon, kardiyomiyosit koruması, farklılaşmayı etkileyen doğrudan yaralı miyokardiyuma, örneğin kök hücre ya da büyüme faktörleri gibi olarak biyolojik, sağlamayı amaçlar ve büyüme 4.. optimum içinTerapötik etki, biyolojik olarak biyolojik hayatta kalma ve hedef bölge 5, 6 için en uygun etki için iyi bir doku perfüzyonunun kolaylaştırmak için enfarktüs sınır bölgesi (IBZ) enjekte edilmelidir varsayılmaktadır. Çoklu teknikler intramiyokardiyal enjeksiyonları 7, 8, 9, 10, 11 rehberlik etmek IBZ belirlenmesini ve görselleştirme gerçekleştirmek için geliştirilmiştir. IBZ tanımlanması ve görselleştirme yanı sıra, teslimat da kullanılabilir biyomalzeme ve enjeksiyon kateter dayanır. uygulama teknikleri püskürtme doğruluğunu doğrulamak için, doğru ve tekrarlanabilir bir nicelendirme yöntemi gerekmektedir. Biz bütün kalp miyokard dokusu iki boyutlu (2D) sunmaktadır işleme ve üç dimensio için bir protokol geliştirdilernitel ve nicel çalışma için kullanılabilecek nal (3D) görüntüleme, hedeflemektedir. protokol gömme işlemini ve dijital görüntü analizi kapsar. Bu çalışmada, kronik miyokart enfarktüsü, büyük domuz modelinde IBZ içinde intramiyokardiyal enjeksiyonları hedefleme doğruluk değerlendirme için bir protokol göstermektedir.

<table><tbody><tr><td>0.9% Saline</td><td>Braun</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agarose</td><td>Roche Diagnostics</td><td></td><td>Scientific grade multipurpose agar</td></tr><tr><td>Biomolecular fluorescence scanner Typhoon 9410&amp;nbsp;</td><td>GE Healthcare</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Embedding container</td><td></td><td></td><td>Plastic, dimensions 17 x 14.5 x 14 cm</td></tr><tr><td>FluoSpheres Polystyrene Microspheres</td><td>Invitrogen</td><td>F8834</td><td>red, 10 &amp;micro;m</td></tr><tr><td>Gadolinium</td><td>Gadovist</td><td></td><td>1.0 mmol/mL</td></tr><tr><td>dS 32 channel head coil</td><td>Philips</td><td></td><td>Or similar</td></tr><tr><td>Matlab</td><td>Mathworks</td><td></td><td>To insure compatability 2015a or newer</td></tr><tr><td>Meat slicer</td><td>Berkel</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Myostar injection catheter</td><td>Biosense Webster</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Super paramagnetic iron oxide particles</td><td>Sinerem</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Triphenyl-tetrazolium chloride</td><td>Merck</td><td></td><td></td></tr><tr><td>UPy-PEG10k</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vicryl 2-0</td><td>Ethicon</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

3d whole-heart myocardial tissue analysis

Kardiyak rejeneratif tedaviler korumak ve iskemik kalp hastalığı olan hastalarda yaralanan kalbi onarmak amaçlıyoruz. kök hücreler veya enfarktüs sınır bölge (IBZ) içine anjio veya vaskülojenezi artırmak için diğer biyo enjekte ederek, doku perfüzyonu geliştirilir ve miyokardın daha fazla zarar korunabilir. Maksimum terapötik etkisi için yenileyici madde iyi IBZ teslim edilir varsayılmaktadır. Bu doğru iğnesi yapılması gerekir ve yeni enjeksiyon tekniklerinin geliştirilmesine yol açmıştır. Bu yeni teknikler geçerli kılmak için, miyokardiyal doku analizine dayalı bir doğrulama protokolü tasarladık. Bu protokol ayrıntılı iki boyutlu (2D) ve kardiyak anatomi ve intramiyokardiyal enjeksiyonların üç boyutlu (3D) analizine olanak tanır bütün kalp miyokard doku işleme içerir. bir domuz olarak, miyokardiyal enfarktüs, koroner arter, sol ön inen bir 90-dakikalık bir oklüzyonundan ve oluşturuldu. Dört hafta sonra, bir mikstsüperparamanyetik demir oksit parçacıkları (SPIOs) ve flüoresan boncuklar ile bir hidrojel ure minimal invaziv endokardiyal yaklaşım kullanılarak IBZ enjekte edilmiştir. 1 saat enjeksiyon işleminden hemen sonra, domuz ötenazi edildi ve Kalp kesilip çıkartılmış ve agaroz gömülü (ağar). agar sertleşmesinden sonra, manyetik rezonans görüntüleme (MRI), kalbin dilimleme ve fluoresans görüntü gerçekleştirilmiştir. görüntü post-processing sonra 3D analiz IBZ hedefleyen doğruluğu değerlendirmek amacıyla yapıldı. Bu protokol, IBZ içine intramiyokardiyal enjeksiyonları hedefleme doğruluk değerlendirme için yapılandırılmış ve yeniden üretilebilir bir usul sağlamaktadır. yara dokusu ve / veya bütün kalp enjeksiyon doğruluk doğrulama işleme istendiği zaman protokolü kolay kullanılabilir.

Doku Gömme gömme işlemi sayesinde, bir uç-diastolik benzeri geometri kurulmuştur. Başarılı bir şekilde doku sağlayarak, kalp dokusuna yapışık agar eşit kesit kalınlıkları (Şekil 2A ve 2C) ile istenilen açı ile dilimlenmiş. Scar- ve Enjeksiyon yerinde Değerlendirmesi <p class="jove_content" fo:keep-together.within...

Watch this Scientific Journal Video about 3D Whole-heart Myocardial Tissue Analysis at JoVE.com

3D Whole-heart Myocardial Tissue Analysis

Bu protokol, MRI ile bütün kalp miyokard dokusu 3D karşılaştırmak için yeni bir yöntem tarif eder. Bu miyokard enfarktüsü, kronik domuz modelinde enfarktüs sınır bölgesinde intramiyokardiyal enjeksiyonları tam olarak değerlendirilmesi için tasarlanmıştır.

3D Tüm kalp Miyokard Doku Analizi

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

8.7K Görüntüleme.  University Medical Center Utrecht.  Bu protokol, MRI ile bütün kalp miyokard dokusu 3D karşılaştırmak için yeni bir yöntem tarif eder. Bu miyokard enfarktüsü, kronik domuz modelinde enfarktüs sınır bölgesinde intramiyokardiyal enjeksiyonları tam olarak değerlendirilmesi için tasarlanmıştır. 

Video: 3D Whole-heart Myocardial Tissue Analysis

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.

Miyokard Mikroyapısının Ultrasonik Değerlendirmesi

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

Tıp

In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

The use of Micro-Computed Tomography (MicroCT) for in vivo studies of small animals as models of human disease has risen tremendously due to the fact that MicroCT provides quantitative high-resolution three-dimensional (3D) anatomical data non-destructively and longitudinally. Most importantly, with the development of a novel preclinical iodinated contrast agent called eXIA160, functional and metabolic assessment of the heart became possible. However, prior to the advent of commercial MicroCT scanners equipped with X-ray flat-panel detector technology and easy-to-use cardio-respiratory gating, preclinical studies of cardiovascular disease (CVD) in small animals required a MicroCT technologist with advanced skills, and thus were impractical for widespread implementation. The goal of this work is to provide a practical guide to the use of the high-speed Quantum FX MicroCT system for comprehensive determination of myocardial global and regional function along with assessment of myocardial perfusion, metabolism and viability in healthy mice and in a cardiac ischemia mouse model induced by permanent occlusion of the left anterior descending coronary artery (LAD).

In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

This method outlines the use of Quantum Micro-Computed Tomography (MicroCT) to assess cardiac morphology, function, perfusion, metabolism and viability with iodinated contrast agent in mice with experimentally-induced myocardial ischemia. The technique can be applied for non-destructive high-throughput longitudinal in vivo imaging of various animal models of human heart disease.

Miyokard Yapı, Fonksiyon Vivo Kantitatif Değerlendirilmesi yılında Perfüzyon ve Canlılık Kardiyak Mikro-bilgisayarlı Tomografi ile

The use of Micro-Computed Tomography (MicroCT) for in vivo studies of small animals as models of human disease has risen tremendously due to the fact that ...

Biyomühendislik

Capturing the Cardiac Injury Response of Targeted Cell Populations via Cleared Heart Three-Dimensional Imaging

Cardiovascular disease outranks all other causes of death and is responsible for a staggering 31% of mortalities worldwide. This disease manifests in cardiac injury, primarily in the form of an acute myocardial infarction. With little resilience following injury, the once healthy cardiac tissue will be replaced by fibrous, non-contractile scar tissue and often be a prelude to heart failure. To identify novel treatment options in regenerative medicine, research has focused on vertebrates with innate regenerative capabilities. One such model organism is the neonatal mouse, which responds to cardiac injury with robust myocardial regeneration. In order to induce an injury in the neonatal mouse that is clinically relevant, we have developed a surgery to occlude the left anterior descending artery (LAD), mirroring a myocardial infarction triggered by atherosclerosis in the human heart. When matched with the technology to track changes both within cardiomyocytes and non-myocyte populations, this model provides us with a platform to identify the mechanisms that guide heart regeneration. Gaining insight into changes in cardiac cell populations following injury once relied heavily on methods such as tissue sectioning and histological examination, which are limited to two-dimensional analysis and often damage the tissue in the process. Moreover, these methods lack the ability to trace changes in cell lineages, instead providing merely a snapshot of the injury response. Here, we describe how technologically advanced methods in lineage tracing models, whole organ clearing, and three-dimensional (3D) whole-mount microscopy can be used to elucidate mechanisms of cardiac repair. With our protocol for neonatal mouse myocardial infarction surgery, tissue clearing, and 3D whole organ imaging, the complex pathways that induce cardiomyocyte proliferation can be unraveled, revealing novel therapeutic targets for cardiac regeneration.

Cardiomyocyte proliferation following injury is a dynamic process that requires a symphony of extracellular cues from non-myocyte cell populations. Utilizing lineage tracing, passive CLARITY, and three-dimensional whole-mount confocal microscopy techniques, we can analyze the influence of a variety of cell types on cardiac repair and regeneration.

Temizlenmiş Kalp Üç Boyutlu Görüntüleme ile Hedefhücre Popülasyonlarının Kardiyak Yaralanma Yanıtının Yakalanması

Cardiovascular disease outranks all other causes of death and is responsible for a staggering 31% of mortalities worldwide. This disease manifests in ...

Gelişim Biyolojisi

A Net Mold-based Method of Scaffold-free Three-Dimensional Cardiac Tissue Creation

This protocol describes a novel and easy net mold-based method to create three-dimensional (3-D) cardiac tissues without additional scaffold material. Human-induced pluripotent stem-cell-derived cardiomyocytes (iPSC-CMs), human cardiac fibroblasts (HCFs), and human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) are isolated and used to generate a cell suspension with 70% iPSC-CMs, 15% HCFs, and 15% HUVECs. They are co-cultured in an ultra-low attachment "hanging drop" system, which contains micropores for condensing hundreds of spheroids at one time. The cells aggregate and spontaneously form beating spheroids after 3 days of co-culture. The spheroids are harvested, seeded into a novel mold cavity, and cultured on a shaker in the incubator. The spheroids become a mature functional tissue approximately 7 days after seeding. The resultant multilayered tissues consist of fused spheroids with satisfactory structural integrity and synchronous beating behavior. This new method has promising potential as a reproducible and cost-effective method to create engineered tissues for the treatment of heart failure in the future.

This protocol describes a net mold-based method to create three-dimensional scaffold-free cardiac tissues with satisfactory structural integrity and synchronous beating behavior.

Net kalıp tabanlı yöntemi iskele ücretsiz üç boyutlu kalp doku oluşturma

This protocol describes a novel and easy net mold-based method to create three-dimensional (3-D) cardiac tissues without additional scaffold material. ...

Fabrication of 3D Cardiac Microtissue Arrays using Human iPSC-Derived Cardiomyocytes, Cardiac Fibroblasts, and Endothelial Cells

Generation of human cardiomyocytes (CMs), cardiac fibroblasts (CFs), and endothelial cells (ECs) from induced pluripotent stem cells (iPSCs) has provided a unique opportunity to study the complex interplay among different cardiovascular cell types that drives tissue development and disease. In the area of cardiac tissue models, several sophisticated three-dimensional (3D) approaches use induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (iPSC-CMs) to mimic physiological relevance and native tissue environment with a combination of extracellular matrices and crosslinkers. However, these systems are complex to fabricate without microfabrication expertise and require several weeks to self-assemble. Most importantly, many of these systems lack vascular cells and cardiac fibroblasts that make up over 60% of the nonmyocytes in the human heart. Here we describe the derivation of all three cardiac cell types from iPSCs to fabricate cardiac microtissues. This facile replica molding technique allows cardiac microtissue culture in standard multi-well cell culture plates for several weeks. The platform allows user-defined control over microtissue sizes based on initial seeding density and requires less than 3 days for self-assembly to achieve observable cardiac microtissue contractions. Furthermore, the cardiac microtissues can be easily digested while maintaining high cell viability for single-cell interrogation with the use of flow cytometry and single-cell RNA sequencing (scRNA-seq). We envision that this in vitro model of cardiac microtissues will help accelerate validation studies in drug discovery and disease modeling.

Here, we describe an easy-to-use methodology to generate 3D self-assembled cardiac microtissue arrays composed of pre-differentiated human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes, cardiac fibroblasts, and endothelial cells. This user-friendly and low cell requiring technique to generate cardiac microtissues can be implemented for disease modeling and early stages of drug development.

İnsan iPSC Türevli Kardiyomiyositler, Kardiyak Fibroblastlar ve Endotel Hücreleri Kullanılarak 3D Kardiyak Mikrotissue Dizilerinin İmalatı

Generation of human cardiomyocytes (CMs), cardiac fibroblasts (CFs), and endothelial cells (ECs) from induced pluripotent stem cells (iPSCs) has provided ...

Developing 3D Organized Human Cardiac Tissue within a Microfluidic Platform

The leading cause of death worldwide persists as cardiovascular disease (CVD). However, modeling the physiological and biological complexity of the heart muscle, the myocardium, is notoriously difficult to accomplish in vitro. Mainly, obstacles lie in the need for human cardiomyocytes (CMs) that are either adult or exhibit adult-like phenotypes and can successfully replicate the myocardium&#39;s cellular complexity and intricate 3D architecture. Unfortunately, due to ethical concerns and lack of available primary patient-derived human cardiac tissue, combined with the minimal proliferation of CMs, the sourcing of viable human CMs has been a limiting step for cardiac tissue engineering. To this end, most research has transitioned toward cardiac differentiation of human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) as the primary source of human CMs, resulting in the wide incorporation of hiPSC-CMs within in vitro assays for cardiac tissue modeling.
Here in this work, we demonstrate a protocol for developing a 3D mature stem cell-derived human cardiac tissue within a microfluidic device. We specifically explain and visually demonstrate the production of a 3D in vitro anisotropic cardiac tissue-on-a-chip model from hiPSC-derived CMs. We primarily describe a purification protocol to select for CMs, the co-culture of cells with a defined ratio via mixing CMs with human CFs (hCFs), and suspension of this co-culture within the collagen-based hydrogel. We further demonstrate the injection of the cell-laden hydrogel within our well-defined microfluidic device, embedded with staggered elliptical microposts that serve as surface topography to induce a high degree of alignment of the surrounding cells and the hydrogel matrix, mimicking the architecture of the native myocardium. We envision that the proposed 3D anisotropic cardiac tissue-on-chip model is suitable for fundamental biology studies, disease modeling, and, through its use as a screening tool, pharmaceutical testing.

The goal of this protocol is to explain and demonstrate the development of a three-dimensional (3D) microfluidic model of highly aligned human cardiac tissue, composed of stem cell-derived cardiomyocytes co-cultured with cardiac fibroblasts (CFs) within a biomimetic, collagen-based hydrogel, for applications in cardiac tissue engineering, drug screening, and disease modeling.

Mikroakışkan Bir Platformda 3D Organize İnsan Kardiyak Dokusu Geliştirme

The leading cause of death worldwide persists as cardiovascular disease (CVD). However, modeling the physiological and biological complexity of the heart ...

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.

Kronik Hastalığı Olan Büyük Memeli Kardiyak Modellerinin Kontrastlı Mikro Bilgisayarlı Tomografi Görüntülemesinde Doku Hazırlama Teknikleri

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

Mesoscopic Optical Imaging of Whole Mouse Heart

Both genetic and non-genetic cardiac diseases can cause severe remodeling processes in the heart. Structural remodeling, such as collagen deposition (fibrosis) and cellular misalignment, can affect electrical conduction, introduce electromechanical dysfunctions and, eventually, lead to arrhythmia. Current predictive models of these functional alterations are based on non-integrated and low-resolution structural information. Placing this framework on a different order of magnitude is challenging due to the inefficacy of standard imaging methods in performing high-resolution imaging in massive tissue. In this work, we describe a methodological framework that allows imaging of whole mouse hearts with micrometric resolution. The achievement of this goal has required a technological effort where advances in tissue transformation and imaging methods have been combined. First, we describe an optimized CLARITY protocol capable of transforming an intact heart into a nanoporous, hydrogel-hybridized, lipid-free form that allows high transparency and deep staining. Then, a fluorescence light-sheet microscope able to rapidly acquire images of a mesoscopic field of view (mm-scale) with the micron-scale resolution is described. Following the mesoSPIM project, the conceived microscope allows the reconstruction of the whole mouse heart with micrometric resolution in a single tomographic scan. We believe that this methodological framework will allow clarifying the involvement of the cytoarchitecture disarray in the electrical dysfunctions and pave the way for a comprehensive model that considers both the functional and structural data, thus enabling a unified investigation of the structural causes that lead to electrical and mechanical alterations after the tissue remodeling.

We report a method for mesoscopic reconstruction of the whole mouse heart by combining new advancements in tissue transformation and staining with the development of an axially scanned light-sheet microscope.

Tüm Fare Kalbinin Mezoskopik Optik Görüntülenmesi

Both genetic and non-genetic cardiac diseases can cause severe remodeling processes in the heart. Structural remodeling, such as collagen deposition ...

Biyoloji

Mixed Reality Technology and Three-Dimensional Printing in Teaching: Heart Anatomy as an Example

Mixed reality technology and three-dimensional (3D) printing are becoming more and morecommon in the field of medicine. During the COVID-19 pandemic and immediately after the restrictions had beeneased, many innovations were implemented in the teaching of future doctors. There was also interest in immersive techniques and 3D printing technology in anatomy teaching. However, these are not common implementations. In 2023, 3D prints and holograms in mixed reality technology were prepared for classes focused on the structure of the heart. They were used to teach students, who, with the support of engineers, could learn about the detailed structure of the heart and familiarize themselves with the new technologies that support the traditional model of learning on human cadavers. Students findthis possibility to be highly valuable. The article presents the process of preparing materials for classes and further implementation possibilities. The authors see an opportunity for the development of the presented technologies in students'teaching at various levels of education and the justification for increasingly widespread implementation.

Here, we describe a protocol for constructing a heart model from scratch based on computed tomography and present it to medical students using three-dimensional (3D) printing and mixed reality technology to learn anatomy.

Mixed reality technology and three-dimensional (3D) printing are becoming more and morecommon in the field of medicine. During the COVID-19 pandemic and ...

İnsan Kalbinin Mikrodan Makro Ölçeğe Kapsamlı 3 Boyutlu Analizi

Pipeline for Multi-Scale Three-Dimensional Anatomic Study of the Human Heart

Detailed study of non-failing human hearts rejected for transplantation provides a unique opportunity to perform structural analyses across microscopic and macroscopic scales. These techniques include tissue clearing (modified immunolabeling-enabled three-dimensional (3D) imaging of solvent-cleared organs) and immunohistochemical staining. Mesoscopic examination procedures include stereoscopic dissection and micro-computed tomographic (CT) scanning. Macroscopic examination procedures include gross dissection, photography (including anaglyphs and photogrammetry), CT, and 3D printing of the physically or virtually dissected or whole heart. Before macroscopic examination, pressure-perfusion fixation may be performed to maintain the 3D architecture and physiologically relevant morphology of the heart. The application of these techniques in combination to study the human heart is unique and crucial in understanding the relationship between distinct anatomic features such as coronary vasculature and myocardial innervation in the context of the 3D architecture of the heart. This protocol describes the methodologies in detail and includes representative results&#160;to illustrate progress in the research of human cardiac anatomy.

Yazar Spotlight: Kalplerin Çok Ölçekli Analizi Yoluyla İnsan Kardiyak Anatomisini Geliştirme

This protocol presents a comprehensive pipeline to analyze samples obtained from human hearts that span the microscopic and macroscopic scales.

İnsan Kalbinin Çok Ölçekli Üç Boyutlu Anatomik Çalışması için Boru Hattı

Detailed study of non-failing human hearts rejected for transplantation provides a unique opportunity to perform structural analyses across microscopic ...