Micro-CT用于心臟功能評估，為醫(yī)療技術(shù)進(jìn)步助力

隨著造影劑及心跳門控技術(shù)的發(fā)展，顯微計算機(jī)斷層掃描技術(shù)(Micro-CT)成為臨床前活體動物心臟研究的有利手段之一。Micro-CT可以在相對短時間內(nèi)獲得心腔高分辨率的三維圖像，時間短也就意味著麻醉時間短，對心臟的副作用小，同時也滿足高通量的成像。

 

許多研究人員已經(jīng)證明了，Micro-CT可以對心臟的形態(tài)學(xué)和整體心室收縮指數(shù)進(jìn)行量化，如心搏量體積、射血分?jǐn)?shù)(EF)，心臟輸出量等。但是，使用Micro-CT評價收縮期排空或舒張期充盈的其他功能參數(shù)未見報道。舒張和收縮功能的評估是至關(guān)重要的，因為收縮功能異常常見于心血管疾病中，尤其在早期臨床表現(xiàn)中；而舒張功能的改善與生存時間的延長有關(guān)。如果Micro-CT這種簡單的成像模式，即可測定舒張和收縮期雙心室功能參數(shù)，將對心肺疾病的診斷、預(yù)后具有重要意義。

 

 

為了評價Micro-CT能否同時評估左心室(LV)和右心室(RV)的動態(tài)舒張充盈和收縮排空，文中使用了SU5416-低氧(SuHx)大鼠肺動脈高壓模型(PAH)和健康大鼠進(jìn)行實驗。

 

 

 

使用PAH及健康大鼠，尾靜脈注射血池型碘化造影劑eXIA160XL(Binitio Biomedical, Inc, Ottawa, Ontario, Canada)，劑量5μL/g體重，調(diào)整自動注射泵至速率0.3ml/min。大鼠經(jīng)過氣體麻醉后，置于珀金埃爾默Quantum GX microCT成像系統(tǒng)中進(jìn)行成像，管電壓調(diào)整至90Kvp，電流80 μA，僅需4min即可完成掃描。重建的數(shù)據(jù)加載到Analyze 12.0軟件中，在心內(nèi)膜輪廓線進(jìn)行圖像重建，計算所有重建的LV和RV體積。

 

實驗證實SuHx大鼠右心室顯著增大，肺動脈擴(kuò)張（圖1A-1C），以及扁平的室間隔朝LV偏移，形成壓縮的d型LV（圖1A和1B）。而健康的對照組大鼠，圖像顯示沒有異常。

 

圖1. SU5416-hypoxia(SuHx)和健康對照大鼠的心臟功能評價。(A)冠狀面， (B) 橫斷面，(C)三維圖像。

 

此外，與對照組相比，SuHx大鼠RV舒張末期和收縮末期體積顯著增加（圖2A-C），而RV心搏量體積和EF明顯減少，該結(jié)果與臨床一致（圖2C和2D）。同時，SuHx大鼠LV舒張末期，收縮末和心搏量顯著低于對照組（圖2E–2G）。值得注意的是，SuHx大鼠的LV EF不受影響，這表明LV收縮功能還可以維持（圖2H）。

 

SV= EDV-ESV

EF=SV/EDV×100

 

圖2. SuHx和對照大鼠心臟容積及功能參數(shù)對比。

(A)右心室舒張末期容積， (B) 右心室收縮末期容積，(C)右心室心博量容積，(D)右心室射血分?jǐn)?shù)，(E)左心室舒張末期容積，(F)左心室收縮末期容積，(G)左心室心博量，(H)左心室射血分?jǐn)?shù)。

 

 

幾十年以來，一些心臟肥大和心力衰竭的轉(zhuǎn)基因小鼠模型被學(xué)者們用于心肌肥厚和心衰這些致命疾病可能的分子機(jī)制研究。其中Gαq（G蛋白的一種）過表達(dá)小鼠就是很好的模型，Gαq蛋白過表達(dá)可引起心肌細(xì)胞的肥大和左心室功能減退。在此文章中使用珀金埃爾默Quantum GX microCT成像系統(tǒng)來評價，Gαq過表達(dá)對心臟的影響。

 

 

使用Gαq-過表達(dá)及健康小鼠作為模型，尾靜脈注射ExiTron nano6000，100μl/只，注射后立即掃描，使用analyze軟件進(jìn)行分析，用四種顏色代表心臟的不同分區(qū)。

 

由圖中可以看出，Gαq過表達(dá)對心臟的影響，使用自帶軟件可以清晰的看到冠狀面斷層圖像，可以劃分出心臟的四個腔室（圖3.上排）。藍(lán)色：右心房，黃色：右心室，粉色：左心房，綠色：左心室。相應(yīng)橫斷面的圖像顯示出心房和心室肥大（圖3A）。通過軟件可以測定各個腔室的容積，從而比較Gαq40小鼠和對照小鼠的心臟容積的差別。通過比較容積發(fā)現(xiàn)，相對比照小鼠，Gαq40轉(zhuǎn)基因小鼠四個心腔都顯示肥大，心房肥大更加明顯（圖3B）。

 

圖3. 心臟造影圖像及定量數(shù)據(jù)。

(A)造影后，對照組和Gαq40小鼠心臟成像；

(B)心室及心腔的容積計算。

 

 

1. Baktybek  Kojonazarov, Alexander Belenkov etc., Evaluating Systolic and Diastolic Cardiac Function in Rodents Using Microscopic Computed Tomography. Circ Cardiovasc Imaging. 2018;11:e007653

 

 

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