体内 心肌结构、功能、灌注及存活性的定量评估：基于心脏微型计算机断层扫描技术

本实验的总体目标是展示高速微型计算机断层扫描技术在小鼠心肌缺血模型中用于成像内在心肺门控，以评估整体及区域性心肌功能的应用。该方法有助于回答心脏病理生理学中的关键问题，例如病理变化或治疗干预对整体及区域性心肌功能的影响如何？该技术的主要优势在于，它能够快速、纵向且无创地评估最重要的心脏参数，并且操作简便，非专业人员也可轻松完成。

该技术的应用前景可拓展至心血管疾病的治疗领域，也可作为临床前研究工具，用于深入理解心脏疾病的发展过程。本次演示将由本实验室的技术员Nicole van Vliet、博士后Elza van Deel以及技术员Yanto Ridwan共同完成。

首先，在12周龄小鼠的第二与第三肋骨之间的皮肤上做一个小切口。然后使用小型拉钩将胸肌拉开，暴露肋间肌。接下来，使用带有2毫米弯头刀片的弹簧剪，小心地剪开第三肋间肌，注意不要损伤肺部。

然后使用镊子撕裂心包膜，并用一块湿润的纱布将肺推开。将牵开钩重新放置到胸腔内侧，使左心室游离壁的大部分以及部分左心房可见。接着以左心房为定位标志，找到左冠状动脉，在左冠状动脉下方穿入一根7-0丝线手术缝线，并在距左心房边缘下方2毫米处打结，以标准化梗死面积。

通过观察左心室游离壁变苍白，确认梗死造模成功后，仔细重新扩张肺部，并使用6-0丝线手术缝合线紧密关闭胸腔。用生理盐水清洁伤口，再用更多丝线缝合皮肤，随后喷洒伤口喷雾以促进愈合并预防感染。然后将小鼠置于垫有加热垫的笼子中，直至其完全恢复。

术后三到四小时，打开 microCT 扫描仪，启动 microCT 控制软件并预热X射线管。然后用70%酒精处理碘造影剂容器的橡胶瓶塞，使用低死腔注射器按每克动物体重5至10微升的剂量抽取造影剂。排尽气泡后，用70%酒精擦拭麻醉小鼠的尾巴，并加热扩张尾静脉。

将造影剂注入小鼠尾部侧静脉。当控制软件中出现实时模式按钮时，表示X射线管已准备就绪。插入小孔径盖板和小动物床。

在数据库窗口中点击新建数据库按钮，并为新数据库输入名称。当对话框出现时，点击浏览按钮，导航到要保存数据库的驱动器位置。然后点击确定，即可在数据库窗口中看到新建的数据库。

设置扫描条件时，选择相应的参数。现在将注射后麻醉的小鼠放置在扫描仪的动物床中，并将仪器门向右滑动以启动安全联锁装置。点击实时模式按钮，以实时观察受试动物以及X射线捕获窗口和动物的状态。

按压载物台Z轴控制的前后按钮，移动动物床，直到小鼠胸部位于视野范围内。然后使用动物床控制的左右箭头，将动物调整至蓝色边界框内。在控制软件窗口的旋转控制下拉列表中选择90，点击“设置”按钮以旋转机架，确保动物始终保持在X捕获窗口的蓝色边界框内。

在 X 捕获窗口中，单击鼠标左键以调整心肺感兴趣区域的大小。拖动边缘，使心肺信号在同步视图中清晰可见。按下初始位置按钮，并重新调整心肺感兴趣区域的大小。

确保在所有机架位置下，感兴趣区域均覆盖膈肌和心脏的心尖部分。然后将机架旋转90度，以确保 cardiorespiratory 迹线仍然清晰可见。当动物就位后，单击CT扫描按钮以启动图像采集。

CT 扫描确认消息将出现。单击“是”。红色的 X 射线激发指示灯将启动仪器，扫描将开始。

扫描结束后，在二维查看软件中观察重建图像的横断面、冠状面和矢状面。最后将动物从扫描仪中取出，并持续监测直至其完全恢复。此处展示了心肌梗死小鼠心脏的血池短轴舒张末期和收缩末期代表性横截面图像。

这些图像显示了无心肌梗死的小鼠心脏短轴舒张末期和收缩末期的横断面，左心室腔显示清晰，背景噪声极少。请注意，在接受左前降支冠状动脉结扎的小鼠心脏短轴图像中，对应于心肌梗死的对比剂稀疏区域被清晰地勾画出来，但在假手术动物中则未出现此现象。

根据17节段美国心脏协会模型，左心室可细分为基底段、中腔段和心尖段的短轴部分。在这些代表性的心肌断层极坐标图中，与假手术小鼠相比，心肌梗死小鼠的中前壁、中下侧壁、中前侧壁、心尖前壁和心尖侧壁节段显示出明显不同的灌注缺损。一旦掌握操作技巧，心肌梗死模型的建立可在45分钟内完成，而后续的微计算机断层扫描（microCT）成像则需要4小时。

在进行该操作时，重要的是要记住心脏功能表现依赖于麻醉的类型和程度。因此，为了获得准确的测量结果，在图像采集过程中应尽可能保持心率处于生理状态。该技术建立后，为药理学领域的研究人员探索小鼠干预策略以及分析不同治疗方案对疾病进展的影响铺平了道路。

观看本视频后，您应能充分理解心肌梗死手术的操作过程，并掌握如何结合碘基血池对比剂使用高速显微CT系统。请注意，使用异氟烷可能存在危险，在进行该操作时应始终采取适当的预防措施，例如确保良好的通风条件。