Контрастность Enhanced Imaging судна использованием MicroCT
27 января 2011 г.
Контрастность расширенной визуализации небольших судна животного microCT является быстрое, экономически эффективное и высокой пропускной способностью техники для серийного На месте Экзамен для развития опухоли, для анализа сети кровеносных сосудов, которые питают их, и для следующего ответа опухоли в доклинической терапевтического вмешательства (ы).
Целью данного метода визуализации сосудов с контрасным усилением с помощью микрокомпьютерной томографии (микро-КТ) является разработка оптимального способа получения высококачественных наборов данных для анализа сосудистых сетей у живых мышей. Это достигается путем внутривенного введения рентгеноконтрастного вещества in vivo. Затем животное подготавливают к микро-КТ визуализации путем введения анестезии и надежной фиксации в многофункциональной камере для минимизации артефактов движения во время микро-КТ сканирования.
После сканирования данные микро-КТ реконструируются и загружаются в программное обеспечение для визуализации. Заключительным этапом процедуры является настройка параметров двумерной передаточной функции для повышения видимости кровеносных сосудов и присвоения сосудам, костям и мягким тканям разных цветов для их разграничения. В итоге можно получить результаты, демонстрирующие сосудистую сеть живых животных с помощью КТ-визуализации с использованием рентгеноконтрастного усиления и рендеринга с двумерной передаточной функцией.
Здравствуйте, я Сью Реш, PJA Патти из Центра визуализации малых животных при Институте исследования детского рака имени Грихи в Медицинском центре Университета Техаса в Сан-Антонио. Я Чарльз Келлер, также из Института исследования детского рака имени Грихи в Медицинском центре Университета Техаса в Сан-Антонио. Сегодня мы продемонстрируем вам процедуру визуализации кровеносных сосудов у живых животных с использованием рентгеноконтрастного вещества для заполнения кровяного русла.
Мы используем данную процедуру в наших лабораториях для изучения средних и крупных сосудов сложных спонтанных опухолей у трансгенных мышей. Итак, приступим. Для начала процедуры возьмите 0,2 мл на 20 г веса контрастного вещества для визуализации пула крови с йодом Xio 60 XL в концентрации 20 мг йода на мл, используя инсулиновый шприц объемом 0,5 куб. см с иглой 28,5 G и низким dead space.
Введите контрастное вещество живой мыши через дистальную венозную сеть хвоста. Через 10 минут после инъекции подготовьте животных к микро-КТ визуализации.
Сначала подвергните животных наркозу в акриловом боксе, подключенном к смеси 2% изофлурана в 100% кислороде со скоростью потока 2,5 литров в минуту. Через несколько минут проведите тест с зажимом пальца лапы для проверки глубины анестезии. Затем, чтобы минимизировать артефакты движения, зафиксируйте мышь, поместив её в специально сконструированную, имеющуюся в продаже мультимодальную камеру с системой подачи и отвода воздуха.
Поддерживайте подачу смеси 2% изофлурана и 100% кислорода для обеспечения непрерывной анестезии животного во время сканирования. После подготовки мыши ее можно сканировать на установке микро-КТ, предназначенной для исследования живых животных. Подключите мультимодальную камеру с мышью к вытяжным трубкам.
С помощью объемного КТ-сканера GE Explorer locus можно сканировать животное с разрешением 93 µm. Этот объемный сканер использует ПЗС-детектор размером 3 500 на 1750 пикселей для конусно-лучевой реконструкции по методу Фельдкампа; независимые параметры платформы устанавливаются как постоянные при силе тока 450 µA, напряжении 80 kV и времени экспозиции 100 ms. Для достижения более высокого контраста между костной и мягкой тканями сосуда стандартные параметры могут быть изменены: от пяти до восьми кадров на проекцию и от 360 до 720 проекций для полного поворота на 360°; общее время сканирования после проведения КТ составляет приблизительно 15–20 минут.
Реконструируйте изображения с помощью специализированного программного обеспечения для анализа пучка EVS от производителя. Продолжайте наблюдать за мышью до полного выхода из наркоза. После реконструкции данные микро-КТ могут быть использованы для создания усовершенствованных одномерных или двухмерных функций передачи изоповерхности.
При визуализации изображений с помощью программного обеспечения для обработки 3D-изображений SEG для создания двумерной проекции трехмерного набора данных используйте двумерную функцию передачи, которая дополнительно улучшает различие между сосудами и костью. В процессе рендеринга приписывайте цвета и прозрачность выборке лучей на основе функции передачи, которая, в свою очередь, зависит от значения CT и величины градиента. Вручную настраивайте функции передачи, руководствуясь гистограммами значений CT, чтобы выделить интересующие области и объекты.
Здесь представлены репрезентативные результаты, демонстрирующие изображение функции передачи двумерного переноса на микро-КТ скане мыши дикого типа, которой был введен Xia one 60 xl. Мы только что продемонстрировали вам способ получения высококачественных наборов данных для анализа сосудистых сетей у живых мышей. Эта методика может быть эффективно использована для качественной и количественной оценки антиангиогенеза в доклинических исследованиях с использованием как трансгенных мышей, так и мышей с ксенографтами.
При выполнении данной процедуры важно обеспечить точное введение контрастного вещества в хвостовую вену и расположить животное таким образом, чтобы минимизировать артефакты движения, которые могут возникнуть из-за дыхания. На этом все. Спасибо за просмотр и удачи в ваших экспериментах.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье рассматривается метод контрастного исследования сосудов мелких животных с помощью микроКТ, который позволяет проводить высококачественный анализ сосудистых сетей у живых мышей. Этот метод является быстрым, экономически эффективным и подходит для высокопроизводительного изучения развития опухолей и терапевтического ответа.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Онкология
- Методы визуализации
Теоретическая часть
- МикроКТ-визуализация имеет важное значение для изучения сосудистых сетей.
- Контрастные вещества повышают видимость кровеносных сосудов.
- Понимание особенностей сосудистой сети опухоли имеет решающее значение для терапевтического вмешательства.
- Методы визуализации in vivo снижают необходимость в инвазивных процедурах.
Цель исследования
- Разработать метод исследования сосудистой сети опухоли in situ.
- Проанализировать сеть кровеносных сосудов, поддерживающих рост опухоли.
- Мониторировать ответ опухоли на доклиническую терапию.
Используемые методы
- Внутривенное введение рентгеноконтрастного вещества.
- Введение животного в состояние наркоза и его надежная фиксация.
- Микро-КТ сканирование для получения данных о сосудах.
- Реконструкция данных микро-КТ для визуализации.
Основные результаты
- Были получены высококачественные наборы данных сосудистых сетей.
- Посредством настройки параметров была достигнута повышенная видимость кровеносных сосудов.
- Для разграничения кровеносных сосудов, костной и мягкой тканей были назначены разные цвета.
- Результаты продемонстрировали эффективность визуализации сосудов живого животного.
Выводы
- МикроКТ с контрастным усилением является ценным инструментом для анализа сосудов.
- Данный метод поддерживает исследования в области биологии опухолей и оценки эффективности лечения.
- В будущем область применения метода может расшириться на другие направления биомедицинских исследований.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Микрокомпьютерная томография (микроКТ) сосудов с контрастным усилением обеспечивает количественную визуализацию сосудистых сетей с высоким разрешением на живых моделях грызунов, что напрямую способствует доклинической оценке антиангиогенной терапии. Данная методология решает проблему дифференциации мягких тканей и сосудистой системы, предоставляя критически важные данные для валидации мишеней и снижения механистических рисков при разработке онкологических препаратов. Интеграция этого метода в рабочие процессы раннего поиска и трансляционного анализа повышает прогностическую достоверность и обосновывает решения по развитию портфеля препаратов.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет исследовать сосудистые мишени и пути в релевантных моделях заболеваний на грызунах.
- Способствует снижению биологических рисков путем визуализации архитектуры средних и крупных сосудов в контексте опухоли.
- Обеспечивает функциональную валидацию мишеней посредством количественной и качественной оценки сосудов.
- Повышает прогностическую достоверность исследований механизмов действия антиангиогенных препаратов.
Скрининг и разработка анализа
- Подготовка валидированных систем визуализации in vivo для последующего скрининга соединений.
- Обеспечение стандартизированных, воспроизводимых параметров визуализации для получения согласованных результатов анализа.
- Возможность количественного измерения сосудистых изменений в ответ на воздействие исследуемых терапевтических средств.
- Поддержка масштабируемой платформенной оценки агентов, модулирующих состояние сосудов.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет результаты визуализации со стратегиями трансляционных биомаркеров в онкологических моделях.
- Обеспечивает непрерывность процесса — от оценки сосудов на этапе поиска до доклинических исследований эффективности.
- Предоставляет скорректированные с учетом рисков данные для продвижения антиангиогенных кандидатов.
- Усиливает прогностическое снижение рисков путем корреляции данных визуализации с терапевтическими результатами.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный метод визуализации сосудов применим на всех этапах — от первичного поиска до идентификации ведущих соединений и доклинической валидации, особенно в рамках программ по онкологии и биологии сосудов.
- Фундаментальная биология: способствует проверке гипотез и уточнению сигнальных путей, обеспечивая прямую визуализацию сосудистых сетей in vivo.
- Скрининг: обеспечивает воспроизводимые количественные результаты визуализации для оценки соединений и стандартизации анализа.
- Аналитика: позволяет получать волюметрические измерения и данные на основе функций переноса для сравнения состояния сосудов в различных экспериментальных группах.
- Трансляционные исследования: связывает этапы фундаментальных открытий и доклинических исследований путем сопоставления данных визуализации с конечными точками, значимыми для течения заболевания.
- Корпоративное использование: создает возможность многократного использования метода визуализации для различных исследований биологии сосудов и опухолей.
Операционное и корпоративное влияние
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неоднозначность при валидации сосудистых мишеней.
- Операционная ценность: обеспечивает стандартизированные, воспроизводимые и масштабируемые рабочие процессы визуализации для обеспечения сопоставимости различных исследований.
- Стратегическая ценность: служит основой для принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и повышает эффективность использования капитала за счет предоставления надежных доклинических данных.
- Влияние на портфель: позволяет осуществлять приоритизацию и продвижение антиангиогенных и сосудисто-модулирующих кандидатов с учетом оценки рисков.
Рекомендации по реализации
- Требуется опыт работы с лабораторными животными, навыки проведения анестезии и внутривенного введения контрастных веществ.
- Необходим доступ к оборудованию для микроКТ высокого разрешения и специализированному программному обеспечению для обработки изображений.
- Требуется межкомандная стандартизация параметров визуализации и протоколов анализа данных.
- Может потребоваться адаптация протоколов визуализации для различных моделей грызунов или типов опухолей.
- Артефакты движения и качество инъекции являются практическими ограничениями, которые необходимо контролировать для обеспечения оптимального качества данных.
