非侵入性的光声计算机断层扫描的老鼠心脏解剖学和功能

心血管疾病发病率的主要原因,临床前研究的动物模型更好地理解其机制至关重要。在过去的几十年中,非侵入性成像的小动物模型体内提供了洞察的结构和功能与生理和临床表型的相关性。

光声计算机断层扫描(协议)是一个新兴的心脏成像技术相结合的功能从光照明和光学对比高空间分辨率从声学检测。然而,大多数出版协议原型并没有证明非侵入性心脏成像的详细解剖或功能表型由于照明不佳和检测方案。

在最新发表的一篇论文光科学与应用为首的教授的一组科学家,音)诉王从加州理工学院光学成像实验室,安德鲁和Peggy Cherng医学工程系、电气工程系、加州理工学院、美国、和Tzung教授k Hsiai生物工程学系和心脏病学,医学部门,加州大学洛杉矶分校,同事提出了三维鼠体内整个心脏使用最近开发的三维协议(3-D-PACT)平台。

调节照明和探测方案,在10秒3-D-PACT扫描了的老鼠心脏和心脏图像重建的一系列基于time-gating策略。3-D-PACT显著提高图像清晰度和肥胖之间捕捉动态心脏结构的变化和控制老鼠;即室大小、心肌壁厚,心脏内的流动。此外,3-D-PACT能够记录在各种大小不同的血流的血管系统健康,肥胖,高血压大鼠,包括主动脉、肺动脉、左和右冠状动脉。

解决声从胸部肋骨和肺气囊失真,包括心脏,作者展示了一个大型声学检测孔径从众多观点的角度收集光声信号。而且,最令人兴奋和具有挑战性的目标之一在心脏成像容积是心跳,它包含丰富的血流动力学信息,但模糊了图像。作者应用time-gated重建的指导下同步心电图(ECG)测量正确的运动的构件。3-D-PACT以及ECG-aided同步,主要解决从以前的协议方法的挑战,揭示了整个大鼠心脏解剖和血流动力学变化。

科学家们总结的优点成像设置:“显示心脏解剖,3-D-PACT采用半球形声学检测孔径大角度来减轻影响引起肋骨和肺;1064 nm的光线均匀照明也促进深层渗透整个心;心跳周期允许ECG-guided time-gating方法减少motion-induced工件在十秒扫描。”

成功的影像解剖细节进一步使心脏功能和动态测量。“光学成像对比3-D-PACT描述心肌肌红蛋白的分布和血液中的血红蛋白,揭示心脏解剖与生理和功能相关性,”他们补充说。

“3-D-PACT是一个开放的成像平台同时为临床前研究和临床翻译提供心脏解剖和功能。与建立了成像模式相比,心脏的协议提供了额外的physiology-related信息成像速度和分辨率高,但不需要电离辐射或侵袭性,使协议一个有前途的工具,人类新生儿的心脏成像,”科学家们的预测。