M i c r o a n g i o g r a p h y i n I s o l a t e d P e r f u s e d R a t H e a r t t o E v a l u a t e V a s c u l a r R e s p o n s e O r g a n s w i t h i n t h e b o d y h a v e t h e a b i l i t y t o r e g u l a t e t h e i r o w n b l o o d s u p p l y . V a s o c o n s t r i c t i o n d e c r e a s e s b l o o d f l o w , w h i l e v a s o d i l a t a t i o n i n c r e a s e s b l o o d f l o w . V i s u a l i z a t i o n o f c o n s t r i c t i o n a n d d i l a t i o n o f b l o o d v e s s e l s w i t h d r a g s ( v a s o a c t i v e a g e n t s ) i s a u s e f u l r e s e a r c h t o o l f o r e v a l u a t i n g v a s c u l a r r e s p o n s e . M i c r o a n g i o g r a p h y w i t h s p a t i a l r e s o l u t i o n i n t h e m i c r o m e t e r r a n g e w a s c a r r i e d o u t t o d e p i c t v a s c u l a r r e s p o n s e i n a n i s o l a t e d p e r f u s e d r a t h e a r t [ 1 ] . I n i m a g i n g e x p e r i m e n t s , t h e r a t w a s a n e s t h e t i z e d , t h e n t h e h e a r t w a s e x c i s e d . T h e i s o l a t e d h e a r t w a s m o u n t e d o n a s t e e l t u b e a n d p e r f u s e d w i t h p e r f u s i o n f l u i d t o s u p p l y n u t r i e n t s a n d o x y g e n ( F i g . 1 ) ; p e r f u s i o n f l u i d w a s u s e d a s a s u b s t i t u t e f o r b l o o d a n d d i r e c t e d i n t o b l o o d v e s s e l s . T h e c o n t r a c t i l e f u n c t i o n a n d r e g u l a r h e a r t r h y t h m r e t u r n e d t o t h e i s o l a t e d h e a r t w i t h i n a f e w s e c o n d s . T h e i s o l a t e d p e r f u s e d h e a r t p r o v i d e s a n e x c e l l e n t t e s t - b e d f o r u n d e r t a k i n g c a r e f u l l y c o n t r o l l e d d o s e - r e s p o n s e s t u d i e s . A f t e r a d m i n i s t e r i n g a n i o d i n e c o n t r a s t a g e n t i n j e c t i o n , t h e v a s c u l a r r e s p o n s e i n s m a l l b l o o d v e s s e l s c o u l d b e v i s u a l i z e d d u r i n g t h e p e r f u s i o n o f v a s o a c t i v e a g e n t s . C o r o n a r y m i c r o a n g i o g r a p h i c i m a g i n g w a s c a r r i e d o u t a t t h e B L 2 8 B 2 b e n d i n g - m a g n e t b e a m l i n e , e m p l o y i n g a s i n g l e c r y s t a l m o n o c h r o m a t o r , w i t h t h e m o n o c h r o m a t i c X - r a y e n e r g y a d j u s t e d t o 3 3 . 2 k e V j u s t a b o v e t h e i o d i n e K - e d g e e n e r g y . A n X - r a y i m a g i n g s y s t e m r e q u i r e s a h i g h s h u t t e r s p e e d ( s h o r t e x p o s u r e t i m e ) t o p r o d u c e s h a r p a n d b l u r - f r e e i m a g e s o f f a s t - m o v i n g h e a r t s , a n d f o r t h i s p u r p o s e w e d e v e l o p e d a s h u t t e r s y s t e m u s i n g a m o v i n g - c o i l g a l v a n o m e t e r - b a s e d s c a n n e r . T h e s h o r t e s t s h u t t e r o p e n t i m e w a s 3 m s . X - r a y s t r a n s m i t t e d t h r o u g h t h e o b j e c t a r e d e t e c t e d b y t h e X - r a y d i r e c t - c o n v e r s i o n t y p e d e t e c t o r i n c o r p o r a t i n g t h e X - r a y S A T I C O N p i c k u p t u b e [ 2 - 4 ] . T h e X - r a y c a m e r a h a s a r e s o l u t i o n o f 1 , 0 5 0 s c a n n i n g l i n e s a n d c a n r e c o r d i m a g e s a t a m a x i m u m s p e e d o f 3 0 f r a m e s / s . S e q u e n t i a l i m a g e s w e r e o b t a i n e d w i t h a n i n p u t f i e l d o f v i e w o f 6 . 9 m m × 6 . 9 m m , a n d t h e e q u i v a l e n t p i x e l s i z e p r o j e c t e d o n t o t h e i n p u t w i n d o w w a s 6 . 9 μ m . I m a g e s i g n a l s a r e c o n v e r t e d i n t o a d i g i t a l f o r m a t a n d s t o r e d i n a f r a m e m e m o r y w i t h a 1 0 2 4 × 1 0 2 4 p i x e l s f o r m a t a n d 1 0 - b i t r e s o l u t i o n . F i g . 1 . I s o l a t e d p e r f u s e d r a t h e a r t i n d i c a t e d b y a b l u e a r r o w . A c e t y l c h o l i n e a n d s o d i u m n i t r o p r u s s i d e w e r e v a s o a c t i v e a g e n t s u s e d i n t h i s e x p e r i m e n t , a n d w i t h t h e m a s t u d y t o e v a l u a t e v a s c u l a r r e s p o n s e s b y m e a s u r i n g i n t e r n a l d i a m e t e r s o f s m a l l b l o o d v e s s e l s o n t h e b a s e l i n e a n d u n d e r t h e s t r e s s o f i n d u c e d v a s o a c t i v e a g e n t s ( p e r f u s i o n o f a g e n t s ) . S e q u e n t i a l i m a g e s o f t h e l e f t c o r o n a r y a r t e r i e s w e r e t a k e n a t h e a r t r a t e s o f 3 0 0 - 4 0 0 p e r m i n u t e . S m a l l b l o o d v e s s e l s o f l e s s t h a n 5 0 μ m i n d i a m e t e r w e r e d i s p l a y e d i n i m a g e s ( F i g . 2 ) . T h e i m a g e s s h o w a n a r e a o f 5 . 6 m m w i d e b y 4 . 4 m m h i g h . 25 F i g u r e 2 ( a ) s h o w s a f r a m e f r o m a b a s e l i n e a n g i o g r a p h i c s e q u e n c e , F i g . 2 ( b ) a n a c e t y l c h o l i n e s t r e s s s e q u e n c e , a n d F i g . 2 ( c ) a s o d i u m n i t r o p r u s s i d e s t r e s s s e q u e n c e . A l l o f t h e s e i m a g e s s h o w t y p i c a l d i a m e t e r c h a n g e s i n s m a l l c o r o n a r y a r t e r i e s i n r e s p o n s e t o a g e n t s . I n t h e a r t e r i a l t r e e , v a s o d i l a t a t i o n ( w h i t e a r r o w s ) w a s o b s e r v e d i n s m a l l a r t e r i e s l e s s t h a n a p p r o x i m a t e l y 1 0 0 μ m i n d i a m e t e r , w h e r e a s l a r g e a r t e r i e s ( y e l l o w a r r o w s ) u n d e r w e n t a l m o s t n o c h a n g e i n i n t e r n a l d i a m e t e r d u e t o t h e v a s o a c t i v e a g e n t s . T h e s e a g e n t s o n l y c h a n g e t h e d i a m e t e r s o f s m a l l b l o o d v e s s e l s . F u r t h e r m o r e , n e w a r t e r i a l b r a n c h e s o f c o r o n a r y a r t e r i e s w i t h d i a m e t e r s o f 2 0 - 3 0 μ m b e c a m e v i s i b l e i n F i g . 2 ( c ) . T h e p r e s e n t i m a g i n g s y s t e m e n a b l e s t h e d i r e c t e v a l u a t i o n o f v a s o d i l a t a t i o n i n s m a l l c o r o n a r y a r t e r i e s o f l e s s t h a n 5 0 μ m d i a m e t e r f o r t h i s t i m e . K e i j i U m e t a n i a , K a z u h i t o F u k u s h i m a b a n d K a z u r o S u g i m u r a b ( a ) S P r i n g - 8 / J A S R I ( b ) K o b e U n i v e r s i t y , S c h o o l o f M e d i c i n e E - m a i l : u m e t a n i @ s p r i n g 8 . o r . j p F i g . 2 . M i c r o a n g i o g r a p h i c i m a g e s ( a ) a t b a s e l i n e , ( b ) w i t h a c e t y l c h o l i n e s t r e s s a n d ( c ) w i t h s o d i u m n i t r o p r u s s i d e s t r e s s . W h i t e a r r o w s i n ( b ) a n d ( c ) i n d i c a t e a p p a r e n t v a s o d i l a t a t i o n a n d n e w a r t e r i a l b r a n c h e s i n r e s p o n s e t o v a s o a c t i v e a g e n t s , w h e r e a s l a r g e a r t e r i e s ( y e l l o w a r r o w s ) u n d e r w e n t a l m o s t n o c h a n g e o f i n t e r n a l d i a m e t e r . R e f e r e n c e s [ 1 ] K . U m e t a n i e t a l . , P r o c . 2 0 0 2 I E E E I n t l . S y m p . o n B i o m e d i c a l I m a g i n g : M a c r o t o N a n o ( 2 0 0 2 ) 5 6 1 . [ 2 ] K . U m e t a n i e t a l . , A n a l . S c i . 1 7 S u p p . ( 2 0 0 1 ) i 5 3 1 . [ 3 ] T . Y a m a s h i t a e t a l . , N i t r i c o x i d e 5 ( 2 0 0 1 ) 4 9 4 . [ 4 ] T . Y a m a s h i t a e t a l . , C i r c u l a t i o n 1 0 5 ( 2 0 0 2 ) 3 e . c b a 1 0 0 μ m 26
home
- JP
- EN