Quantification of In-Stent Restenosis Parameters in Rabbits by Micro-CT

Zusammenfassung

Ziel: Als etabliertes Restenose-Modell kann nach Endotheldenudation, Ballonangioplastie und Stentimplantation eine intimale Hyperplasie in der Kaninchenaorta reproduzierbar induziert werden. Ziel dieser Studie war, die Mikro-CT als neue Methode zur lückenlosen Quantifizierung der Neointima nach Ballonangioplastie und Stentimplantation im Tiermodell zu evaluieren. Material und Methoden: Zur Induktion einer intimalen Hyperplasie wurde bei 7 weißen New-Zealand-Kaninchen unter angiographischer Kontrolle ein 5 mm breiter und 2 cm langer Stent in der abdominellen Aorta platziert. An 700 transversalen Mikro-CT-Schnittbildern wurden Restenoseparameter (Neointima, Mediadicke, Lumen) quantitativ erfasst und mit segmentalen histologischen Schnitten (n = 30) verglichen. Ergebnisse: Die Angiographie zeigt 6 Wochen nach Stentimplantation keine makromorphologische Veränderung der Gefäßwand. Das Stentlumen war gegenüber der normalen Gefäßwand aufgeweitet (1,1 - 1,2:1). In der Mikro-CT lassen sich an explantierten Aortensegmenten die Stentstreben von der umgebenden Gefäßwand diferenzieren. Der Stent lässt sich dabei lückenlos und dreidimensional darstellen. In der histologischen Aufarbeitung zeigte sich eine konzentrische Intimahyperplasie (Intima/Media-Verhältnis 0,27 ± 0,02; p < 0,001). Im quantitativen Vergleich zeigt sich eine hochsignifikante Korrelation (r = 0,84 bis 0,96) der erfassten Restenoseparameter zwischen Mikro-CT und Histopathologie. Schlussfolgerung: Der Vorteil der nichtdestruktiven Analytik mit der Mikro-CT ergibt sich aus der gezielten Detektion morphologischer Veränderungen, bevor einzelne stentinkorporierte Gefäßwandsegmente der histopathologischen Untersuchung zugeführt werden, sowie der Möglichkeit zur lückenlosen, quantitativen Bestimmung von Gefäß- und Restenoseparameter vor der Einbettung des Gewebes.

Abstract

Purpose: The well-defined model of angioplasty and stent implantation in the rabbit aorta is useful in experimental studies of restenosis. This study was performed to evaluate the feasibility of Micro-CT for quantification of in-stent restenosis in a rabbit aortic in-stent-restenosis model. Material and Methods: To induce in-stent restenosis seven female New Zealand rabbits underwent balloon dilation and denudation prior to stenting the abdominal aorta. After six weeks on atherogenic diet, animals were killed and the aorta was perfused with contrast agent. Micro-CT morphometric analysis of balloon and stent injured arteries obtained by 700 transverse sections (voxel size 10 µm) was compared to conventional histological analysis. Results: Intimal hyperplasia was present in stented and balloon injured arteries with a moderate intimal area assessed by Micro-CT and conventional histology (3.91 ± 0.5 mm² vs. 4.18 ± 0.42; r = 0.9). High significant correlations between Micro-CT image analysis and conventional histomorphometry were obtained for lesion size, size of media, size of lumen and stent area (r = 0.84 to 0.96). Conclusion: Micro-CT is feasible for quantitative information about restenosis following balloon angioplasty and stent implantation and has the potential to become a standard technique in many laboratories which will augment serial histology as the reference method for ex-vivo studies of restenosis.

Key words

Micro-Computed Tomography - stent - vasculature - restenosis

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1 * Authors contributed equally to this study