The use of medical imaging as a non-invasive or minimally invasive method to assess disease or treatment response continues to grow. A similar trend is observed in pre-clinical research, in general, and more specifically in macaques, enabling longitudinal assessment of disease in individual animals. Computed tomography (CT) is such an imaging technique used to obtain clinically applicable data. To acquire a chest CT using a cone beam tomography system, some kind of respiration control is needed. A commonly used technique for this is endotracheal intubation and mechanical ventilation. However, although routinely performed this can increase the risk of impact on welfare in comparison with non-invasive imaging. Therefore, we studied the option of retrospectively gated CTs: acquiring high resolution chest CTs in freely breathing macaques. For this, we compared 748 CTs obtained during free breathing with 881 CTs obtained with mechanical ventilation in combination with a breath-hold procedure predominantly on the appearance of misregistration artifacts. The scans were obtained during different stages of multiple experimentally induced respiratory diseases. The comparison shows that although there are still streaking artifacts present in the retrospective gated scans, the amount of shading artifacts is reduced to such a level that it possibly dominates underlying lesions, causing misdiagnosis. Our data reveal that the use of retrospective gating in high resolution CTs for macaques can be successfully applied. With the use of this technique, artifacts due to free breathing are reduced to a diagnostically appropriate level. Most importantly, this technique makes chest CTs with this instrumentation a non-invasive modality.
L'utilisation de l'imagerie médicale comme méthode non invasive ou invasive minimale pour évaluer la réponse à la maladie ou au traitement continue de croître. Une tendance similaire est observée dans la recherche préclinique, en général et plus spécifiquement chez les macaques, pour permettre une évaluation longitudinale de la maladie chez des animaux individuels. La tomodensitométrie (TDM) est une technique d'imagerie utilisée pour obtenir des données cliniquement applicables. Pour acquérir des images de TDM thoracique à l’aide d’un système de tomographie à faisceau conique, le contrôle de la respiration est nécessaire. Bien que l’intubation endotrachéale et la ventilation mécanique effectuées régulièrement facilitent le contrôle respiratoire, elles peuvent aussi augmenter le risque d'impact sur le bien-être par rapport à l'imagerie non invasive. Par conséquent, nous avons étudié l’option de TDM rétrospectivement synchronisées: acquisition d’images de TDM thoracique haute résolution chez des macaques respirant librement. Pour ce faire, nous avons comparé 748 TDM obtenues pendant la respiration libre avec 881 TDM obtenues avec une ventilation mécanique en combinaison avec une procédure d'apnée principalement sur l'apparition d'artefacts d'erreur d'enregistrement. Les images ont été obtenues à différents stades de multiples maladies respiratoires induites expérimentalement. La comparaison montre qu’il existe toujours des artefacts striés dans les acquisitions d’images synchronisées rétrospectives. Cependant, la quantité d’artefacts d’ombre est réduite à un niveau susceptible de masquer des lésions sous-jacentes causant des erreurs de diagnostic. Nos données montrent que l’utilisation de la synchronisation rétrospective dans les TDM haute résolution est possible chez les macaques. Plus important encore, cette technique fait des TDM thoraciques effectuées avec cet instrument une modalité non invasive.
Medizinische Bildgebung als nicht- oder minimal-invasive Methode zur Beurteilung von Krankheiten oder des Ansprechens auf eine Behandlung findet zunehmend Verwendung. Ein ähnlicher Trend ist in der präklinischen Forschung zu beobachten, wo diese Verfahren generell und speziell bei Makaken eine longitudinale Beurteilung von Krankheiten bei einzelnen Tieren ermöglichen. Die Computertomographie (CT) ist ein solches bildgebendes Verfahren, mit dem klinisch anwendbare Daten gewonnen werden können. Um eine Thorax-CT mit einem Kegelstrahltomographen aufzunehmen, ist eine Art der Atemkontrolle erforderlich. Die routinemäßig durchgeführte endotracheale Intubation und mechanische Beatmung, die der Atemkontrolle dient, kann im Vergleich zur nicht-invasiven Bildgebung das Risiko einer Beeinträchtigung des Wohlbefindens erhöhen. Daher untersuchten wir die Option des retrospektiven CT-Gatings: die Aufnahme von hochauflösenden Thorax-CT bei frei atmenden Makaken. Dazu verglichen wir 748 CT, die während der freien Atmung gewonnen wurden, mit 881 CT, die unter mechanischer Beatmung in Kombination mit einer Atemanhalteprozedur erfolgten, wobei das Auftreten von Fehlregistrierungsartefakten im Vordergrund stand. Die Scans erfolgten während verschiedener Stadien von mehreren experimentell induzierten Atemwegserkrankungen. Der Vergleich zeigt, dass in den retrospektiven Scan-Gatings weiterhin Streifenartefakte vorhanden sind. Die Menge der Schattenartefakte ist jedoch auf ein solches Maß reduziert, dass sie möglicherweise die darunter liegenden Läsionen dominieren und eine Fehlbefundung verursachen. Unsere Daten zeigen, dass die Verwendung von retrospektivem Gating in hochauflösenden CT bei Makaken möglich ist. Am wichtigsten ist, dass diese Methode Thorax-CT mit dieser Instrumentierung zu einer nicht-invasiven Modalität macht.
El uso de radiografías medicas como un método no invasivo o de invasión mínima para identificar enfermedades o respuestas a tratamientos continúa creciendo. Se ha observado una tendencia parecida en investigaciones preclínicas, en general y más concretamente en macacos, lo que permite una evaluación longitudinal de enfermedades en animales individuales. La tomografía computarizada (TC) es una técnica de radiografía utilizada para obtener datos clínicamente aplicables. Para realizar una TC pectoral utilizando un sistema de tomografía de haz cónico, se necesita algún tipo de control respiratorio. Aunque se utilicen habitualmente, la intubación endotraqueal y la ventilación mecánica que ayuda en el control respiratorio pueden aumentar el riesgo de impacto en el bienestar del animal en comparación a las radiografías no invasivas. Por tanto, hemos estudiado la opción de una TC retrospectivamente controlada: adquiriendo una TC pectoral de alta resolución con respiración libre en macacos. Para ello comparamos 748 TC obtenidas con respiración libre con 881 TC obtenidas con ventilación mecánica en combinación con un procedimiento de retención de la respiración predominantemente con la aparición de artefactos de falta de registro. Los escáneres se obtuvieron durante distintas fases de enfermedades respiratorias inducidas de forma experimental. La comparación muestra que todavía existen artefactos de retransmisión presentes en los escáneres controlados retrospectivamente. Sin embargo, la cantidad de artefactos de tonalidades se ha visto reducida a un nivel que posiblemente domina las lesiones subyacentes que provocan un diagnóstico erróneo. Nuestros datos muestran que el uso de control retrospectivo en TC de alta resolución para macacos es posible. Y lo que es más importante, esta técnica hace que las TC pectorales sean no invasivas con este instrumento.
Keywords: chest CT; non-human primate; refinement; respiratory management.