BAKGRUND: Magnetkamera (MR) kan identifiera aterosklerotiska plack som löper risk att brista och därmed orsaka stroke eller hjärtinfarkt. Metoden är dock bristfälligt validerad på grund av den osäkerhet som uppstår då 2D histologiska snitt ska registreras med 3D MR-bilder.

SYFTE: Att optimera validering av MR-bildtagning av aterosklerotiska plack genom användning av multi-modal MR och 3D histologi.

MATERIAL och METOD: Patienter som skulle opereras för att avlägsna aterosklerotiska plack från arteria karotis genomgick dedikerad plack-MR där följande parametrar undersöktes: plackets fettinnehåll, blödning inuti placket och maximal intensitet av turbulent blodflöde. Undersökningarna gjordes med en Philips 3T MR-kamera: (a) 4-punkt Dixon 3D gradient-eko, (b) T1-viktad spin-eko, (c) 4D fas-kontrast. Upplösningen var 0.6x0.6x0.7mm, 0.35x0.35x3mm respektive 1.14x1.25x1.14mm x 25ms. Vatten-, fett- and R2*-bilder (blödning) beräknades utifrån Dixon-sekvensen.Efter operation bäddades placken in i paraffin och enface-bilder togs varje 50µm i Z-riktning. Bilderna registrerades i ImageJ/Fiji och användes för att bygga en 3D-volym av placket. Vid varje 200µm togs snitt för biologiska markörer och histologiska färgningar. De färgade snitten registrerades med motsvarande enface-bilder. Detta resulterade i 3D-volymer med en upplösning på 1.02x1.02x200µm. Den histologiska 3D-volymen registrerades manuellt med uppsamplade och co-registrerade MR-bilder.

RESULTAT: T1-viktade bilder var bäst för registrering av plack inom varje snitt. Registrering av kärlets lumen optimerades genom en kombination av 4D fas-kontrast, det första Dixon-ekot och vatten-bilder. Registrering av fett och R2* från MR-bilder med fett och blödning från 3D histologi uppvisade god överensstämmelse.

SLUTSATS: Optimal validering av MR-bilder av aterosklerotiska plack kan åstadkommas genom att kombinera olika anatomiska landmärken från multimodala MR-bilder av plack och 3D-histologi. Genom att använda 3D-histologi korrigerar man för registreringsproblem som är relaterade till ”out-of-plane” vinklingar av vävnadssnitt och krympning och deformering till följd av histologiskt bearbetning av placket. Den detaljerade biologiska informationen från 3D-histologi kan förväntas förstärka fynden från in vivo MR-bilder.

This paper proposes a new methodology for computing Hausdorff distances between sets of points in a robust way. In a first step, robust nearest neighbor distance distributions between the two sets of points are obtained by considering reliability measures in the computations through a Monte Carlo scheme. In a second step, the computed distributions are operated using random variables algebra in order to obtain probability distributions of the average, minimum or maximum distances. In the last step, different statistics are computed from these distributions. A statistical test of significance, the nearest neighbor index, in addition to the newly proposed divergence and clustering indices are used to compare the computed measurements with respect to values obtained by chance. Results on synthetic and real data show that the proposed method is more robust than the standard Hausdorff distance. In addition, unlike previously proposed methods based on thresholding, it is appropriate for problems that can be modeled through point processes.

Polycaprolactone (PCL) is a frequently used polymer for tissue engineering applications and has been suggested as a suitable scaffold for cardiac regeneration. PCL can be effectively procesed using electrospinning to form fibrous scaffolds with defined topographies. The topography, as well as the materials and suraface properties, signficanltly effect the performance and host response of the scaffold. We have investigated the effect of PCL scaffold topology on protein adsorption and how this translate to cell adhesion and proliferation. PCL sheets are relatively hydrophobic with a water contact angle of 72^o. The surface energy of PCL (20 mJ m^‐2) was obatined using the Good van OSS and Chaudhury (GvOC) method, and is in the range of many antifouling materials. Non-specific protein adsorption on PCL sheets was yet substantial (0.45 mg cm^‐2) when exposed to serum. A lower protein surface concentration was seen on fibrous PCL scaffolds prepared by electrospinning, presumably as a consequence of the lower diffusion in the scaffold. Proliferation of mesenchymal stem cells and cardiac progenitor cells was significantly improved when cultured on PCL sheets pre-treated with serum, but significantly lower than for fibrous PCL scaffolds. For the latter, no significant effect of serum pretreatment was observed, indicating that for PCL, fibre dimensions and scaffold topography has a larger influence on cell adhesion and proliferation than a high surface concentration of adsorbed proteins.