Faz kontrast manyetik rezonans görüntüleme sıçan ortak karotis arter

Bu yordamı genel amacı fare ortak karotid arter kan akışında noninvaziv faz kontrast manyetik rezonans görüntüleme kullanarak ölçmek etmektir.

Faz kontrast manyetik rezonans görüntüleme (PC-MRI) kan akımı gibi akışı ile ilgili parametreleri ölçmek invaziv olmayan bir yaklaşımdır. Önceki çalışmalar anormal kan akımı sistemik vasküler riski ile ilişkili olabilir göstermiştir. Böylece, PC-MRI ilgili klinik araştırmalar için kardiyovasküler hastalıkların hayvan modellerden alınan verileri tercümesi kolaylaştırabilir. Bu raporda, biz ortak karotid arter (CCA) kan akımını ölçmek için cine-gated PC-MRI kullanarak fareler açıklayınız ve ilgili analiz yöntemleri tartışmak. Bu yordam bir imzalat, canlı hayvan gerçekleştirilebilir ve ötenazi işlemden sonra gerektirmez. Önerilen tarama parametreleri için kan akımı, sonuç mükemmel tekrarlanabilirlik gösteren tekrarlanabilir ölçümler verim. Bu makalede açıklanan PC-MRI yordam farmakolojik test, patofizyolojik değerlendirme ve serebral hemodinami değerlendirme için kullanılabilir.

Manyetik rezonans görüntüleme (MRG) iç vücut yapıları ve Fizyoloji ayrıntılı bilgiler sağlar ve giderek preklinik hayvan çalışmaları ve klinik tanı için kullanılıyor çok yönlü bir yaklaşımdır. Hayvan modelleri çok önemli klinik dolaylı ¹daha iyi anlamak için önemlidir. Hayvan modelleri oldukça anestezi gereksinimleri ve fizyolojik parametreler ile ilgili olarak insanlardan farklı olarak, MRI yordamlar kadar hayvanlar için duruma getirilmesi önem varsayar.

Faz kontrast MRI (PC-MRI) kan akımı gibi akışı ile ilgili parametreleri ölçmek için akan spin hızı kullanır MRI özel bir türüdür. PC-MRI ile hayvan modellerini kullanarak ana arterlerde akışı desen eşleme, kardiyovasküler patolojileri ²ışık yardımcı olur. Ayrıca, PC-MRI non-invaziv kan akımı patofizyolojik koşulları ³doğal değişiklikler izleyebilirsiniz. Bu gözlemler PC-MRI insan kalp-damar hastalıkları hayvan modellerinde kullanılan değerli bir yaklaşım olduğunu göstermektedir.

Bu raporda, miktar kan akımı sıçan ortak karotid arter (CCA) için bir yöntem açıklanmaktadır. Baş ve boyun oksijenli kan ile iki CCAs vermeniz ve karotid arter hastalığı inme önemli bir nedenidir. Bu nedenle, CCA içinde erken patoloji tespit çok önemli. Bu yordamı yaklaşık olarak 15 dk süresince ve potansiyel olarak hemodinami değişikliği, böyle ateroskleroz veya kontur ile koşulları uygulanabilir.

Kurumsal Bakım ve kullanım Komiteleri (IACUC) Çin Tıp Üniversitesi'nin tüm prosedürleri onayladı.

1. hayvan hazırlık ve izleme

1. Cüzdan, anahtarlar, kredi kartı, vb gibi tüm manyetik olarak duyarlı nesneler MRI tarama için hayvan hazırlık başlıyor önce tarayıcı oda dışında bırakın.
2. Başlangıçta bir indüksiyon kutusuna gerektiği gibi 3-5 min için %5 isoflurane (ISO) ve oksijen (2 L/dak) karışımı kullanarak fare (2 aylık erkek Sprague-Dawley (SD) fare, 280-350 g) anestezi.
3. Hayvan yaslanmış ve bir kuyruk veya ayak çimdik yanıt sergiler, ISO yönetim durdurma ve hayvan tarama odasına aktar.
4. Fare kafa ilk yüzükoyun MRI yatakta yerleştirin ve anestezi korumak için bir burun konisi aygıtı üzerinden % 2-3 ISO teslim.
5. Solunum solunum yastık algılayıcıyı hayvanın gövde altında yerleştirerek izlemek.
6. Sensör bir solunum sistemi ve solunum hızı arasında 40-50 vuruş / dakika (bpm) için onay bağlayın.
7. PC-MRI toplama, cine geçitli bir elektrot doğru forepaw koyun ve sol arka pençe, sırasıyla (Şekil 1a).
8. Elektrokardiyografi (EKG) kabloları birlikte twist.
9. Bir kafa tutucu kulak bar ve bir ısırık bar ile kafa hareketi kısıtlamak için hayvan güvenliğini sağlamak için kullanın.
10. Sistem veya gazlı bez yastıkları ısıtma sıcak bir hava içinde iken mıknatıs vücut ısısını korumak için kullanın.
11. R-dalga ECG monitörde (Şekil 1b) açık olduğundan emin olun ve hayvanın tarayıcıya yerleştirin. Görüntü birimi bobin tarafından alınan hayvanın boyun üst yüzey bobin yerleştirmek için gerek yoktur.

2. Mr'ı edinme

1. % 2 – 3 ISO tüm görüntüleme işlemi sırasında anestezi korumak için kullanın. Sürekli olarak fizyolojik tepkiler ve tutmak kadar sürekli izlemek.
2. Hayvan tarayıcının içinde yerleştirilir ve fizyolojik olarak kararlı olmaya devam ediyor sonra MRI taramaları başlatın. Bu çalışmada 630 mT/m bir degrade gücü ile 7 T küçük bir hayvan MRI sistemi kullanmak, ama diğer alan güçlü küçük hayvan MRG sistemlerinde kullanılabilir.
3. MRI tarayıcı konsol monitörden "Localizer" serisi seçin ve izci görüntüler koronal, Aksiyel, oluşturmak için herhangi bir hızlı görüntü alma sırası, Örneğin, hızlı spin eko kullanarak tüm üç yönelimleri boyunca ve sagittal görüntüleri elde . Bunlar amacı izci görüntüleri görüntüleme uçaklar belirlemektir.
4. Hayvanın baş ve boyun ortasına mıknatıs merkezinde olduğundan emin olun. Doğru konumuna ulaşılıncaya kadar gerekirse, hayvanın pozisyonunu ayarlayýn. Hayvan yeniden konumlandırdıysanız izci görüntüleri elde etmek için tarama tekrarlamak.
5. "Saat uçuş (TOF) Anjiyo" serisi MRI tarayıcı konsol monitörden seçin ve ilk CCA tam anatomik yerini tespit etmek için bir 2D TOF anjiyo elde etmek. Aşağıdaki Tarama parametreleri kullanın: tekrarı zaman (TR) / echo zaman (TE) 22/4,87 ms, fiske vurmak açı = 90 °, görüş alanı (FOV) = 40 × 40 mm², matris boyutu = 256 × 256, dilim kalınlığı uyarma (NEX) sayısı ile 0.6 mm = = 1.
   Not: TOF sırasının adı işportacı özgü olabilir. Kullanıcı konsol monitör bu parametreler ekleyebilirsiniz.
6. Doygunluk band "açık" ve venöz sinyalleri önlemek için üst yerleştirilir emin olun.
   Not: Doygunluk grup için genellikle TOF dizisi ile geliyor. Doygunluk grup monitörde görünmüyorsa, hizmet kişi bildirin.
7. TOF anjiyo kullanarak CCA bulmak sonra PC-MRI CCA ortasına görüntü boyutunda hedef ve öyle ki dilim kan akımı (Şekil 2a) yönüne dik orient.
8. Solunum ve ECG çoğunluğuna net sinyal (Şekil 1b), monitör bilgisayarda gösterilen MRI sisteme bağlı ve "" "tetik modu" Mr tarayıcı konsol monitörden olmak tetikleyici modülü ayarlamak emin olun.
9. Bilgisayardan izleme (Şekil 1b) PC-MRI tarama işlemini başlatmadan önce hayvanın fizyolojik yanıt istikrarlı olduğunu onaylayın. Perdeleme seçimleri "Tarih" monitör bilgisayar ve konsol monitör MRI inceden inceye gözden geçirmek içinde olduğundan emin olun.
   Not: Bu çalışmada kullanılan sistem izleme Fizyoloji işportacı tarafından sağlanır. En hayvan tarayıcılar için sağlanan ve işportacı özgü benzer Fizyoloji izleme sistemleri vardır.
10. PC-MRI dizisi dizi MRI tarayıcı konsol monitörden seçin ve aşağıdaki parametreleri kullanarak geçişli PC-MRI taramaları gerçekleştirmek: TR/TE=15.55/4.51 ms (minimum TR ve TE), fiske vurmak açı 30 ° FOV = 40 × 40 mm², matris boyutu = 192 × 192, dilim = kalınlığı 2 mm, (VENC) kodlama hızı = 120 cm/s =, = NEX ile 8. Tek yönlü VENC uçak aracılığıyla yönde kazanılır.
    Not: Tarama zamanı yaklaşık 8,5 min, ama gerçek tarama zamanı nedeniyle kardiyak döngüleri varyasyon hayvanlar arasında biraz farklı olabilir.
11. CCA, başka bir konuma gibi çatallanma ⁴' değiştirilecek bölgedir faiz (ROI) 2.6-2,9 resim alma, yineleyin.
12. Hayvan tarayıcıdan çıkarın ve tarama tamamlandığında onun kurtarma kafes dönmek.
13. Hayvan vücut ısısını korumak için Isıtma lambası ile sıcak. Lamba en az 15 cm aşırı ısınmayı önlemek için hayvan uzakta tutmak.
14. Ne zaman hayvan taşımak başlar ve bir yanıt bir kuyruk veya ayak çimdik olarak sergileyen, Isıtma lambası dön.

3. veri işleme

1. MRG veri Digital Imaging and Communications Tıp (DICOM) biçimi veya diğer bir işportacı özgü biçimde kaydedin. İki tür ile Cine seriyi oluşturmak: bir büyüklük görüntüyü (anatomi) ve faz görüntü (Şekil 2b).
   Not: bazı tarayıcılar büyüklüğü görüntü × faz veya karmaşık farkı (farklı degradeler hız kodlama ile iki satın almalar arasında karmaşık çıkarma) olabilir, görüntü üçüncü türü oluşturulur. Üçüncü resim satıcı bağımlıdır.
2. Görüntü verileri önceden işlemek. Gizli faz hız harita içine görüntü ve faz-ofset hata ⁵düzeltin.
   Not: Faz görüntü sinyal şiddeti gerçek hız değerleri yerine rasgele bir Bay birimi var, ama Bay sinyal şiddeti hız için doğrusal olarak orantılıdır. Faz görüntüden yüksek MRI sinyal genellikle VENC değeri olarak atanır ve minimum sinyal VENC ters değeri atanır. Matlab komut dosyası örneği için tamamlayıcı kod dosyasına 1 bakın veÇalıştır"düğmesine basın.
3. ROI dikkatle CCA sınırını izleyerek betimlemek. Arter dilate ve çeşitli kardiyak aşamalarında oluşturmak gibi her zaman dilimi için ROIs betimlemek. Kan akımı arter yatırım getirisi, yani, hız × alan üzerinde entegre ederek hesaplayın. Her arter sonuçlandı kan akışının mL/s biriminde yapıldı. Matlab komut dosyası örneği için tamamlayıcı kod dosyasına 2 bakın veÇalıştır"düğmesine basın.

Doğru dilim geometri PC-MRI deney başarısı sağlamak için çok önemli. Uçak doğru görüntü konumlandırma bir "yuvarlak" arter şekli (Şekil 3a) görüntüler ve arter ile daha az dik olduğunda bükülme, yani, arttıkça elde edilen arter geometri oval, kısmi hacmin daha büyük lider olur etkileri (Şekil 3b). Şiddetli kısmi ses efektleri kan akışı ^6,7tahmindi için yol açacak. Bu nedenle, biz arter şekli oval ise görüntü boyutunda yeniden konumlandırma savunucusu.

Intra-tarama tekrarlanabilirlik zaman tabii bir temsilcisi ispiyoncu kalp döngüsü rakamlar 4' te görüntülenir içinde kan akımı değiştirir. Görüldüğü gibi kan akımı maksimum sistolik aşamasında ulaşır ve her iki bölümde için diyastolik aşamasında taban çizgisine döndürür. Şekil 5a ve 5b göstermek Bland Altman arsa ve bir dağılım çizim, sırasıyla, aynı oturumda iki kan ölçümleri ölçümleri arasında iyi bir korelasyon gösteren arasında (R²0.7, P = < 0.001). Önerilen tarama parametreleri ile tekrarlanabilir ölçümler, sonuç mükemmel tekrarlanabilirlik gösteren kan akışını sağlar. Bu özelliği ana arterler ^8,9farmakolojik etkileri test yararlı olabilecek.

PC-MRI kan akımını ölçmek için invaziv olmayan bir yaklaşımdır, boyuna izleme gerektiren protokolleri avantajlı olabilir. Şekil 6 saat ders için bir hayvan bir kalp döngüsünde yaşları 2 ve 4 ayda taranmış ve CCA kan akışında önemli ölçüde yaş-bağımlı, gösteriyor ki hızlı bir gelişme içinde rats düşündüren görüntüler. Bu nicel değerlendirmeler kan akımı dolaşım sistemi daha iyi anlamak için gerekli olan ve bu nedenle, kontur ve ateroskleroz preklinik çalışmalar bir potansiyel olarak yararlı bir araç olabilir.

Resim 1 : Hayvan kontrolü. sağ forepaw (bir) ECG elektrotlar yerleştirilir ve sol arka pençe ve solunum yastık sensör hayvanın gövde altında yer alıyor. (b) EKG ve solunum sinyalleri monitörde açıkça görülebilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Resim 2 : PC-MRI taramaları ve temsili resim konumunu gösteren resim. (bir) dilim TOF anjiyo yeniden oluşturulan sagittal ve koronal görünümlerinden üzerinde konumlandırma. Mavi çizgili CCA orta düzeyde görüntü düzlemi belirtir. (b) büyüklük ve faz görüntüleri temsilcisi bir hayvandan cine-serisi görüntülerin bir zaman dilimi. Kırmızı oklar, CCA konumu gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 3 : Temsilcisi büyüklüğü görüntüler. (bir) görüntüleme uçak arter ile dikey ve (b) görüntüleme uçak dik olmayan arter için. Görüntüleme uçak arter ile dik ise arter şekli oval için tur değişir. CCA içeren alan kırmızı kutusunda güçlendirilmiş. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 4 : İçi-tarama testi kan akışının temsilcisi ispiyoncu. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 5 : Intra-bölüm tekrarlanabilirlik CCA kan akışı ölçümler. bölümleri arasında alınan iki kan akışı ölçüm karşılaştırma (bir) Bland Altman arsa. Düz çizgiyi kesik çizgiler % 95 güven aralığı tasvir ederken iki ölçüm arasındaki ortalama farkı gösterir. (b) dağılım çizim iki kan akışı ölçümler. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 6 : Boyuna 2 aylık ve 4 - ay yaşlı hayvan kan akımı CCA içinde yaş bağımlı değişiklikleri gösterilen inceden inceye gözden geçirmek.

PC-MRI kan akımı non-invaziv ve boyuna değerlendirilmesi için kapsamlı bir yaklaşım olacaktır. Biz PC-Mr sıçan CCA'ı gerçekleştirmek için bir protokol mevcut. Bu yordam herhangi bir hayvan MRI tarayıcı gerçekleştirmek kolay ve iyi tekrarlanabilirlik gösterir.

PC-Mr tekniği insan ^10,11 hem de hayvan çalışmaları ^4,12artan popülerlik kazanmıştır. Bu çalışmalar arasında sonuçlarını Peng vd. ⁴ onların yaklaşımı benzerliği nedeniyle özellikle ilgilendiren olsa da geçerli çalışmalarında en önemli fark Uzaysal Çözünürlük 0,21 mm, bu söz konusu raporda 0.31 mm ile karşılaştırıldığında kullanmaktır. Sınırlı Uzaysal Çözünürlük önemli ölçüde tarama zamanı azaltır, ancak sonuç kısmi hacim etkisi özellikle daha küçük damarları ^6,7için akış miktar önyargı. Ölçüm hassasiyeti öncelikleri, Uzaysal Çözünürlük 0,21 mm ile artık bu listede olduğu zaman tarama içinde önerilen gelecekte hayvan çalışmaları.

Sigara-gated PC-MRI kan akışı ölçüm birçok insan çalışmaları nedeniyle, önemli ölçüde daha az tarama saat ^6,13,14,15farklı bir yöntem olarak kullanılıyor. Ancak, Sigara-gated PC-MRI sıçan kalp hızı 400 bpm yüksek olabilir gibi önceden klinik test için kullanılan hayvanlarda sistolik ve diyastolik aşamalar arasına hızlı değişim önde gelen önerilir değil. Sigara-gated PC-MRI nispeten daha düşük akış değerleri ve daha yüksek varyasyonları ⁷ile sonuçlanan sistolik aşamasında çok önemli bilgiler eksik; Bu nedenle, yalnızca önceden klinik test için kullanılan hayvanlarda kaba tahminler gelen için kullanılabilir.

Birçok tarama parametreleri için PC-MRI veri kesin quantifications bağlı olan ve VENC da onlardan biri. VENC küçümseme faz kenar yumuşatma ¹⁶ neden olur ama daha yüksek bir VENC değeri görüntü kalitesi ¹⁷bozulma yol açar. Biz normal yetişkin SD fareler için uygun olan 120 cm/s, VENC değeri kullanılır. Vasküler tonda değişiklikler, farklı türler ⁴gibi beklenen zaman öyle ki daha iyi görüntü veya değerlendirmeler elde edilebilir VENC değeri optimize edilmelidir.

Özellikle dikkat protokol önemli adımlar için güvenilir bir sonuç elde etmek için ödenmesi gerekmektedir. İlk olarak, rezonans devreleri ve MRI rezonans frekansı bozulması ECG sinyal ile önlemek için bu EKG kabloları birlikte bükmek için önerilmektedir. İkinci olarak, küçük hayvan MRI tarayıcıları çoğunluğu içinde iken mıknatıs hayvanın vücut ısısını korumak için dolaşan bir sıcak su devresi dahil. Ancak, su akan gürültü tanıtır ve bu nedenle, ECG sinyal ile müdahale. Böylece, geçişli bu PC-MRI çalışmada, bir sıcak hava gating kalitesini artırmak için sıcak su dolaşım sistemi kullanmak yerine sistem veya gazlı bez yastıkları ısıtma kullanmanızı öneririz.

Bu çalışmada, veri toplama için yalnızca bir 2D PC-MRI sıra istihdam edildi, unutulmamalıdır. Cine-gated 2D PC-MRI temel teknik avantajları nedeniyle kan akışı miktar azaltılmış tarama zaman ve standart tarayıcıları uygulanması kolay için umut verici bir araç olarak ortaya çıkmıştır. Ancak, 2D PC-Mr tekniği ile edinilen veriler hacimsel satın almalar ve izleme, böylece türbülanslı akış gibi bazı önemli bilgiler eksik güvenilir düzene eksikliği nedeniyle sınırlıdır. Zaman çözüldü 3D PC-MRI darbe diziler gibi hızlandırılmış cine PC-MRI ile sıkıştırılmış algılama ve paralel görüntüleme ^18,19 -meli var olmak daha fazla state-of--art teknikleri ile gelecekte sıçan CCA deneyler uygulanmaktadır. Bu gelişme hızı dağıtım ve akış yapıları kayma yönleri anlayışlar sağlanması sağlayacaktır. Yine de, hayvan hazırlanması ve bu raporda sunulan protokolleri izleme bu 4 D PC-MRI teknikleri hala geçerlidir.

Sonuç olarak, biz fareyi kullanma non-invaziv PC-MRI CCA kan akımı ölçer basit ve güvenilir bir yordamı göstermek. Bu görüntüleme yöntemi daha da uygulamalar farmakolojik etkileri, patofizyolojik değerlendirme ve serebral hemodinami değerlendirilmesi test içerir.

İfşa etmek bir şey yoktur.

Bu eser Bakanlığı Bilim ve teknoloji, Tayvan, grant MOST-105-2314-B-039-044-MY2 sayısı altında gelen hibe tarafından desteklenmiştir.