التصوير غير الغازية وتحليل الدماغي نقص التروية في الفئران الحية عن طريق تقنية متقدمة في البوزيتروني مع<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG

Summary

Brain damage resulting from cerebral ischemia may be non-invasively imaged and studied in rats using pre-clinical positron emission tomography coupled with the injectable radioactive probe, ¹⁸F-fluorodeoxyglucose. Further, the use of modern software tools that include volume of interest (VOI) brain templates dramatically increase the quantitative information gleaned from these studies.

Abstract

السكتة الدماغية هي ثالث سبب رئيسي للوفاة بين الامريكيين 65 سنة من العمر أو أكثر ^1. فشل نوعية الحياة للمرضى الذين يعانون من السكتة الدماغية للعودة إلى وضعها الطبيعي في الغالبية العظمى من المرضى ^2، والذي يرجع أساسا إلى النقص الحالي في العلاج السريري للسكتة الدماغية الحادة. وهذا يتطلب فهم الآثار الفسيولوجية للنقص التروية الدماغية على أنسجة المخ على مر الزمن، ويمثل منطقة رئيسية للبحث النشط. وتحقيقا لهذه الغاية، تم إحراز تقدم التجريبي باستخدام الفئران كنموذج قبل السريرية للسكتة الدماغية، وخاصة، وذلك باستخدام أساليب غير الغازية مثل ^F-18 fluorodeoxyglucose (FDG) إلى جانب البوزيترون البوزيتروني (PET) التصوير ^3،10،17. هنا نقدم استراتيجية لإحداث نقص التروية الدماغية في الفئران عن طريق المتوسطة انسداد الشريان الدماغي (MCAO) أن يقلد البؤري نقص التروية الدماغية لدى البشر، والتصوير آثاره على مدى 24 ساعة باستخدام FDG-PET إلى جانب الأشعة السينية التصوير المقطعي (CT) مع البيرة PET-CT الصك. وتنصهر وأصوات العراق أطلس القالب بعد ذلك إلى البيانات الفئران الدماغية لتمكين تحليل غير متحيز في الدماغ والمناطق الفرعية ^(4). وبالإضافة إلى ذلك، يتم تقديم وسيلة ل3D التصور للدورة الوقت FDG-PET-CT. وباختصار، فإننا نقدم بروتوكول مفصلة لبدء، قياس، وتصور حدثا السكتة الدماغية التي يسببها في الفئران سبراغ داولي الذين يعيشون في ثلاثة أبعاد باستخدام FDG-PET.

Introduction

السكتة الدماغية هي واحدة من الأسباب الرئيسية للوفاة في الدول المتقدمة، ومسؤولة مباشرة عن وفاة 1 من 19 أمريكيا ^1. وتشير التقديرات إلى أن حوالي 795،000 الأميركيين تجربة السكتة الدماغية كل عام، منها 87٪ من هذه هي الدماغية في الطبيعة ^5. وخلال هذا الحدث الدماغية، إمدادات مستمرة من الأوكسجين والجلوكوز إلى الخلايا العصبية القشرية قد انخفضت قيمتها بشدة الأمر الذي أدى إلى بيئة ميتة، الأمر الذي يؤدي إلى انخفاض وظيفة الخلوية في مناطق الدماغ المتضررة. اعتمادا على شدة السكتة الدماغية، وتدفق الدم في الدماغ وامتصاص الجلوكوز يختلف مكانيا وزمانيا.

الأضرار الناجمة عن السكتة الدماغية يمكن تحديدها من خلال أساليب غير الغازية، مثل ^F-18 fluorodeoxyglucose (FDG) البوزيترون البوزيتروني ^6. FDG هو التماثلية الجلوكوز حيث تم استبدال مجموعة الهيدروكسيل في موقف 2 "من قبل بوزيترون التي ينبعث منها ¹⁸ F النظائر ¹⁸ F هو advantageous بسبب طويلة، و 110 دقيقة نصف الحياة، مما يسمح لاستخدامها للكشف عن استهلاك الجلوكوز في الدماغ. FDG PET تنتج عالية الدقة خريطة الكمية للاستهلاك deoxyglucose داخل الدماغ ⁷ الى ¹⁸ F يميل إلى تتراكم في مناطق الاستهلاك العالي الجلوكوز، مشيرا إلى أن هذه الأنسجة هي غاية عملية الأيض نشطة ^{8. 18} F نواة تمر اضمحلال بيتا، والإفراج عن بوزيترون، والتي أبادت بسرعة مع الإلكترون قريب، وتنتج أشعة جاما، والتي يتم الكشف عنها بواسطة الصك. بالاشعة FDG PET ويمكن تكرار في نفس الفرد مع 10 لا يقل عن ¹⁸ F حياة نصف، أو حوالي 18 ساعة، بين المسح، وبالتالي توفير وسيلة لدراسة التغيرات في نشاط الدماغ مع مرور الوقت في نفس الفرد.

النماذج الحيوانية قبل السريرية، مثل الفئران، وغالبا ما تستخدم لتقييم آثار السكتات الدماغية وفعالية من العلاجات للسكتة الدماغية. منذ FDG PET هو غير الغازية، فإنه يمكن استخدامها لقياسآثار السكتة الدماغية مع مرور الوقت دون تعطيل فسيولوجيا الحيوان. تبعا لموقع الحدث السكتة الدماغية، ويمكن أن تتأثر مناطق مختلفة من الدماغ. ومع ذلك، مع الحيوانات الصغيرة مثل الفئران، وتحديد يدويا وقياس النشاط في مناطق معينة من الدماغ الفئران يمكن أن يكون تحديا. من أجل مقارنة النشاط الأيضي الجلوكوز في مناطق معينة من الدماغ الفئران مع مرور الوقت، حجم الفائدة (أصوات العراق) أن يكون كميا يجب أن يرسم باستمرار. وقد تم وضع أطلس دقيقة للدماغ الفئران للتخفيف من حدة هذه المشكلة ^9، وقد تم تحويلها إلى شكل رقمي لاستخدامها في القياس الكمي للبيانات FDG-PET قبل السريرية. نحن هنا نقدم وسيلة لتصنيف تلف الأنسجة السكتة الدماغية بطريقة متسقة والأزياء المنهجي. تفاصيل طريقة إجراء العمليات الجراحية لبدء نقص التروية الدماغية في نموذج حيواني، قياس مناطق فرعية محددة في الدماغ تتأثر السكتة الدماغية، وإنتاج تصور ثلاثي الأبعاد لمدى وموقع السكتة الدماغيةتلف الأنسجة باستخدام التقنيات والأدوات المناسبة. باستخدام المنهجية الموصوفة في هذه الدراسة، يمكن للباحثين بدء الدوام نقص التروية الدماغية لدى الفئران، وإجراء التصوير PET، وحجم التغيرات التي FDG امتصاص باستخدام مناطق الدماغ محددة في نماذج السكتة الدماغية قبل السريرية مع مرور الوقت.

Protocol

التعامل مع الحيوانات وجميع التجارب معهم وأداء بدقة وفقا لبروتوكولات التي تمت الموافقة عليها من قبل اللجنة المؤسسية رعاية الحيوان واستخدام جامعة نوتردام (بروتوكول رقم 14-086).

1. الحيوانات

1. الحيوانات والسكتة الدماغية البدء: الفئران الذكور سبراغ داولي استخدام وزنها بين 220 و 270 غرام للجميع الدراسات السكتة الدماغية.
2. تخدير الفئران مع 2.5٪ isofluorane (2 لتر / دقيقة في 100٪ O ₂₎ باستخدام مخروط الأنف.
3. وضع الحيوان في الاستلقاء على ظهري وسادة التدفئة. الشريط أسفل الأرجل الأمامية.
4. يحلق ventralsurface من الرقبة. الإعدادية منطقة حلق مع 70٪ ETOH تليها 10٪ محلول اليود providone.
5. وتستخدم الأدوات المعقمة لهذا الإجراء. يتم استبدال القفازات بعد الإعدادية للحيوان. ويعمل تقنيات طرف العقيمة.
6. باستخدام مقص، وجعل 2-2.5 سم شق موازية للالقصبة الهوائية، 0.5 سم إلى اليمين من القصبة الهوائية. باستخدام dissectio كليلةن تحديد موقع الشريان السباتي.
7. استخدام الكامشات للمساعدة في تصور السفينة. وضع المشبك الصغير على الشريان السباتي المشترك (CCA).
8. تحديد موقع النقطة المتفرعة الأولى التي ستكون الشريان السباتي الخارجي (ECA) والشريان السباتي الداخلي (ICA). كوى فروع أصغر تعلق على اللجنة الاقتصادية لأفريقيا، مثل الشريان القذالي.
9. Ligate اللجنة الاقتصادية لأفريقيا بالقرب من فرع إلى الشريان الغدة الدرقية مع خياطة 4-0 الحرير. وينبغي أن يكون الغرز طول إضافي لتمكين المرقأة لعقد خياطة.
10. كوى اللجنة الاقتصادية لأفريقيا فوق خياطة (cranially). لكبح خياطة مع المرقأة، وسحب ECA نحو caudally وسيكون مواز مع CCA.
11. تحديد موقع ICA واستخدام المشبك الصغير أخرى لتسد هذا الشريان.
12. جعل ثقب صغير في ECA باستخدام مقص الربيع الصغيرة. أدخل مطبق في اللجنة الاقتصادية لأفريقيا وربط الخيط حول مطبق لمنع تدفق الدم.
13. إزالة المشبك الصغير على ICA ودفع مطبق حتى يشعر المقاومة.
    ملاحظة تأكد من التقدم مطبق في ICA وليس الشريان pterygopalatin. ومطبق يجب أن تتقدم بسلاسة، وينبغي ألا ينظر الطرف الأبيض إذا تم وضع مطبق بشكل صحيح.
14. إزالة المشبك الصغير من CCA. قطع أي مطبق الزائد أو خياطة.
15. ضع 9 ملم كليب السيارات لإغلاق شق الجلد.
16. إزالة الحيوانات من التخدير والسماح الحيوان لتوقظ. بعد 2 ساعة:
    1. تخدير الفئران مع isoflurane.
    2. إزالة مقاطع الجرح.
    3. تحديد نهاية مطبق وإزالته من الشريان الدماغي الأوسط عن طريق سحب بلطف على ذلك حتى غيض الأبيض من مطبق يأتي في اتصال مع الغرز. لا تسحبه كل مخرج، وهذا سوف يسبب النزيف.
    4. استبدال مقاطع الجرح إلى الجرح.
    5. إزالة الحيوانات من التخدير والسماح الحيوان لتوقظ.

2. الحصول على الصور

تنفيذ ثلاث PET CT والصورةعلب لكل الفئران. اتخاذ ما قبل المسح الضوئي 1-2 أيام قبل حمل السكتة الدماغية، لتوفير أساس ^ل18 F-FDG امتصاص. مسح كل 1.5 ساعة الفئران بعد السكتة الدماغية، قبل أن يتم تنفيذ ضخه (صورة مع مطبق لا يزال في الحيوان). مسح كل فأر 26 ساعة بعد السكتة الدماغية (24 ساعة بعد ضخه) لتحديد الضرر أنسجة المخ يرجع إلى الإصابة بالسكتة الدماغية.
ملاحظة: نقطة زمنية 24 ساعة المذكورة في بقية مخطوطة يشير إلى وقت آخر ضخه عندما تم فحصها الفئران.

1. تخدير الفئران تحت 2.5٪ غاز isofluorane في غرفة التخدير.
2. ضخ ما يقرب من 500 μCi ¹⁸ F-deoxyglucose (FDG) (200 ميكرولتر الحجم الكلي) في الوريد ذيل فأر.
3. انتظر 1 ساعة.
4. وضع الفئران مخدرة على السرير الفئران القياسية، تحت مخروط الأنف isofluorane التخدير. قس المسافة بين الأنف في ملم من الفئران وحافة السرير الفئران لتعويض الأفقي.

3. الحصول على الصور

1. مفتوحة البيرة جناح قوات العمليات الخاصةtware.
2. تحديد المستحوذ.
3. تسمية دراسة جديدة.
4. تحت PET أو SPECT انقر فوق إضافة> حدد بروتوكول PET. انقر فوق إضافة.
5. تحت CT انقر فوق إضافة> حدد بروتوكول CT. انقر فوق إضافة.
6. انقر عدد الوظيفة تحت الأفقية الأولي تحت PET. تعيين العدد إلى مسافة تقاس ملم بين الأنف من الفئران وأمام السرير الفئران. كرر CT.
7. تعيين رهنا الجرذ وأدخل الوزن بالجرام.
8. تعيين مجمع لFDG.
9. ضبط الوقت وحقن حقن التاريخ والجرعة.
10. انقر على زر بدء الدراسة.
    ملاحظة: عند الانتهاء من PET CT المسح، سيتم حفظ البيانات تلقائيا.
11. فتح البيرة Reconstructor.
12. تشانجنرال الكتريك قيد الانتظار لآخر 10 أو الكل.
13. حدد اسم ملف المسح الضوئي.
14. انقر فوق إضافة.
15. انقر فوق ابدأ إعادة الإعمار. سيتم حفظ الملف في شكل MicroPET: ملاحظة.

4. تحليل صورة

1. لتحليل الصورة باستخدام برامج التحليل PMOD بالتزامن مع جورج شيفر الدماغ الأطلس.
   1. مفتوحة PMOD> فيوجن.
   2. انتقل إلى علامة التبويب CoRegistration تجهيزها في الجزء العلوي من الشاشة.
   3. فتح القائمة المنسدلة تحميل المرجعي في وسط الشاشة واختر NifTI. انتقل إلى C: //PMOD3.2/resources/templates/usertemplates. حدد الجرذ (W.Schiffer) -FDG.nii ثم انقر فوق فتح.
   4. فتح القائمة المنسدلة تحميل الإدخال على يمين الشاشة واختر MicroPET. انتقل إلى المطلوبملف MicroPET. حدده وانقر فوق فتح.
   5. انتقل إلى علامة التبويب دليل CoRegistration في الجزء العلوي من الشاشة.
   6. حدد علامة التبويب الرابع في المجموعة الوسطى من علامات التبويب على اليمين (Reslicing).
      ملاحظة: سوف تظهر اثنين من الأزرار على مسح MicroPET.
   7. استخدام مستطيل أبيض مفتوح لتدوير بالاشعة MicroPET والمستطيل الأبيض شغل لتحريك بالاشعة MicroPET. محاذاة اثنين من بالاشعة. للقيام بذلك، حدد موقع المعالم مثل الغدد هاردرية، وأعلى وميزات الدماغية الخلفية التي يمكن استخدامها لتتناسب مع مسح MicroPET مع نموذج الدماغ. ثم، وضبط الفحص MicroPET حتى يطابق حتى مع أطلس الدماغ (W. شيفر).
      ملاحظة: على سبيل المثال، والغدد هاردرية تظهر مشرقة على كل من مسح MicroPET وأطلس الدماغ (W. شيفر)، ويمكن استخدامها كمرجع لالمحاذاة.
   8. إذا لزم الأمر، وتناوب مسح MicroPET 180 درجة في رأي الاكليلية ورفع الفحص بشكل كبير في عشرالبريد الرأي سهمي، جنبا إلى جنب مع غيرها من التغييرات الطفيفة التوجه.
   9. انتقل إلى علامة التبويب شاشة فيوجن كامل (VOIs) في الجزء العلوي من الشاشة.
   10. حدد المصدر A في أعلى يمين الشاشة.
   11. انتقل إلى قالب> أطلس في أسفل الصفحة.
   12. حدد الجرذ (W. شيفر) من القائمة المنسدلة.
       ملاحظة: (اختياري) الرجوع إلى دليل التبويب CoRegistration حيث الأطلس يجب أن يظهر مضافين على أطلس الدماغ (W. شيفر). الأطلس يمكن أن تستخدم للمساعدة في محاذاة مسح MicroPET وأطلس الدماغ (W. شيفر). بعد المحاذاة، والعودة إلى علامة التبويب شاشة فيوجن كامل (VOIs). سوف يظهر القالب على الدماغ، مما يشير التي سيتم قياس أجزاء من الدماغ لالاحصائيات VIO.
   13. حدد المصدر B في أعلى يمين الشاشة.
   14. حدد زر أصوات العراق الاحصاء في على righ العلويطن من الشاشة.
       ملاحظة: سوف يظهر جدول البيانات.
   15. اختر حفظ.
       ملاحظة: الكتابة كما ستظهر [أصوات العراق إحصائيات] النافذة.
   16. اختر حفظ لملف النظام.
       ملاحظة: PMOD (حفظ): اختيار ستظهر مكونات النافذة.
   17. في حقل اسم الملف، اكتب اسم الملف المطلوب.
   18. اختر حفظ.
2. لتحليل البيانات باستخدام مايكروسوفت أوفيس إكسيل 2010.
   1. فتح Excel.
   2. اختر ملف> فتح.
   3. تغيير نوع الملف من جميع ملفات Excel إلى كافة الملفات.
   4. انتقل إلى ملفات VIOSTAT المحفوظة. حدد الملف المطلوب.
      ملاحظة: ستظهر معالج الاستيراد.
   5. اختر إنهاء. إذا كنت تستخدم نظام التشغيل Mac، انقر مرتين على الملف VOISTAT وأنها ستفتح مباشرة كملف Excel.
   6. حدد العمود الذي يحتوي على VoiName الميدان (Region). نسخ المعلومات ولصقه في ملف Excel جديد.
   7. حدد العمود الذي يحتوي على حقول متوسط ​​و[1/1]. نسخ المعلومات ولصقها في ملف Excel جديد.
   8. كرر هذه العملية لجميع الملفات VOISTAT.
   9. تبدأ علامة تبويب جديدة لكل مجموعة البيانات.
   10. العودة إلى علامة التبويب الأولى. حدد خلية جديدة. حساب نسبة من الجانب الأيمن من قسم الدماغ إلى الجانب الأيسر من الدماغ قسم بقسمة قيمة الجانب الأيمن من الدماغ من الجانب الأيسر من الدماغ. يتم سرد قسم المخ ينتمون إلى الجانب الأيمن من الدماغ قبل قسم ينتمون إلى الجانب الأيسر من الدماغ. كرر هذا لجميع أقسام الدماغ.
   11. حدد خلية جديدة. استخدام الدالة AVERAGE لحساب متوسط ​​كل من نسب محسوبة سابقا في جميع الفئران.
   12. حدد خلية جديدة. حساب SEM كل قسم المخ باستخدام الدالة STDEV وتقسيم طر من قبل الجذر التربيعي لعدد من الفئران.
   13. كرر ذلك لكل مجموعة البيانات.

5. صورة التصور

1. تحويل الصور الى صيغة تحليل الملفات باستخدام برامج التحليل PMOD.
   1. مفتوحة PMOD> عرض.
   2. انتقل إلى علامة التبويب عرض في الجزء العلوي من الشاشة.
   3. فتح القائمة المنسدلة تحميل على يمين الشاشة واختر MicroPET. انتقل إلى MicroPET المطلوب أو ملف CT. حدده واضغط فتح.
   4. فتح القائمة المنسدلة حفظ على يمين الشاشة وحدد تحليل. انتقل إلى الوجهة المطلوبة. اكتب الاسم المطلوب في حقل اسم الملف. اختر حفظ.
2. خلق تسلسل الصور باستخدام برامج التصوير VolView.
   1. مفتوحة VolView.
   2. اختر فتح ملف في الجهة اليسرى من الشاشة.
   3. انتقل إلى إصدار تحليل للملف بيانات CT للمسح المطلوب. حدده واضغط فتح.
      ملاحظة: ستظهر معالج فتح ملف.
   4. استخدام الإعدادات الافتراضية عن طريق الضغط على التالي في نافذة منبثقة.
   5. حدد علامة التبويب الإضافات في الجهة اليسرى من الشاشة.
   6. فتح القائمة المنسدلة المساعد ثم اختر أداة> أحجام التداول دمج.
   7. قم بإلغاء التحديد من مكونات إعادة مقياس.
   8. حدد الإدخال تعيين الثانية.
   9. انتقل إلى إصدار تحليل للملف بيانات MicroPET لنفس المسح الضوئي. حدده واضغط فتح.
      ملاحظة: ستظهر معالج فتح ملف.
   10. استخدام الإعدادات الافتراضية عن طريق الضغط على التالي في كل شاشة.
       ملاحظة: سوف تظهر مسح MicroPET مضافين على الاشعة المقطعية.
   11. حدد إعداد لون / التعتيمعلامة التبويب الصورة في الجهة اليسرى من الشاشة.
   12. فتح القائمة المنسدلة المكونات في أسفل يمين الشاشة. حدد 1.
       ملاحظة: هذا سيضمن أن الاشعة المقطعية هي صورة الوحيدة التي تأثرت الاتجاهات التالية.
   13. في قسم عددي اللون رسم الخرائط، حدد نقطة الوسط. إزالته عن طريق سحبه للخروج من المنطقة المنزلق.
   14. حدد نقطة نقاط.
       ملاحظة: سوف تظهر نافذة اللون المنتقى.
   15. تغيير لون نقطة إلى الأسود.
   16. حدد نقطة الصحيحة.
       ملاحظة: سوف تظهر نافذة اللون المنتقى.
   17. تغيير لون نقطة إلى الأبيض.
   18. في قسم عددي التعتيم رسم الخرائط، إضافة نقطة بالنقر في أي مكان في المربع.
   19. ضبط القسم حتى تكون الصورة CT يعرض فقط الهيكل العظمي من الفئران.
   20. الاختيار تمكين تظليل.
   21. حدد Rعلامة التبويب eview في الجهة اليسرى من الشاشة.
   22. تغيير عدد من إطارات إلى 72.
   23. تغيير X دوران إلى 360.
   24. حدد إنشاء.
   25. انتقل إلى الوجهة المطلوبة. إنشاء مجلد جديد لتخزين الصور عن طريق النقر على الحق في مساحة فارغة واختيار الجديدة> المجلد.
   26. اكتب الاسم المطلوب في حقل اسم الملف. اختر حفظ.
       ملاحظة: سوف تظهر نافذة حجم الإطار.
   27. اختر موافق.
   28. سوف Volview توليد الصور. عندما يتم الانتهاء من ذلك، سوف تظهر نافذة تفيد "تم إنشاء الفيلم بنجاح!" اختر موافق.
   29. عودة إلى علامة التبويب إعدادات اللون / التعتيم.
   30. تحت مكون الوزن (ق)، وضبط شريط التمرير لمكون 1 لذلك فقد وVALU(ه) من 0.
       ملاحظة: فقط ستظهر الفحص MicroPET.
   31. كرر الخطوات من 5.2.21-28 لخلق تسلسل الصور الثاني.
   32. عودة إلى علامة التبويب إعدادات اللون / التعتيم.
   33. تحت مكون الوزن (ق)، وضبط شريط التمرير لمكون 2 لذلك لديه قيمة 0.
       ملاحظة: فقط سوف تظهر الاشعة المقطعية.
   34. كرر الخطوات من 5.2.21-28 لخلق تسلسل الصور الثالث.
3. توليد الأفلام تناوب (كما هو موضح في الفيديو) باستخدام برنامج يماغيج.
   1. مفتوحة يماغيج.
   2. حدد ملف> استيراد> صورة تسلسل.
   3. انتقل إلى الملف الذي يحتوي على الصور التي عرض البيانات فقط CT للمسح قبل. حدد الصورة الأولى واضغط تحديد.
      ملاحظة: سوف تظهر نافذة خيارات تسلسل.
   4. اختر موافق.
   5. حدد ملف &# 62؛ استيراد> صورة تسلسل.
   6. انتقل إلى الملف الذي يحتوي على الصور التي عرض البيانات فقط MicroPET للمسح قبل. حدد الصورة الأولى واضغط تحديد.
      ملاحظة: سوف تظهر نافذة خيارات تسلسل.
   7. اختر موافق.
   8. حدد ملف> استيراد> صورة تسلسل.
   9. انتقل إلى الملف الذي يحتوي على الصور التي عرض كل من البيانات المقطعية وMicroPET للمسح قبل. حدد الصورة الأولى واضغط تحديد.
      ملاحظة: سوف تظهر نافذة خيارات تسلسل.
   10. اختر موافق.
   11. اختر صورة> الأكوام> أدوات> الجمع بين.
       ملاحظة: سوف تظهر نافذة الموحد.
   12. اختر من القائمة المنسدلة Stack1. حدد كومة الذي يحتوي على البيانات CT.
   13. اختر من القائمة المنسدلة Stack2. حدد كومة الذي يحتوي على ميالبيانات croPET. اختر موافق.
       ملاحظة: سوف تستخدم مجموعة جديدة مع كل من بالاشعة تظهر.
   14. اختر صورة> الأكوام> أدوات> الجمع بين.
       ملاحظة: سوف تظهر نافذة الموحد.
   15. اختر من القائمة المنسدلة Stack1. حدد كومة التي تحتوي على أكوام مجتمعة.
   16. اختر من القائمة المنسدلة Stack2. حدد المكدس الذي يحتوي على كل البيانات المقطعية والبيانات MicroPET. اختر موافق.
       ملاحظة: سوف كومة جديدة مع جميع بالاشعة ثلاثة تظهر.
   17. الحفاظ على أكوام مجتمعة مفتوحة. كرر الخطوات من 5.3.2-16 ل 1.5 ساعة مسح آخر وآخر 24 ساعة مسح أكوام الصورة.
   18. اختر صورة> الأكوام> أدوات> الجمع بين.
       ملاحظة: سوف تظهر نافذة الموحد.
   19. اختر من القائمة المنسدلة Stack1. حدد المكدس الذي يحتوي على كافة البيانات مسح مسبقا.
   20. حدد Stack2 القائمة المنسدلة. حدد المكدس الذي يحتوي على كل 1.5 ساعة بعد بيانات المسح الضوئي.
   21. تحقق الجمع بين عموديا.
   22. اختر موافق.
       ملاحظة: كومة جديدة مع كل من الفحص ما قبل و 1.5 ساعة بعد مسح سوف تظهر.
   23. اختر صورة> الأكوام> أدوات> الجمع بين.
       ملاحظة: سوف تظهر نافذة الموحد.
   24. اختر من القائمة المنسدلة Stack1. حدد كومة التي تحتوي على أكوام مجتمعة.
   25. اختر من القائمة المنسدلة Stack2. حدد المكدس الذي يحتوي على كافة البيانات مسح 24 آخر ساعة.
   26. تحقق الجمع بين عموديا.
   27. اختر موافق.
       ملاحظة: سوف كومة جديدة مع جميع بالاشعة تسعة تظهر.
   28. اختر ملف> حفظ باسم> AVI.
   29. اختر موافق.
   30. انتقل إلى الوجهة المطلوبة. اكتب الاسم المطلوب في اسم الملف المجال. اختر حفظ.

النتائج

وقد بدأ نقص التروية الدماغية في الفئران الحية سبراغ داولي عبر انسداد الشريان الدماغي الأوسط، مع التصوير النووي لاحق إجراء للكشف عن آثارها. تم تصوير الفئران الحية 24 ساعة قبل السكتة الدماغية التعريفي، فضلا عن 1.5 ساعة و 24 ساعة بعد نقص التروية، ولكل منها الحقن مستقلة ما يقرب من 500 μCi ¹⁸ F-FDG أن يضمحل بالكامل في غضون 18 ساعة. الحلقة ثلاثة كاشف نظام البيرة المستخدمة في هذه الدراسات لديه حساسية من 9٪، مما يجعل 500 μCi جرعة معقولة لالفئران. وأظهرت بيانات التصوير تمثيلية للPET والأشعة السينية المقطعية لفأر في مرحلة ما قبل 24 ساعة و 24 ساعة نقطة زمنية ما بعد ضخه في الشكل 1، أعلى وأسفل الصفوف على التوالي. عرضية (لوحات A و E)، سهمي (لوحات B و F)، والاكليلية (لوحات C و G) وتعرض شرائح لكل المسح مع بيانات FDG-PET الملونة في & #8220، قوس قزح "على نطاق وكثافة، ومضافين على CT في اللون الرمادي. لاحظ أن CT كانت تستخدم لالتشريحية تسجيل المشارك لبيانات PET داخل الجمجمة الحيوان، وأية تغييرات لوحظت الكثافة الإشعاعية في أنسجة المخ خلال هذه التجارب. في 24 ساعة كان هناك انخفاض كبير في امتصاص الجلوكوز إلى نصف الكرة المماثل، مما يشير إلى تلف الأنسجة على نطاق واسع بسبب السكتة الدماغية التي يسببها. ويرد 3D تقديم البيانات تراكب في الشكل 1D و H. عندما تناوب على الشاشة، وتوفر هذه البيانات المقدمة من التصور المعزز من الانخفاض الناجم عن السكتة الدماغية في FDG امتصاص.

من أجل قياس التغيرات في امتصاص الجلوكوز في الدماغ بسبب السكتة الدماغية بطريقة الزمانية المكانية، تم تطبيق أطلس الدماغ أصوات العراق إلى ما قبل السكتة الدماغية خط الأساس، 1.5 ساعة، و 24 ساعة (ما بعد ضخه) لكل المسح الضوئي. وقد تحقق ذلك باستخدام حزمة البرامج PMOD بالتزامن مع W. شيفر قالب دماغ الفئران وATLAالصورة. أولا، كان يستخدم PMOD لتحويل كل من مجموعات البيانات PET دماغ الفئران إلى الفضاء المناسب والهندسة عن طريق اليدوي المشارك التسجيل باستخدام أدوات نقل وتدوير تحت علامة التبويب Reslicing. لاحظ أن الأداة على نطاق ومتاح لضبط الحجم الكلي الدماغ، إذا لزم الأمر أيضا. في حين أن استخدام الأطلس شيفر متفوقة على رسم VOIs يدويا داخل الفضاء الدماغ، قد يكون هناك خطأ التجريبية التي يسببها من غير دقيقة الانصهار الدماغ. وهكذا، في بعض الحالات، قد تكون هناك حاجة إلى زيادة في أعداد الحيوانات لتحقيق دلالة إحصائية. وبعد ذلك، تم تطبيق أطلس الدماغ W. شيفر أصوات العراق تلقائيا لقياس تراكم FDG، في وحدات امتصاص القياسية، ضمن تعريف المناطق الفرعية للدماغ الفئران (الشكل 2). ويمكن أيضا أن تستخدم الأطلس الدماغ أصوات العراق بطريقة تكرارية مع نموذج الدماغ القياسي لمواصلة تحسين الانصهار اليدوي للبيانات التجريبية. كما تم عزل الحدث ستوك إلى اليمين في نصف الكرة المخ في كل حيوان، والأضرار رس وكان كميا كل منطقة عن طريق حساب نسبة من النشاط امتصاص الجلوكوز بين المناطق المقابل (الشكل 2). استخدام هذه النسب يوفر تطبيع مناسب بين الحق ونصف الكرة المخية الأيسر، ويزيل التباين التي يمكن مواجهتها عند مقارنة PET قيم الكثافة إشارة عبر مسح مختلفة. في 1.5 ساعة ما بعد السكتة الدماغية، لم تتأثر ¹⁸ جرعات F-FDG في المنطقة الدماغية. لذلك، لم يلاحظ أي التغيرات الكمية في امتصاص الجلوكوز بين نصفي الكرة الأرضية المقابل والمماثل (الشكل 3 والأزرق والحانات الخضراء). هذا قد يكون عائدا لفرط امتصاص الجلوكوز من المنطقة المحيطة الدماغية أو زيادة أيض الجلوكوز عند هذه النقطة الوقت للتعويض عن فقدان الخلوية ATP ^10،11. ومع ذلك، لوحظ انخفاض كبير في امتصاص الجلوكوز في مناطق معينة من نصف الكرة المماثل عبر الحيوانات متعددة (ن = 5) في 24 ساعة بعد ضخه (الشكل 3 والحانات الحمراء). أوراسكوم تليكوم القابضةالمناطق إيه الدماغ عرض الضرر ضئيلة أو معدومة في نصف الكرة المماثل.

على وجه التحديد، كانت مناطق نصف الكرة المماثل التي عرضت على الدوام جرعات FDG تقلص: اللوزة، putamen المذنبة، والسمعية والشمية الداخلية، الفص الانعزالية، paracortex، والمناطق الحسية الجسدية من القشرة. وترتبط الآفات القشرية تسبب بسبب السكتة الدماغية وفقدان الوصلات العصبية والخرائط وظيفية تغييرها. تشوهات هيكلية في اللوزة بسبب الرصاص السكتة الدماغية إلى الأمراض النفسية والمعرفية الخلل ^12. فإنه ليس من المستغرب أن المنطقة المذنبة-putamen تأثر لFDG امتصاص كما يتم توفير تدفق الدم إلى المخ في الجزء الجانبي من هذه المنطقة عن طريق الشريان الدماغي الأوسط المغطي ^13. علم الأمراض في هذه المنطقة من الدماغ القوارض يؤدي إلى ضعف التعلم التمييز، وتجهيز المعرفي، والوظائف غير الحركية ^14. وقد لوحظ عدم القدرة على تناول FDG أيضا في القشرة المخية الأنفية الداخلية لالقشرة السمعية د في الفص الصدغي وسطي من نصف الكرة الدماغية. في عام 2001، ديفيس وآخرون. وذكرت أن الضرر القشرة المخية الأنفية الداخلية في الفئران يؤدي إلى ضعف التكامل الحسي والتعلم المكاني المستمر deificits ^15. ومن المعروف خلل سمعي أن يحدث في السكتة الدماغية لدى البشر، على الرغم من النادر ^16. ومع ذلك، لم يتأثر امتصاص FDG من قبل أكيمة السفلي الذي هو واحد من المسارات السمعية الكبرى التي السكتة الدماغية في نموذجنا. وقد ثبت أن الفئران السكتة الدماغية MCAO الناجم عن زيادة الادرينالين، بافراز، والنشاط العصب الودي بسبب احتشاء في القشرة الانعزالية، واحدة من المناطق في نموذجنا التي أظهرت ضعف امتصاص FDG ^17. وهذا يمكن أن يؤدي إلى تغييرات في وظيفة اللاإرادي تؤثر على نظام القلب. وقد لوحظ ضعف FDG امتصاص أيضا في المنطقة الحسية الجسدية من القشرة الجبهي الجداري. تم الإبلاغ عن احتشاء الدماغية في هذا المجال أن يسبب تشوهات هيكلية وفقدان اتصالات المهادية 18. وقد لوحظ المحدودة FDG امتصاص أيضا في القشرة البصرية، والتي يمكن أن تؤدي إلى ضعف العين هيمنة اللدونة، كما ذكرت في حديثي الولادة الفئران تعرض لنقص تروية ميتة ^19. ومع ذلك، انخفضت لم يكن لوحظ FDG امتصاص في أكيمة متفوقة المنطقة التي تشارك في ²⁰ التوجيه الحركي البصري. وقد انخفضت قيمته FDG امتصاص في منطقة قرن آمون أيضا، وهي المنطقة التي أمر مهم في الذاكرة المكانية والملاحة. وقد لوحظ باستمرار أن المناطق الفرعية من المخ الأوسط، مثل أكيمة الأعلى والأدنى، ومنطقة السقيفية البطنية (VTA)، وكذلك البصلة الشمية من الدماغ الأمامي، والمهاد عميق الجذور لم تتأثر انسداد الشريان السباتي المتوسط ​​(الشكل 3).

أخذت معا، وتظهر هذه النتائج أن FDG-PET CT مع توفر استراتيجية التصوير قابلة للحياة، استنساخه، وغير الغازية التي لمراقبة نقص التروية الدماغية لدى الفئران بطريقة طولية.

الطبقة = "jove_content" FO: المحافظة على together.within صفحة = "دائما">
الشكل 1: PET-CT البيانات من الفئران قبل وبعد الشلل الإسكيمية يعرض كل صف عرضية منها (A، E)، saggital (B، F)، الاكليلية (C، G)، و3D المقدمة (D، H) PET البيانات -CT من الفئران 24 ساعة قبل (الصف العلوي) و 24 ساعة بعد ضخه (أو 26 ساعة بعد تحريض نقص التروية الدماغية، أسفل). السهام البيضاء تشير إلى موقع انخفاض امتصاص FDG بسبب الأضرار الناجمة عن السكتة الدماغية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: البيانات PET تتماشى مع أطلس الدماغ W. شيفر الجرذ باستخدام PMOD البيانات FDG-PET من.فأر 24 ساعة بعد ضخه (أو 26 ساعة بعد الدماغي نقص التروية، الصف العلوي) وتنصهر مع أصوات العراق أطلس قالب الدماغ لتحليلها (الصف السفلي). الألوان تشير إلى VOIs منفصل للأطلس قالب الدماغ. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

. الشكل 3: الممثل التحليل الكمي من الجلوكوز في امتصاص الدماغ الجرذ من قبل القسم نسب الحق في نصف الكرة المخية الأيسر إشارة FDG PET في ستاندرد امتصاص وحدات من كل منطقة من مناطق الدماغ أطلس W. شيفر الجرذ ذكرت لاجراء الفحوصات اتخاذها قبل الحدث السكتة الدماغية (قبل. الأزرق)، 1.5 ساعة (الأخضر) و 24 ساعة (الأحمر) بعد ضخه (أو 26 ساعة بعد ضخه). أشرطة الخطأ تمثل الخطأ المعياري للأحداث السكتة الدماغية ن = 5 دماغ الفئران، في كل نقطة زمنية. ** P ≤ 0.01، * ص≤ 0.05 (الاقتران اختبار t). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: رسم توضيحي لجراحة MCAO الخط الأحمر هو مطبق التي يتم إدراجها في الشريان السباتي الخارجي. البيضاوي الأزرق يمثل منطقة من الدماغ.

Discussion

نحن هنا تقديم استراتيجية مفصلة لتحريض السكتة الدماغية، والتصوير PET، وموحد الدماغ المنطقة الفرعية قياس تلف الأنسجة في الفئران سبراغ داولي. التصوير من النماذج الحيوانية الصغيرة، لا سيما في مجال السكتة الدماغية هو مفيد، كعلاج للسكتة الدماغية لتكون فعالة تعتمد على الوقت العلاجية قصيرة للغاية. هنا نقدم نموذجا إصابة ضخه، حيث كان المستحث السكتة الدماغية عن طريق انسداد الشريان الدماغي الأوسط، وأجرى التصوير باستخدام FDG مع PET، جنبا إلى جنب مع CT-راي X كمرجع التشريحية. تم إجراء قياسات منظم من FDG امتصاص داخل المناطق الفرعية في الدماغ ممكن عن طريق الخرائط الدقيقة لهذا الأطلس قالب أصوات العراق على الدماغ الفئران داخل PMOD برنامج تحليل الصور. تم جمع القيم Ratiometric FDG بتقسيم المناطق الفرعية الدماغ المقابل في نصفي الكرة الأرضية معارضة، والتي تسمح للقياس واضحة من الضرر في حين تطبيع للاختلافات في إشارة العالمية FDG PET بين الحيوانات المختلفة والوقت صoints. هذه القياسات تتسق مع تأثير المتوقع للبجلطة في الدماغ الفئران، مما يدل على الدوام، خسائر كبيرة في أنسجة المخ امتصاص الجلوكوز في مناطق معينة من نصف الكرة المماثل. هذه المنهجية لديها القدرة على زيادة قدرتنا على مقارنة مجموعات البيانات FDG PET الحيوانات تمر العديد من أنواع الصدمة الدماغ، بما في ذلك السكتة الدماغية الإقفارية. عن طريق توحيد وحدات التخزين للقياسها كميا عبر نصفي الكرة الأرضية من الدماغ وعبر الحيوانات متعددة، وهذه الطريقة يولد قياسات متناسقة لانخفاض امتصاص الجلوكوز الأنسجة. لاحظ أن استشفاف PET أخرى مع امتصاص الدماغ، مثل ¹¹ C-raclopride لمستقبلات D2، ويمكن استخدامها مع هذا البروتوكول وكذلك ^21. وأخيرا، نحن تصف طريقة لتصور للسكتة الموضعية في الدماغ الفئران داخل الهيكل العظمي مع دقة عالية التشريحية في ثلاثة أبعاد. منذ انخفاض الفسيولوجية والوظيفية الناجمة عن السكتة الدماغية يمكن أن تكون عابرة أو دائمة، وهذه الطريقة غير الغازية التصويريسمح للباحثين لتقييم تلف في الدماغ في نفس الحيوان على مدى فترة من الزمن. وهو يوفر وسيلة ليسجل عصبيا الفئران، وكذلك تقييم العجز العصبية قصيرة الأجل وطويلة الأجل في نفس الحيوان. وظيفة قالب من البرنامج PMOD تسمح الباحثون مع مقدار معين من الدقة لرسم خريطة منطقة الإصابة وربما ترتبط إلى عقابيل عصبية والأنماط السلوكية.

لتقدير دقيق للأضرار السكتة الدماغية عن طريق الدماغ دون الإقليمية، فإن الخطوة الأساسية هي محاذاة البيانات PET مع أطلس دماغ الفئران داخل PMOD. تناقضات في محاذاة يمكن أن يؤدي إلى تقدير صحيح من المناطق الفرعية الدماغ يتأثر نقص التروية. كما هو موضح في الخطوة بروتوكول 4.1.7، فمن الممكن استخدام غدد هاردر كما المعالم لمواءمة الأطلس المخ مع البيانات PET التجريبية. آثار حجم الجزئي (PVE) هي مصدر قلق خلال هذا النوع من التحليل، وسوف تحد من حل شامل للبنية الدماغ التيقد يمكن تصوير. قد تحدث امتداد إشارة بين أحجام المجاورة، أو أصوات العراق نفسها قد تكون صغيرة جدا في ما يتعلق بالقرار الصك، وبالتالي تقليل دقة كمية من الأسلوب ^22. وقد تم تجهيز نظام البيرة PET المستخدمة في هذه الدراسات مع ثلاث حلقات كاشف وغلة قرار من 1.1 ملم، والتي تطورت من المقابلة نظام حلقة واحدة التي حققت 1.5 مم ^23. Buvat وزملاء العمل نلاحظ أن PVE سوف تؤثر على القياسات من الأورام التي يبلغ قطرها أقل من 2-3x القرار النظام في كامل نصف العرض كحد أقصى (FWHM)، التي من شأنها أن تتوافق مع حجم كروية من 5،6 حتي 18،9 مم ³ ل3- حلقة البيرة. Casteels وآخرون. وذكر مؤخرا أن بأحجام تزيد على 8 مم ³ سوف يكون الحد الأدنى من الآثار حجم جزئية لالماسحات الضوئية PET ما قبل السريرية الحديثة لقرار في مجموعة من 1،1-1،3 مم ^24. الأطلس شيفر وقد شيدت بعناية مع هذه المعايير في الاعتبار، وتستخدم 58 VOIs، منها 13 سقوط تحت عتبة 8 مم ^3. وتشمل هذه VOIs عن الحق ونصفي الكرة الأرضية تبقى من قشرة الفص الجبهي وسطي (6.3 ملم ^3، R / L)، وتقييم الأداء واللحاء (7.6 ملم ^3، R / L)، وأكيمة متفوقة (7.1 ملم ^3، R / L) وVTA (5.5 ملم ^3، R / L)، أكيمة أدنى (5.7 ملم ^3، R / L)، الغدة النخامية (5.9 ملم ^3)، وتدفق الدم CB (5.1 ملم ^3). وبالإضافة إلى ذلك، سوف القياسات من القشرة الأمامية (1.4 ملم ³ R / L) تكون الأكثر عرضة للPVE نظرا لصغر حجمها.

دراسات في الحيوانات الكبيرة مثل الفئران، والتي لديها زيادة مماثلة في حجم التشريح، وسوف يكون لها عدد أكبر من المناطق الفرعية الدماغ التي قد يكون كميا موثوق بالمقارنة مع الفئران. ومع ذلك، وهذه الأساليب هي التي تنطبق على تصوير الدماغ لدى الفئران، والتي من أطلس الدماغ الخاصة متاحة في PMOD التي تتألف من 18 الأقاليم الفرعية التي هيالحجم لتقليل PVE. وعلاوة على ذلك، وذلك باستخدام PET لتحديد مناطق الدماغ أصغر حتى من تم وصفها في هذه الدراسة قد تتطلب استخدام منهجية بديلة. الطريقة الموصوفة هنا يمكن تقدير صارما وفعالة من تلف الأنسجة في الدماغ مع مرور الوقت، مجزأة من الدماغ دون الإقليمية، في الفئران الحية. ويتجلى إصابة بسبب نقص التروية هنا كمثال على ذلك، ولكن المنهجية المقدمة لتقدير التغيرات في نشاط الدماغ يمكن تطبيقها على أي حالة أخرى تؤثر على الدماغ الفئران.

في الختام، يمكن الحصول على بيانات FDG-PET-CT من الحيوانات الصغيرة بطريقة غير الغازية واقتصادية، ويمكن استخدامها مريح للتصوير الحيوانات الصغيرة بطريقة الكمي. الاستفادة من أداة قالب شيفر من برنامج PMOD، والمناطق الدماغية من الدماغ يمكن أن يرسم وقياس البيانات PET. هذا هو أداة قوية لدراسة المستقبلية لإعادة تنظيم الدماغ، والإصلاح، وتكوين الخلايا العصبية بعد نقص التروية الدماغية التي من شأنها تعزيز الإنمائية للالإقليم الشمالي من العصبية العلاجات لمرضى السكتة الدماغية المعوقين. وهذا التصور أيضا أن تكون مفيدة بشكل خاص في تقييم حالات أخرى من الصدمة الدماغ، حيث تلف الأنسجة يمكن محاذاة من طرائق التصوير منفصلة.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Albira PET SPECT CT	Bruker		3D molecular imaging equipment
Sprague Dawley Rats	Charles River Laboratories	400	Animal Subjects
18-F-D-Glucose	Spectron		PET compound
micro clamp	FST	18055-03	artery clamp
occluder #4037	Doccol Corp.	403712PK10	surgical stroke induction