Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

والهدف العام لهذا الإجراء لقياس تدفق الدم في الشريان السباتي المشترك الفئران باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي على النقيض المرحلة موسع.

Abstract

مرحلة التباين التصوير بالرنين المغناطيسي (PC-التصوير بالرنين المغناطيسي) هو اتباع نهج موسع يمكن قياس البارامترات المتصلة بتدفق مثل تدفق الدم. وقد أظهرت الدراسات السابقة أن تدفق الدم غير طبيعية قد تكون مرتبطة بالمخاطر النظمية والأوعية الدموية. وهكذا، PC-التصوير بالرنين المغناطيسي يمكن تسهيل ترجمة البيانات التي تم الحصول عليها من نماذج حيوانية من أمراض القلب والأوعية الدموية للتحقيقات السريرية ذات الصلة. في هذا التقرير، وصف الإجراء لقياس تدفق الدم في الشريان السباتي المشترك (CCA) من الفئران باستخدام بوابات سينمائية PC-التصوير بالرنين المغناطيسي، ومناقشة أساليب التحليل ذات الصلة. هذا الإجراء يمكن أن يتم في الحيوانات الحية، وتخديره ولا تتطلب القتل الرحيم بعد الإجراء. المعلمات المسح المقترحة تعطي قياسات قابلة للتكرار لتدفق الدم، مما يشير إلى إمكانية تكرار نتائج ممتازة للنتائج. يمكن استخدام الكمبيوتر--التصوير بالرنين المغناطيسي الإجراء الموضح في هذه المقالة للتجارب الدوائية وتقييم الفيزيولوجية المرضية وتقييم الهليوكبتر الدماغي.

Introduction

التصوير بالرنين المغناطيسي (التصوير بالرنين المغناطيسي) هو نهج متعدد الاستخدامات الذي يقدم معلومات مفصلة عن هياكل الجسم الداخلية وعلم وظائف الأعضاء، ويتزايد استخدامها للتشخيص السريري وفي الدراسات السريرية على الحيوانات. نماذج حيوانية أمر حيوي لفهم أفضل للآثار السريرية كبيرة 1. نماذج حيوانية تختلف إلى حد كبير من البشر فيما يتعلق بمتطلبات التخدير والمعلمات الفسيولوجية، أهمية الأمثل لإجراءات التصوير بالرنين المغناطيسي لهذه الحيوانات.

مرحلة التباين التصوير بالرنين المغناطيسي (PC-التصوير بالرنين المغناطيسي) هو نوع متخصصة للتصوير بالرنين المغناطيسي يستخدم سرعة دوران تتدفق إلى قياس البارامترات المتصلة بتدفق مثل تدفق الدم. مع الكمبيوتر--التصوير بالرنين المغناطيسي، تعيين أنماط التدفق في الشرايين الرئيسية باستخدام نماذج حيوانية يمكن أن يساعد تسليط الضوء على أمراض القلب والأوعية الدموية 2. وعلاوة على ذلك، مراقبة الكمبيوتر--التصوير بالرنين المغناطيسي غير إينفاسيفيلي المصطنعة المتأصلة في تدفق الدم في الظروف الفيزيولوجية المرضية 3. هذه الملاحظات تشير إلى أن التصوير بالرنين المغناطيسي-الكمبيوتر نهج قيمة التي يمكن أن تستخدم في نماذج حيوانية من أمراض القلب والأوعية الدموية البشرية.

في هذا التقرير، يصف لنا طريقة للتحديد الكمي لتدفق الدم في الشريان السباتي المشترك (CCA) من الفئران. توفير التقييمات القطرية المشتركة هما الرأس والرقبة بالدم المؤكسج، ومرض الشريان السباتي أحد أسباب رئيسية للسكتة الدماغية. ولذلك، الكشف عن الأمراض مبكرا في التقييم القطري المشترك محوري. هذا الإجراء قد يستغرق حوالي 15 دقيقة ويمكن تطبيقها يحتمل أن تكون الظروف مع التعديلات الهليوكبتر، مثل تصلب الشرايين أو السكتة الدماغية.

Protocol

الرعاية المؤسسية واستخدام اللجان (إياكوك) من جامعة الطب الصيني وافق جميع الإجراءات.

1-الحيوان إعداد ورصد

  1. اترك كافة الكائنات مغناطيسيا عرضه مثل محافظ، مفاتيح، بطاقة الائتمان، و ما إلى ذلك خارج الغرفة الماسح الضوئي قبل البدء في إعداد الحيوانات لفحص التصوير بالرنين المغناطيسي.
  2. في البداية تخدير الفئران (2 شهرا ذكور الفئران سبراغ داولي (SD)، 280 – 350 غ) في مربع التعريفي استخدام خليط من 5% إيسوفلوراني (ISO) والأكسجين (2 لتر في الدقيقة) لمدة دقيقة 3-5، حسب الاقتضاء.
  3. عند الحيوان هو راقد ويسلك أي رد على السؤال الذيل أو أخمص القدمين، وقف الإدارة ISO ونقل الحيوان إلى غرفة الفحص.
  4. وضع الفئران في السرير التصوير بالرنين المغناطيسي في موقف معرضة لأول رئيس، وتسليم إيزو 2-3% من خلال جهاز مخروط الآنف للمحافظة على التخدير.
  5. مراقبة التنفس بوضع جهاز استشعار وسادة الرئوي تحت الجذع للحيوان.
  6. قم بتوصيل أجهزة الاستشعار الجهاز التنفسي والتحقق من معدل التنفس بين 40-50 نبضة في الدقيقة (بي بي أم).
  7. لبوابات سينمائية اقتناء جهاز الكمبيوتر--التصوير بالرنين المغناطيسي، ضع قطب واحد كل على فوربو الصحيح وهند الأيسر مخلب، على التوالي (الشكل 1a).
  8. تطور كابلات كهربية (ECG) معا.
  9. استخدام حامل رأس مع الإذن أشرطة وشريط لدغة لتأمين الحيوان لتقييد حركة الرأس.
  10. استخدام هواء حار تدفئة منصات نظام أو الشاش للحفاظ على درجة حرارة الجسم في حين في المغناطيس.
  11. التأكد من أن R-الموجه واضحة على جهاز تخطيط القلب (الشكل 1b)، ووضع الحيوان في الماسح الضوئي. ليست هناك حاجة لوضع اللولب السطح العلوي من الرقبة للحيوان كما يتم الحصول على الصور بحجم الملف.

2-التصوير بالرنين المغناطيسي اقتناء

  1. استخدام إيزو 2 – 3% للحفاظ على التخدير أثناء الإجراء التصوير بأكمله. بشكل مستمر رصد الاستجابات الفسيولوجية وتبقى ثابتة كما قدر الإمكان.
  2. ابدأ الرنين مرة واحدة الحيوان ويوضع داخل الماسح الضوئي ولا تزال مستقرة من الناحية الفسيولوجية. في هذه الدراسة، استخدام تي حيوانات صغيرة 7 نظام التصوير بالرنين المغناطيسي بقوة الانحدار من 630 مليون طن/م، ولكن يمكن استخدام القوة الميدانية الأخرى نظم التصوير بالرنين المغناطيسي الحيوانات الصغيرة.
  3. حدد تسلسل "المترجم" من رصد وحدة التحكم للتصوير بالرنين المغناطيسي الماسح الضوئي والحصول على الصور والصور الكشفية على طول جميع التوجهات الثلاثة باستخدام أي تسلسل اكتساب صورة سريعة، مثلاً، صدى تدور بسرعة، لخلق الاكليلية، محورية، السهمي . الكشفية والغرض من هذه الصور هو تحديد الطائرات التصوير.
  4. يضمن مركز الحيوان الرأس والرقبة في مركز المغناطيس. إذا لزم الأمر، ضبط موضع الحيوان حتى يتم التوصل إلى الموضع الصحيح. إذا كان يتم تغيير موضع الحيوان، كرر المسح الضوئي للحصول على الصور الكشفية.
  5. حدد تسلسل "وقت الطيران (TOF) وعائية" من رصد وحدة التحكم للتصوير بالرنين المغناطيسي الماسح الضوئي والحصول صورة وعائية TOF 2D أولاً للتأكد من موقع التشريحية الدقيقة للتقييم القطري المشترك. استخدام المعلمات المسح التالية: تكرار وقت (TR)/صدى الوقت (TE) = 22/4.87 مرض التصلب العصبي المتعدد، زاوية الوجه = 90°، مجال الرؤية (FOV) = 40 × 40 مم2، حجم المصفوفة = 256 × 256، شريحة سمك 0.6 مم، مع عدد الإثارة (التنفيذ) = 1.
    ملاحظة: يمكن أن يكون اسم تسلسل TOF بائع على حدة. يمكن للمستخدم إدراج هذه المعايير في شاشة وحدة التحكم.
  6. ضمان أن الفرقة التشبع "على"، ويوضع في الجزء العلوي لتجنب التدخل من إشارات وريدي.
    ملاحظة: للفرقة التشبع، وأنها تأتي عادة مع تسلسل TOF. إذا لم تظهر الفرقة التشبع على جهاز العرض، الرجاء إعلام الشخص الخدمة.
  7. بعد تحديد موقع التقييم القطري المشترك باستخدام صورة وعائية TOF، استهداف الطائرة الصورة من جهاز الكمبيوتر-التصوير بالرنين المغناطيسي إلى المركز للتقييم القطري المشترك وتوجيه أن الشريحة عمودي على اتجاه تدفق الدم (الشكل 2a).
  8. ضمان أن كلا من التنفس وتخطيط القلب النابضة متصل بنظام التصوير بالرنين المغناطيسي، تظهر إشارة واضحة على جهاز الكمبيوتر (الشكل 1b)، وتعيين وحدة الزناد لتكون "على" في وضع "المشغل" من رصد وحدة التحكم للتصوير بالرنين المغناطيسي الماسح الضوئي.
  9. التأكد من أن الاستجابات الفسيولوجية للحيوان مستقرة قبل الشروع في فحص الكمبيوتر--التصوير بالرنين المغناطيسي من الكمبيوتر الرصد (الشكل 1b). تحقق من أن التحديدات النابضة "على" في جهاز الكمبيوتر وجهاز العرض وحدة للتصوير بالرنين المغناطيسي الماسح الضوئي.
    ملاحظة: يتم توفير فسيولوجيا رصد النظام المستخدمة في هذه الدراسة ببائع. للماسحات الضوئية، ومعظم الحيوانات نظم الرصد فسيولوجيا مماثلة قدمت وبائع على حدة.
  10. حدد تسلسل تسلسل PC-التصوير بالرنين المغناطيسي من رصد وحدة التحكم للتصوير بالرنين المغناطيسي الماسح الضوئي وأداء مبوب PC-الرنين باستخدام المعلمات التالية: الوجه ms TR/TE=15.55/4.51 (الحد الأدنى TR والشركة المصرية للاتصالات)، زاوية = 30°، فوف = 40 × 40 مم2، حجم المصفوفة = 192 × 192، شريحة سمك = 2 ملم، سرعة الترميز (VENC) = 120 سم/ثانية، مع التنفيذ الوطني = 8. وتكتسب VENC أحادي الاتجاه في الاتجاه عن طريق الطائرة.
    ملاحظة: يتم المسح الضوئي الوقت حوالي 8.5 دقيقة، ولكن وقت المسح الفعلية قد تكون مختلفة اختلافاً طفيفا بين الحيوانات بسبب الاختلاف في دورات القلب.
  11. كرر الخطوات من 2.6 – 2.9 من الحصول على الصور إذا كانت منطقة الفائدة (ROI) تغييره إلى موقع آخر في التقييم القطري الموحد، كما هو الحال في التشعب 4.
  12. إزالة الحيوان من الماسح الضوئي وإعادته إلى قفصة الاسترداد عند اكتمال التفحص.
  13. حرارة الحيوان مع مصباح تدفئة للحفاظ على درجة حرارة الجسم. تبقى سم مصباح على الأقل 15 بعيداً عن الحيوان لمنع الانهاك.
  14. عند بدء تشغيل لنقل الحيوانات والمعارض ردا على السؤال الذيل أو أخمص القدمين، إيقاف تشغيل المصباح التدفئة.

3-معالجة البيانات

  1. حفظ بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي في التصوير الرقمي والاتصالات في الطب (DICOM) أو أي تنسيق بائع محددة أخرى. إنشاء سلسلة سينمائية مع نوعين من الصور: صورة حجمها (صورة التشريح) وصورة مرحلة (الشكل 2).
    ملاحظة: في بعض الماسحات الضوئية، يتم إنشاء النوع الثالث من الصورة، والتي يمكن أن يكون حجم الصورة × المرحلة الصورة أو المعقدة-الفرق (الطرح المعقدة بين المقتنيات اثنين بتدرجات مختلفة السرعة-ترميز)،. الصورة الثالثة تعتمد على المورد.
  2. قبل معالجة بيانات الصورة. السرية المرحلة الصورة في الخريطة السرعة وتصحيح الخطأ إزاحة المرحلة 5.
    ملاحظة: الصورة المرحلة لديها وحدة السيد تعسفي من كثافة إشارة بدلاً من القيم الحقيقية السرعة، ولكن كثافة إشارة السيد تناسبا خطيا بسرعة. عادة ما يتم تعيين إشارة الرنين المغناطيسي الحد الأقصى من الصورة المرحلة كقيمة VENC، ويتم تعيين إشارة الحد الأدنى قيمة المعاكس من VENC. راجع ملف التعليمات البرمجية الإضافية 1 للحصول على مثال البرنامج النصي Matlab واضغط على الزر "تشغيل".
  3. تحديد العائد على الاستثمار بعناية عن طريق تتبع خط الحدود للتقييم القطري المشترك. وكما قد تمدد الشريان وبناء خلال مختلف مراحل القلب، تحدد رويس عن كل إطار زمني. حساب تدفق الدم عن طريق إدماج عبر الشريان العائد على الاستثمار، أي، مجال × السرعة. وكان تدفق الدم وأسفرت كل شريان في الوحدات لمل/s. راجع ملف التعليمات البرمجية الإضافية 2 على سبيل مثال البرنامج النصي Matlab واضغط على الزر "تشغيل".

النتائج

هندسة شريحة الصحيح محوري لضمان نجاح التجربة PC-التصوير بالرنين المغناطيسي. وضع الطائرة صورة دقيقة تعطي شكل شريان "جولة" (الشكل 3 ألف)، وكما يزيد أنجوليشن، أيعندما يكون أقل عمودي للشريان، هندسة الشريان الناتج يصبح مغزليا، مما يؤدي إلى زيادة حجم جزئية آ?...

Discussion

الكمبيوتر الشخصي--التصوير بالرنين المغناطيسي اتباع نهج شامل لتقييم تدفق الدم غير الغازية والطولية. نقدم بروتوكولا لأداء جهاز الكمبيوتر--التصوير بالرنين المغناطيسي الفئران التقييم القطري المشترك. هذا الإجراء من السهل القيام به في الحيوان أي ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي، ويوضح إمكاني...

Disclosures

لا يوجد شيء للكشف عنها.

Acknowledgements

وأيد هذا العمل منح من وزارة العلوم والتكنولوجيا، وتايوان، تحت رقم منحة من MOST-105-2314-B-039-044-MY2.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
7T small animal MRI systemBruker
Isoflurane Baxter1001936040anesthetic
ECG lead 3M2269T
MatlabMathWorkssofeware for image processing
Monitoring and gating systemSA instruments, IncModel 1030

References

  1. Zakszewski, E., Schmit, B., Kurpad, S., Budde, M. D. Diffusion imaging in the rat cervical spinal cord. J Vis Exp. (98), (2015).
  2. Wise, R. G., Al-Shafei, A. I., Carpenter, T. A., Hall, L. D., Huang, C. L. Simultaneous measurement of blood and myocardial velocity in the rat heart by phase contrast MRI using sparse q-space sampling. J Magn Reson Imaging. 22 (5), 614-627 (2005).
  3. Skardal, K., Espe, E. K., Zhang, L., Aronsen, J. M., Sjaastad, I. Three-Directional Evaluation of Mitral Flow in the Rat Heart by Phase-Contrast Cardiovascular Magnetic Resonance. PLoS One. 11 (3), e0150536 (2016).
  4. Peng, S. L., et al. Phase-contrast magnetic resonance imaging for the evaluation of wall shear stress in the common carotid artery of a spontaneously hypertensive rat model at 7T: Location-specific change, regional distribution along the vascular circumference, and reproducibility analysis. Magn Reson Imaging. 34 (5), 624-631 (2016).
  5. Yu, H. Y., Peng, H. H., Wang, J. L., Wen, C. Y., Tseng, W. Y. Quantification of the pulse wave velocity of the descending aorta using axial velocity profiles from phase-contrast magnetic resonance imaging. Magn Reson Med. 56 (4), 876-883 (2006).
  6. Peng, S. L., et al. Optimization of phase-contrast MRI for the quantification of whole-brain cerebral blood flow. J Magn Reson Imaging. 42 (4), 1126-1133 (2015).
  7. Peng, S. L., Shih, C. T., Huang, C. W., Chiu, S. C., Shen, W. C. Optimized analysis of blood flow and wall shear stress in the common carotid artery of rat model by phase-contrast MRI. Sci Rep. 7 (1), 5253 (2017).
  8. Bozgeyik, Z., Berilgen, S., Ozdemir, H., Tekatas, A., Ogur, E. Evaluation of the effects of sildenafil citrate (viagra) on vertebral artery blood flow in patients with vertebro-basilar insufficiency. Korean J Radiol. 9 (6), 477-480 (2008).
  9. Swampillai, J., Rakebrandt, F., Morris, K., Jones, C. J., Fraser, A. G. Acute effects of caffeine and tobacco on arterial function and wave travel. Eur J Clin Invest. 36 (12), 844-849 (2006).
  10. Neff, K. W., Horn, P., Schmiedek, P., Duber, C., Dinter, D. J. 2D cine phase-contrast MRI for volume flow evaluation of the brain-supplying circulation in moyamoya disease. AJR Am J Roentgenol. 187 (1), W107-W115 (2006).
  11. Stalder, A. F., et al. Quantitative 2D and 3D phase contrast MRI: optimized analysis of blood flow and vessel wall parameters. Magn Reson Med. 60 (5), 1218-1231 (2008).
  12. Dall'Armellina, E., et al. Improved method for quantification of regional cardiac function in mice using phase-contrast MRI. Magn Reson Med. 67 (2), 541-551 (2012).
  13. Peng, S. L., Ravi, H., Sheng, M., Thomas, B. P., Lu, H. Searching for a truly "iso-metabolic" gas challenge in physiological MRI. J Cereb Blood Flow Metab. 37 (2), 715-725 (2017).
  14. Liu, P., et al. Quantitative assessment of global cerebral metabolic rate of oxygen (CMRO2) in neonates using MRI. NMR Biomed. 27 (3), 332-340 (2014).
  15. Xu, F., Ge, Y., Lu, H. Noninvasive quantification of whole-brain cerebral metabolic rate of oxygen (CMRO2) by MRI. Magn Reson Med. 62 (1), 141-148 (2009).
  16. Lotz, J., Meier, C., Leppert, A., Galanski, M. Cardiovascular flow measurement with phase-contrast MR imaging: basic facts and implementation. Radiographics. 22 (3), 651-671 (2002).
  17. Pelc, N. J., Herfkens, R. J., Shimakawa, A., Enzmann, D. R. Phase contrast cine magnetic resonance imaging. Magn Reson Q. 7 (4), 229-254 (1991).
  18. Kim, D., et al. Accelerated phase-contrast cine MRI using k-t SPARSE-SENSE. Magn Reson Med. 67 (4), 1054-1064 (2012).
  19. Valvano, G., et al. Accelerating 4D flow MRI by exploiting low-rank matrix structure and hadamard sparsity. Magn Reson Med. 78 (4), 1330-1341 (2017).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

139 ECG

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved