This work was partly supported by grants from the National Institutes of Health (NIH), under grant numbers R01 MH084021, R01 NS067015, R01 AG042753, NS076588, NS029029-20S1, R21 NS078656; and from National Multiple Sclerosis Society, under grant number of RG4707A2.

ملاحظة: تمت الموافقة على البروتوكول من قبل جامعة المؤسسي مجلس مركز تكساس الطبي في جنوب المراجعة. 1. رسم تخطيطي لنظام توصيل الغاز وخطوات إعداد قبل التجربة <ol style="margin-left: 40px;;text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مراجعة الرسم البياني لنظام تسليم الغاز (الشكل 1). ملء 200 L دوغلاس حقيبة (# البند 1) مع خليط الغاز الطبية الصف تحتوي على 5٪ CO 2، 21٪ O 2، و 74٪ N 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع اثنين أغشية (# البند 4) في اتجاهين غير إعادة التنفس صمام (# البند 3) لضمان تدفق الغاز باتجاه واحد. جلب هذا تجميعها صمام اتجاهين ومملوءة بالغاز دوغلاس حقيبة (الصنف # 1) في غرفة المغناطيس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قم بتوصيل أنبوب توصيل الغاز (بند رقم 7) إلى نهاية الإدخال من اتجاهين صمام (# البند 3). نعلق أنبوب توصيل الغاز (بند رقم 7) إلى جانب لفائف الرأس للحصول على دعم الوزن. قم بتوصيل الطرف الآخر من أنبوب توصيل الغاز (بند رقم 7) إلى دوغلاس المملوءة بالغاز للحقيبة (بند رقم 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط لسان حال (# البند 5) إلى أنبوب U-الشكل (بند رقم 12) عن طريق موصل الكوع (البند رقم 13 مع منفذ أخذ العينات الغاز مختومة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل أنابيب الغاز-أخذ العينات (# البند 9) إلى أنبوب U-الشكل (بند رقم 12) عن طريق آخر الكوع الموصل (بند رقم 13). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل الصغيرة فلتر الهواء (بند رقم 11) إلى الطرف الآخر من الأنبوب-أخذ عينات الغاز (# البند 9). قم بتوصيل الطرف الآخر للفلتر الهواء (بند رقم 11) إلى CO 2 (بند رقم 14) مراقبة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في غرفة التحكم من مجموعة MRI، بدوره على CO 2 (بند رقم 14) وعداد النبض (بند رقم 15) مراقبين. إجراء صناعة السيارات في معايرة لجهاز العرض CO 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط مراقبين إلى الكمبيوتر المحمول باستخدام منافذ USB. فتح برنامج المحطة الطرفية الذي يتصل مع المراقبين. مزامنة &quot;مرات مع جهاز توقيت بكتابة الوقت الموقت وما يقابلها من المراقبين&quot; المراقبين مرات. سيتم احتساب الفروق في ذلك الوقت الموقت والأوقات مراقبين &quot;لفي موالية البياناتcessing (الخطوة 4.4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج واحدة من نهاية شريط الإشارات إلى الدليل الموجي بحيث واحدة من نهاية شريط هو داخل الغرفة المغناطيس والطرف الآخر هو في غرفة التحكم. ملاحظة: يتم استخدام شريط الإشارات لإبلاغ الباحث داخل الغرفة المغناطيس أثناء الفحص عند التبديل من ثلاثي صمام (# البند 2) هو مطلوب. </li></ol> 2. إجراءات خلال تجربة <ol style="margin-left: 40px;;text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> طرح هذا الموضوع على الاستلقاء على طاولة التصوير بالرنين المغناطيسي ولكن لا تضع له / لها في تجويف المغناطيس حتى الان. إرشاد الموضوع إلى الضغط على زر ممرضة بنداء إذا شعروا عدم الراحة أثناء الفحص. طرح هذا الموضوع للقضاء له / لها الأنف مع قطعة من تنظيف towelette لإزالة أي الشحوم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعليمات موضوع للتنفس عن طريق الفم، وإنشاء والحفاظ على إيقاع التنفس. ثم تطبيق مقطع الأنف (بند رقم 6) حول هذا الموضوع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط نهاية مفتوحة للأنبوب U-الشكل (بند رقم 12) إلى منفذ الأوسط من اتجاهين صمام (# البند 3) عن طريق ايلموصل القوس (بند رقم 13). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع بلطف لسان حال في فم هذا الموضوع بحيث موضوع يمكن ان تتنفس من خلال لسان حال. نعلق بلطف استشعار إصبع من عداد النبض (بند رقم 15) إلى طرف الإصبع للموضوع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكد من أن رأس الموضوع هو في الوسط ايزو من لفائف الرأس. تشغيل الجدول MRI لوضع له / لها داخل تجويف المغناطيس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضمان واحد يبقى الباحث داخل الغرفة المغناطيس لرصد هذا الموضوع وإلى أن تكون مستعدة لتبديل صمام ثلاثي على حقيبة دوغلاس (# البند 1). تأكد من أن الباحث هو يرتدي سدادات وسماعة رأس لمنع الضوضاء MRI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إغلاق باب غرفة المغناطيس و، في غرفة التحكم، والتحقق من التشبع جزء اتكو 2 والأكسجين الشرياني (حتى 2) معلمات للظهور في CO 2 (بند رقم 14) وعداد النبض (بند رقم 15) مراقبين. بدء تسجيل المعلمات على الكمبيوتر المحمول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعليمات المشغل MRI لبدء المسح الضوئي باستخدامالدم بالأكسجين المستوى التي تعتمد على (بولد) التسلسل. ل3T MRI الماسح الضوئي، المعلمات التصوير بولد هي: TR / TE = 1،500 / 30 ميللي ثانية، وزاوية الوجه = 60 درجة، مجال الرؤية = 220 × 220 مم 2، مصفوفة = 64 × 64، 29 شرائح، سمك = 5 ملم، لا الفجوة بين شرائح، 361 وحدات التخزين. مراجعة ورقة معدة سلفا التي يتم سرد توقيت تبديل صمام وتأرجح بلطف شريط الإشارات عند الحاجة إلى التبديل. إيلاء اهتمام وثيق لعلم وظائف الأعضاء هذا الموضوع، بما في ذلك معدل ضربات القلب، لذلك 2، واتكو 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الآن، داخل غرفة المغناطيس، والتبديل على حقيبة دوغلاس (الصنف # 1) على أساس حركة شريط الإشارات التي تسيطر على نوع الغاز الذي يلهم هذا الموضوع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يستمر هذا الإجراء لطول الدراسة. خلال فترة التصوير 9 دقيقة، تأكد من أن التحول صمام يحدث تقريبا مرة واحدة كل دقيقة. لاحظ أن توقيت التبديل ليس من الضروري أن تكون دقيقة تماما، طالما يتم تسجيل دوام ETCO2. &lt;ر /&gt; ملاحظة: إذا كان الهدف يضغط زر ممرضة بنداء أثناء الفحص، سيتم إحباط عملية الفحص وسيتم نقل هذا الموضوع من تجويف المغناطيس على الفور. فإن الباحث إزالة قطعة الفم والأنف مقطع من هذا الموضوع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام الداخلي إخطار الموضوع الذي تم الانتهاء من المسح الضوئي. سحب الجدول MRI بها. بلطف إزالة مقطع الأنف والمعبرة عن الموضوع في الوقت الذي توفر تنظيف الأنسجة لهذا الموضوع لمحو أي اللعاب. بلطف إزالة استشعار إصبع من عداد النبض من هذا الموضوع. هذا الموضوع يمكن بعد ذلك الجلوس والنزول الجدول MRI. </li></ol> 3. إجراءات النظيفة المتابعة بعد تجربة <ol style="margin-left: 40px;;text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجاهل أنابيب أخذ العينات الغاز (# البند 9)، فلتر الهواء (بند رقم 11)، الناطقة باسم (# البند 5) ومشبك الأنف (# البند 6). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف مكونات قابلة للاستخدام. فصل في اتجاهين صمام (بند رقم 3) من المكونات الأخرى وإزالة أغشية (# البند 4) من الصمام. نقع في اتجاهينصمام (# البند 3)، والحجاب الحاجز (# البند 4) وU-شكل أنبوب (بند رقم 12) في مطهر خالية من الفوسفات المركزة، والتي تحتوي على السطحي مثل Bacdown المنظفات المطهرة في حاوية لمدة 20 دقيقة. نسبة التخفيف من مطهر المنظفات والماء المقطر هي 1:64. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف البنود المذكورة في 3.2 جيدا بالماء المقطر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجف الأنبوب U-الشكل (بند رقم 12) مع الهواء المضغوط. ضع في اتجاهين صمام (بند رقم 3) وأغشية (# البند 4) على كونترتوب واضحة والسماح لهم يجف بشكل طبيعي وبشكل كامل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إفراغ كيس دوغلاس. وضعت بعيدا شريط الإشارات وأنبوب الرمادي. </li></ol> 4. تحليل البيانات لحساب CVR خريطة <ol style="margin-left: 40px;;text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حفظ البيانات MRI في تنسيق ملف ديكوم أو أي شكل ببائعي الآخرين. نقل البيانات إلى جهاز كمبيوتر المختبر وتحويل البيانات إلى حجم تلو حجم سلسلة الملف، الذي كل ملف يحتوي على حجم 3D (على سبيل المثال، صورة BOLD) المقابلة لنقطة زمنية واحدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل عملية بيانات الصورة. أداء صورة ما قبل المعالجة الخطوات بما في ذلك إعادة تنظيم، التطبيع، وتمهيد باستخدام السيناريو الذي يدعو ظائف المكتبة التي يقدمها البرنامج الإحصائي حدودي رسم الخرائط (SPM). انظر ملف التعليمات البرمجية التكميلي 1 للحصول على مثال من السيناريو ماتلاب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام برنامج نصي لقراءة تسجيل CO 2، تصحيح تأخير أنابيب أخذ العينات عن طريق تحويل مسار الوقت عن طريق كمية محسوبة مسبقا (على سبيل المثال، 12 ثانية في هذا الإعداد والتي يتم تحديدها وفارق التوقيت بين نفس واحد للقطعة الفم و مظهر أن التنفس على تسجيل CO2)، واستخراج ETCO2 الذي هو الظرف (قمم الإيجابية) للسلسلة الزمنية الخام. انظر ملف التعليمات البرمجية التكميلي 2 للبرنامج النصي ماتلاب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وبناء على توقيت مزامنة، شريحة البيانات اتكو 2 للحفاظ فقط على تسجيل من 25 ثانية قبل أول عملية استحواذ الصورة إلى 100 ​​ثانية بعد الحصول على الصور الماضي. وبالطبع الوقت اتكو 2 هويتم استخدام الدالة مساهمة في الأوعية الدموية، وكما المتغير المستقل في التحليل وصفها لاحقا، الانحدار الخطي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التعرف على تأخير الفسيولوجية بين اتكو 2 (تقاس في الرئة) وإشارة MRI (تقاس في الدماغ) عن طريق حساب معامل عبر الارتباط (CC) بين هذه المرة دورات اثنين على تحولات زمنية مختلفة. يعتبر قيمة التحول الذي ينتج أعلى CC الوقت الأمثل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم إزاحة دوام اتكو 2 من تأخير الأمثل والحفاظ على نقطة فقط الوقت مطابقة تلك MRI إشارة، مما أدى إلى سلسلة زمنية التي هي من نفس طول إشارة MRI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إجراء فوكسل تلو فوكسل الانحدار الخطي باستخدام SPM فيها تحول دوام ETCO2 هو المتغير المستقل وMRI دوام إشارة هي المتغير التابع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب فوكسل تلو فوكسل خريطة CVR <img alt="المعادلة 1" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/52306/52306eq1.jpg" /> حيث (ط، ي، ك) هو رانه فوكسل مؤشر، β1 هو معامل الانحدار المرتبطة ETCO2 وβ0 هو معامل الانحدار المرتبطة الحد الثابت. دقيقة (اتكو 2) وقيمة الحد الأدنى من اتكو 2 في أثناء الوقت. </li></ol>

<ol>
	<li>Attwell, D., Laughlin, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+energy+budget+for+signaling+in+the+grey+matter+of+the+brain.">An energy budget for signaling in the grey matter of the brain.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 21 (10), 1133-1145 (2001).</li><li>Kety, S. S., Schmidt, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Effects+of+Altered+Arterial+Tensions+of+Carbon+Dioxide+and+Oxygen+on+Cerebral+Blood+Flow+and+Cerebral+Oxygen+Consumption+of+Normal+Young+Men.">The Effects of Altered Arterial Tensions of Carbon Dioxide and Oxygen on Cerebral Blood Flow and Cerebral Oxygen Consumption of Normal Young Men.</a> J Clin Invest. 27 (4), 484-492 (1948).</li><li>Krainik, A., Hund-Georgiadis, M., Zysset, S., von Cramon, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+impairment+of+cerebrovascular+reactivity+and+BOLD+signal+in+adults+after+stroke.">Regional impairment of cerebrovascular reactivity and BOLD signal in adults after stroke.</a> Stroke. 36 (6), 1146-1152 (2005).</li><li>Yezhuvath, U. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Forebrain-dominant+deficit+in+cerebrovascular+reactivity+in+Alzheimer's+disease.">Forebrain-dominant deficit in cerebrovascular reactivity in Alzheimer's disease.</a> Neurobiol Aging. 33 (1), 75-82 (2012).</li><li>Mandell, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+cerebrovascular+reactivity+using+blood+oxygen+level-dependent+MRI+in+Patients+with+arterial+steno-occlusive+disease:+comparison+with+arterial+spin+labeling+MRI.">Mapping cerebrovascular reactivity using blood oxygen level-dependent MRI in Patients with arterial steno-occlusive disease: comparison with arterial spin labeling MRI.</a> Stroke. 39 (7), 2021-2028 (2008).</li><li>Greenberg, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+vessels,+big+problems.">Small vessels, big problems.</a> N Engl J Med. 354 (14), 1451-1453 (2006).</li><li>Hsu, Y. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood+oxygenation+level-dependent+MRI+of+cerebral+gliomas+during+breath+holding.">Blood oxygenation level-dependent MRI of cerebral gliomas during breath holding.</a> J Magn Reson Imaging. 19 (2), 160-167 (2004).</li><li>Mikulis, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preoperative+and+postoperative+mapping+of+cerebrovascular+reactivity+in+moyamoya+disease+by+using+blood+oxygen+level-dependent+magnetic+resonance+imaging.">Preoperative and postoperative mapping of cerebrovascular reactivity in moyamoya disease by using blood oxygen level-dependent magnetic resonance imaging.</a> J Neurosurg. 103 (2), 347-355 (2005).</li><li>Han, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BOLD-MRI+cerebrovascular+reactivity+findings+in+cocaine-induced+cerebral+vasculitis.">BOLD-MRI cerebrovascular reactivity findings in cocaine-induced cerebral vasculitis.</a> Nat Clin Pract Neurol. 4 (11), 628-632 (2008).</li><li>Ellingsen, I., Hauge, A., Nicolaysen, G., Thoresen, M., Walloe, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+human+cerebral+blood+flow+due+to+step+changes+in+PAO2+and+PACO2.">Changes in human cerebral blood flow due to step changes in PAO2 and PACO2.</a> Acta Physiol Scand. 129 (2), 157-163 (1987).</li><li>Ide, K., Eliasziw, M., Poulin, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+middle+cerebral+artery+blood+velocity+and+end-tidal+PCO2+in+the+hypocapnic-hypercapnic+range+in+humans.">Relationship between middle cerebral artery blood velocity and end-tidal PCO2 in the hypocapnic-hypercapnic range in humans.</a> J Appl Physiol (1985). 95 (1), 129-137 (2003).</li><li>Xie, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebrovascular+response+to+carbon+dioxide+in+patients+with+congestive+heart+failure.">Cerebrovascular response to carbon dioxide in patients with congestive heart failure.</a> Am J Respir Crit Care Med. 172 (3), 371-378 (2005).</li><li>Rostrup, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+differences+in+the+CBF+and+BOLD+responses+to+hypercapnia:+a+combined+PET+and+fMRI+study.">Regional differences in the CBF and BOLD responses to hypercapnia: a combined PET and fMRI study.</a> Neuroimage. 11 (2), 87-97 (2000).</li><li>Zande, F. H., Hofman, P. A., Backes, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+hypercapnia-induced+cerebrovascular+reactivity+using+BOLD+MRI.">Mapping hypercapnia-induced cerebrovascular reactivity using BOLD MRI.</a> Neuroradiology. 47 (2), 114-120 (2005).</li><li>Kastrup, A., Kruger, G., Neumann-Haefelin, T., Moseley, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+cerebrovascular+reactivity+with+functional+magnetic+resonance+imaging+comparison+of+CO(2)+and+breath+holding.">Assessment of cerebrovascular reactivity with functional magnetic resonance imaging comparison of CO(2) and breath holding.</a> Magn Reson Imaging. 19 (1), 13-20 (2001).</li><li>Bright, M. G., Donahue, M. J., Duyn, J. H., Jezzard, P., Bulte, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+basal+vasodilation+on+hypercapnic+and+hypocapnic+reactivity+measured+using+magnetic+resonance+imaging.">The effect of basal vasodilation on hypercapnic and hypocapnic reactivity measured using magnetic resonance imaging.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 31 (2), 426-438 (2011).</li><li>Slessarev, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prospective+targeting+and+control+of+end-tidal+CO2+and+O2+concentrations.">Prospective targeting and control of end-tidal CO2 and O2 concentrations.</a> J Physiol. 581 (3), 1207-1219 (2007).</li><li>Wise, R. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+forcing+of+end-tidal+carbon+dioxide+and+oxygen+applied+to+functional+magnetic+resonance+imaging).">Dynamic forcing of end-tidal carbon dioxide and oxygen applied to functional magnetic resonance imaging).</a> J Cereb Blood Flow Metab. 27 (8), 1521-1532 (2007).</li><li>Yezhuvath, U. S., Lewis-Amezcua, K., Varghese, R., Xiao, G., Lu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+assessment+of+cerebrovascular+reactivity+using+hypercapnia.">On the assessment of cerebrovascular reactivity using hypercapnia.</a> BOLD MRI. NMR Biomed. 22 (7), 779-786 (2009).</li><li>Lu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alterations+in+cerebral+metabolic+rate+and+blood+supply+across+the+adult+lifespan.">Alterations in cerebral metabolic rate and blood supply across the adult lifespan.</a> Cereb Cortex. 21 (6), 1426-1434 (2011).</li><li>Marshall, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+cerebral+vascular+reactivity+in+multiple+sclerosis+measured+with+hypercapnia+perfusion+MRI.">Impaired cerebral vascular reactivity in multiple sclerosis measured with hypercapnia perfusion MRI.</a> JAMA Neurology. In press, .</li><li>Thomas, B. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Life-long+aerobic+exercise+preserved+baseline+cerebral+blood+flow+but+reduced+vascular+reactivity+to+CO2.">Life-long aerobic exercise preserved baseline cerebral blood flow but reduced vascular reactivity to CO2.</a> J Magn Reson Imaging. 38 (5), 1177-1183 (2013).</li><li>Liu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-related+differences+in+memory-encoding+fMRI+responses+after+accounting+for+decline+in+vascular+reactivity.">Age-related differences in memory-encoding fMRI responses after accounting for decline in vascular reactivity.</a> Neuroimage. 78, 415-425 (2013).</li><li>Liu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+physiologic+modulators+of+fMRI+signals.">A comparison of physiologic modulators of fMRI signals.</a> Hum Brain Mapp. 34 (9), 2078-2088 (2013).</li><li>Zappe, A. C., Uludag, K., Oeltermann, A., Ugurbil, K., Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+moderate+hypercapnia+on+neural+activity+in+the+anesthetized+nonhuman+primate.">The influence of moderate hypercapnia on neural activity in the anesthetized nonhuman primate.</a> Cereb Cortex. 18 (11), 2666-2673 (2008).</li><li>Xu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+carbon+dioxide+on+brain+activity+and+metabolism+in+conscious+humans.">The influence of carbon dioxide on brain activity and metabolism in conscious humans.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 31 (1), 58-67 (2011).</li><li>Thesen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Depression+of+cortical+activity+in+humans+by+mild+hypercapnia.">Depression of cortical activity in humans by mild hypercapnia.</a> Hum Brain Mapp. 33 (3), 715-726 (2012).</li><li>Lu, H., Golay, X., Pekar, J. J., Van Zijl, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+magnetic+resonance+imaging+based+on+changes+in+vascular+space+occupancy.">Functional magnetic resonance imaging based on changes in vascular space occupancy.</a> Magn Reson Med. 50 (2), 263-274 (2003).</li></ol>

HL and PL are inventors of a provisional patent, owned by UT Southwestern Medical Center, that describes part of the gas delivery system.

قدم هذا التقرير نظام تسليم الغاز-MR متوافق وبروتوكول تجريبي شامل يسمح للرسم خرائط لتفاعل الأوعية الدموية في الدماغ البشري. ويوضح شكل توضيحي لنظام تسليم الغاز في الشكل 1. جميع الأجزاء داخل الغرفة الماسح الضوئي التصوير بالرنين المغناطيسي هي البلاستيكية لضمان التوافق MRI بهم. النظام يمكن تقسيم المفهوم إلى ثلاثة أنظمة فرعية، بما في ذلك النظام الفرعي كمية الغاز (كيس، أنبوب التسليم، صمام ثنائي الاتجاه)، وهو النظام الفرعي واجهة التنفس (مشبك الأنف، الناطقة بلسان، U-شكل أنبوب)، و رصد النظام الفرعي (CO 2 التركيز، وتشبع الأكسجين ومعدل ضربات القلب ومعدل التنفس). يسمح النظام الفرعي كمية الغاز الغاز إلى أن استنشاق للوصول إلى اتجاهين صمام. فقط استنشق الهواء، ولكن لا هواء الزفير، سوف تتدفق من خلال هذا النظام الفرعي. النظام الفرعي واجهة التنفس يسمح هذا الموضوع للتنفس داخل وخارج الغاز المقصود. وكلا الغاز استنشاق والزفير تتدفق من خلال هذا النظام الفرعي. والرصولذلك ينبغي ز النظام الفرعي عينة الغاز عند نقطة على طول النظام الفرعي واجهة التنفس. ويمكن أن تشمل التطبيقات السريرية لهذه التقنية التقييمات من الدماغ الاحتياطي الأوعية الدموية في الأمراض العصبية مثل السكتة الدماغية وتصلب الشرايين، وأمراض مويامويا، والخرف الوعائي، والتصلب المتعدد، وورم في المخ. ويمكن أيضا أن تستخدم هذه التقنية في الدراسات MRI وظيفية لتطبيع أو معايرة إشارة الرنين المغناطيسي الوظيفي لتحسين عملية حصر النشاط العصبي 23،24. سمة هامة من سمات النظام المقترح والبروتوكول التجريبي هو أن خليط الغاز يمكن أن يتم تسليمها لهذا الموضوع بينما تسبب الحد الأدنى من الحركة أو عدم الراحة. لذا، فمن الأهمية بمكان لوضع أنبوب U-الشكل (بند رقم 12) من النوع الذي (والمعبرة متصلة نهاية لها) يقع بطبيعة الحال إلى أسفل إلى الفم في هذا الموضوع. بهذه الطريقة، لا يحتاج هذا الموضوع إلى استخدام له عضلات الوجه لعقد أو دعم لسان حال. بل هو أيضا استيرادالنملة أن يدرك أن هذا الموضوع لن يكون قادرا على التحدث في حين لسان حال هو في فمه. ولذلك، يجب على الباحث تجنب الحديث إلى موضوع مع لهجة السؤال. بدلا من ذلك، ينبغي إيلاء اضحة فقط، تعليمات نهائية. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن الباحث إيلاء اهتمام وثيق لمعلمات الفسيولوجية (على سبيل المثال، اتكو 2، لذلك 2، معدل ضربات القلب ومعدل التنفس) خلال كامل من التجربة والاستجابة فورا عند واحد أو أكثر من المعلمات الفسيولوجية تنحرف خارج نطاق نموذجي . في حين مسح شامل لأنظمة أخرى تسليم الغاز المستخدمة في الأدب هو خارج نطاق هذا المقال، فمن المفيد أن نقارن بين النظام الحالي لعدد قليل منها التي يشيع استخدامها 17،18. والفرق الرئيسي هو أن نظامنا يستخدم لسان حال لتوصيل الغاز المقصود في حين أن معظم الأنظمة الأخرى استخدمت قناع في التصميم. المضاعفات المحتملة لاستخدام قناع هما طيات. الأول، قناع سccupies كمية كبيرة من الفضاء، وأنه قد لا يكون دائما مجديا لتتناسب مع قناع في مساحة ضيقة داخل لفائف الرأس، بالنظر إلى أن، على العديد من المواضيع، أنوفهم سيتطرق تقريبا لفائف الرأس حتى من دون قناع. هذا هو الحال بالنسبة لفائف الرأس تهدف إلى تحقيق حساسية عالية، والتي عادة ما تكون مصممة لتناسب بإحكام على رأس الشخص المعني على وجه الخصوص. ومن المضاعفات الثانية المرتبطة مع تصميم قناع هي أن هناك مساحة كبيرة داخل القناع مما يؤدي إلى خلط كبير من الغاز المستنشق والزفير. وبناء على ذلك، فإنه يمكن أن يؤثر على دقة قياس ETCO 2، من الناحية المثالية التي ينبغي أن تقوم على الغاز الزفير فقط. دقيقة اتكو 2 هو بالطبع مهم للموثوقية خريطة CVR. آخر الفرق الرئيسي من نظامنا بالمقارنة مع العديد من الأنظمة الأخرى هو أن نظامنا يسلم الغاز من حقيبة بدلا من خزان الغاز. لذلك، ليست هناك حاجة الدبابات في منطقة الماسح الضوئي، وتوفير مساحة ثمينة في تابع<html> غرفة رول من جناح التصوير بالرنين المغناطيسي. في التصميم لدينا، ونحن نقدم الحقيبة قبل بدء عملية الفحص، وبعد الفحص، يتم إفراغ الكيس، مطوية، ووضع بعيدا. وأخيرا، بالمقارنة مع عدة أنظمة أخرى 18،21، ونظام تسليم الغاز الحالي هو أبسط، وتتطلب أقل وقت التدريب، والمواد الاستهلاكية منه هي أقل تكلفة. وتجدر الإشارة إلى أنه، على الرغم من أن بروتوكول الواردة في هذا التقرير قد ركز في المقام الأول على CO 2 الاستنشاق، ونظام تسليم الغاز قدمت يسمح للتسليم مخاليط الغاز الأخرى (على سبيل المثال، أي جزء من O 2، أي جزء من CO 2، أي جزء من N 2، والجمع بينهما) إلى الإنسان بالنسبة لهم للتنفس في حين ق / انه يكذب داخل الماسح الضوئي التصوير بالرنين المغناطيسي. يمكن للمرء أيضا استخدام نظام تسليم الغاز خارج سياق MRI، على سبيل المثال بالتزامن مع الكهربائي (EEG)، magnetoencephalogram (MEG)، التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)، أو التصوير الأمثل. _content &quot;&gt; وعند تقديم توصية من المعلمات التصوير، فقد ركزنا بشكل أساسي على تسلسل بولد. تسلسل آخر يمكن أن يكون يحتمل استخدامها في رسم الخرائط CVR هو الشرياني سبين وصفها (ASL) MRI، والتي توفر مقياس كمي من تدفق الدم إلى المخ (البرازيلي) في وحدات الفسيولوجية (ملليتر دم لكل 100 غرام الأنسجة لكل دقيقة). لذلك، والاستفادة من الخرائط CVR القائم على ASL هو أن النتائج هي أسهل لتفسير، على عكس إشارة جريئة مما يعكس التأثير المشترك لتدفق الدم، حجم الدم وكذلك المساهمات المحتملة للتغيرات التمثيل الغذائي الدماغ أثناء CO 2 التحدي 25-27. ومع ذلك، وجود قيود على تقنية ASL هو أن حساسيتها أقل عدة مرات من تلك التي من BOLD 28. ونتيجة لذلك، تجربتنا هي أنه في الوقت الحاضر، فمن تحديا للغاية للحصول على المستوى الفردي، والتركيز فوكسل تلو فوكسل خريطة CVR باستخدام ASL. لذلك، للدراسات تطبيق CVR، ونحن نستخدم بشكل رئيسي تسلسل BOLD، وبالتالي أيضا على هذه التقنية في أووتوصيات ص. واحد الحد من هذا الأسلوب هو أن التنفس عن طريق لسان حال مع انسداد الأنف (عن طريق مقطع الأنف) ليس من الطبيعي تماما وبعض المواضيع (خصوصا المرضى) قد تعتبر هذه كمصدر للإزعاج. قد التنفس مع الناطقة بلسان والأنف كليب أيضا تفاقم شعور الخوف من الأماكن المغلقة. بالإضافة إلى ذلك، هذا الموضوع قد تواجه جفاف الفم بسبب التنفس عن طريق الفم فقط. ولذلك، فمن المستحسن أن الباحث حاول قصارى جهده لاستكمال التجربة بسرعة. وأخيرا، من المهم أن نلاحظ أنه بناء على خبرة المؤلفين، والانزعاج المحتمل المذكورة أعلاه هو عابر وسوف تختفي بمجرد الانتهاء من التجربة.

ويمثل المخ حوالي 2٪ من وزن الجسم الكلي، ولكن يستهلك حوالي 20٪ من إجمالي الطاقة 1. ليس من المستغرب، وتوفير كمية كافية من الدم ومنظم بعناية أمر بالغ الأهمية لتلبية هذا الطلب على الطاقة العالية وللدماغ لتعمل بشكل صحيح. وعلاوة على ذلك، والدماغ هو عضو غير متجانسة مكانيا وزمانيا ديناميكية، مع مناطق مختلفة تتطلب كمية مختلفة من إمدادات الدم في أوقات مختلفة. ولذلك، تعديل ديناميكية من إمدادات الدم يمثل مطلبا هاما في الدورة الدموية في الدماغ البشري. لحسن الحظ، أنه من المعروف أن الأوعية الدموية ليست مجرد أنابيب جامدة وأن وظيفة هامة من الأوعية الدموية هي لتمدد وانقباض بناء على طلب من الدماغ والظروف الفسيولوجية 2. هذه الخاصية الوظيفية للسفينة، والمعروفة باسم الدماغي والأوعية الدموية-التفاعلية (CVR)، ويعتقد أن يكون مفيدا للصحة و Indictor الأوعية الدموية ويمكن أن تجد تطبيقات في عدة شرطا العصبيةنانوثانية مثل السكتة الدماغية 3، 4 الخرف، تصلب الشرايين 5، وأمراض الأوعية الصغيرة 6، 7 ورم في المخ، وأمراض مويامويا 8، والمخدرات إدمان 9. في علم وظائف الأعضاء والأدب التخدير، فمن المعروف أن، لأن CO 2 الغاز وموسعة وقوية، CVR يمكن تقييمها عن طريق تغيير الشرايين مستوى CO 2 (على سبيل المثال، واستنشاق كمية صغيرة من CO 2)، في حين رصد ردود الأوعية الدموية 10-13 . في مجال التصوير والأشعة ورسم الخرائط CVR باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي في الظهور بسرعة كعلامة جديدة من الاهتمام لكثير من العلماء والأطباء 8،14-19 الأساسي. وعادة ما يقدر من خلال دراسة كيفية يسببها الكثير من استجابة الأوعية الدموية التي تحد فعال في الأوعية. ومع ذلك، هناك حاجة لالتطورات التقنية في نظام توصيل الغاز وتوحيد بروتوكول تجريبي. تقديم خليط الغاز خاصا لموضوع داخل الماسح الضوئي MRI ليس الاعتبارات التافهة والخاصةمطلوبة من أجل تصميم MRI متوافق مع. مطلوبة اعتبارات خاصة في تصميم نظام تسليم الغاز MRI ​​متوافق مع. وتشمل هذه الاعتبارات الخاصة: 1) يجب أن تكون جميع مكونات غير المعدنية (المعادن لا يمكن استخدامها داخل MRI). 2) يجب أن النظام يعمل ضمن مساحة صغيرة أن نظام التصوير بالرنين المغناطيسي وفائف رأسه تسمح. 3) يجب أن النظام يعمل مع موقف الكذب إلى أسفل (كما يتطلب التصوير بالرنين المغناطيسي الماسح الضوئي) بدلا من الجلوس، مع عدم الانزعاج. 4)، وينبغي تسجيل المعلمات الفسيولوجية ذات الصلة، مثل نهاية المد والجزر CO2 (ETCO2، تقريبي من المحتوى CO2 في الدم الشرياني) والشرايين تشبع الأكسجين بدقة مع ثوان من دقة توقيت وتخزينها على جهاز كمبيوتر للاستخدام التحليل. هذه القضايا قد تحد من نطاق تطبيقات رسم الخرائط CVR. في هذا التقرير، قدمنا ​​بروتوكول تجريبي يستخدم نظام شامل تسليم الغاز لتعديل المحتوى من الغاز وحي في حين أن الموضوع هو الكذب داخل الماسح الضوئي التصوير بالرنين المغناطيسي. لناجي هذا النهج، يمكن للباحث تنطبق غير جراحية حافز فعال في الأوعية إلى المشارك مع الحد الأدنى من الراحة أو الحركة السائبة. تم تسجيل المعلمات الفسيولوجية وصور الرنين المغناطيسي خلال كامل فترة حوالي 9 دقائق، والتي تتألف من كتل بالتناوب (1 دقيقة لكل كتلة) من غرفة الهواء والتنفس بفرط ثنائي أكسيد الكربون الغاز. يتم عرض النتائج التمثيلية. وتناقش التطبيقات المحتملة والقيود.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="978">
	<tbody>
		<tr height="61">
			<td height="61" style="height:61px;width:211px;">Name of the Material/Equipment</td>
			<td style="width:171px;">Company</td>
			<td style="width:109px;">Catalog number</td>
			<td style="width:179px;">Description</td>
			<td style="width:311px;">Website</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Douglas bag&#160;</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>500942</td>
			<td>200-liter capacity</td>
			<td>http://www.harvardapparatus.com/webapp/wcs/stores/servlet/catalog_11051_10001_-1_HAI?gclid=CN_woMnCwboCFWpk7AodL1YA8g</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;">Three-way valve</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>CR1207</td>
			<td>100% plastic</td>
			<td>www.rudolphkc.com&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Two-way non-rebreathing valve</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>CR1480</td>
			<td>22mm/ 15mm ID</td>
			<td>www.rudolphkc.com&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;">Diaphragm</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>602021-2608</td>
			<td>Size: medium, Type: spiral</td>
			<td>www.rudolphkc.com&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;">Mouth piece</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>602076</td>
			<td>Silicone, Model #&#160;9061</td>
			<td>www.rudolphkc.com&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Nose clip</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>201413</td>
			<td>Plastic foam, Model #9014</td>
			<td>www.rudolphkc.com&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Gas delivery tube</td>
			<td>Vacumed</td>
			<td>1011-108</td>
			<td></td>
			<td>http://www.vacumed.com/zcom/product/Product.do?compid=27&#38;prodid=7665</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Blue cuff</td>
			<td>Vacumed</td>
			<td>22254</td>
			<td></td>
			<td>http://www.vacumed.com/zcom/product/Product.do?compid=27&#38;prodid=343</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Gas sampling tube</td>
			<td>QoSINA</td>
			<td>T4305</td>
			<td>Thin</td>
			<td>http://www.qosina.com/catalog/part.asp?partno=T4305</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Male luer</td>
			<td>QoSINA</td>
			<td>11547</td>
			<td></td>
			<td>http://www.qosina.com/catalog/part.asp?partno=11547</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Hydrophobic filter</td>
			<td>Philips Medical Systems</td>
			<td>9906-00</td>
			<td>Disposable</td>
			<td>http://www.healthcare.philips.com/us_en/products/index.wpd?Int_origin=3_HC_landing_main_us_en_top-nav_products</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">U-shape tube</td>
			<td>Made in-house</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Elbow connector</td>
			<td>QoSINA</td>
			<td>51033</td>
			<td></td>
			<td>www.qosina.com</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">EtCO2monitor</td>
			<td>Philips Medical Systems</td>
			<td>Model 1265</td>
			<td></td>
			<td>http://www.healthcare.philips.com/us_en/products/index.wpd?Int_origin=3_HC_landing_main_us_en_top-nav_products</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Pulse oximetry&#160;</td>
			<td>Invivo</td>
			<td>Expression</td>
			<td>MRI Monitoring Systems</td>
			<td>http://www.invivocorp.com/monitors/monitorinfo.php?id=7</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">MRI scanner&#160;</td>
			<td>Philips</td>
			<td>Achieva 3.0T TX</td>
			<td></td>
			<td>http://www.healthcare.philips.com/main/products/mri/systems/achievaTX/?Int_origin=2_HC_mri_main_global_en_systems_achieva30ttx</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Disinfectant</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>04-355-13</td>
			<td style="width:179px;">Decon&#8482; BDD&#8482; Bacdown&#8482; Detergent Disinfectant</td>
			<td>http://www.fishersci.com/ecomm/servlet/itemdetail?storeId=10652&#38;langId=-1&#38;catalogId=29104&#38;productId=3426739&#38;distype=0&#38;highlightProductsItemsFlag=Y&#38;fromSearch=1&#38;searchType=PROD&#38;hasPromo=0</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

mri mapping of cerebrovascular reactivity via gas inhalation challenges

الدماغ هو الجهاز غير متجانسة مكانيا وزمانيا ديناميكية، مع مناطق مختلفة تتطلب كمية مختلفة من إمدادات الدم في أوقات مختلفة. ولذلك، فإن قدرة الأوعية الدموية للتمدد أو انقباض، والمعروفة باسم الدماغي والأوعية الدموية-التفاعلية (CVR)، ويمثل مجال مهم من وظيفة الأوعية الدموية. سوف علامة التصوير تمثل هذه الخاصية الديناميكية توفر معلومات جديدة من الأوعية الدماغية في ظل ظروف طبيعية والمريضة مثل السكتة الدماغية والخرف، وتصلب الشرايين، وأمراض الأوعية الصغيرة، وورم في المخ، إصابات الدماغ، والتصلب المتعدد. من أجل تنفيذ هذا النوع من القياس في البشر، فمن الضروري لتقديم التحفيز فعال في الأوعية مثل CO 2 و / أو O 2 خليط الغاز في حين يجري جمع الدماغ الكمي صور الرنين المغناطيسي (MRI). في هذا العمل، قدمنا ​​متوافق نظام MR الغاز التسليم والبروتوكول المرتبطة بها والتي تتيح للتسليم مخاليط غاز خاص (على سبيل المثال، </م&gt; O 2، CO 2، N 2، ومجموعاتها) في حين أن الموضوع هو الكذب داخل الماسح الضوئي التصوير بالرنين المغناطيسي. هذا النظام هو بسيط نسبيا، واقتصادا، وسهلة الاستخدام، وبروتوكول تجريبي يسمح رسم الخرائط دقة لCVR في كل من متطوعين أصحاء والمرضى الذين يعانون من الاضطرابات العصبية. هذا النهج لديه القدرة على استخدامها في التطبيقات السريرية واسعة وفهم أفضل للالأوعية الدموية في الدماغ الفيزيولوجيا المرضية. في الفيديو، ونحن لشرح كيفية إعداد النظام داخل جناح التصوير بالرنين المغناطيسي وكيفية إجراء تجربة كاملة عن أحد المشاركين البشري.

يتم جمع نوعين من البيانات مع البروتوكول المقترح، والتسجيلات الفسيولوجية والصور MR. أرقام 2 و 3 مشاهدة التسجيلات من المعلمات الفسيولوجية من موضوع تمثيلي. أثر السوداء في الشكل 2 يعرض دوام CO 2 تسجيلها بواسطة جهاز العرض CO 2، الذي يمثل المحتوى CO 2 في عينات الهواء بالقرب من سان حال. لاحظ أن هذا أثر يتقلب بسرعة بوصفها وظيفة من الزمن. هذا هو لأنه، خلال المرحلة استنشاق دورة التنفس، وهذا تسجيل يعكس المحتوى CO 2 في الهواء استنشاق، وخلال مرحلة الزفير، وهذا تسجيل يعكس المحتوى CO 2 في هواء الزفير. على هذا النحو، وذروة العليا من كل دورة التنفس، ويشار إلى نهاية المد CO 2 أو اتكو 2، يمثل المحتوى CO 2 في الرئة، والتي يمكن استخدامها تقريبا على النحو تركيز CO 2 في الدم الشرياني. ملاحظة عشرفي CO 2 التركيز في الدم الشرياني هو القوة الدافعة، أي وظيفة الإدخال، الرد توسيع الاوعيه الدمويه. ويرسم قمم التتبع CO 2 (المنحنى الأحمر في الشكل 2) مع خوارزمية الكشف وهو البحث عن ذروتها خلال كل نفس، بالاشتراك مع التفتيش اليدوي وتصحيح. وقد تبع ذلك متوسط ​​الترشيح لإزالة قمم مفاجئة بسبب التنفس الجزئي ولإيضاح خلط الدم أثناء تدفق من الأوعية الرئوية إلى الأوعية الدماغية. يظهر اتكو دورة 2 مرة الأخيرة قبل المنحنى الأخضر في الشكل (2) ويتم استخدامه في حساب CVR. ويبين الشكل 3 دورات وقت معدل التنفس، الشرياني جزء تشبع الأكسجين (حتى 2)، ومعدل ضربات القلب. يتم الحصول على معدل التنفس من رصد CO 2 الوقت حتى 2 ومعدل ضربات القلب وتم الحصول عليها من عداد النبض. كما يمكن أن تكون الصورةالتابعين، وهذه المعايير لا تظهر تغييرا منهجيا مع التحدي فرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم. لاحظ أن فرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم لا يسبب فرط في هذا الموضوع، وبالتالي فإن الضغط الجزئي O 2 في الرئة ستزيد بشكل متواضع. ومع ذلك، تأثيره على ما هو الحد الأدنى 2 كما هو بالفعل المشبعة الهيموغلوبين في الدم إلى حد كبير في التنفس غرفة الهواء ومنحنى تفارق الأكسجين مسطح بدلا ضمن هذا النطاق. ويبين الشكل 4 تمثيلية الصور MR BOLD في أوقات مختلفة من التجربة. ويرد أيضا متوسط ​​كثافة إشارة (في وحدات MR التعسفية). ويمكن ملاحظة أن إشارة BOLD في الدماغ وتظهر زيادة مع CO 2 الاستنشاق. لاحظ أن الفرق بين إشارة غرفة الهواء وCO 2 فترات هو بناء على أمر من 1-3٪ في السعة. الجمع بين البيانات من التسجيلات الفسيولوجية وصور الرنين المغناطيسي، وفوكسل تلو فوكسل خريطة CVR يمكن حسابها. الشكل 5 يظهر ممثلخرائط CVR (في وحدات من نسبة التغير في إشارة مم زئبق CO 2 تغيير) من موضوع صحي الممسوحة ضوئيا على خمسة أيام مختلفة، مما يدل على استنساخ ممتازة من النتائج. وحتى الآن تم تطبيق هذه التقنية المقترحة في دراسات الشيخوخة 20، مرض الزهايمر 4، والتصلب المتعدد 21، وممارسة التدريب 22. <img alt="الشكل (1)" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig1highres.jpg" /> الشكل 1. رسم تخطيطي لنظام توصيل الغاز. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig2highres.jpg" /> الشكل 2. CO 2 دوام من موضوع تمثيلي دوعصابة التجربة. قطاعات من CO 2 المحتوى أثر التنفس عن طريق التنفس كما هو مسجل بواسطة جهاز العرض CO 2 وتظهر لفترة لالتقاط الانفاس الهواء (أسفل اليسار) و 5٪ CO 2 فترة الاستنشاق (أسفل اليمين). وتظهر المستخرجة الوقت اتكو 2 دورات في المنحنيات الملونة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig3highres.jpg" /> الشكل 3. المسجلة المعلمات علم وظائف الأعضاء من موضوع تمثيلي أثناء التجربة. (A) معدل التنفس (نبضة في الدقيقة، والتنفس في الدقيقة الواحدة) مدار الساعة من هذا الموضوع. (B) حتى 2 (٪) مدار الساعة من هذا الموضوع. (C) قلب معدل (نبضة في الدقيقة، وفاز في الدقيقة) مدار الساعة من هذا الموضوع. هذا الموضوع هو<html> نفس واحدة كما أنه في الشكل 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (4)" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig4highres.jpg" /> وأظهرت الشكل 4. ممثل الصور MR BOLD في أوقات مختلفة من التجربة. شدة إشارة متوسط ​​شريحة الدماغ عرض (شريحة محوري # 54 في MNI الفضاء) في الصف السفلي. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig4large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الرقم 5" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig5highres.jpg" /> الشكل 5. خريطة الممثل CVR من موضوع تمثيلي..jove.com / الملفات / ftp_upload / 52306 / 52306fig5large.jpg &quot;الهدف =&quot; _ فارغة &quot;&gt; الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

Watch this Scientific Journal Video about MRI Mapping of Cerebrovascular Reactivity via Gas Inhalation Challenges at JoVE.com

MRI Mapping of Cerebrovascular Reactivity via Gas Inhalation Challenges

Non-invasive imaging of the brain vasculature&#8217;s ability to dilate or constrict may allow a better understanding of cerebrovascular pathophysiology in various neurological diseases. The present report describes a reproducible and patient-comfortable protocol to perform vascular reactivity imaging in humans using magnetic resonance imaging (MRI).

MRI رسم خرائط الدماغية التفاعلية عبر استنشاق الغاز التحديات

The brain is a spatially heterogeneous and temporally dynamic organ, with different regions requiring different amount of blood supply at different time. ...

mri-mapping-cerebrovascular-reactivity-via-gas-inhalation

Research

JoVE Journal

Medicine

13.8K Views.  University of Texas Southwestern Medical Center. Non-invasive imaging of the brain vasculature’s ability to dilate or constrict may allow a better understanding of cerebrovascular pathophysiology in various neurological diseases. The present report describes a reproducible and patient-comfortable protocol to perform vascular reactivity imaging in humans using magnetic resonance imaging (MRI).

Video: MRI Mapping of Cerebrovascular Reactivity via Gas Inhalation Challenges

Microsurgical Venous Pouch Arterial-Bifurcation Aneurysms in the Rabbit Model: Technical Aspects

For ruptured human cerebral aneurysms endovascular embolization has become an equivalent alternative to aneurysm clipping.1 However, large clinical trials have shown disappointing long-term results with unacceptable high rates of aneurysm recanalization and delayed aneurysm rupture.2 To overcome these problems, animal experimental studies are crucial for the development of better endovascular devices.3-5
Several animal models in rats, rabbits, canines and swine are available.6-8 Comparisons of the different animal models showed the superiority of the rabbit model with regard to hemodynamics and comparability of the coagulation system and cost-effectiveness.9-11 
The venous pouch arterial bifurcation model in rabbits is formed by a venous pouch sutured into an artificially created true bifurcation of both common carotid arteries (CCA). The main advantage of this model are true bifurcational hemodynamics.12 The major drawbacks are the sofar high microsurgical technical demands and high morbidity and mortality rates of up to 50%.13 These limitations have resulted in less frequent use of this aneurysm model in the recent years. These shortcomings could be overcome with improved surgical procedures and modified peri- and postoperative analgetic management and anticoagulation.14-16 Our techniques reported in this paper demonstrate this optimized technique for microsurgical creation of arterial bifurcation aneurysms.

An optimized technique for the microsurgical creation of arterial bifurcation aneurysms mimicking bifurcation human cerebral aneurysms is described. A venous pouch is sutured into an artificially created true bifurcation of both common carotid arteries. Facilitated microsurgical techniques and aggressive postoperative anticoagulation and analgesia lead to minimized morbidity rates and high aneurysm patency rates.

الحقيبة المجهرية وريدي شرياني ، تمدد الأوعية الدموية في مفرق النموذجي الأرنب : الجوانب الفنية

For ruptured human cerebral aneurysms endovascular embolization has become an equivalent alternative to aneurysm clipping.1 However, large clinical trials ...

Visualization and Analysis of Blood Flow and Oxygen Consumption in Hepatic Microcirculation: Application to an Acute Hepatitis Model

There is a considerable discrepancy between oxygen supply and demand in the liver because hepatic oxygen consumption is relatively high but about 70% of the hepatic blood supply is poorly oxygenated portal vein blood derived from the gastrointestinal tract and spleen. Oxygen is delivered to hepatocytes by blood flowing from a terminal branch of the portal vein to a central venule via sinusoids, and this makes an oxygen gradient in hepatic lobules. The oxygen gradient is an important physical parameter that involves the expression of enzymes upstream and downstream in hepatic microcirculation, but the lack of techniques for measuring oxygen consumption in the hepatic microcirculation has delayed the elucidation of mechanisms relating to oxygen metabolism in liver. We therefore used FITC-labeled erythrocytes to visualize the hepatic microcirculation and used laser-assisted phosphorimetry to measure the partial pressure of oxygen in the microvessels there. Noncontact and continuous optical measurement can quantify blood flow velocities, vessel diameters, and oxygen gradients related to oxygen consumption in the liver. In an acute hepatitis model we made by administering acetaminophen to mice we observed increased oxygen pressure in both portal and central venules but a decreased oxygen gradient in the sinusoids, indicating that hepatocyte necrosis in the pericentral zone could shift the oxygen pressure up and affect enzyme expression in the periportal zone. In conclusion, our optical methods for measuring hepatic hemodynamics and oxygen consumption can reveal mechanisms related to hepatic disease.

An optical system was developed to visualize hepatic microcirculation with FITC-labeled erythrocytes and to measure the partial pressure of oxygen in the microvessels with laser-assisted phosphorimetry. This method can be used to investigate physiological and pathological mechanisms by analyzing microvascular structure, diameter, blood flow velocity, and oxygen tension.

التصور والتحليل من تدفق الدم واستهلاك الأكسجين في دوران الأوعية الدقيقة كبدي: تطبيق نموذج لالتهاب الكبد الحاد

There is a considerable discrepancy between oxygen supply and demand in the liver because hepatic oxygen consumption is relatively high but about 70% of ...

MRI and PET in Mouse Models of Myocardial Infarction

Myocardial infarction is one of the leading causes of death in the Western world. The similarity of the mouse heart to the human heart has made it an ideal model for testing novel therapeutic strategies.
In vivo magnetic resonance imaging (MRI) gives excellent views of the heart noninvasively with clear anatomical detail, which can be used for accurate functional assessment. Contrast agents can provide basic measures of tissue viability but these are nonspecific. Positron emission tomography (PET) is a complementary technique that is highly specific for molecular imaging, but lacks the anatomical detail of MRI. Used together, these techniques offer a sensitive, specific and quantitative tool for the assessment of the heart in disease and recovery following treatment.
In this paper we explain how these methods are carried out in mouse models of acute myocardial infarction. The procedures described here were designed for the assessment of putative protective drug treatments. We used MRI to measure systolic function and infarct size with late gadolinium enhancement, and PET with fluorodeoxyglucose (FDG) to assess metabolic function in the infarcted region. The paper focuses on practical aspects such as slice planning, accurate gating, drug delivery, segmentation of images, and multimodal coregistration. The methods presented here achieve good repeatability and accuracy maintaining a high throughput.

We describe how to perform MRI and PET imaging of the mouse heart. The protocol is tailored to assess treatment efficacy in models of myocardial infarction and heart failure.

Myocardial infarction is one of the leading causes of death in the Western world. The similarity of the mouse heart to the human heart has made it an ...

Coordinate Mapping of Hyolaryngeal Mechanics in Swallowing

Characterizing hyolaryngeal movement is important to dysphagia research. Prior methods require multiple measurements to obtain one kinematic measurement whereas coordinate mapping of hyolaryngeal mechanics using Modified Barium Swallow (MBS) uses one set of coordinates to calculate multiple variables of interest. For demonstration purposes, ten kinematic measurements were generated from one set of coordinates to determine differences in swallowing two different bolus types. Calculations of hyoid excursion against the vertebrae and mandible are correlated to determine the importance of axes of reference.
To demonstrate coordinate mapping methodology, 40 MBS studies were randomly selected from a dataset of healthy normal subjects with no known swallowing impairment. A 5 ml thin-liquid bolus and a 5 ml pudding swallows were measured from each subject. Nine coordinates, mapping the cranial base, mandible, vertebrae and elements of the hyolaryngeal complex, were recorded at the frames of minimum and maximum hyolaryngeal excursion. Coordinates were mathematically converted into ten variables of hyolaryngeal mechanics.
Inter-rater reliability was evaluated by Intraclass correlation coefficients (ICC). Two-tailed t-tests were used to evaluate differences in kinematics by bolus viscosity. Hyoid excursion measurements against different axes of reference were correlated. Inter-rater reliability among six raters for the 18 coordinates ranged from ICC = 0.90 - 0.97. A slate of ten kinematic measurements was compared by subject between the six raters. One outlier was rejected, and the mean of the remaining reliability scores was ICC = 0.91, 0.84 - 0.96, 95% CI. Two-tailed t-tests with Bonferroni corrections comparing ten kinematic variables (5 ml thin-liquid vs. 5 ml pudding swallows) showed statistically significant differences in hyoid excursion, superior laryngeal movement, and pharyngeal shortening (p &#60; 0.005). Pearson correlations of hyoid excursion measurements from two different axes of reference were: r = 0.62, r2 = 0.38, (thin-liquid); r = 0.52, r2 = 0.27, (pudding).
Obtaining landmark coordinates is a reliable method to generate multiple kinematic variables from video fluoroscopic images useful in dysphagia research.

Coordinate mapping is a method of documenting salient features of hyolaryngeal biomechanics in the pharyngeal phase of swallowing. This methodology uses image analysis software to record coordinates of anatomical landmarks. These coordinates are imported into an excel macro and translated into kinematic variables of interest useful in dysphagia research.

تنسيق رسم الخرائط ميكانيكا لامي حنجري في البلع

Characterizing hyolaryngeal movement is important to dysphagia research. Prior methods require multiple measurements to obtain one kinematic measurement ...

Preparation Steps for Measurement of Reactivity in Mouse Retinal Arterioles Ex Vivo

Vascular insufficiency and alterations in normal retinal perfusion are among the major factors for the pathogenesis of various sight-threatening ocular diseases, such as diabetic retinopathy, hypertensive retinopathy, and possibly glaucoma. Therefore, retinal microvascular preparations are pivotal tools for physiological and pharmacological studies to delineate the underlying pathophysiological mechanisms and to design therapies for the diseases. Despite the wide use of mouse models in ophthalmic research, studies on retinal vascular reactivity are scarce in this species. A major reason for this discrepancy is the challenging isolation procedures owing to the small size of these retinal blood vessels, which is ~ &#8804; 30 &#181;m in luminal diameter. To circumvent the problem of direct isolation of these retinal microvessels for functional studies, we established an isolation and preparation technique that enables ex vivo studies of mouse retinal vasoactivity under near-physiological conditions. Although the present experimental preparations will specifically refer to the mouse retinal arterioles, this methodology can readily be employed to microvessels from rats.

Preparation Steps for Measurement of Reactivity in Mouse Retinal Arterioles Ex Vivo

Many vision-threatening ocular diseases are associated with dysfunctional retinal microvessels. Therefore, the measurement of retinal arteriole responses is important to investigate the underlying pathophysiological mechanisms. This article describes a detailed protocol for mouse retinal arteriole isolation and preparation to assess the effects of vasoactive substances on vascular diameter.

خطوات الإعداد لقياس مفاعليه في الماوس الشرايين الشبكية السابقين فيفو

Vascular insufficiency and alterations in normal retinal perfusion are among the major factors for the pathogenesis of various sight-threatening ocular ...

Novel Methods for Intranasal Administration Under Inhalation Anesthesia to Evaluate Nose-to-Brain Drug Delivery

Intranasal administration has been reported to be a potential pathway for nose-to-brain delivery of therapeutic agents that circumvents the blood-brain barrier. However, there have been few reports regarding not only the quantitative analysis but also optimal administration conditions and dosing regimens for investigations of nose-to-brain delivery. The limited progress in research on nose-to-brain pathway mechanisms using rodents represents a significant impediment in terms of designing nose-to-brain delivery systems for candidate drugs.
To gain some headway in this regard, we developed and evaluated two novel methods of stable intranasal administration under inhalation anesthesia for experimental animals. We also describe a method for the evaluation of drug distribution levels in the brain via the nose-to-brain pathway using radio-labeled [14C]-inulin (molecular weight: 5,000) as a model substrate of water-soluble macromolecules.
Initially, we developed a pipette-based intranasal administration protocol using temporarily openable masks, which enabled us to perform reliable administration to animals under stable anesthesia. Using this system, [14C]-inulin could be delivered to the brain with little experimental error.
We subsequently developed an intranasal administration protocol entailing reverse cannulation from the airway side through the esophagus, which was developed to minimize the effects of mucociliary clearance (MC). This technique led to significantly higher levels of [14C]-inulin, which was quantitatively detected in the olfactory bulb, cerebrum, and medulla oblongata, than the pipette method. This appears to be because retention of the drug solution in the nasal cavity was substantially increased by active administration using a syringe pump in a direction opposite to the MC into the nasal cavity.
In conclusion, the two methods of intranasal administration developed in this study can be expected to be extremely useful techniques for evaluating pharmacokinetics in rodents. The reverse cannulation method, in particular, could be useful for evaluating the full potential of nose-to-brain delivery of drug candidates.

Here, we describe two novel methods of stable intranasal administration under inhalation anesthesia with minimal physical stress for experimental animals. We also describe a method for quantitative evaluation of drug distribution levels in the brain via the nose-to-brain pathway using radiolabeled [14C]-inulin as a model substrate of water-soluble macromolecules.

أساليب مبتكرة للإدارة داخل الآنف تحت التخدير استنشاق لتقييم تسليم المخدرات الآنف إلى المخ

Intranasal administration has been reported to be a potential pathway for nose-to-brain delivery of therapeutic agents that circumvents the blood-brain ...

Use of MRI-ultrasound Fusion to Achieve Targeted Prostate Biopsy

Here, we present a protocol to perform targeted prostate biopsy using a magnetic resonance imaging-ultrasound (MRI/US) fusion system. Prostate cancer has traditionally been diagnosed via transrectal ultrasound (TRUS) biopsy. Though considered the gold standard, TRUS is unable to visualize most prostate cancer lesions and therefore requires sampling of the entire prostate. This biopsy method often undergrades prostate cancer and fails to detect up to 35% of cancers on initial biopsy. Prostate MRI has been shown to have excellent sensitivity in the detection of cancerous lesions, and advancements in MRI technology during the last decade have led to the development of targeted biopsy. In targeted biopsy, a software platform overlays MRI data onto live TRUS images to create a fused MRI/US three-dimensional model of the prostate. Regions suspicious for malignancy on MRI are contoured by a radiologist, uploaded into the fusion system, and then displayed within the live MRI/US fused model. The urologist is then able to directly biopsy these targets. When compared to conventional TRUS biopsy, MRI/US fusion technology has been demonstrated to improve the detection of clinically significant cancer while reducing insignificant cancer detection. This technology, therefore, has the potential to diagnose prostate cancer primarily in men who would benefit from treatment.

Presented herein is a protocol to perform targeted biopsy of the prostate using an MRI-ultrasound fusion system.

استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي-الموجات فوق الصوتية الانصهار لتحقيق المستهدف خزعة البروستاتا

Here, we present a protocol to perform targeted prostate biopsy using a magnetic resonance imaging-ultrasound (MRI/US) fusion system. Prostate cancer has ...

High-Throughput Analysis of Optical Mapping Data Using ElectroMap

Optical mapping is an established technique for high spatio-temporal resolution study of cardiac electrophysiology in multi-cellular preparations. Here we present, in a step-by-step guide, the use of ElectroMap for analysis, quantification, and mapping of high-resolution voltage and calcium datasets acquired by optical mapping. ElectroMap analysis options cover a wide variety of key electrophysiological parameters, and the graphical user interface allows straightforward modification of pre-processing and parameter definitions, making ElectroMap applicable to a wide range of experimental models. We show how built-in pacing frequency detection and signal segmentation allows high-throughput analysis of entire experimental recordings, acute responses, and single beat-to-beat variability. Additionally, ElectroMap incorporates automated multi-beat averaging to improve signal quality of noisy datasets, and here we demonstrate how this feature can help elucidate electrophysiological changes that might otherwise go undetected when using single beat analysis. Custom modules are included within the software for detailed investigation of conduction, single file analysis, and alternans, as demonstrated here. This software platform can be used to enable and accelerate the processing, analysis, and mapping of complex cardiac electrophysiology.

This protocol describes the setup and use of ElectroMap, a MATLAB-based open-source software platform for analysis of cardiac optical mapping data. ElectroMap provides a versatile high-throughput tool for analysis of optical mapping voltage and calcium datasets across a wide range of cardiac experimental models.

تحليل عالي الإنتاجية لبيانات الخرائط البصرية باستخدام الخريطة الكهربائية

Optical mapping is an established technique for high spatio-temporal resolution study of cardiac electrophysiology in multi-cellular preparations. Here we ...

A Novel Inhalation Mask System to Deliver High Concentrations of Nitric Oxide Gas in Spontaneously Breathing Subjects

Nitric Oxide (NO) is administered as gas for inhalation to induce selective pulmonary vasodilation. It is a safe therapy, with few potential risks even if administered at high concentration. Inhaled NO gas is routinely used to increase systemic oxygenation in different disease conditions. The administration of high concentrations of NO also exerts a virucidal effect in vitro. Owing to its favorable pharmacodynamic and safety profiles, the familiarity in its use by critical care providers, and the potential for a direct virucidal effect, NO is clinically used in patients with coronavirus disease-2019 (COVID-19). Nevertheless, no device is currently available to easily administer inhaled NO at concentrations higher than 80 parts per million (ppm) at various inspired oxygen fractions, without the need for dedicated, heavy, and costly equipment. The development of a reliable, safe, inexpensive, lightweight, and ventilator-free solution is crucial, particularly for the early treatment of non-intubated patients outside of the intensive care unit (ICU) and in a limited-resource scenario. To overcome such a barrier, a simple system for the non-invasive NO gas administration up to 250 ppm was developed using standard consumables and a scavenging chamber. The method has been proven safe and reliable in delivering a specified NO concentration while limiting nitrogen dioxide levels. This paper aims to provide clinicians and researchers with the necessary information on how to assemble or adapt such a system for research purposes or clinical use in COVID-19 or other diseases in which NO administration might be beneficial.

This simple and highly adaptable system device for the inhalation of high-concentration nitric oxide (NO) gas does not require mechanical ventilators, positive pressure, or high gas flows. Standard medical consumables and a snug-fitting mask are used to safely deliver NO gas to spontaneously breathing subjects.

نظام قناع استنشاق جديد لتقديم تركيزات عالية من غاز أكسيد النيتريك في مواضيع التنفس التلقائي

Nitric Oxide (NO) is administered as gas for inhalation to induce selective pulmonary vasodilation. It is a safe therapy, with few potential risks even if ...

Creation of Two Saccular Elastase-Digested Aneurysms with Different Hemodynamics in One Rabbit

Preclinical animal models with hemodynamic, morphologic, and histologic characteristics close to human intracranial aneurysms play a key role in the understanding of the pathophysiological processes and the development and testing of new therapeutic strategies. This study aims to describe a new rabbit aneurysm model that allows the creation of two elastase-digested saccular aneurysms with different hemodynamic conditions within the same animal.
Five female New Zealand white rabbits with a mean weight of 4.0 (&#177; 0.3) kg and mean age of 25 (&#177;5) weeks underwent microsurgical stump and bifurcation aneurysm creation. One aneurysm (stump) was created by right common carotid artery (CCA) exposure at its origin at the brachiocephalic trunk. A temporary clip was applied at the CCA origin and another, 2 cm above. This segment was treated with a local injection of 100 U of elastase for 20 min. A second aneurysm (bifurcation) was created by suturing an elastase-treated arterial pouch into the end-to-side anastomosis of the right CCA to left CCA. Patency was controlled by fluorescence angiography immediately after creation.
The average duration of surgery was 221 min. The creation of two aneurysms in the same animal was successful in all rabbits without complication. All aneurysms were patent immediately after surgery except for one bifurcation aneurysm, which showed an extreme tissue reaction due to elastase incubation and an immediate intraluminal thrombosis. No mortality was observed during surgery and up to one-month follow-up. Morbidity was limited to a transient vestibular syndrome (one rabbit), which recovered spontaneously within one day.
Demonstrated here for the first time is the feasibility of creating a two-aneurysm rabbit model with stump and bifurcation hemodynamic characteristics and highly degenerated wall conditions. This model allows the study of the natural course and potential treatment strategies on the basis of aneurysm biology under different flow conditions.

This protocol describes the steps for the creation of a rabbit model with two elastase-digested aneurysms with different hemodynamics (stump and bifurcation constellation). This allows the testing of novel endovascular devices in aneurysms with different angioarchitecture and hemodynamic conditions within a single animal.

إنشاء اثنين من تمدد الأوعية الدموية العجزية المهضومة بالإيلاستيز مع ديناميكا الدم المختلفة في أرنب واحد

Preclinical animal models with hemodynamic, morphologic, and histologic characteristics close to human intracranial aneurysms play a key role in the ...