Fase contraste resonancia magnética en la arteria carótida común de rata

Resumen

El objetivo general de este procedimiento es medir el flujo sanguíneo en la arteria carótida común de rata mediante el uso de resonancia magnética nuclear contraste fase no invasiva.

Resumen

Fase contraste RMN (PC-) es un método no invasivo que puede cuantificar parámetros relacionados con el flujo como flujo de sangre. Estudios previos han demostrado que el flujo anormal de sangre puede estar asociado con riesgo vascular sistémico. Así, PC-MRI puede facilitar la traducción de los datos obtenidos de modelos animales de enfermedades cardiovasculares para las investigaciones clínicas pertinentes. En este informe, describir el procedimiento para medir el flujo sanguíneo en la arteria carótida común (CCA) de ratas usando MRI de PC cine cerrado y discutir los métodos de análisis pertinentes. Este procedimiento se puede realizar en un animal vivo, anestesiado y no requiere la eutanasia después del procedimiento. Los parámetros de análisis propuestos producen mediciones repetibles para el flujo de sangre, que indica la excelente reproducibilidad de los resultados. El procedimiento PC-MRI que se describe en este artículo puede utilizarse para la prueba farmacológica evaluación fisiopatológica y evaluación de la hemodinámica cerebral.

Introducción

La proyección de imagen de resonancia magnética (MRI) es un método versátil que proporciona información detallada sobre fisiología y estructuras internas del cuerpo y cada vez más se está utilizando para el diagnóstico clínico y en los estudios preclínicos en animales. Los modelos animales son vitales para una mejor comprensión de la importante implicación clínica ¹. Como modelos animales difieren considerablemente de los seres humanos con respecto a los requisitos de la anestesia y parámetros fisiológicos, optimización de procedimientos de MRI para estos animales adquiere importancia.

MRI de contraste de fase (PC-MRI) es un tipo especializado de resonancia magnética que utiliza la velocidad de flujos tiradas para cuantificar parámetros relacionados con el flujo como flujo de sangre. Con PC-MRI, el mapeo de patrones de flujo en las arterias principales usando los modelos animales puede ayudar a arrojar luz sobre patologías cardiovasculares ². Además, PC-MRI no invasiva puede monitorizar las alteraciones inherentes en el flujo sanguíneo en condiciones patofisiológicas ³. Estas observaciones sugieren que PC-RM es un método valioso que puede utilizarse en modelos animales de enfermedades cardiovasculares.

En este informe, describimos un método para la cuantificación del flujo sanguíneo en la arteria carótida común (CCA) de las ratas. Los dos sistemas de la fuente la cabeza y el cuello con sangre oxigenada, y la enfermedad de la arteria carótida es una causa importante de accidente cerebrovascular. Por lo tanto, es fundamental detectar la patología temprana en el CCA. Este procedimiento tiene una duración de unos 15 min y puede ser potencialmente aplicado a condiciones con alteraciones de la hemodinámica, tal arterioesclerosis o un accidente cerebrovascular.

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Protocolo

El cuidado institucional y comités del uso (IACUC) de la Universidad de Medicina China aprobó todos los procedimientos.

1. animal, preparación y seguimiento

1. Dejar todos los objetos magnéticamente sensibles tales como carteras, llaves, tarjeta de crédito, etc. fuera de la sala de escáner antes de comenzar la preparación de animales para la exploración de MRI.
2. Inicialmente anestesiar la rata (rata de Sprague-Dawley (SD) macho de 2 meses, 280 – 350 g) en una caja de inducción utilizando una mezcla de 5% isoflurano (ISO) y oxígeno (2 L/min) por 3-5 min, según sea necesario.
3. Cuando el animal está recostado y no exhibe respuesta a una pizca de cola o dedo del pie, deje de administración ISO y traslado del animal a la sala de exploración.
4. Colocar la rata en la cama de MRI en una posición propensa cefálico y el ISO 2-3% a través de un dispositivo de cono nariz para el mantenimiento de la anestesia.
5. Monitor de respiración mediante la colocación de un sensor de almohadilla respiratoria bajo el torso del animal.
6. Conecte el sensor a un cheque para la tarifa de respiración entre 40-50 latidos por minuto (bpm) y las vías respiratorias.
7. Para adquisición de PC-MRI cine cerrado, colocar un electrodo en la forepaw derecha y pata trasera izquierda, respectivamente (Figura 1a).
8. Tuerza los cables de electrocardiografía (ECG).
9. Utilice un soporte con barras de oreja y una barra de bocado para fijar el animal para restringir el movimiento de la cabeza.
10. Utilice un aire caliente calefacción almohadillas de sistema o una gasa para mantener la temperatura corporal mientras que en el imán.
11. Asegúrese de que la onda R es evidente en el monitor de ECG (Figura 1b) y coloque el animal en el escáner. No hay necesidad para colocar la bobina de superficie en la parte superior de cuello del animal como imágenes son adquiridas por la bobina de volumen.

2. resonancia magnética adquisición

1. ISO de 2 – 3% de uso para mantener la anestesia durante el procedimiento entero de la proyección de imagen. Monitorear respuestas fisiológicas y mantener lo más constante posible.
2. Iniciar las exploraciones de MRI una vez que el animal se coloca en el escáner y sigue siendo fisiológicamente estable. En este estudio, utilizar un animal pequeño de T 7 sistema de MRI con una fuerza del gradiente de 630 mT/m, pero pueden utilizarse otras fuerzas del campo de sistemas de MRI de animales pequeños.
3. Seleccione la secuencia de "Localizador" del monitor de la consola del explorador de MRI y adquirir imágenes de scout a lo largo de los tres orientaciones con cualquier secuencia de adquisición de imagen rápido, por ejemplo, el eco de la vuelta rápida, para crear coronal, axial y sagital . El propósito de estas imágenes del explorador es determinar los planos de proyección de imagen.
4. Asegúrese de que el centro de la cabeza y el cuello del animal está en el centro del imán. Si es necesario, ajuste la posición del animal hasta alcanzar la posición correcta. Si el animal es colocado de nuevo, repetir la exploración para obtener imágenes de scout.
5. Seleccione la secuencia de "tiempo de vuelo (TOF) angiograma" del monitor de la consola del explorador de MRI y adquirir un angiograma TOF 2D para determinar la localización anatómica exacta del CCA. Utilice los siguientes parámetros de análisis: repetición tiempo (TR) / eco tiempo (TE) = 22/4.87 ms, flip ángulo = 90°, campo de visión (FOV) = 40 × 40 mm², tamaño de matriz = 256 × 256, rebanada de espesor 0,6 mm, con la cantidad de excitación (NEX) = 1.
   Nota: El nombre de la secuencia TOF podría ser vendedor-específicas. El usuario puede insertar estos parámetros en el monitor de la consola.
6. Asegúrese de que la banda de saturación es "on" y se coloca en la parte superior para evitar interferencias de señales venosas.
   Nota: Para la banda de saturación, normalmente viene con la secuencia TOF. Si la banda de saturación no aparece en el monitor, por favor notifique a la persona de servicio.
7. Después de localizar la CCA con el angiograma de la TOF, orientar el plano de la imagen de la PC-resonancia magnética para el centro de la CCA y orientar tales que el segmento es perpendicular a la dirección del flujo de sangre (Figura 2a).
8. Asegúrese de que tanto la respiración como gating ECG son conectados al sistema de MRI, mostrando la clara señal en el monitor del ordenador (Figura 1b) y configurar el módulo de disparo que "on" en el "modo de disparo" del monitor de la consola del explorador de MRI.
9. Confirman que las respuestas fisiológicas del animal son estables antes de iniciar la exploración de MRI de PC desde el equipo de monitoreo (Figura 1b). Comprobar que bloquea las selecciones "a" en el monitor del ordenador y el monitor de la consola del explorador de MRI.
   Nota: La fisiología sistema utilizado en este estudio es proporcionada por el vendedor. Escáneres más animales, los sistemas de vigilancia similar fisiología son proporcionados y vendedor-específicas.
10. Seleccione la secuencia de secuencia de MRI de la PC desde el monitor de la consola del explorador de MRI y realizar análisis de PC-RM cerradas usando los siguientes parámetros: TR/TE=15.55/4.51 ms mínimo TR y TE, tapa ángulo = 30°, FOV = 40 × 40 mm², tamaño de matriz = 192 × 192, rebanada espesor = 2 mm, velocidad de codificación (VENC) = 120 cm/s, con NEX = 8. VENC unidireccional es adquirida en la dirección a través de avión.
    Nota: El tiempo de exploración es de aproximadamente 8,5 min, pero el tiempo real de exploración pueden variar entre animales debido a la variación en los ciclos cardiacos.
11. Repita los pasos 2,6 – 2,9 de adquisición de la imagen si la región de interés (ROI) es cambiarse a otra ubicación en el CCA, como a las ⁴de la bifurcación.
12. Quitar el animal del explorador y volver a su jaula de recuperación cuando la exploración haya terminado.
13. Caliente al animal con una lámpara de calefacción para mantener la temperatura corporal. Mantenga la lámpara al menos 15 cm del animal para evitar el sobrecalentamiento.
14. Cuando el animal empieza a moverse y exhibe una respuesta a una pizca de cola o dedo del pie, apague la lámpara de calefacción.

3. procesamiento de datos

1. Guardar datos de MRI en imagen Digital y comunicaciones en medicina (DICOM) formato o cualquier otro formato de vendedor-específicas. Generar series de cine con dos tipos de imágenes: una imagen de magnitud (imagen de la anatomía) y una imagen de fase (figura 2b).
   Nota: En algunos exploradores, el tercer tipo de imagen, que podría ser la magnitud x fase de la imagen o el complejo-diferencia (la resta compleja entre las dos adquisiciones con diferentes gradientes de codificación de velocidad), se genera. La tercera imagen es dependiente del proveedor.
2. Procesamiento previo de los datos de imagen. Encubierta la fase de la imagen en el mapa de la velocidad y corregir el error de offset de la fase ⁵.
   Nota: La imagen de fase tiene una unidad arbitraria de Señor de intensidad de la señal en lugar de valores de velocidad verdadera, pero la intensidad de la señal del Señor es linealmente proporcional a la velocidad. La máxima señal de MRI de la imagen de fase normalmente se asigna como el valor del VENC, y la mínima señal se le asigna el valor opuesto de VENC. Ver archivo de código adicional 1 para un ejemplo de la secuencia de comandos de Matlab y presione el botón de "Ejecutar".
3. Delinear el ROI cuidadosamente trazando el límite de la CCA. La arteria puede dilatar y construir durante las distintas fases cardiacas, delinear ROIs para cada plazo. Calcular el flujo de sangre mediante la integración sobre el retorno de la inversión, es decir, velocidad x área de la arteria. El flujo de la sangre resultante de cada arteria fue en las unidades de mL/seg. Ver archivo de código suplementario 2 un ejemplo de la secuencia de comandos de Matlab y presione el botón de "Ejecutar".

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Resultados

Geometría de corte correcta es fundamental para asegurar el éxito del experimento PC-MRI. El posicionamiento del plano de imagen precisa da una forma "redonda" de la arteria (figura 3a), y forma angular aumenta, es decir, cuando es menos perpendicular a la arteria, la geometría resultante de la arteria se convierte en ovoide, llevando a mayor volumen parcial efectos (figura 3b). Efectos de volumen parcial severa darí...

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Discusión

PC-MRI es un enfoque integral para la evaluación no invasiva y longitudinal del flujo de sangre. Presentamos un protocolo para realizar PC-MRI de la rata CCA. Este procedimiento es fácil de realizar en cualquier animal explorador de MRI y demuestra buena reproducibilidad.

La técnica de PC-RM ha ganado creciente popularidad en humano ^10,11 , así como los estudios en animales de ^4,...

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Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
7T small animal MRI system	Bruker
Isoflurane	Baxter	1001936040	anesthetic
ECG lead	3M	2269T
Matlab	MathWorks		sofeware for image processing
Monitoring and gating system	SA instruments, Inc	Model 1030