This study was supported by a grant from Bruker Molecular Imaging (to WML) and from the NIH (Grant HL019982 to FJC).

<ol>
	<li>Minino, A. M., Murphy, S. L., Xu, J., Kochanek, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deaths:+final+data+for+2008.">Deaths: final data for 2008.</a> Natl Vital Stat Rep. 59, 1-126 (2011).</li><li>Niemi, M. L., Laaksonen, R., Kotila, M., Waltimo, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quality+of+life+4+years+after+stroke.">Quality of life 4 years after stroke.</a> Stroke. 19, 1101-1107 (1988).</li><li>Ter-Pogossian, M. M., Phelps, M. E., Hoffman, E. J., Mullani, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+positron-emission+transaxial+tomograph+for+nuclear+imaging.">A positron-emission transaxial tomograph for nuclear imaging.</a> 114, 89-98 (1975).</li><li>Schiffer, W. K., 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=Serial+microPET+measures+of+the+metabolic+reaction+to+a+microdialysis+probe+implant.">Serial microPET measures of the metabolic reaction to a microdialysis probe implant.</a> J Neurosci Methods. 155, 272-284 (2006).</li><li>Roger, V. L., 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=Heart+disease+and+stroke+statistics--2012+update:+a+report+from+the+American+Heart+Association.">Heart disease and stroke statistics--2012 update: a report from the American Heart Association.</a> Circulation. 125, e2-e220 (2012).</li><li>Heiss, W. D., 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=Progressive+derangement+of+periinfarct+viable+tissue+in+ischemic+stroke.">Progressive derangement of periinfarct viable tissue in ischemic stroke.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 12, 193-203 (1992).</li><li>Foster, N. L., 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=Alzheimer's+disease:+focal+cortical+changes+shown+by+positron+emission+tomography.">Alzheimer's disease: focal cortical changes shown by positron emission tomography.</a> Neurology. 33, 961-965 (1983).</li><li>Bustamante, E., Pedersen, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+aerobic+glycolysis+of+rat+hepatoma+cells+in+culture:+role+of+mitochondrial+hexokinase.">High aerobic glycolysis of rat hepatoma cells in culture: role of mitochondrial hexokinase.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 74, 3735-3739 (1977).</li><li>Toga, A. W., Santori, E. M., Hazani, R., Ambach, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+3D+digital+map+of+rat+brain.">A 3D digital map of rat brain.</a> Brain Res Bull. 38, 77-85 (1995).</li><li>Yuan, 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=Saptiotemporal+uptake+characteristics+of+[18]F-2-Fluoro-2-Deoxy-D-Glucose+in+a+rat+middle+cerebral+artery+occlusion+model.">Saptiotemporal uptake characteristics of [18]F-2-Fluoro-2-Deoxy-D-Glucose in a rat middle cerebral artery occlusion model.</a> Stroke. 44, (2013).</li><li>Nemoto, E. M., Hossmann, K. A., Cooper, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Post-ischemic+hypermetabolism+in+cat+brain.">Post-ischemic hypermetabolism in cat brain.</a> Stroke. 12 (5), 666-676 (1981).</li><li>Sachdev, P. S., Chen, X., Joscelyne, A., Wen, W., Brodaty, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amygdala+in+stroke/transient+ischemic+attack+patients+and+its+relationship+to+cognitive+impairment+and+psychopathology:+the+Sydney+stroke+study.">Amygdala in stroke/transient ischemic attack patients and its relationship to cognitive impairment and psychopathology: the Sydney stroke study.</a> Am. J. Geriatr. Psychiatry. 15, 487-496 (2007).</li><li>Nagasawa, H., Kogure, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlation+between+cerebral+blood+flow+and+histologic+changes+in+a+new+rat+model+of+middle+cerebral+artery+occlusion.">Correlation between cerebral blood flow and histologic changes in a new rat model of middle cerebral artery occlusion.</a> Stroke. 20, 1037-1043 (1989).</li><li>Hauber, W., Schmidt, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+effects+of+lesions+of+the+dorsomedial+and+dorsolateral+caudate-putamen+on+reaction+time+performance+in+rats.">Differential effects of lesions of the dorsomedial and dorsolateral caudate-putamen on reaction time performance in rats.</a> Behavioral Brain Research. 60, 211-215 (1994).</li><li>Davis, A. E., Gimenez, A. M., Therrien, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+entorhinal+cortex+lesions+on+sensory+integration+and+spatial+learning.">Effects of entorhinal cortex lesions on sensory integration and spatial learning.</a> Nurs. Res. 50, 77-85 (2001).</li><li>Hausler, R., Levine, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Auditory+dysfunction+in+stroke.">Auditory dysfunction in stroke.</a> Acta Otolaryngol. 120, 689-703 (2000).</li><li>Cechetto, D. F., Wilson, J. X., Smith, K. E., Wolski, D., Silver, M. D., Hachinski, V. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autonomic+and+myocardial+changes+in+middle+cerebral+artery+occlusion:+stroke+models+in+the+rat.">Autonomic and myocardial changes in middle cerebral artery occlusion: stroke models in the rat.</a> Brain Res. 502, 5296-5305 (1989).</li><li>Carmichael, S. T., Wei, L., Rovainen, C. M., Woolsey, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+patterns+of+intracortical+projections+after+focal+cortical+strike.">New patterns of intracortical projections after focal cortical strike.</a> Neurobiol. of Disease. 8, 910-922 (2001).</li><li>Failor, 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=Neonatal+cerebral+hypoxia-ischemia+impairs+plasticity+in+rat+visual+cortex.">Neonatal cerebral hypoxia-ischemia impairs plasticity in rat visual cortex.</a> J. Neurosci. 30, 81-92 (2010).</li><li>Wurtz, R. H., Albano, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual-motor+function+of+the+primate+superior+colliculus.">Visual-motor function of the primate superior colliculus.</a> Ann. Rev. Neurosci. 3, 189-226 (1980).</li><li>Kuhn, F. 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=Comparison+of+PET+template-based+and+MRI-based+image+processing+in+the+quantitative+analysis+of+C11-raclopride+PET.">Comparison of PET template-based and MRI-based image processing in the quantitative analysis of C11-raclopride PET.</a> EJNMMI Res. 4 (1), 7 (2014).</li><li>Soret, M., Bacharach, S. L., Buvat, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Partial-Volume+Effect+in+PET+Tumor+Imaging.">Partial-Volume Effect in PET Tumor Imaging.</a> J. Nuc. Med. 48, 932-945 (2007).</li><li>Sanchez, 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=ALBIRA:+A+Small+Animal+PET/SPECT/CT+Imaging+System.">ALBIRA: A Small Animal PET/SPECT/CT Imaging System.</a> Med. Phys. 40 (5), 051906 (2013).</li><li>Casteels, C., 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=Construction+and+Evaluation+of+Quantitative+Small-Animal+PET+Probabilistic+Atlases+for+[18F]FDG+and+[18F]FECT+Functional+Mapping+of+the+Mouse+Brain.">Construction and Evaluation of Quantitative Small-Animal PET Probabilistic Atlases for [18F]FDG and [18F]FECT Functional Mapping of the Mouse Brain.</a> PLOS One. 8 (6), e65286 (2013).</li></ol>

WML is a consultant for Bruker Molecular Imaging

Aquí presentamos una estrategia detallada para carrera de admisión, la PET y el cerebro medición subregión estandarizada de daño tisular en ratas Sprague-Dawley. Obtención de imágenes de modelos de animales pequeños, especialmente en el área de accidente cerebrovascular es beneficioso, como tratamiento para el accidente cerebrovascular para ser eficaz depende de un tiempo extremadamente corto terapéutico. Aquí presentamos un modelo de lesión por reperfusión, en trazo fue inducida a través de una oclusión de la arteria cerebral media, y de imagen realizamos utilizando FDG PET, junto a un CT de rayos X para la referencia anatómica. Fue posible mediciones regimentada de la captación de FDG en sub-regiones del cerebro mediante mapeo preciso de los atlas plantilla VOI en el cerebro de la rata en el software de análisis de imágenes PMOD. Valores Ratiometric FDG se recogieron dividiendo sub-regiones del cerebro correspondiente en hemisferios opuestos, lo que permite una medición directa de daño mientras la normalización de las variaciones en la señal global de FDG PET entre diferentes animales y el tiempo pUNTOS. Estas mediciones son consistentes con el efecto esperado de golpe en el cerebro de rata, lo que demuestra consistentemente, pérdida significativa de tejido cerebral captación de glucosa en ciertas regiones del hemisferio ipsilateral. Esta metodología tiene el potencial para aumentar nuestra capacidad para comparar los conjuntos de datos FDG PET de los animales sometidos a muchos tipos de trauma cerebral, incluyendo el accidente cerebrovascular isquémico. Mediante la estandarización de los volúmenes a ser cuantificado a través de los hemisferios del cerebro ya través de múltiples animales, este método genera mediciones consistentes de disminución de la captación de glucosa en los tejidos. Tenga en cuenta que otros trazadores PET con captación en el cerebro, al igual que 11 C-racloprida por los receptores D2, se puede utilizar con este protocolo, así 21. Por último, se describe un método para visualizar una apoplejía isquémica en un cerebro de rata dentro de su esqueleto con gran precisión anatómica en tres dimensiones. Desde el deterioro fisiológico y funcional inducida por apoplejía puede ser transitoria o permanente, este método no invasivo de imágenespermite a los investigadores para evaluar el daño cerebral en el mismo animal durante un período de tiempo. Proporciona una manera de anotar neurológicamente las ratas, así evaluar los déficits neurológicos a corto y largo plazo en el mismo animal. La función de plantilla del software PMOD permite a los investigadores con una cierta cantidad de precisión para trazar el área lesionada y tal vez se correlacionan con secuelas neurológicas y patrones de comportamiento. Para la cuantificación exacta de daño por apoplejía por subregión cerebro, el paso clave es la alineación de los datos de PET con el atlas de cerebro de rata dentro de PMOD. Las inconsistencias en la alineación pueden conducir a la cuantificación incorrecta de las subregiones del cerebro afectadas por la isquemia. Como se describe en la etapa de protocolo 4.1.7, es posible utilizar las glándulas de Harder como puntos de referencia para la alineación de los atlas del cerebro con los datos experimentales de PET. Efectos de volumen parcial (PVE) son una preocupación durante este tipo de análisis, y limitarán la resolución general de la estructura del cerebro quepuede ser fotografiado. Desbordamiento de la señal puede ocurrir entre los volúmenes adyacentes, o el propio VOI podría ser demasiado pequeña en relación con la resolución del instrumento, reduciendo así la exactitud cuantitativa del método 22. El sistema Albira PET usado en estos estudios está equipado con tres anillos de detectores y produce una resolución de 1,1 mm, que evolucionó a partir correspondiente sistema de un solo anillo que logra 1,5 mm 23. Buvat y colaboradores en cuenta que PVE afectará a las mediciones de los tumores con un diámetro de menos de 2-3 veces la resolución del sistema a plena anchura media max (FWHM), lo que correspondería a un volumen esférico de 5,6 a 18,9 mm 3 para el 3- anillo Albira. Casteels et al. Declarado recientemente que los volúmenes mayores de 8 mm 3 tendrán efectos de volumen parcial mínimos para modernos escáneres PET pre-clínicos con resolución en el rango de 1.1 a 1.3 mm 24. El atlas Schiffer se ha construido cuidadosamente con estos parámetros en mente, y utiliza 58 VOI, de los cuales 13 están por debajo del umbral de 8 mm 3. Estos incluyen el VOI para hemisferios derecho e izquierdo de la corteza prefrontal medial (6,3 mm 3, R / L), el Par Un Corteza (7,6 mm 3, R / L), el colículo superior (7,1 mm 3, R / L) , el VTA (5,5 mm 3, R / L), colículo inferior (5.7 mm 3, R / L), la glándula pituitaria (5,9 mm 3), y el flujo de sangre CB (5,1 mm 3). Además, las mediciones de la corteza frontal (1,4 mm 3 R / L) serán los más susceptibles a PvE debido a su pequeño tamaño. Los estudios en animales más grandes, como las ratas, que tienen un correspondiente aumento en el tamaño de la anatomía, tendrán un mayor número de sub-regiones del cerebro que pueden ser cuantificados de forma fiable en comparación con los ratones. Sin embargo, estos métodos son aplicables a imágenes del cerebro en ratones, que tienen su propia atlas cerebral disponible en PMOD que se compone de 18 subregiones que sondimensionada para minimizar PVE. Además, el uso de PET para identificar regiones cerebrales más pequeños que los que se describe en este estudio puede requerir el uso de una metodología alternativa. El método aquí descrito permite la cuantificación reglamentada y eficiente de daño en el tejido cerebral con el tiempo, segmentado por subregión cerebro, en ratas vivas. Lesión por isquemia se demuestra aquí como un ejemplo, pero la metodología presentada para la cuantificación de los cambios en la actividad cerebral se puede aplicar a cualquier otra condición que afecta al cerebro de rata. En conclusión, los datos FDG-PET-CT de animales pequeños pueden ser adquiridos de una manera no invasiva y económica, y se pueden utilizar convenientemente para formación de imágenes de pequeños animales de una manera cuantitativa. Utilizando la herramienta de plantilla Schiffer del programa PMOD, áreas isquémicas del cerebro pueden ser delineadas y se miden los datos de PET. Esta es una poderosa herramienta para el estudio futuro de la reorganización del cerebro, la reparación y la neurogénesis después de la isquemia cerebral que promoverá desarrollnt de neuro-terapias de los pacientes con ictus con discapacidad. Esta visualización también será particularmente útil en la evaluación de otros casos de trauma cerebral, donde el daño a los tejidos se puede alinear de modalidades de imágenes separadas.

El accidente cerebrovascular es una de las principales causas de muerte en los países desarrollados, y es directamente responsable de la muerte de 1 de cada 19 estadounidenses 1. Se ha estimado que alrededor de 795.000 estadounidenses sufren ictus cada año, de los cuales 87% son de naturaleza isquémica 5. Durante un evento isquémico, suministro continuo de oxígeno y glucosa a las neuronas corticales se ve gravemente afectada inducir un ambiente hipóxico, lo que conduce a una disminución de la función celular en las regiones cerebrales afectadas. Dependiendo de la gravedad del accidente cerebrovascular, el flujo sanguíneo cerebral y la captación de glucosa varía espacial y temporalmente. Los daños debidos a un accidente cerebrovascular puede ser identificado a través de métodos no invasivos, como la 18 F-FDG (FDG) Tomografía por Emisión de Positrones 6. FDG es un análogo de la glucosa en el que el grupo hidroxilo en la posición 2 &#39;ha sido reemplazado por el emisor de positrones 18 F de isótopos. 18 F es advantageous debido a su largo, la vida media de 110 minutos, lo que le permite ser utilizado para detectar el consumo de glucosa en el cerebro. FDG PET produce un mapa de alta resolución cuantitativa de consumo de desoxiglucosa en el cerebro 7 como 18 F tiende a acumularse en las regiones de alto consumo de glucosa, lo que indica que tales tejidos son metabólicamente muy activa 8. El 18 F núcleo sufre desintegración beta, liberando un positrón, que aniquila rápidamente con un electrón de cerca, la producción de rayos gamma, que son detectadas por el instrumento. PET con FDG se pueden repetir en el mismo individuo con al menos 10 18 F vidas medias, o alrededor de 18 horas, entre las gammagrafías, proporcionando así una manera de estudiar los cambios en la actividad cerebral a través del tiempo en el mismo individuo. Modelos animales preclínicos, como las ratas, a menudo se utilizan para evaluar los efectos de los accidentes cerebrovasculares y la efectividad de los tratamientos para el accidente cerebrovascular. Desde FDG PET es no invasivo, que puede ser utilizado para medirlos efectos del derrame cerebral en el tiempo sin alterar la fisiología del animal. Dependiendo de la ubicación del evento de carrera, las diferentes regiones del cerebro pueden verse afectados. Sin embargo, con pequeños animales como ratas, que define de forma manual y la cuantificación de la actividad en regiones específicas del cerebro de la rata puede ser un reto. Con el fin de comparar la actividad metabólica de la glucosa en regiones específicas del cerebro de rata con el tiempo, los volúmenes de interés (VOI) para cuantificar deben ser delineadas consistentemente. Un atlas precisas del cerebro de rata ha sido desarrollado para aliviar este problema 9, y se ha convertido en forma digital para su uso en la cuantificación de los datos FDG-PET preclínicos. Aquí presentamos un método para clasificar el daño tisular accidente cerebrovascular en una, manera metódica consistente. El método se detalla el procedimiento quirúrgico para iniciar la isquemia cerebral en un modelo animal, la cuantificación de sub-regiones específicas del cerebro afectadas por el accidente cerebrovascular, y producir una visualización tridimensional de la extensión y localización de accidente cerebrovasculardaño a los tejidos utilizando las técnicas y herramientas apropiadas. Utilizando la metodología descrita en este estudio, los investigadores pueden iniciar consistentemente isquemia cerebral en ratas, realizar imágenes de PET, y cuantificar los cambios en la captación de FDG utilizando regiones cerebrales definidas en modelos preclínicos de accidente cerebrovascular en el tiempo.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Albira PET SPECT CT</td>
			<td style="width:71px;">Bruker</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>3D molecular imaging equipment</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Sprague Dawley Rats</td>
			<td style="width:71px;">Charles River Laboratories</td>
			<td align="right" style="width:119px;">400</td>
			<td>Animal Subjects</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">18-F-D-Glucose</td>
			<td style="width:71px;">Spectron</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>PET compound</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">micro clamp</td>
			<td style="width:71px;">FST</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>artery clamp</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">occluder #4037</td>
			<td style="width:71px;">Doccol Corp.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>surgical stroke induction</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

non-invasive imaging and analysis of cerebral ischemia in living rats using positron emission tomography with 18f-fdg

El accidente cerebrovascular es la tercera causa principal de muerte entre los estadounidenses de 65 años de edad o más, 1. La calidad de vida de los pacientes que sufren de un derrame cerebral no vuelve a la normalidad en una gran mayoría de los pacientes 2, que se debe principalmente a la actual falta de tratamiento clínico para el accidente cerebrovascular agudo. Esto requiere la comprensión de los efectos fisiológicos de la isquemia cerebral en el tejido cerebral con el tiempo y es una importante área de investigación activa. Con este fin, se ha avanzado experimental con ratas como modelo preclínico para el accidente cerebrovascular, en particular, el uso de métodos no invasivos como la 18 F-FDG (FDG), junto con Tomografía por Emisión de Positrones (PET) 3,10,17. Aquí presentamos una estrategia para inducir isquemia cerebral en ratas mediante la oclusión de la arteria cerebral media (MCAO) que imita la isquemia cerebral focal en los seres humanos, y la formación de imágenes de sus efectos sobre las 24 horas usando FDG-PET junto con la tomografía computarizada de rayos X (CT) con un Albira PInstrumento ET-CT. A VOI atlas plantilla fue posteriormente fusionados con los datos de ratas cerebrales para permitir un análisis imparcial del cerebro y sus subregiones 4. Además, se presenta un método para la visualización 3D de la evolución en el tiempo FDG-PET-CT. En resumen, presentamos un protocolo detallado para iniciar, cuantificar y visualizar un evento ictus isquémico inducido en una rata viva Sprague-Dawley en tres dimensiones utilizando FDG-PET.

La isquemia cerebral se inició en vivo ratas Sprague-Dawley a través de la oclusión de la arteria cerebral media, con imágenes nucleares posterior realiza para detectar sus efectos. Ratas vivas fueron imágenes de 24 horas antes de tiempo de admisión, así como 1,5 horas y 24 horas de post isquemia, cada uno con inyecciones independientes de aproximadamente 500 Ci de 18 F-FDG que se desintegra por completo dentro de 18 horas. El sistema de anillo de tres Albira detector utilizado para estos estudios tiene una sensibilidad del 9%, por lo que 500 Ci una dosis razonable para las ratas. Datos de imagen representativos para PET y TC de rayos X se muestran para una rata en la pre-24 hr y 24 hr puntos de tiempo post-reperfusión en la Figura 1, la parte superior y filas inferiores respectivamente. El transversales (paneles A y E), sagital (paneles B y F) y coronal (paneles C y G) rebanadas para cada exploración se presentan con datos FDG-PET de colores en un &amp; #8220; escala de intensidad del arco iris &quot;, y superpuesta a la TC en escala de grises. Tenga en cuenta que CT se utilizó para co-registro anatómica de los datos de PET dentro del cráneo animal, y no se observaron cambios en el tejido cerebral radiodensidad durante estos experimentos. A las 24 h se produjo un descenso dramático en la captación de glucosa en el hemisferio ipsilateral, sugiriendo daño tisular generalizada debido al accidente cerebrovascular isquémico inducido. Una representación 3D de la superposición de datos se presenta en la Figura 1D y H. Cuando se gira en la pantalla, estos datos prestados proporcionan una mayor visualización de la disminución inducida por golpes en la captación de FDG. Con el fin de cuantificar las alteraciones en la absorción de la glucosa cerebral debido a un accidente cerebrovascular de una manera espacio-temporal, un atlas cerebral VOI se aplicó a pre-accidente cerebrovascular basal, 1,5 horas, y 24 horas (post-reperfusión) para cada exploración. Esto se logró utilizando el paquete de software PMOD en conjunción con la W. Schiffer plantilla de cerebro de rata y atlas. En primer lugar, PMOD se utilizó para transformar cada uno de los conjuntos de datos de PET de cerebro de rata para el espacio y la geometría adecuada a través de co-registro manual mediante el movimiento y las herramientas Rotar bajo la etiqueta Reslicing. Tenga en cuenta que la herramienta de escala también está disponible para ajustar el tamaño total del cerebro, si es necesario. Mientras que el uso de los atlas Schiffer es superior a la elaboración manualmente VOI dentro del espacio del cerebro, puede haber error experimental inducida de la fusión cerebro incorrecto. Así, en algunos casos puede ser necesario un aumento en el número de animales para alcanzar significación estadística. A continuación, los atlas del cerebro W. Schiffer VOI se aplican automáticamente para medir la acumulación de FDG, en unidades de captación estándar, dentro de sub-regiones definidas del cerebro de rata (Figura 2). El atlas cerebral VOI también se pueden utilizar de forma iterativa con el modelo del cerebro estándar para optimizar aún más la fusión manual de los datos experimentales. Como el evento Stoke fue aislado en el hemisferio derecho del cerebro en cada animal, el daño to cada región se cuantificó mediante el cálculo de una relación de la actividad de captación de glucosa entre las regiones contralateral (Figura 2). El uso de estas relaciones proporciona una normalización conveniente entre los hemisferios derecho e izquierdo, y elimina la variabilidad que se puede encontrar al comparar los valores de intensidad de señal de PET a través de diferentes análisis. En 1,5 horas después del accidente cerebrovascular, 18 captaciones F-FDG no se vieron afectados en el área isquémica. Por lo tanto, no se observaron cambios cuantitativos en la captación de glucosa entre los hemisferios ipsilateral y contralateral (Figura 3, azules y barras verdes). Esto podría ser debido a la hiper-captación de glucosa por la región peri-isquémica o el aumento del metabolismo de la glucosa en este punto de tiempo para compensar la pérdida de ATP celular 10,11. Sin embargo, se observó disminución significativa en la captación de glucosa en regiones específicas del hemisferio ipsilateral a través de múltiples animales (n = 5) a las 24 h post-reperfusión (Figura 3, barras rojas). Othregiones er cerebrales muestran poco o ningún daño en el hemisferio ipsilateral. En concreto, las regiones del hemisferio ipsilateral que consistentemente exhibió captaciones de FDG disminuidas fueron: amígdala, putamen caudado, el auditorio, el lóbulo entorrinal, insular, paracorteza, y las regiones de la corteza somatosensorial. Las lesiones corticales causados ​​por ictus se asocia con la pérdida de conexiones neuronales y mapas funcionales alterados. Las anomalías estructurales en la amígdala debido a golpes de ventaja a la psicopatología y la disfunción cognitiva 12. No es sorprendente que la región caudado-putamen se vio afectada por la captación de FDG como el flujo sanguíneo cerebral en la parte lateral de esta región es suministrada por la arteria cerebral media 13 ocluida. La patología en esta región del cerebro de roedores conduce a problemas de aprendizaje discriminar, el procesamiento cognitivo, y las funciones no motores 14. Incapacidad para asumir FDG también se observó en el una corteza entorrinald corteza auditiva en el lóbulo temporal medial del hemisferio isquémico. En 2001, Davis et al. Informó que los daños corteza entorrinal en ratas conduce a la integración sensorial alterada y el aprendizaje espacial persistente deificits 15. Disfunción auditiva se sabe que ocurre en el accidente cerebrovascular en los seres humanos, aunque con poca frecuencia 16. Sin embargo, la captación de FDG por el colículo inferior que es una de las principales vías auditivas no se vio afectada por un accidente cerebrovascular en nuestro modelo. Se ha demostrado que las ratas con accidente cerebrovascular inducida por MCAO aumentan la epinefrina, norepinefrina, y la actividad del nervio simpático, debido a infarto en el córtex insular, una de las regiones en nuestro modelo que mostraron pobres captación de FDG 17. Esto podría resultar en cambios en la función autonómica que afectan al sistema cardíaco. Poor captación de FDG también se observó en el área somatosensorial de la corteza frontoparietal. Infarto isquémico en esta área se ha reportado que causa anormalidades estructurales y pérdida de conexiones tálamo18. Limited captación de FDG también se observó en la corteza visual, lo que podría conducir a la alteración de la plasticidad dominancia ocular, como se informa en neonatos de rata sometidos a isquemia hipóxica 19. Sin embargo, la disminución de la captación de FDG no se observó en el colículo superior un área que está involucrada en 20 orientación motor visual. La captación de FDG en la zona del hipocampo también se vio afectada, un área que es importante en la memoria espacial y la navegación. Se observó consistentemente que sub-regiones del cerebro medio, como el colículo superior y el inferior, el área tegmental ventral (VTA), así como el bulbo olfatorio del cerebro anterior, y el tálamo profunda no se vieron afectados por la oclusión de la arteria carótida media (Figura 3). Tomados en conjunto, estos resultados demuestran que la FDG-PET con CT proporciona una estrategia de formación de imágenes viable, reproducible, y no invasiva con la que para controlar la isquemia cerebral en ratas de una manera longitudinal. <pclass = &quot;jove_content&quot; fo: keep-together.within-page = &quot;always&quot;&gt; <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/51495/51495fig1.jpg" /> Figura 1:. PET-CT Datos de ratas antes y después de la isquemia cerebral Cada fila muestra la transversal correspondiente (A, E), sagital (B, F), coronal (C, G), y 3D prestados (D, H) PET datos -CT de una rata de 24 horas antes (fila superior) y 24 horas después de la reperfusión (o 26 horas después de la inducción de la isquemia cerebral, la parte inferior). Las flechas blancas indican la ubicación de la disminución de la captación de FDG debido al daño por apoplejía. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51495/51495fig1large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/51495/51495fig2.jpg" /> Figura 2: Datos de PET alineados con el atlas del cerebro W. Schiffer rata utilizando PMOD Los datos FDG-PET de.una rata de 24 horas después de la reperfusión (o isquemia cerebral post-26 hr; fila superior) se fusiona con los VOI atlas plantilla cerebro para el análisis (fila inferior). Los colores indican la VOI separada del atlas de la plantilla del cerebro. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51495/51495fig2large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/51495/51495fig3.jpg" /> . Figura 3: Representante Análisis cuantitativo de la captación de glucosa en el cerebro de rata por la Sección Ratios de derecho a hemisferio izquierdo señal FDG PET en la captación de unidades estándar de cada región del cerebro Atlas W. Schiffer Rata reportó para las exploraciones tomadas antes isquémica evento accidente cerebrovascular (pre; azul), 1,5 hr (verde) y 24 h (rojo) post-reperfusión (o 26 horas después de la reperfusión). Las barras de error representan el error estándar para eventos infarto cerebral n = 5 de rata, en cada punto de tiempo. ** P ≤ 0,01, * p≤ 0,05 (prueba t pareada). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51495/51495fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/51495/51495fig4.jpg" /> Figura 4:. Ilustración de Cirugía MCAO La línea roja es el oclusor que se inserta en la arteria carótida externa. El óvalo azul representa el área del cerebro.

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Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

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.

De imagen no invasivas y Análisis de la isquemia cerebral en ratas vivas utilizando Tomografía por emisión de positrones con<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG

Stroke is the third leading cause of death among Americans 65 years of age or older1. The quality of life for patients who suffer from a stroke fails to ...

non-invasive-imaging-analysis-cerebral-ischemia-living-rats-using

Research

JoVE Journal

Medicine

Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

13.7K vistas.  University of Notre Dame. 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.

Video: Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

Basic Surgical Techniques in the G&ouml;ttingen Minipig: Intubation, Bladder Catheterization, Femoral Vessel Catheterization, and Transcardial Perfusion

The emergence of the G&ouml;ttingen minipig in research of topics such as neuroscience, toxicology, diabetes, obesity, and experimental surgery reflects the close resemblance of these animals to human anatomy and physiology 1-6.The size of the G&ouml;ttingen minipig permits the use of surgical equipment and advanced imaging modalities similar to those used in humans 6-8. The aim of this instructional video is to increase the awareness on the value of minipigs in biomedical research, by demonstrating how to perform tracheal intubation, transurethral bladder catheterization, femoral artery and vein catheterization, as well as transcardial perfusion. 
Endotracheal Intubation should be performed whenever a minipig undergoes general anesthesia, because it maintains a patent airway, permits assisted ventilation and protects the airways from aspirates. Transurethral bladder catheterization can provide useful information about about hydration state as well as renal and cardiovascular function during long surgical procedures. Furthermore, urinary catheterization can prevent contamination of delicate medico-technical equipment and painful bladder extension which may harm the animal and unnecessarily influence the experiment due to increased vagal tone and altered physiological parameters. Arterial and venous catheterization is useful for obtaining repeated blood samples and monitoring various physiological parameters. Catheterization of femoral vessels is preferable to catheterization of the neck vessels for ease of access, when performing experiments involving frame-based stereotaxic neurosurgery and brain imaging. When performing vessel catheterization in survival studies, strict aseptic technique must be employed to avoid infections6. Transcardial perfusion is the most effective fixation method, and yields preeminent results when preparing minipig organs for histology and histochemistry2,9. For more information about anesthesia, surgery and experimental techniques in swine in general we refer to Swindle 2007. Supplementary information about premedication and induction of anesthesia, assisted ventilation, analgesia, pre- and postoperative care of G&ouml;ttingen minipigs are available via the internet at <a href="http://www.minipigs.com">http://www.minipigs.com</a>10. For extensive information about porcine anatomy we refer to Nickel et al. Vol. 1-511.

Basic Surgical Techniques in the G&amp;#246;ttingen Minipig: Intubation, Bladder Catheterization, Femoral Vessel Catheterization, and Transcardial Perfusion

The use of domestic and miniature pigs in science has increased significantly in recent years. By demonstrating how to perform intubation, transurethral bladder catheterization, femoral artery and vein catheterization, as well as transcardial perfusion, we aim to further increase the value of G&ouml;ttingen minipigs in biomedical research.

Técnicas de Cirugía Básica en el minipig Göttingen: intubación, cateterización de la vejiga, el cateterismo femoral del buque, y perfusión Transcardial

The emergence of the G&ouml;ttingen minipig in research of topics such as neuroscience, toxicology, diabetes, obesity, and experimental surgery reflects ...

Investigación

Medicina

Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography (FDG-PET/CT)

Conventional non-invasive imaging modalities of atherosclerosis such as coronary artery calcium (CAC)1 and carotid intimal medial thickness (C-IMT)2 provide information about the burden of disease. However, despite multiple validation studies of CAC3-5, and C-IMT2,6, these modalities do not accurately assess plaque characteristics7,8, and the composition and inflammatory state of the plaque determine its stability and, therefore, the risk of clinical events9-13.
[18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose (FDG) imaging using positron-emission tomography (PET)/computed tomography (CT) has been extensively studied in oncologic metabolism14,15. Studies using animal models and immunohistochemistry in humans show that FDG-PET/CT is exquisitely sensitive for detecting macrophage activity16, an important source of cellular inflammation in vessel walls. More recently, we17,18 and others have shown that FDG-PET/CT enables highly precise, novel measurements of inflammatory activity of activity of atherosclerotic plaques in large and medium-sized arteries9,16,19,20. FDG-PET/CT studies have many advantages over other imaging modalities: 1) high contrast resolution; 2) quantification of plaque volume and metabolic activity allowing for multi-modal atherosclerotic plaque quantification; 3) dynamic, real-time, in vivo imaging; 4) minimal operator dependence. Finally, vascular inflammation detected by FDG-PET/CT has been shown to predict cardiovascular (CV) events independent of traditional risk factors21,22 and is also highly associated with overall burden of atherosclerosis23. Plaque activity by FDG-PET/CT is modulated by known beneficial CV interventions such as short term (12 week) statin therapy24 as well as longer term therapeutic lifestyle changes (16 months)25.
The current methodology for quantification of FDG uptake in atherosclerotic plaque involves measurement of the standardized uptake value (SUV) of an artery of interest and of the venous blood pool in order to calculate a target to background ratio (TBR), which is calculated by dividing the arterial SUV by the venous blood pool SUV. This method has shown to represent a stable, reproducible phenotype over time, has a high sensitivity for detection of vascular inflammation, and also has high inter-and intra-reader reliability26. Here we present our methodology for patient preparation, image acquisition, and quantification of atherosclerotic plaque activity and vascular inflammation using SUV, TBR, and a global parameter called the metabolic volumetric product (MVP). These approaches may be applied to assess vascular inflammation in various study samples of interest in a consistent fashion as we have shown in several prior publications.9,20,27,28

Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography FDG-PET/CT

There is great need to identify atherosclerosis non-invasively, and here we demonstrate how FDG-PET/CT can be used to detect and quantify atherosclerotic plaque activity and vascular inflammation.

La cuantificación de la actividad de la placa aterosclerótica y la inflamación vascular utilizando [18-F] fluorodeoxiglucosa por emisión de positrones / tomografía computarizada (PET-TC)

Conventional non-invasive imaging modalities of atherosclerosis such as coronary artery calcium (CAC)1 and carotid intimal medial thickness (C-IMT)2 ...

Non-invasive Imaging of Acute Allograft Rejection after Rat Renal Transplantation Using 18F-FDG PET

The number of patients with end-stage renal disease, and the number of kidney allograft recipients continuously increases. Episodes of acute cellular allograft rejection (AR) are a negative prognostic factor for long-term allograft survival, and its timely diagnosis is crucial for allograft function 1. At present, AR can only be definitely diagnosed by core-needle biopsy, which, as an invasive method, bares significant risk of graft injury or even loss. Moreover, biopsies are not feasible in patients taking anticoagulant drugs and the limited sampling site of this technique may result in false negative results if the AR is focal or patchy. As a consequence, this gave rise to an ongoing search for new AR detection methods, which often has to be done in animals including the use of various transplantation models.
Since the early 60s rat renal transplantation is a well-established experimental method for the examination and analysis of AR 2. We herein present in addition small animal positron emission tomography (PET) using 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) to assess AR in an allogeneic uninephrectomized rat renal transplantation model and propose graft FDG-PET imaging as a new option for a non-invasive, specific and early diagnosis of AR also for the human situation 3. Further, this method can be applied for follow-up to improve monitoring of transplant rejection 4.

Non-invasive Imaging of Acute Allograft Rejection after Rat Renal Transplantation Using 18F-FDG PET

We herein present a rat renal transplantation model to non-invasively assess acute allograft rejection using positron emission tomography with 18F-fluorodeoxyglucose.

Imagen no invasiva de rechazo agudo del aloinjerto después Rat Trasplante Renal Uso<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG PET

The number of patients with end-stage renal  disease, and the number of kidney allograft recipients continuously increases.  Episodes of acute cellular ...

Non-invasive Optical Measurement of Cerebral Metabolism and Hemodynamics in Infants

Perinatal brain injury remains a significant cause of infant mortality and morbidity, but there is not yet an effective bedside tool that can accurately screen for brain injury, monitor injury evolution, or assess response to therapy. The energy used by neurons is derived largely from tissue oxidative metabolism, and neural hyperactivity and cell death are reflected by corresponding changes in cerebral oxygen metabolism (CMRO2). Thus, measures of CMRO2 are reflective of neuronal viability and provide critical diagnostic information, making CMRO2 an ideal target for bedside measurement of brain health.
Brain-imaging techniques such as positron emission tomography (PET) and single-photon emission computed tomography (SPECT) yield measures of cerebral glucose and oxygen metabolism, but these techniques require the administration of radionucleotides, so they are used in only the most acute cases.
Continuous-wave near-infrared spectroscopy (CWNIRS) provides non-invasive and non-ionizing radiation measures of hemoglobin oxygen saturation (SO2) as a surrogate for cerebral oxygen consumption. However, SO2 is less than ideal as a surrogate for cerebral oxygen metabolism as it is influenced by both oxygen delivery and consumption. Furthermore, measurements of SO2 are not sensitive enough to detect brain injury hours after the insult 1,2, because oxygen consumption and delivery reach equilibrium after acute transients 3. We investigated the possibility of using more sophisticated NIRS optical methods to quantify cerebral oxygen metabolism at the bedside in healthy and brain-injured newborns. More specifically, we combined the frequency-domain NIRS (FDNIRS) measure of SO2 with the diffuse correlation spectroscopy (DCS) measure of blood flow index (CBFi) to yield an index of CMRO2 (CMRO2i) 4,5.
With the combined FDNIRS/DCS system we are able to quantify cerebral metabolism and hemodynamics. This represents an improvement over CWNIRS for detecting brain health, brain development, and response to therapy in neonates. Moreover, this method adheres to all neonatal intensive care unit (NICU) policies on infection control and institutional policies on laser safety. Future work will seek to integrate the two instruments to reduce acquisition time at the bedside and to implement real-time feedback on data quality to reduce the rate of data rejection.

We combined frequency-domain near-infrared spectroscopy measures of cerebral hemoglobin oxygenation with diffuse correlation spectroscopy measures of cerebral blood flow index to estimate an index of oxygen metabolism. We tested the utility of this measure as a bedside screening tool to evaluate the health and development of the newborn brain.

No invasiva de medición óptica del metabolismo cerebral en lactantes y Hemodinámica

Perinatal brain injury remains a significant cause of infant mortality  and morbidity, but there is not yet an effective bedside tool that can  accurately ...

Human Brown Adipose Tissue Depots Automatically Segmented by Positron Emission Tomography/Computed Tomography and Registered Magnetic Resonance Images

Reliably differentiating brown adipose tissue (BAT) from other tissues using a non-invasive imaging method is an important step toward studying BAT in humans. Detecting BAT is typically confirmed by the uptake of the injected radioactive tracer 18F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) into adipose tissue depots, as measured by positron emission tomography/computed tomography (PET-CT) scans after exposing the subject to cold stimulus. Fat-water separated magnetic resonance imaging (MRI) has the ability to distinguish BAT without the use of a radioactive tracer. To date, MRI of BAT in adult humans has not been co-registered with cold-activated PET-CT. Therefore, this protocol uses 18F-FDG PET-CT scans to automatically generate a BAT mask, which is then applied to co-registered MRI scans of the same subject. This approach enables measurement of quantitative MRI properties of BAT without manual segmentation. BAT masks are created from two PET-CT scans: after exposure for 2 hr to either thermoneutral (TN) (24 &#176;C) or cold-activated (CA) (17 &#176;C) conditions. The TN and CA PET-CT scans are registered, and the PET standardized uptake and CT Hounsfield values are used to create a mask containing only BAT. CA and TN MRI scans are also acquired on the same subject and registered to the PET-CT scans in order to establish quantitative MRI properties within the automatically defined BAT mask. An advantage of this approach is that the segmentation is completely automated and is based on widely accepted methods for identification of activated BAT (PET-CT). The quantitative MRI properties of BAT established using this protocol can serve as the basis for an MRI-only BAT examination that avoids the radiation associated with PET-CT.

The method presented here uses 18F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) positron emission tomography/computed tomography (PET-CT) and fat-water separated magnetic resonance imaging (MRI), each scanned following 2 hr exposure to thermoneutral (24 &#176;C) and cold conditions (17 &#176;C) in order to map brown adipose tissue (BAT) in adult human subjects.

Depósitos de tejido adiposo humano Marrón segmentada automáticamente por Tomografía por Emisión de Positrones / Tomografía Computada y Resonancia Registrado Imágenes Magnéticas

Reliably differentiating brown adipose tissue (BAT) from other tissues using a non-invasive imaging method is an important step toward studying BAT in ...

Simultaneous PET/MRI Imaging During Mouse Cerebral Hypoxia-ischemia

Dynamic changes in tissue water diffusion and glucose metabolism occur during and after hypoxia in cerebral hypoxia-ischemia reflecting a bioenergetics disturbance in affected cells. Diffusion weighted magnetic resonance imaging (MRI) identifies regions that are damaged, potentially irreversibly, by hypoxia-ischemia. Alterations in glucose utilization in the affected tissue may be detectable by positron emission tomography (PET) imaging of 2-deoxy-2-(18F)fluoro-&#7429;-glucose ([18F]FDG) uptake. Due to the rapid and variable nature of injury in this animal model, acquisition of both modes of data must be performed simultaneously in order to meaningfully correlate PET and MRI data. In addition, inter-animal variability in the hypoxic-ischemic injury due to vascular differences limits the ability to analyze multi-modal data and observe changes to a group-wise approach if data is not acquired simultaneously in individual subjects. The method presented here allows one to acquire both diffusion-weighted MRI and [18F]FDG uptake data in the same animal before, during, and after the hypoxic challenge in order to interrogate immediate physiological changes.

The method presented here uses simultaneous positron emission tomography and magnetic resonance imaging. In the cerebral hypoxia-ischemia model, dynamic changes in diffusion and glucose metabolism occur during and after injury. The evolving and irreproducible damage in this model necessitates simultaneous acquisition if meaningful multi-modal imaging data are to be acquired.

Simultánea de imágenes PET / RM Durante cerebral del ratón hipoxia-isquemia

Dynamic changes in tissue water diffusion and glucose metabolism occur during and after hypoxia in cerebral hypoxia-ischemia reflecting a bioenergetics ...

Performing Permanent Distal Middle Cerebral with Common Carotid Artery Occlusion in Aged Rats to Study Cortical Ischemia with Sustained Disability

Stroke typically occurs in elderly people with a range of comorbidities including carotid (or other arterial) atherosclerosis, high blood pressure, obesity and diabetes. Accordingly, when evaluating therapies for stroke in animals, it is important to select a model with excellent face validity. Ischemic stroke accounts for 80% of all strokes, and the majority of these occur in the territory of the middle cerebral artery (MCA), often inducing infarcts that affect the sensorimotor cortex, causing persistent plegia or paresis on the contralateral side of the body. We demonstrate in this video a method for producing ischemic stroke in elderly rats, which causes sustained sensorimotor disability and substantial cortical infarcts. Specifically, we induce permanent distal middle cerebral artery occlusion (MCAO) in elderly female rats by using diathermy forceps to occlude a short segment of this artery. The carotid artery on the ipsilateral side to the lesion was then permanently occluded and the contralateral carotid artery was transiently occluded for 60 min. We measure the infarct size using structural T2-weighted magnetic resonance imaging (MRI) at 24 hr and 8 weeks after stroke. In this study, the mean infarct volume was 4.5% &#177; 2.0% (standard deviation) of the ipsilateral hemisphere at 24 hr (corrected for brain swelling using Gerriet&#8217;s equation, n = 5). This model is feasible and clinically relevant as it permits the induction of sustained sensorimotor deficits, which is important for the elucidation of pathophysiological mechanisms and novel treatments.

Here we present a protocol to produce permanent distal middle cerebral artery occlusion in elderly female rats with simultaneous occlusion of the carotid arteries to generate large cortical infarcts and sustained deficits. We show confirmation of the lesion size using structural MRI at 24 hr and 8 weeks after stroke.

Realización Permanente distal cerebral media carótida común con oclusión de la arteria en ratas de edad avanzada para el Estudio de la isquemia cortical con sostenida de la discapacidad

Stroke typically occurs in elderly people with a range of comorbidities including carotid (or other arterial) atherosclerosis, high blood pressure, ...

Modeling Encephalopathy of Prematurity Using Prenatal Hypoxia-ischemia with Intra-amniotic Lipopolysaccharide in Rats

Encephalopathy of prematurity (EoP) is a term that encompasses the central nervous system (CNS) abnormalities associated with preterm birth. To best advance translational objectives and uncover new therapeutic strategies for brain injury associated with preterm birth, preclinical models of EoP must include similar mechanisms of prenatal global injury observed in humans and involve multiple components of the maternal-placental-fetal system. Ideally, models should produce a similar spectrum of functional deficits in the mature animal and recapitulate multiple aspects of the pathophysiology. To mimic human systemic placental perfusion defects, placental underperfusion and/or chorioamnionitis associated with pathogen-induced inflammation in early preterm birth, we developed a model of prenatal transient systemic hypoxia-ischemia (TSHI) combined with intra-amniotic lipopolysaccharide (LPS). In pregnant Sprague Dawley rats, TSHI via uterine artery occlusion on embryonic day 18 (E18) induces a graded placental underperfusion defect associated with increasing CNS damage in the fetus. When combined with intra-amniotic LPS injections, placental inflammation is increased and CNS damage is compounded with associated white matter, gait and imaging abnormalities. Prenatal TSHI and TSHI+LPS prenatal insults meet several of the criteria of an EoP model including recapitulating the intrauterine insult, causing loss of neurons, oligodendrocytes and axons, loss of subplate, and functional deficits in adult animals that mimic those observed in children born extremely preterm. Moreover, this model allows for the dissection of inflammation induced by divergent injury types.

Encephalopathy of prematurity encompasses the central nervous system abnormalities associated with injury from preterm birth. This report describes a clinically relevant rat model of in utero transient systemic hypoxia-ischemia and intra-amniotic lipopolysaccharide administration (LPS) that mimics chorioamnionitis, and the related impact of infectious stimuli and placental underperfusion on CNS development.

Modelado Encefalopatía del Prematuro El uso prenatal hipoxia-isquemia con lipopolisacárido intraamniótica en ratas

Encephalopathy of prematurity (EoP) is a term that encompasses the central nervous system (CNS) abnormalities associated with preterm birth. To best ...

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

This paper describes the use of 18F-FDG and micro-PET/CT imaging to determine in vivo glucose metabolism kinetics in mice (and is transferable to rats). Impaired uptake and metabolism of glucose in multiple organ systems due to insulin resistance is a hallmark of type 2 diabetes. The ability of this technique to extract an image-derived input function from the vena cava using an iterative deconvolution method eliminates the requirement of the collection of arterial blood samples. Fitting of tissue and vena cava time activity curves to a two-tissue, three compartment model permits the estimation of kinetic micro-parameters related to the 18F-FDG uptake from the plasma to the intracellular space, the rate of transport from intracellular space to plasma and the rate of 18F-FDG phosphorylation. This methodology allows for multiple measures of glucose uptake and metabolism kinetics in the context of longitudinal studies and also provides insights into the efficacy of therapeutic interventions.

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

This study describes a protocol that uses 18F-FDG and positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) imaging, together with kinetic modelling, to quantify the in vivo, real-time uptake of 18F-FDG into tissues.

La determinación de metabolismo de la glucosa Kinetics Uso<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG Micro-PET / CT

This paper describes the use of 18F-FDG and micro-PET/CT imaging to determine in vivo glucose metabolism kinetics in mice (and is transferable to rats). ...

Whole Body and Regional Quantification of Active Human Brown Adipose Tissue Using 18F-FDG PET/CT

In endothermic animals, brown adipose tissue (BAT) is activated to produce heat for defending body temperature in response to cold. BAT&#39;s ability to expend energy has made it a potential target for novel therapies to ameliorate obesity and associated metabolic disorders in humans. Though this tissue has been well studied in small animals, BAT&#39;s thermogenic capacity in humans remains largely unknown due to the difficulties of measuring its volume, activity, and distribution. Identifying and quantifying active human BAT is commonly performed using 18F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) positron emission tomography and computed tomography (PET/CT) scans following cold-exposure or pharmacological activation. Here we describe a detailed image-analysis approach to quantify total-body human BAT from 18F-FDG PET/CT scans using an open-source software. We demonstrate the drawing of user-specified regions of interest to identify metabolically active adipose tissue while avoiding common non-BAT tissues, to measure BAT volume and activity, and to further characterize its anatomical distribution. Although this rigorous approach is time-consuming, we believe it will ultimately provide a foundation to develop future automated BAT quantification algorithms.

Whole Body and Regional Quantification of Active Human Brown Adipose Tissue Using 18F-FDG PET/CT

Using free, open-source software, we have developed an analytical approach to quantify total and regional brown adipose tissue (BAT) volume and metabolic activity of BAT using 18F-FDG PET/CT.

Cuerpo entero y cuantificación Regional de activo humano marrón tejido adiposo utilizando 18F-FDG PET/CT

In endothermic animals, brown adipose tissue (BAT) is activated to produce heat for defending body temperature in response to cold. BAT&#39;s ability to ...