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.

NOTE: Le protocole a été approuvé par l&#39;Université de l&#39;Institutional Review Board du Texas Southwestern Medical Center. 1. Schéma du système de gaz de livraison et Étapes de préparation avant l&#39;expérience <ol style="margin-left: 40px;"><li> Revoir le schéma du système de distribution de gaz (figure 1). Remplissez un sac 200 L Douglas (Point n ° 1) avec un mélange de gaz de qualité médicale contenant 5% de CO 2, 21% O 2, et 74% de N 2. </li><li> Placez deux diaphragmes (Point n ° 4) dans les deux sens non-valve unidirectionnelle (Point 3 #) pour assurer l&#39;écoulement de gaz à sens unique. Apportez cette assemblée vanne à deux voies et rempli de gaz Douglas sac (Item # 1) dans la salle de l&#39;aimant. </li><li> Connecter le tube d&#39;amenée de gaz (point n ° 7) à l&#39;extrémité d&#39;entrée de la soupape à deux voies (3 Item #). Fixez le tube de distribution de gaz (Item # 7) sur le côté de la bobine de la tête pour le soutien de poids. Connectez l&#39;autre extrémité du tube de distribution de gaz (Item # 7) à l&#39;rempli de gaz Douglassac (Point n ° 1). </li><li> Connectez l&#39;embout buccal (Point n ° 5) sur le tube en forme de U (Point n ° 12) par un coude-connecteur (Point n ° 13 avec le port d&#39;échantillonnage de gaz scellé). </li><li> Connectez le tuyau d&#39;échantillonnage de gaz (Point n ° 9) sur le tube en forme de U (Point n ° 12) via un autre coude-connecteur (Point n ° 13). </li><li> Connectez un petit filtre à air (article n ° 11) à l&#39;autre extrémité du tuyau d&#39;échantillonnage de gaz (Point n ° 9). Connectez l&#39;autre extrémité du filtre à air (article n ° 11) sur le CO 2 (Point n ° 14) surveiller. </li><li> Dans la salle de contrôle de la salle d&#39;IRM, tourner sur le CO 2 (Point n ° 14) et l&#39;oxymétrie de pouls (Item # 15) des moniteurs. Effectuez un calibrage automatique pour le moniteur de CO 2. </li><li> Connectez les moniteurs à un ordinateur portable en utilisant les ports USB. Ouvrir le logiciel HyperTerminal qui communique avec les moniteurs. Synchroniser de les fois avec une minuterie en écrivant le temps de minuterie et correspondant moniteurs des moniteurs les temps. Les différences de temps de minuterie et les temps de moniteurs seront prises en compte dans les données protransformation (étape 4.4). </li><li> Insérer une extrémité d&#39;une barre de signalisation dans un guide d&#39;onde de sorte qu&#39;une extrémité de la barre est à l&#39;intérieur de la salle de l&#39;aimant et l&#39;autre extrémité se trouve dans la salle de contrôle. NOTE: La barre de signalisation est utilisé pour avertir le chercheur dans la salle de l&#39;aimant lors de l&#39;analyse lors de la commutation de la vanne à trois voies (Point n ° 2) est nécessaire. </li></ol> 2. Procédures pendant l&#39;expérience <ol style="margin-left: 40px;"><li> Demandez au sujet de se allonger sur la table IRM mais ne le met pas / elle dans l&#39;alésage de l&#39;aimant encore. Demandez l&#39;objet d&#39;appuyer sur le bouton d&#39;appel infirmier se ils se sentent un inconfort pendant l&#39;analyse. Demandez au sujet de essuyer son / son nez avec un morceau de nettoyage serviette pour enlever toute trace de graisse. </li><li> Demandez à l&#39;objet de respirer par la bouche et à établir et maintenir un rythme de respiration. Ensuite, appliquez un pince-nez (Point n ° 6) sur le sujet. </li><li> Connectez l&#39;extrémité ouverte du tube en forme de U (Point n ° 12) sur le port milieu de la vanne à deux voies (Point 3 #) via le elconnecteur d&#39;arc (Item # 13). </li><li> Placez délicatement l&#39;embout buccal dans la bouche du sujet afin que le sujet peut respirer par le porte-parole. Fixez doucement le capteur de doigt de la oxymétrie de pouls (Item # 15) au bout du doigt du sujet. </li><li> Se assurer que la tête du sujet est dans l&#39;iso-centre de la bobine de la tête. Utilisez la table IRM de le placer / son intérieur de l&#39;alésage de l&#39;aimant. </li><li> Veiller à ce que les séjours d&#39;une chercheur intérieur de la salle de l&#39;aimant de surveiller le sujet et de se préparer à passer la vanne à trois voies sur le sac de Douglas (Item # 1). Assurez-vous que le chercheur porte des bouchons d&#39;oreilles et un casque pour bloquer le bruit de l&#39;IRM. </li><li> Fermez la porte de la salle de l&#39;aimant et, dans la salle de commande, vérifiez la fraction EtCO 2 et saturation artérielle en oxygène (SO 2) paramètres affichés sur le CO 2 (Point n ° 14) et l&#39;oxymétrie de pouls (Item # 15) des moniteurs. Lancer l&#39;enregistrement des paramètres sur l&#39;ordinateur portable. </li><li> Demander à l&#39;opérateur de l&#39;IRM pour lancer la numérisation à l&#39;aideSang-oxygénation niveau-Dependent séquence (BOLD). Pour scanner IRM 3T, les paramètres d&#39;imagerie BOLD sont: TR / TE = 1500/30 ms, angle de bascule = 60 °, champ de vision = 220 x 220 mm 2, matrice = 64 x 64, 29 tranches, épaisseur = 5 mm, pas d&#39;écart entre les tranches, 361 volumes. Revoir une feuille pré-préparés sur laquelle le calendrier de la commutation de la vanne est répertorié et balancer doucement la barre de signalisation lorsqu&#39;un commutateur est nécessaire. Portez une attention particulière à la physiologie du sujet, y compris la fréquence cardiaque, SO 2, et EtCO 2. </li><li> Maintenant, l&#39;intérieur de la salle de l&#39;aimant, basculer sur le sac de Douglas (Point n ° 1) sur la base du mouvement de la barre de signalisation qui contrôle le type de gaz que le sujet inspire. </li><li> Continuez cette procédure pour la durée de l&#39;étude. Pendant la période d&#39;imagerie 9 min, veiller à ce que la commutation de la vanne a lieu environ une fois par minute. Notez que le calendrier de l&#39;interrupteur n&#39;a pas à être exactement précis, tant que le cours du temps EtCO2 est enregistrée. &lt;br /&gt; NOTE: Si le sujet appuie sur le bouton d&#39;appel infirmier pendant le balayage, la numérisation sera interrompue et le sujet sera déplacé hors de l&#39;alésage de l&#39;aimant immédiatement. Le chercheur va supprimer la pièce de bouche et pince-nez du sujet. </li><li> Utilisez l&#39;interphone pour informer le sujet que l&#39;analyse est terminée. Tirez sur la table IRM. Retirez délicatement le pince-nez et l&#39;embout buccal du sujet tout en fournissant un tissu de nettoyage sur le sujet pour essuyer toute la salive. Retirez délicatement le capteur de doigt de l&#39;oxymétrie de pouls du sujet. Le sujet peut alors se asseoir et descendre de la table IRM. </li></ol> 3. Procédures de nettoyage après l&#39;expérience <ol style="margin-left: 40px;"><li> Jeter le tube de prélèvement de gaz (Item # 9), filtre à air (article n ° 11), l&#39;embout buccal (Point n ° 5) et pince-nez (Item # 6). </li><li> Nettoyez les composants réutilisables. Débranchez le vanne à deux voies (Point n ° 3) des autres composants et retirez les diaphragmes (Point n ° 4) de la vanne. Faire tremper les deux senssoupape (Point 3 #), le diaphragme (Point n ° 4) et le tube en forme de U (Point n ° 12) dans un désinfectant sans phosphate concentré, contenant des tensioactifs tels que détergent désinfectant Bacdown dans un récipient pendant 20 min. Le taux de dilution du détergent et désinfectant de l&#39;eau distillée est de 1:64. </li><li> Rincez les éléments décrits au paragraphe 3.2 avec de l&#39;eau distillée. </li><li> Séchez le tube en forme de U (Point n ° 12) avec de l&#39;air comprimé. Placez la vanne à deux voies (Point n ° 3) et diaphragmes (Point n ° 4) sur un comptoir claire et leur permettent sécher naturellement et complètement. </li><li> Videz le sac de Douglas. Rangez la barre de signalisation et le tube gris. </li></ol> 4. Analyse des données pour calculer CVR Carte <ol style="margin-left: 40px;"><li> Enregistrer les données IRM au format de fichier Dicom ou tout autre format spécifique au fournisseur. Transférer les données à un ordinateur de laboratoire et convertir les données en série en volume par volume fichier, dans lequel chaque fichier contient un volume 3D (par exemple, l&#39;image GRAS) correspondant à un point de temps. </li><li> Pré-traiter les données d&#39;image. Effectuer images étapes de pré-traitement y compris l&#39;alignement, la normalisation et de lissage en utilisant un script qui appelle des fonctions de bibliothèque fournis par le logiciel de cartographie statistique paramétrique (SPM). Voir fichier de code supplémentaire 1 pour un exemple du script Matlab. </li><li> Utiliser un script pour lire l&#39;enregistrement du CO 2, de corriger le retard de tube d&#39;échantillonnage en décalant l&#39;évolution dans le temps d&#39;une quantité pré-étalonné (par exemple, 12 secondes dans cette configuration qui est déterminée comme étant la différence de temps entre une respiration à la pièce et la bouche apparition de ce souffle dans l&#39;enregistrement de CO2), et extraire EtCO2 qui est l&#39;enveloppe (des crêtes positives) de la première série chronologique. Voir fichier de code supplémentaire 2 pour le script Matlab. </li><li> Basé sur la minuterie de synchronisation, segmenter les données EtCO 2 pour ne garder que l&#39;enregistrement de 25 secondes avant la première acquisition d&#39;image à 100 secondes après la dernière acquisition de l&#39;image. Le cours de temps EtCO 2 estla fonction d&#39;entrée pour le système vasculaire et est utilisé en tant que variable indépendante dans l&#39;analyse décrite plus tard linéaire régression. </li><li> Identifier le retard entre physiologique EtCO 2 (mesuré dans le poumon) et le signal d&#39;IRM (mesurée dans le cerveau) en calculant le coefficient de corrélation croisée (CC) entre ces deux plages de temps à des décalages temporels variables. La valeur de décalage qui donne CC plus est considéré comme le meilleur moment. </li><li> L&#39;évolution dans le temps EtCO 2 est décalé par le retard optimal et que les points de temps correspondant à celles du signal de l&#39;IRM sont conservées, d&#39;où une série temporelle qui sont de la même longueur que le signal IRM. </li><li> Effectuer un voxel par voxel-régression linéaire utilisant SPM dans laquelle le cours de temps EtCO2 décalé est la variable indépendante et l&#39;évolution dans le temps du signal IRM est la variable dépendante. </li><li> Calculer la carte voxel par voxel de la CVR <img alt="Equation 1" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/52306/52306eq1.jpg" /> où (i, j, k) est le til voxel index, β1 est le coefficient de régression associé à EtCO2 et β0 est le coefficient de régression associé avec le terme constant. min (EtCO 2) est la valeur minimale de EtCO 2 au cours du temps. </li></ol>

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

Ce rapport a présenté un système de distribution de gaz MR-compatible et un protocole expérimental complet qui permet le mappage de la réactivité vasculaire dans le cerveau humain. Un schéma du système de distribution de gaz est représentée sur la figure 1. Tous les composants internes de l&#39;appareil d&#39;IRM de la chambre sont en plastique pour assurer leur compatibilité IRM. Le système peut être conceptuellement divisé en trois sous-systèmes, y compris un sous-système d&#39;admission de gaz (sac, d&#39;un tube de refoulement, soupape à deux voies), un sous-système d&#39;interface de respiration (pince-nez, l&#39;embout buccal, d&#39;un tube en forme de U), et un sous-système de surveillance (CO 2 de concentration, la saturation en oxygène, la fréquence cardiaque, rythme respiratoire). Le sous-système d&#39;admission de gaz permet au gaz d&#39;être inhalées pour atteindre la valve à deux voies. Seulement inhalé l&#39;air, mais pas l&#39;air expiré, se écoule à travers ce sous-système. Le sous-système d&#39;interface de respiration permet au sujet de respirer et sortir le gaz prévu. Les deux gaz inhalée et exhalée se écoule à travers ce sous-système. Le monitorinsous-système g devrait donc déguster le gaz à un point le long de la sous-système d&#39;interface de respiration. Les applications cliniques de cette technique peuvent inclure des évaluations de cerveau réserve vasculaire dans les maladies neurologiques telles que la course, l&#39;athérosclérose, la maladie de Moya, la démence vasculaire, la sclérose en plaques, et la tumeur cérébrale. La technique peut également être utilisée dans les études d&#39;IRM fonctionnelle pour normaliser ou calibrer le signal IRMf pour une meilleure quantification de l&#39;activité neuronale 23,24. Une caractéristique importante du système proposé et protocole expérimental est que le mélange de gaz peut être livré à l&#39;objet tout en provoquant un mouvement ou un minimum d&#39;inconfort. Par conséquent, il est essentiel de placer le tube en forme de U (Article N ° 12) de telle sorte qu&#39;il (et l&#39;embout buccal relié à l&#39;extrémité de celui-ci) tombe naturellement vers le bas dans la bouche du sujet. De cette façon, le sujet n&#39;a pas besoin d&#39;utiliser son muscle du visage de tenir ou de soutenir l&#39;embout buccal. Il est également l&#39;importationant d&#39;être conscient que le sujet ne sera pas capable de parler pendant que l&#39;embout est dans leur bouche. Par conséquent, le chercheur doit éviter de parler du sujet avec un ton de question. Au lieu de cela, des instructions claires définitifs ne devraient être donnés. En outre, les chercheurs devraient porter une attention particulière aux paramètres physiologiques (par exemple, EtCO 2, SO 2, la fréquence cardiaque, le rythme respiratoire) pendant toute la durée de l&#39;expérience et de réagir rapidement lorsque l&#39;un ou plusieurs des paramètres physiologiques écartent dehors de la plage typique . Bien qu&#39;une enquête exhaustive d&#39;autres systèmes de distribution de gaz utilisé dans la littérature est au-delà de la portée de cet article, il est utile de comparer le système actuel à quelques celles couramment utilisées 17,18. Une différence majeure est que notre système utilise un embout de livrer le gaz destiné la plupart des autres systèmes ont utilisé un masque dans la conception. Les complications possibles de l&#39;utilisation d&#39;un masque sont deux plis. Tout d&#39;abord, un masque occupies une quantité substantielle de l&#39;espace, et il ne est pas toujours possible d&#39;adapter le masque dans l&#39;espace étanche à l&#39;intérieur de la bobine de la tête, étant donné que, pour de nombreux sujets, leur nez seraient presque toucher la bobine de la tête même sans un masque. Ce est particulièrement le cas pour les bobines de tête visant à atteindre une sensibilité élevée, qui sont généralement conçus pour se adapter étroitement à la tête de l&#39;objet. Une deuxième complication associé à une conception de masque est qu&#39;il existe un grand espace à l&#39;intérieur du masque qui se traduit par un mélange substantiel de gaz inhalé et exhalé. Par conséquent, il pourrait affecter la précision de la mesure de EtCO 2, qui devrait idéalement être basé sur le gaz expiré seulement. Précise EtCO 2 est bien sûr important pour la fiabilité de la carte de CVR. Une autre différence importante de notre système par rapport à de nombreux autres systèmes est que le système fournit le gaz à partir d&#39;un sac au lieu d&#39;un réservoir de gaz. Par conséquent, les réservoirs ne sont pas nécessaires dans le domaine du scanner, économiser de l&#39;espace précieux dans la suite<html> rol chambre d&#39;une suite de l&#39;IRM. Dans notre conception, nous apportons le sac avant le début de l&#39;analyse et, après l&#39;analyse, le sac est vidé, plié et rangé. Enfin, par rapport à plusieurs autres systèmes 18,21, le système de distribution de gaz actuelle est plus simple, nécessite moins de temps de formation, et ses consommables sont moins chers. Il convient de souligner que, bien que le protocole présenté dans le présent rapport a principalement axé sur inhalation de CO 2, le système de distribution de gaz présenté permet la prestation d&#39;autres mélanges de gaz (par exemple, toute fraction d&#39;O 2, la fraction de CO 2, tout fraction de N 2, et leur combinaison) à un humain pour eux de respirer tout il / elle est située à l&#39;intérieur du scanner IRM. On peut également utiliser le système de distribution de gaz en dehors du contexte de l&#39;IRM, par exemple en conjonction avec électroencéphalogramme (EEG), magnétoencéphalogramme (MEG), la tomographie par émission de positons (PET) ou imagerie optimale. _content &quot;&gt; En fournissant une recommandation des paramètres d&#39;imagerie, nous avons surtout mis l&#39;accent sur la séquence BOLD. Une autre séquence qui peut être potentiellement utilisé dans la cartographie de CVR est Arterial Spin Labeling (ASL) IRM, qui fournit une mesure quantitative du débit sanguin cérébral (CBF) en unités physiologiques (ml de sang par 100 g de tissu par minute). Par conséquent, l&#39;avantage de la cartographie des CVR base ASL-est que les résultats sont plus faciles à interpréter, contrairement signaux BOLD qui reflète l&#39;effet combiné de la circulation sanguine, le volume sanguin ainsi que contributions possibles d&#39;altérations métaboliques du cerveau au cours de CO 2 défi 25-27. Cependant, une limitation de la technique de l&#39;ASL est que sa sensibilité est plusieurs plis inférieur à celui de BOLD 28. En conséquence, notre expérience est que, à l&#39;heure actuelle, il est très difficile d&#39;obtenir un niveau individuel, voxel par voxel-CVR carte en utilisant l&#39;ASL. Par conséquent, pour les études d&#39;application de CVR, nous utilisons principalement la séquence BOLD et donc se concentrer également sur cette technique dans l&#39;OUrecommandations r. Une limitation de la présente méthode est que la respiration par une embouchure avec le nez bouché (par un pince-nez) ne est pas tout à fait naturel et certains sujets (en particulier les patients) peut percevoir cela comme une source d&#39;inconfort. Respirer avec le clip de l&#39;embout buccal et le nez peut aussi exacerber le sentiment de claustrophobie. En outre, le sujet peut éprouver la bouche sèche en raison de la respiration par la bouche seulement. Par conséquent, il est recommandé que le chercheur essaie de son mieux pour compléter l&#39;expérience rapidement. Enfin, il est important de noter que, sur la base de l&#39;expérience des auteurs, l&#39;inconfort potentiel mentionné ci-dessus est transitoire et disparaît dès que l&#39;expérience est terminée.

Le cerveau représente environ 2% du poids corporel total, mais consomme environ 20% de l&#39;énergie totale 1. Sans surprise, l&#39;approvisionnement sanguin suffisant et soigneusement réglementé est essentiel pour répondre à cette forte demande d&#39;énergie et pour le cerveau de fonctionner correctement. En outre, le cerveau est un organe spatialement hétérogène et temporellement dynamique, avec différentes régions nécessitant montant différent de l&#39;approvisionnement en sang à différents moments. Par conséquent, la modulation dynamique de l&#39;approvisionnement en sang représente une exigence importante en circulation de cerveau humain. Heureusement, il est connu que les vaisseaux sanguins ne sont pas seulement des tuyaux rigides et qu&#39;une fonction importante du vaisseau sanguin est à se dilater et se contracter en fonction de la demande du cerveau et des conditions physiologiques 2. Cette propriété fonctionnelle du navire, connu sous le nom vasculaires cérébrales Réactivité (CVR), est considéré comme un indicateur utile de la santé vasculaire et peut trouver des applications dans plusieurs condition neurologiquens telles que la course 3, la démence 4, 5 l&#39;athérosclérose, maladies des vaisseaux petits 6, 7 tumeur cérébrale, maladie de Moya 8, et la toxicomanie 9. En physiologie et la littérature de l&#39;anesthésiologie, il est connu que, en raison de CO 2 gazeux est un vasodilatateur puissant, CVR peut être évaluée en modifiant le niveau de CO 2 artériel (par exemple, l&#39;inhalation d&#39;une petite quantité de CO 2) tout en surveillant les réponses vasculaires 13/10 . Dans le domaine de l&#39;imagerie et de radiologie, la cartographie CVR en utilisant l&#39;IRM émerge rapidement comme un nouveau marqueur d&#39;intérêt pour de nombreux chercheurs et cliniciens 8,14-19. Il est généralement estimé en examinant la quantité de réponse vasculaire est induite par un défi vasoactif. Cependant, il ya un besoin de progrès techniques dans le système de distribution de gaz et de la normalisation du protocole expérimental. Fournir mélange de gaz spécial à un sujet à l&#39;intérieur du scanner IRM ne est pas des considérations triviales et spéciauxsont nécessaires pour un design compatible avec l&#39;IRM. Considérations spéciales sont nécessaires dans la conception de système de distribution de gaz compatible avec l&#39;IRM. Ces considérations spéciales comprennent: 1) tous les composants doivent être non métalliques (métal ne peut pas être utilisé à l&#39;intérieur IRM); 2) le système devrait fonctionner dans un petit espace que le système IRM et sa bobine de la tête permettent; 3) le système devrait fonctionner avec une position couchée (comme scanner IRM nécessite) au lieu de se asseoir, sans l&#39;inconfort; 4) les paramètres physiologiques pertinents, tels que la fin-de-marée CO2 (EtCO2, une approximation de la teneur en CO2 dans le sang artériel) et la saturation artérielle en oxygène, doivent être enregistrées avec précision secondes de précision de la synchronisation et stockés sur un ordinateur pour l&#39;utilisation de l&#39;analyse. Ces questions peuvent limiter la portée des applications de cartographie de CVR. Dans ce rapport, nous avons présenté un protocole expérimental qui utilise un système de distribution de gaz globale de moduler la teneur en gaz inspirée alors que le sujet est couché à l&#39;intérieur du scanner IRM. Nousment cette approche, le chercheur peut non invasive appliquer un stimulus vasoactif au participant avec un minimum d&#39;inconfort ou de mouvement en vrac. Les paramètres physiologiques et des images IRM ont été enregistrées pendant toute la période d&#39;environ 9 min, qui se composait de blocs en alternance (1 min) par bloc d&#39;espace-air et hypercapnique respirer du gaz. Les résultats représentatifs sont présentés. Applications et les limites potentiels sont discutés.

<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

Le cerveau est un organe spatialement hétérogène et temporellement dynamique, avec différentes régions nécessitant montant différent de l&#39;approvisionnement en sang à différents moments. Par conséquent, la capacité des vaisseaux sanguins à se dilater ou se contracter, connu sous le nom vasculaires cérébrales Réactivité (CVR), représente un domaine important de la fonction vasculaire. Un marqueur d&#39;imagerie représentant cet établissement dynamique fournira de nouvelles informations des vaisseaux cérébraux dans des conditions normales et pathologiques tels que accidents vasculaires cérébraux, la démence, l&#39;athérosclérose, les maladies des petits vaisseaux, une tumeur cérébrale, une lésion cérébrale traumatique, et la sclérose en plaques. Afin d&#39;effectuer ce type de mesure chez les humains, il est nécessaire de fournir un stimulus vasoactif comme le CO 2 et ou du mélange de gaz / O 2 tandis cerveau quantitative magnétiques images de résonance (IRM) sont recueillies. Dans ce travail, nous avons présenté un système de M. compatible gaz-livraison et le protocole associé qui permettent la livraison de mélanges de gaz spéciaux (par exemple, </em&gt; O 2, CO 2, N 2, et leurs combinaisons), tandis que l&#39;objet est étendu à l&#39;intérieur du scanner IRM. Ce système est relativement simple, économique et facile à utiliser, et le protocole expérimental permet une cartographie précise de la CVR dans les deux volontaires sains et des patients atteints de troubles neurologiques. Cette approche a le potentiel d&#39;être utilisé dans de larges applications cliniques et en meilleure compréhension de la physiopathologie vasculaire cérébral. Dans la vidéo, nous démontrons comment configurer le système à l&#39;intérieur d&#39;une salle d&#39;IRM et comment effectuer une expérience complète sur un participant humain.

Deux types de données sont recueillies avec le protocole proposé, enregistrements physiologiques et images IRM. Les figures 2 et 3 montrent des enregistrements de paramètres physiologiques d&#39;un sujet représentatif. Trace noire sur la figure 2 affiche l&#39;évolution dans le temps de CO 2 enregistrée par le moniteur de CO 2, qui représente la teneur en CO 2 dans l&#39;air échantillonné à proximité de l&#39;embout buccal. Notez que cette trace varie rapidement en fonction du temps. Ce est parce que, pendant la phase d&#39;inhalation du cycle de respiration, cet enregistrement reflète la teneur en CO 2 dans l&#39;air et l&#39;inhalation, au cours de la phase d&#39;expiration, ce disque reflète la teneur en CO 2 dans l&#39;air expiré. En tant que tel, le pic supérieur de chaque cycle de respiration, appelée fin d&#39;expiration CO 2 ou EtCO 2, représente la teneur en CO 2 dans les poumons, qui peut être utilisé comme approximativement la concentration de CO 2 dans le sang artériel. Remarque èmeà concentration de CO 2 dans le sang artériel est la force motrice, ce est à dire, la fonction d&#39;entrée, de la réponse vasodilatatrice. Les sommets de la CO 2 trace (courbe rouge dans la figure 2) ont été délimitées avec un algorithme de détection qui recherche pour le pic au cours de chaque souffle, en combinaison avec une inspection manuelle et de correction. Cela a été suivi par un filtrage médian pour supprimer les pics abrupts raison de souffle partielle et pour tenir compte de mélange de sang au cours du flux de vaisseaux pulmonaires à vaisseaux cérébraux. Le cours de la dernière fois EtCO 2 est représenté par la courbe verte sur la figure 2 et il est utilisé dans le calcul du CVR. La figure 3 montre les cours à temps de la respiration, la fraction de saturation artérielle en oxygène (SO 2), et la fréquence cardiaque. Le rythme respiratoire est obtenu à partir du moniteur de CO 2 tout en SO 2 et le rythme cardiaque sont obtenus à partir de la oxymétrie de pouls. Comme on peut seen, ces paramètres ne montrent pas un changement systématique avec le défi de l&#39;hypercapnie. Notez que l&#39;hypercapnie ne causer de l&#39;hyperventilation dans le sujet, donc la pression partielle de O 2 dans les poumons augmentera modestement. Cependant, son impact sur ​​le SO 2 est minime, car l&#39;hémoglobine du sang est déjà largement saturé à respirer de l&#39;air ambiant et la courbe de dissociation de l&#39;oxygène est plutôt plat dans cette fourchette. La figure 4 montre représentatives images IRM BOLD à différents moments de l&#39;expérience. L&#39;intensité de signal moyen (en unités arbitraires MR) est également indiquée. On peut voir que le signal BOLD dans le cerveau montre une augmentation par inhalation de CO 2. Notez que la différence de signal entre la chambre d&#39;air et de CO 2 périodes est de l&#39;ordre de 1-3% de l&#39;amplitude. La combinaison des données à partir d&#39;enregistrements physiologiques et images IRM, une carte voxel par voxel-CVR peut être calculée. Figure 5 spectacles représentantCartes CVR (en unités de changement de signal% par mmHg CO 2 choisir) d&#39;un sujet sain numérisée sur cinq jours différents, démontrant une excellente reproductibilité des résultats. La technique proposée a jusqu&#39;ici été appliqué dans les études de vieillissement 20, 4 maladies d&#39;Alzheimer, la sclérose en plaques 21, et la formation d&#39;exercice 22. <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig1highres.jpg" /> Figure 1. Schéma du système de distribution de gaz. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig1large.jpg" target="_blank">Se il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig2highres.jpg" /> Figure 2. CO 2 cours du temps à partir d&#39;un objet représentant dusonner l&#39;expérience. Segments de la teneur en CO 2 trace souffle par souffle enregistrés par le moniteur de CO 2 sont présentés pour la période l&#39;air ambiant de la respiration (en bas à gauche) et 5% de CO 2 période d&#39;inhalation (en bas à droite). Extraits EtCO deux cours à temps sont indiqués dans les courbes colorées. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig2large.jpg" target="_blank">Se il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig3highres.jpg" /> Figure 3. Enregistré physiologie paramètres d&#39;un objet représentant lors de l&#39;expérience. (A) de taux de respiration (bpm, la respiration par minute) évolution dans le temps du sujet. (B) SO 2 (%) évolution dans le temps du sujet. (C) Coeur taux (bpm, battre par minute) évolution dans le temps du sujet. Le sujet est la<html> même que celui de la figure 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig3large.jpg" target="_blank">Se il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig4highres.jpg" /> Figure 4. Représentant des images IRM BOLD à différents moments de l&#39;expérience. Intensités de signal moyen de la tranche de cerveau affiché (coupe axiale N ° 54 dans l&#39;espace INM) sont montré dans la rangée du bas. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig4large.jpg" target="_blank">Se il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig5highres.jpg" /> Figure 5. carte représentant CVR d&#39;un sujet représentatif..jove.com / files / ftp_upload / 52306 / 52306fig5large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Se il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

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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).

IRM Cartographie des cérébrovasculaire Réactivité via gaz Inhalation défis

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 vues.  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).

Vidéo: 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.

Microchirurgie veineuse Pouch artériel Bifurcation anévrismes dans le modèle du lapin: Aspects techniques

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

Recherche

Médecine

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.

Visualisation et analyse du flux sanguin et la consommation d&#39;oxygène dans la microcirculation hépatique: Application à un modèle de l&#39;hépatite aiguë

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.

IRM et la TEP dans les modèles de souris de l&#39;infarctus du myocarde

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.

Coordonner la cartographie de Mécanique Hyolaryngeal à avaler

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.

Étapes de préparation pour la mesure de la réactivité chez les souris des artérioles rétiniennes Ex Vivo

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.

Nouvelles méthodes pour l’Administration intranasale sous anesthésie par Inhalation pour évaluer des nez-de-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 ...

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.

Utilisation de la Fusion de MRI-échographie pour réaliser la biopsie de la Prostate ciblée

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.

Analyse à haut débit des données de cartographie optique à l'aide d'ElectroMap

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.

Un nouveau système de masque d’inhalation pour délivrer des concentrations élevées de gaz d’oxyde nitrique chez les sujets respirant spontanément

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.

Création de deux anévrismes digérés par l’élastase sacculaire avec une hémodynamique différente chez un lapin

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