JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

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

In This Article

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

Summary

המטרה הכוללת של הליך זה הוא למדוד את זרימת הדם בעורק החולדה נפוצים באמצעות דימות תהודה מגנטית של ניגודיות שלב לא פולשנית.

Abstract

דימות תהודה מגנטית של שלב ניגודיות (PC-MRI) היא גישה לא פולשנית אשר יכולים לכמת הקשורות זרימת פרמטרים כגון זרימת הדם. מחקרים קודמים הראו כי זרימת דם לא תקין עשוי להיות קשורה לסיכון כלי דם מערכתית. לפיכך, PC-MRI יכול להקל על התרגום של נתונים המתקבלים מודלים חייתיים של מחלות לב וכלי דם לחקירות הרלוונטית קלינית. בדו ח זה, אנו מתארים את ההליך למדידת זרימת הדם בעורק נפוצות (המרכז לאמנות עכשווית) של חולדות באמצעות PC-MRI ממותגת cine ולדון שיטות ניתוח רלוונטית. הליך זה ניתן לבצע גם חיה חיים, מרדימים, לא דורשת המתת חסד לאחר ההליך. הפרמטרים סריקה המוצע תשואות הדיר מידות עבור זרימת הדם, המציין הפארמצבטית מעולה של התוצאות. ההליך PC-MRI המתוארות במאמר זה יכול לשמש עבור בדיקות תרופתי, הקשורים pathophysiological, מדידה והערכה ספיקת הדם המוחית.

Introduction

דימות תהודה מגנטית (MRI) היא גישה צדדי מספק מידע מפורט על מבנה גופם הפנימי, פיזיולוגיה, והוא הולך וגובר לקבלת אבחון קליני, במחקרים בעלי חיים פרה. מודלים בעלי חיים הכרחיים עבור הבנה טובה יותר של המשמעות הקלינית ניכר 1. כמו מודלים שונים במידה ניכרת מבני דרישות הרדמה, פיסיולוגיים, אופטימיזציה של נהלים MRI לבעלי כל כך ההנחה היא חשיבות.

שלב ניגודיות MRI (PC-MRI) הוא סוג מיוחד של MRI העושה את המהירות של ספינים זורם לכמת הקשורות זרימת פרמטרים כגון זרימת הדם. עם PC-MRI, מיפוי תבניות זרימה של העורקים הגדולים באמצעות מודלים בעלי חיים יכול לעזור לשפוך אור על פתולוגיות של הלב וכלי הדם 2. יתר על כן, PC-MRI לא-פולשנית לנטר מסעה הגלום בזרימת הדם תנאים הקשורים pathophysiological 3. מקרים אלה מצביעים על כי PC-MRI היא גישה רב ערך זה ניתן להשתמש במודלים חייתיים של מחלות לב וכלי דם האדם.

בדו ח זה, אנו מתארים שיטה כימות של זרימת הדם בעורק נפוצות (המרכז לאמנות עכשווית) של חולדות. שני CCAs לספק את הראש והצוואר דם מחומצן, המחלה העורק הגורם העיקרי לשבץ. לכן, מזהה את הפתולוגיה מוקדם המרכז לאמנות עכשווית הוא מרכזי. הליך זה יש משך של 15 דקות, יכול להיות מיושם באופן פוטנציאלי לתנאים עם ספיקת הדם שינויים, כגון טרשת עורקים או שבץ מוחי.

Protocol

טיפול מוסדי שימוש ועדות (IACUC) של האוניברסיטה לרפואה סין אישרה בכל ההליכים.

1. בעלי חיים הכנה ומעקב אחר

  1. יוצאים כל האובייקטים דיסקות רגישים כגון ארנקים, מפתחות, כרטיס אשראי וכו ' מחוץ לחדר סורק לפני התחלת חיים הכנה סריקות MRI.
  2. בתחילה עזים ומתנגד העכברוש (חולדה ספראג-Dawley (SD) זכר בן חודש 2, 280 – 350 גר') בתיבת אינדוקציה בעזרת תערובת של 5% איזופלוריין (ISO) וחמצן (2 ל'/דקה) למשך 3-5 דקות, לפי הצורך.
  3. כאשר החיה היא שכיבה ומוצגים אין תגובה קמצוץ הזנב או הבוהן, להפסיק את ניהול ISO ולהעביר את החיה לחדר סריקה.
  4. למקם את החולדה במיטה MRI במצב שכיבה ראשה, ולספק 2-3% ISO באמצעות מכשיר קונוס האף לשמירה על הרדמה.
  5. לפקח על הנשימה על ידי הצבת חיישן נשימה הכרית תחת טורסו של החיה.
  6. להתחבר החיישן מערכת הנשימה ואבדוק את קצב הנשימה בין 40-50 פעימות לדקה (bpm).
  7. עבור רכישת מחשב-MRI ממותגת cine, במקום אחד אלקטרודה על forepaw נכון ואת כף האחוריות שמאלה, בהתאמה (איור 1 א').
  8. סובב את כבלי אלקטרוקרדיוגרם (א) ביחד.
  9. השתמש בעל ראש עם האוזן ובר ביס כדי לאבטח את החיה כדי להגביל את תנועת הראש.
  10. השתמש של אוויר חם מערכת או גזה כריות חימום לשמירה על טמפרטורת הגוף בזמן המגנט.
  11. להבטיח כי R-הגל ברור על המסך אק ג (איור 1b), ולמקם את החיה הסורק. יש צורך למקם את הגליל משטח על צווארו של בעל החיים כמו תמונות נרכשים על ידי הסליל נפח.

2. רכישת אר. איי

  1. להשתמש 2-3% ISO כדי לשמור על הרדמה במהלך כל תהליך ההדמיה. ברציפות לפקח על תגובות פיזיולוגיות ולשמור כמו קבוע ככל האפשר.
  2. להתחיל את סריקות MRI לאחר החיה ממוקם בתוך הסורק, ממשיך להיות יציב מבחינה פיזיולוגית. במחקר זה, להשתמש 7 T חיה קטנה מערכת MRI עם כוח הדרגתי של mT 630/m, אך אחרים עוצמות השדה של מערכות MRI בעלי חיים קטנים יכול לשמש.
  3. בחר את הרצף "מאתר" מהצג המסוף של הסורק MRI ולרכוש תמונות הצופים לאורך כל שלוש אוריינטציות באמצעות כל רצף רכישת תמונות מהירה, למשל, את ההד סחרור מהיר, כדי ליצור הילתית, מפוח, ותמונות הסאגיטלי . המטרה של אלה הצופים תמונות היא לקבוע את המטוסים הדמיה.
  4. ודא כי המרכז של הראש והצוואר של החיה במרכז של המגנט. במידת הצורך, התאם העמדה של בעל החיים עד המיקום הנכון. אם החיה תמוקם מחדש, חזור על סריקה כדי לקבל תמונות הצופים.
  5. בחר את הרצף "זמן-של-טיסה (TOF) אלקטרומיוגרפיה" מהצג המסוף של הסורק MRI ולרכוש אנגיוגרפיה TOF 2D קודם לברר את מיקום אנטומי מדויק המרכז לאמנות עכשווית. השתמש בפרמטרים הבאים סריקה: חזרה בזמן (TR) / אקו זמן (TE) = 22/4.87 ms, זווית הפוך = 90°, שדה ראייה (FOV) = 40 × 40 מ מ2, גודל מטריצה = 256 × 256, פרוסה בעובי 0.6 מ"מ, עם המספר של עירור (NEX) = 1.
    הערה: השם של רצף תוף יכול להיות ספציפית ואנדאר. המשתמש יכול להוסיף פרמטרים אלה שהצג מסוף.
  6. ודא כי הלהקה רוויה היא פעילה מושם על החלק העליון כדי למנוע הפרעה של אותות ורידים.
    הערה: עבור הלהקה רוויה, זה בדרך כלל מגיע עם הרצף TOF. אם הלהקה רוויה לא מוצג על המסך, הינכם מתבקשים להודיע לאדם שירות.
  7. לאחר איתור של המרכז לאמנות עכשווית באמצעות את האנגיוגרפיה תוף, למקד את המטוס תמונה של PC-אר. איי כדי למרכז המרכז לאמנות עכשווית, אוריינט כך הפרוסה ניצב לכיוון זרימת הדם (איור 2 א).
  8. ודא הנשימה והן אק ג gating הם מחוברים למערכת MRI, מציג את האות ברור על צג המחשב (איור 1b), להגדיר את המודול המפעיל להיות "ב-" ב "מפעיל מצב" מהצג המסוף של סורק MRI.
  9. לאשר תגובות פיזיולוגיות של בעל החיים יציבים לפני ביצוע הסריקה PC-MRI מהמחשב ניטור (איור 1b). ודא בחירות חסימה "על" צג המחשב והן את צג המסוף של סורק MRI.
    הערה: הפיזיולוגיה ניטור המערכת השתמשו במחקר זה מסופק על ידי ואנדאר. עבור סורקים ביותר בבעלי חיים, מערכות ניטור פיזיולוגיה דומות הן שסופקו ספציפית ואנדאר.
  10. בחר את הרצף של PC-MRI רצף מהצג המסוף של הסורק MRI ולבצע סריקות PC-MRI מגודרת באמצעות הפרמטרים הבאים: ms TR/TE=15.55/4.51 (מינימום TR ו- TE), פליפ זווית = 30 מעלות, FOV = 40 × 40 מ מ2, גודל מטריצה = 192 × 192, פרוסה עובי 2 מ מ, מהירות קידוד (VENC) = = 120 ס"מ/s, עם NEX = 8. VENC חד כיווני נרכשת בכיוון באמצעות מטוס.
    הערה: הזמן הסריקה הוא כ 8.5 דקות, אך הפעם סריקה בפועל עשוי להיות שונה במקצת בקרב חיות עקב וריאציית במחזורים הלב.
  11. חזור על שלבים 2.6 – 2.9 רכישת התמונה אם ישונו למיקום אחר במרכז המרכז לאמנות עכשווית, כגון נגע הסתעפות 4האזור של הריבית (ROI).
  12. הסר את החיה של הסורק, להחזיר אותה בכלוב התאוששות השלמת הסריקה.
  13. חממו את החיה עם מנורת חימום לשמירה על טמפרטורת הגוף. שמור את המנורה לפחות 15 ס"מ מן החיה כדי למנוע התחממות יתר.
  14. כאשר החיה מתחיל לזוז ומוצגים בתגובה קמצוץ הזנב או הבוהן, כבה את המנורה חימום.

3. עיבוד נתונים

  1. לשמור נתוני MRI הדמיה דיגיטלית ותקשורת בתבנית של הרפואה (DICOM) או כל פורמט ספציפי ואנדאר אחר. ליצור cine הסידרה עם שני סוגים של תמונות: תמונת מגניטודה (אנטומיה תמונה) ותמונה שלב (איור 2b).
    הערה: סורקים מסוימים, הסוג השלישי של התמונה, אשר יכול להיות תמונת שלב בסולם ריכטר × תמונה או המתחם-ההבדל (חיסור מורכבים בין שתי הרכישות עם מעברי צבע קידוד מהירות שונה), זה שנוצר. התמונה השלישית היא תלוית הספק.
  2. לעבד מראש את נתוני התמונה. סמויה השלב תמונה אל המפה מהירות ולתקן שגיאות היסט ה-שלב 5.
    הערה: תמונת שלב יש יחידת מר שרירותי של עוצמת האות במקום בערכים של מהירות אמיתית, אבל עוצמת האות של מר הוא באופן ליניארי יחסי למהירות. האות MRI המרבי מהתמונה שלב בדרך כלל שהוקצתה כערך של VENC, האות המינימלי מוקצה הערך ההפוך של VENC. ראה קובץ קוד משלים 1 לקבלת דוגמה של קובץ ה-script Matlab ולחץ על הכפתור של "לרוץ".
  3. ניסחו את רועי בקפידה ע י איתור לגבולות המרכז לאמנות עכשווית. כמו העורק עשוי להתרחב ולבנות במהלך השלבים השונים הלב, ניסחו ROIs לכל מסגרת זמן. לחשב את זרימת הדם על ידי שילוב מעל עורק רועי, קרי, מהירות × באזור. זרימת הדם הביא של כל עורק היה ביחידות של גרם/s. ראה קובץ קוד משלים 2 לקבלת דוגמה של קובץ ה-script Matlab ולחץ על הכפתור של "לרוץ".

תוצאות

גאומטריה פרוסה הנכון הוא מרכזי להבטחת ההצלחה של הניסוי PC-MRI. מיקום המטוס תמונה מדויקת מניב צורה עורק "עגול" (איור 3 א), והופכת אפוזיציה גודלת, דהיינו, כאשר הוא פחות בניצב העורק, הגיאומטריה המתקבלת עורק אובאלית, המוביל אל חלקי נפח גדול אפקטים (?...

Discussion

PC-MRI היא גישה מקיפה עבור הערכות לא פולשנית האורך של זרימת הדם. אנו מציגים פרוטוקול לביצוע PC-MRI של העכברוש המרכז לאמנות עכשווית. הליך זה הוא קל לביצוע של כל חיה סורק MRI ומדגים הפארמצבטית טוב.

הטכניקה PC-MRI צבר הפופולריות הגוברת האנושי 10,11 , כמו גם מח...

Disclosures

. אין מה לגלות.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי מענקים של משרד המדע, הטכנולוגיה, טייוואן, תחת גרנט מספר MOST-105-2314-B-039-044-MY2.

Materials

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

References

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

Reprints and Permissions

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

Request Permission

Explore More Articles

139GatingGating

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved