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Method Article
Un modello canino di ictus LVO è stato utilizzato per sviluppare l'imaging laser speckle per monitorare la perfusione cerebrale in tempo reale. La risonanza magnetica pesata in diffusione è stata ottimizzata per visualizzare il volume dell'infarto utilizzando un valore b elevato, consentendo ADC e MRA, correlati con DSA al momento dell'ictus. Infine, le ricostruzioni ADC sono correlate con i risultati istologici.
Sfondo: L'occlusione dell'arteria basilare (BAO) è un sottogruppo dell'ictus della circolazione posteriore che porta una mortalità fino al 90%. Gli attuali standard clinici per diagnosticare l'ictus ischemico includono la tomografia computerizzata (TC), l'angiografia TC e la perfusione e la risonanza magnetica (MRI). Mancano modelli preclinici su animali di grandi dimensioni per riflettere accuratamente la malattia clinica, nonché metodi per valutare il carico di ictus e valutare i trattamenti.
Metodi: Descriviamo un modello canino di ictus di occlusione dei grandi vasi (LVO) nella circolazione posteriore e abbiamo sviluppato un protocollo di imaging laser speckle (LSI) per monitorare i cambiamenti di perfusione in tempo reale. Abbiamo quindi utilizzato la risonanza magnetica DWI ad alto valore b (b=1800s/mm2) per aumentare la sensibilità di rilevamento. Abbiamo anche valutato la capacità dell'angiografia a risonanza magnetica (MRA) di valutare l'occlusione arteriosa e correlare con la DSA. Infine, abbiamo verificato le dimensioni dell'infarto dalla mappatura del coefficiente di diffusione apparente (ADC) con l'istologia.
Risultati: La somministrazione di tromboembolia ha occluso l'arteria basilare come tracciato dal DSA (n=7). LSI è correlato con DSA, dimostrando una riduzione della perfusione dopo l'insorgenza dell'ictus che persiste per tutto l'esperimento, permettendoci di monitorare la perfusione in tempo reale. DWI con un valore b ottimizzato per i cani ha illustrato la gittata sistolica e ci ha permesso di ricavare immagini ADC e angiografia a risonanza magnetica (MRA). La risonanza magnetica eseguita alla fine dell'esperimento era correlata con la DSA eseguita dopo l'occlusione. Infine, il carico di ictus alla risonanza magnetica era correlato con l'istologia.
Conclusioni: I nostri studi dimostrano l'imaging di perfusione in tempo reale utilizzando LSI di un modello LVO tromboembolico canino di ictus della circolazione posteriore, che utilizza l'imaging multimodale importante nella diagnosi e nel trattamento dell'ictus ischemico.
La prevalenza dell'ictus in tutto il mondo è di quasi 25,7 milioni, la maggior parte dei quali sono ischemici1. L'ictus della circolazione posteriore rappresenta il 20% di tutti gli ictus, di cui l'occlusione dell'arteria basilare è la più grave, con una mortalità che si avvicina al 90% 1,2. Nel 1995, l'attivatore del plasminogeno tissutale ricombinante (rtPA) è stata la prima terapia acuta sviluppata per l'ictus ischemico in pazienti che si presentavano entro 3 ore dall'insorgenza dell'ictus3. Più recentemente, la trombectomia meccanica ha dimostrato benefici nel trattamento dell'ictus ischemico acuto in pazienti che presentano occlusione dei grandi vasi (LVO), che include la porzione intracranica dell'arteria carotide interna o il primo segmento delle arterie cerebrali anteriori e medie4. Nessuno degli studi clinici recenti ha incluso l'ictus della circolazione posteriore e i suoi esiti rimangono deludenti nonostante l'utilizzo della trombectomia meccanica per l'occlusione dell'arteria basilare 5,6.
I progressi nelle tecniche di valutazione nei pazienti con ictus hanno un impatto sulla previsione delle possibilità di recupero funzionale e di sopravvivenza7. I modelli preclinici di ictus della circolazione posteriore sono stati precedentemente descritti 8,9,10, tuttavia la valutazione del carico di ictus e la rivascolarizzazione rimangono subottimali. Le specie più piccole come i roditori offrono diversi vantaggi, tra cui la facilità di manipolazione genetica, l'acquisto di animali poco costosi e i bassi costi giornalieri di alloggio11,12. Tuttavia, gli esperimenti su piccoli animali a volte non rappresentano completamente la vascolarizzazione animale e umana di grandi dimensioni, le condizioni fisiologiche o le risposte infiammatorie correlate7. Gli animali di grossa taglia imitano più da vicino l'ictus umano 2,7,13,14. Inoltre, è possibile eseguire prelievi ematici seriali per l'analisi del sangue di marcatori trombotici e infiammatori.
In questo studio, descriviamo un modello canino di occlusione dell'arteria basilare verificato mediante angiografia a sottrazione digitale (DSA) dall'inizio dell'ictus. Utilizziamo l'imaging di perfusione laser speckle (LSI) per monitorare la perfusione in tempo reale. Utilizziamo quindi un nuovo algoritmo di potenziamento microvascolare basato sull'acquisizione di immagini di perfusione laser speckle (LSI) e una tecnica di risonanza magnetica (MRI) ad alto valore b per ottimizzare l'imaging dell'infarto15. Queste tecniche ci permettono di monitorare e quantificare l'ischemia locale e globale. Infine, correliamo questi risultati di imaging all'istologia. Comprendere la prognosi e la necessità di studiare l'ictus della circolazione posteriore in modelli preclinici è fondamentale per migliorare le terapie.
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Tutte le procedure sono state eseguite in conformità con l'Animal Welfare Act e la Guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio (NRC 2011), come approvato dall'Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) dell'Ohio State University.
1. Fase 1 Preparazione dell'animale e protocollo chirurgico È stato utilizzato un modello canino di ictus dell'occlusione dell'arteria basilare (BAO) come descritto in precedenza 9,10.
2. Passaggio 2: imaging laser speckle
3. Fase 3 Risonanza magnetica per immagini (MRI) e angiografia a risonanza magnetica
4. Passaggio 4: imaging ponderato in diffusione e calcolo della gittata sistolica
5. Passaggio 5: Istologia cerebrale con colorazione dell'ematossilina ed eosina
6. Passaggio 6 Colorazione cerebrale del cloruro di 2,3,5-trifeniltetrazolio
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Registrazione e imaging della perfusione laser Speckle: La registrazione della perfusione è stata eseguita continuamente fino a quando l'animale non è stato trasportato alla risonanza magnetica e di nuovo al sacrificio (Figura 1A). I dati hanno mostrato che la perfusione cerebrale è diminuita del ~15% a 83 ± 10% nel momento prima dell'occlusione dell'arteria basilare (pre-BAO). Questo declino nominale è probabilmente il risultato dell'i...
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Le cause più comuni di ictus della circolazione posteriore includono embolia, aterosclerosi delle grandi arterie e malattia delle piccole arterie5. L'occlusione arteriosa basilare (BAO) rappresenta un sottogruppo di ictus della circolazione posteriore, con una significativa morbilità e mortalità13. In questo contesto, è stato utilizzato un modello canino di ictus posteriore acuto e abbiamo sviluppato un protocollo LSI per monitorare la ...
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Gli autori non hanno nulla da rivelare
Questo lavoro è stato sostenuto in parte dalla Mayfield Education and Research Foundation grant #GRT00049047 e dall'Ohio Department of Services Agency Accelerator Award #TECG20180269 a SMN.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
2% 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC in PBS, pH 7.4) | Sigma Aldrich | T8877 | |
EDTA K3 vacutainers | Becton Dickinson | BD455036 | |
Eosin | Surgipath | 3801602 | |
Formalin, neutral buffered, 10% | Richard-Allan Scientific | 5701 | |
Hematoxylin 560 | Surgipath | 3801570 | |
HUG-U-VAC positioning system | DRE Veterinary | 1320 | |
LabChart Software | ADInstruments Inc. | ||
Laser Speckle Imaging camera | Perimed Inc., Jarfalla, Sweden | PeriCam PSI HR System | |
Lithium heparin vacutainer, 4.5% | Becton Dickinson | BD 368056 | |
Matlab | The MathWorks, Inc., Natick, MA | ||
OsiriX MD v.5.0 software | Pixmeo Inc, Geneva | ||
Paraformaldehyde 4% in PBS | Alfa Aesar | AAJ61899AP | |
PimSoft v1.4 software | Perimed Inc. | software that accompanies LSI equipment | |
Prisma Fit 3 tesla (3T) magnet | Siemen's Diagnostics | ||
Sodium heparin for injection (to coat blood gas syringe) | NovaPlus | 402525D |
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