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.

NOTA: Il protocollo è stato approvato dalla University of Texas Southwestern Medical Center Institutional Review Board. 1. Schema del Sistema Gas consegna e preparazione dei passaggi prima dell&#39;esperimento <ol style="margin-left: 40px;"><li> Valuta lo schema del sistema di erogazione del gas (Figura 1). Riempire un sacchetto 200 L Douglas (Articolo # 1) con una miscela di gas di grado medico contenente 5% di CO 2, O 2 21% e 74% N 2. </li><li> Mettere due diaframmi (Articolo # 4) nella valvola (# punto 3) non-rebreathing bidirezionale per garantire il flusso di gas in un modo. Portare questa valvola a due vie assemblato e Douglas bag (Codice 1) a gas nella stanza magnete. </li><li> Collegare il tubo di mandata del gas (Codice 7) all&#39;estremità di ingresso della valvola a due vie (Articolo # 3). Attaccare il tubo di erogazione del gas (Codice 7) sul lato della bobina testa per supporto peso. Collegare l&#39;altra estremità del tubo di erogazione del gas (Codice 7) alla Douglas a gasbag (Articolo # 1). </li><li> Collegare il boccaglio (Item # 5) al tubo a U (Articolo # 12) attraverso un gomito connettore (Articolo # 13 con la porta di campionamento gas sigillato). </li><li> Collegare il (Articolo # 9) tubo-campionamento gas al tubo a U (Articolo # 12) attraverso un altro gomito connettore (Articolo # 13). </li><li> Collegare un piccolo filtro aria (# articolo 11) all&#39;altra estremità del tubo di campionamento del gas (Codice 9). Collegare l&#39;altra estremità del filtro dell&#39;aria (Articolo # 11) per la CO 2 (Articolo # 14) monitorare. </li><li> Nella sala di controllo della suite MRI, attivare la CO 2 (Articolo # 14) e pulsossimetria (Articolo # 15) monitor. Eseguire un auto-calibrazione per il monitor CO 2. </li><li> Collegare i monitor di un computer portatile utilizzando le porte USB. Aprire il software HyperTerminal che comunica con i monitor. Sincronizzare &#39;volte con un timer scrivendo il tempo del timer e corrispondenti monitor dei monitor tempi. Le differenze del tempo timer e tempi di monitor &#39;saranno contabilizzate in pro dei datielaborazione (punto 4.4). </li><li> Inserire un&#39;estremità di una barra di segnalazione in una guida d&#39;onda in modo che un&#39;estremità della barra è all&#39;interno della camera magnete e l&#39;altra estremità è in sala di controllo. NOTA: La barra di segnalazione è utilizzato per informare il ricercatore all&#39;interno della camera del magnete durante la scansione durante la commutazione della valvola a tre vie (N. articolo 2) è necessario. </li></ol> 2. Le procedure durante l&#39;esperimento <ol style="margin-left: 40px;"><li> Chiedere al soggetto di mentire sul tavolo MRI, ma non lo ha messo / lei nel foro del magnete ancora. Istruire il soggetto di premere il pulsante di chiamata infermiera se si sentono disagio durante la scansione. Chiedere al soggetto di cancellare la / il naso con un pezzo di salvietta di pulizia per rimuovere ogni traccia di grasso. </li><li> Istruire il soggetto di respirare con la bocca e di stabilire e mantenere un ritmo di respirazione. Quindi applicare una clip naso (Articolo # 6) sull&#39;argomento. </li><li> Collegare l&#39;estremità aperta del tubo a U (Codice 12) alla porta centrale della valvola (N. articolo 3) bidirezionale via elConnettore arco (Articolo # 13). </li><li> Posizionare delicatamente il boccaglio nella bocca del soggetto in modo che il soggetto può respirare attraverso il boccaglio. Collegare delicatamente il sensore dito della pulsossimetria (Articolo # 15) per la punta del dito del soggetto. </li><li> Assicurare che la testa del soggetto è in iso-centro della bobina testa. Azionare la tabella MRI di mettere lui / lei all&#39;interno del foro del magnete. </li><li> Garantire che uno soggiorni ricercatore all&#39;interno della stanza del magnete di monitorare il soggetto e di essere pronti a cambiare la valvola a tre vie sul sacchetto di Douglas (Articolo # 1). Assicurarsi che il ricercatore indossa tappi per le orecchie e una cuffia per bloccare il rumore MRI. </li><li> Chiudere la porta della stanza del magnete e, nella sala di controllo, controllare la frazione EtCO 2 e ossigeno arteriosa saturazione (SO 2) i parametri visualizzati sul CO 2 (Articolo # 14) e pulsossimetria (Articolo # 15) monitor. Avviare la registrazione dei parametri sul portatile. </li><li> Istruire l&#39;operatore MRI per avviare la scansione utilizzandoBlood-ossigenazione livello-Dependent (BOLD) sequenza. Per 3T MRI scanner, i parametri di imaging BOLD sono: TR / TE = 1.500 / 30 msec, flip angle = 60 °, campo visivo = 220 x 220 mm 2, matrice = 64 x 64, 29 fette, spessore 5 mm, spazio tra le fette, 361 volumi. Valuta un foglio pre-preparata su cui è presente la temporizzazione della commutazione valvola e oscillare delicatamente la barra di segnalazione quando è necessario un interruttore. Prestare particolare attenzione alla fisiologia del soggetto, tra cui la frequenza cardiaca, SO 2, e EtCO 2. </li><li> Ora, all&#39;interno della camera magnete, accendere il sacchetto Douglas (N. articolo 1) in base al movimento della barra di segnalazione che controlla il tipo di gas che il soggetto ispira. </li><li> Continuare questa procedura per la durata dello studio. Durante il periodo di imaging 9 min, assicurarsi che la valvola di commutazione avviene circa una volta ogni minuto. Si noti che i tempi dell&#39;interruttore non deve essere esattamente preciso, finché il decorso EtCO2 viene registrato. &lt;br /&gt; NOTA: Se il soggetto preme il pulsante di chiamata infermiera durante la scansione, la scansione viene interrotta e il soggetto sarà spostato fuori dal foro del magnete immediatamente. Il ricercatore togliere il pezzo bocca e il naso clip dal soggetto. </li><li> Utilizzare il citofono per comunicare il soggetto che la scansione è completata. Estrarre il tavolo MRI fuori. Rimuovere delicatamente la clip del naso e il boccaglio dal soggetto, fornendo la pulizia dei tessuti al soggetto per pulire qualsiasi saliva. Rimuovere delicatamente il sensore dito della pulsossimetria dal soggetto. Il soggetto può poi sedersi e ottenere dal tavolo MRI. </li></ol> 3. Le procedure di pulizia dopo l&#39;esperimento <ol style="margin-left: 40px;"><li> Eliminare il tubo di campionamento del gas (Articolo # 9), filtro aria (Articolo # 11), Bocchino (5 Articolo #) e la clip del naso (Articolo # 6). </li><li> Pulire i componenti riutilizzabili. Scollegare la valvola a due vie (Codice 3) dagli altri componenti e rimuovere i diaframmi (Articolo # 4) dalla valvola. Mettere a bagno le due vievalvola (# articolo 3), il diaframma (# punto 4) e il tubo a forma di U (Codice 12) in un disinfettante senza fosfati concentrata, contenente tensioattivi quali Bacdown detergente disinfettante in un contenitore per 20 min. Il rapporto di diluizione del disinfettante detergente e acqua distillata è 1:64. </li><li> Sciacquare le voci descritte in 3.2 a fondo con acqua distillata. </li><li> Asciugare il tubo a U (Articolo # 12) con l&#39;aria compressa. Posizionare la valvola a due vie (Articolo # 3) e diaframmi (# punto 4) su un chiaro piano di lavoro e li permettono asciugare naturalmente e completamente. </li><li> Svuotare il sacco Douglas. Metti via la barra di segnalazione e tubo grigio. </li></ol> 4. Analisi dei dati per calcolare CVR Mappa <ol style="margin-left: 40px;"><li> Salvare i dati MRI in formato Dicom o qualsiasi altro formato specifico del fornitore. Trasferire i dati a un computer di laboratorio e convertire i dati in volume-by-volumi serie di file, in cui ciascun file contiene un volume 3D (ad esempio, un&#39;immagine grassetto) corrispondente ad un punto di tempo. </li><li> Pre-processo i dati dell&#39;immagine. Eseguire immagine fasi di pre-elaborazione, tra cui riallineamento, la normalizzazione, e levigante utilizzando uno script che chiama le funzioni di libreria fornite dal software Statistical Parametric Mapping (SPM). Per un esempio dello script Matlab Vedere file di codice supplementare 1. </li><li> Utilizzare uno script per leggere la registrazione di CO 2, correggere il ritardo tubo di campionamento spostando il decorso di un valore pre-calibrato (ad esempio, 12 sec in questa configurazione, che è determinato come la differenza di tempo tra un respiro per il boccaglio e la aspetto di quel respiro sulla registrazione CO2), ed estrarre EtCO2 che è l&#39;inviluppo (picchi positivi) della serie temporale grezzo. Per lo script Matlab Vedere file di codice supplementare 2. </li><li> Sulla base del temporizzatore di sincronizzazione, i dati di segmento EtCO 2 per mantenere solo la registrazione da 25 sec prima della prima acquisizione dell&#39;immagine a 100 secondi dopo l&#39;ultima acquisizione dell&#39;immagine. Il decorso EtCO 2 èla funzione di ingresso per la vascolarizzazione e viene utilizzato come variabile indipendente in analisi di regressione lineare entro descritto. </li><li> Identificare il ritardo fisiologico tra EtCO 2 (misurata nel polmone) e il segnale RM (misurata nel cervello) calcolando coefficiente di correlazione incrociata (CC) tra questi due corsi a tempo a diversi salti temporali. Il valore di spostamento che produce maggiore CC è considerato il momento ottimale. </li><li> Il decorso EtCO 2 viene spostata dal ritardo ottimale e solo i punti di tempo corrispondenti a quelli di segnale RM sono conservati, risultante in una serie temporale che sono della stessa lunghezza del segnale di risonanza magnetica. </li><li> Condurre un voxel-by-voxel regressione lineare utilizzando SPM in cui il decorso EtCO2 spostato è la variabile indipendente e l&#39;andamento temporale del segnale RM è la variabile dipendente. </li><li> Calcola voxel-by-voxel mappa di CVR <img alt="Equazione 1" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/52306/52306eq1.jpg" /> dove (i, j, k) è tegli voxel indice, β1 è il coefficiente di regressione associato EtCO2 e β0 è il coefficiente di regressione associato al termine costante. min (EtCO 2) è il valore minimo di EtCO 2 nel corso del tempo. </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.

Questa relazione presentato un sistema di erogazione di gas compatibile MR e un protocollo sperimentale completa che consente la mappatura di reattività vascolare nel cervello umano. Lo schema del sistema di erogazione del gas è illustrato nella figura 1. Tutte le parti interne della camera scanner MRI sono in plastica per assicurare la compatibilità MRI. Il sistema può essere suddiviso in tre sottosistemi, tra cui un sotto-sistema di aspirazione del gas (borsa, tubo di erogazione, valvola a due vie), un sotto-sistema di interfaccia di respirazione (naso clip, boccaglio, tubo a U), e un sotto-sistema di monitoraggio (CO 2 concentrazione, saturazione di ossigeno, frequenza cardiaca, frequenza respiratoria). Il sub-sistema di aspirazione del gas consente al gas di essere inalato per raggiungere la valvola a due vie. Solo inalato aria, ma non l&#39;aria espirata, scorre attraverso il sub-sistema. Il sub-sistema di interfaccia di respirazione permette al soggetto di respirare e il gas destinato. Sia gas inspirato ed espirato fluirà attraverso questo sub-sistema. La Verifica e Controlg sub-sistema dovrebbe quindi campionare il gas in un punto lungo il sub-sistema di interfaccia di respirazione. Applicazioni cliniche di questa tecnica possono includere valutazioni di cervello riserva vascolare nelle malattie neurologiche come l&#39;ictus, aterosclerosi, malattia moyamoya, demenza vascolare, la sclerosi multipla, e tumore al cervello. La tecnica può essere usata anche in studi funzionali MRI per normalizzare o calibrare segnale fMRI per una migliore quantificazione dell&#39;attività neurale 23,24. Una caratteristica importante del sistema proposto e protocollo sperimentale è che la miscela gassosa può essere consegnato al soggetto mentre causando un movimento minimo o disagio. Pertanto, è fondamentale per posizionare il tubo a U (Codice 12) tale che (e il boccaglio collegato all&#39;estremità di esso) cade naturalmente verso il basso nella bocca del soggetto. In questo modo, il soggetto non ha bisogno di usare il suo muscolo facciale di tenere o sostenere il boccaglio. E &#39;anche l&#39;importazioneformica di essere a conoscenza che il soggetto non sarà in grado di parlare, mentre il boccaglio è nella loro bocca. Pertanto, il ricercatore dovrebbe evitare di parlare al soggetto con un tono di domanda. Invece, solo istruzioni chiare e definitive devono essere fornite. Inoltre, un ricercatore deve prestare molta attenzione ai parametri fisiologici (ad esempio, EtCO 2, SO 2, frequenza cardiaca, frequenza respiratoria) durante l&#39;intero corso della sperimentazione e rispondere prontamente quando uno o più dei parametri fisiologici discostano di fuori del campo tipico . Mentre un&#39;indagine esaustiva di altri sistemi di lancio di gas utilizzato in letteratura è oltre la portata di questo articolo, è utile confrontare il sistema attuale di alcune fra le più comunemente usati 17,18. Una differenza importante è che il nostro sistema utilizza un boccaglio di consegnare il gas destinato, mentre la maggior parte degli altri sistemi hanno usato una maschera nella progettazione. I potenziali complicazioni di utilizzare una maschera sono due pieghe. Innanzitutto, una maschera occupies una notevole quantità di spazio, e potrebbe non essere sempre possibile adattare la maschera nello spazio stretto all&#39;interno della bobina testa, considerando che, per molti soggetti, il naso sarebbe quasi toccare la bobina testa ancora senza maschera. Ciò vale in particolare per le bobine di testa destinati a realizzare l&#39;alta sensibilità, che di solito sono progettati per adattarsi perfettamente alla testa del soggetto. Una seconda complicazione associata con un design maschera è che c&#39;è grande spazio all&#39;interno della maschera, che si traduce in sostanziale miscelazione di gas inalato e esalato. Pertanto, potrebbe influenzare la precisione della misurazione del EtCO 2, che idealmente dovrebbe essere basata su un solo gas espirato. Accurate EtCO 2 è ovviamente importante per l&#39;affidabilità della mappa CVR. Un&#39;altra importante differenza del nostro sistema rispetto a molti altri sistemi è che il nostro sistema offre il gas da un sacchetto invece di un serbatoio di gas. Pertanto, non sono necessari serbatoi nell&#39;area scanner, risparmiando spazio prezioso nel cont<html> rol camera di una suite MRI. Nel nostro progetto, abbiamo portare il sacchetto prima della scansione e, dopo la scansione, la borsa è svuotato, piegato, e mettere via. Infine, rispetto a molti altri sistemi 18,21, il sistema di erogazione di gas corrente è più semplice, richiede meno tempo della formazione, e suoi materiali di consumo sono meno costosi. Occorre rilevare che, sebbene il protocollo presentato in questa relazione si è concentrata principalmente sulla CO 2 inalazione, il sistema di erogazione del gas presentato permette la fornitura di altre miscele di gas (ad esempio, ogni frazione di O 2, ogni frazione di CO 2, qualsiasi frazione di N 2, e la loro combinazione) di un essere umano per loro di respirare, mentre s / si è disteso all&#39;interno dello scanner MRI. Si può anche utilizzare il sistema di erogazione del gas al di fuori del contesto del MRI, per esempio in combinazione con elettroencefalogramma (EEG), magnetoencephalogram (MEG), tomografia ad emissione di positroni (PET), o l&#39;imaging ottimale. _content &quot;&gt; Nel fornire una raccomandazione di parametri di imaging, ci siamo concentrati principalmente sulla sequenza BOLD. Un&#39;altra sequenza che può essere potenzialmente utilizzato in mapping CVR è Arterial Spin Labeling (ASL) MRI, che fornisce una misura quantitativa del flusso ematico cerebrale (CBF) in unità fisiologiche (ml di sangue per 100 g di tessuto per min). Pertanto, il vantaggio di CVR mappatura basata ASL-è che i risultati sono più facili da interpretare, a differenza del segnale BOLD che riflette un effetto combinato del flusso di sangue, volume di sangue nonché eventuali contributi di alterazioni metaboliche cerebrale durante CO 2 sfida 25-27. Tuttavia, una limitazione della tecnica ASL è che la sua sensibilità è diverse pieghe inferiore a quello del BOLD 28. Come risultato, la nostra esperienza è che, attualmente, è altamente difficile da ottenere un livello individuale, voxel-by-voxel CVR mappa con ASL. Pertanto, per gli studi applicativi del CVR, usiamo soprattutto la sequenza BOLD e quindi anche concentrarsi su questa tecnica in ouraccomandazioni r. Una limitazione del presente metodo è che la respirazione attraverso un boccaglio con il naso bloccato (da una clip naso) non è del tutto naturale e alcuni soggetti (in particolare pazienti) può percepire questo come una fonte di disagio. Respirare con la clip boccaglio e naso può anche aggravare la sensazione di claustrofobia. Inoltre, il soggetto può avvertire secchezza della bocca dovuta a respirare da solo bocca. Pertanto, si raccomanda che il ricercatore suo meglio per completare l&#39;esperimento rapidamente. Infine, è importante notare che, in base all&#39;esperienza degli autori, il disagio potenziale di cui sopra è transitorio e scompare non appena l&#39;esperimento è finito.

Il cervello rappresenta circa il 2% del peso corporeo totale, ma consuma circa il 20% dell&#39;energia totale 1. Non sorprende, sufficiente e accuratamente regolato apporto di sangue è fondamentale per rispondere a questa forte domanda di energia e per il cervello a funzionare correttamente. Inoltre, il cervello è un organo spazialmente eterogeneo e temporalmente dinamico, con diverse regioni che richiedono diverse quantità di afflusso di sangue in tempi diversi. Pertanto, la modulazione dinamica delle scorte di sangue rappresenta un requisito importante in circolazione cervello umano. Fortunatamente, è noto che i vasi sanguigni non sono solo tubi rigidi e che un importante funzione di vaso sanguigno è a dilatarsi e costringere basata sulla domanda del cervello e condizioni fisiologiche 2. Questa proprietà funzionale della nave, noto come cerebrale-vascolare-reattività (CVR), è pensato per essere un indicatore utile della salute vascolare e può trovare applicazioni in vari conditio neurologicans come ictus 3, demenza 4, 5 aterosclerosi, malattie dei vasi piccoli 6, tumore al cervello 7, malattia moyamoya 8, e tossicodipendenza 9. In fisiologia e letteratura anestesiologia, è noto che, a causa gas CO 2 è un potente vasodilatatore, CVR può essere valutata alterando il livello arteriosa CO 2 (ad esempio, l&#39;inalazione di una piccola quantità di CO 2) durante il monitoraggio risposte vascolari 10-13 . Nel campo di imaging e radiologia, la mappatura CVR utilizzando MRI sta rapidamente emergendo come un nuovo marker di interesse per molti scienziati e medici di base 8,14-19. Di solito è stimato esaminando quanto risposta vascolare è indotta da una sfida vasoattivi. Tuttavia, vi è una necessità di progressi tecnici nel sistema di erogazione del gas e standardizzazione di protocollo sperimentale. Fornire speciale miscela di gas ad un soggetto all&#39;interno dello scanner MRI non è considerazioni banali e specialisono necessari per una progettazione compatibile con la risonanza magnetica. Considerazioni particolari sono richieste nella progettazione di sistema di erogazione del gas compatibile con la risonanza magnetica. Queste considerazioni speciali includono: 1) tutti i componenti devono essere non metallico (metallo non può essere utilizzato all&#39;interno MRI); 2) il sistema dovrebbe funzionare all&#39;interno di un piccolo spazio che il sistema di risonanza magnetica e la sua bobina di testa consentono; 3) il sistema dovrebbe funzionare con una posizione sdraiata (come scanner MRI richiede) invece di seduta, senza alcun disagio; 4) i parametri fisiologici rilevanti, come la CO2 di fine espirazione (EtCO2, un&#39;approssimazione di contenuto di CO2 nel sangue arterioso) e la saturazione di ossigeno arteriosa, devono essere registrati accuratamente con secondi di precisione tempi e memorizzati su un computer per l&#39;utilizzo di analisi. Questi problemi possono limitare la portata delle applicazioni di mappatura CVR. In questo rapporto, abbiamo presentato un protocollo sperimentale che utilizza un sistema di erogazione del gas globale per modulare il contenuto di gas ispirato mentre il soggetto è sdraiato all&#39;interno dello scanner MRI. Noiing questo approccio, il ricercatore può non invasivo applicare uno stimolo vasoattivo al partecipante con il minimo disagio o di movimento di massa. Parametri fisiologici e immagini di risonanza magnetica sono state registrate durante l&#39;intero periodo di circa 9 minuti, che consisteva di blocchi alternati (1 min per blocco) di spazio di aria e la respirazione gas ipercapnica. I risultati rappresentativi vengono presentati. Le potenziali applicazioni e limitazioni sono discusse.

<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

Il cervello è un organo spazialmente eterogeneo e temporalmente dinamico, con diverse regioni che richiedono diverse quantità di afflusso di sangue in tempi diversi. Pertanto, la capacità dei vasi sanguigni di dilatarsi o strozzare, noto come cerebrale-vascolare-reattività (CVR), rappresenta un dominio importante funzione vascolare. Un indicatore di imaging che rappresenta questa struttura dinamica fornirà nuove informazioni di vasi cerebrali in condizioni normali e patologiche come l&#39;ictus, la demenza, l&#39;aterosclerosi, malattie dei vasi piccoli, tumore al cervello, traumi cerebrali, e la sclerosi multipla. Per effettuare questo tipo di misurazione negli esseri umani, è necessario fornire uno stimolo vasoattivo quali CO 2 e / o O 2 miscela di gas mentre cerebrali quantitativa immagini di risonanza magnetica (MRI) vengono raccolti. In questo lavoro, abbiamo presentato un sistema MR compatibile di erogazione del gas e il protocollo associato che consentono la fornitura di miscele di gas speciali (ad esempio, </em&gt; O 2, CO 2, N 2, e loro combinazioni) mentre il soggetto è sdraiato all&#39;interno dello scanner MRI. Questo sistema è relativamente semplice, economico e facile da usare, e il protocollo sperimentale permette la mappatura precisa del CVR sia in volontari sani e pazienti con disturbi neurologici. Questo approccio ha il potenziale per essere usato in applicazioni cliniche larghe e una migliore comprensione della fisiopatologia vascolare cerebrale. Nel video, si dimostra come impostare il sistema all&#39;interno di una suite MRI e come eseguire un esperimento completo su un partecipante umana.

Due tipi di dati sono raccolti con il protocollo proposto, registrazioni fisiologiche e immagini RM. Figure 2 e 3 mostrano registrazioni di parametri fisiologici da un soggetto rappresentativo. Traccia nero nella Figura 2 mostra l&#39;andamento temporale CO 2 registrata dal monitor CO 2, che rappresenta il contenuto di CO 2 in aria campionata vicino al boccaglio. Si noti che questa traccia fluttua rapidamente in funzione del tempo. Questo perché, durante la fase di inspirazione del ciclo di respirazione, questa registrazione riflette il contenuto di CO 2 nell&#39;aria inalazione e, durante la fase di espirazione, questa registrazione riflette il contenuto di CO 2 nell&#39;aria espirata. Come tale, il picco superiore di ogni ciclo di respirazione, denominato fine espirazione CO 2 o EtCO 2, rappresenta il contenuto di CO 2 nel polmone, che può essere utilizzato approssimativamente come la concentrazione di CO 2 nel sangue arterioso. Nota thalla concentrazione di CO 2 nel sangue arterioso è la forza motrice, cioè, la funzione di ingresso, della risposta vasodilatatoria. I picchi della traccia CO 2 (curva rossa nella figura 2) sono stati delineati con un algoritmo di rilevamento che ricerca il picco durante ogni respiro, in combinazione con l&#39;ispezione e correzione manuale. Questa è stata seguita da un filtraggio mediano per rimuovere i picchi improvvisi a causa di respiro parziale e per tenere conto di miscelazione del sangue nel corso del flusso da vasi polmonari a vasi cerebrali. La finale EtCO 2 decorso è mostrato dalla curva verde in figura 2 ed è utilizzato nel calcolo del CVR. La figura 3 mostra le andamento nel tempo della frequenza respiratoria, la saturazione di ossigeno arterioso frazione (SO 2), e la frequenza cardiaca. Il tasso di respirazione è ottenuto dal monitor di CO 2, mentre SO 2 e la frequenza cardiaca sono ottenuti dalla pulsossimetria. Come può essere seen, questi parametri non mostrano un cambiamento sistematico, con la sfida ipercapnia. Si noti che ipercapnia non causare iperventilazione nel soggetto, così la pressione parziale O 2 nel polmone aumenteranno modestamente. Tuttavia, il suo impatto sul SO 2 è minimo come l&#39;emoglobina del sangue è già ampiamente saturo a respirare camera con aria e la curva di dissociazione ossigeno è piuttosto piatta all&#39;interno di tale intervallo. Figura 4 mostra rappresentativi immagini BOLD RM al momento diversi dell&#39;esperimento. È anche mostrato l&#39;intensità media del segnale (in unità MR arbitrarie). Si può vedere che il segnale BOLD nel cervello mostra un aumento con CO 2 inalazione. Si noti che la differenza tra il segnale di camera con aria e CO 2 periodi è dell&#39;ordine di 1-3% in ampiezza. Figura 5 mostra rappresentante Combinando i dati provenienti da registrazioni fisiologiche e immagini RM, un voxel-by-voxel CVR mappa può essere calcolato.Mappe CVR (in unità di cambio di segnale% per mmHg CO 2 variazione) di un soggetto sano digitalizzata su cinque giorni diversi, dimostrando un&#39;eccellente riproducibilità dei risultati. La tecnica proposta è stata finora applicata in studi di invecchiamento 20, Morbo di Alzheimer 4, sclerosi multipla 21, e l&#39;esercizio di formazione 22. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig1highres.jpg" /> Figura 1. Schema del sistema di erogazione del gas. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig1large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig2highres.jpg" /> Figura 2. CO 2 portate volta da un soggetto rappresentativo dusuonare l&#39;esperimento. Segmenti di CO 2 trace contenuti respiro per respiro registrati dal monitor di CO 2 sono riportati per il periodo di respiro dell&#39;aria (in basso a sinistra) e il 5% di CO 2 periodo inalazione (in basso a destra). Estratti EtCO 2 corsi di tempo sono mostrati in curve colorate. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig2large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig3highres.jpg" /> Figura 3. Registrato parametri di fisiologia di un soggetto rappresentante durante l&#39;esperimento. (A) tasso di respirazione (bpm, respiro al minuto) andamento temporale del soggetto. (B) in modo 2 (%) andamento temporale del soggetto. (C) Cuore rate (bpm, battuto al minuto) andamento temporale del soggetto. Il soggetto è il<html> stesso come quello in figura 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig4highres.jpg" /> Figura 4. Rappresentante immagini BOLD RM al momento diversi dell&#39;esperimento. Intensità di segnale medio della fetta cervello visualizzati (fetta assiale # 54 nello spazio MNI) sono mostrato nella riga inferiore. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig5highres.jpg" /> Figura 5. Rappresentante CVR mappa da un soggetto rappresentativo..jove.com / files / ftp_upload / 52306 / 52306fig5large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

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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).

MRI Mappatura di cerebrovascolare Reattività via gas per inalazione sfide

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

13.9K Views.  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).

Video: 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.

Microchirurgia arteriosa, venosa Pouch biforcazione aneurismi nel modello Rabbit: Aspetti Tecnici

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

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Medicina

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.

Visualizzazione e analisi del flusso ematico e consumo di ossigeno nella microcircolazione epatica: Applicazione di un modello di epatite acuta

There is a considerable discrepancy between oxygen supply and demand in the liver because hepatic oxygen consumption is relatively high but about 70% of ...

In vivo 19F MRI for Cell Tracking

In vivo 19F MRI allows quantitative cell tracking without the use of ionizing radiation. It is a noninvasive technique that can be applied to humans. Here, we describe a general protocol for cell labeling, imaging, and image processing. The technique is applicable to various cell types and animal models, although here we focus on a typical mouse model for tracking murine immune cells. The most important issues for cell labeling are described, as these are relevant to all models. Similarly, key imaging parameters are listed, although the details will vary depending on the MRI system and the individual setup. Finally, we include an image processing protocol for quantification. Variations for this, and other parts of the protocol, are assessed in the Discussion section. Based on the detailed procedure described here, the user will need to adapt the protocol for each specific cell type, cell label, animal model, and imaging setup. Note that the protocol can also be adapted for human use, as long as clinical restrictions are met.

In vivo 19F MRI for Cell Tracking

We describe a general protocol for in vivo cell tracking using MRI in a mouse model with ex vivo labeled cells. A typical protocol for cell labeling, image acquisition processing and quantification is included.

In vivo 19 F MRI per il tracciamento cellulare

In vivo 19F MRI allows quantitative cell tracking without the use of ionizing radiation. It is a noninvasive technique that can be applied to humans. ...

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.

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.

Coordinare mappatura dei Hyolaryngeal Meccanica di deglutizione

Characterizing hyolaryngeal movement is important to dysphagia research. Prior methods require multiple measurements to obtain one kinematic measurement ...

Measuring Cardiac Autonomic Nervous System (ANS) Activity in Toddlers - Resting and Developmental Challenges

The autonomic nervous system (ANS) consists of two branches, the parasympathetic and sympathetic nervous systems, and controls the function of internal organs (e.g., heart rate, respiration, digestion) and responds to everyday and adverse experiences 1. ANS measures in children have been found to be related to behavior problems, emotion regulation, and health 2-7. Therefore, understanding the factors that affect ANS development during early childhood is important. Both branches of the ANS affect young children&#8217;s cardiovascular responses to stimuli and have been measured noninvasively, via external monitoring equipment, using valid and reliable measures of physiological change 8-11. However, there are few studies of very young children with simultaneous measures of the parasympathetic and sympathetic nervous systems, which limits understanding of the integrated functioning of the two systems. In addition, the majority of existing studies of young children report on infants&#8217; resting ANS measures or their reactivity to commonly used mother-child interaction paradigms, and less is known about ANS reactivity to other challenging conditions. We present a study design and standardized protocol for a non-invasive and rapid assessment of cardiac autonomic control in 18 month old children. We describe methods for continuous monitoring of the parasympathetic and sympathetic branches of the ANS under resting and challenge conditions during a home or laboratory visit and provide descriptive findings from our sample of 140 ethnically diverse toddlers using validated equipment and scoring software. Results revealed that this protocol can produce a range of&#160;physiological responses to both resting and developmentally challenging conditions, as indicated by changes in heart rate and indices of parasympathetic and sympathetic activity. Individuals demonstrated&#160;variability in resting levels, responses to challenges, and challenge reactivity, which provides additional evidence that this protocol is useful for the examination of ANS individual differences for toddlers.

Measuring Cardiac Autonomic Nervous System ANS Activity in Toddlers - Resting and Developmental Challenges

We describe the methods for continuous monitoring of the autonomic nervous system under resting and challenge conditions with 18 month old children. Results revealed that this protocol can produce meaningful physiological responses in both branches of the autonomic nervous system and elicit significant individual variability in patterns of responses.

Misurazione cardiaca Sistema Nervoso Autonomo (ANS) Attività in Toddlers - Riposo e di sviluppo sfide

The autonomic nervous system (ANS) consists of two branches, the parasympathetic and sympathetic nervous systems, and controls the function of internal ...

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.

Procedura di preparazione per la misura della reattività in Mouse arteriole retiniche 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.

Metodi innovativi per la somministrazione intranasale in anestesia per inalazione per valutare il naso--cervello 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.

Uso della fusione di MRI-ultrasuono per raggiungere mirata biopsia della prostata

Here, we present a protocol to perform targeted prostate biopsy using a magnetic resonance imaging-ultrasound (MRI/US) fusion system. Prostate cancer has ...

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 nuovo sistema di maschere per inalazione per fornire alte concentrazioni di gas ossido nitrico in soggetti che respirano spontaneamente

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 ...

MRI Mappatura di cerebrovascolare Reattività via gas per inalazione sfide

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