저자는 UC 데이비스에서 분자 게놈 영상 센터와 제넨 테크의 바이오 메디컬 이미징 부서에 감사드립니다. 이 작품은 건강 생명 공학 연구 파트너십 허가 번호 R01 EB00993의 국립 연구소에 의해 지원되었다.

모든 동물 처리 및 절차는 여기에 설명하고, 동물 연구에있어서 실험 동물 관리의 인증 평가 협회에 의해 승인 프로토콜에 따라 수행 된 생체 실험 (도착 도착) 가이드 라인에보고 (AAALAC) 국제 기관 동물 관리 공인 캘리포니아 데이비스 대학에서 사용위원회. 적절한 수술은 동물의 모든 통증이나 불편의 흔적을 초래할 것이 아니라, 적절한 단계는 이러한 징후가 안락사, 진통제 또는 일부의 경우 관리를 포함하여 관찰하는 경우주의해야한다. 동물의 오른쪽 설명 일방적 인 절차를 임의로 선택했다. 1. 일방적 경동맥 (CCA) 내고 <ol><li> 편리한 위치에 멸균 수술 도구 및 재료와 멸균 필드를 준비합니다. 확인 가열 패드는 패드 상에 안전하게 배치 온도계가 37 ℃로 가온된다. &amp; #(160), 수술 부위를 커버하기 위해 무균 드레이프를 사용하십시오. </li><li> (0.5 L / 분에서 이소 플루 란, 공기 1-3 %), 동물을 마취하고, 꼬리가 떨어져 직면와 부정사 위치에 동물을 배치합니다. 발가락을 곤란하게하여 마취를 확인 - 동물이 제대로 마취 경우이 아무 반응을 이끌어 없습니다. 눈 안과 연고를 적용합니다. </li><li> 1-2 면봉을 사용하여 가슴 위쪽 영역에 더 낮은 목에 제모 크림을 적용합니다. 젖은 거즈 또는 알코올 면봉을 사용하여 머리와 크림을 제거 후 1-3 분을 기다린. 면봉 절개 내부에서 외부로 순환 방식으로 Betadine와 지역, 다음 무균 수술 장갑으로 변경합니다. </li><li> 수술 용 가위를 이용하여, 하부의 목의 정중선을 따라 약 1cm의 절개를. 조심스럽게 수술 가위를 사용하여 근막 주변에서 외피를 분리합니다. </li><li> 두 맥퍼슨 마이크로 홍채 봉합 집게를 사용하여, 손상 정맥 또는 distur을 피하기 위해주의하면서 근막에서 오른쪽 경동맥을 분리미주 신경을 빙. </li><li> 오른쪽에있는 집게를 사용하여, 안정적인 위치에 오른쪽 CCA를 외면 화하다. 건조를 방지하기 위해 식염수 몇 방울을 적용합니다. 이중 광장 매듭을 사용하여 6-0 실크 오른쪽 CCA 아래에 봉합 및 결찰의 적당한 길이 (2-3cm)를 전달합니다. 선택적으로, 다시 6-0 실크 봉합사를 이용하여 제 2 길이 결찰. </li><li> 바로 CCA를 옮기고 멸균 스폰지를 사용하여 열 수를 초과하는 액체를 청소 면봉을 냈습니다. 6-0 실크 봉합사와 절개를 닫습니다. 국소 7 ㎎ / ㎏까지 리도카인을 적용합니다. </li><li> 동물이 외래 (약 30 분)까지 마취에서 회복과 동물 이미징을위한 준비가 될 때까지 수술 후 모니터링을 수행 할 수 있습니다. </li></ol> 이미징 2. 준비 : 시스템 및 하드웨어를 확인 <ol><li> MRI 및 PET 시스템에 대한 하드웨어 및 소프트웨어를 설정하고 다음과 같이 자신의 기능을 확인합니다. 확인 모든 물리적 연결은 안전과 소프트웨어 설정을 적절하게 선택됩니다. <ol><li&gt; PET 시스템은 공기 냉각 시스템을 사용하여 5 ℃의 소정의 작동 온도에 확인. </li><li> 알려진 축 오프셋을 사용하여 볼 (FOV) 센터의 PET와 MRI 필드를 정렬 MRI 보어 내부 마운트 PET 시스템. PET 계의 보어 내부 MRI 코일 마운트 PET 시스템 및 MRI 자석과 코일 센터 중앙. </li><li> 전력 및 바이어스 전압에 대한 PET 전자 켭니다 (참고 : 단계는 기기​​에 따라 다릅니다). 68 창 실린더를 사용하여 빠른 (5 분) 검사를 수행하고 모든 감지기가 작동하기 위해 결과 노 그램을 확인합니다. </li><li> 선택적으로, 동시 등록 상업적 PET / MRI 변환 행렬에 사용되는 데이터를 취득 18 F 수용액 200 μCi를 가진 입체 팬텀 (예, 세 가득 분야)를 채우고 PET와 15 분 동안 획득. 해부학 MRI 데이터를 획득 : 스캔 제어 창에서 다 에코 (MSME) 순서 멀티 슬라이스를 선택 (표 1 참조 </stronG&gt;). 세 가지 주요 방향에 대해 반복 : 축, 시상 및 관상. </li></ol></li><li> 주입 펌프 설정 및 작동 상태를 확인한다. 일정한 주입의 45 분에 200 μL, 20g의 동물에 정맥 주사의 일반적인 권장되는 제한의 총 부피를 제공 분당 4.44 μL에 펌프를 설정합니다. </li><li> 히터 작동을 확인하고 온도 출력이 동물의 따뜻한 (37 ° C)를 유지하기에 충분 있는지 확인합니다. 온도와 호흡 모니터링 동물 침대에 동물의 배치를위한 준비 작동하는지 확인합니다. </li><li> (0.5 L / 분 : O 2 57.2 밀리그램 / 분, 0.575 g / 분에서 N 2에서) O 2, N 2 유량계의 작동을 확인 압축 공기 오프 소스와 O 2, N 2 모두에 전원을 공급하여 에 소스. 유량계를 손상의 위험을 방지하기 위해, 충분한 입력 압력없이 전원을 켜십시오하지 않습니다. </li><li> 그 이소 플루 란의 V 확인aporizer 충분히 채워집니다. 촬상 전에, ~ 2 % 이소 플루 란으로 마취 흐름을 시작하고, 0.5 내지 1 L / 분. </li><li> 마취, 호흡 패드, 및 히터 시스템은 안전하고 기능적인 위치하도록함으로써 동물 침대를 준비합니다. 추가 PET / MRI 공동 등록의 정확성은, 기준 마커 (예를 들어, 이미징 주입 것과 유사한 농도에서 방사성 추적자로 채워진 모세관 튜브)의 시야 내에서 동물의 침대에 부착 될 수있다. </li></ol> 3. 이미징 워크 플로우 모든 필요한 장비 검사가 완료된 후, 다음과 같이 촬상 진행 : <ol><li> 이소 플루 란 동물을 마취하고 (10 ㎖ 식염수, 0.5 ml의 헤파린, 1000 USP / ㎖), 헤파린 염수로 채워진 꼬리 정맥 카테터 (28 G 바늘, PE-10 미만 5cm 튜빙) 삽입한다. 동물을 가온 및 / 또는 꼬리 것은 카테터 삽입 정확성을 향상시킬 수있다. 임의로 삽입 위치에 시아 노 아크릴 레이트 접착제의 드롭을 배치IV 라인을 고정합니다. </li><li> 준비된 동물 침대에 동물을 전송합니다. 사용하는 경우 위 앞니가 장소에 치아 바, 귀 막대로 확보와 동물의 머리가 고정되었는지 확인합니다. </li><li> 건조를 방지하기 위해 눈 안과 연고를 적용합니다. 직장 프로브 온도계를 삽입합니다. 온도를 확인하고 호흡 판독 기능입니다. </li><li> 약 3 PE-10 튜브에 대한 M 200 μL의 볼륨 - 추적자 용량을 그리기 (200 μL에 600 μCi를 중심으로) 적당한 길이의 헤파린 PE-10 튜브에 주입한다. 튜브에 펑크를 만들 않도록주의하면서, 주입 펌프 주사기이 튜브, 및 꼬리 정맥 카테터 라인에 다른 한쪽 끝을 연결합니다. </li><li> 확인 MRI 코일의 위치와 어떤 선이나 케이블, 특히 마취 튜브를 방해하지 만드는 자석의 구멍에 앞으로 동물 침대를 밀어 넣습니다. 뇌의 중심이 M의 중심에 정렬되어 있는지 확인합니다RI 코일, PET 시스템 및 MRI 자석. </li><li> 고전력 프리 앰프의 디스플레이를 관찰함으로써 임피던스 (코일 사양을 확인) 및 주파수 부정합 (7 테슬라에서 1 시간 동안 300 메가 헤르츠)을 최소화 코일에 조정 손잡이를 회전시킴으로써 MRI 코일의 동조 및 정합을 수행한다. </li><li> 튜닝 및 매칭 후 (MRI), 스카우트 이미지를 취득 : 희귀 tripilot 시퀀스를 선택하고 스캔 제어 창에서 순서를 실행합니다. 단계 3.5 및 3.6 필요한 반복, 동물의 위치를​​ 확인합니다. 제로 값으로 심을 재설정합니다. </li><li> (MRI) 뇌 내에서 볼륨 지역화, 포인트 해결 분광 스캔 (보도를) 획득 : 치수 3.9 mm × 6mm × 9 mm의 직사각형 볼륨에서 기자 순서를 (표 1 참조)를 실행합니다. CalcLineWidth 매크로 명령을 사용하여 물 라인 폭을 확인합니다. 반 최대 (FWHM) 값의 전체 폭이 허용되는 경우 (예를 들어, 0.2 PPM), 3.10 단계로 진행합니다. 그렇지 않은 경우, 3 단계로 진행합니다.9. </li><li> (MRI) 필드 맵을 획득 : FieldMap 서열 (표 1 참조)를 실행. MAPSHIM 매크로 명령을 실행하고 선형 및 제 순서 (Z 2) 로컬 조정을 선택하여 다각도 투영 심 (MAPSHIM)에 대한 결과 데이터를 사용한다. 단계를 반복 3.8. </li><li> (MRI) 음주 운전으로 스캔 (표 1 참조)에 대한 슬라이스 계획 배치 : 형상 편집기를 사용하여, 획득 FOV는 뇌 내에서 관심의 원하는 볼륨을 획득 배치되어 있는지 확인합니다. 원하는대로 결과 슬라이스 계획이 정렬되면, 이후의 모든 음주 운전 검사에 대한 검사 관리 창에서이 슬라이스 계획을 복사합니다. 획득을 시작합니다. </li><li> 애완 동물 인수 (PET)를 시작 주입 펌프를 시작하고 준비 준비했다. 카테터로부터 식염수 주입되어있는 소정의 지연 후에, 방사성 트레이서의 엔트리를 캡처하기 위해 PET 획득 (표 1 참조)를 시작한다. 카운트 속도를 모니터링하고 점진적인 증가를 보일성공적인 주사를 나타내는 카운트에서. </li><li> 10 ~ 15 분 후, 단계 3.12와 저산소 도전 동시을 시작합니다. , 저산소 도전을 시작 8 %의 산소와 92 %의 질소를 제공하는 소정의 설정으로 O 2, N 2 유량계에 의료 공기 흐름 즉시 전원을 끄고, 0.8 %로 이소 플루 란을 줄일 수 있습니다. 입력 압력없이 유량계에 전원을 켜지 마십시오합니다. </li><li> 단계 3.12 동시에 (MRI)이, 3.10 단계에서 제조 DWI 수집을 시작 ( &quot;H1&quot;을 스캔). </li><li> (MRI) 스캔 (H1)가 완료된 직후, 단계 3.10에서 제조, 음주 운전으로 인수 ( &quot;H2&quot;를 스캔) 시작합니다. , 유량계의 전원을 끄기 의료 공기 흐름을 복원 및 생리 학적 모니터링을 기반으로 적절한 값으로 이소 플루 란 농도를 반환하여 저산소 도전을 종료합니다. </li><li> (MRI) 후 저산소증의 음주 운전 단계 3.10에서 제조 스캔 획득. 이 검사가 완료된 후 주입 펌프의 전원을 끄십시오. </li><li> (MRI) 획득 아낫축과 시상면에서 omical 이미지. 스캔 제어 창에서 - MSME 순서를 (표 1 참조)을 선택합니다. 형상 편집기를 사용하여 획득 FOV가 뇌를 다루고 있는지 확인합니다. </li><li> 보조 방법으로 자궁 경부 전위 다음 CO 2의 관리에 경우 필요한 안락사, 동물을 제거 케이지 때 외래로 돌아가 이환율의 징후를 모니터링 할 수 있습니다. </li></ol>

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JM 및 SW는 제네 텍의 직원입니다.

동시 해부학 MRI, 동적 DWI-MRI 및 [18 F] FDG PET 데이터가 성공적으로 경동맥 결찰 다음 저산소 도전하는 동안 실험 동물로부터 획득했다. 이는 뇌 허혈 욕설과 관련된 급변 병태 생리 조영을위한 강력한 실험 패러다임을 나타내고 용이하게 다른 PET 용 및 MRI 시퀀스 (신경 염증의 예시적인 마커) 방사성 트레이서뿐만 아니라 중재 전략의 효과를 연구하기 위해 확장 될 수있다 중 또는 직후 허혈?...

전 세계적으로, 스트로크는 두 번째로 높은 사망 원인 1 및 장애의 주요 원인이다. 동안 발생 및 급성 뇌졸중 이벤트를 다음과 같은 생화학 적 및 생리 학적 사건의 폭포는 신속하고 조직의 생존 및 궁극적으로 결과 2의 영향으로 발생합니다. 저산소 성 허혈성 뇌증 (HIE)로 연결 대뇌 저산소증 - 허혈 (HI), 0.3 % 및 전체 기간 및 미숙아 출산, 각각 3, 4의 4 %에 영향을 미치는 것으로 추정된다. HIE 영아의 사망률은 약 15 % 내지 20 %이다. HIE 생존자의 25 %에서, 영구 합병증 정신 지체, 모터 적자, 뇌성 마비, 간질 및 3,4- 포함 부상의 결과로 발생한다. 과거 치료 개입은 치료의 표준으로 채택의 가치가 입증되지 않은, 그리고 저체온증을 기반으로 가장 진보 된 방법은, 효과적으로 이환율 3,5를 줄이는 것을 합의는 아직 도달 할 수있다. 다른 문제 OF 경합은 저체온증과 환자의 선택 (6)의 관리 방법을 포함한다. 따라서, 신경 및 신경 복원을위한 전략은 여전히 연구 7 비옥 한 지역이다. 대뇌 HI의 쥐 모델은 마우스 8,9에 적응 된 이후 1960 년대부터 사용할 수, 그리고있다. 인해 모델 및 결찰 위치의 특성으로 인해 동물 (10) 사이의 측부 흐름의 차이에 대한 결과 고유의 변동이있다. 따라서, 이러한 모델은 중간대 뇌동맥 폐색 (MCAO)과 유사한 모델에 비해 더 가변되는 경향이있다. 생리적 변화의 실시간 측정은 레이저 도플러 flowmetry뿐만 아니라 확산 강조 MRI 11 입증되었다. 동안 즉시 저산소증 후뿐만 아니라, 경색 량과 같은 신경계의 급성 대뇌 결과에 혈액 유동 관찰 인트라 동물 변이성적자, 복합 데이터를 동시에 수집 및 상관 관계가 도움이 될 것이라는 점을 시사한다. 동시 양전자 방출 단층 촬영 (PET) 및 자기 공명 영상 (MRI)의 최근 발전은 전임상 촬상 12-14에 새로운 가능성을 허용하고있다. 전임상 애플리케이션이 하이브리드 조합 시스템의 잠재적 이점들은 문헌 15, 16에 기재되어있다. 뇌졸중과 같은 이벤트의 각 인스턴스가 고유하게 드러난다 때 빠르게 병태 생리를 진화로, 예를 들어 - - 많은 전임상 질문 개인 동물 순차적으로 이미징 또는 별도의 동물 그룹, 특정 상황 이미징에 의해 해결 될 수 있지만 것이 바람직하고도 필요한 확인 동시 측정을 사용할 수 있습니다. 기능적 뇌 영상은 하나의 예를 들어, 동시 2- 데 옥시 -2- (18 F) 플루오로 ᴅ 포도당 ([18 F] FDG) 애완 동물과 (B100)를 제공종속 (BOLD) MRI는 최근에 쥐 수염 자극 입증되었다 D-산소 레벨 14을 연구. 여기서는 뇌 생리학 정상 상태에 있지 않은 저산소 허혈성 뇌졸중의 발병 동안 동시 PET / MRI 영상을 보여으나 신속하고 비가 역적으로 저산소 도전 중에 변화된다. , MRI에 의해 측정하고, 확산 강조 영상 (DWI) 유래의 명백한 확산 계수 (ADC)에 의해 정량화로서 물 확산의 변화는 잘 임상 및 임상 데이터 (17, 18)의 스트로크 특징으로하고있다. 같은 MCAO 같은 동물 모델에서 영향을받는 뇌 조직에 물 확산으로 인해 세포 독성 부종 (18)로 이어지는 바이오 에너지 폭포로 빠르게 떨어진다. ADC에서 이러한 급성 변화는 대뇌 저산소증 - 허혈 11,19의 쥐 모델에서 관찰된다. [F 18] FDG PET 이미징 로컬 GL의 변화를 평가하는 뇌졸중 환자에서 사용되고ucose 대사 (20) 및 생체 내 동물 실험의 소수는 또한 대뇌 저산소 허혈 모델 (22)을 포함하여, [F 18] FDG (21)를 사용했다. 재관류 모델을 이용하여 연구 개발 경색 후 23와 이러한 대사 변화의 상관 관계가 발견되지 않지만, 일반적으로,이 연구는, 허혈 영역 글루코스 활용을 감소 나타낸다. 이 비가 역적으로 손상을 코어 (21)와 연관되어 확산 변경 대조적이다. 이 손상의 진행과의 영향에 대해 의미있는 정보를 얻을 가능성 같이 따라서, 스트로크의 진화 동안 동시 방식 [18 F] FDG PET 및 DWI 유래의 상보적인 정보를 얻을 수있는 것이 중요하다 치료 적 개입. 우리는 여기에서 설명하는 방법은 PET 추적자 및 MRI 시퀀스의 다양한 사용하기 용이 의무이다. 예를 들어, [15 O] H 2 O PETMRI에서 DWI 및 관류 강조 영상 (PWI)와 함께 촬상 더 스트로크 촬상 시야 내에서 현재의 기술을 허혈성 주변부의 개발을 모색하고 검증하기 위해 사용될 수있다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Surgery</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical scissors</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>RS-5852</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>RS-5237</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hartman mosquito forceps</td>
			<td>Miltex</td>
			<td>7-26</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2x McPherson suturing forceps, 8.5 cm</td>
			<td>Accurate Surgical &#38; Scientific Instruments</td>
			<td>4473</td>
			<td>It is useful to reduce the opening width with a band on the forceps used to hold the carotid artery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-0 silicone coated braided silk suture with 3/8 C-1 needle</td>
			<td>Covidien Sofsilk</td>
			<td>S-1172</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Homeothermic blanket system</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>507220F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Super glue</td>
			<td>(Generic)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hypoxia</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flowmeter for O2</td>
			<td>Alicat Scientific</td>
			<td>MC-500SCCM-D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flometer for N2</td>
			<td>Alicat Scientific</td>
			<td>MC-5SLPM-D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O2 meter</td>
			<td>MSA</td>
			<td>Altair Pro</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imaging</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7.05 Tesla MRI System</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>BioSpec</td>
			<td>20 cm inner bore diameter with gradient set. Paravision 5.1 software.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Volume Tx/Rx 1H Coil, 35mm ID</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>T8100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PET system</td>
			<td>(In-house)</td>
			<td></td>
			<td>4x24 LSO-PSAPD detectors, 
			10x10 LSO array per detector, 
			1.2mm crystal pitch and 14mm depth. 14 x 14 mm PSAPD. FOV: 60x35mm. 350-650 keV energy window. 16 ns timing window.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vessel cannulation Dumont forceps</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>RS-4991</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PE-10 polyethylene tubing</td>
			<td>BD Intramedic</td>
			<td>427401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infusion pump</td>
			<td>Braintree Scientific</td>
			<td>BS-300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal monitoring &#38; gating equipment</td>
			<td>Small Animal Instruments Inc.</td>
			<td>Model 1025</td>
			<td>Only respiration monitoring used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal bed with temperature regulation</td>
			<td>(In-house)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

simultaneous pet/mri imaging during mouse cerebral hypoxia-ischemia

조직 물 확산 및 포도당 대사의 동적 변화는시와 영향을받는 세포의 생체 에너지 교란을 반영하는 대뇌 저산소증 - 허혈에 저산소증 후에 발생합니다. 확산 강조 자기 공명 영상 (MRI)을 저산소 허혈, 잠재적으로 비가 역적으로, 손상된 영역을 식별한다. 영향을받는 조직에서의 포도당 수치의 변화는 양전자 방출 단층 촬영 2- 데 옥시 -2- (18 F) 플루오로 ᴅ 포도당 ([18 F] FDG) 흡수 (PET) 영상으로 검출 할 수있다. 이로써 동물 모델에서 상처의 급속한 가변 특성으로 데이터의 두 모드의 획득은 의미 PET과 MRI 데이터를 상호 연관시키기 위해 동시에 수행되어야한다. 또한 인한 혈관 차이 저산소 - 허혈 손상에 간 동물 변이성 멀티 모달 데이터를 분석하고 데이터 개별 피험자에서 동시에 획득되지 않는 경우 기 현명한 방식으로 변화를 관찰 할 수있는 능력을 제한한다. 메소드 P여기 분개 중 하나는 이전과 동일한 동물에서 확산 강조 MRI 및 [F 18] FDG 흡수 데이터 모두를 취득 할 수 있고, 저산소 접종 후 즉시 생리적 변화를 심문하기 위해.

도 1은 6-0 실크 봉합사로 상처를 폐쇄하기 전에 경동맥의 결찰 적정의 결과를 보여준다. 이 방법에서는 영상에서 얻은 데이터는 다시 지시하고 또한 이미지 수집 체계 및 장비 설치를 포함하여 실험의 한계에 의해 결정됩니다 실험의 시간 배열에 따라 크게 좌우된다. 이들 및 다른 고려 사항은 상기 논의 부 탐구된다. 여기에 기술 된 프로토콜로, 장비 (그?...

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Simultaneous PET/MRI Imaging During Mouse Cerebral Hypoxia-ischemia

여기에 제시된 방법은 동시 양전자 방출 단층 촬영 및 자기 공명 영상 법을 사용한다. 대뇌 저산소증 - 허혈 모델에서, 확산 및 당 대사에 역동적 인 변화는 동안과 손상 후 발생합니다. 의미있는 멀티 모달 촬상 데이터를 취득 할 경우에이 모델 진화 재생 불가능한 손상 동시 획득을 필요.

마우스 대뇌 저산소증 - 허혈 동안 동시 PET / MRI 영상

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

simultaneous-petmri-imaging-during-mouse-cerebral-hypoxia-ischemia

Research

JoVE Journal

Medicine

12.2K 조회수.  University of California, Davis.  여기에 제시된 방법은 동시 양전자 방출 단층 촬영 및 자기 공명 영상 법을 사용한다. 대뇌 저산소증 - 허혈 모델에서, 확산 및 당 대사에 역동적 인 변화는 동안과 손상 후 발생합니다. 의미있는 멀티 모달 촬상 데이터를 취득 할 경우에이 모델 진화 재생 불가능한 손상 동시 획득을 필요. 

비디오: Simultaneous PET/MRI Imaging During Mouse Cerebral Hypoxia-ischemia

Mouse Model of Middle Cerebral Artery Occlusion

Stroke is the most common fatal neurological disease in the United States 1. The majority of strokes (88%) result from blockage of blood vessels in the brain (ischemic stroke) 2. Since most ischemic strokes (~80%) occur in the territory of middle cerebral artery (MCA) 3, many animal stroke models that have been developed have focused on this artery. The intraluminal monofilament model of middle cerebral artery occlusion (MCAO) involves the insertion of a surgical filament into the external carotid artery and threading it forward into the internal carotid artery (ICA) until the tip occludes the origin of the MCA, resulting in a cessation of blood flow and subsequent brain infarction in the MCA territory 4. The technique can be used to model permanent or transient occlusion 5. If the suture is removed after a certain interval (30 min, 1 h, or 2 h), reperfusion is achieved (transient MCAO); if the filament is left in place (24 h) the procedure is suitable as a model of permanent MCAO. This technique does not require craniectomy, a neurosurgical procedure to remove a portion of skull, which may affect intracranial pressure and temperature 6. It has become the most frequently used method to mimic permanent and transient focal cerebral ischemia in rats and mice 7,8. To evaluate the extent of cerebral infarction, we stain brain slices with 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) to identify ischemic brain tissue 9. In this video, we demonstrate the MCAO method and the determination of infarct size by TTC staining.

We demonstrate in the video a method for producing a middle cerebral artery occlusion in adult mice using an intraluminal monofilament. We also show how to evaluate the extent of cerebral infarction by 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) staining.

중간 대뇌 동맥 폐색의 마우스 모델

Stroke is the most common fatal neurological disease in the United States 1. The majority of strokes (88%) result from blockage of blood vessels in the ...

연구

의학

The Application Of Permanent Middle Cerebral Artery Ligation in the Mouse

Focal cerebral ischemia is among the most common type of stroke seen in patients. Due to the clinical significance there has been a prolonged effort to develop suitable animal models to study the events that unfold during ischemic insult. These techniques include transient or permanent, focal or global ischemia models using many different animal models, with the most common being rodents.
The permanent MCA ligation method which is also referred as pMCAo in the literature is used extensively as a focal ischemia model in rodents 1-6. This method was originally described for rats by Tamura et al. in 1981 7. In this protocol a craniotomy was used to access the MCA and the proximal regions were occluded by electrocoagulation. The infarcts involve mostly cortical and sometimes striatal regions depending on the location of the occlusion. This technique is now well established and used in many laboratories 8-13. Early use of this technique led to the definition and description of &#x201C;infarct core&#x201D; and &#x201C;penumbra&#x201D; 14-16, and it is often used to evaluate potential neuroprotective compounds 10, 12, 13, 17. Although the initial studies were performed in rats, permanent MCA ligation has been used successfully in mice with slight modifications 18-20 .
This model yields reproducible infarcts and increased post-survival rates. Approximately 80% of the ischemic strokes in humans happen in the MCA area 21 and thus this is a very relevant model for stroke studies. Currently, there is a paucity of effective treatments available to stroke patients, and thus there is a need for good models to test potential pharmacological compounds and evaluate physiological outcomes. This method can also be used for studying intracellular hypoxia response mechanisms in vivo. 
Here, we present the MCA ligation surgery in a C57/BL6 mouse. We describe the pre-surgical preparation, MCA ligation surgery and 2,3,5 Triphenyltetrazolium chloride (TTC) staining for quantification of infarct volumes.

Middle cerebral artery (MCA) ligation is a technique to study focal cerebral ischemia in animal models. In this method, the middle cerebral artery is exposed by craniotomy and ligated by cauterization. This method gives highly reproducible infarct volumes and increased post-operative survival rates compared to other methods available.

마우스에 영구 중간 대뇌 동맥 내고의 응용

Focal cerebral ischemia is among the most common type of stroke seen in patients. Due to the clinical significance there has been a prolonged effort to ...

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

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

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

유아의 뇌 신진 대사와 혈류 역학의 비 침습적 광학 측정

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

Utilizing a Cranial Window to Visualize the Middle Cerebral Artery During Endothelin-1 Induced Middle Cerebral Artery Occlusion

Creation of a cranial window is a method that allows direct visualization of structures on the cortical surface of the brain1-3. This technique can be performed in many locations overlying the rat cerebrum, but is most easily carried out by creating a craniectomy over the readily accessible frontal or parietal bones. Most frequently, we have used this technique in combination with the endothelin-1 middle cerebral artery occlusion model of ischemic stroke to quantify the changes in middle cerebral artery vessel diameter that occur with injection of endothelin-1 into the brain parenchyma adjacent to the proximal MCA4, 5. In order to visualize the proximal portion of the MCA during endothelin -1 induced MCAO, we use a technique to create a cranial window through the temporal bone on the lateral aspect of the rat skull (Figure 1). Cerebral arteries can be visualized either with the dura intact or with the dura incised and retracted. Most commonly, we leave the dura intact during visualization since endothelin-1 induced MCAO involves delivery of the vasoconstricting peptide into the brain parenchyma. This bypasses the need to incise the dura directly over the visualized vessels for drug delivery. This protocol will describe how to create a cranial window to visualize cerebral arteries in a step-wise fashion, as well as how to avoid many of the potential pitfalls pertaining to this method.

This article describes a method for visualizing rat cerebral arteries through a cranial window using temporal craniectomy in order to view proximal portions of the middle cerebral artery (Figure 1). This versatile method can be combined with various techniques of drug delivery to measure cerebral artery reactivity in vivo.

엔도 테린-1 유도 중간 뇌 동맥 폐색 동안 중동 뇌동맥을 시각화하기 위해 두개골 창 활용

Creation of a cranial window is a method that allows direct visualization of structures on the cortical surface of the brain1-3. This technique can be ...

In Vivo Dynamics of Retinal Microglial Activation During Neurodegeneration: Confocal Ophthalmoscopic Imaging and Cell Morphometry in Mouse Glaucoma

Microglia, which are CNS-resident neuroimmune cells, transform their morphology and size in response to CNS damage, switching to an activated state with distinct functions and gene expression profiles. The roles of microglial activation in health, injury and disease remain incompletely understood due to their dynamic and complex regulation in response to changes in their microenvironment. Thus, it is critical to non-invasively monitor and analyze changes in microglial activation over time in the intact organism. In vivo studies of microglial activation have been delayed by technical limitations to tracking microglial behavior without altering the CNS environment. This has been particularly challenging during chronic neurodegeneration, where long-term changes must be tracked. The retina, a CNS organ amenable to non-invasive live imaging, offers a powerful system to visualize and characterize the dynamics of microglia activation during chronic disorders.
This protocol outlines methods for long-term, in vivo imaging of retinal microglia, using confocal ophthalmoscopy (cSLO) and CX3CR1GFP/+ reporter mice, to visualize microglia with cellular resolution. Also, we describe methods to quantify monthly changes in cell activation and density in large cell subsets (200-300 cells per retina). We confirm the use of somal area as a useful metric for live tracking of microglial activation in the retina by applying automated threshold-based morphometric analysis of in vivo images. We use these live image acquisition and analyses strategies to monitor the dynamic changes in microglial activation and microgliosis during early stages of retinal neurodegeneration in a mouse model of chronic glaucoma. This approach should be useful to investigate the contributions of microglia to neuronal and axonal decline in chronic CNS disorders that affect the retina and optic nerve.

In Vivo Dynamics of Retinal Microglial Activation During Neurodegeneration: Confocal Ophthalmoscopic Imaging and Cell Morphometry in Mouse Glaucoma

Microglia activation and microgliosis are key responses to chronic neurodegeneration. Here, we present methods for in vivo, long-term visualization of retinal CX3CR1-GFP+ microglial cells by confocal ophthalmoscopy, and for threshold and morphometric analyses to identify and quantify their activation. We monitor microglial changes during early stages of age-related glaucoma.

마우스 녹내장에 공 촛점 안저 이미징 및 세포 형태 계측 : 신경 퇴행 중 망막 미세 아교 활성화의 생체 역학

Microglia, which are CNS-resident neuroimmune cells, transform their morphology and size in response to CNS damage, switching to an activated state with ...

A Thrombotic Stroke Model Based On Transient Cerebral Hypoxia-ischemia

Stroke research has endured many setbacks in translating neuroprotective therapies into clinical practice. In contrast, the real-world therapy (tPA thrombolysis) rarely produces benefits in mechanical occlusion-based experimental models, which dominate preclinical stroke research. This split between the bench and bedside suggests the need to employ tPA-responsive models in preclinical stroke research. To this end, a simple and tPA-reactive thrombotic stroke model is invented and described here. This model consists of transient occlusion of the unilateral common carotid artery and delivery of 7.5% oxygen through a face mask in adult mice for 30 min, while maintaining the animal rectal temperature at 37.5 &#177; 0.5 &#176;C. Although reversible ligation of the unilateral carotid artery or hypoxia each suppressed cerebral blood flow only transiently, the combination of both insults caused lasting reperfusion deficits, fibrin and platelet deposition, and large infarct in the middle cerebral artery-supplied territory. Importantly, tail-vein injection of recombinant tPA at 0.5, 1, or 4 hr post-tHI (10 mg/kg) provided time-dependent reduction of the mortality rate and infarct size. This new stroke model is simple and can be standardized across laboratories to compare experimental results. Further, it induces thrombosis without craniectomy or introducing pre-formed emboli. Given these unique merits, the tHI model is a useful addition to the repertoire of preclinical stroke research.

Thromboembolic stroke models are vital tools for optimizing the recanalization therapy. Here we report a murine thrombotic stroke model based on transient cerebral hypoxic-ischemic (tHI) insult, which triggers thrombosis and infarction, and responds favorably to tissue plasminogen activator (tPA)-mediated fibrinolysis in a therapeutic window similar to those in stroke patients.

과도 대뇌 저산소증 - 허혈을 기반으로 혈전 성 뇌졸중 모델

Stroke research has endured many setbacks in translating neuroprotective therapies into clinical practice. In contrast, the real-world therapy (tPA ...

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

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

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

미숙아의 모델링 뇌증은 흰쥐의 내부 - 양수 리포 폴리 사카 라이드와 태아 저산소증 - 허혈을 사용하여

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

Combined Near-infrared Fluorescent Imaging and Micro-computed Tomography for Directly Visualizing Cerebral Thromboemboli

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of stroke than relying on indirect measurements, and will be a potent and robust vascular research tool. We use an optical imaging approach that labels thrombi with a molecular imaging thrombus marker&#160;&#8212; a Cy5.5 near-infrared fluorescent (NIRF) probe that is covalently linked to the fibrin strands of the thrombus by the fibrin-crosslinking enzymatic action of activated coagulation factor XIIIa during the process of clot maturation. A micro-computed tomography (microCT)-based approach uses thrombus-seeking gold nanoparticles (AuNPs) functionalized to target the major component of the clot: fibrin. This paper describes a detailed protocol for the combined in vivo microCT and ex vivo NIRF imaging of thromboemboli in a mouse model of embolic stroke. We show that in vivo microCT and fibrin-targeted glycol-chitosan AuNPs (fib-GC-AuNPs) can be used for visualizing both in situ thrombi and cerebral embolic thrombi. We also describe the use of in vivo microCT-based direct thrombus imaging to serially monitor the therapeutic effects of tissue plasminogen activator-mediated thrombolysis. After the last imaging session, we demonstrate by ex vivo NIRF imaging the extent and the distribution of residual thromboemboli in the brain. Finally, we describe quantitative image analyses of microCT and NIRF imaging data. The combined technique of direct thrombus imaging allows two independent methods of thrombus visualization to be compared: the area of thrombus-related fluorescent signal on ex vivo NIRF imaging vs. the volume of hyperdense microCT thrombi in vivo.

This protocol describes the application of combined near-infrared fluorescent (NIRF) imaging and micro-computed tomography (microCT) for visualizing cerebral thromboemboli. This technique allows the quantification of thrombus burden and evolution. The NIRF imaging technique visualizes fluorescently labeled thrombus in excised brain, while the microCT technique visualizes thrombus inside living animals using gold-nanoparticles.

직접 대뇌 Thromboemboli 시각화를위한 결합 된 근적외선 형광 이미징 및 마이크로 계산 된 단층 촬영

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of ...

Induction and Micro-CT Imaging of Cerebral Cavernous Malformations in Mouse Model

Mutations in the CCM1 (aka KRIT1), CCM2, or CCM3 (aka PDCD10) gene cause cerebral cavernous malformation (CCM) in humans. Mouse models of CCM disease have been established by tamoxifen induced deletion of Ccm genes in postnatal animals. These mouse models provide invaluable tools to investigate molecular mechanism and therapeutic approaches for CCM disease. An accurate and quantitative method to assess lesion burden and progression is essential to harness the full value of these animal models. Here, we demonstrate the induction of CCM disease in a mouse model and the use of the contrast enhanced X-ray micro computed tomography (micro-CT) method to measure CCM lesion burden in mouse brains. At postnatal day 1 (P1), we used 4-hydroxytamoxifen (4HT) to activate Cre recombinase activity from the Cdh5-CreErt2 transgene to cleave the floxed allele of Ccm2. CCM lesions in mouse brains were analyzed at P8. For micro-CT, iodine based Lugol&#39;s solution was used to enhance contrast in brain tissue. We have optimized the scan parameters and utilized a voxel dimension of 9.5 &#181;m, which lead to a minimum feature size of approximately 25 &#181;m. This resolution is sufficient to measure CCM lesion volume and number globally and accurately, and provide high-quality 3-D mapping of CCM lesions in mouse brains. This method enhances the value of the established mouse models to study the molecular basis and potential therapies for CCM and other cerebrovascular diseases.

This protocol demonstrates the induction of cerebral cavernous malformation disease in a mouse model and uses contrast enhanced micro computed tomography to measure lesion burden. This method enhances the value of established mouse models to study the molecular basis and potential therapies for cerebral cavernous malformation and other cerebrovascular diseases.

유도 및 마우스 모델에서 대뇌 동굴 같은 기형의 마이크로-CT 영상

Mutations in the CCM1 (aka KRIT1), CCM2, or CCM3 (aka PDCD10) gene cause cerebral cavernous malformation (CCM) in humans. Mouse models of CCM disease have ...

Middle Cerebral Artery Occlusion Allowing Reperfusion via Common Carotid Artery Repair in Mice

The ischemic stroke is a major cause of adult long-term disability and death worldwide. The current treatments available are limited, with only tissue plasminogen activator (tPA) as an approved drug treatment to target ischemic strokes. Current research in the field of ischemic stroke focuses on better understanding the pathophysiology of stroke, to develop and investigate novel pharmaceutical targets. Reliable experimental stroke models are crucial for the progression of potential treatments. The middle cerebral artery occlusion (MCAO) model is clinically relevant and the most frequently used surgical model of ischemic stroke in rodents. However, the outcomes of this model, such as lesion volume, are associated with high levels of variability, particularly in mice. The alternative MCAO model described here allows the reperfusion of the common carotid artery (CCA) and the increased perfusion of the middle cerebral artery (MCA) territory, using a tissue pad with fibrinogen-based sealant to repair the vessel, and the improved welfare of the mice by avoiding external carotid artery (ECA) ligation. This reduces the reliance on the Circle of Willis, which is known to be highly anatomically variable in mice. Representative data show that using this alternative surgical approach decreases the variability in lesion volumes between the traditional MCAO approach and the alternative approach described here.

Intraluminal filament occlusion of the middle cerebral artery is the most frequently used in vivo model of experimental stroke in rodents. An alternative surgical approach to allow common carotid artery repair is performed here, which allows the reperfusion of the common carotid artery and a full reperfusion to the middle cerebral artery territory.

쥐에 있는 일반적인 경 동맥 수리 통해 Reperfusion를 허용 하는 중간 대뇌 동맥 폐색

The ischemic stroke is a major cause of adult long-term disability and death worldwide. The current treatments available are limited, with only tissue ...