Imagens de ressonância magnética fase contraste na artéria carótida comum de rato

Resumo

O objectivo geral deste procedimento é para medir o fluxo sanguíneo na artéria carótida comum de rato usando contraste fase não invasiva imagiologia por ressonância magnética.

Resumo

Contraste fase ressonância magnética (MRI-PC) é uma abordagem não-invasiva que pode quantificar os parâmetros de fluxo-relacionados tais como o fluxo de sangue. Estudos anteriores mostraram que o fluxo sanguíneo anormal pode estar associado com risco vascular sistêmico. Assim, o PC-MRI pode facilitar a tradução dos dados obtidos a partir de modelos animais de doenças cardiovasculares para investigações clínicas pertinentes. Neste relatório, descrevemos o procedimento para medir o fluxo sanguíneo na artéria carótida comum (CCA) de ratos utilizando PC cine-condomínio fechado-MRI e discutir os métodos de análise pertinente. Este procedimento pode ser executado em um animal vivo, anestesiado e não requer eutanásia após o procedimento. Os parâmetros de digitalização propostos produzem medições reproduzíveis para o fluxo de sangue, indicando excelente reprodutibilidade dos resultados. O procedimento de PC-MRI descrito neste artigo pode ser usado para testes farmacológicos, fisiopatológico avaliação e avaliação hemodinâmica cerebral.

Introdução

Ressonância magnética (RM) é uma abordagem versátil que fornece informações detalhadas sobre fisiologia e estruturas internas do corpo e cada vez mais está sendo usada para o diagnóstico clínico e em estudos pré-clínicos em animais. Modelos animais são vitais para uma melhor compreensão de considerável implicação clínica ¹. Como modelos animais diferem consideravelmente dos humanos em relação a requisitos de anestesia e parâmetros fisiológicos, otimização dos processos de MRI de tais animais assume importância.

MRI de contraste de fase (PC-MRI) é um tipo especializado de ressonância magnética que usa a velocidade das rotações fluindo para quantificar os parâmetros de fluxo-relacionados tais como o fluxo de sangue. Com PC-MRI, padrões de fluxo nas artérias principais usando modelos animais de mapeamento pode ajudar a lançar luz sobre patologias cardiovasculares ². Além disso, o PC-MRI não invasiva pode monitorar as alternâncias inerentes na circulação sanguínea em condições fisiopatológicas ³. Estas observações sugerem que o PC-MRI é uma abordagem valiosa que pode ser usada em modelos animais de doenças cardiovasculares.

Neste relatório, nós descrevemos um método para a quantificação do fluxo sanguíneo na artéria carótida comum (CCA) de ratos. Os dois CCAs fornecem a cabeça e o pescoço com sangue oxigenado, e a doença de artéria carótida é das principais causas de acidente vascular cerebral. Portanto, detectar a patologia precoce em CCA é crucial. Este procedimento tem uma duração de cerca de 15 min e pode ser potencialmente aplicado às condições com alterações hemodinâmicas, tais aterosclerose ou acidente vascular cerebral.

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Protocolo

O cuidado institucional e comissões de utilização (IACUC) da universidade médica de China aprovaram todos os procedimentos.

1. animal preparação e acompanhamento

1. Deixe todos os objetos magneticamente sensíveis tais como carteiras, chaves, cartão de crédito, etc. fora da sala de scanner antes de iniciar a preparação de animais para fazer a varredura de MRI.
2. Inicialmente anestesia o rato (rato de Sprague-Dawley (SD) macho 2 meses, 280 – 350 g) em uma caixa de indução usando uma mistura de 5% de isoflurano (ISO) e oxigênio (2 L/min) por 3-5 min, conforme necessário.
3. Quando o animal está reclinado e exibe sem resposta com uma pitada de cauda ou dedo do pé, interrompa a administração de ISO e transferir o animal para a sala de digitalização.
4. Coloque o rato na cama em posição cabeça MRI e entregar 2-3% ISO através de um dispositivo de cone de nariz para manter a anestesia.
5. Monitor de respiração, colocando um sensor respiratória travesseiro sob o tronco do animal.
6. Conecte o sensor com um sistema respiratório e verificar se há taxa de respiração entre 40-50 batimentos por minuto (bpm).
7. Para aquisição de PC-MRI cine-condomínio fechado, coloque um eléctrodo em cada sobre a pata dianteira direita e o hind esquerdo pata, respectivamente (Figura 1a).
8. Torce os cabos do eletrocardiograma (ECG) juntos.
9. Use um suporte de cabeça com orelha bares e um bar de mordida para proteger o animal para restringir o movimento da cabeça.
10. Use um sistema ou gaze almofadas de aquecimento de ar quente para manter a temperatura corporal enquanto no imã.
11. Certifique-se de que a onda R é clara sobre o monitor de ECG (Figura 1b) e colocar o animal no scanner. Não há nenhuma necessidade de colocar a bobina de superfície no topo do pescoço do animal como imagens são adquiridas pela bobina volume.

2. MRI aquisição

1. Uso 2 – 3% ISO para manter a anestesia durante todo o procedimento da imagem latente. Controlar continuamente as respostas fisiológicas e manter tão constante quanto possível.
2. Começa as ressonâncias, uma vez que o animal é colocado dentro do scanner e continua a ser fisiologicamente estável. Neste estudo, usar um animal pequeno 7 T sistema MRI com uma força de gradiente de 630 mT/m, mas outras forças de campo de sistemas de MRI animais pequenos podem ser usadas.
3. Selecione a sequência de "Localizador" no monitor do console do scanner MRI e adquirir imagens sagitais e scout imagens ao longo de todas as três orientações usando qualquer sequência de aquisição de imagem rápida, por exemplo, o eco de spin rápida, criar coronal, axial, . A finalidade destes scout imagens é determinar os aviões da imagem latente.
4. Certifique-se de que o centro da cabeça e do pescoço do animal está no centro do ímã. Se necessário, ajuste a posição do animal até atingir a posição correta. Se o animal é reposicionado, repita a digitalização para obter imagens de escoteiro.
5. Selecione a sequência de "tempo-de-voo (TOF) angiografia" no monitor do console do scanner MRI e adquirir um angiograma TOF 2D primeiro para determinar a exata localização anatômica do CCA. Use os seguintes parâmetros de digitalização: repetição tempo (TR) / eco tempo (TE) = 22/4,87 ms, aleta ângulo = 90°, campo de visão (FOV) = 40 × 40 mm², tamanho de matriz = 256 × 256, espessura da fatia 0,6 mm, com o número de excitação (NEX) = 1.
   Nota: O nome da sequência de TOF poderia ser vendedor-específicas. O usuário pode inserir esses parâmetros no monitor do console.
6. Certifique-se que a banda de saturação é "na" e é colocada na parte superior para evitar interferência de sinais venosas.
   Nota: Para a banda de saturação, geralmente vem com a sequência TOF. Se a banda de saturação não mostra no monitor, por favor avise a pessoa do serviço.
7. Depois de localizar o CCA usando o angiograma TOF, o plano de imagem de PC-ressonância para o centro de CCA-alvo e orientar tais que a fatia é perpendicular à direção do fluxo de sangue (Figura 2a).
8. Certifique-se que tanto a respiração e o gating ECG são conectados ao sistema de MRI, mostrando o sinal claro sobre o monitor de computador (Figura 1b) e definir o módulo de gatilho para ser "em" no "modo de gatilho" no monitor do console do scanner MRI.
9. Confirme que respostas fisiológicas do animal são estáveis antes de iniciar a varredura de MRI-PC a partir do computador de monitoramento (Figura 1b). Verifique se as seleções associadas são "na" em ambos o monitor de computador e o monitor de console do varredor de MRI.
   Nota: A fisiologia monitoramento sistema utilizado neste estudo é fornecida pela vender. Para scanners mais animais, os sistemas de monitoramento de Fisiologia semelhantes são fornecido e vender específicos.
10. Selecione a sequência de sequência de PC-MRI do monitor console do scanner MRI e executar gated PC-ressonâncias usando os seguintes parâmetros: TR/TE=15.55/4.51 ms (mínimo TR e TE), flip ângulo = 30°, FOV = 40 × 40 mm², tamanho de matriz = 192 × 192, fatia espessura = 2 mm, velocidade de codificação (VENC) = 120 cm/s, com NEX = 8. VENC unidirecional é adquirido na direção através de avião.
    Nota: O tempo de verificação é aproximadamente 8,5 min, mas o tempo de verificação real pode ser ligeiramente diferente entre os animais devido à variação em ciclos cardíacos.
11. Repita as etapas de 2,6 – 2,9 de aquisição de imagem se a região de interesse (ROI) deve ser alterado para outro local no CCA, tais como à bifurcação ⁴.
12. Retire o animal do scanner e devolvê-lo para sua gaiola de recuperação quando a verificação for concluída.
13. Aquecer o animal com uma lâmpada de aquecimento para manter a temperatura corporal. Manter a lâmpada pelo menos 15 cm do animal para evitar o superaquecimento.
14. Quando o animal começa a se mover e exibe uma resposta a uma pitada de cauda ou dedo do pé, desliga a lâmpada de aquecimento.

3. processamento de dados

1. Salve dados de MRI na Digital Imaging and Communications em formato de medicina (DICOM) ou qualquer outro formato de vender de específicos. Gerar cine série com dois tipos de imagens: uma imagem de grandeza (imagem de Anatomia) e uma fase (Figura 2b).
   Nota: Em alguns scanners, o terceiro tipo de imagem, que pode ser a imagem de fase magnitude imagem x ou o complexo-diferença (subtração complexa entre as duas aquisições com diferentes gradientes de velocidade-codificação), é gerado. A terceira imagem depende do fornecedor.
2. Pré-processa os dados de imagem. Secreta a fase da imagem para o mapa de velocidade e corrigir o erro de deslocamento de fase ⁵.
   Nota: A imagem da fase tem uma unidade senhor arbitrária de intensidade de sinal em vez de valores de velocidade verdadeira, mas a intensidade de sinal do senhor é linearmente proporcional à velocidade. O máximo sinal de MRI da imagem de fase é tipicamente atribuído como o valor do VENC... e o mínimo sinal é atribuído o valor oposto de VENC. Consulte o arquivo de código suplementar 1 para obter um exemplo do script Matlab e pressione o botão de "executar".
3. Delinear o ROI com cuidado ao traçar a fronteira do CCA. Como a artéria pode dilatar-se e construir durante as várias fases cardíacas, delinear ROIs para cada período de tempo. Calcule o fluxo de sangue através da integração sobre a artéria, ROI, ou seja, velocidade × área. O fluxo de sangue resultou de cada artéria foi nas unidades de mL/s. Consulte o arquivo de código complementar 2 para obter um exemplo do script Matlab e pressione o botão de "executar".

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Resultados

Geometria de fatia correta é crucial para garantir o sucesso do experimento PC-MRI. O posicionamento de avião exata imagem produz uma forma de "round" artéria (Figura 3a), e como angulação aumenta, ou seja, quando é menos perpendicular à artéria, a geometria resultante da artéria torna-se ovoide, levando a maior volume parcial efeitos (Figura 3b). Efeitos de volume parcial severa provocaria a superestimação de...

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Discussão

PC-ressonância magnética é uma abordagem abrangente para avaliação não invasiva e longitudinal do fluxo de sangue. Apresentamos um protocolo para a realização de PC-MRI do rato CCA. Este procedimento é fácil de executar em qualquer animal varredor de MRI e demonstra boa reprodutibilidade.

A técnica de PC-MRI ganhou crescente popularidade em humano ^10,11 , bem como estudos em animais ^4,

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Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
7T small animal MRI system	Bruker
Isoflurane	Baxter	1001936040	anesthetic
ECG lead	3M	2269T
Matlab	MathWorks		sofeware for image processing
Monitoring and gating system	SA instruments, Inc	Model 1030