Phase contraste d’imagerie par résonance magnétique dans l’artère carotide commune de Rat

Résumé

L’objectif global de cette procédure est de mesurer le flux sanguin dans l’artère carotide commune de rat à l’aide de phase non invasive de contraste IRM.

Résumé

Phase de contraste IRM (PC-MRI) est une approche non invasive qui permet de quantifier les paramètres liés au flux tels que la circulation sanguine. Des études antérieures ont montré que le flux sanguin anormal peut être associée à un risque vasculaire systémique. Ainsi, le PC-MRI peut faciliter la traduction des données obtenues à partir des modèles animaux de maladies cardiovasculaires à des investigations cliniques pertinentes. Dans ce rapport, nous décrire la procédure de mesure du débit sanguin dans l’artère carotide commune (CCA) de rats à l’aide de PC-MRI cine-dépendants et discuter des méthodes d’analyse pertinents. Cette procédure peut être effectuée chez des animaux vivant, anesthésié et ne nécessite pas l’euthanasie après la procédure. Les paramètres de numérisation proposés donnent des mesures reproductibles pour l’écoulement de sang, indiquant l’excellente reproductibilité des résultats. La procédure PC-MRI décrite dans cet article peut être utilisée pour les essais pharmacologiques, évaluation physiopathologique et évaluation hémodynamique cérébrale.

Introduction

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est une approche souple qui fournit des informations détaillées sur la physiologie et les structures internes du corps et est plus en plus utilisée pour le diagnostic clinique et préclinique chez l’animal. Modèles animaux sont essentiels pour une meilleure compréhension de l’implication clinique considérable ¹. Modèles animaux diffèrent considérablement des humains en ce qui concerne les exigences de l’anesthésie et les paramètres physiologiques, optimisation des procédures de MRI pour ces animaux revêt une importance.

MRI de contraste de phase (PC-MRI) est un type spécialisé de l’IRM qui utilise la vitesse de spins qui coule pour quantifier les paramètres liés au flux tels que la circulation sanguine. Avec PC-MRI, cartographie des modèles d’écoulement dans les artères principales à l’aide de modèles animaux peut faire toute la lumière sur les pathologies cardiovasculaires ². En outre, PC-MRI peut surveiller non invasive les alternances inhérentes dans la circulation sanguine dans des conditions physiopathologiques ³. Ces observations suggèrent que PC-IRM est une démarche précieuse qui peut être utilisée dans des modèles animaux de maladies cardiovasculaires.

Dans ce rapport, nous décrivons une méthode pour la quantification du débit sanguin dans l’artère carotide commune (CCA) de rats. La deux CCAs fournir la tête et du cou avec le sang oxygéné, et la maladie de l’artère carotide est une cause majeure d’accident vasculaire cérébral. Détection de la pathologie précoce dans le CCA est donc crucial. Cette procédure a une durée d’environ 15 min et peut être éventuellement appliquée aux conditions, moyennant les modifications hémodynamiques, telles l’athérosclérose ou un accident vasculaire cérébral.

Protocole

Les soins institutionnels et utilisation comités (IACUC) de l’Université de médecine de Chine a approuvé toutes les procédures.

1. animale préparation et le suivi

1. Laisser tous les objets magnétiquement sensibles tels que clés, carte de crédit, portefeuilles, etc. en dehors de la salle de scanner avant de commencer la préparation animaux pour IRM.
2. Au départ, anesthésier le rat (rat Sprague-Dawley (SD) mâle de 2 mois, 280 à 350 g) dans une boîte d’induction utilisant un mélange de 5 % isoflurane (ISO) et l’oxygène (2 L/min) pendant 3 à 5 min, si nécessaire.
3. Lorsque l’animal est couché et n’expositions aucune réponse à une pincée de queue ou de l’orteil, cesser l’administration de l’ISO et transférer l’animal dans la salle d’examen.
4. Placez le rat dans le lit de MRI dans une position couchée la tête la première et livrer ISO 2-3 % grâce à un dispositif d’extrémité conique pour le maintien de l’anesthésie.
5. Surveiller la respiration en plaçant un capteur respiratoire oreiller sous le torse de l’animal.
6. Raccorder le capteur d’un appareil respiratoire et rechercher le taux de respiration entre 40 à 50 battements par minute (bpm).
7. Pour l’acquisition de PC-MRI cine-dépendants, placer une électrode de chaque sur la patte avant droite et la postérieur gauche patte, respectivement (Figure 1 a).
8. Torsadez les câbles de l’électrocardiographie (ECG).
9. Utiliser un support de tête avec barres d’oreilles et d’un bar de morsure pour sécuriser l’animal pour restreindre les mouvements de la tête.
10. Utilisez un tampons de gaze ou de système de chauffage à air chaud pour maintenir la température corporelle en l’aimant.
11. Veiller à ce que l’onde R est clair sur le Moniteur ECG (Figure 1 b) et placer l’animal dans le scanner. Il n’y a pas besoin de placer la bobine de surface sur le dessus du cou de l’animal, comme les images sont acquises par la bobine de volume.

2. IRM Acquisition

1. 2 – 3 % ISO permet de maintenir l’anesthésie pendant toute la procédure d’imagerie. Surveiller en permanence les réponses physiologiques et gardez aussi constante que possible.
2. Une fois l’animal est placé à l’intérieur du scanner et continue d’être physiologiquement stable, démarre l’IRM. Dans cette étude, utilisez un petit animal de 7 T système IRM avec une force de gradient de 630 mT/m, mais les autres intensités de champ de petits systèmes d’IRM animales peuvent être utilisées.
3. Sélectionnez la séquence « Loc » dans le moniteur de la console du scanner MRI et d’acquérir des images de scout le long de chacune des trois orientations à l’aide de n’importe quelle séquence d’acquisition rapide d’images, par exemple, l’écho de spin rapide, pour créer coronale, axiale et sagittale . Le but de ces scout images consiste à déterminer les plans d’imagerie.
4. Veiller à ce que le centre de la tête et du cou de l’animal est au centre de l’aimant. Si nécessaire, ajustez la position de l’animal jusqu'à ce que la position correcte est atteinte. Si l’animal est repositionnée, répéter le balayage pour obtenir des images de scout.
5. Sélectionnez la séquence « temps de vol (TOF) angiographie » dans le moniteur de la console du scanner MRI et acquérir une angiographie TOF 2D tout d’abord pour vérifier la localisation anatomique précise du CCA. Utilisez les paramètres de numérisation suivants : répétition (TR) le temps / echo temps (TE) = 22/4,87 ms, angle de flip = 90°, champ de vision (FOV) = 40 × 40 mm², matrice taille = 256 × 256, tranche épaisseur 0,6 mm, avec le nombre d’excitation (NEX) = 1.
   Remarque : Le nom de la séquence TOF pourrait être vender spécifiques. L’utilisateur peut insérer ces paramètres dans le moniteur de la console.
6. Veiller à ce que la bande de saturation est « on » et qu’il est placée sur le dessus pour éviter toute interférence de signaux veineux.
   Remarque : Pour la bande de saturation, il vient habituellement avec la séquence TOF. Si la bande de saturation n’apparaît pas sur l’écran, veuillez en aviser la personne de service.
7. Après avoir localisé le CCA à l’aide de l’angiographie TOF, cibler le plan de l’image de la PC-IRM au centre de la CCA et l’orienter telle que la tranche est perpendiculaire à la direction du flux sanguin (Figure 2 a).
8. Veiller à ce que la respiration et gating ECG sont connectés au système de MRI, montrant le signal clair sur l’ordinateur de moniteur (Figure 1 b) et configurer le module de déclenchement à être « on » en « Mode de déclenchement » de l’écran de la console du scanner MRI.
9. Confirmer que les réactions physiologiques de l’animal sont stables avant de démarrer le PC-IRM de l’ordinateur de surveillance (Figure 1 b). Vérifiez que les sélections de blocage sont « on » dans l’ordinateur de moniteur et le moniteur de la console du scanner de MRI.
   Remarque : La physiologie système utilisé dans cette étude de suivi est fournie par le vendeur. Pour les scanners plus animales, les systèmes de surveillance de physiologie similaire sont fourni et vender spécifiques.
10. Sélectionnez la séquence de la séquence de PC-MRI dans le moniteur de la console du scanner MRI et effectuer des analyses de PC-MRI fermées en utilisant les paramètres suivants : ms TR/TE=15.55/4.51 (minimum TR et TE), flip angle = 30°, FOV = 40 × 40 mm², matrice taille = 192 × 192, tranche Epaisseur = 2 mm, vitesse d’encodage (VENC) = 120 cm/s, NEX = 8. VENC unidirectionnel est acquise dans la direction dans le plan.
    Remarque : Le temps de scan est environ 8,5 min, mais le temps de numérisation réelle peut être légèrement différent chez les animaux en raison de la variation des cycles cardiaques.
11. Répétez les étapes 2.6 – 2,9 d’acquisition d’images si la région d’intérêt (ROI) doit être modifiée vers un autre emplacement dans le bilan commun de pays, comme à la bifurcation ⁴.
12. Retirer l’animal du scanner et le retourner à sa cage de récupération lorsque l’analyse est terminée.
13. Réchauffer l’animal avec une lampe chauffante pour maintenir la température du corps. Garder les cm de la lampe au moins 15 distance l’animal pour éviter la surchauffe.
14. Lorsque l’animal se met en mouvement et présente une réponse à une pincée de queue ou de l’orteil, éteindre la lampe chauffante.

3. traitement des données

1. Enregistrez les données IRM dans Digital Imaging and Communications au format médecine (DICOM) ou tout autre vendeur spécifique. Générer des ciné séries avec deux types d’images : une image de grandeur (image de l’anatomie) et une image de phase (Figure 2 b).
   Remarque : Dans certains scanners, le troisième type d’image, qui pourrait être l’image de phase de grandeur image × ou la complexe-différence (la soustraction complexe entre les deux acquisitions avec différents gradients de vitesse-encoding), est générée. La troisième image dépend du fournisseur.
2. Pré-traiter les données d’image. Cachée la phase d’image dans le plan de la vitesse et corriger l' erreur de décalage de la phase ⁵.
   Remarque : L’image de phase a une unité arbitraire de Monsieur d’intensité du signal au lieu des valeurs de la vitesse vraie, mais l’intensité du signal Monsieur est linéairement proportionnelle à la vitesse. Le signal maximal de MRI de l’image de phase est généralement affecté comme valeur de VENC, et le signal minimal est assigné la valeur opposée de VENC. Voir le fichier de code supplémentaire 1 pour obtenir un exemple de script Matlab et appuyez sur le bouton de «exécuter».
3. Délimiter soigneusement le retour sur investissement en traçant la limite de la DPA. Comme l’artère peut se dilater et construire durant les différentes phases de cardiaques, délimiter des ROIs pour chaque laps de temps. Calculer le flux sanguin en intégrant sur l’artère ROI, c.-à-d., vitesse × section. La circulation du sang a entraîné de chaque artère a été dans les unités de mL/s. Voir la fiche 2 de code supplémentaire pour obtenir un exemple de script Matlab et appuyez sur le bouton de «exécuter».

Résultats

Bonne tranche de géométrie est essentielle pour assurer le succès de l’expérience de PC-MRI. Le positionnement de plan précis image donne une forme de « round » de l’artère (Figure 3 a), et lorsque l’angulation augmente, c'est-à-direlorsqu’il est moins perpendiculaire à l’artère, la géométrie résultante de l’artère devient ovoïde, menant à plus grand volume partiel effets (Figure 3 b). Les ...

Discussion

PC-IRM est une approche globale pour l’évaluation non invasive et longitudinale de la circulation sanguine. Nous présentons un protocole pour l’exécution de PC-MRI du rat CCA. Cette procédure est facile à effectuer dans n’importe quel animal IRM et montre la bonne reproductibilité.

La technique de PC-MRI a une popularité croissante en humain ^10,11 ainsi que les études animales ^4,

matériels

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