Septik Artrit Boyuna değerlendirilmesi için MR Hedefli Kontrast Ajan kullanarak in vivo Makrofaj Görüntüleme

Özet

Biz makrofaj MR görüntüleme sağlayan, septik artrit ultrasmall süperparamanyetik kontrast madde (USPIO) kullanarak gerçekleştirmek için nasıl göstermek bir ilk ve boyuna In vivo non-invaziv değerlendirilmesi.

Özet

Makrofajlar başlatılması, geliştirilmesi ve bakteriyel enfeksiyona inflamatuvar yanıt düzenlenmesinde anahtar hücrelerdir. Makrofajlar yoğun ve giderek enfeksiyonun erken aşamalarında gelen septik eklemlerde işe ve sızma patojenlerin etkili şekilde yok edilmesi elde sonra gerileme gerekiyordu. Tedavisinin akut sinovit ve izleme erken teşhis: virüslü bir ortak in vivo makrofaj aktivite tespit yeteneği bu nedenle iki ana uygulama sağlayabilir.

In vivo makrofaj noninvaziv tespiti gibi ultrasmall süperparamanyetik demir oksit (USPIO) olarak demir nanopartiküller kullanarak manyetik rezonans görüntüleme ile yapılabilir. Intravasküler veya eklem içi uygulamadan sonra, USPIO özellikle kendi manyetik özellikleri nedeniyle aktive makrofajlar, ve, tarafından fagosite edilir, makrofaj infiltrasyonu gösteren dokularda sinyal değişikliklere neden. Bir quantitativparçacıkların enjeksiyon doku içindeki demir miktarı ile ilişkilidir ve bu nedenle USPIO-yüklü hücrelerin sayısını göstermektedir sonra sinyal kaybı ile alan (koyu piksel sayısı) gradyan eko MR görüntüleri üzerinde görüldüğü gibi, sızmaya e değerlendirilmesi mümkündür.

Biz izin, septik artrit bir hayvan modelinde USPIO-gelişmiş MR görüntüleme kullanılarak makrofaj görüntüleme gerçekleştirmek için burada bir protokol mevcut makrofaj infiltrasyonu ve tedavi eylem bir değerlendirme in vivo noninvaziv değerlendirilmesinde bir başlangıç ​​ve boyuna.

Giriş

Manyetik rezonans görüntüleme (MRG) yüksek uzaysal çözünürlüğü ve yumuşak doku kontrastı nedeniyle bulaşıcı sinovit gösterilmesi için tercih edilen görüntüleme yöntemi olarak kabul edilir. Vazodilatasyon ve anjiyogenez ¹ vaskülarite artışı nedeniyle de histolojik bulguları ile uyumlu artrit düşük T1 ve hücre dışı su içeriği artan varlığı yansıtan yüksek T2 sinyal ve gadolinyum tabanlı-kontrast madde uygulamadan sonra belirgin bir geliştirme MRG görülen sinyal değişiklikleri,. Bununla birlikte, MRI genellikle kalıcı geliştirme genişlemiş hücre dışı alanı sebat (granülasyon dokusu, fibrotik skar) ² nedeniyle klinik ve biyolojik olarak iyileşmiş septik artritli hastaların eklem görülebilir olarak antibiyotik tedavisi sırasında enfeksiyon çözünürlüğü göstermek edemiyor. Hücre dışı değişikliklerin yanı sıra, makrofajlar yoğun bir işe alım da dahil olmak üzere inflamatuvar hücreler kitlesel olarak sızmaksinovya ödenmiyor. Makrofajlar, bakteriyel enfeksiyon ³ akut ve kronik faz hem de önemli bir rol oynamaktadır. Makrofaj kaynaklı inflamasyon ⁴ başlamak için onarım önlenmesi, sürece nekrotik dokular kaldırılmaz gibi devam onlar, patojen mikroorganizmaların ortadan kaldırmak için gerekli olan iltihabi reaksiyon neden ve inflamasyon çözünürlük koordine. Bu nedenle, etkin tedavi sonrası enfekte sinovya içinde makrofaj infiltrasyonu azaltılması enfeksiyon kararın güvenilir bir göstergesi olabilir. Hücresel görüntüleme patolojik doku içinde özel hücre infiltrasyonu göstermek yapabiliyor. Özel makrofaj MR kontrast madde yaygın olarak araştırılmıştır hedef kullanarak ve eklem iltihabı ya da enfeksiyon ^5-7 göstermek için yeteneğini göstermiştir. Damardan bir enjeksiyondan sonra, bu tür USPIO (ultrasmall süperparamanyetik demir oksitler), partiküller gibi hedeflenen kontrast maddeleri, makrofajlar gibi fagositik hücreler tarafından alınır vekendi manyetik özellikleri nedeniyle, makrofaj infiltrasyonu ⁸ sunma dokularda sinyal değişikliklere neden. Boyuna bu MR sinyal değişiklikleri tedavi takip makrofaj infiltrasyonu in vivo noninvaziv değerlendirilmesinde bir sağlar ve USPIO yüklü-makrofajlar ilgili sinyal değişiklikleri bir azalma tedavi başarı gösterecektir. Bu raporun amacı noninvaziv sinovya içinde makrofaj infiltrasyonu azaltılması göstererek septik artrit izlemek için makrofaj MR görüntüleme gerçekleştirmek için nasıl sunmaktır.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protokol

Hayvan denekler üzerinde yapılan tüm işlemler Üniversitesi Hastanesi Kurumsal Hayvan Bakım Komitesi tarafından onaylanmıştır.

1. Eklem içi Bakteriyel Aşılama

1. Enjeksiyondan önce, kurucu spinae kas içinde ksilazin (4 mg / kg) ile karıştırıldı ketaminin kas içi enjeksiyonu (30 mg / kg vücut ağırlığı) ile anestetize tavşan. Hayvanların pençe tutam yanıt başarısız kontrol ederek tam anestezi olduğundan emin olun. Bu protokol diz ekleminin eklem içi enjeksiyon için yeterli anestezi sağlar. Anestezi sırasında oksijen maskesi altında hayvanların yerleştirin.
2. Hayvanların diz tıraş. Povidon-iyot solüsyonu uygulaması takip povidon-iyot fırçalayın ve alkol 3 alternatif mendil tarafından aseptik enjeksiyon için diz hazırlayın.
3. El gösterildiği gibi steril bir iğne kapağı veya steril bir prob kullanarak diz ön yönü bir elastik yapı olarak patellar tendon belirlemek.
4. görsel kontrol ile ve anterior yaklaşım kullanarak, patellar tendon ile 12 tavşan her birinin sağ diz perkütan bir 25 G iğne yerleştirin.
5. 10 ⁶ arasında bir konsantrasyonda UFC / ml 'de Staphylococcus aureus bakteriyel süspansiyon (Neumann suşu) 1 ml' si ile her diz enjekte edilir. Direnci olmayan bir enjeksiyon iğne ucunun eklem içi konumu onaylar.
6. Enjeksiyon işlemleri sonra, ısı kaybını önlemek ve göğüs hareketi gözlemleyerek solunum hızı izlemek için konvektif kaynak altında hayvan tutun. Bir kez uyanık, yiyecek ve su ücretsiz erişim ile kafeslerde hayvanlar tutmak.
7. 0.1 mg / kg 'buprenorfin, her 8 saatte bir kas içi enjeksiyon ile tatbik ağrı yönetme.
8. Klinik olarak yiyecek ve su, kilo kaybı, sıcaklık ve genel davranış tüketilen miktarda izlenmesi, her gün tavşan gözlemlemek.
9. Görüntü için enfeksiyon akut faz en kısa sürede ilk MR görüntüleme oturumu gerçekleştirmekBir hayvan önemli bir kilo kaybı sunulur olarak (% 10), genel olarak bu yaklaşık 2 gün sonra ortaya çıkar.
10. Intravenöz ilaç uygulama MR incelemeden önce gerekiyorsa, bir kulak venöz erişim (bkz. aşağıda) yüklenebilir.

2. MRI Sınav

Görüntüleme hayvanlar yaşadığında, dikkatli bir hayvan kurulum hayvan konfor ve en uygun anestezi sağlamak için önemli bir özelliktir. Bu en iyi görüntüleme sonuçları için izin ve uzunlamasına çalışmalar için bir üreme görüntü elde etme sağlayacaktır. Hayvanın boyutu nedeniyle, bir klinik boyutlu MR ünitesi (1.5 T veya T 3), bir çok uygundur. Bu tavşan diz keşif için uygun çözünürlük ve kontrast-gürültü oranı sağladığı gibi 8 kanallı klinik diz bobin kullanılır.

1. Görüntüleme sistemi kurulum önce, bir kulak damar yoluyla bir periferik venöz erişim yükleyin. Bu erişim kontrast madde enjekte hizmet edecektir.
   1. Tıraş ve kulak dezenfekte edin.
   2. lidokain deri altı enjeksiyonu ile lokal anestezi uygulayın.
   3. Lateral kulak damar içinde 25 G kateter yerleştirin.
   4. 1 ml steril fizyolojik serum enjeksiyonu ile geçirgenlik değerlendirin.
   5. Yapışkan dokunarak ile kateter koruyun.
2. Ksilazin (4 mg / kg) ile karıştırıldı ketaminin kas içi enjeksiyonu (30 mg / kg vücut ağırlığı) ile hayvanların anestezisi. Onlar pençe tutam yanıt vermeyen kez Hayvanlar tam anestezi. 200 ml / dk 'lık bir akış oranı ile oksijen vererek, tavşan, bir yüz maskesi yerleştirin.
3. Bir kez tam anestezi, MR görüntüleme ünitesine hayvan almak. Yeri hayvanlar böylece diz MR bobinin merkezinde yer olduğunu. Tibia uzun ekseni MR görüntüleme ünitesi tabloya paralel şekilde, tam uzantısı hayvanların ayakları yerleştirin. En iyi bacak konumunu korumak için Velcro bağlantı elemanları veya kum torbaları kullanın.
4. Hayvanların kardiyo-solunum izleme olarak gerekli değildiranestezi protokolü spontan solunum derin anestezi sağlar, ancak hayvanlar anestezi kaynaklı ısı kaybını önlemek için örtülü olması gerekir.
5. MR protokolü Tablo 1'de ayrıntılı olarak verilmiştir. En iyi kurulum dahil toplam satın alma için ortalama süresi 20 dk.
6. Farklı düzlemlerde MR görüntüleme gerçekleştirin. Bu sıralı boyuna sınavları için görüntü konumu anatomik tekrarlanabilirliği sağlar ve histolojik dilimleri ile en iyi korelasyon izin verdiği Bununla birlikte, diz enine düzlemi (tibia dik) referans planıdır.
7. Artırılmamış dizilerinin tamamlandığında, kulaktan venöz erişim yoluyla UPSIO kontrast maddesi enjekte edilir. Yavaş yavaş 150 mmol Fe / kg 'lık tek bir doz olarak, demir oksit parçacıkları yönetmek. Steril fizyolojik serum, 1 ml enjeksiyonu ile kateter durulayın.
8. Enjeksiyon sonrası gelişmiş GRE ağırlıklı dizisi 24 saat tekrarlayın. Bu gecikme, bu parçacıklar tarafından fagosite izin verirmakrofajlar.
9. Ilaç etkisi (antibiyotikler, steroidler, anti-makrofaj antikorlar, vb.) Değerlendirilmesi uzunlamasına çalışmalar, yukarıda tarif edilen protokol kullanılarak sıralı MR incelemeleri tekrarlayın.

3. Görüntü Analizi

1. Boyuna değerlendirilmesi için aynı anatomik seviyede ölçümler, ve kolayca tanımlanabilir dönüm noktası tanımlar. Örneğin, patella en geniş çapı görülmektedir eksenel düzlem boyunca elde tekrarlanabilir ölçümü (Şekil 1) elde etmek için güvenilir bir yoldur.
2. Bir DICOM tabanlı yazılım (örneğin Osirix gibi) veya bir resim işleme yazılımı (ImageJ) kullanarak görüntü analizi yapın.
3. ImageJ yazılımı kullanarak, "düzensiz alan" çizim aracını kullanarak USPIO-gelişmiş GRE T2 ağırlıklı görüntü sinyal kaybı gösteren sinovyal alanının segmentasyon gerçekleştirin. Karanlık sinyali ile sinovyum özetlenen sonra, / alan elde etmek için "Analiz" tıklayınpiksel sayısı (Şekil 2).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Sonuçlar

Kontrastsız görüntülerde, enfekte diz sinovyum femur ve patella düşük sinyal yapıları (Şekil 1) olarak görünür iken, yumuşak doku çevresindeki ayırt olmayan bir ara sinyal bir yaygın şişlik sunar.

USPIO-gelişmiş görüntülerde, kontrast madde verildikten sonra 24 saat, USPIO-yüklü makrofajlar içeren sinovyal alanı sinyal kaybı (Şekil 1 ve 2) gösterecektir.

Sinovya zan içindeki makrof...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Tartışmalar

Nonspesifik gadolinyum tabanlı kontrast ajanlar hücre dışı alanı hacmi ve perfüzyon hakkında bilgi sağlarken, USPIO-gelişmiş MR ile makrofaj görüntüleme doku örnekleme ⁹ gerek kalmadan kesin bir anatomik lokalizasyon ve enfekte sinovya içinde makrofaj infiltrasyonu niteliksel bir değerlendirme sağlar. Yüksek hassasiyeti nedeniyle, USPIO bile ince hücresel enfeksiyonun erken aşamalarında mevcut sızmak gösterebilir. Patojenler giderek kaldırılır başarılı antibiyotik tedavisi altın...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Name of Reagent/Material	Company	Catalog Number	Comments
P904	Guerbet		Dose: 150 μmol Fe/kg
Ketamine (500 mg/ml ketamine)	Virbac		Dose: 30 mg/kg
Rompun (20 mg/ml Xylazine)	Axience		Dose: 4 mg/kg
Buprenorphine	Vetoquinol		Dose: 0.1 mg/kg/8 hr
BD 22 G, 1 inch	BD Biosciences	381423
BD 25 G, 5/8 inch	BD Biosciences	305122