Yazarlar
Bize Ulaşın

Oturum Aç

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

Bu yordamı genel amacı fare ortak karotid arter kan akışında noninvaziv faz kontrast manyetik rezonans görüntüleme kullanarak ölçmek etmektir.

Özet

Faz kontrast manyetik rezonans görüntüleme (PC-MRI) kan akımı gibi akışı ile ilgili parametreleri ölçmek invaziv olmayan bir yaklaşımdır. Önceki çalışmalar anormal kan akımı sistemik vasküler riski ile ilişkili olabilir göstermiştir. Böylece, PC-MRI ilgili klinik araştırmalar için kardiyovasküler hastalıkların hayvan modellerden alınan verileri tercümesi kolaylaştırabilir. Bu raporda, biz ortak karotid arter (CCA) kan akımını ölçmek için cine-gated PC-MRI kullanarak fareler açıklayınız ve ilgili analiz yöntemleri tartışmak. Bu yordam bir imzalat, canlı hayvan gerçekleştirilebilir ve ötenazi işlemden sonra gerektirmez. Önerilen tarama parametreleri için kan akımı, sonuç mükemmel tekrarlanabilirlik gösteren tekrarlanabilir ölçümler verim. Bu makalede açıklanan PC-MRI yordam farmakolojik test, patofizyolojik değerlendirme ve serebral hemodinami değerlendirme için kullanılabilir.

Giriş

Manyetik rezonans görüntüleme (MRG) iç vücut yapıları ve Fizyoloji ayrıntılı bilgiler sağlar ve giderek preklinik hayvan çalışmaları ve klinik tanı için kullanılıyor çok yönlü bir yaklaşımdır. Hayvan modelleri çok önemli klinik dolaylı 1daha iyi anlamak için önemlidir. Hayvan modelleri oldukça anestezi gereksinimleri ve fizyolojik parametreler ile ilgili olarak insanlardan farklı olarak, MRI yordamlar kadar hayvanlar için duruma getirilmesi önem varsayar.

Faz kontrast MRI (PC-MRI) kan akımı gibi akışı ile ilgili parametreleri ölçmek için akan spin hızı kullanır MRI özel bir türüdür. PC-MRI ile hayvan modellerini kullanarak ana arterlerde akışı desen eşleme, kardiyovasküler patolojileri 2ışık yardımcı olur. Ayrıca, PC-MRI non-invaziv kan akımı patofizyolojik koşulları 3doğal değişiklikler izleyebilirsiniz. Bu gözlemler PC-MRI insan kalp-damar hastalıkları hayvan modellerinde kullanılan değerli bir yaklaşım olduğunu göstermektedir.

Bu raporda, miktar kan akımı sıçan ortak karotid arter (CCA) için bir yöntem açıklanmaktadır. Baş ve boyun oksijenli kan ile iki CCAs vermeniz ve karotid arter hastalığı inme önemli bir nedenidir. Bu nedenle, CCA içinde erken patoloji tespit çok önemli. Bu yordamı yaklaşık olarak 15 dk süresince ve potansiyel olarak hemodinami değişikliği, böyle ateroskleroz veya kontur ile koşulları uygulanabilir.

Protokol

Kurumsal Bakım ve kullanım Komiteleri (IACUC) Çin Tıp Üniversitesi'nin tüm prosedürleri onayladı.

1. hayvan hazırlık ve izleme

  1. Cüzdan, anahtarlar, kredi kartı, vb gibi tüm manyetik olarak duyarlı nesneler MRI tarama için hayvan hazırlık başlıyor önce tarayıcı oda dışında bırakın.
  2. Başlangıçta bir indüksiyon kutusuna gerektiği gibi 3-5 min için %5 isoflurane (ISO) ve oksijen (2 L/dak) karışımı kullanarak fare (2 aylık erkek Sprague-Dawley (SD) fare, 280-350 g) anestezi.
  3. Hayvan yaslanmış ve bir kuyruk veya ayak çimdik yanıt sergiler, ISO yönetim durdurma ve hayvan tarama odasına aktar.
  4. Fare kafa ilk yüzükoyun MRI yatakta yerleştirin ve anestezi korumak için bir burun konisi aygıtı üzerinden % 2-3 ISO teslim.
  5. Solunum solunum yastık algılayıcıyı hayvanın gövde altında yerleştirerek izlemek.
  6. Sensör bir solunum sistemi ve solunum hızı arasında 40-50 vuruş / dakika (bpm) için onay bağlayın.
  7. PC-MRI toplama, cine geçitli bir elektrot doğru forepaw koyun ve sol arka pençe, sırasıyla (Şekil 1a).
  8. Elektrokardiyografi (EKG) kabloları birlikte twist.
  9. Bir kafa tutucu kulak bar ve bir ısırık bar ile kafa hareketi kısıtlamak için hayvan güvenliğini sağlamak için kullanın.
  10. Sistem veya gazlı bez yastıkları ısıtma sıcak bir hava içinde iken mıknatıs vücut ısısını korumak için kullanın.
  11. R-dalga ECG monitörde (Şekil 1b) açık olduğundan emin olun ve hayvanın tarayıcıya yerleştirin. Görüntü birimi bobin tarafından alınan hayvanın boyun üst yüzey bobin yerleştirmek için gerek yoktur.

2. Mr'ı edinme

  1. % 2 – 3 ISO tüm görüntüleme işlemi sırasında anestezi korumak için kullanın. Sürekli olarak fizyolojik tepkiler ve tutmak kadar sürekli izlemek.
  2. Hayvan tarayıcının içinde yerleştirilir ve fizyolojik olarak kararlı olmaya devam ediyor sonra MRI taramaları başlatın. Bu çalışmada 630 mT/m bir degrade gücü ile 7 T küçük bir hayvan MRI sistemi kullanmak, ama diğer alan güçlü küçük hayvan MRG sistemlerinde kullanılabilir.
  3. MRI tarayıcı konsol monitörden "Localizer" serisi seçin ve izci görüntüler koronal, Aksiyel, oluşturmak için herhangi bir hızlı görüntü alma sırası, Örneğin, hızlı spin eko kullanarak tüm üç yönelimleri boyunca ve sagittal görüntüleri elde . Bunlar amacı izci görüntüleri görüntüleme uçaklar belirlemektir.
  4. Hayvanın baş ve boyun ortasına mıknatıs merkezinde olduğundan emin olun. Doğru konumuna ulaşılıncaya kadar gerekirse, hayvanın pozisyonunu ayarlayýn. Hayvan yeniden konumlandırdıysanız izci görüntüleri elde etmek için tarama tekrarlamak.
  5. "Saat uçuş (TOF) Anjiyo" serisi MRI tarayıcı konsol monitörden seçin ve ilk CCA tam anatomik yerini tespit etmek için bir 2D TOF anjiyo elde etmek. Aşağıdaki Tarama parametreleri kullanın: tekrarı zaman (TR) / echo zaman (TE) 22/4,87 ms, fiske vurmak açı = 90 °, görüş alanı (FOV) = 40 × 40 mm2, matris boyutu = 256 × 256, dilim kalınlığı uyarma (NEX) sayısı ile 0.6 mm = = 1.
    Not: TOF sırasının adı işportacı özgü olabilir. Kullanıcı konsol monitör bu parametreler ekleyebilirsiniz.
  6. Doygunluk band "açık" ve venöz sinyalleri önlemek için üst yerleştirilir emin olun.
    Not: Doygunluk grup için genellikle TOF dizisi ile geliyor. Doygunluk grup monitörde görünmüyorsa, hizmet kişi bildirin.
  7. TOF anjiyo kullanarak CCA bulmak sonra PC-MRI CCA ortasına görüntü boyutunda hedef ve öyle ki dilim kan akımı (Şekil 2a) yönüne dik orient.
  8. Solunum ve ECG çoğunluğuna net sinyal (Şekil 1b), monitör bilgisayarda gösterilen MRI sisteme bağlı ve "" "tetik modu" Mr tarayıcı konsol monitörden olmak tetikleyici modülü ayarlamak emin olun.
  9. Bilgisayardan izleme (Şekil 1b) PC-MRI tarama işlemini başlatmadan önce hayvanın fizyolojik yanıt istikrarlı olduğunu onaylayın. Perdeleme seçimleri "Tarih" monitör bilgisayar ve konsol monitör MRI inceden inceye gözden geçirmek içinde olduğundan emin olun.
    Not: Bu çalışmada kullanılan sistem izleme Fizyoloji işportacı tarafından sağlanır. En hayvan tarayıcılar için sağlanan ve işportacı özgü benzer Fizyoloji izleme sistemleri vardır.
  10. PC-MRI dizisi dizi MRI tarayıcı konsol monitörden seçin ve aşağıdaki parametreleri kullanarak geçişli PC-MRI taramaları gerçekleştirmek: TR/TE=15.55/4.51 ms (minimum TR ve TE), fiske vurmak açı 30 ° FOV = 40 × 40 mm2, matris boyutu = 192 × 192, dilim = kalınlığı 2 mm, (VENC) kodlama hızı = 120 cm/s =, = NEX ile 8. Tek yönlü VENC uçak aracılığıyla yönde kazanılır.
    Not: Tarama zamanı yaklaşık 8,5 min, ama gerçek tarama zamanı nedeniyle kardiyak döngüleri varyasyon hayvanlar arasında biraz farklı olabilir.
  11. CCA, başka bir konuma gibi çatallanma 4' değiştirilecek bölgedir faiz (ROI) 2.6-2,9 resim alma, yineleyin.
  12. Hayvan tarayıcıdan çıkarın ve tarama tamamlandığında onun kurtarma kafes dönmek.
  13. Hayvan vücut ısısını korumak için Isıtma lambası ile sıcak. Lamba en az 15 cm aşırı ısınmayı önlemek için hayvan uzakta tutmak.
  14. Ne zaman hayvan taşımak başlar ve bir yanıt bir kuyruk veya ayak çimdik olarak sergileyen, Isıtma lambası dön.

3. veri işleme

  1. MRG veri Digital Imaging and Communications Tıp (DICOM) biçimi veya diğer bir işportacı özgü biçimde kaydedin. İki tür ile Cine seriyi oluşturmak: bir büyüklük görüntüyü (anatomi) ve faz görüntü (Şekil 2b).
    Not: bazı tarayıcılar büyüklüğü görüntü × faz veya karmaşık farkı (farklı degradeler hız kodlama ile iki satın almalar arasında karmaşık çıkarma) olabilir, görüntü üçüncü türü oluşturulur. Üçüncü resim satıcı bağımlıdır.
  2. Görüntü verileri önceden işlemek. Gizli faz hız harita içine görüntü ve faz-ofset hata 5düzeltin.
    Not: Faz görüntü sinyal şiddeti gerçek hız değerleri yerine rasgele bir Bay birimi var, ama Bay sinyal şiddeti hız için doğrusal olarak orantılıdır. Faz görüntüden yüksek MRI sinyal genellikle VENC değeri olarak atanır ve minimum sinyal VENC ters değeri atanır. Matlab komut dosyası örneği için tamamlayıcı kod dosyasına 1 bakın veÇalıştır"düğmesine basın.
  3. ROI dikkatle CCA sınırını izleyerek betimlemek. Arter dilate ve çeşitli kardiyak aşamalarında oluşturmak gibi her zaman dilimi için ROIs betimlemek. Kan akımı arter yatırım getirisi, yani, hız × alan üzerinde entegre ederek hesaplayın. Her arter sonuçlandı kan akışının mL/s biriminde yapıldı. Matlab komut dosyası örneği için tamamlayıcı kod dosyasına 2 bakın veÇalıştır"düğmesine basın.

Sonuçlar

Doğru dilim geometri PC-MRI deney başarısı sağlamak için çok önemli. Uçak doğru görüntü konumlandırma bir "yuvarlak" arter şekli (Şekil 3a) görüntüler ve arter ile daha az dik olduğunda bükülme, yani, arttıkça elde edilen arter geometri oval, kısmi hacmin daha büyük lider olur etkileri (Şekil 3b). Şiddetli kısmi ses efektleri kan akışı 6,

Tartışmalar

PC-MRI kan akımı non-invaziv ve boyuna değerlendirilmesi için kapsamlı bir yaklaşım olacaktır. Biz PC-Mr sıçan CCA'ı gerçekleştirmek için bir protokol mevcut. Bu yordam herhangi bir hayvan MRI tarayıcı gerçekleştirmek kolay ve iyi tekrarlanabilirlik gösterir.

PC-Mr tekniği insan 10,11 hem de hayvan çalışmaları 4,12artan popülerlik kazanmıştır. Bu ça...

Açıklamalar

İfşa etmek bir şey yoktur.

Teşekkürler

Bu eser Bakanlığı Bilim ve teknoloji, Tayvan, grant MOST-105-2314-B-039-044-MY2 sayısı altında gelen hibe tarafından desteklenmiştir.

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
7T small animal MRI systemBruker
Isoflurane Baxter1001936040anesthetic
ECG lead 3M2269T
MatlabMathWorkssofeware for image processing
Monitoring and gating systemSA instruments, IncModel 1030

Referanslar

  1. Zakszewski, E., Schmit, B., Kurpad, S., Budde, M. D. Diffusion imaging in the rat cervical spinal cord. J Vis Exp. (98), (2015).
  2. Wise, R. G., Al-Shafei, A. I., Carpenter, T. A., Hall, L. D., Huang, C. L. Simultaneous measurement of blood and myocardial velocity in the rat heart by phase contrast MRI using sparse q-space sampling. J Magn Reson Imaging. 22 (5), 614-627 (2005).
  3. Skardal, K., Espe, E. K., Zhang, L., Aronsen, J. M., Sjaastad, I. Three-Directional Evaluation of Mitral Flow in the Rat Heart by Phase-Contrast Cardiovascular Magnetic Resonance. PLoS One. 11 (3), e0150536 (2016).
  4. Peng, S. L., et al. Phase-contrast magnetic resonance imaging for the evaluation of wall shear stress in the common carotid artery of a spontaneously hypertensive rat model at 7T: Location-specific change, regional distribution along the vascular circumference, and reproducibility analysis. Magn Reson Imaging. 34 (5), 624-631 (2016).
  5. Yu, H. Y., Peng, H. H., Wang, J. L., Wen, C. Y., Tseng, W. Y. Quantification of the pulse wave velocity of the descending aorta using axial velocity profiles from phase-contrast magnetic resonance imaging. Magn Reson Med. 56 (4), 876-883 (2006).
  6. Peng, S. L., et al. Optimization of phase-contrast MRI for the quantification of whole-brain cerebral blood flow. J Magn Reson Imaging. 42 (4), 1126-1133 (2015).
  7. Peng, S. L., Shih, C. T., Huang, C. W., Chiu, S. C., Shen, W. C. Optimized analysis of blood flow and wall shear stress in the common carotid artery of rat model by phase-contrast MRI. Sci Rep. 7 (1), 5253 (2017).
  8. Bozgeyik, Z., Berilgen, S., Ozdemir, H., Tekatas, A., Ogur, E. Evaluation of the effects of sildenafil citrate (viagra) on vertebral artery blood flow in patients with vertebro-basilar insufficiency. Korean J Radiol. 9 (6), 477-480 (2008).
  9. Swampillai, J., Rakebrandt, F., Morris, K., Jones, C. J., Fraser, A. G. Acute effects of caffeine and tobacco on arterial function and wave travel. Eur J Clin Invest. 36 (12), 844-849 (2006).
  10. Neff, K. W., Horn, P., Schmiedek, P., Duber, C., Dinter, D. J. 2D cine phase-contrast MRI for volume flow evaluation of the brain-supplying circulation in moyamoya disease. AJR Am J Roentgenol. 187 (1), W107-W115 (2006).
  11. Stalder, A. F., et al. Quantitative 2D and 3D phase contrast MRI: optimized analysis of blood flow and vessel wall parameters. Magn Reson Med. 60 (5), 1218-1231 (2008).
  12. Dall'Armellina, E., et al. Improved method for quantification of regional cardiac function in mice using phase-contrast MRI. Magn Reson Med. 67 (2), 541-551 (2012).
  13. Peng, S. L., Ravi, H., Sheng, M., Thomas, B. P., Lu, H. Searching for a truly "iso-metabolic" gas challenge in physiological MRI. J Cereb Blood Flow Metab. 37 (2), 715-725 (2017).
  14. Liu, P., et al. Quantitative assessment of global cerebral metabolic rate of oxygen (CMRO2) in neonates using MRI. NMR Biomed. 27 (3), 332-340 (2014).
  15. Xu, F., Ge, Y., Lu, H. Noninvasive quantification of whole-brain cerebral metabolic rate of oxygen (CMRO2) by MRI. Magn Reson Med. 62 (1), 141-148 (2009).
  16. Lotz, J., Meier, C., Leppert, A., Galanski, M. Cardiovascular flow measurement with phase-contrast MR imaging: basic facts and implementation. Radiographics. 22 (3), 651-671 (2002).
  17. Pelc, N. J., Herfkens, R. J., Shimakawa, A., Enzmann, D. R. Phase contrast cine magnetic resonance imaging. Magn Reson Q. 7 (4), 229-254 (1991).
  18. Kim, D., et al. Accelerated phase-contrast cine MRI using k-t SPARSE-SENSE. Magn Reson Med. 67 (4), 1054-1064 (2012).
  19. Valvano, G., et al. Accelerating 4D flow MRI by exploiting low-rank matrix structure and hadamard sparsity. Magn Reson Med. 78 (4), 1330-1341 (2017).

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

T psay 139kan akduvar kesme stresh z kodlamasolunum ge i ifazEKG ge i i

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Bize Ulaşın

KÜTÜPHANEYE TAVSİYE ET

JoVE HABER BÜLTENLERİ

Araştırma

Eğitim

Yazarlar

Kütüphaneciler

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır