This work was partly supported by grants from the National Institutes of Health (NIH), under grant numbers R01 MH084021, R01 NS067015, R01 AG042753, NS076588, NS029029-20S1, R21 NS078656; and from National Multiple Sclerosis Society, under grant number of RG4707A2.

NOT: protokol Teksas Güneybatı Tıp Merkezi Kurumsal Değerlendirme Kurulu Üniversitesi tarafından onaylanmıştır. Deney öncesi Gaz Dağıtım Sistemi ve Hazırlık Adımları 1. Şeması <ol style="margin-left: 40px;"><li> Gaz dağıtım sistemi (Şekil 1) diyagramı gözden geçirin. % 5 CO 2,% 21 O 2 ve% 74 N 2 içeren bir tıbbi dereceli gaz karışımı ile 200 L Douglas çanta (Ürün no 1) doldurun. </li><li> Tek yönlü gaz akışını sağlamak için iki yönlü olmayan, yeniden soluk valfi (Madde # 3) iki diyafram (4 Ürün #) yerleştirin. Mıknatıs odasına bu monte iki yönlü valf ve gaz dolu Douglas çantası (1 Ürün no) getirin. </li><li> İki yollu vana (Ürün no 3) giriş ucuna gaz dağıtım borusunu (Ürün # 7) bağlayın. Ağırlık destek için baş bobin tarafına gaz dağıtım borusunu (Ürün # 7) takın. Gaz dolu Douglas gaz dağıtım borusu (Ürün # 7) diğer ucunutorba (Ürün # 1). </li><li> Ağızlık (Ürün # 5) dirsek-konnektörü aracılığıyla U-şekilli tüp (Ürün # 12) (gaz örnekleme portu ile Ürün # 13 mühürlü) bağlayın. </li><li> Başka bir dirsek-konnektörü (Ürün # 13) üzerinden U-şekilli tüp (Ürün # 12) gaz örnekleme boru (Ürün no 9) bağlayın. </li><li> Gaz-örnekleme boru (Ürün no 9) diğer ucuna küçük bir hava filtresi (Madde 11.) bağlayın. CO 2 (Öğe # 14) hava filtresi (Madde 11.) diğer ucunu monitör. </li><li> MRG paketi kontrol odasında, CO 2 (Öğe # 14) ve pulse oksimetre (Ürün # 15) monitörlerde açın. CO 2 monitör için bir oto-kalibrasyon gerçekleştirin. </li><li> USB bağlantı noktalarını kullanarak bir dizüstü bilgisayara monitör bağlayın. Monitörler ile iletişim HyperTerminal yazılımını açın. Kez &#39;monitörlerde zamanlayıcı zaman aşağı yazma ve karşılık gelen bir zamanlayıcı ile kere&#39; monitörlerde eşitleyin. Zamanlayıcı zaman ve monitörlerde kez farklar veri pro muhasebeleştirilir olacakbirisi ürün işleme (adım 4.4). </li><li> Çubuğun bir ucu mıknatıs oda içinde olan ve diğer ucu kontrol odasında böylece bir dalga kılavuzu bir sinyal çubuğun bir ucunu. NOT: sinyal çubuğu üç yollu vana geçerken tarama sırasında (Ürün no 2) gerekli mıknatıs oda içinde araştırmacı bilgilendirilmesi için kullanılır. </li></ol> Deney sırasında 2. Prosedürler <ol style="margin-left: 40px;"><li> MRG masaya yalan konuyu isteyin ama / onu henüz mıknatıs deliğine onu koymayın. Onlar tarama sırasında rahatsızlık hissederseniz hemşire çağrı düğmesine basın konuyu söyleyin. Herhangi bir yağ çıkarmak için towelette temizlik bir parça ile yaptığı / burnunu silmek için konuyu isteyin. </li><li> Konu ağız yoluyla nefes ve solunum ritmi kurmak ve sürdürmek için söyleyin. Sonra konuyla ilgili bir burun klip (Ürün # 6) uygulanır. </li><li> El üzerinden iki-yollu vana (Madde # 3) orta noktasına U-şekilli tüp (Ürün # 12) açık ucunuyay konektörü (Ürün # 13). </li><li> Konu ağızlık nefes böylece yavaşça kişinin ağzına ağızlık yerleştirin. Yavaşça konuya parmak ucuna pulse oksimetre (Ürün # 15) parmak sensörü takmak. </li><li> Konunun baş baş bobinin iso-merkezi olduğunu sigortalayın. Mıknatıs deliğin içinde ona / onu yerleştirmek için MRG tabloyu çalıştırın. </li><li> Mıknatıs oda içinde bir araştırmacı kalır konuyu izlemek ve Douglas çanta (Ürün # 1) üç yollu vana geçmek için hazırlıklı olmak emin olun. Araştırmacı kulaklıklar ve MRG gürültü engellemek için kulaklık takmış olduğundan emin olun. </li><li> EtCO 2 ve arteriyel oksijen satürasyonu fraksiyonu CO 2 (Ürün # 14) ve pulse oksimetre (Ürün # 15) monitörlerde görüntülenen (sO 2) parametrelerini kontrol kontrol odasında, mıknatıs odası kapısını kapatın ve. Dizüstü parametrelerin kayıt başlatın. </li><li> Kullanarak taramaya başlamak için MR operatörü talimatKan Oksijenizasyon-Level-Bağımlı (BOLD) dizisi. 3T MR tarayıcı için, BOLD görüntüleme parametreleri şunlardır: TR / TE = 1.500 / 30 msn, Flip açısı = görünümünde = 220 x 220 mm 2, matris = x 64 64, 29 dilim 60 °, tarla, 5 = kalınlığı mm, dilimleri, 361 ciltlik arasında hiçbir boşluk. Supap zamanlaması anahtarlama listede olduğu önceden hazırlanmış sayfasını gözden geçirin ve bir anahtar gerektiğinde hafifçe sinyal çubuğu salıncak. Kalp hızı, sO 2, ve ETCO 2 olmak üzere, öznenin fizyolojisine yakın ilgi. </li><li> Şimdi, mıknatıs oda içinde, Douglas çanta üzerinde konusu ilham gazın türünü kontrol sinyalizasyon çubuğunun hareket dayalı (Madde 1.) geçiş. </li><li> Çalışmanın uzunluğu bu işleme devam edin. 9 dk görüntüleme döneminde, vana anahtarlama yaklaşık her dakika gerçekleşir emin olun. Anahtarın zamanlaması sürece EtCO2 zaman ders olarak kaydedilir, tam kesin olmak zorunda olmadığını unutmayın. &lt;br /&gt; Not: Konu tarama sırasında hemşire çağrı düğmeye basarsa, tarama iptal edilecek ve konu hemen mıknatıs deliğin dışına taşınacaktır. Araştırmacı konudan ağız parçası ve burun klibi kaldıracaktır. </li><li> Tarama tamamlandığında konuyu bildirmek için interkom kullanın. MRG tablosunu çekin. Herhangi bir tükürük silmek için konuya doku temizleme sağlarken yavaşça konudan burun klipsi ve ağızlık çıkarın. Yavaşça konudan pulse oksimetre parmak sensörünü çıkarın. Şahıs daha sonra oturup MRG masadan alabilirsiniz. </li></ol> Deney sonrası 3. Temiz-up İşlemleri <ol style="margin-left: 40px;"><li> Gaz örnekleme hortumu (9 Ürün #), hava filtresi (Madde 11.), ağızlık (5 Ürün #) ve burun klipsi (6 Ürün #) atın. </li><li> Yeniden kullanılabilir bileşenler temizleyin. Diğer bileşenlerden iki-yollu vana (Ürün # 3) ayırın ve (4 Ürün #) vanadan diyafram çıkarın. İki yönlü emmekbu, 20 dakika için bir kap içinde Bacdown deterjan dezenfektan olarak yüzey aktif maddeler içeren valfı (Ürün no 3), diyaframı (Ürün no 4) ve konsantre edilmiş bir fosfat içermeyen dezenfektan olarak U-şeklinde bir boru (Ürün no 12). Deterjan dezenfektan ve damıtılmış su seyreltme oranı 1:64 olan. </li><li> Distile su ile iyice 3.2 tarif öğeleri durulayın. </li><li> Basınçlı hava ile U-şekilli tüp (Ürün # 12) kurutun. Açık tezgah üzerinde iki-yollu vana (Ürün # 3) ve diyafram (4 Ürün #) yerleştirin ve onları kuru doğal ve tamamen bırakın. </li><li> Douglas çanta boşaltın. Sinyal bar ve gri tüp uzağa koyun. </li></ol> 4. Veri Analizi CVR Harita hesapla <ol style="margin-left: 40px;"><li> Dicom dosya biçimi veya herhangi başka bir satıcı özgü biçimde MRG verileri kaydetme. Bir laboratuvar bilgisayara veri aktarmak ve her dosya bir kez noktasına gelen bir 3D hacim (örneğin, KALIN resim) içerdiği hacim-by-hacim dosya serisi, veri dönüştürmek. </li><li> Ön işlem görüntü verileri. Yeniden düzenlenmesi, normalleşme dahil olmak üzere ve yazılım İstatistiksel Parametrik Haritalama (SPM) tarafından sağlanan kütüphane işlevleri çağıran bir komut dosyası kullanarak yumuşatma görüntü ön-işleme adımları uygulayın. Matlab komut bir örnek ek kod dosyasını 1 Bkz. </li><li> CO 2 Kaydı okumak için bir komut dosyası kullan, bir ön-kalibre miktarda zaman kursu kaydırarak örnekleme boru gecikme düzeltmek (örneğin, ağız parçası ve bir nefes arasındaki zaman farkı olarak belirlenen bu kurulum 12 sn CO2 kayıt o nefes) görünümü ve ham zaman serilerinin zarf (pozitif zirveleri) &#39;dir EtCO2 ayıklamak. Matlab komut dosyası için ek kod dosyasını 2 Bkz. </li><li> Senkronizasyon zamanlayıcı dayanarak, bölüm EtCO 2 veri 25 sn önceki son görüntü alımından sonra 100 sn ilk görüntü edinimi sadece kayıt tutmak. EtCO 2 kez dersGiriş damar fonksiyonu ve daha sonra tarif lineer regresyon analizinde bağımsız değişken olarak kullanılmıştır. </li><li> Zaman vardiya değişen bu iki zamanlı kurslar arasında çapraz-korelasyon katsayısı (CC) hesaplanarak (akciğer ölçülen) EtCO 2 ve (beyinde ölçülür) MRG sinyal arasındaki fizyolojik gecikme belirleyin. yüksek CC verir kayma değeri optimal zaman kabul edilir. </li><li> EtCO 2 kez ders optimum gecikme kaydırılır ve MRG sinyal olanlar eşleşen sadece zaman noktaları MRG sinyali olarak aynı uzunlukta olan bir zaman serisi elde korunur. </li><li> Kaymıştır EtCO2 zaman ders bağımlı değişken bağımsız değişken ve MRG sinyal süresi ders olduğu bir voksel-by-voksel lineer regresyon kullanılarak SPM Davranış. </li><li> Hakikat Komisyonunun voksel-by-voksel haritası hesaplayın <img alt="Denklem 1" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/52306/52306eq1.jpg" /> burada, (i, j, k) t,O endeksi voxel, β1 EtCO2 ve β0 ile ilgili regresyon katsayısı sabit terim ile ilgili regresyon katsayısı olmasıdır. min (EtCO 2) Zaman ders ETCO 2 minimum değeri. </li></ol>

<ol>
	<li>Attwell, D., Laughlin, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+energy+budget+for+signaling+in+the+grey+matter+of+the+brain.">An energy budget for signaling in the grey matter of the brain.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 21 (10), 1133-1145 (2001).</li><li>Kety, S. S., Schmidt, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Effects+of+Altered+Arterial+Tensions+of+Carbon+Dioxide+and+Oxygen+on+Cerebral+Blood+Flow+and+Cerebral+Oxygen+Consumption+of+Normal+Young+Men.">The Effects of Altered Arterial Tensions of Carbon Dioxide and Oxygen on Cerebral Blood Flow and Cerebral Oxygen Consumption of Normal Young Men.</a> J Clin Invest. 27 (4), 484-492 (1948).</li><li>Krainik, A., Hund-Georgiadis, M., Zysset, S., von Cramon, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+impairment+of+cerebrovascular+reactivity+and+BOLD+signal+in+adults+after+stroke.">Regional impairment of cerebrovascular reactivity and BOLD signal in adults after stroke.</a> Stroke. 36 (6), 1146-1152 (2005).</li><li>Yezhuvath, U. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Forebrain-dominant+deficit+in+cerebrovascular+reactivity+in+Alzheimer's+disease.">Forebrain-dominant deficit in cerebrovascular reactivity in Alzheimer's disease.</a> Neurobiol Aging. 33 (1), 75-82 (2012).</li><li>Mandell, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+cerebrovascular+reactivity+using+blood+oxygen+level-dependent+MRI+in+Patients+with+arterial+steno-occlusive+disease:+comparison+with+arterial+spin+labeling+MRI.">Mapping cerebrovascular reactivity using blood oxygen level-dependent MRI in Patients with arterial steno-occlusive disease: comparison with arterial spin labeling MRI.</a> Stroke. 39 (7), 2021-2028 (2008).</li><li>Greenberg, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+vessels,+big+problems.">Small vessels, big problems.</a> N Engl J Med. 354 (14), 1451-1453 (2006).</li><li>Hsu, Y. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood+oxygenation+level-dependent+MRI+of+cerebral+gliomas+during+breath+holding.">Blood oxygenation level-dependent MRI of cerebral gliomas during breath holding.</a> J Magn Reson Imaging. 19 (2), 160-167 (2004).</li><li>Mikulis, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preoperative+and+postoperative+mapping+of+cerebrovascular+reactivity+in+moyamoya+disease+by+using+blood+oxygen+level-dependent+magnetic+resonance+imaging.">Preoperative and postoperative mapping of cerebrovascular reactivity in moyamoya disease by using blood oxygen level-dependent magnetic resonance imaging.</a> J Neurosurg. 103 (2), 347-355 (2005).</li><li>Han, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BOLD-MRI+cerebrovascular+reactivity+findings+in+cocaine-induced+cerebral+vasculitis.">BOLD-MRI cerebrovascular reactivity findings in cocaine-induced cerebral vasculitis.</a> Nat Clin Pract Neurol. 4 (11), 628-632 (2008).</li><li>Ellingsen, I., Hauge, A., Nicolaysen, G., Thoresen, M., Walloe, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+human+cerebral+blood+flow+due+to+step+changes+in+PAO2+and+PACO2.">Changes in human cerebral blood flow due to step changes in PAO2 and PACO2.</a> Acta Physiol Scand. 129 (2), 157-163 (1987).</li><li>Ide, K., Eliasziw, M., Poulin, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+middle+cerebral+artery+blood+velocity+and+end-tidal+PCO2+in+the+hypocapnic-hypercapnic+range+in+humans.">Relationship between middle cerebral artery blood velocity and end-tidal PCO2 in the hypocapnic-hypercapnic range in humans.</a> J Appl Physiol (1985). 95 (1), 129-137 (2003).</li><li>Xie, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebrovascular+response+to+carbon+dioxide+in+patients+with+congestive+heart+failure.">Cerebrovascular response to carbon dioxide in patients with congestive heart failure.</a> Am J Respir Crit Care Med. 172 (3), 371-378 (2005).</li><li>Rostrup, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+differences+in+the+CBF+and+BOLD+responses+to+hypercapnia:+a+combined+PET+and+fMRI+study.">Regional differences in the CBF and BOLD responses to hypercapnia: a combined PET and fMRI study.</a> Neuroimage. 11 (2), 87-97 (2000).</li><li>Zande, F. H., Hofman, P. A., Backes, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+hypercapnia-induced+cerebrovascular+reactivity+using+BOLD+MRI.">Mapping hypercapnia-induced cerebrovascular reactivity using BOLD MRI.</a> Neuroradiology. 47 (2), 114-120 (2005).</li><li>Kastrup, A., Kruger, G., Neumann-Haefelin, T., Moseley, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+cerebrovascular+reactivity+with+functional+magnetic+resonance+imaging+comparison+of+CO(2)+and+breath+holding.">Assessment of cerebrovascular reactivity with functional magnetic resonance imaging comparison of CO(2) and breath holding.</a> Magn Reson Imaging. 19 (1), 13-20 (2001).</li><li>Bright, M. G., Donahue, M. J., Duyn, J. H., Jezzard, P., Bulte, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+basal+vasodilation+on+hypercapnic+and+hypocapnic+reactivity+measured+using+magnetic+resonance+imaging.">The effect of basal vasodilation on hypercapnic and hypocapnic reactivity measured using magnetic resonance imaging.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 31 (2), 426-438 (2011).</li><li>Slessarev, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prospective+targeting+and+control+of+end-tidal+CO2+and+O2+concentrations.">Prospective targeting and control of end-tidal CO2 and O2 concentrations.</a> J Physiol. 581 (3), 1207-1219 (2007).</li><li>Wise, R. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+forcing+of+end-tidal+carbon+dioxide+and+oxygen+applied+to+functional+magnetic+resonance+imaging).">Dynamic forcing of end-tidal carbon dioxide and oxygen applied to functional magnetic resonance imaging).</a> J Cereb Blood Flow Metab. 27 (8), 1521-1532 (2007).</li><li>Yezhuvath, U. S., Lewis-Amezcua, K., Varghese, R., Xiao, G., Lu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+assessment+of+cerebrovascular+reactivity+using+hypercapnia.">On the assessment of cerebrovascular reactivity using hypercapnia.</a> BOLD MRI. NMR Biomed. 22 (7), 779-786 (2009).</li><li>Lu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alterations+in+cerebral+metabolic+rate+and+blood+supply+across+the+adult+lifespan.">Alterations in cerebral metabolic rate and blood supply across the adult lifespan.</a> Cereb Cortex. 21 (6), 1426-1434 (2011).</li><li>Marshall, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+cerebral+vascular+reactivity+in+multiple+sclerosis+measured+with+hypercapnia+perfusion+MRI.">Impaired cerebral vascular reactivity in multiple sclerosis measured with hypercapnia perfusion MRI.</a> JAMA Neurology. In press, .</li><li>Thomas, B. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Life-long+aerobic+exercise+preserved+baseline+cerebral+blood+flow+but+reduced+vascular+reactivity+to+CO2.">Life-long aerobic exercise preserved baseline cerebral blood flow but reduced vascular reactivity to CO2.</a> J Magn Reson Imaging. 38 (5), 1177-1183 (2013).</li><li>Liu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-related+differences+in+memory-encoding+fMRI+responses+after+accounting+for+decline+in+vascular+reactivity.">Age-related differences in memory-encoding fMRI responses after accounting for decline in vascular reactivity.</a> Neuroimage. 78, 415-425 (2013).</li><li>Liu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+physiologic+modulators+of+fMRI+signals.">A comparison of physiologic modulators of fMRI signals.</a> Hum Brain Mapp. 34 (9), 2078-2088 (2013).</li><li>Zappe, A. C., Uludag, K., Oeltermann, A., Ugurbil, K., Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+moderate+hypercapnia+on+neural+activity+in+the+anesthetized+nonhuman+primate.">The influence of moderate hypercapnia on neural activity in the anesthetized nonhuman primate.</a> Cereb Cortex. 18 (11), 2666-2673 (2008).</li><li>Xu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+carbon+dioxide+on+brain+activity+and+metabolism+in+conscious+humans.">The influence of carbon dioxide on brain activity and metabolism in conscious humans.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 31 (1), 58-67 (2011).</li><li>Thesen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Depression+of+cortical+activity+in+humans+by+mild+hypercapnia.">Depression of cortical activity in humans by mild hypercapnia.</a> Hum Brain Mapp. 33 (3), 715-726 (2012).</li><li>Lu, H., Golay, X., Pekar, J. J., Van Zijl, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+magnetic+resonance+imaging+based+on+changes+in+vascular+space+occupancy.">Functional magnetic resonance imaging based on changes in vascular space occupancy.</a> Magn Reson Med. 50 (2), 263-274 (2003).</li></ol>

HL and PL are inventors of a provisional patent, owned by UT Southwestern Medical Center, that describes part of the gas delivery system.

Bu rapor, MR-uyumlu bir gaz iletim sistemi ve insan beyninde damar tepkimesine haritalanmasını olanak sağlayan kapsamlı bir deney protokolü sunulmaktadır. Gaz dağıtım sisteminin bir şeması Şekil 1&#39;de gösterilmiştir. MRI tarayıcı oda içinde tüm parçalar plastik onların MRG uyumluluğu sağlamak için vardır. Sistem kavramsal bir gaz alımı alt sistemi (çanta, teslimat tüp, iki-yollu vana), bir nefes arayüzü alt sistemi (burun klipsi, ağızlık, U-şekilli tüp) olmak üzere üç alt-sistemleri, bölünmüş, ve olabilir Bir izleme alt sistemi (CO 2 konsantrasyonu, oksijen doygunluğu, kalp hızı, solunum hızı). Gaz giriş alt sistemi gazı, iki yönlü bir valf ulaşmak için teneffüs edilmesini sağlar. Sadece bu alt-sistem üzerinden akacak, hava solunması, ama hava üfledi değil. Solunum arayüzü alt-sistem konu nefes ve amaçlanan gaz dışarı verir. Hem inhale ve üfledi gaz bu alt-sistem üzerinden akacak. monitoring alt sistemi bu nedenle solunum arabirimi alt sistemi boyunca bir noktada gaz örnek gerekir. Bu tekniğin klinik uygulamalar, inme, damar sertliği, ile halen hastalığı, vasküler demans, çoklu skleroz ve beyin tümörü gibi nörolojik hastalıklarda beyin damar rezerv değerlendirmeler içerebilir. Bu teknik aynı zamanda normale veya nöral aktivitenin 23,24 daha iyi ölçümü için fMRI sinyali kalibre fonksiyonel MRI çalışmalarında kullanılabilir. Önerilen sistem ve deney protokolüne önemli bir özelliği, en az bir hareket ya da rahatsızlığa neden olurken gaz karışımı hastaya teslim edilebilmesidir. Bu nedenle, bu U-şeklinde bir boru (Ürün no 12) (ve bunun ucuna bağlanan ağızlık) doğal olarak deneğin ağzına aşağı düşecek şekilde yerleştirmek için çok önemlidir. Bu şekilde, konu tutun veya ağızlık desteklemek için onun yüz kaslarını kullanmaya gerek yoktur. Ayrıca ithalatkarınca konu ağızlık ağızlarına iken konuşmak mümkün olmayacaktır farkında olmak. Bu nedenle, araştırmacı bir soru tonu ile konuya konuşurken kaçınmalısınız. Bunun yerine, sadece açık, kesin talimatlar verilmelidir. Ayrıca, bir araştırmacı deney tüm seyri sırasında fizyolojik parametrelerin (örneğin, EtCO 2, sO 2, kalp hızı, solunum hızı) yakın dikkat etmelidir ve bir ya da fizyolojik parametrelerin daha tipik aralığının dışında ayrılırsanız derhal yanıt . Literatürde kullanılan diğer gaz dağıtım sistemlerinin ayrıntılı bir anket, bu makalenin kapsamı dışındadır olsa da, bir kaç yaygın olarak kullanılan olanlar 17,18 anki sistemi karşılaştırmak için yararlıdır. Bir önemli fark bizim sistem diğer sistemlerin tasarımında bir maske kullanmış ise amaçlanan gazı teslim etmek bir ağızlık kullanıyor olmasıdır. Bir maske kullanarak potansiyel komplikasyonları iki kat vardır. İlk olarak, bir maske oalan önemli bir miktar ccupies, ve her zaman birçok konularda, burunları neredeyse bile bir maske olmadan kafa bobini dokunmatik olacağını, düşünüyor, kafa bobin içindeki dar alana maskeyi uygun mümkün olmayabilir. Bu, özellikle, genellikle deneğin kafasına sıkıca uyacak şekilde tasarlanmıştır yüksek hassasiyet elde etmek için tasarlanan kafa bobinler, böyledir. Bir maske tasarımı ile ilgili ikinci bir komplikasyon inhale ve solunan gazın önemli karıştırma sonuçları Maskenin içinde büyük bir boşluk var olmasıdır. Sonuç olarak, bu ideal solunan gazın sadece dayanmalıdır ETCO 2, ölçüm doğruluğunu etkileyebilir. Doğru EtCO 2 CVR haritanın güvenilirliği için önemli elbette. Diğer sistemlere kıyasla sistemimizin bir diğer önemli farklılık, sistem bir torba yerine, bir gaz tanktan gazın teslim olmasıdır. Bu nedenle, tanklar cont değerli alan tasarrufu, tarayıcı alanında gerekli değildir<html> MRI paketinin rol oda. Bizim tasarım, biz tarama başlamadan önce çanta getirmek ve tarama sonrasında çanta, boşaltılmış katlanır, ve koyma. Son olarak, diğer pek çok sistem 18,21 ile karşılaştırıldığında, mevcut gaz dağıtım sistemi basit, daha az çalışma süresi gerektirir, ve bunun kısımları daha pahalıdır. Bu raporda sunulan protokol öncelikle CO 2 inhalasyon odaklanmış olmasına rağmen, sunulan gaz dağıtım sistemi diğer gaz karışımları (teslim sağlar işaret edilmelidir, örneğin, O 2 herhangi fraksiyonu, CO 2 herhangi fraksiyonu, herhangi bir s / o MRI tarayıcısı içinde yatan ise onlar için bir insana N 2 ve bunların kombinasyonu) fraksiyonu nefes. Bir de elektroensefalogramda (EEG), magnetoencephalogram (MEG), pozitron emisyon tomografisi (PET), veya optimum görüntüleme ile birlikte, örneğin, MR bağlamı dışında gaz dağıtım sistemini kullanabilirsiniz. görüntüleme parametrelerinin bir öneri verirken _content &quot;&gt;, öncelikle KALIN dizisi odaklanmıştır. potansiyel CVR haritalama kullanılabilir başka bir dizi serebral kan akımının bir nicel ölçüsünü verir Arter Spin Etiketleme (ASL) MR, (BKA) olduğunu fizyolojik birimleri (ml kan dakika başına 100 g doku başına) olarak. Bu nedenle, ASL-tabanlı CVR haritalama avantajı sonuçları yanı sıra kan akımı, kan hacminin bir kombine etkisini yansıtmaktadır BOLD sinyal aksine, yorumlamak daha kolay olmasıdır CO 2 meydan 25-27 sırasında beyin metabolik değişikliklerin olası katkıları. Ancak, ASL tekniğinin bir sınırlama duyarlılık BOLD 28 daha birkaç kıvrımlar düşük olmasıdır. Sonuç olarak, bizim deneyim şu anda, o, olduğunu bireysel düzeyde elde etmek son derece zor, böylece ASL. Bu nedenle, Hakikat Komisyonunun uygulama çalışmaları için, biz esas KALIN dizisi kullanmak kullanarak CVR haritası voksel-voksel-by ve ayrıca ou bu tekniğin odaklanmakr öneriler. Bu yöntemin bir sınırlama (bir burun klipsi) tarafından bloke burun ile bir ağızlık yoluyla nefes tamamen doğal değildir ve bazı konular (özellikle hasta) rahatsızlık kaynağı olarak bu algılama olmasıdır. Ağızlık ve burun klipsi ile nefes de klostrofobi hissi şiddetlendirebilir. Ayrıca, konu nedeniyle sadece ağız yoluyla nefes için ağız karşılaşabilirsiniz. Bu nedenle, bu araştırmacı hızla deney tamamlamak için elinden geleni önerilir. Son olarak, bu yazarların deneyimlerine dayanarak, yukarıda belirtilen potansiyel rahatsızlık geçicidir ve kısa sürede deney bittikten gibi kaybolur, dikkat etmek önemlidir.

Beyin tüm vücut ağırlığına göre yaklaşık% 2 temsil eder, ama, toplam enerjinin 1 yaklaşık% 20&#39;sini tüketmektedir. Değil şaşırtıcı, yeterli ve dikkatli düzenlenmiş kan tedarik beyin düzgün çalışması için bu yüksek enerji talebini karşılamak için kritik öneme sahiptir. Ayrıca, beynin farklı bölgeleri farklı zamanlarda kan kaynağının farklı miktarda gerektiren bir uzaysal ve zamansal heterojen dinamik bir organdır. Bu nedenle, kan temini dinamik modülasyonu, insan beyin dolaşımına önemli bir gereksinimi temsil eder. Neyse ki, bu kan damarının önemli bir işlevi dilate ve beynin talep ve fizyolojik koşullara 2 dayalı daraltmak olduğunu kan damarları sadece sert borular olmadığı bilinmektedir ve. Beyin damar Tepkime (CVR) olarak bilinen kap, bu işlevsel özelliği, damar sağlığı için faydalı bir göstergesi halen olduğu düşünülmektedir ve çeşitli nörolojik conditio uygulamalar bulabilirİnme 3, demans 4, ateroskleroz 5, küçük damar hastalıkları 6, beyin tümörü 7, 8 ile halen hastalığı ve ilaç bağımlılığı gibi 9 ns. Fizyoloji ve anestezi Literatürde (örneğin CO2 küçük bir miktarının solunması) vasküler yanıtları 10-13 izlerken arteryel CO2 düzeyi değiştirilerek CO2 gazı güçlü bir damar genişletici olduğu için, CVR değerlendirilebilir olduğu bilinmektedir . Görüntüleme ve radyoloji alanında, MRI kullanarak CVR haritalama hızla birçok temel bilim adamları ve klinisyenler 8,14-19 ilgi yeni bir belirteç olarak ortaya çıkmaktadır. Genellikle çok vasküler yanıt bir vazoaktif meydan tarafından uyarılan nasıl inceleyerek tahmin edilmektedir. Bununla birlikte, teknik gaz dağıtım sistemi gelişmeler ve deney protokolüne standartlaştırılması için bir ihtiyaç vardır. MR tarayıcı içinde bir konuya özel gaz karışımı teslim önemsiz ve özel hususlar değilMRI uyumlu tasarımı için gereklidir. Özel hususlar MR-uyumlu gaz dağıtım sistemi tasarımı gereklidir. Bu özel hususlar şunlardır: 1) Tüm bileşenleri (Metal MRG içinde kullanılamaz) metalik olmayan olmalıdır; 2) Sistem MRG sistemi ve baş bobin izin verdiği küçük bir alan içinde çalışması gerekir; MRI tarayıcı gerektirir 3) sistem hiçbir rahatsızlık, otururken yerine) (bir yatar pozisyonda çalışmak gerekir; 4) Bu tür end-tidal CO2 (EtCO2, arteriyel kan CO2 içeriği) ve arteriyel oksijen doygunluğu bir yaklaşım olarak ilgili fizyolojik parametreler, zamanlama doğruluk saniye doğru kaydedilmiş ve analiz kullanımı için bir bilgisayarda depolanan edilmelidir. Bu sorunlar, CVR haritalama uygulama sahasını sınırlar. Bu yazıda, söz konusu MR tarayıcı içinde yatan ise ilham gaz içeriğini modüle kapsamlı bir gaz dağıtım sistemini kullanan deneysel bir protokol sundu. BizeBu yaklaşımı ing, araştırmacı non-invaziv minimal rahatsızlık veya toplu hareket ile katılımcıya bir vazoaktif uyarıcı uygulayabilirsiniz. Fizyolojik parametreler ve MR görüntüleri oda hava ve hiperkapnik gaz nefes alternatif bloklar (blok başına 1 dakika) oluşan yaklaşık 9 dakika tüm dönem boyunca kaydedildi. Temsilcisi sonuçları sunulmuştur. Potansiyel uygulamalar ve sınırlamalar ele alınmıştır.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="978">
	<tbody>
		<tr height="61">
			<td height="61" style="height:61px;width:211px;">Name of the Material/Equipment</td>
			<td style="width:171px;">Company</td>
			<td style="width:109px;">Catalog number</td>
			<td style="width:179px;">Description</td>
			<td style="width:311px;">Website</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Douglas bag&#160;</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>500942</td>
			<td>200-liter capacity</td>
			<td>http://www.harvardapparatus.com/webapp/wcs/stores/servlet/catalog_11051_10001_-1_HAI?gclid=CN_woMnCwboCFWpk7AodL1YA8g</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;">Three-way valve</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>CR1207</td>
			<td>100% plastic</td>
			<td>www.rudolphkc.com&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Two-way non-rebreathing valve</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>CR1480</td>
			<td>22mm/ 15mm ID</td>
			<td>www.rudolphkc.com&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;">Diaphragm</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>602021-2608</td>
			<td>Size: medium, Type: spiral</td>
			<td>www.rudolphkc.com&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;">Mouth piece</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>602076</td>
			<td>Silicone, Model #&#160;9061</td>
			<td>www.rudolphkc.com&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Nose clip</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>201413</td>
			<td>Plastic foam, Model #9014</td>
			<td>www.rudolphkc.com&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Gas delivery tube</td>
			<td>Vacumed</td>
			<td>1011-108</td>
			<td></td>
			<td>http://www.vacumed.com/zcom/product/Product.do?compid=27&#38;prodid=7665</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Blue cuff</td>
			<td>Vacumed</td>
			<td>22254</td>
			<td></td>
			<td>http://www.vacumed.com/zcom/product/Product.do?compid=27&#38;prodid=343</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Gas sampling tube</td>
			<td>QoSINA</td>
			<td>T4305</td>
			<td>Thin</td>
			<td>http://www.qosina.com/catalog/part.asp?partno=T4305</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Male luer</td>
			<td>QoSINA</td>
			<td>11547</td>
			<td></td>
			<td>http://www.qosina.com/catalog/part.asp?partno=11547</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Hydrophobic filter</td>
			<td>Philips Medical Systems</td>
			<td>9906-00</td>
			<td>Disposable</td>
			<td>http://www.healthcare.philips.com/us_en/products/index.wpd?Int_origin=3_HC_landing_main_us_en_top-nav_products</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">U-shape tube</td>
			<td>Made in-house</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Elbow connector</td>
			<td>QoSINA</td>
			<td>51033</td>
			<td></td>
			<td>www.qosina.com</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">EtCO2monitor</td>
			<td>Philips Medical Systems</td>
			<td>Model 1265</td>
			<td></td>
			<td>http://www.healthcare.philips.com/us_en/products/index.wpd?Int_origin=3_HC_landing_main_us_en_top-nav_products</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Pulse oximetry&#160;</td>
			<td>Invivo</td>
			<td>Expression</td>
			<td>MRI Monitoring Systems</td>
			<td>http://www.invivocorp.com/monitors/monitorinfo.php?id=7</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">MRI scanner&#160;</td>
			<td>Philips</td>
			<td>Achieva 3.0T TX</td>
			<td></td>
			<td>http://www.healthcare.philips.com/main/products/mri/systems/achievaTX/?Int_origin=2_HC_mri_main_global_en_systems_achieva30ttx</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Disinfectant</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>04-355-13</td>
			<td style="width:179px;">Decon&#8482; BDD&#8482; Bacdown&#8482; Detergent Disinfectant</td>
			<td>http://www.fishersci.com/ecomm/servlet/itemdetail?storeId=10652&#38;langId=-1&#38;catalogId=29104&#38;productId=3426739&#38;distype=0&#38;highlightProductsItemsFlag=Y&#38;fromSearch=1&#38;searchType=PROD&#38;hasPromo=0</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

mri mapping of cerebrovascular reactivity via gas inhalation challenges

Beyin, farklı bölgelerde farklı zamanlarda kan kaynağının farklı miktarda gerektiren bir uzaysal ve zamansal heterojen dinamik bir organdır. Bu nedenle, dilate veya daraltmak için kan damarlarının yeteneği, Serebral Vasküler-Tepkime (CVR) olarak bilinen, vasküler fonksiyonun önemli bir etki gösterir. Bu dinamik özelliği temsil eden bir görüntüleme işaret, felç, bunama, ateroskleroz, küçük damar hastalıkları, beyin tümörü, travmatik beyin hasarı, ve multipl skleroz gibi, normal ve hastalıklı koşullar altında beyin damarlarının yeni bilgiler sağlayacaktır. İnsanlarda ölçüm bu tür gerçekleştirmek için, nicel beyin manyetik rezonans görüntüleme (MR) elde edilirken ve / veya O 2 gaz karışımı, mesela CO2 gibi bir vazoaktif uyarıcı sağlamak için gereklidir. Bu çalışmada, biz, örneğin özel gaz karışımları teslim izin veren MR uyumlu gaz-dağıtım sistemi ve ilişkili protokol (sundu </em&gt; O 2, CO 2, N 2, ve bunların kombinasyonları) Konu MRI tarayıcısı içinde yatan iken. Bu sistem, nispeten basit, ekonomik ve kullanımı kolay ve deneysel protokol nörolojik bozukluklar, sağlıklı gönüllüler ve hastalar hem de Hakikat doğru eşleme sağlar. Bu yaklaşım, geniş klinik uygulamalarda ve beyin damar patofizyolojisi daha iyi anlaşılması kullanılmak üzere potansiyeline sahiptir. Video, bir MRI paketi içinde sistemi kurmak ve nasıl bir insan katılımcı üzerinde tam bir deney gerçekleştirmek için nasıl göstermek.

Iki veri türleri. Önerilen protokol, fizyolojik kayıtları ve MR görüntüleri ile toplanan bir temsilci denekten alınan fizyolojik parametrelerin 2 ve 3 kayıtları Şekil edilir. Şekil Siyah iz 2 görüntüler ağızlık yakın örneklenmiş havadaki CO 2 içeriğini temsil CO 2 monitör, tarafından kaydedilen CO 2 kez kursu. Bu izleme, zamanın bir fonksiyonu olarak hızlı bir şekilde dalgalanmalar unutmayın. Solunum döngüsü inhalasyon aşamasında, bu kayıt teneffüs havasındaki CO 2 içeriği yansıtır ve ekshalasyon aşamasında, bu kayıt solunan havadaki CO 2 içeriği yansıtır, çünkü bu. Bu nedenle, her bir solunum döngüsünde üst tepe, soluk sonu CO2 veya EtCO 2, yaklaşık olarak arteryel CO2 konsantrasyonu olarak kullanılabilir akciğer, CO2 içeriğini temsil olarak anılacaktır. Not inciCO arteriyel kandaki 2 konsantrasyonu vazodilatatör yanıt itici güç, yani, giriş fonksiyonudur. CO 2 iz (Şekil 2 kırmızı eğri) doruklarına manuel muayene ve düzeltme ile birlikte, her nefes sırasında tepe arar bir algılama algoritması ile tasvir edilmiştir. Bu nedeni kısmi nefes ani doruklarına çıkarmak ve serebral damarlar pulmoner damarlardan akış seyri sırasında kan karıştırma hesabını medyan filtreleme izledi. Nihai EtCO 2 zaman süreci, Şekil 2&#39;de yeşil eğri ile gösterilir ve Hakikat hesaplanmasında kullanılır. Şekil 3 solunum hızı, arteriyel oksijen satürasyonu fraksiyonu (sO 2), ve kalp hızının zaman derslerini gösterir. sO 2 ve kalp hızı pulse oksimetre elde edilirken nefes oranı CO 2 monitörden elde edilir. S olabilir gibieen, bu parametreler hiperkapni meydan okuma ile bir sistematik değişiklik görünmüyor. Böylece akciğer O 2 kısmi basıncı alçakgönüllülükle artacak, konu hiperventilasyonu neden olmadığını hiperkapni unutmayın. Kan hemoglobin zaten büyük ölçüde oda hava nefes doymuş ve oksijen ayrışma eğrisi bu aralığa oldukça düz olduğu gibi Ancak, SO 2 üzerindeki etkisi çok az. Şekil 4 deney farklı zamanda temsili BOLD MR görüntüleri gösterir. (keyfi MR birimlerinde) ortalama sinyal yoğunluğu da gösterilir. Bu beyinde BOLD sinyal CO 2 inhalasyon ile artış gösterdiği görülmektedir. Oda-hava ve CO 2 dönem arasındaki sinyal farkı genlik% 1-3 mertebesinde olduğunu unutmayın. Fizyolojik kayıtları ve MR görüntüleri verileri birleştirerek, bir voksel-by-voksel CVR haritası hesaplanabilir. Şekil 5 temsilciSonuç mükemmel yeniden üretimini gösteren Beş farklı günde, taranan sağlıklı bir bireydeki (mmHg CO2 değişiklik başına% sinyal değişimi biriminde) CVR haritalar. Önerilen teknik, bugüne kadar 20, Alzheimer Hastalığı 4, Multipl Skleroz 21, ve egzersiz eğitimi 22 yaşlanma çalışmalarda uygulanmıştır. <img alt="Şekil 1," src="/files/ftp_upload/52306/52306fig1highres.jpg" /> Şekil 1. Gaz dağıtım sisteminin şeması. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/52306/52306fig2highres.jpg" /> Temsili bir konu du dan Şekil 2. CO 2 zamanlı dersDenemeyi halka. Oda hava solunum döneminde (sol alt) ve% 5 CO 2 inhalasyon dönemi (sağ alt) için gösterilen CO 2 monitör tarafından kaydedilen nefes by-nefes CO 2 içerik iz Bölümleri. Ayıklanan EtCO 2 zamanlı kurslar renkli eğriler gösterilmiştir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/52306/52306fig3highres.jpg" /> Şekil 3. Kaydedilmiş deney sırasında bir temsilci konudan fizyolojisi parametreleri. (A) Solunum hızı (bpm dakikada nefes) konunun zaman ders. (B) sO konu 2 (%) Zaman kursu. (C) Kalp oranı (dakika başına yendi bpm) konunun zaman ders. tabidir<html> Şekil 1&#39;de aynı bir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/52306/52306fig4highres.jpg" /> Şekil deney farklı bir zamanda 4. Temsilcisi BOLD MR görüntüleri. Görüntülenen beyin dilim ortalama sinyal yoğunlukları (MNI uzayda eksenel dilim # 54) alt satırda gösterilmektedir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/52306/52306fig5highres.jpg" /> Şekil temsili konu 5. Temsilcisi CVR haritası..jove.com / files / ftp_upload / 52306 / 52306fig5large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için burayı tıklayınız.

Watch this Scientific Journal Video about MRI Mapping of Cerebrovascular Reactivity via Gas Inhalation Challenges at JoVE.com

MRI Mapping of Cerebrovascular Reactivity via Gas Inhalation Challenges

Non-invasive imaging of the brain vasculature&#8217;s ability to dilate or constrict may allow a better understanding of cerebrovascular pathophysiology in various neurological diseases. The present report describes a reproducible and patient-comfortable protocol to perform vascular reactivity imaging in humans using magnetic resonance imaging (MRI).

Gaz Soluma Zorluklar yoluyla Serebrovasküler Reaktivitesinin MRG Haritalama

The brain is a spatially heterogeneous and temporally dynamic organ, with different regions requiring different amount of blood supply at different time. ...

mri-mapping-cerebrovascular-reactivity-via-gas-inhalation

Research

JoVE Journal

Medicine

13.8K Görüntüleme.  University of Texas Southwestern Medical Center. Non-invasive imaging of the brain vasculature’s ability to dilate or constrict may allow a better understanding of cerebrovascular pathophysiology in various neurological diseases. The present report describes a reproducible and patient-comfortable protocol to perform vascular reactivity imaging in humans using magnetic resonance imaging (MRI).

Video: MRI Mapping of Cerebrovascular Reactivity via Gas Inhalation Challenges

Microsurgical Venous Pouch Arterial-Bifurcation Aneurysms in the Rabbit Model: Technical Aspects

For ruptured human cerebral aneurysms endovascular embolization has become an equivalent alternative to aneurysm clipping.1 However, large clinical trials have shown disappointing long-term results with unacceptable high rates of aneurysm recanalization and delayed aneurysm rupture.2 To overcome these problems, animal experimental studies are crucial for the development of better endovascular devices.3-5
Several animal models in rats, rabbits, canines and swine are available.6-8 Comparisons of the different animal models showed the superiority of the rabbit model with regard to hemodynamics and comparability of the coagulation system and cost-effectiveness.9-11 
The venous pouch arterial bifurcation model in rabbits is formed by a venous pouch sutured into an artificially created true bifurcation of both common carotid arteries (CCA). The main advantage of this model are true bifurcational hemodynamics.12 The major drawbacks are the sofar high microsurgical technical demands and high morbidity and mortality rates of up to 50%.13 These limitations have resulted in less frequent use of this aneurysm model in the recent years. These shortcomings could be overcome with improved surgical procedures and modified peri- and postoperative analgetic management and anticoagulation.14-16 Our techniques reported in this paper demonstrate this optimized technique for microsurgical creation of arterial bifurcation aneurysms.

An optimized technique for the microsurgical creation of arterial bifurcation aneurysms mimicking bifurcation human cerebral aneurysms is described. A venous pouch is sutured into an artificially created true bifurcation of both common carotid arteries. Facilitated microsurgical techniques and aggressive postoperative anticoagulation and analgesia lead to minimized morbidity rates and high aneurysm patency rates.

Tavşan Modelinde Mikrocerrahi Venöz Kılıfı Arter Bifurkasyon Anevrizmalarının: Teknik Yönleri

For ruptured human cerebral aneurysms endovascular embolization has become an equivalent alternative to aneurysm clipping.1 However, large clinical trials ...

Tıp

Visualization and Analysis of Blood Flow and Oxygen Consumption in Hepatic Microcirculation: Application to an Acute Hepatitis Model

There is a considerable discrepancy between oxygen supply and demand in the liver because hepatic oxygen consumption is relatively high but about 70% of the hepatic blood supply is poorly oxygenated portal vein blood derived from the gastrointestinal tract and spleen. Oxygen is delivered to hepatocytes by blood flowing from a terminal branch of the portal vein to a central venule via sinusoids, and this makes an oxygen gradient in hepatic lobules. The oxygen gradient is an important physical parameter that involves the expression of enzymes upstream and downstream in hepatic microcirculation, but the lack of techniques for measuring oxygen consumption in the hepatic microcirculation has delayed the elucidation of mechanisms relating to oxygen metabolism in liver. We therefore used FITC-labeled erythrocytes to visualize the hepatic microcirculation and used laser-assisted phosphorimetry to measure the partial pressure of oxygen in the microvessels there. Noncontact and continuous optical measurement can quantify blood flow velocities, vessel diameters, and oxygen gradients related to oxygen consumption in the liver. In an acute hepatitis model we made by administering acetaminophen to mice we observed increased oxygen pressure in both portal and central venules but a decreased oxygen gradient in the sinusoids, indicating that hepatocyte necrosis in the pericentral zone could shift the oxygen pressure up and affect enzyme expression in the periportal zone. In conclusion, our optical methods for measuring hepatic hemodynamics and oxygen consumption can reveal mechanisms related to hepatic disease.

An optical system was developed to visualize hepatic microcirculation with FITC-labeled erythrocytes and to measure the partial pressure of oxygen in the microvessels with laser-assisted phosphorimetry. This method can be used to investigate physiological and pathological mechanisms by analyzing microvascular structure, diameter, blood flow velocity, and oxygen tension.

Akut Hepatit Model Uygulama: Görselleştirme ve Hepatik Mikrosirkülasyon Kan Akış ve Oksijen Tüketimi Analizi

There is a considerable discrepancy between oxygen supply and demand in the liver because hepatic oxygen consumption is relatively high but about 70% of ...

MRI and PET in Mouse Models of Myocardial Infarction

Myocardial infarction is one of the leading causes of death in the Western world. The similarity of the mouse heart to the human heart has made it an ideal model for testing novel therapeutic strategies.
In vivo magnetic resonance imaging (MRI) gives excellent views of the heart noninvasively with clear anatomical detail, which can be used for accurate functional assessment. Contrast agents can provide basic measures of tissue viability but these are nonspecific. Positron emission tomography (PET) is a complementary technique that is highly specific for molecular imaging, but lacks the anatomical detail of MRI. Used together, these techniques offer a sensitive, specific and quantitative tool for the assessment of the heart in disease and recovery following treatment.
In this paper we explain how these methods are carried out in mouse models of acute myocardial infarction. The procedures described here were designed for the assessment of putative protective drug treatments. We used MRI to measure systolic function and infarct size with late gadolinium enhancement, and PET with fluorodeoxyglucose (FDG) to assess metabolic function in the infarcted region. The paper focuses on practical aspects such as slice planning, accurate gating, drug delivery, segmentation of images, and multimodal coregistration. The methods presented here achieve good repeatability and accuracy maintaining a high throughput.

We describe how to perform MRI and PET imaging of the mouse heart. The protocol is tailored to assess treatment efficacy in models of myocardial infarction and heart failure.

Myocardial infarction is one of the leading causes of death in the Western world. The similarity of the mouse heart to the human heart has made it an ...

Coordinate Mapping of Hyolaryngeal Mechanics in Swallowing

Characterizing hyolaryngeal movement is important to dysphagia research. Prior methods require multiple measurements to obtain one kinematic measurement whereas coordinate mapping of hyolaryngeal mechanics using Modified Barium Swallow (MBS) uses one set of coordinates to calculate multiple variables of interest. For demonstration purposes, ten kinematic measurements were generated from one set of coordinates to determine differences in swallowing two different bolus types. Calculations of hyoid excursion against the vertebrae and mandible are correlated to determine the importance of axes of reference.
To demonstrate coordinate mapping methodology, 40 MBS studies were randomly selected from a dataset of healthy normal subjects with no known swallowing impairment. A 5 ml thin-liquid bolus and a 5 ml pudding swallows were measured from each subject. Nine coordinates, mapping the cranial base, mandible, vertebrae and elements of the hyolaryngeal complex, were recorded at the frames of minimum and maximum hyolaryngeal excursion. Coordinates were mathematically converted into ten variables of hyolaryngeal mechanics.
Inter-rater reliability was evaluated by Intraclass correlation coefficients (ICC). Two-tailed t-tests were used to evaluate differences in kinematics by bolus viscosity. Hyoid excursion measurements against different axes of reference were correlated. Inter-rater reliability among six raters for the 18 coordinates ranged from ICC = 0.90 - 0.97. A slate of ten kinematic measurements was compared by subject between the six raters. One outlier was rejected, and the mean of the remaining reliability scores was ICC = 0.91, 0.84 - 0.96, 95% CI. Two-tailed t-tests with Bonferroni corrections comparing ten kinematic variables (5 ml thin-liquid vs. 5 ml pudding swallows) showed statistically significant differences in hyoid excursion, superior laryngeal movement, and pharyngeal shortening (p &#60; 0.005). Pearson correlations of hyoid excursion measurements from two different axes of reference were: r = 0.62, r2 = 0.38, (thin-liquid); r = 0.52, r2 = 0.27, (pudding).
Obtaining landmark coordinates is a reliable method to generate multiple kinematic variables from video fluoroscopic images useful in dysphagia research.

Coordinate mapping is a method of documenting salient features of hyolaryngeal biomechanics in the pharyngeal phase of swallowing. This methodology uses image analysis software to record coordinates of anatomical landmarks. These coordinates are imported into an excel macro and translated into kinematic variables of interest useful in dysphagia research.

Yutkunma içinde Hyolaryngeal Mekanik Koordinat Dönüşümü

Characterizing hyolaryngeal movement is important to dysphagia research. Prior methods require multiple measurements to obtain one kinematic measurement ...

Preparation Steps for Measurement of Reactivity in Mouse Retinal Arterioles Ex Vivo

Vascular insufficiency and alterations in normal retinal perfusion are among the major factors for the pathogenesis of various sight-threatening ocular diseases, such as diabetic retinopathy, hypertensive retinopathy, and possibly glaucoma. Therefore, retinal microvascular preparations are pivotal tools for physiological and pharmacological studies to delineate the underlying pathophysiological mechanisms and to design therapies for the diseases. Despite the wide use of mouse models in ophthalmic research, studies on retinal vascular reactivity are scarce in this species. A major reason for this discrepancy is the challenging isolation procedures owing to the small size of these retinal blood vessels, which is ~ &#8804; 30 &#181;m in luminal diameter. To circumvent the problem of direct isolation of these retinal microvessels for functional studies, we established an isolation and preparation technique that enables ex vivo studies of mouse retinal vasoactivity under near-physiological conditions. Although the present experimental preparations will specifically refer to the mouse retinal arterioles, this methodology can readily be employed to microvessels from rats.

Preparation Steps for Measurement of Reactivity in Mouse Retinal Arterioles Ex Vivo

Many vision-threatening ocular diseases are associated with dysfunctional retinal microvessels. Therefore, the measurement of retinal arteriole responses is important to investigate the underlying pathophysiological mechanisms. This article describes a detailed protocol for mouse retinal arteriole isolation and preparation to assess the effects of vasoactive substances on vascular diameter.

Fare retina arteriyoller Ex Vivo reaktivite ölçümü için hazırlık adımları

Vascular insufficiency and alterations in normal retinal perfusion are among the major factors for the pathogenesis of various sight-threatening ocular ...

Novel Methods for Intranasal Administration Under Inhalation Anesthesia to Evaluate Nose-to-Brain Drug Delivery

Intranasal administration has been reported to be a potential pathway for nose-to-brain delivery of therapeutic agents that circumvents the blood-brain barrier. However, there have been few reports regarding not only the quantitative analysis but also optimal administration conditions and dosing regimens for investigations of nose-to-brain delivery. The limited progress in research on nose-to-brain pathway mechanisms using rodents represents a significant impediment in terms of designing nose-to-brain delivery systems for candidate drugs.
To gain some headway in this regard, we developed and evaluated two novel methods of stable intranasal administration under inhalation anesthesia for experimental animals. We also describe a method for the evaluation of drug distribution levels in the brain via the nose-to-brain pathway using radio-labeled [14C]-inulin (molecular weight: 5,000) as a model substrate of water-soluble macromolecules.
Initially, we developed a pipette-based intranasal administration protocol using temporarily openable masks, which enabled us to perform reliable administration to animals under stable anesthesia. Using this system, [14C]-inulin could be delivered to the brain with little experimental error.
We subsequently developed an intranasal administration protocol entailing reverse cannulation from the airway side through the esophagus, which was developed to minimize the effects of mucociliary clearance (MC). This technique led to significantly higher levels of [14C]-inulin, which was quantitatively detected in the olfactory bulb, cerebrum, and medulla oblongata, than the pipette method. This appears to be because retention of the drug solution in the nasal cavity was substantially increased by active administration using a syringe pump in a direction opposite to the MC into the nasal cavity.
In conclusion, the two methods of intranasal administration developed in this study can be expected to be extremely useful techniques for evaluating pharmacokinetics in rodents. The reverse cannulation method, in particular, could be useful for evaluating the full potential of nose-to-brain delivery of drug candidates.

Here, we describe two novel methods of stable intranasal administration under inhalation anesthesia with minimal physical stress for experimental animals. We also describe a method for quantitative evaluation of drug distribution levels in the brain via the nose-to-brain pathway using radiolabeled [14C]-inulin as a model substrate of water-soluble macromolecules.

Burun beyin ilaç dağıtım değerlendirmek için inhalasyon anestezi altında burunici yönetim için yeni Yöntemler

Intranasal administration has been reported to be a potential pathway for nose-to-brain delivery of therapeutic agents that circumvents the blood-brain ...

Use of MRI-ultrasound Fusion to Achieve Targeted Prostate Biopsy

Here, we present a protocol to perform targeted prostate biopsy using a magnetic resonance imaging-ultrasound (MRI/US) fusion system. Prostate cancer has traditionally been diagnosed via transrectal ultrasound (TRUS) biopsy. Though considered the gold standard, TRUS is unable to visualize most prostate cancer lesions and therefore requires sampling of the entire prostate. This biopsy method often undergrades prostate cancer and fails to detect up to 35% of cancers on initial biopsy. Prostate MRI has been shown to have excellent sensitivity in the detection of cancerous lesions, and advancements in MRI technology during the last decade have led to the development of targeted biopsy. In targeted biopsy, a software platform overlays MRI data onto live TRUS images to create a fused MRI/US three-dimensional model of the prostate. Regions suspicious for malignancy on MRI are contoured by a radiologist, uploaded into the fusion system, and then displayed within the live MRI/US fused model. The urologist is then able to directly biopsy these targets. When compared to conventional TRUS biopsy, MRI/US fusion technology has been demonstrated to improve the detection of clinically significant cancer while reducing insignificant cancer detection. This technology, therefore, has the potential to diagnose prostate cancer primarily in men who would benefit from treatment.

Presented herein is a protocol to perform targeted biopsy of the prostate using an MRI-ultrasound fusion system.

Hedeflenen prostat biyopsisi elde etmek için MRI-ultrason Fusion kullanımı

Here, we present a protocol to perform targeted prostate biopsy using a magnetic resonance imaging-ultrasound (MRI/US) fusion system. Prostate cancer has ...

High-Throughput Analysis of Optical Mapping Data Using ElectroMap

Optical mapping is an established technique for high spatio-temporal resolution study of cardiac electrophysiology in multi-cellular preparations. Here we present, in a step-by-step guide, the use of ElectroMap for analysis, quantification, and mapping of high-resolution voltage and calcium datasets acquired by optical mapping. ElectroMap analysis options cover a wide variety of key electrophysiological parameters, and the graphical user interface allows straightforward modification of pre-processing and parameter definitions, making ElectroMap applicable to a wide range of experimental models. We show how built-in pacing frequency detection and signal segmentation allows high-throughput analysis of entire experimental recordings, acute responses, and single beat-to-beat variability. Additionally, ElectroMap incorporates automated multi-beat averaging to improve signal quality of noisy datasets, and here we demonstrate how this feature can help elucidate electrophysiological changes that might otherwise go undetected when using single beat analysis. Custom modules are included within the software for detailed investigation of conduction, single file analysis, and alternans, as demonstrated here. This software platform can be used to enable and accelerate the processing, analysis, and mapping of complex cardiac electrophysiology.

This protocol describes the setup and use of ElectroMap, a MATLAB-based open-source software platform for analysis of cardiac optical mapping data. ElectroMap provides a versatile high-throughput tool for analysis of optical mapping voltage and calcium datasets across a wide range of cardiac experimental models.

Elektromap kullanarak optik haritalama verilerinin yüksek verim Analizi

Optical mapping is an established technique for high spatio-temporal resolution study of cardiac electrophysiology in multi-cellular preparations. Here we ...

A Novel Inhalation Mask System to Deliver High Concentrations of Nitric Oxide Gas in Spontaneously Breathing Subjects

Nitric Oxide (NO) is administered as gas for inhalation to induce selective pulmonary vasodilation. It is a safe therapy, with few potential risks even if administered at high concentration. Inhaled NO gas is routinely used to increase systemic oxygenation in different disease conditions. The administration of high concentrations of NO also exerts a virucidal effect in vitro. Owing to its favorable pharmacodynamic and safety profiles, the familiarity in its use by critical care providers, and the potential for a direct virucidal effect, NO is clinically used in patients with coronavirus disease-2019 (COVID-19). Nevertheless, no device is currently available to easily administer inhaled NO at concentrations higher than 80 parts per million (ppm) at various inspired oxygen fractions, without the need for dedicated, heavy, and costly equipment. The development of a reliable, safe, inexpensive, lightweight, and ventilator-free solution is crucial, particularly for the early treatment of non-intubated patients outside of the intensive care unit (ICU) and in a limited-resource scenario. To overcome such a barrier, a simple system for the non-invasive NO gas administration up to 250 ppm was developed using standard consumables and a scavenging chamber. The method has been proven safe and reliable in delivering a specified NO concentration while limiting nitrogen dioxide levels. This paper aims to provide clinicians and researchers with the necessary information on how to assemble or adapt such a system for research purposes or clinical use in COVID-19 or other diseases in which NO administration might be beneficial.

This simple and highly adaptable system device for the inhalation of high-concentration nitric oxide (NO) gas does not require mechanical ventilators, positive pressure, or high gas flows. Standard medical consumables and a snug-fitting mask are used to safely deliver NO gas to spontaneously breathing subjects.

Kendiliğinden Solunan Deneklerde Yüksek Konsantrasyonlarda Nitrik Oksit Gazı Sağlamak için Yeni Bir Soluma Maske Sistemi

Nitric Oxide (NO) is administered as gas for inhalation to induce selective pulmonary vasodilation. It is a safe therapy, with few potential risks even if ...

Creation of Two Saccular Elastase-Digested Aneurysms with Different Hemodynamics in One Rabbit

Preclinical animal models with hemodynamic, morphologic, and histologic characteristics close to human intracranial aneurysms play a key role in the understanding of the pathophysiological processes and the development and testing of new therapeutic strategies. This study aims to describe a new rabbit aneurysm model that allows the creation of two elastase-digested saccular aneurysms with different hemodynamic conditions within the same animal.
Five female New Zealand white rabbits with a mean weight of 4.0 (&#177; 0.3) kg and mean age of 25 (&#177;5) weeks underwent microsurgical stump and bifurcation aneurysm creation. One aneurysm (stump) was created by right common carotid artery (CCA) exposure at its origin at the brachiocephalic trunk. A temporary clip was applied at the CCA origin and another, 2 cm above. This segment was treated with a local injection of 100 U of elastase for 20 min. A second aneurysm (bifurcation) was created by suturing an elastase-treated arterial pouch into the end-to-side anastomosis of the right CCA to left CCA. Patency was controlled by fluorescence angiography immediately after creation.
The average duration of surgery was 221 min. The creation of two aneurysms in the same animal was successful in all rabbits without complication. All aneurysms were patent immediately after surgery except for one bifurcation aneurysm, which showed an extreme tissue reaction due to elastase incubation and an immediate intraluminal thrombosis. No mortality was observed during surgery and up to one-month follow-up. Morbidity was limited to a transient vestibular syndrome (one rabbit), which recovered spontaneously within one day.
Demonstrated here for the first time is the feasibility of creating a two-aneurysm rabbit model with stump and bifurcation hemodynamic characteristics and highly degenerated wall conditions. This model allows the study of the natural course and potential treatment strategies on the basis of aneurysm biology under different flow conditions.

This protocol describes the steps for the creation of a rabbit model with two elastase-digested aneurysms with different hemodynamics (stump and bifurcation constellation). This allows the testing of novel endovascular devices in aneurysms with different angioarchitecture and hemodynamic conditions within a single animal.

Bir tavşanda farklı hemodinamiğe sahip iki sakküler elastaz sindirilmiş anevrizmanın oluşturulması

Preclinical animal models with hemodynamic, morphologic, and histologic characteristics close to human intracranial aneurysms play a key role in the ...