Name: simultaneous pet/mri imaging during mouse cerebral hypoxia-ischemia
Uploaded: 2015-09-20T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Simultaneous PET/MRI Imaging During Mouse Cerebral Hypoxia-ischemia at JoVE.com

Les auteurs tiennent à remercier le Centre de génomique et de l&#39;imagerie moléculaire à l&#39;UC Davis et le Département d&#39;imagerie biomédicale de Genentech. Ce travail a été soutenu par un certain nombre d&#39;instituts nationaux de subvention de partenariat de recherche Bioengineering Santé R01 EB00993.

Toutes les manipulations et les procédures animaux décrits ici, et selon la recherche sur les animaux: Relevant expériences in vivo (arriver) des lignes directrices, ont été effectuées conformément aux protocoles approuvés par l&#39;Association pour l&#39;évaluation de l&#39;accréditation du laboratoire Animal Care (AAALAC) International accrédité institutionnel de protection des animaux et l&#39;utilisation Comité à l&#39;Université de Californie, Davis. La chirurgie appropriée ne devrait pas entraîner...

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IRM anatomique simultanée, et dynamique DWI-IRM et [18 F] FDG PET données ont été acquises avec succès sur des animaux expérimentaux lors de provocation hypoxique suivante carotide commune ligature de l&#39;artère. Cela représente un paradigme expérimental puissant pour l&#39;imagerie multimodale de la physiopathologie de l&#39;évolution rapide associée à ischémiques dans le cerveau et pourrait facilement être étendu à étudier d&#39;autres radiotraceurs en PET (par exemple des marqueurs de la...

Dans le monde entier, l&#39;AVC est la deuxième principale cause de décès et une cause majeure d&#39;invalidité 1. La cascade d&#39;événements biochimiques et physiologiques qui se produisent pendant et aiguë après un événement AVC survient rapidement et avec des implications pour la viabilité des tissus et, finalement, résultat 2. Cerebral hypoxie ischémie (HI), ce qui conduit à encéphalopathie hypoxique-ischémique (HIE), est estimé à affecter jusqu&#39;à 0,3% et 4% de la pleine terme et prématurés naissances, respectivement 3,4. Le taux de mortalité chez les nourrissons atteints HIE est d&#39;environ 15% à 20%. Dans 25% des victimes de HIE, les complications permanentes surviennent à la suite de la blessure, y compris un retard mental, des déficits moteurs, la paralysie cérébrale, l&#39;épilepsie et 3,4. Interventions thérapeutiques antérieures ont pas prouvé digne d&#39;adoption en tant que norme de soins, et le consensus doit encore être atteint que les méthodes les plus avancées, basées sur l&#39;hypothermie, réduisent efficacement la morbidité 3,5. Autres questions of affirmation inclure la méthode d&#39;administration de l&#39;hypothermie et le patient sélection 6. Ainsi, les stratégies pour la neuroprotection et neurorestoration sont encore une zone fertile pour la recherche 7. Des modèles de rats de HI cérébrale sont disponibles depuis les années 1960, et par la suite ont été adaptés à des souris 8,9. En raison de la nature du modèle et l&#39;emplacement de la ligature, il existe une variabilité inhérente à la solution due à la différence dans la circulation collatérale entre les animaux 10. En conséquence, ces modèles ont tendance à être plus variables par rapport aux modèles similaires tels que l&#39;occlusion de l&#39;artère cérébrale moyenne (MCAo). Mesure en temps réel des changements physiologiques a été démontrée avec Doppler débitmétrie laser ainsi que la diffusion IRM pondérée 11. La variabilité intra-artérielle observée dans les animaux d&#39;écoulement cérébral pendant et immédiatement après une hypoxie, ainsi que des résultats aiguës telles que l&#39;infarctus et le volume neurologiquedéficit, suggèrent que l&#39;acquisition simultanée et la corrélation des données multimodales seraient bénéfiques. Les progrès récents en simultanée la tomographie par émission de positons (TEP) et l&#39;imagerie par résonance magnétique (IRM) ont permis à de nouvelles possibilités en matière d&#39;imagerie préclinique 12-14. Les avantages potentiels de ces hybrides, des systèmes combinés pour des applications précliniques ont été décrits dans la littérature 15,16. Alors que de nombreuses questions précliniques peuvent être traitées par l&#39;imagerie d&#39;un séquentiellement animal individuel ou par imagerie groupes d&#39;animaux séparés, certaines situations - par exemple, lorsque chaque instance d&#39;un événement tel que la course se manifeste de manière unique, avec physiopathologie évolue rapidement - rendre souhaitable et même nécessaire à utiliser la mesure simultanée. La neuro-imagerie fonctionnelle fournit un tel exemple, où simultané 2-désoxy-2- (18 F) fluoro-ᴅ-glucose ([18 F] FDG) PET et blood-niveau de l&#39;oxygène dépend (BOLD) IRM a été récemment démontré dans la stimulation des moustaches du rat 14 études. Ici, nous démontrons simultanée imagerie PET / IRM lors de l&#39;apparition d&#39;un accident vasculaire cérébral hypoxique-ischémique dans lequel la physiologie du cerveau ne sont pas à l&#39;état stable, mais est en train de changer rapidement et irréversiblement lors de provocation hypoxique. Les changements dans la diffusion de l&#39;eau,, mesurée par IRM et quantifiée par le coefficient apparent de diffusion (ADC) dérivée de l&#39;imagerie pondérée en diffusion (DWI), a été bien caractérisé d&#39;accident vasculaire cérébral dans les données cliniques et précliniques 17,18. Dans les modèles animaux tels que MCAo, diffusion de l&#39;eau dans les tissus du cerveau touchée diminue rapidement en raison de la cascade conduisant à bioénergétique œdème cytotoxique 18. Ces changements aigus de l&#39;ADC sont également observées dans des modèles rongeurs d&#39;hypoxie ischémie cérébrale 11,19. [18 F] FDG imagerie a été utilisé chez les patients victimes d&#39;AVC à évaluer les changements dans gl localeucose 20 métabolisme, et un petit nombre d&#39;études in vivo sur des animaux ont également utilisé [18 F] FDG 21, y compris dans le modèle d&#39;ischémie cérébrale, l&#39;hypoxie 22. En général, ces études montrent une diminution utilisation du glucose dans les régions ischémiques, bien qu&#39;une étude utilisant un modèle de reperfusion n&#39;a pas trouvé de corrélation de ces changements métaboliques du myocarde avec le développement de 23 plus tard. Ceci est en contraste avec les changements de diffusion qui ont été associés avec le noyau endommagé de manière irréversible 21. Ainsi, il est important d&#39;être en mesure d&#39;obtenir de l&#39;information complémentaire dérivé de [18 F] FDG PET et DWI de manière simultanée lors de l&#39;évolution de la course, car cela est susceptible de donner des informations pertinentes sur l&#39;évolution de la blessure et l&#39;impact de la interventions thérapeutiques. La méthode que nous décrivons ici est prête facilement à utiliser avec une variété de traceurs TEP et IRM séquences. Par exemple, [15 O] H 2 O PETimagerie avec CFA et images de perfusion pondérée (PWI) à partir de l&#39;IRM peut être utilisée pour explorer davantage le développement de la pénombre ischémique et valider les techniques actuelles dans le domaine de l&#39;imagerie de l&#39;AVC.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Surgery</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical scissors</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>RS-5852</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>RS-5237</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hartman mosquito forceps</td>
			<td>Miltex</td>
			<td>7-26</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2x McPherson suturing forceps, 8.5 cm</td>
			<td>Accurate Surgical &#38; Scientific Instruments</td>
			<td>4473</td>
			<td>It is useful to reduce the opening width with a band on the forceps used to hold the carotid artery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-0 silicone coated braided silk suture with 3/8 C-1 needle</td>
			<td>Covidien Sofsilk</td>
			<td>S-1172</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Homeothermic blanket system</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>507220F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Super glue</td>
			<td>(Generic)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hypoxia</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flowmeter for O2</td>
			<td>Alicat Scientific</td>
			<td>MC-500SCCM-D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flometer for N2</td>
			<td>Alicat Scientific</td>
			<td>MC-5SLPM-D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O2 meter</td>
			<td>MSA</td>
			<td>Altair Pro</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imaging</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7.05 Tesla MRI System</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>BioSpec</td>
			<td>20 cm inner bore diameter with gradient set. Paravision 5.1 software.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Volume Tx/Rx 1H Coil, 35mm ID</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>T8100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PET system</td>
			<td>(In-house)</td>
			<td></td>
			<td>4x24 LSO-PSAPD detectors, 
			10x10 LSO array per detector, 
			1.2mm crystal pitch and 14mm depth. 14 x 14 mm PSAPD. FOV: 60x35mm. 350-650 keV energy window. 16 ns timing window.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vessel cannulation Dumont forceps</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>RS-4991</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PE-10 polyethylene tubing</td>
			<td>BD Intramedic</td>
			<td>427401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infusion pump</td>
			<td>Braintree Scientific</td>
			<td>BS-300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal monitoring &#38; gating equipment</td>
			<td>Small Animal Instruments Inc.</td>
			<td>Model 1025</td>
			<td>Only respiration monitoring used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal bed with temperature regulation</td>
			<td>(In-house)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

simultaneous pet/mri imaging during mouse cerebral hypoxia-ischemia

Changements dynamiques de diffusion de l&#39;eau des tissus et le métabolisme du glucose se produisent pendant et après l&#39;hypoxie cérébrale en hypoxie ischémie représentatif d&#39;une perturbation de la bioénergétique dans les cellules affectées. Pondérée imagerie par résonance magnétique de diffusion (IRM) identifie les régions qui sont endommagés, potentiellement irréversible, par l&#39;hypoxie-ischémie. Les modifications de l&#39;utilisation du glucose dans le tissu affecté peut être détectables par tomographie par émission de positons (TEP) de 2-désoxy-2- (18 F) fluoro-ᴅ-glucose ([18 F] FDG) absorption. En raison de la nature rapide et variable de blessure dans ce modèle animal, l&#39;acquisition de ces deux modes de données doit être réalisée simultanément afin de corréler les données de façon significative TEP et l&#39;IRM. En outre, la variabilité inter-animal dans la blessure hypoxique-ischémique en raison de différences vasculaires limite la capacité d&#39;analyser les données multi-modales et observer les changements à une approche de groupe-sage, si les données ne sont pas acquis simultanément dans les différentes matières. Le procédé pappréciaient ici permet d&#39;acquérir à la fois pondérée en diffusion et IRM [18 F] données sur l&#39;absorption de FDG dans le même animal avant, pendant, et après la provocation hypoxique pour interroger changements physiologiques immédiats.

La figure 1 montre le résultat d&#39;une ligature correcte de la artère carotide commune, avant la fermeture de la plaie avec 6-0 suture de soie. Dans cette méthode, les données obtenues à partir de l&#39;imagerie est fortement tributaire de la disposition temporelle de l&#39;expérience, qui à son tour dicte et est également dictée par les limites expérimentales y compris les systèmes d&#39;acquisition d&#39;images et de configuration de l&#39;équipement. Ceux-ci...

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Simultaneous PET/MRI Imaging During Mouse Cerebral Hypoxia-ischemia

La méthode présentée ici utilise simultanément la tomographie par émission de positrons et l&#39;imagerie par résonance magnétique. Dans le modèle hypoxie-ischémie cérébrale, des changements dynamiques dans le métabolisme du glucose et de diffusion se produisent pendant et après une blessure. Les dommages évolutive et reproductible dans ce modèle nécessite l&#39;acquisition simultanée si les données d&#39;imagerie multi-modaux significatifs doivent être acquis.

Imagerie simultanée PET / IRM cérébrale Pendant souris hypoxie ischémie

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