The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
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The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
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1Imaging Research, Sunnybrook Research Institute, 2Department of Medical Biophysics, University of Toronto, 3Department of Medical Biophysics, and Institute of Biomaterials & Biomedical Engineering (IBBME), University of Toronto
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O'Reilly, M. A., Waspe, A. C., Chopra, R., Hynynen, K. MRI-guided Disruption of the Blood-brain Barrier using Transcranial Focused Ultrasound in a Rat Model. J. Vis. Exp. (61), e3555, doi:10.3791/3555 (2012).
ध्यान केंद्रित अल्ट्रासाउंड रक्त मस्तिष्क बाधा (BBB) के विघटन (fus) BBB 1-5 को धोखा देने के लिए एक तेजी से जांच की तकनीक है. BBB मस्तिष्क विकारों के दवा उपचार के लिए एक महत्वपूर्ण बाधा के रूप में यह वाहिका संरचना से मस्तिष्क अणुओं 6 आकार में लगभग 500 दा से कम ऊतक में अणुओं के पारित होने की सीमा. Fus प्रेरित बीबीबी विघटन (BBBD) के अस्थायी और प्रतिवर्ती 4 और है रासायनिक एक से अधिक लाभ अत्यधिक स्थानीयकृत किया जा रहा द्वारा BBBD उत्प्रेरण का मतलब है. Fus प्रेरित BBBD चिकित्सीय एजेंटों के मस्तिष्क है, जो अन्यथा पर्याप्त एकाग्रता में ऊतकों को में वितरणयोग्य नहीं होगा पर एक विस्तृत श्रृंखला के प्रभाव की जांच के लिए एक साधन प्रदान करता है. जबकि अल्ट्रासाउंड मापदंडों की एक विस्तृत श्रृंखला 2,5,7 बीबीबी में खलल न डालें में सफल सिद्ध कर दिया है, वहाँ कई प्रयोगात्मक प्रक्रिया में महत्वपूर्ण कदम सटीक लक्ष्यीकरण के साथ सफल विघटन को सुनिश्चित कर रहे हैं. यह protocराजभाषा रूपरेखा एमआरआई निर्देशित एक चूहे मॉडल में BBBD प्रेरित fus कैसे प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण पशु तैयारी और प्रयोग के microbubble से निपटने के कदम पर एक ध्यान के साथ.
1. अल्ट्रासाउंड और एमआरआई सेटअप
एक एमआरआई संगत तीन अक्ष ध्यान केंद्रित अल्ट्रासाउंड प्रणाली इस अध्ययन में इस्तेमाल किया गया था (fus उपकरण, Inc, टोरंटो, ओंटारियो, कनाडा). दो transducers के विभिन्न अल्ट्रासाउंड का इस्तेमाल किया गया: एक घर में निर्माण 551.5 kHz के स्फेरिकली केंद्रित ट्रांसड्यूसर (वक्रता की त्रिज्या = 60 मिमी, बाहरी व्यास 75 मिमी, आंतरिक व्यास = 20 मिमी), और एक 1.503 मेगाहर्ट्ज के साथ एकीकृत सरणी 8 क्षेत्र पीजेडटी हाइड्रोफ़ोन (Imasonic इंक, Voray-sur-L'Orgnon, फ्रांस) एक ही तत्व स्फेरिकली ध्यान केंद्रित ट्रांसड्यूसर (FN = 0.8, एपर्चर = 10 सेमी) के रूप में संचालित है. एक एमआरआई संगत PVDF 8 रिसीवर के लिए ध्वनिक उत्सर्जन रिकॉर्ड जब 551.5 kHz के transducer का इस्तेमाल किया गया था इस्तेमाल किया गया था. यदि विभिन्न उपकरणों का इस्तेमाल किया जाता है, निम्नलिखित सुझाव दिया है:
2. पशु तैयारी
3. लक्ष्य चयन
आधारभूत अक्षीय 2 भारित और टी 1 भारित मस्तिष्क एमआर छवियों टी मोल. यदि एक 1.5 एमआरआई और समर्पित सिर आकार सतह कुंडल आरएफ प्राप्त करने के लिए, उपयुक्त सुप्रीम कोर्ट टी का उपयोगएक पैरामीटर हो सकता है:
भारित 2 टी: FSE, ते = 60 एमएस टी.आर. = 2000 एमएस
1 टी भारित: FSE, ते = 10 एमएस टी.आर., = 500 एमएस
4. Microbubble तैयारी
Definity microbubbles (Lantheus मेडिकल इमेजिंग, MA, संयुक्त राज्य अमेरिका) microbubble मध्यस्थता 2,5,7 BBBD प्रेरित fus के लिए कई समूहों द्वारा उपयोग किया जाता है. अन्य microbubble प्रकार के लिए उचित dosages 11,12 साहित्य में पाया जा सकता है.
5. अल्ट्रासाउंड डिलिवरी
6. उपचार परिणाम की एमआरआई मूल्यांकन
7. प्रतिनिधिपरिणाम
एमआरआई इसके विपरीत एजेंटों को सफलतापूर्वक BBB के माध्यम से दिया जा सकता है केंद्रित अल्ट्रासाउंड का उपयोग और microbubbles परिसंचारी. चित्रा 2 ठेठ पूर्व और पोस्ट-fus 1 डब्ल्यू टी छवियों से पता चलता है. चित्रा 2B विपरीत बढ़ाया (CE) 1-W टी चार sonicated स्थानों में अलग केन्द्र के उद्घाटन के साथ छवि को दर्शाता है. Sonication 1 और 2 स्थानों में विशेष रूप से उज्ज्वल वृद्धि दिखा. 1 और 2 Fig.3 स्थानों में भी 2-W उच्च संकेत टी के साथ अनुरूप करने के लिए, सूजन का संकेत देखा जा सकता है.
टी हद 2 - w edema के बाण के समान स्लाइस पर कभी कभी कल्पना आसानी से किया जा सकता है. चित्रा 4 CE-टी 1-w और 2-W, टी बाण के समान स्लाइस sonication स्थानों के माध्यम से 1 और 3 से पता चलता है. Edema 1 स्थान पर नहीं 3 स्थान पर दिखाई देता है.
ध्वनिक उत्सर्जन पर कब्जा कर लिया डेटा (Fig.5) के वर्णक्रमीय विश्लेषण हार्मोनिक उत्सर्जन और / या / उप अति हार्मोनिक उत्सर्जन जब स्थिर गुहिकायन होने वाली है दिखा सकते हैं. Harmonआईसीएस भी गैर linearities ऊतक से उत्पन्न कर सकते हैं, जबकि उप और ultraharmonic उत्सर्जन केवल बुलबुला 14 गतिविधि का एक परिणाम के रूप में हो सकता है. उच्च दबाव पर wideband जड़त्वीय cavitation का संकेत उत्सर्जन भी पता लगाया जा सकता है. हालांकि इन जड़त्वीय 11 cavitation के बिना sonications से अधिक से अधिक लाल रक्त कोशिका extravasations और microdamage की मात्रा के साथ संबद्ध किया गया है.
अधिक स्थानीयकृत छोटे फोकल स्थान आकार के कारण उद्घाटन में उच्च sonication आवृत्तियों परिणाम का उपयोग. चित्रा 6 से पता चलता है कि उच्च आवृत्तियों के लिए खोलने के छोटे क्षेत्रों को बनाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. यह कम पास खोपड़ी प्रभाव के साथ मध्य मस्तिष्क के प्रभाव की जांच की अनुमति देता है.
चित्रा 1 प्रायोगिक सेटअप.
2. (बाएं) पहले और बाद उपचार (दाएं) 1-W टी एक चूहा चार sonication स्थानों पर वृद्धि दिखा मस्तिष्क की छवियों आंकड़ा.
3. (बाएं) पहले और बाद उपचार (दाएं) 2 - डब्ल्यू टी एक चूहे (Fig.2 के रूप में वही जानवर) मस्तिष्क sonication 1 और 2 स्थानों पर edema 2-W टी दिखा छवियों आंकड़ा.
चित्रा 4 पोस्ट उपचार बाण के समान (बाएं) 1-W और टी 2 डब्ल्यू टी (दाएं) एक ही चूहे के मस्तिष्क से छवियों के रूप में अंजीर. 2 और 3. 1 स्थान पर खोलने (बाएं) 2 टी डब्ल्यू शोफ (दाएं) के साथ संबद्ध है. 3 स्थान (बाएं) खोलने लेकिन कोई 2 डब्ल्यू टी शोफ से पता चलता है. 
चित्रा 5 आवृत्ति स्पेक्ट्रम से 551.5 kHz के एक एकल 10 एमएस फट के दौरान डेटा पर कब्जा कर लिया. मौलिक आवृत्ति (एफ 0) के रूप में के रूप में अच्छी तरह से (च 2 0) harmonics और उप / ultraharmonics के (च 0.5 0 1.5 च 0) दिखाई दे रहे हैं.
चित्रा 6. पोस्ट उपचार CE-टी 1-w (बाएं) axial और बाण के समान एक चूहे 1.503 मेगाहर्टज पर चार स्थानों में sonicated मस्तिष्क से छवियाँ (दाएं). इस आवृत्ति पर BBB के उद्घाटन के लिए अधिक स्थानीयकृत देखा जाता है.
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जानवरों और microbubbles की तैयारी इस प्रक्रिया का सबसे महत्वपूर्ण पहलू हैं. पशु के सिर पर बाल पूरी तरह अल्ट्रासाउंड बीम attenuating से बचने के लिए हटाया जाना चाहिए. BBB isofluorane चतनाशून्य करनेवाली औषधि के तहत बाधित किया जा सकता है, तथापि, यह और अधिक कठिन हो जाता है संगत खोलने को प्राप्त करने.
microbubbles हमेशा देखभाल और छोटे गेज के साथ संभाला जाना चाहिए, बड़े व्यास सुई जब तक ड्राइंग, क्रम में उन्हें तोड़ने से बचने के इस्तेमाल किया जाना चाहिए. इसी तरह, छोटी गेज कैथेटर जो यथोचित पूंछ नस में इस्तेमाल किया जा सकता है नियोजित किया जाना चाहिए (22 गेज की सिफारिश की है). यदि एक छोटे कैथेटर नस में उचित स्थान प्राप्त करने की आवश्यकता है, तो अतिरिक्त देखभाल microbubble इंजेक्शन के दौरान लिया जाना चाहिए. microbubble इंजेक्शन हमेशा धीरे से किया जाना चाहिए.
फट मोड sonications हमेशा नियोजित किया जाना चाहिए. यदि लगातार लहर sonications उपयोग किया जाता है microbubbles नहीं फिर से भरना होगा के में ट्रांसड्यूसर ध्यान केंद्रित करने और BBBD पर वाहिकाओं हासिल नहीं किया जाएगा. यदि CE-टी 1 डब्ल्यू उपचार के बाद छवियों विघटन नहीं दिखा है, इलाज की जाँच दोहराया जा सकता है कि पानी का स्तर ऊपर सबसे ऊपर है ताकि पशुओं सिर पानी में है और है कि वहाँ कोई हवा बुलबुले त्वचा की सतह पर फंसे हैं .
उच्च आवृत्तियों छोटे पशु मॉडल में बेहतर स्थानीयकरण प्रदान करते हैं, लेकिन सीटू के दबाव में उच्च खोलने को प्रेरित करने की आवश्यकता है. यह भी महत्वपूर्ण है पर विचार करने के लिए है कि खोपड़ी के कारण नुकसान उच्च दबाव उच्च रहे हैं और जब सीटू के दबाव में आकलन के लिए जिम्मेदार होना चाहिए. चूहे की खोपड़ी के माध्यम से 0.5 मेगाहर्टज प्रसारण पर 73 लगभग 8% है, लेकिन 1.5 मेगाहर्ट्ज पर लगभग 50 से 15% करने के लिए चला जाता है. क्षीणन के मस्तिष्क के ऊतकों में 4 5 एन पी रहा हूँ -1 मेगाहर्ट्ज -1 माना जा सकता है. उच्च आवृत्तियों बेहतर छोटे पशु मॉडल में काम करने के लिए अनुकूल हैं, लेकिन कम प्रासंगिक चिकित्सकीय हैं.
तम्बू> एमआरआई निर्देशित यह दृष्टिकोण बहुत ही सटीक की अनुमति के रूप में के रूप में अच्छी तरह से इलाज परिणाम मूल्यांकन उपचार के बाद तुरंत लक्ष्यीकरण द्वारा अल्ट्रासाउंड - निर्देशित तकनीक से अधिक लाभ प्रदान करता है.Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
इंक लालकृष्ण Hynynen, - लालकृष्ण Hynynen और आर चोपड़ा fus उपकरण के सह संस्थापक हैं, Inc आर चोपड़ा ए Waspe, और लालकृष्ण Hynynen के fus उपकरण में शेयरधारकों fus उपकरणों इंक, से अनुसंधान का समर्थन प्राप्त
लेखकों के लिए Shawna Rideout - ग्रोस और एलेक्जेंड्रा Garces के जानवरों की देखभाल के साथ उनकी मदद के लिए शुक्रिया अदा करना होगा, और उसे तकनीकी सहायता के लिए पिंग वू. इस काम के लिए सहायता अनुदान के तहत स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थान द्वारा प्रदान किया गया. EB003268, और कनाडा अनुसंधान अध्यक्षों कार्यक्रम.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Small Animal Focused Ultrasound System | FUS Instruments, Inc. | RK-100 | |
| Definity | Lantheus Medical Imaging | ||
| Omniscan | GE Healthcare |
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ReplyPosted by: Deb SmalleyMarch 20, 2012, 2:32 PM