تصوير تلف الدماغ الناجم عن نقص الأكسجة الدماغي في نموذج الفأر

الملخص

المصدر: Ouyang, Y., et al. التصوير المتزامن بالإصدار البوزيتروني / التصوير بالرنين المغناطيسي أثناء نقص الأكسجة الدماغي في الفأر. J. Vis. Exp. (2015)

يوضح هذا الفيديو تقنية لتقييم إصابة نقص الأكسجة الدماغية عن طريق التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني المتزامن (PET) والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). يخضع الفأر المخدر لربط الشريان السباتي المشترك (CCA) ، مما يقلل من تدفق الدم إلى نصف الكرة المخية ويهيئه للإصابة الناجمة عن نقص الأكسجة. يقيم التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير بالرنين المغناطيسي استقلاب الجلوكوز والتغيرات الهيكلية أثناء نقص الأكسجة. يكتشف التصوير بالرنين المغناطيسي انتشار الماء المقيد ، بينما يكشف التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني عن انخفاض امتصاص الجلوكوز ، مما يشير إلى الإجهاد الخلوي الناجم عن نقص الأكسجة وضعف التمثيل الغذائي.

البروتوكول

تمت مراجعة جميع الإجراءات التي تنطوي على نماذج حيوانية من قبل اللجنة المؤسسية المحلية لرعاية ومجلس المراجعة البيطرية JoVE.

1. ربط الشريان السباتي المشترك أحادي الجانب (CCA)

1. قم بإعداد حقل معقم بأدوات ومواد جراحية معقمة موضوعة بشكل ملائم. تأكد من تسخين وسادة التسخين إلى 37 درجة مئوية مع وضع مسبار درجة الحرارة بإحكام على الوسادة. تأكد من استخدام ستارة معقمة لتغطية موقع الجراحة.
2. قم بتخدير (الأيزوفلوران ، 1-3٪ في الهواء عند 0.5-1 لتر / دقيقة) ، وضع في وضع ضعيف مع توجيه الذيل بعيدا. تحقق من التخدير عن طريق الضغط على إصبع القدم - يجب ألا يثير ذلك أي رد فعل إذا تم تخدير بشكل صحيح. ضع مرهم العيون على العينين.
3. ضعي كريم إزالة الشعر على أسفل الرقبة إلى منطقة أعلى الصدر باستخدام 1-2 قطعة قطن. انتظري 1-3 دقائق ، ثم أزيلي الشعر والكريم باستخدام شاش مبلل أو مسحات كحولية. مسحة منطقة شق مع البيتادين بطريقة دائرية من الداخل إلى الخارج، ثم تحويلها إلى قفازات جراحية معقمة.
4. باستخدام المقص الجراحي ، قم بعمل شق يبلغ حوالي 1 سم على طول خط الوسط للرقبة السفلية. افصل الجلد الخارجي بعناية عن اللفافة المحيطة باستخدام المقص الجراحي.
5. باستخدام ملقطين لخياطة القزحية الدقيقة من McPherson ، افصل الشريان السباتي المشترك الأيمن عن اللفافة ، مع الحرص على تجنب تلف الأوردة أو إزعاج العصب المبهم.
6. باستخدام الملقط الموجود على اليمين ، قم بإخراج CCA الأيمن في وضع مستقر. ضع عدة قطرات من المحلول الملحي لمنع الجفاف. مرر طولا مناسبا (2-3 سم) من خياطة الحرير 6-0 أسفل CCA الأيمن وربطه باستخدام عقدة مربعة مزدوجة. اختياريا ، قم بالربط مرة أخرى باستخدام خياطة حريرية بطول ثان 6-0.
7. أعد وضع CCA الأيمن ونظف السوائل الزائدة من الفتحة باستخدام مسحة إسفنجية معقمة. أغلق الشق بخياطة حريرية 6-0. يوضع الليدوكائين موضعيا حتى 7 ملغ/كغ.
8. اسمح للحيوان بالتعافي من التخدير حتى التنقل (حوالي 30 دقيقة) وقم بإجراء مراقبة ما بعد الجراحة حتى يصبح جاهزا للتصوير.

2. التحضير للتصوير: فحوصات النظام والأجهزة

1. قم بإعداد الأجهزة والبرامج لأنظمة التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني وتحقق من وظائفها على النحو التالي. تأكد من أن جميع الاتصالات المادية آمنة وأن إعدادات البرامج محددة بشكل مناسب.
   1. تأكد من أن نظام PET عند درجة حرارة التشغيل المحددة البالغة 5 درجات مئوية باستخدام نظام تبريد الهواء.
   2. قم بتركيب نظام PET داخل تجويف التصوير بالرنين المغناطيسي ، ومحاذاة مراكز مجال رؤية التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير بالرنين المغناطيسي (FOV) باستخدام إزاحات محورية معروفة. قم بتركيب ملف التصوير بالرنين المغناطيسي داخل تجويف نظام PET وتوسيط الملف بنظام PET ومراكز مغناطيس التصوير بالرنين المغناطيسي.
   3. قم بتشغيل إلكترونيات PET للحصول على جهد الطاقة والتحيز (ملاحظة: ستختلف الخطوات حسب الأداة). قم بإجراء مسح سريع (5 دقائق) باستخدام أسطوانة 68Ge وتحقق من الرسم الانسيني الناتج للتأكد من تشغيل جميع أجهزة الكشف.
   4. اختياريا الحصول على البيانات لاستخدامها في مصفوفة تحويل التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني / التصوير بالرنين المغناطيسي لأغراض التسجيل المشترك: املأ شبحا ثلاثي الأبعاد (على سبيل المثال ، ثلاث كرات مملوءة) ب 200 ميكروCi من محلول مائي 18 درجة فهرنهايت واحصل عليه لمدة 15 دقيقة باستخدام PET. الحصول على بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي التشريحية: في نافذة التحكم في المسح ، حدد تسلسل الصدى المتعدد الشرائح (MSME) (انظر الجدول 1). كرر لجميع الاتجاهات الرئيسية الثلاثة: المحورية ، والسهمية ، والإكليلية.
2. تحقق من إعدادات مضخة التسريب وتشغيلها. اضبط المضخة على 4.44 ميكرولتر في الدقيقة ، والتي توفر في 45 دقيقة من التسريب المستمر حجما إجماليا قدره 200 ميكرولتر ، وهو الحد النموذجي الموصى به للحقن الوريدي (IV) في 20 جراما.
3. تحقق من تشغيل السخان وتأكد من أن ناتج درجة الحرارة كاف للحفاظ على دفء (37 درجة مئوية). تأكد من أن مراقبة درجة الحرارة والجهاز التنفسي تعمل استعدادا لوضع على فراش.
4. تحقق من تشغيل مقاييس التدفق O2 و N2 (ل 0.5 لتر/دقيقة: O2 عند 57.2 ملغم/دقيقة و N2 عند 0.575 جم/دقيقة) عن طريق تشغيل كل من مع إيقاف تشغيل مصدر الهواء المضغوط وتشغيل مصادر O2 وN2. لتجنب خطر إتلاف مقاييس التدفق ، لا تقم بتشغيلها بدون ضغط إدخال كاف.
5. تأكد من ملء مبخر الأيزوفلوران بشكل كاف. قبل التصوير ، ابدأ تدفق تخدير الأيزوفلوران بنسبة 1-2٪ و 0.5 إلى 1 لتر / دقيقة.
6. قم بإعداد سرير من خلال التأكد من وضع أنظمة التخدير ووسادة التنفس والسخان بشكل آمن وعملي. للحصول على دقة إضافية للتسجيل المشترك للتصوير بالإصدار البوزيتروني / التصوير بالرنين المغناطيسي ، يمكن إرفاق العلامات الائتمانية (على سبيل المثال ، الأنابيب الشعرية المملوءة بالمقتفي الإشعاعي بتركيز مماثل للحقن للتصوير) بفراش في مجال الرؤية.

3. سير عمل التصوير

بعد الانتهاء من جميع فحوصات المعدات اللازمة ، انتقل إلى التصوير على النحو التالي:

1. تخدير باستخدام الأيزوفلوران وإدخال قسطرة وريد الذيل (إبرة 28 جم ، أنبوب PE-10 أقل من 5 سم) مملوءة بمحلول ملحي هيبارين (0.5 مل من الهيبارين ، 1,000 USP / مل ، في محلول ملحي 10 مل). قد يؤدي تسخين و / أو الذيل إلى تحسين دقة إدخال القسطرة. اختياريا ضع قطرة من مادة لاصقة cyanoacrylate في موقع الإدخال لتأمين الخط الوريدي.
2. انقل إلى سرير المجهز. تأكد من أن رأس آمن ، مع تثبيت القواطع العلوية بواسطة قضيب الأسنان وقضبان الأذن في مكانها إذا تم استخدامها.
3. ضع مرهم العين على العينين لمنع الجفاف. أدخل مقياس حرارة مسبار المستقيم. تأكد من أن قراءات درجة الحرارة والتنفس وظيفية.
4. ارسم جرعة المقتفي الإشعاعي (حوالي 600 ميكروسي في 200 ميكرولتر) ليتم حقنها في أنبوب PE-10 الهيباريني بطول مناسب - حوالي 3 أمتار لأنابيب PE-10 وحجم 200 ميكرولتر. قم بتوصيل أحد طرفي هذا الأنبوب بحقنة مضخة التسريب ، والآخر بخط قسطرة وريد الذيل ، الحرص على عدم إحداث ثقوب في الأنبوب.
5. حرك فراش للأمام في تجويف المغناطيس ، مع التأكد من عدم إزعاج وضع ملف التصوير بالرنين المغناطيسي وأي خطوط أو كابلات ، وخاصة أنابيب التخدير. تأكد من محاذاة مركز الدماغ مع مراكز ملف التصوير بالرنين المغناطيسي ونظام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ومغناطيس التصوير بالرنين المغناطيسي.
6. قم بإجراء ضبط ومطابقة ملف التصوير بالرنين المغناطيسي عن طريق تدوير مقابض الضبط على الملف ، وتقليل عدم تطابق المقاومة (التحقق من مواصفات الملف) والتردد (300 ميجاهرتز ل 1H عند 7 تسلا) من خلال مراقبة عرض مكبر الصوت عالي الطاقة.
7. (MRI) بعد الضبط والمطابقة، احصل على صورة استكشافية: حدد تسلسل ثلاثي الطيار للتصوير السريع مع أصداء إعادة التركيز (RARE) وقم بتشغيل التسلسل من نافذة التحكم في المسح. تحقق من وضع ، وكرر الخطوتين 3.5 و 3.6 حسب الضرورة. إعادة تعيين الحشوات إلى قيمة صفر.
8. (MRI) الحصول على مسح طيفي موضعي تم حلها نقطيا (PRESS) في وحدة تخزين داخل الدماغ: قم بتشغيل تسلسل PRESS (انظر الجدول 1) بحجم مستطيل بأبعاد 3.9 مم × 6 مم × 9 مم. تحقق من عرض خط الماء باستخدام أمر الماكرو CalcLineWidth. إذا كانت قيمة العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) مقبولة (على سبيل المثال، 0,2 صفحة في المليون)، فتابع إلى الخطوة 3.10. إذا لم يكن الأمر كذلك، فانتقل إلى الخطوة 3.9.
9. (MRI) الحصول على خريطة ميدانية: قم بتشغيل تسلسل FieldMap (انظر الجدول 1). استخدم البيانات الناتجة لرقم الإسقاط متعدد الزوايا (MAPSHIM) عن طريق تشغيل الأمر MAPSHIM macro وتحديد التعديلات المحلية الخطية والثانية (z2). كرر الخطوة 3.8.
10. (التصوير بالرنين المغناطيسي) ضع خطة الشريحة لفحص التصوير المرجح بالانتشار (DWI) (انظر الجدول 1): باستخدام محرر الهندسة ، تأكد من وضع مجال الرؤية للاكتساب للحصول على الحجم المطلوب من الاهتمام داخل الدماغ. إذا تمت محاذاة خطة الشريحة الناتجة حسب الرغبة، فقم بنسخ خطة الشريحة هذه في نافذة التحكم في المسح الضوئي لجميع عمليات فحص DWI اللاحقة. ابدأ الاستحواذ.
11. (PET) مع إعداد اقتناء PET وجاهزة للبدء ، ابدأ مضخة التسريب. بعد التأخير المحدد مسبقا الذي تم فيه حقن المحلول الملحي من القسطرة ، ابدأ في اقتناء PET (انظر الجدول 1) من أجل التقاط دخول المقتفي الإشعاعي. مراقبة معدل العد والبحث عن زيادة تدريجية في التهم التي تدل على نجاح الحقن.
12. بعد 10-15 دقيقة ، ابدأ تحدي نقص الأكسجين بالتزامن مع الخطوة 3.12. لبدء تحدي نقص الأكسجين ، قم بإيقاف تشغيل تدفق الهواء الطبي وقم على الفور بتشغيل مقاييس التدفق O2 و N2 بالإعدادات المحددة مسبقا لتوفير 8٪ أكسجين و 92٪ نيتروجين ، وتقليل الأيزوفلوران إلى 0.8٪. لا تقم بتشغيل مقاييس التدفق بدون ضغط الإدخال.
13. (التصوير بالرنين المغناطيسي) في نفس الوقت الذي تحققه الخطوة 3.12 ، ابدأ الحصول على DWI المعد في الخطوة 3.10 (مسح "H1").
14. (التصوير بالرنين المغناطيسي) ابدأ اقتناء DWI (المسح الضوئي "H2")، الذي تم إعداده في الخطوة 3.10، فور اكتمال المسح H1. قم بإنهاء تحدي نقص الأكسجين عن طريق إيقاف تشغيل مقاييس الجريان، واستعادة تدفق الهواء الطبي، وإعادة تركيز الأيزوفلوران إلى قيمة مناسبة بناء على المراقبة الفسيولوجية.
15. (التصوير بالرنين المغناطيسي) الحصول على فحص DWI بعد نقص الأكسجة المعد في الخطوة 3.10. قم بإيقاف تشغيل مضخة التسريب بعد اكتمال هذا الفحص.
16. (التصوير بالرنين المغناطيسي) الحصول على صور تشريحية في المستويين المحوري والسهمي. في نافذة التحكم في المسح - حدد تسلسل MSME (انظر الجدول 1). باستخدام محرر الهندسة ، تأكد من أن مجال الرؤية الاستحواذي يغطي الدماغ.
17. قم بإزالة ، والعودة إلى القفص عندما يكون متنقلا وراقب علامات المراضة ، والقتل الرحيم إذا لزم الأمر مع إعطاء ثاني أكسيد الكربون2 متبوعا بخلع عنق الرحم كطريقة ثانوية.

الجدول 1. معلمات تسلسل نبض التصوير بالرنين المغناطيسي لعمليات المسح الموصوفة في البروتوكول ، واكتساب PET ، والرسم البياني ، ومعلمات إعادة الإعمار.

<فئة الشكل = نمط "الجدول" = "تعويم: يسار ؛" >< فئة الجدول = 'ck-table-resize'> معلمات اكتساب التصوير والحصول على الأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (EPI-DWI) وقت التجميع15 دقيقةحجم المصفوفة256 × 64شرائح10مجال الرؤية30 × 14 × 8 ممحجم فوكسل0.117 × 0.219 × 0.8 ممعرض النطاق الطيفي الفعال150 كيلو هرتزTE41 مللي ثانيةTR3,000 مللي ثانيةمتوسطات6مقاطع k-space16b قيم0 ، 400 ، 800 ثانية / مم 2 وقت الاستحواذ بالرنين المغناطيسي التشريحي (MSME) 5 دقائقحجم المصفوفة256 × 256شريحة16مجال الرؤية30 × 22 × 12.8 ملمحجم فوكسل0.117 × 0.086 × 0.8 ملمTE14 مللي ثانيةTR1,000 مللي ثانيةمتوسطات1تكرار1مسح

طيفي محلل نقطة

(PRESS)

وقت الاستحواذ15 ثانيةحجم فوكسل3.9 × 6 × 9 ممTE20 مللي ثانيةTR2,500 مللي ثانيةالمتوسطات6وقت الحصول على خريطة المجال 1 دقيقة و 21 ثانيةأول TE1.49 مللي ثانية ثانية TEالثاني 5.49 مللي ثانيةTR20 مللي ثانيةالمتوسطات1

اقتناء PET ، الرسم البياني ،

ومعلمات إعادة الإعمار

 جهاز التتبع [18F] معدل التسريب FDG4.44 ميكرولتر / دقيقةوقت الاستحواذ60 دقيقةحجم الصورة لكل شريحة128 × 128شريحة99حجم Voxel0.4 × 0.4 × 0.6 ممالإطار الديناميكي12 × 300 ثانيةنوع إعادة البناءOS-MLEM (6 مجموعات فرعية ، 6 تكرارات)

المواد

< فئة الشكل = 'الجدول' ><فئة الجدول = 'ck-table-resize'>قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة الاسم الشركة رقم فهرسي التعليقات مقص جراحيRobozRS-5852 ملقطRobozRS-5237 ملقط البعوض هارتمانMiltex7-26 2x ملقط خياطة McPherson ، 8.5 سمأدوات جراحية وعلمية دقيقة4473من المفيد تقليل عرض الفتحة بشريط على الملقط المستخدم لتثبيت الشريان السباتي6-0 خياطة حريرية مضفرة مطلية بالسيليكون مع إبرة 3/8 C-1Covidien SofsilkS-1172 نظام بطانية حراري منزلي جهاز هارفارد507220F سوبر مقياس جريان نقص الأكسجة الغراء (العام ) لمقياس الفلومتر O₂Alicat ScientificMC-500SCCM-D ل N₂Alicat ScientificMC-5SLPM-D O₂ meterMSAAltair Pro التصوير 7.05 نظام التصوير بالرنين المغناطيسي تسلاBrukerBioSpecقطر التجويف الداخلي 20 سم مع مجموعة التدرج. برنامج Paravision 5.1.ملف حجم Tx / Rx 1H ، 35 مم IDBrukerT8100 PET نظام (داخلي) 4x24 LSO-PSAPD كاشفات ، مصفوفة LSO 10x10 لكل كاشف ، 1.2 مم بلورة وعمق 14 مم. 14 × 14 مم PSAPD. مجال الرؤية: 60 × 35 مم. نافذة طاقة 350-650 كيلو فولت. نافذة توقيت 16 نانوثانية. قنية السفن ملقط دومونروبوزRS-4991 PE-10 أنابيب البولي إيثيلينBD مضخةضخ 427401 Intramedic Braintree ScientificBS-300 معدات مراقبة والبواباتشركة Small Animal Instruments Inc.موديل 1025 فقط مراقبة التنفس المستخدمةسرير مع تنظيم درجة الحرارة (داخلي)