موسع في فيفو الحيوانات الصغيرة التصوير بالرنين المغناطيسي وMRS : الإجراءات التجريبية الأساسية

لبدء هذه التجربة، يتم وضع فأر مُخدَّر على حامل حيوانات يُدخل لاحقاً في ملف ترددات راديوية أو RF coil. وقبل إجراء تجربة التصوير بالرنين المغناطيسي MRI أو مطيافية الرنين المغناطيسي MRS، يتم ضبط ملف RF عند تردد الرنين ومواءمته مع معاوقة مميزة تبلغ 50 ohm. بعد ذلك، يتم إجراء عملية اكتساب بيانات MRI أو MRS بعد تحسين تتابع النبضات، وفي النهاية يتم تحليل الصور أو الأطياف باستخدام برامج التحليل.

مرحباً، أنا دون لي من مختبر R للأبحاث في قسم الأشعة بجامعة واشنطن. وأنا ديفيد سينيك، أيضاً من مختبر R للأبحاث وقسمي الأشعة والهندسة الحيوية بجامعة واشنطن. سنعرض لكم اليوم إجراءً للتصوير بالرنين المغناطيسي والتنظير الطيفي بالرنين المغناطيسي في الفئران.

نستخدم في مختبرنا هذه الإجراءات لدراسة نماذج أورام الفئران، والضمور العضلي، وأيض العضلات. لذا، دعونا نبدأ. لا يهدف هذا البروتوكول إلى تغطية كل جانب من جوانب التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) للحيوانات الصغيرة، بل يهدف إلى تقديم الإجراءات الأساسية لتجارب التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) على الفئران.

الهدف هو توفير فهم أفضل للإجراءات الأساسية لتجارب الرنين المغناطيسي (MR) داخل الجسم الحي على الحيوانات الصغيرة، بحيث يتمكن الباحثون الجدد في مجال الرنين المغناطيسي من التخطيط بشكل أفضل للمكونات غير المتعلقة بالرنين المغناطناطيسي في دراساتهم. وبذلك، يمكن في النهاية دمج إجراءات الرنين المغناطيسي والإجراءات الأخرى بشكل سلس. لبدء التحضيرات لتجربة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، ضع فأراً مخدراً بـ isof fluorine على حامل الحيوانات مع إدخال أنفه في القمع الأنفي.

يمكن استخدام مثبت الرأس لتصوير الرأس، ويمكن استخدام مثبت الجسم لتصوير الجسم. حافظ على رطوبة عيني الحيوان باستخدام مرهم تزييت معقم للعين.

يجب الحفاظ على درجة حرارة الحيوان بين 35 إلى 37 درجة مئوية أثناء التجربة ضمن نظام تدوير مياه دافئة. يُستخدم نظام مراقبة الحيوانات لمتابعة درجة حرارة الجسم والتنفس والدورة القلبية، وأيضاً لمزامنة بوابة التنفس والقلب مع عمليات الحصول على الصور. بعد ذلك، ضع عينة agro قياسية بجانب الحيوان لمراقبة أي تغير مفاجئ في الإشارة.

تعتبر هذه العينة الزراعية القياسية مفيدة بشكل خاص للتصوير متعدد المقاطع ومتعدد النقاط الزمنية. وعند اكتشاف تغير غير متوقع في الإشارة في مقطع ما من الصور المكتسبة، يمكن استبعاد هذا المقطع. وبمجرد تثبيت الحيوان ووضع جميع مكونات المراقبة في أماكنها، يتم وضع حامل الحيوان في مركز ملف التردد الراديوي أو ملف RF.

انقل ملف التردد الراديوي (RF coil) إلى غرفة المغناطيس وأدخله في نظام تدوير المياه الدافئة الموجود داخل المغناطيس. ابدأ الآن في عملية الحصول على بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). وخلال فترة التصوير، اضبط مقياس التدفق على 0.4 إلى 0.8 milliliters per minute وخفض مبخر الإيزوفلوران (isof fluorine vaporizer) إلى 1.2 إلى 1.5%. يتم سحب الغاز الزفيري الخارج من القمع الأنفي للفأر إلى مكنسة تفريغ مجهزة داخلياً.

لتحسين استقبال الإشارة، قم بضبط ملف RF ليتناسب مع تردد رنين البروتون H one ومطابقة الممانعة المميزة للملف لتكون 50 ohm. وباستخدام لوحة الضبط في ماسح MR، فإن معظم ماسحات MRI البشرية لا تتطلب عملية مطابقة منفصلة إلا في إجراءات MRS. ابدأ بعملية الـ shimming باستخدام تتابع نبضي واحد.

تعمل عملية الموازنة (shimming) على تحسين تجانس المجال المغناطيسي في المنطقة المستهدفة. ويمتلك كل ماسح ضوئي طريقته الخاصة في تنفيذ عملية الموازنة، بما في ذلك عمليات الموازنة السريعة والتلقائية، مثل Fast Map وموازنة التدرج (gradient shimming). وعند اكتمال عملية الموازنة، يتم تحسين نبضة التردد الراديوي (RF pulse).

من خلال تعظيم ملف تعريف الصورة أحادي البعد. يمكن ترتيب قدرات نبضات RF مع الحفاظ على ثبات طول النبضة وضمان وجود فاصل زمني لإعادة التدوير طويل بما يكفي. يجب أن يكون TR حوالي ثلاث إلى خمس مرات من T one للأنسجة، ويتم الحصول على صور استكشافية على طول ثلاثة اتجاهات متعامدة لإنشاء صور محورية وإكليلية وسهمية.

يمكن استخدام تسلسل سريع للحصول على الصور لجمع الصور الاستكشافية. ستُستخدم الصور التي تم الحصول عليها للتخطيط للتصوير الفعلي مع تحديد مستويات التصوير. وخلال التصوير الفعلي، يتم استخدام تسلسل صدى الغزل (spin echo).

يمكن إجراء قياسات T بطريقتين: إما باستخدام التصوير متعدد الأصداء أو التصوير أحادي الصدى بقيم T متعددة. ولإكمال تجربة الرنين المغناطيسي، دعونا نلقي نظرة على مطيافية الرنين المغناطيسي في الجسم الحي (MRS) للعضلات الهيكلية في الطرف الخلفي للفأر، وذلك لتقييم القدرة الميتوكوندرية في حالتي الراحة والحد الأقصى. يمكن تحديد إنتاج ATP باستخدام MRS لقياس التغيرات في الفوسفوكرياتين أثناء وبعد نقص التروية مباشرة.

ابدأ بتصنيع سوار لإحداث نقص تروية عكسي. ابدأ بقطعة من أنبوب PVC يبلغ عرضها حوالي خمسة إلى سبعة مليمترات وبقطر داخلي يتراوح بين 12 إلى 15 مليمترًا. قم بثقب ثقب صغير عبر الجدار، وقص قطعة من بالون بحيث تكون مفتوحة من كلا الطرفين.

تعد بالونات الهيليوم عالية الجودة هي الأفضل للاستخدام. أدخل هذه القطعة عبر قطعة الـ PVC ثم لفها حولها مرة أخرى. قم بتثبيت الطرفين معاً باستخدام الشريط اللاصق على الجدار الخارجي لقطعة الـ PVC.

بعد ذلك، استخدم غلاف الانكماش (shrink wrap) لإحكام إغلاق نهايتي البالون حول الأنبوب. يجب أن تحصل على كمّ بجدار خارجي صلب وجدار داخلي قابل للنفخ. قم بقص منطقة من غلاف الانكماش والبالون حول الثقب المسنن.

مع الحرص على ترك مساحة كافية من المادة بين الثقب وحافة قطعة الـ PVC، قم بتمرير قطعة بطول 1.5 سنتيمتر من معدن غير حديدي داخل الثقب الموجود في الـ PVC. سيتيح لك ذلك نفخ السوار. ثم قم بإغلاق المنطقة باستخدام إيبوكسي سريع التصلب (خمس دقائق).

قم الآن بتثبيت الرباط في مكانه بجوار ملف RF في مسبار MRS وقم بتوصيله بمقياس ضغط إشارات خارجي. ثم ضع فأراً مخدراً في مسبار MRS عن طريق وضعه ووجهه للأعلى على حامل الفئران.

ضع البالون المملوء بالسائل على الجانب البطني للفأر وثبته في مكانه باستخدام أحزمة دعم الفئران. ضع الفأر ودعامة الجسم داخل مسبار MRS. اسحب أحد الأطراف الخلفية عبر الكفة الإقفارية وملف MRS.

يجب وضع الساق في مركز الملف قدر الإمكان. ويسمح هذا الترتيب بوضع جسم الحيوان بشكل أفقي. داخل مغناطيس ذو فتحة عمودية، ضع جسم المسبار في المغناطيس، ثم قم بالضبط والمطابقة والتصحيح (shim) لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء في MRS كما هو موضح في MRI، باستثناء أنه في MRS، يتم تحسين نبضة RF من خلال زيادة سعة الطيف إلى أقصى حد.

استخدم الآن P 31 MRS لجمع أطياف ذات نسبة إشارة إلى ضجيج عالية وفي حالة استرخاء تام، أو FRS لتحديد نسب الفوسفات غير العضوي والفوسفوكرياتين إلى TP في ظروف الاسترخاء التام. ولإجراء تجربة نقص التروية، ابدأ بجمع أطياف الراحة لمدة خمس دقائق تقريبًا. ثم قم بتحفيز نقص التروية عن طريق نفخ السوار بضغط يتراوح بين 270 و300 millimeters mercury لمدة 10 إلى 12 دقيقة.

قم بتحرير الرباط وجمع أطياف التعافي لمدة خمس دقائق. يمكن تكرار التجارب في الأيام التالية. والآن سنعرض بعض النتائج التمثيلية للتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) والتنظير الطيفي بالرنين المغناطيسي (MRS) في الجسم الحي.

يوجد في ظهر الفأر العاري طعم غريب من ورم دماغي D 2 82، وقد تم تصويره باستخدام تسلسل صدى الدوران التقليدي مع تأثيرات استرخاء مختلفة. في الصورة المرجحة بزمن T one، يظهر الورم بكثافة مشابهة للأنسجة المجاورة، بينما توضح صورة T two المقابلة الورم بوضوح كمنطقة عالية الكثافة.

يتيح اكتساب صدى متعدد الحساب خريطة T2 تحتوي على معلومات كمية حول تغير T2 في جسم الحيوان. ويمكن مراقبة تغيرات T2 الإقليمية في منطقة الورم طولياً على الصورة المتراكبة. يظهر هنا طيف P 31 MRS مسترخٍ تماماً من الطرف الخلفي لفأر.

يمثل هذا الطيف 16 مجموعات من الإشارات المجتمعة (fis). يمثل ترتيب القمم من اليسار إلى اليمين نواتج أيض العضلات التالية: الفوسفات غير العضوي pi، والفوسفوكرياتين PCR، وفوسفات ATP من نوع gamma و alpha و beta. تظهر أطياف P 31 MRS التي تم جمعها طوال تجربة نقص التروية وإعادة التروية الديناميكية أنه خلال فترة نقص التروية، ينخفض PCR ويزداد PI. إن معدل انخفاض PCR أثناء نقص التروية يعادل إنتاج ATP الميتوكوندري في حالة الراحة.

يمكن استخدام استعادة معدل الفسفرة التأكسدية (PCR) بعد نقص التروية لحساب الحد الأقصى لإنتاج ATP الميتوكوندري. لقد عرضنا لكم للتو كيفية الحصول على صور حية للفئران وقياس عملية التمثيل الغذائي في عضلات الفئران في الجسم الحي باستخدام مطيافية الرنين المغناطيسي والتصوير بالرنين المغناطيسي. وبالنسبة لمطيافية الرنين المغناطيسي (MRS)، فقد قمنا ببناء مسبار تردد راديوي (RF) مخصص يسمح بالحفاظ على جسم الفأر في وضع أفقي داخل مغناطيس ذي تجويف رأسي.

وبذلك، يمكن إجراء هذه التجارب على أي نظام رأسي واسع التجويف. وعند تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر إجراء العملية في ظل الظروف المثلى، مثل ضبط ومطابقة أفضل لملف RF وتحسين تدفق المجال المغناطيسي. كما من المهم مراقبة حالة الحيوان باستخدام نظام مراقبة الحيوانات للحفاظ على حالة فسيولوجية مستقرة للحيوان ولمنع أي قياسات اصطناعية محتملة.

هذا كل شيء. شكراً للمشاهدة، وبالتوفيق في تجاربكم.