التصوير بالرنين المغناطيسي موجهة تعطيل حاجز الدم في الدماغ باستخدام الموجات فوق الصوتية المركزة عبر الجمجمة في نموذج الفئران

الهدف العام من هذا الإجراء هو تعطيل الحاجز الدموي الدماغي موضعياً، مما يسمح بمرور الجزيئات إلى الأنسجة، وهي التي تكون عادةً محصورة داخل الأوعية الدموية للدماغ. يتم تحقيق ذلك أولاً عن طريق تحضير الحيوان ووضعه في وضعية الاستلقاء على ظهره فوق حمام مائي فوق محول موجات فوق صوتية مركز، ونظام تحديد مواقع ثلاثي المحاور للمحول. وتتمثل الخطوة الثانية من الإجراء في الحصول على صور الرنين المغناطيسي MRI لتوفير معلومات الاستهداف لنظام تحديد المواقع.

تتمثل الخطوة الثالثة من الإجراء في تحضير وحقن محلول الفقاعات الدقيقة. والخطوة النهائية من الإجراء هي ضبط معاملات الموجات فوق الصوتية وإرسال هذه الموجات. وفي النهاية، يمكن الحصول على نتائج تظهر نفاذية الحاجز الدموي الدماغي في المواقع التي تعرضت للموجات فوق الصوتية من خلال التصوير بالرنين المغناطيسي الموزون T1 المعزز بالتباين.

تمتد آثار هذه التقنية نحو علاج اضطرابات الدماغ والجهاز العصبي المركزي (CNS)، حيث يتيح هذا التعطيل الموضعي والمتكرر للحاجز الدموي الدماغي استقصاء التدخلات الدوائية للحالات التي كانت تستجيب بشكل ضعيف للعلاج الدوائي سابقاً. وبشكل عام، قد يواجه الأشخاص المبتدئون في هذه الطريقة بعض الصعوبات، لأن التعامل مع الفقاعات وحقنها يتطلب صبراً وعناية لتجنب تكسر الفقاعات قبل وصولها إلى الهدف. سيتم عرض توضيح لتحضير الحيوان في المقطع التالي.

يقوم فني من مختبرنا باختيار محول طاقة فوق صوتي مُعاير ومناسب. بعد ذلك، يتم تحضير حمام مائي مملوء بماء منزوع الأيونات ومزال منه الغاز على قاعدة جهاز رنين مغناطيسي بقوة 1.5 Tesla أو 3 Tesla، ويُثبت محول الطاقة فوق الصوتي في الحوض على منصة أو نظام تحديد مواقع ثلاثي المحاور متوافق مع الرنين المغناطيسي وموجه نحو سطح الماء. يجب أن يحتوي الحمام المائي على لوحة علوية لتثبيت الحيوانات؛ وبعد التخدير باستخدام غاز isoflurane، يتم حلق الفرو من أعلى الرأس والرقبة.

بعد ذلك، قم بإزالة الفراء المتبقي باستخدام كريم مزيل للشعر. أدخل قسطرة عيار 22 مع صمام إيقاف ثلاثي الاتجاهات في الوريد الذيلي، وقم بغسله بمزيج من الهيبارين والمحلول الملحي لمنع تكون الجلطات داخل القسطرة. قم بإعطاء المخدرات القابلة للحقن عن طريق الحقن العضلي، ثم أخرج الحيوان من غاز isof fluorine.

قبل 10 دقائق من بدء التجربة، ضع كمية صغيرة من جل الموجات فوق الصوتية على الجزء العلوي من رأس الحيوان لتقليل احتمالية وجود فقاعات هواء محبوسة. ثم ضع الحيوان المخدر في وضع الاستلقاء الظهري على نظام تحديد وضع الموجات فوق الصوتية بحيث يلامس الجزء العلوي من الرأس حمام الماء من خلال فتحة في اللوحة العلوية.

يمكن تثبيت الرأس في مكانه باستخدام قضيب عضّ إذا كان متاحاً، أو وضع شريط لاصق بإحكام فوق الذقن. بعد ذلك، يتم تثبيت الساقين بنظام التمركز باستخدام الشريط اللاصق. غطِّ الحيوان بمنشفة أو بطانية للحفاظ على دفئه.

على مدار التجربة، يتم الحصول على صور رنين مغناطيسي مرجعية محورية للدماغ موزونة بـ T2 وموزونة بـ T1 باستخدام معاملات المسح المناسبة. يتم تحديد الهدف من المسوحات الموزونة بـ T2، مع تجنب البطينات وخط منتصف الدماغ، واختيار عمق في الدماغ المتوسط.

حرك بؤرة المحول إلى الموقع المستهدف. قم بتنشيط الفقاعات الدقيقة المحددة وفقاً لبروتوكول الشركة المصنعة، واسحب ببطء حجماً صغيراً منها إلى محقنة سعة 1 مل. وباستخدام إبرة قياس 18، قم بإزالة الهواء المحتبس من المحقنة عن طريق تحريك المكبس بلطف ذهاباً وإياباً بدلاً من النقر على المحقنة.

بما أن هذه العملية قد تؤدي إلى تكسير الفقاعات الدقيقة، فقم بتخفيف الفقاعات الدقيقة في محلول ملحي عادي بنسبة 10 إلى 1 من المحلول الملحى إلى الفقاعات الدقيقة، وذلك عن طريق حقن الحجم المطلوب من الفقاعات الدقيقة ببطء في سرنجة تحتوي على محلول ملحي. اقلب السرنجة بلطف لمزج الفقاعات الدقيقة والمحلول الملحى جيداً حتى يتم الحصول على مظهر متجانس. احسب حجم الجرعة المطلوبة بناءً على 0.02 milliliters لكل kilogram من الفقاعات الدقيقة، أو 0.2 milliliters لكل kilogram من المحلول.

بنسبة تخفيف 10 إلى 1. اضبط معلمات الموجات فوق الصوتية باستخدام دفقات ذات دورة عمل منخفضة بدلاً من الموجات فوق الصوتية المستمرة. تأكد من أن رأس الحيوان لا يزال متصلاً بالماء.

ابدأ عملية السونيكة (sonication) مع حقن الفقاعات الدقيقة ببطء في قثطرة وريد الذيل في آن واحد. ثم قم بالغسل باستخدام 0.5 milliliters من المحلول الملحى الفسيولوجي بعد عملية السونيكة. احقن مادة تباين للتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) عبر قثطرة وريد الذيل، متبوعاً بغسل باستخدام 0.5 milliliter من المحلول الملحى.

أجرِ تصويراً مرجحاً بالزمن T1 حتى تمر ذروة التباين. السونيكاشن (المعالجة بالموجات فوق الصوتية). ستظهر المواقع التي تم تفكيكها بنجاح تعزيزاً أكبر من الأنسجة المحيطة. أجرِ تصويراً مرجحاً بالزمن T2 للتحقق من وجود إشارة عالية في مواقع السونيكاشن، والتي تشير هنا إلى وجود وذمة.

تظهر هنا صور رنين مغناطيسي موزونة T1 نموذجية قبل وبعد استخدام FUST. تظهر صورة موزونة T1 معززة بالتباين توضح فتحات بؤرية متميزة. كما تظهر أربعة مواقع خضعت للموجات فوق الصوتية، حيث يظهر الموقعان الأول والثاني تعزيزاً ساطعاً للغاية للتباين.

تظهر المنطقة الأولى والثانية أيضاً قوة إشارة عالية باستخدام التصوير الموزون بالزمن T2 بعد الموجات فوق الصوتية المركزة (FUS)، مما يشير إلى وجود وذمة. وفي بعض الأحيان، يمكن تصور مدى الوذمة الموزونة بالزمن T2 بسهولة أكبر في المقاطع السهمية، وهنا تظهر المقاطع السهمية الموزونة بالزمن T1 وT2 عبر منطقة السونات. تظهر المنطقتان الأولى والثالثة، حيث تكون الوذمة بعد FUS مرئية في المنطقة الأولى، ولكن ليس في المنطقة الثالثة.

قد يُظهر التحليل الطيفي لبيانات الانبعاثات الصوتية الملتقطة انبعاثات توافقية و/أو انبعاثات تحت-توافقية وفوق-توافقية عند حدوث تكهف مستقر. وتُظهر البيانات التي تم التقاطها خلال دفقـة واحدة مدتها 10 millisecond بتردد 551.5 kilohertz التردد الأساسي بالإضافة إلى التوافقيات وكل من التوافقيات تحت-التوافقية وفوق-التوافقية. ويؤدي استخدام ترددات سونيكية أعلى إلى فتحات أكثر موضعية بسبب صغر حجم البقعة البؤرية كما هو موضح هنا.

يمكن استخدام ترددات أعلى لإنشاء مناطق فتح أصغر، مما يسمح باستقصاء الدماغ المتوسط مع تقليل التأثيرات القريبة من الجمجمة. وأثناء محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر أن التعامل الدقيق مع الفقاعات الدقيقة يعد أمراً بالغ الأهمية لتحقيق نتائج جيدة. وبمجرد صقل هذه التقنية، يمكن للباحثين البدء في الإجابة على أسئلة أخرى مثل: ما مدى فعالية إيصال علاج إلى هدف محدد في الدماغ؟