相差磁共振成像评估大鼠动脉中的血流

所有涉及动物模型的程序都经过当地机构动物护理委员会和 JoVE 兽医审查委员会的审查。

1.动物准备和监测

1. 在开始动物准备进行 MRI 扫描之前，将所有易受磁影响的物品（如钱包、钥匙、信用卡等）留在扫描室外。
2. 使用 5% 异氟醚 （ISO） 和氧气 （2 L/min） 的混合物，在诱导箱中最初麻醉大鼠（2 个月大的雄性 Sprague-Dawley （SD） 大鼠，280-350 g）3-5 分钟，根据需要。
3. 当动物卧着并且对尾巴或脚趾捏没有反应时，停止 ISO 给药并将动物转移到扫描室。
4. 将大鼠以头先俯卧姿势放在 MRI 床上，并通过鼻锥装置输送 2-3% ISO 以维持麻醉。
5. 通过在动物的躯干下放置一个呼吸枕传感器来监测呼吸。
6. 将传感器连接到呼吸系统，并检查呼吸频率是否在每分钟 40-50 次 （bpm） 之间。
7. 对于电影门控 PC-MRI 采集，分别在右前爪和左后爪上放置一个电极（图 1a）。
8. 将心电图 （ECG） 电缆扭在一起。
9. 使用带耳杆和咬杆的头架固定动物以限制头部移动。
10. 在磁铁中时，使用暖风加热系统或纱布垫来保持体温。
11. 确保 R 波在心电图监视器上清晰（图 1b）并将动物放入扫描仪中。无需将表面线圈放在动物的脖子顶部，因为图像是由体积线圈采集的。

2. MRI 采集

1. 在整个成像过程中使用 2-3% ISO 来维持麻醉。持续监测生理反应并尽可能保持恒定。
2. 一旦动物被放入扫描仪中并继续保持生理稳定，就开始 MRI 扫描。在本研究中，使用梯度强度为 630 mT/m 的 7 T 小动物 MRI 系统，但可以使用小动物 MRI 系统的其他场强。
3. 从 MRI 扫描仪的控制台监视器中选择"定位器"序列，并使用任何快速图像采集序列（例如快速自旋回波）沿所有三个方向获取侦察图像，以创建冠状、轴向和矢状状图像。这些侦察图像的目的是确定成像平面。
4. 确保动物的头部和颈部中心位于磁铁的中心。如有必要，调整动物的位置，直到到达正确的位置。如果动物被重新定位，请重复扫描以获得侦察图像。
5. 从 MRI 扫描仪的控制台监视器中选择"飞行时间 （TOF） 血管造影"序列，并首先获取 2D TOF 血管造影，以确定颈总动脉 （CCA） 的精确解剖位置。使用以下扫描参数：重复时间 （TR）/回波时间 （TE）=22/4.87 ms，翻转角度 = 90°，视场 （FOV） = 40 × 40 mm²，矩阵尺寸 = 256 × 256，切片厚度 0.6 mm，激发数 （NEX） = 1。
   注意：TOF 序列的名称可以是特定于供应商的。用户可以在控制台监视器中插入这些参数。
6. 确保饱和带处于"打开"状态并放置在顶部，以避免静脉信号的干扰。
   注意：对于饱和带，它通常带有 TOF 序列。如果显示器上没有显示饱和带，请通知服务人员。
7. 使用 TOF 血管造影定位 CCA 后，将 PC-MRI 的图像平面对准 CCA 的中心并定向，使切片垂直于血流方向（图 2a）。
8. 确保呼吸和心电图门控都连接到 MRI 系统，在监控计算机上显示清晰的信号（图 1b），并将触发模块设置为 "触发模式" 中从 MRI 扫描仪的控制台监视器
。
9. 在从监控计算机开始 PC-MRI 扫描之前，确认动物的生理反应稳定（图 1b）。验证 MRI 扫描仪的监控计算机和控制台监控器中的门控选择是否处于 "on" 状态。
   注意：本研究中使用的生理监测系统由供应商提供。对于大多数动物扫描仪，都提供了类似的生理学监测系统，并且是特定于供应商的。
10. 从 MRI 扫描仪的控制台监视器中选择 PC-MRI 序列的顺序，并使用以下参数执行门控 PC-MRI 扫描：TR/TE=15.55/4.51 ms（最小 TR 和 TE），翻转角度=30°，FOV = 40 × 40 mm²，矩阵尺寸 = 192 × 192，切片厚度 = 2 mm，速度编码 （VENC） = 120 cm/s， 其中 NEX=8。单向 VENC 是在通过平面方向上获取的。
    注意：扫描时间约为 8.5 分钟，但由于心动周期的变化，实际扫描时间可能因动物而异。
11. 如果要将感兴趣区域 （ROI） 更改为 CCA 中的其他位置，例如在分叉处，请重复图像采集的步骤 2.6-2.9。
12. 扫描完成后，将动物从扫描仪中取出并放回恢复笼。
13. 用加热灯给动物加热，以保持体温。将灯与动物保持至少 15 厘米的距离，以防止过热。
14. 当动物开始移动并表现出对捏尾巴或脚趾的反应时，请关闭加热灯。

图 1：动物监测。（a）心电图电极放置在右前爪和左后爪上，呼吸枕传感器放置在动物的躯干下方。（b）心电图和呼吸信号在监护仪上清晰可见。

图 2：PC-MRI 扫描位置图和代表性图像。（a）来自 TOF 血管造影的重建矢状面和冠状位视图上的切片定位。蓝线表示位于 CCA 中点水平的图像平面。（b）来自代表性动物的电影系列图像的一个时间帧的幅度和相位图像。红色箭头表示 CCA 位置。