本实验的总体目标是利用无创相位对比磁共振成像技术，测量大鼠颈总动脉中的血流。
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摘要
摘要
相位对比磁共振成像（PC-MRI）是一种可量化血流相关参数（如血流量）的非侵入性方法。既往研究表明，异常血流可能与全身性血管风险相关。因此，PC-MRI有助于将心血管疾病动物模型中获得的数据转化为相关的临床研究。本文中，我们描述了使用电影门控PC-MRI测量大鼠颈总动脉（CCA）血流量的操作步骤，并讨论了相关的分析方法。该操作可在活体、麻醉状态下的动物中进行，且操作后无需实施安乐死。所建议的扫描参数可获得可重复的血流测量结果，表明该方法具有良好的可重复性。本文所述的PC-MRI操作可用于药理学测试、病理生理学评估以及脑血流动力学评价。
引言
磁共振成像（MRI）是一种多功能技术，可提供有关体内结构和生理的详细信息，现正越来越多地用于临床诊断以及临床前动物研究。动物模型对于深入理解具有重要临床意义的问题至关重要1。由于动物模型在麻醉需求和生理参数方面与人类存在显著差异，因此针对这些动物优化MRI操作流程显得尤为重要。
相位对比磁共振成像（PC-MRI）是一种特殊的磁共振成像技术，利用流动自旋的流速来量化血流等与流动相关的参数。通过使用动物模型，PC-MRI 可用于绘制主要动脉中的血流模式图谱，有助于揭示心血管疾病的病理机制2。此外，PC-MRI 还能够无创地监测病理生理状态下血流的内在改变3。这些观察结果表明，PC-MRI 是一种有价值的研究方法，可用于人类心血管疾病动物模型的研究。
本报告中，我们描述了一种定量测定大鼠颈总动脉（CCA）血流的方法。两侧颈总动脉为头颈部提供含氧血液，而颈动脉疾病是导致中风的主要原因。因此，早期发现颈总动脉的病理变化至关重要。该操作过程约持续15分钟，可潜在应用于血流动力学发生改变的病理状态，如动脉粥样硬化或中风。
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方案
中国医科大学的机构动物护理和使用委员会（IACUC）批准了所有实验程序。
1. 动物准备与监测
- 请移除所有磁性敏感物品，例如钱包、钥匙、信用卡等， 等等。 在开始动物MRI扫描准备之前，于扫描室外进行。
- 首先将大鼠（2月龄雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠，280–350 g）置于诱导箱中，根据需要使用5%异氟烷（ISO）与氧气（2 L/min）的混合气体麻醉3–5分钟。
- 当动物呈卧倒状态且对尾部或脚趾夹捏无反应时，停止异氟烷（ISO）给药，并将动物转移至扫描室。
- 将大鼠以头先进俯卧位放置于MRI床中，并通过鼻罩装置输送2-3%异氟烷以维持麻醉状态。
- 通过将呼吸垫传感器置于动物躯干下方来监测呼吸。
- 将传感器连接至呼吸系统，检测呼吸频率是否在每分钟40-50次（bpm）之间。
- 对于电影门控相位对比磁共振成像（cine-gated PC-MRI）采集，分别在右前爪和左后爪各放置一个电极（图1a).
- 将心电图（ECG）导联线缠绕在一起。
- 使用头部固定装置，配合耳杆和咬合杆固定动物，以限制其头部移动。
- 使用暖空气加热系统或纱布垫在磁体中时维持体温。
- 确保心电图监护仪上的R波清晰....
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结果
正确的切片几何形状对于确保相位对比磁共振成像（PC-MRI）实验的成功至关重要。准确的成像平面定位会产生“圆形”的动脉形态（图3a），且随着角度增加， 即，当其与动脉的夹角较不垂直时，所得的动脉几何形状会变为椭圆形，从而导致更大的部分容积效应（图3b。严重的部分容积效应会导致血流量被高估 6,7因此，如果动脉形状呈卵圆形，我们建议重新调整成像平面的位置。
一只代表性大鼠在一个心动周期内血流随时间变化的扫描内重复性如图4所示。可见，在两个节段中，血流均在收缩期达到峰值，并在舒张期恢复至基线水平。图5a和
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讨论
相位对比磁共振成像（PC-MRI）是一种用于无创性和纵向评估血流的综合方法。本文介绍了一种在大鼠颈总动脉（CCA）上实施PC-MRI的实验方案。该方法可在任何动物MRI扫描仪上轻松执行，且具有良好的可重复性。
相位对比磁共振成像（PC-MRI）技术在人类10,11以及动物研究4,12中日益受到关注。在这些研究中，Peng et al.4的结果尤为引人注意，因其研究方法与本研究具有相似性，但本研究的主要区别在于采用了0.21 mm的空间分辨率，而前述报告中的空间分辨率为0.31 mm。较低的空间分辨率虽可显著缩短扫描时间，但由此产生的部分容积效应可能影响血流定量的准确性，尤其是对于较细小的血管 6,
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致谢
本工作获得了中国台湾科技事务主管部门的资助，项目编号为MOST-105-2314-B-039-044-MY2。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 7T 小动物 MRI 系统 | Bruker | ||
| Isoflurane | Baxter | 1001936040 | 麻醉剂 |
| ECG 导联 | 3M | 2269T | |
| Matlab | MathWorks | 图像处理软件 | |
| 监测与门控系统 | SA instruments, Inc | Model 1030 |
参考文献
- Zakszewski, E., Schmit, B., Kurpad, S., Budde, M. D. Diffusion imaging in the rat cervical spinal cord. J Vis Exp. (98), (2015).
- Wise, R. G., Al-Shafei, A. I., Carpenter, T. A., Hall, L. D., Huang, C. L. Simultaneous measurement of blood and myocardial ....
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