小鼠脑缺氧缺血期间的同步PET/MRI成像

本实验的总体目标是在小鼠发生缺氧缺血性损伤的初期，同步获取正电子发射断层扫描（PET）和磁共振成像（MRI）数据。该目标通过以下步骤实现：首先对小鼠进行单侧颈总动脉结扎；第二步是准备动物以进行成像，并采集基线 PET 和 MRI 数据。

最后一步是在缺氧刺激期间及之后获取成像数据。最终，通过同步进行的正电子发射断层扫描（PET）和磁共振成像（MRI）来展示病灶在缺氧期间及之后水分子扩散以及氟代脱氧葡萄糖摄取的变化。该方法可提供关于卒中过程中生理和生化动态变化的深入信息，也可应用于其他观察系统不处于稳态而处于动态变化的情况。

使用此处所示工具准备无菌手术区域，并将其方便地放置在周围外部。打开加热垫，确保其温度达到 37 摄氏度。在开始操作之前。

使用1%至3%的异氟烷麻醉小鼠，并在眼睛上涂抹眼用软膏。将小鼠置于仰卧位，并通过脚趾夹捏法确认其已进入镇静状态。随后，用一到两根棉签将脱毛膏涂抹于颈部下部和胸部上部区域。

等待约两分钟后，当该区域毛发完全去除后，使用湿纱布擦去残留的毛发和脱毛膏。用碘伏以由内向外画圈的方式对切口部位进行消毒。更换为无菌外科手套，使用手术剪沿下颈部中线做一厘米长的切口。

使用手术剪仔细将外层皮肤与周围筋膜分离。使用两把MCFE微型虹膜缝合镊，去除结缔组织。

在记忆脂肪垫之间游离，将右侧颈总动脉与筋膜分离。注意避免损伤静脉或扰动迷走神经。接着，用镊子将右侧颈总动脉牵出至体外。

在稳定位置，滴加数滴生理盐水，以防止其干燥。在右侧颈总动脉下方约2至3厘米处，使用6-0号丝线进行结扎，并以双重复方结固定。随后，使用另一段缝线重复结扎一次。重新定位右侧颈总动脉，并用无菌海绵拭子清除切口处多余的液体。

然后使用六根 OTT 丝线缝合切口，并局部应用利多卡因，剂量不超过每公斤七毫克。请遵循您所在机构关于手术疼痛管理的具体指南。在术后恢复期间进行监测，直至小鼠准备好进行成像。

首先打开氧气和氮气气源，然后以每分钟一升的流量启动氧气和氮气的流量计。将氧气流量调节至114.3毫克每分钟，氮气流量调节至1.150克每分钟。

接下来，通过确保麻醉、呼吸垫和加热系统已稳固放置并正常工作，来准备动物床。然后在视野范围内将含有放射性示踪剂的定位标记物固定到动物床上。使用异氟烷对小鼠进行麻醉，并预热其尾部，以准备导管插入。

准备就绪后，插入预先充满肝素化生理盐水的PE 10导管，深度不超过五厘米。使用一滴氰基丙烯酸酯粘合剂将静脉输液管固定在插入部位。随后将动物转移至准备好的动物床。

向小鼠眼部重新涂抹眼膏以防止干燥，并通过将其上门齿固定在门齿杆上并放置耳杆来稳定动物头部。以每分钟0.5至1升的流量开始输入1%至2%的异氟烷。插入直肠探针温度计，确保温度和呼吸读数功能正常。

接下来，用1毫升注射器抽取约600微居里的放射性示踪剂剂量，溶于200微升生理盐水中，并将其放入注射泵中。将约三米长的肝素化PE 10导管一端连接注射器，另一端连接尾静脉导管管路。检查MRI线圈以及所有管路和电缆（尤其是麻醉气体管路）的位置，确保无缠绕情况。

确保脑部中心与MRI线圈PET系统及MRI磁体的中心对齐。然后小心地将动物床向前滑入磁体的孔洞中。通过旋转线圈上的调节旋钮，调整MRI线圈的调谐和匹配，以最小化阻抗和频率失配。

接下来，选择一个稀疏时间点试点序列，从扫描控制窗口运行该序列以获取定位像。检查动物的摆位情况，并在必要时调整其位置，直至脑部位于中心。然后将匀场参数重置为零值。

现在运行一个点。在脑内使用一个3.9毫米×6毫米×9毫米的矩形体积执行波谱扫描序列。使用calc line width宏命令检查水峰线宽。

如果半高全宽值符合要求，当所得层面平面达到理想对齐时，使用几何编辑器定位扩散加权成像扫描的层面平面。在扫描控制窗口中将此层面平面复制到所有后续扫描，并开始图像采集。接下来，在正电子发射断层扫描（PET）采集准备就绪后，启动输液泵；导管内的生理盐水注射完毕后，开始PET采集。

为了捕获放射性示踪剂的进入，需监测计数率，并观察计数是否逐渐增加，以判断注射是否成功。10至15分钟后，通过关闭医用空气流量，立即打开氧气和氮气流量计，开始低氧挑战，以输送8%氧气和92%氮气。

此时，在启动低氧刺激后立即降低异氟烷的氟浓度至 0.8%。使用先前的扫描设置开始扩散加权成像采集。在第一次扫描完成后立即开始第二次扩散加权成像采集。

通过关闭流量计、恢复医疗空气气流，并将异氟烷浓度调回至1%～2%，结束低氧刺激。获取低氧后的扩散加权成像扫描图像，然后关闭输注泵，并使用几何编辑器获取轴向和矢状面的解剖图像。确保采集的视野覆盖全脑。采用该方法，脑卒中发生后可迅速检测到扩散的变化，符合预期。

随着损伤进展，脑部阻塞侧的表观扩散系数值会降低。此处显示的是动物脑部冠状面和横断面的FDG摄取图像。PET图像位于前景，与作为背景的解剖MRI图像配准融合，以实现可视化。

在表观扩散系数发生变化的同时，开始低氧刺激后，FDG 摄取在半球间也可见差异。在三个案例中的两个案例中，低氧后 EPS 侧的后期摄取较对侧摄取减少。尽管并非在所有案例中均如此，可能归因于动物个体差异，但我们可以将这一通用方法结合不同类型的 MRI 和 PET 对比剂，用于观察大脑中的其他生理参数或靶点。