Phasenkontrast-Magnetresonanztomographie zur Beurteilung des Blutflusses in den Arterien einer Ratte

Alle Verfahren, bei denen Tiermodelle zum Einsatz kommen, wurden vom örtlichen institutionellen Tierpflegeausschuss und dem Tierprüfungsausschuss der JoVE überprüft.

1. Vorbereitung und Überwachung von Tieren

1. Lassen Sie alle magnetisch empfindlichen Gegenstände wie Brieftaschen, Schlüssel, Kreditkarten, usw. außerhalb des Scannerraums, bevor Sie mit der Vorbereitung der Tiere für die MRT-Untersuchung beginnen.
2. Betäuben Sie die Ratte (2 Monate alte männliche Sprague-Dawley-Ratte (SD), 280–350 g) zunächst in einer Induktionsbox mit einer Mischung aus 5 % Isofluran (ISO) und Sauerstoff (2 l/min), je nach Bedarf für 3–5 Minuten.
3. Wenn das Tier liegend liegt und keine Reaktion auf ein Einklemmen des Schwanzes oder der Zehen zeigt, brechen Sie die ISO-Verabreichung ab und bringen Sie das Tier in den Scanraum.
4. Legen Sie die Ratte in Bauchlage mit dem Kopf voran in das MRT-Bett und geben Sie 2-3 % ISO durch ein Nasenkonusgerät ab, um die Anästhesie aufrechtzuerhalten.
5. Überwachen Sie die Atmung, indem Sie einen Atemkissensensor unter dem Oberkörper des Tieres platzieren.
6. Schließen Sie den Sensor an ein Atemschutzsystem an und prüfen Sie, ob die Atemfrequenz zwischen 40 und 50 Schlägen pro Minute (bpm) liegt.
7. Für die cine-gated PC-MRT-Aufnahme platzieren Sie jeweils eine Elektrode auf der rechten Vorderpfote bzw. der linken Hinterpfote (Abbildung 1a).
8. Verdrillen Sie die Elektrokardiographie-Kabel (EKG) miteinander.
9. Verwenden Sie einen Kopfhalter mit Ohrstangen und eine Beißstange, um das Tier zu sichern und die Kopfbewegung einzuschränken.
10. Verwenden Sie eine Warmluftheizung oder Mullbinden, um die Körpertemperatur im Magneten zu halten.
11. Stellen Sie sicher, dass die R-Welle auf dem EKG-Monitor deutlich sichtbar ist (Abbildung 1b) und legen Sie das Tier in den Scanner. Es ist nicht erforderlich, die Oberflächenspule auf der Oberseite des Halses des Tieres zu platzieren, da die Bilder von der Volumenspule aufgenommen werden.

2. MRT-Erfassung

1. Verwenden Sie 2–3% ISO, um die Anästhesie während des gesamten bildgebenden Verfahrens aufrechtzuerhalten. Überwachen Sie kontinuierlich physiologische Reaktionen und halten Sie sie so konstant wie möglich.
2. Starten Sie die MRT-Scans, sobald das Tier in den Scanner gelegt wurde und physiologisch stabil bleibt. In dieser Studie wird ein 7 T Kleintier-MRT-System mit einer Gradientenstärke von 630 mT/m verwendet, es können aber auch andere Feldstärken von Kleintier-MRT-Systemen verwendet werden.
3. Wählen Sie die Sequenz "Localizer" auf dem Konsolenmonitor des MRT-Scanners aus und erfassen Sie Scout-Bilder entlang aller drei Ausrichtungen mit einer beliebigen schnellen Bildaufnahmesequenz, , z. B. , dem schnellen Spin-Echo, um koronale, axiale und sagittale Bilder zu erstellen. Der Zweck dieser Scout-Bilder besteht darin, die Bildebenen zu bestimmen.
4. Stellen Sie sicher, dass sich die Mitte des Kopfes und des Halses des Tieres in der Mitte des Magneten befindet. Passen Sie gegebenenfalls die Position des Tieres an, bis die richtige Position erreicht ist. Wenn das Tier neu positioniert wird, wiederholen Sie den Scanvorgang, um Scout-Bilder zu erhalten.
5. Wählen Sie die Sequenz "Time-of-Flight (TOF) Angiogramm" auf dem Konsolenmonitor des MRT-Scanners aus und erstellen Sie zunächst ein 2D-TOF-Angiogramm, um die genaue anatomische Lage der Arteria carotis communis (CCA) zu bestimmen. Verwenden Sie die folgenden Scanparameter: Wiederholzeit (TR)/ Echozeit (TE)=22/4,87 ms, Flip-Winkel = 90°, Sichtfeld (FOV) = 40 × 40 mm², Matrixgröße = 256 × 256, Schichtdicke 0,6 mm, mit der Anzahl der Anregungen (NEX) = 1.
   HINWEIS: Der Name der TOF-Sequenz könnte anbieterspezifisch sein. Der Benutzer kann diese Parameter in den Konsolenmonitor einfügen.
6. Stellen Sie sicher, dass das Sättigungsband eingeschaltet und oben platziert ist, um Störungen durch venöse Signale zu vermeiden.
   HINWEIS: Für das Sättigungsband wird normalerweise die TOF-Sequenz verwendet. Wenn das Sättigungsband nicht auf dem Monitor angezeigt wird, benachrichtigen Sie bitte den Servicemitarbeiter.
7. Nachdem Sie die CCA mit Hilfe des TOF-Angiogramms lokalisiert haben, richten Sie die Bildebene des PC-MRT auf die Mitte der CCA und richten Sie die Schicht so aus, dass die Schicht senkrecht zur Blutflussrichtung steht (Abbildung 2a).
8. Stellen Sie sicher, dass sowohl die Beatmung als auch das EKG-Gating an das MRT-System angeschlossen sind, das das klare Signal auf dem Monitorcomputer anzeigt (Abbildung 1b), und stellen Sie das Triggermodul im "Trigger-Modus" auf dem Konsolenmonitor des MRT-Scanners auf "ein".
9. Vergewissern Sie sich, dass die physiologischen Reaktionen des Tieres stabil sind, bevor Sie den PC-MRT-Scan vom Überwachungscomputer aus starten (Abbildung 1b). Stellen Sie sicher, dass die Steuerelementauswahl sowohl auf dem Monitorcomputer als auch auf dem Konsolenmonitor des MRT-Scanners aktiviert ist.
   HINWEIS: Das in dieser Studie verwendete physiologische Überwachungssystem wird vom Verkäufer zur Verfügung gestellt. Für die meisten Tierscanner werden ähnliche physiologische Überwachungssysteme bereitgestellt, die anbieterspezifisch sind.
10. Wählen Sie die Sequenz der PC-MRT-Sequenz auf dem Konsolenmonitor des MRT-Scanners aus und führen Sie Gated PC-MRT-Scans mit den folgenden Parametern durch: TR/TE=15,55/4,51 ms (mindestens TR und TE), Flip-Winkel = 30°, FOV = 40 × 40 mm², Matrixgröße = 192 × 192, Schichtdicke = 2 mm, Geschwindigkeitskodierung (VENC) = 120 cm/s, mit NEX=8. Unidirektionales VENC wird in Richtung durch die Ebene erfasst.
    HINWEIS: Die Scanzeit beträgt ca. 8,5 Minuten, aber die tatsächliche Scanzeit kann bei den Tieren aufgrund der unterschiedlichen Herzzyklen leicht variieren.
11. Wiederholen Sie die Schritte 2.6 bis 2.9 der Bildaufnahme, wenn der Bereich of Interest (ROI) an eine andere Position im CCA geändert werden soll, z. B. an der Bifurkation.
12. Nehmen Sie das Tier aus dem Scanner und setzen Sie es nach Abschluss des Scans in seinen Auffangkäfig zurück.
13. Erwärmen Sie das Tier mit einer Heizlampe, um die Körpertemperatur zu halten. Halten Sie die Lampe mindestens 15 cm vom Tier entfernt, um eine Überhitzung zu vermeiden.
14. Wenn das Tier anfängt, sich zu bewegen und auf ein Einklemmen des Schwanzes oder der Zehe reagiert, schalten Sie die Heizlampe aus.

Abbildung 1: Überwachung der Tiere. (a) EKG-Elektroden werden an der rechten Vorderpfote und der linken Hinterpfote platziert, und der Atemkissensensor wird unter dem Oberkörper des Tieres platziert. (b) Das EKG und die Atemsignale sind auf dem Monitor gut sichtbar.

Abbildung 2: Illustration der Position von PC-MRT-Scans und repräsentativen Bildern. (a) Die Positionierung der Schichten in den rekonstruierten sagittalen und koronalen Ansichten aus dem TOF-Angiogramm. Die blaue Linie zeigt eine Bildebene auf Höhe des Mittelpunkts des CCA. (b) Helligkeits- und Phasenbilder aus einem Zeitrahmen der Bilder der Cine-Serie von einem repräsentativen Tier. Rote Pfeile zeigen den CCA-Standort an.