Methodenartikel

Beurteilung der Herzfunktion und Morphologie Myokardiale Mit Small Animal Look-Locker Inversion Recovery (SALLI) MRI in Ratten

DOI:

10.3791/50397

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19. Juli 2013

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1Congenital Heart Disease and Pediatric Cardiology, German Heart Institute Berlin, 2Internal Medicine - Cardiology, German Heart Institute Berlin, 3Philips Health Care

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Kontrastverstärkte kardiale Magnetresonanztomographie (CMR)-Bildgebung ermöglicht eine umfassende In vivo Beurteilung des Herzens in dem Tierversuch Herz-Kreislauferkrankungen. Hier haben wir ausführlich die Verfahren zur CMR Bildgebung, Rekonstruktion und Analyse mit Kleintier-Lock-Locker Inversion Recovery (SALLI) bei Ratten durchzuführen.

Zusammenfassung

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Kleintier-Magnetresonanz-Bildgebung ist ein wichtiges Instrument, um die Herzfunktion und Veränderungen im Herzmuskelgewebe zu studieren. Die hohen Herzfrequenzen von Kleintieren (200 bis 600 Schläge / min) haben die Rolle der Bildgebung CMR begrenzt. Kleintier-Look-Locker Inversion-Recovery (SALLI) ist ein T1-Mapping-Sequenz für Kleintiere, dieses Problem zu überwinden 1. T1 Karten liefern quantitative Informationen über Gewebeveränderungen und Kontrastmittel Kinetik. Es ist auch möglich, diffuse myokardialen Prozesse wie interstitielle Fibrose oder Ödem 1-6 zu erkennen. Weiterhin ist aus einem einzigen Satz von Bilddaten ist es möglich, die Herzfunktion und die myokardiale Narben durch Erzeugen cine und Inversion-Recovery-zubereitete Ende Gadolinium Anreicherungs-MR-Bildern 1 zu untersuchen.

Das vorgestellte Video zeigt Schritt-für-Schritt die Verfahren zur Kleintier-Bildgebung CMR durchzuführen. Hier wird mit einer gesunden Sprague-Dawl präsentiertey Ratte, aber natürlich kann es zu verschiedenen kardialen kleinen Tiermodellen verlängert werden.

Einleitung

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Myokarditis ist eine der Hauptursachen der akuten Herzversagen, plötzlicher Tod und chronische Kardiomyopathie 7. CMR hat als Goldstandard-Technik zur Messung der Funktion und für in vivo Tissue-Analyse nachgewiesen. Neuartige bildgebende Verfahren und Verbesserungen in der Bildgebung konnte nicht nur zur Verbesserung der Diagnose der Myokarditis, sondern auch helfen, das Studium der Pathophysiologie und Geschwindigkeit Identifizierung therapeutischer Targets 8-10. Kleintier-Bildgebung ist ein wichtiges Werkzeug für die Untersuchung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Techniken routinemäßig in der klinischen CMR verwendet werden, wie spät Gadolinium Enhancement (LGE) nicht einfach auf kleine Tier CMR wegen der Tiere hohe Herzfrequenzen übertragen werden; konnte aber bereits 11 gezeigt werden. Das kleine Tier Look-Locker Inversion-Recovery (SALLI) Ansatz erzeugt multimodalen Bilddaten setzt damit für die umfassende Bewertung sowohl Herzfunktion und Morphologie (Abb. 1 and 3). Hier zeigen wir im Detail, das Verfahren und die Einrichtung für Kleintier-Bildgebung mit einem typischen SALLI Protokoll. Insbesondere zeigen wir die Rekonstruktion und Analyse der T1 Bildgebung Datensätze.

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Protokoll

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1. Vorbereitung

1.1. Anästhesie der Ratten

  1. Legen Sie die Ratte in eine Kammer mit Isofluran (abhängig von der Größe der Kammer etwa 3 Minuten von 5%) vorausgefüllt, um die Ratte zu betäuben.
  2. Einmal betäubt, entfernen Sie die Ratte und gewogen.
  3. Legen Sie die Nase der Ratte in der Anästhesie-Maske (2-3% Isofluran in Sauerstoff 1 L / min) auf die Anästhesie zu halten. Während der Narkose mit Isofluran, die Herzfrequenz von 300-340 bpm Ratten (380-420 bpm in Mäuse) zu verringern.

1.2. Legen Sie eine Schwanzvene Kanüle

  1. Waschen Sie den Schwanz der Ratte mit warmem Wasser (38 ° C) und Seife, um die Blutgefäße zu leichter gesehen.
  2. Kanülieren entweder Vene, die sich leicht auf der lateralen Seite des Schwanzes zu sehen. Mit einem 22-24 G iv Katheter, beginnen Versuche etwa 1/3 des Weges von der Spitze.
  3. Wenn die anfänglichen Bemühungen erfolglos sind, mehr proximal wiederholen.
  4. Nehmen Blut sample für die Analyse von Hämatokrit (notwendig extrazellulären Volumenanteil = ECV berechnen).
  5. Sichern Sie die iv Katheter mit der Haut kleben und Klebeband.

1.3. Die Positionierung der Elektroden

  1. Reinigen Sie alle Straßenräuber mit Alkohol gesättigt Tupfer oder mit Wasser und Seife.
  2. Vier Elektroden benötigt werden, eine für jeden Fuß.
  3. Bringen Sie die Elektroden auf der Mitte der Fußsohle und sichern Sie sie mit Klebeband.
  4. Twist oder Zopf die EKG-Kabel umeinander, um die Bildung von Maschen, die eine Störung des EKG-Signals würde zu minimieren.

2. Scannen

2.1. Positionieren des Tieres und Überwachung

  1. Legen Sie die Ratte in einer Rücken-oder Bauchlage auf die Bildröhre und positionieren das Herz in der Mitte der Spule.
  2. Anordnen der Ratte, so daß die Nase in den Kegel, der Isofluran-Narkose liefert (2-3% Sauerstoff in 1 L / min) liegt. Die Ratte wird zum Atem erlaubtfrei in der gesamten Imaging-Verfahren.
  3. Platzieren Sie den Sensor des Thermometers an der analen Öffnung und befestigen Sie es auf den Tisch mit Klebeband.
  4. Die Körpertemperatur wird bei 38 ± 1 ° C durch eine Warmwasserheizung. Die Erwärmung Matte wird unter dem unteren Aspekt des Tieres, die außerhalb der Spule platziert erstreckt. Bitte beachten Sie die schematische Darstellung des MRI Versuchsaufbau (Abbildung 2) für weitere Details.
  5. Schließen Sie die EKG-Elektroden, wenn das EKG-Signal ist stabil beginnen Bildgebung.

2.2. Scan-Protokoll / Imaging Parameter

  1. In dieser Studie wurde ein Philips Ingenia 3.0T klinischen MRT-System mit einer Magnetspule mit 70 mm Innendurchmesser verwendet wurde [MR Systemanforderungen sind eine kleine Bohrung (zB 16 cm) oder große Bohrung (menschliche Größe, zB 65 cm) mit dedizierten Kleintier Spule, EKG-Gating-Funktionen für Herzfrequenzen bis 500/min, Sauerstoffversorgung und eine Entnahme für Narkosegasen].
  2. Beginnen Sie mit einer Umfrage, um das Herz in der Mitte des MRI Sichtfeld lokalisieren.
  3. Sobald die richtige Position ist, mit zwei Kammern und Vier-Kammer-cine MRI Ansichten weiterhin die Geometrie des Stapels von Kurzachsenschnitt bestimmen.
  4. Für SALLI, Position Mitte Hohlraum Kurzachsenschnitt auf den Zwei-und Vier-Kammer-Bilder (PreSALLI). Eine Kombination von 4,000 ms Aufnahmedauer und 4000 msec Entspannzeitdauer ermöglicht ausreichende Wiederherstellung der Magnetisierung entlang der z-Achse und verhindert eine Überhitzung des Gradienten. Um funktionelle Analyse zu ermöglichen, sollten Phasen auf mindestens 12 gesetzt werden, mit zeitlichen Unterabtastung von Faktor 2 bis Akquisition beschleunigen.
  5. Injizieren Sie die Gadolinium-basierte Kontrastmittel in den Dauerkatheter, ohne Verschieben der Ratte. Warten Sie fünf Minuten.
  6. Planen SALLI als Mehrschicht kurzen Achse Stapel, bestehend aus mindestens 7 Scheiben (Schichtdicke 2,4 mm). Positionieren der Scheiben, so daß die am weitesten distal unterhalb der Herzspitze und ter oberste Ebene ist nur distal der Herzklappen. Versuchen Sie, um sicherzustellen, dass die kurzen Achsen senkrecht zur Scheidewand. Fast alle 30 Minuten (rund drei Sallis) injizieren eine weitere Dosis des Kontrastmittels.
  7. Wenn Bildaufnahme beendet ist entfernen Sie die Ratte aus dem Scanner und lassen Sie es von der Narkose zu erholen.

3. Bildrekonstruktion

Bildrekonstruktion kann durchgeführt werden entweder online über vordefinierte Parameter Wiederaufbau, oder offline mit einem dedizierten Bildrekonstruktion Tool:

3.1. Online Wiederaufbau

  1. Verschiedene Parameter können definiert werden, einschließlich:
  • Für T1-Mapping: Lage und Breite der Rekonstruktion Fenster innerhalb des Herzzyklus (zB von 50 bis 100 ms, um den systolischen T1 Karte bei Herzfrequenz 300/min zu erreichen)
  • Für IR-vorbereitet (LGE) Bilder: Lage und Breite der Inversion Zeit (TI) Fenster und die Anzahl der Bilder, um rekonstruierte wi seindünn, dass Fenster (zB TI 100-300 ms, 5 Bilder, bis 5 LGE Bilder mit TI 100-150-200-250-300 ms zu erzeugen).

3.2. Offline-Rekonstruktion

  1. Bei der Verwendung eines speziellen Software-Paket (GyroTools, Zürich, Schweiz) zur Bildrekonstruktion, extrahieren Sie die drei Sätze von Daten (Cine MR, Inversion-Recovery-und T1 Karten) in einer interaktiven Weise.
  2. Stellen Sie die Definition von Endsystole oder Enddiastole für die T1 durch Auswahl der entsprechenden cine Bild.
  3. Visualisieren T1 Karten als farbige Karten. Finden Sie exakte Werte, indem die Maus über einen Bereich von Interesse. Bilder können in verschiedenen Bildformaten zur weiteren Analyse (zB Berechnung der ECV von Pre-und Post-Kontrast T1 Werte Myokard und Blut-Pool) 12 gespeichert werden.

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Ergebnisse

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Hier zeigen wir die Erkenntnisse aus einer gesunden Sprague Dawley Ratte. Mit einer gut vorbereiteten Tier Setup wir zuvor beschrieben, ist es möglich, eine stabile EKG-Signal zu erhalten. Ähnlich wie bei menschlichen Herz-MRT-Protokolle, beginnen wir mit einer Umfrage, um das Herz zu finden. Wenn die Position der Ratte in der Spule korrekt ist, fahren wir mit einem Zwei-Kammer-Blick und einem Vier-Kammer-Blick auf die Geometrie für die SALLI Stapel erfassen.

Die SALLI Technik erzeugt drei A...

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Diskussion

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Hier präsentieren wir eine Methode, um Multi-Modalität (Cine MR, Inversion-Recovery-und T1 Karten) MR-Bilder in kleine Tiere zu erzeugen. Kleintier-Forschung spielt eine zunehmend wichtige Rolle in der Herz-Kreislauf-Krankheit Forschung und CMR ist ein leistungsstarkes Tool ermöglicht es uns, die Funktion, Struktur und Zusammensetzung Gewebe des Herzmuskels zu studieren. Allerdings hat Kleintier CMR eine Reihe von einzigartigen Herausforderungen aufgrund der hohen Herzfrequenzen und kleine Herzen Größe. Verbesserte Meth...

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Offenlegungen

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Alle tierischen Verfahren wurden in Übereinstimmung mit den Richtlinien für die Pflege und Verwendung von Labortieren durchgeführt, und die von den lokalen Behörden Tierpflege. Keine Interessenskonflikte erklärt.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Klebeband (Silkafix)Lohmann und Rauscher34327
Gadopentetat-Dimeglumin (Magnevist)BayerG-000121632mmol/kg
Introcan Safety-W (G24)B. Braun4254503-01
Red Dot, Neugeborenen-Überwachungselektrode mit vormontiertem Elektroden3M2269T
Hautkleber (Histoacryl)B. Braun
Waage (Typ 440)Kern95088
Hautdesinfektion (Softasept N)B. Braun Petzold360250
Thermometer LumaSense TechnologiesLuxtron 812
1050052

Referenzen

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  1. Messroghli, D. R., Nordmeyer, S., Buehrer, M., et al. Small animal Look-Locker inversion recovery (SALLI) for simultaneous generation of cardiac T1 maps and cine and inversion recovery-prepared images at high heart rates: initial experience. Radiology. 261 (1), 258-2565 (2011).
  2. Messroghli, D. R., Nordmeyer, S., Dietrich, T., et al. Assessment of diffuse myocardial fibrosis in rats using small-animal Look-Locker inversion recovery T1 mapping. Circ. Cardiovasc. Imaging. 4 (6), 636-640 (2011).
  3. Flett, A. S., Hayward, M. P., Ashworth, M. T., et al. Equilibrium contrast cardiovascular magnetic resonance for the measurement of diffuse myocardial fibrosis: preliminary validation in humans. Circulation. 122 (2), 138-144 (2010).
  4. Arheden, H., Saed, M., Higgins, C. N., et al. Measurement of the distribution volume of gadopentetate dimeglumine at echo-planar MR imaging to quantify myocardial infarction: comparison with 99mTc-DTPA autoradiography in rats. Radiology. 211 (3), 698-708 (1999).
  5. Messroghli, D. R., Walters, K., Plein, S., et al. Myocardial T1 mapping: application to patients with acute and chronic myocardial infarction. Magn. Reson. Med. 58 (1), 34-40 (2007).
  6. O H-Ici, D., Ridgway, J., Kuehne, T., et al. Cardiovascular magnetic resonance of myocardial edema using a short inversion time inversion recovery (STIR) black-blood technique: Diagnostic accuracy of visual and semi-quantitative. 14 (1), (2012).
  7. Sagar, S., Liu, P. P., Cooper, L. T. Jr Myocarditis. Lancet. 379, 738-747 (2012).
  8. Skouri, H. N., Dec, G. W., Friedrich, M. G., Cooper, L. T. Noninvasive imaging in myocarditis. J. Am. Coll. Cardiol. , 2085-2093 (2006).
  9. Zagrosek, A., Abdel-Aty, H., Boyé, P., et al. Cardiac magnetic resonance monitors reversible and irreversible myocardial injury in myocarditis. JACC Cardiovasc. Imaging. 2 (2), 131-138 (2009).
  10. Friedrich, M. G., Sechtem, U., Schulz-Menger, J., et al. Cardiovascular magnetic resonance in myocarditis: a JACC White Paper. J. Am. Coll. Cardiol. 54, 1475-1487 (2009).
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  12. Ugander, M., Oki, A. J., Hsu, L. Y. Extracellular volume imaging by magnetic resonance imaging provides insights into overt and sub-clinical myocardial pathology. Eur. Heart J. 33 (10), 1268-1278 (2012).
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Schlagwörter

MRT bei kleinen TierenBeurteilung der HerzfunktionT1 Mapping SequenzCine MRT BildgebungSp t Gadolinium EnhancementGadolinium KontrastmittelEKG gesteuerte AkquisitionSprague Dawley Rattenmodell

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