Bildgebung von Hirnschäden, die durch zerebrale Hypoxie-Ischämie induziert werden, in einem Mausmodell

Nehmen Sie eine betäubte Maus und versorgen Sie sie mit einem Nasenkonus mit Sauerstoff.

Die rechte Halsschlagader der Maus wurde ligiert, um den Blutfluss zur rechten Gehirnhälfte zu verringern und sie für Hypoxie-induzierte Schäden zu prädisponieren.

Legen Sie einen Katheter an, um radioaktiv markierte Glukose intravenös zu verabreichen.

Positionieren Sie die Maus in einem Scanner, um gleichzeitig den Glukosestoffwechsel mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und strukturelle Veränderungen mittels Magnetresonanztomographie (MRT) abzubilden.

Induzieren Sie Hypoxie, indem Sie den Sauerstoff reduzieren und dadurch den zellulären Stress in der verletzlichen Hemisphäre verschlimmern. Der Stress führt zu einer intrazellulären Wasseransammlung, die die Bewegung der Wassermoleküle in geschwollenen Zellen im Vergleich zum extrazellulären Raum einschränkt.

In MRT-Bildern erscheint die eingeschränkte Bewegung von Wassermolekülen als dunkle Bereiche in der betroffenen Hemisphäre, was auf eine Hypoxie-induzierte Schädigung hinweist.

Gleichzeitig gelangt die injizierte radioaktiv markierte Glukose ins Gehirn und wird von gesunden Zellen aufgenommen.

Die PET-Bildgebung zeigt eine radioaktiv markierte Glukoseverteilung, wobei dunkle Bereiche in der betroffenen Hemisphäre auf eine verminderte Glukoseaufnahme aufgrund von Hypoxie-induzierten Schäden hinweisen.

Überprüfen Sie die Funktion der Sauerstoff- und Stickstoffdurchflussmesser, indem Sie zuerst die Sauerstoff- und Stickstofffehlerquellen einschalten. Schalten Sie dann die Durchflussmesser ein. Bei einer Durchflussrate von 1 Liter pro Minute stellen Sie den Sauerstofffluss auf 114,3 Milligramm pro Minute und den Stickstofffluss auf 1,150 Gramm pro Minute ein.

Bereiten Sie anschließend das Tierbett vor, indem Sie sicherstellen, dass die Anästhesie, das Beatmungskissen und die Heizungssysteme sicher und funktionsfähig positioniert sind. Bringen Sie dann Passermarkenmarker, die Radiotracer enthalten, am Tierbett im Sichtfeld an. Betäuben Sie die Maus mit Isofluran und wärmen Sie ihren Schwanz vor, um ihn auf das Einführen des Katheters vorzubereiten.

Sobald es fertig ist, führen Sie bis zu 5 Zentimeter eines PE-10-Katheters ein, der mit heparinisierter Kochsalzlösung vorgefüllt ist. Sichern Sie den Infusionsschlauch an der Einführstelle mit einem Tropfen Cyanacrylatkleber. Anschließend wird das Tier in das vorbereitete Tierbett umgesiedelt. Tragen Sie erneut Augensalbe auf die Augen der Maus auf, um ein Austrocknen zu verhindern, und stabilisieren Sie den Kopf des Tieres, indem Sie die oberen Schneidezähne um den Zahnsteg legen und die Ohrstäbe an Ort und Stelle setzen.

Beginnen Sie mit einem Isofluranfluss von 1 % bis 2 % zwischen 0,5 und 1 Liter pro Minute. Setzen Sie ein Rektumsondenthermometer ein. Stellen Sie sicher, dass die Temperatur- und Atemwerte funktionsfähig sind. Als nächstes ziehen Sie etwa 600 Mikrocurie der Radiotracer-Dosis in 200 Mikrolitern Kochsalzlösung in eine 1-Milliliter-Spritze und geben Sie sie in eine Spritzenpumpe.

Verbinden Sie ca. 3 Meter heparinisierten PE-10-Schlauch mit der Spritze und das andere Ende mit der Katheterleitung der Schwanzvene. Vergewissern Sie sich, dass sich die Positionierung der MRT-Spule und der Leitungen und Kabel, insbesondere der Anästhesieschläuche, nicht verheddert haben.

Stellen Sie sicher, dass das Zentrum des Gehirns mit den Zentren der MRT-Spule, des PET-Systems und des MRT-Magneten ausgerichtet ist. Schieben Sie dann das Tierbett vorsichtig nach vorne in die Bohrung des Magneten. Führen Sie die Abstimmung und Anpassung der MRT-Spule durch, indem Sie die Einstellknöpfe an der Spule drehen, um Impedanz- und Frequenzfehlanpassungen zu minimieren.

Wählen Sie als Nächstes die seltene Pilotensequenz aus und führen Sie die Sequenz über das Scansteuerungsfenster aus, um ein Scout-Bild zu erhalten. Überprüfen Sie die Positionierung des Tieres und passen Sie seine Position gegebenenfalls an, bis das Gehirn zentriert ist. Setzen Sie dann die Unterlegscheiben auf den Nullwert zurück. Führen Sie nun eine punktaufgelöste spektroskopische Scansequenz im Gehirn mit einem rechteckigen Volumen von 3,9 Millimetern x 6 Millimeter x 9 Millimetern durch.

Überprüfen Sie die Breite der Wasserlinie mit dem Makrobefehl CalcLinewidth. Wenn die volle Breite bei halbem Maximalwert akzeptabel ist, positionieren Sie den Schichtplan für den diffusionsgewichteten Bildgebungsscan mit dem geometrischen Editor. Wenn der resultierende Schichtplan wie gewünscht ausgerichtet ist, kopieren Sie diesen Schichtplan im Scansteuerungsfenster für alle nachfolgenden Scans und beginnen Sie mit der Bildaufnahme.

Als nächstes, wenn die Anschaffung des Haustieres vorbereitet und bereit ist, die Infusionspumpe zu starten. Nachdem die Kochsalzlösung aus dem Katheter injiziert wurde, beginnen Sie mit der Entnahme des Haustiers, um den Eintritt des Radiotracers zu erfassen. Überwachen Sie die Zählrate und achten Sie auf einen allmählichen Anstieg der Zählzahlen, der auf eine erfolgreiche Injektion hinweist. Initiieren Sie nach 10 bis 15 Minuten die hypoxische Herausforderung, indem Sie den medizinischen Luftstrom ausschalten und sofort die Sauerstoff- und Stickstoffdurchflussmesser einschalten, um 8 % Sauerstoff und 92 % Stickstoff zu liefern.

Reduzieren Sie zu diesem Zeitpunkt das Isofluran auf 0,8%. Beginnen Sie unmittelbar nach Beginn der hypoxischen Herausforderung mit der diffusionsgewichteten Bildaufnahme mit dem vorherigen Scan-Setup. Beginnen Sie mit einer zweiten diffusionsgewichteten Bildaufnahme, unmittelbar nachdem der erste Scan abgeschlossen ist.

Beenden Sie die hypoxische Herausforderung, indem Sie die Durchflussmesser ausschalten, den medizinischen Luftstrom wiederherstellen und die Isoflurankonzentration wieder auf 1 % bis 2 % zurücksetzen. Machen Sie einen diffusionsgewichteten Bildgebungsscan nach der Hypoxie, schalten Sie dann die Infusionspumpe aus und nehmen Sie anatomische Bilder in der axialen und sagittalen Ebene auf. Stellen Sie mit dem Geometrieeditor sicher, dass das Sichtfeld der Erfassung das Gehirn abdeckt.