MRI-geführten Störung der Blut-Hirn-Schranke mit Hilfe der transkraniellen fokussiertem Ultraschall in einem Rattenmodell

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die Blut-Hirn-Schranke lokal zu stören und den Durchgang von Molekülen in das Gewebe zu ermöglichen, das normalerweise auf das Gefäßsystem des Gehirns beschränkt ist. Dies wird erreicht, indem zuerst das Tier vorbereitet und seine Rückenlage auf ein Wasserbad über einem fokussierten Ultraschallwandler und einem dreiachsigen Schallkopf-Positionierungssystem gelegt wird. Der zweite Schritt des Verfahrens besteht darin, MRT-Bilder zu erfassen, um dem Ortungssystem Zielinformationen zur Verfügung zu stellen.

Der dritte Schritt des Verfahrens besteht darin, die Mikroblasenlösung vorzubereiten und zu injizieren. Der letzte Schritt des Verfahrens besteht darin, die Ultraschallparameter einzustellen und den Ultraschall abzugeben. Letztendlich können Ergebnisse erzielt werden, die die Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke an den beschallten Stellen durch kontrastmittelverstärkte T-1-gewichtete MRT zeigen.

Die Implikationen dieser Technik erstrecken sich auf die Therapie von Hirn- und ZNS-Erkrankungen, da diese lokale und wiederholbare Störung der Blut-Hirn-Schranke die Untersuchung pharmakologischer Interventionen für Erkrankungen ermöglicht, die zuvor schlecht auf die medikamentöse Therapie angesprochen haben. Im Allgemeinen werden Menschen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten haben, da die Handhabung und Injektion der Blasen Geduld und Sorgfalt erfordert, um zu vermeiden, dass die Blasen zerbrechen, bevor sie das Ziel erreichen. Zur Vorführung der Tiervorbereitung wird ein Ausritt gezeigt.

Ein Techniker aus unserem Labor Wählen Sie einen geeigneten kalibrierten Ultraschallwandler aus. Als nächstes spielt sich ein mit Degas deionisiertem Wasser gefülltes Wasserbad auf dem Bett eines 1,5 Tesla oder drei Tesla MRT ab, montieren Sie den Ultraschallwandler im Tank auf einem MRT-kompatiblen dreiachsigen Positionierungstisch oder -system, das der Wasseroberfläche zugewandt ist. Das Wasserbad sollte eine obere Platte zum Halten der Tiere haben, nachdem es mit Isoflurangas betäubt wurde, das Fell von der Oberseite des Kopfes und des Halses rasieren.

Entfernen Sie dann das restliche Fell mit einer Enthaarungscreme. Führen Sie einen 22-Gauge-Katheter mit Drei-Wege-Stopphahn in die Schwanzvene ein und spülen Sie ihn mit einer Heparin-Kochsalzlösungsmischung ein, um die Bildung von Gerinnseln im Katheter zu verhindern. Verabreichen Sie injizierbare Anästhetika durch intramuskuläre Injektion und entfernen Sie das Tier aus der Fluordose.

Tragen Sie 10 Minuten vor Beginn des Versuchs eine kleine Menge Ultraschallgel auf den Kopf des Tieres auf, um die Wahrscheinlichkeit von eingeschlossenen Luftblasen zu minimieren. Legen Sie dann die betäubte Rückenlage des betäubten Tieres mit dem Scheitel auf das Ultraschall-Positionierungssystem. Kontakt mit dem Wasserbad durch ein Loch in der oberen Platte.

Der Kopf kann entweder mit einer Beißstange, falls vorhanden, oder mit Klebeband, das fest über das Kinn gelegt wird, an Ort und Stelle gehalten werden. Kleben Sie dann die Beine an das Positioniersystem fest. Decken Sie das Tier mit einem Handtuch oder einer Decke ab, um es warm zu halten.

Im Laufe des Experiments. Erfassen Sie axiale T-zwei-gewichtete und T-ein-gewichtete MRT-Bilder des Gehirns unter Verwendung der entsprechenden Scan-Parameter. Wählen Sie das Ziel aus den beiden gewichteten Scans von T aus, vermeiden Sie die Ventrikel und die Mittellinie des Gehirns und wählen Sie eine Mittelhirntiefe.

Verschieben Sie den Fokus des Schallkopfs auf die Zielposition. Aktivieren Sie die endgültigen Mikrobläschen gemäß dem Protokoll des Herstellers und ziehen Sie langsam ein kleines Volumen in eine Ein-Milliliter-Spritze auf. Entfernen Sie mit einer 18-Gauge-Nadel eingeschlossene Luft aus der Spritze, indem Sie den Kolben vorsichtig hin und her bewegen, anstatt zu klopfen.

Da dies die Mikrobläschen aufbrechen kann, verdünnen Sie die Mikrobläschen in normaler Kochsalzlösung in einem Verhältnis von 10 zu einer Kochsalzlösung zu Mikrobläschen, indem Sie langsam das erforderliche Volumen an Mikrobläschen in eine Spritze mit Kochsalzlösung injizieren. Drehen Sie die Spritze vorsichtig um, um die Mikrobläschen und die Kochsalzlösung gründlich zu mischen, bis ein gleichmäßiges Aussehen erreicht ist. Berechnen Sie das erforderliche Dosisvolumen auf der Grundlage von 0,02 Millilitern pro Kilogramm Mikrobläschen oder 0,2 Millilitern pro Kilogramm der Lösung.

Bei 10 zu einer Verdünnung. Stellen Sie die Beschallungsparameter mit Bursts mit niedrigem Tastverhältnis anstelle von Dauerstrichbeschallung ein. Vergewissern Sie sich, dass der Kopf des Tieres noch mit dem Wasser verbunden ist.

Beginnen Sie mit der Beschallung, während Sie gleichzeitig die Mikrobläschen langsam in den Schwanzvenenkatheter injizieren. Nach der Beschallung mit 0,5 Millilitern normaler Kochsalzlösung spülen. Injizieren Sie ein MRT-Kontrastmittel über den Schwanzvenenkatheter, gefolgt von einer 0,5-Milliliter-Kochsalzspülung.

Führen Sie eine gewichtete T eins-Bildgebung durch, bis die Kontrastspitze überschritten ist. Sonorisierung. Stellen, die erfolgreich gestört wurden, zeigen eine stärkere Verbesserung als das umgebende Gewebe. Führen Sie eine gewichtete Bildgebung mit T zwei durch, um zu überprüfen, ob an den Beschallungsstellen ein hohes Signal vorhanden ist, das hier auf ein Ödem hinweist.

Typische prä- und post-FUST-gewichtete MRT-Bilder sind hier dargestellt. Ein kontrastverstärktes T eins-gewichtetes Bild mit deutlichen Fokusöffnungen. Es werden vier beschallte Stellen gezeigt, wobei die Positionen eins und zwei eine besonders helle Kontrastverstärkung aufweisen.

Die Lokalisationen eins und zwei zeigen ebenfalls eine hohe Signalstärke unter Verwendung von T zwei gewichteten Bildgebungspost-FUS, die auf ein Ödem hinweist. Das Ausmaß des mit T zwei gewichteten Ödems lässt sich hier manchmal leichter auf sagittalen Schnitten darstellen, hier auf einem gewichteten CET und zwei gewichteten sagittalen Schnitten durch Sonneneinstrahlung. Die Lokalisationen eins und drei sind dargestellt, nachdem das FUS-Ödem an der ersten Stelle, aber nicht an der dritten Stelle sichtbar ist.

Die Spektralanalyse der erfassten Schallemissionsdaten kann bei stabiler Kavitation Oberschwingungsemissionen und/oder Unter- und Ultraharmonische aufweisen. Daten, die während eines einzelnen 10-Millisekunden-Ausbruchs bei 551,5 Kilohertz aufgenommen wurden, zeigen die Grundfrequenz sowie Oberschwingungen und sowohl Sub- als auch Ultra-Oberschwingungen. Die Verwendung höherer Beschallungsfrequenzen führt aufgrund der kleineren Brennfleckgröße, wie hier gezeigt, zu lokaleren Öffnungen.

Höhere Frequenzen können verwendet werden, um kleinere Öffnungsbereiche zu erzeugen, was eine Untersuchung des Mittelhirns mit weniger Effekten in der Nähe des Schädels ermöglicht. Wenn Sie dieses Verfahren versuchen, ist es wichtig, daran zu denken, dass ein sorgfältiger Umgang mit den Mikrobläschen entscheidend ist, um gute Ergebnisse zu erzielen. Sobald diese Technik verfeinert ist, können die Forscher damit beginnen, andere Fragen zu beantworten, wie zum Beispiel: Wie wirksam ist es, ein Therapeutikum an ein bestimmtes Ziel im Gehirn zu verabreichen?