Name: 3D-Cine-Magnetresonanztomographie der Atembewegung bei mechanisch beatmeten Mäusen und Ratten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-09-19T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 22 s
Description: Erfahren Sie die 3D-Cine-MRT-Methode zur Analyse thorakaler Bewegungen bei mechanisch beatmeten Mäusen und Ratten. Diese Technik untersucht PEEP-Einflüsse auf Zwerchfell und Lungenmechanik.

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<ol><li>Bassi, T., Taran, S., Girard, T. D., Robba, C., Goligher, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ventilator-associated+brain+injury%3A+A+new+priority+for+research+in+mechanical+ventilation%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Respir+Crit+Care+Med%22%5BJournal%5D)">Ventilator-associated brain injury: A new priority for research in mechanical ventilation.</a> Am J Respir Crit Care Med. 209 (10), 1186-1188 (2024).</li>
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</ol>

<table><tbody><tr><td><stark>Ausrüstung</stark></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; 11 Plus Digitale Dual-Spritzenpumpe</td><td>Harvard-Apparatur (USA)</td><td>229193-2</td><td>Dual-Spritzenpumpe mit programmierbaren Funktionen für Labore</td></tr><tr><td>AccuSens Ein- und Mehrkanal-Signalaufbereiter</td><td>Opsens solutions inc. (Kanada)</td><td>ACS-P4-N-62SC</td><td>Wird mit einem faseroptischen Temperatursensor verwendet, um die Körpertemperatur zu überwachen</td></tr><tr><td>Faseroptischer Temperatursensor&nbsp;</td><td>Opsens solutions inc. (Kanada)</td><td>OTP-M</td><td></td></tr><tr><td>Maus-Halterung</td><td>&Eacute; Ausstattung V&eacute; t&eacute; rinaire Minerve (Frankreich)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mousestat Jr.&nbsp;</td><td>Kent-scientific (USA)</td><td>MSTAT-JR</td><td>Der MouseSTAT Jr. bietet&nbsp; genaue Pulsoximetrie sowohl bei Mäusen als auch bei Ratten.</td></tr><tr><td>MR-Scanner</td><td>MR Solutions Lt. (Vereinigtes Königreich)</td><td>MRS-7024</td><td></td></tr><tr><td>MR-kompatibles Monitoring & Anschnittsystem für Kleintiere</td><td>SA Instruments, Inc. (USA)</td><td>1030</td><td>RT-Modul (Atmungsschnittstellenmodul), ERT-Steuer-/Gating-Modul, Batteriepack</td></tr><tr><td>MRI-1-kompatibles Beatmungsgerät</td><td>CWE (USA)</td><td>12-07000</td><td>Mechanisches Beatmungsgerät, das für die Beatmung von Kleintieren in Magnetresonanzumgebungen geeignet ist. Er belüftet nach einem volumengeregelten, auf Durchfluss x Zeit basierenden Prinzip unter Verwendung von Pneumatikventilen.</td></tr><tr><td>Multistation-Temperiergerät und High Flow PCA</td><td>&Eacute; Ausstattung V&eacute; t&eacute; rinaire Minerve (Frankreich)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PEEP-Säule</td><td></td><td></td><td>Umfunktionierte Flüssigkeitsmesssäule</td></tr><tr><td>Physiosuite Beatmungsgerät</td><td>Kent-scientific (USA)</td><td></td><td>Mechanisches Beatmungsgerät, das für die Beatmung von Kleintieren geeignet ist. Er belüftet nach einem volumengeregelten, druckgeregelten Prinzip.</td></tr><tr><td>Pulsoximeter Pfotensensoren, MRT-kompatibel</td><td>Kent-scientific (USA)</td><td>SPO2--MRT</td><td>MRT-kompatibler Pfotensensor für Mousestat Jr.</td></tr><tr><td>Rattenwiege</td><td>&Eacute; Ausstattung V&eacute; t&eacute; rinaire Minerve (Frankreich)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HF-Spule, Maus</td><td>MR Solutions Lt. (Vereinigtes Königreich)</td><td></td><td>38 mm Mausvolumen-HF-Spule für Mauskörperstudien</td></tr><tr><td>HF-Spule, Ratte</td><td>MR Solutions Lt. (Vereinigtes Königreich)</td><td></td><td>65 mm&nbsp; HF-Spule mit Rattenvolumen für Körperstudien an Ratten</td></tr><tr><td><stark>Chirurgische Instrumente</stark></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Abbocath 14G, 20G, 22G, 24G</td><td>Abbocath</td><td></td><td>14G, 20G, 22G für die Verwendung als Endotrachealtubus, 24G für die intraperitoneale Infusion der Anästhesie</td></tr><tr><td>Ethilon 3-0&nbsp; FD-1 Naht mit Nadel</td><td>Ethicon (USA)</td><td>663H</td><td></td></tr><tr><td>Pinzette #55</td><td>Dumont (Schweiz)</td><td>55</td><td></td></tr><tr><td>Metzenbaum Schere</td><td>Werkzeuge für die Feinwissenschaft (Deutschland)</td><td>14017-14</td><td></td></tr><tr><td>Nadelhalter</td><td>Werkzeuge für die Feinwissenschaft (Deutschland)</td><td>12005-15</td><td></td></tr><tr><td>Nicht resorbierbares geflochtenes Seidennaht 6/0</td><td>Werkzeuge für die Feinwissenschaft (Deutschland)</td><td>18020-60</td><td></td></tr><tr><td>Federschere</td><td>Werkzeuge für die Feinwissenschaft (Deutschland)</td><td>15033-09</td><td></td></tr><tr><td>Stevens-Tenotomie-Schere</td><td>Werkzeuge für die Feinwissenschaft (Deutschland)</td><td>14064-11</td><td></td></tr><tr><td>Pinzette zum Binden von Nähten</td><td>Werkzeuge für die Feinwissenschaft (Deutschland)</td><td>18025-10</td><td></td></tr><tr><td>Klebeband medipore</td><td>3M (USA)</td><td></td><td></td></tr><tr><td><stark>Medikation</stark></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Atropin 0,25 mg/ml</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dexmedetomidin 0,5 mg/ml Dexdormitor</td><td>Orion pharma (Finnland)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Duratears Augensalbe</td><td>Alcon Nederland BV (Niederlande)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isofluran</td><td>AST pharma (Frankreich)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ketamin 100 mg/ml Ketexx</td><td>Alfasan (Niederlande)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vaseline Vaseline</td><td>Unilever (Niederlande)</td><td></td><td></td></tr><tr><td><stark>Software</stark></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elastix</td><td>Institut für Bildwissenschaften, UMC Utrecht (Niederlande)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Itksnap</td><td>Universität von Pennsylvania (USA)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Matlab 2019a</td><td>Wolfram Research Inc (USA)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mikrodicom</td><td>Microdicom (Bulgarien)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Retrospektiv</td><td>Amsterdam UMC (Niederlande)</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

3d-cine-magnetresonanztomographie der atembewegung bei mechanisch beatmeten mäusen und ratten

3D Cine Magnetic Resonance Imaging of Respiratory Motion in Mechanically Ventilated Mice and Rats

Unter Verwendung des in dieser Studie beschriebenen Protokolls untersuchten wir eine Gruppe von 8 gesunden C57BL/6 WT-Mäusen und 8 Wistar WT-Ratten erfolgreich mit einem 7-Tesla-MRT-Scanner. Wir waren in der Lage, die Tiere bei unterschiedlichen PEEP-Werten mechanisch zu beatmeten und grundlegende physiologische Parameter während des Scans zu überwachen (Abbildung 7).
In Abbildung 5 ist ein Beispiel für drei 2D-Scans im endexspiratorischen Rahmen gezeigt, die eine Maus und eine Ratte in sagittaler Orientierung zeigen. Wie zu sehen ist, führt PEEP bei beiden Tieren zu einer kaudalen Verschiebung des Zwerchfells, aber bei Mäusen geht dies auch mit einer Verbreiterung des Thorax einher, was sich in einer Zunahme des anterior-posterioren Durchmessers zeigt.
Diese qualitativ hochwertigen Scans zeigen, dass wir mit dieser Technik die Größe der verschiedenen Teile des Thorax messen und die Auswirkungen verschiedener Beatmungseinstellungen auf die Bewegung des Thorax und des Zwerchfells zeigen können. Die kurze Scanzeit ermöglicht den Vergleich der Ergebnisparameter, an denen man interessiert ist, innerhalb der Probanden, wodurch die erforderliche Anzahl von Tieren reduziert wird. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisparameter aller Tiere.
Abbildung 8 zeigt die Lungensegmentierungen der endexspiratorischen Dynamik auf drei PEEP-Ebenen mit dem entsprechenden Lungenvolumen. Wie erwartet führte eine Erhöhung des PEEP zu einer Zunahme des Lungenvolumens. Die 3D-Filme werden auch als Film in Supplementary Video 1 und Supplementary Video 2 angezeigt.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67474/67474fig04.jpg"> 
Abbildung 4: Screenshot der Software, mit der die Bilder rekonstruiert wurden, mit retrospektivem Gating der Daten. Das Gating der Daten basiert auf dem Navigatorsignal. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67474/67474fig04large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67474/67474fig05.jpg"> 
Abbildung 5: Repräsentative Ergebnisse von 2D-Bildern an einer Ratte und einer Maus auf drei PEEP-Ebenen, mit den Abmessungen der anterior-posterioren und kranio-kaudalen Lunge. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67474/67474fig05large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67474/67474fig06.jpg"> 
Abbildung 6: Screenshot der Software, die zur Segmentierung der Lunge in den 3D-Filmen verwendet wird. Im linken oberen Bereich wird eine axiale Ansicht des 3D-Cine gezeigt, wobei die Lunge rot segmentiert ist. Im rechten oberen Bereich wird eine sagittale Ansicht angezeigt, in der die Lunge rot segmentiert ist. Im linken unteren Bereich wird ein 3D-Rendering der segmentierten Lunge angezeigt. Im Links-Rechts-Bereich ist eine koronale Ansicht zu sehen, in der die Lunge rot segmentiert ist. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67474/67474fig06large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67474/67474fig07.jpg"> 
Abbildung 7: Vitalparameter der Tiere während der Versuche. N = 8 Mäuse (blau), N = 8 Ratten (orange). Die Daten werden als Mittelwert mit SD angezeigt. Beachten Sie den Abfall der Herzfrequenz, wenn die Tiere in eine chirurgische Anästhesieebene eintreten. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67474/67474fig07large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67474/67474fig08.jpg"> 
Abbildung 8: 3D-Segmentierung der Lunge auf drei PEEP-Ebenen mit den entsprechenden Lungenvolumina. Segmentierung einer Rattenlunge bei PEEP 0 (linke Spalte), PEEP 3 (mittlere Spalte) und PEEP 6 (rechte Spalte). In der oberen Reihe ist die hintere Seite der Lunge zu sehen. In der mittleren Reihe ist die vordere Seite der Lunge zu sehen. Die Volumina, die in der unteren Reihe gezeigt werden, werden innerhalb der 3D-gerenderten Lungen gemessen, die in dieser Abbildung zu sehen sind. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67474/67474fig08large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
Ergänzendes Video 1: 3D-Film einer Maus. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67474/Supplemental_Video1.gif" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.</a>
Ergänzendes Video 2: 3D-Film einer Ratte. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67474/Supplemental_Video2.gif" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um dieses Video herunterzuladen.</a>
Ergänzende Codierungsdatei 1: Skript zum Registrieren der Segmentierungen für andere Erfassungen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67474/Supplemental_Video1.gif" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.</a>

3D-Cine-Magnetresonanztomographie der Atembewegung bei mechanisch beatmeten Mäusen und Ratten

The pathophysiology of diaphragm dysfunction in mechanically ventilated patients has yet to be fully understood, and adequate animal models are required ...

3d-cine-magnetic-resonance-imaging-respiratory-motion-mechanically

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Forschung

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Medizin

Quelle: Chiu, S., et al. Phasenkontrast-Magnetresonanztomographie in der Arteria carotis communis der Ratte. J. Vis. Exp. (2018). Dieses Video zeigt die Phasenkontrast-Magnetresonanztomographie (PC-MRT) zur Messung des Blutflusses in der Arteria carotis communis einer Ratte. Nachdem eine anästhesierte Ratte auf dem MRT-Bett gesichert und stabile physiologische Parameter sichergestellt wurden, wird die Arteria carotis communis gescannt, um in definierten Intervallen Bilder aufzunehmen. Aus...

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