Artículo de método

Evaluación de la función cardiaca y la morfología de miocardio utilizando pequeñas Look-locker Recuperación Inversion Animal (SALLI) MRI en ratas

DOI:

10.3791/50397

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19 de julio de 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

En este artículo

Resumen

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Contraste mejorado resonancia magnética cardiaca (RMC) permite integral In vivo Evaluación del corazón en los modelos de pequeños animales de enfermedad cardiovascular. A continuación se detallan los procedimientos para llevar a cabo la CRM, la reconstrucción y el análisis utilizando Pequeño bloqueo Locker Recuperación Inversion Animal (SALLI) en ratas.

Resumen

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Animales de formación de imágenes por resonancia magnética pequeño es una herramienta importante para estudiar la función cardiaca y cambios en el tejido del miocardio. Las frecuencias cardíacas altas de animales pequeños (200 a 600 latidos / min) han limitado previamente el papel de RMC. Recuperación de la inversión Mira-Locker animal Pequeño (SALLI) es una secuencia de mapeo T1 para animales pequeños para superar este problema 1. Mapas T1 proporcionan información cuantitativa acerca de alteraciones de los tejidos y la cinética de agente de contraste. También es posible detectar los procesos de miocardio difusas tales como la fibrosis intersticial o edema 1-6. Por otra parte, a partir de un único conjunto de datos de imagen, es posible examinar la función del corazón y el infarto de cicatrización mediante la generación de cine y de recuperación de la inversión-preparados finales de gadolinio de tipo mejora de imágenes de RM 1.

El video muestra presenta paso a paso los procedimientos para llevar a cabo pequeños animales RMC. Esta es presentada aquí con un Sprague-Dawl saludableey rata, sin embargo, naturalmente, que se puede extender a diferentes modelos cardíacos pequeños animales.

Introducción

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La miocarditis es una de las principales causas de la insuficiencia cardiaca aguda, muerte súbita, y la miocardiopatía dilatada crónica 7. CMR se ha establecido como la técnica estándar de oro para la medición de la función y para el análisis de tejidos in vivo. Nuevas técnicas de imagen y mejoras en la formación de imágenes no sólo podrían mejorar el diagnóstico de la miocarditis, sino también ayudar al estudio de la fisiopatología y la identificación de dianas terapéuticas velocidad 8-10. Imágenes de pequeños animales es una herramienta importante para el estudio de las enfermedades cardiovasculares. Las técnicas utilizadas habitualmente en clínica CMR, como el realce tardío de gadolinio (RTG) no pueden ser fácilmente transferidos a pequeña CMR animal, debido a las altas tasas de corazón de los animales, pero ya se pudo demostrar 11. La pequeña recuperación de la inversión Look-Locker animales (SALLI) enfoque genera datos de imágenes multimodales establece teniendo en cuenta la evaluación integral tanto de la función cardiaca y la morfología (Figuras 1 aº 3). Aquí se muestra, en detalle, el procedimiento y la configuración para obtener imágenes de animales pequeños con un protocolo típico SALLI. En particular, se muestra la reconstrucción y el análisis de los conjuntos de datos de formación de imágenes T1.

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Protocolo

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1. Preparación

1.1. Anestesia de las ratas

  1. Coloque la rata en una cámara rellenada previamente con isoflurano (dependiendo del tamaño de la cámara alrededor de 3 minutos de 5%) para anestesiar la rata.
  2. Una vez anestesiado, retire la rata y pesarlo.
  3. Coloque la nariz de la rata en la máscara de anestesia (isoflurano 2-3% de oxígeno en 1 L / min) para mantener la anestesia. Durante la anestesia con isoflurano, las tasas de corazón de ratas disminuyen a 300-340 latidos por minuto (lpm 380-420 en ratones).

1.2. Insertar una cánula vena de la cola

  1. Lavar la cola de la rata con agua tibia (38 ° C) y jabón para permitir que los vasos sanguíneos sean más fáciles de ver.
  2. Canular ya sea la vena, que se puede ver fácilmente en la cara lateral de la cola. Uso de un G catéter iv 22-24, comenzar intentos aproximadamente 1/3 de la distancia desde la punta.
  3. Si los esfuerzos iniciales no tienen éxito, vuelva a intentar más proximal.
  4. Tomar muestras de sangre,ple para el análisis de hematocrito (necesario para calcular la fracción de volumen extracelular = VCE).
  5. Asegure el catéter iv con pegamento de la piel y la cinta.

1.3. Posicionamiento de los electrodos

  1. Limpie todas las almohadillas con alcohol hisopo saturado o con agua y jabón.
  2. Se necesitan cuatro electrodos, uno para cada pie.
  3. Conecte los electrodos a la mitad de la almohadilla plantar y fijarlos con cinta adhesiva.
  4. Giro o trenzar los cables de ECG alrededor de la otra para minimizar la formación de bucles que podrían causar interferencias con la señal de ECG.

2. Exploración

2.1. Posicionamiento del animal y el seguimiento

  1. Coloque la rata en una posición supina o prona en el tubo de imagen y posicionar el corazón en el centro de la bobina.
  2. Organizar la rata de modo que su nariz se apoya en el cono que proporciona anestesia con isoflurano (2-3% de oxígeno en 1 L / min). La rata se le permite a la respiraciónlibremente por todo el procedimiento de imagen entera.
  3. Coloque el sensor del termómetro en el orificio anal y fijarlo en la mesa con cinta adhesiva.
  4. La temperatura corporal se mantiene a 38 ± 1 ° C por un sistema de calefacción de agua caliente. La estera de calentamiento se coloca bajo el aspecto inferior del animal que se extiende fuera de la bobina. Por favor, ver la representación esquemática de la configuración experimental MRI (Figura 2) para más detalles.
  5. Conecte los electrodos de ECG, una vez que la señal de ECG es estable comenzarán imágenes.

2.2. Parámetros del protocolo Scan / Imágenes

  1. En este estudio se utilizó un sistema de Ingenia 3.0T MRI clínica Philips con una bobina de 70 mm de diámetro interior [los requisitos del sistema de RM son un pequeño orificio (por ejemplo, 16 cm) o de gran calibre (tamaño humano, por ejemplo, 65 cm) con pequeño animal dedicado bobina, capacidades sincronización con el ECG de ritmo cardíaco hasta 500/min, el suministro de oxígeno y un sistema de eliminación de gases anestésicos].
  2. Comience con una encuesta para localizar el corazón en el centro de la RM de campo de vista.
  3. Una vez que la posición es correcta, continuar con dos cámaras y cuatro cámaras de cine vistas de MRI para determinar la geometría de la pila de imágenes según el eje corto.
  4. Para SALLI, posición de media cavidad rebanada eje corto de las dos y las imágenes de cuatro cámaras (PreSALLI). Una combinación de 4.000 mseg duración adquisición y 4000 mseg duración relajación permite una recuperación suficiente de la magnetización a lo largo del eje z y evita el sobrecalentamiento de los gradientes. Para habilitar el análisis funcional, las fases se deben establecer en al menos 12, con submuestreo temporal del factor 2 para acelerar la adquisición.
  5. Inyectar el agente de contraste gadolinio en el catéter permanente, sin mover la rata. Espere cinco minutos.
  6. Comience a planificar SALLI como multicorte pila eje corto, que consta de al menos 7 rebanadas (grosor de corte 2,4 mm). Coloque las rodajas de modo que el más distal está por debajo de la punta del corazón y tque el nivel superior es justo distal a las válvulas cardíacas. Trate de asegurarse de que los ejes cortos son perpendiculares al tabique. Casi cada 30 minutos (en torno a tres Sallis) inyectar una nueva dosis de agente de contraste.
  7. Una vez finalizada la adquisición de imágenes retire la rata del escáner y permite que se recupere de la anestesia.

3. Reconstrucción de imágenes

Reconstrucción de las imágenes se puede realizar ya sea en línea con los parámetros predefinidos de reconstrucción, o fuera de línea utilizando una herramienta específica reconstrucción de la imagen:

3,1. Online Reconstrucción

  1. Varios parámetros pueden ser definidos incluyendo:
  • Para el mapeo T1: ubicación y la anchura de la ventana de la reconstrucción en el ciclo cardiaco (por ejemplo, de 50 a 100 mseg para lograr sistólica mapa T1 a la tasa 300/min corazón)
  • Para (LGE) Imágenes IR preparados: la ubicación y el ancho de la inversión de tiempo (TI) Ventana y el número de imágenes que se van wi reconstruidadelgada que la ventana (por ejemplo, TI 100-300 ms, 5 imágenes, para generar 5 imágenes LGE con TIs 100-150-200-250-300 ms).

3.2. Desconectado Reconstrucción

  1. Cuando se utiliza un paquete de software dedicado (GyroTools, Zürich, Suiza) para la reconstrucción de la imagen, extraer los tres conjuntos de datos (Cine mapas T1 MR, recuperación de la inversión y) de una manera más interactiva.
  2. Ajuste la definición de final de la sístole o al final de la diástole del T1 al seleccionar la imagen de cine correspondiente.
  3. Visualiza mapas de T1 como mapas de colores. Encontrar los valores exactos por los que pasa el ratón sobre un área de interés. Las imágenes se pueden guardar en varios formatos de imagen para su posterior análisis (por ejemplo, el cálculo de la ECV de pre y valores T1 post-contraste de miocardio y la piscina de sangre) 12.

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Resultados

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Aquí nos demuestran los resultados de una sana Sprague Dawley. Con una configuración de animales bien preparada hemos descrito antes, es posible obtener una señal de ECG estable. Al igual que los protocolos de RM cardíaca humana, comenzamos con un estudio para localizar el corazón. Si la posición de la rata en la bobina es correcta, continuamos con una vista de dos cámaras y una vista de cuatro cámaras para detectar la geometría de la pila SALLI.

La técnica SALLI produce tres tipos de imágen...

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Discusión

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Aquí presentamos un método para generar múltiples modalidades (cine MR, inversión-recuperación y los mapas T1) imágenes de RM en pequeños animales. Investigación animal pequeño juega un papel cada vez más importante en la investigación de la enfermedad cardiovascular, y CMR es una herramienta poderosa que nos permite estudiar la función, la estructura y composición del tejido del miocardio. Sin embargo, los pequeños CMR animal tiene una serie de desafíos únicos debido a las altas tasas de corazón y el pequeño tamaño del...

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Divulgaciones

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Todos los procedimientos con animales se realizaron de conformidad con las Directrices para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio, y aprobadas por las autoridades locales de cuidado de los animales. No hay conflictos de interés declarado.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Cinta adhesiva (Silkafix)Lohmann und Rauscher34327
Gadopentetat-Dimeglumin (Magnevist)BayerG-000121632mmol/kg
Introcan Safety-W (G24)B. Braun4254503-01
Red Dot, electrodo de monitorización neonatal con cable conductor prefijado3M2269T
Pegamento para la piel (Histoacryl)B. Braun
Básculas (Typ 440)Kern95088
Desinfección de la piel (Softasept N)B. Braun Petzold360250
Termómetro LumaSense TechnologiesLuxtron 812
1050052

Referencias

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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).
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  13. Gilson, W. D., Kraitchman, D. L. Cardiac magnetic resonance imaging in small rodents using clinical 1.5. T and. 3 (1), 35-45 (2007).
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