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El protocolo presentado describe el uso de imágenes CMR para experimentos longitudinales, no invasivos e in vivo para analizar la función cardíaca en ratones. Estos resultados son ejemplos de animales sanos para demostrar la viabilidad de utilizar imágenes CINE para cuantificar los parámetros cardíacos. Sin embargo, los métodos descritos se pueden utilizar para varios modelos animales. Aunque los modelos específicos de enfermedades pueden requerir pequeñas alteraciones en el protocolo, su estructura básica para evaluar los diferentes parámetros funcionales cardíacos será muy similar. Un caso particular que vale la pena mencionar es un modelo de infarto de miocardio donde parte del corazón tiene una pérdida significativa de contractilidad. Esto puede causar una baja calidad de la señal del navegador cardíaco dentro de esta rebanada. En este caso, una opción alternativa sería adquirir el navegador de una porción separada, como se describe en un estudio previo de Coolen et al.16. Las imágenes CINE en diferentes vistas se reconstruyen a partir de datos cerrados retrospectivamente utilizando algoritmos CS y se analizan utilizando un software de análisis de imágenes para calcular los valores de deformación y HDF.
La calidad de las imágenes adquiridas depende naturalmente de todos los pasos de preparación, que deben realizarse cuidadosamente antes de comenzar el protocolo de resonancia magnética cardíaca. Por ejemplo, si no se observan señales claras de ECG y respiratorias al colocar al animal dentro del escáner de resonancia magnética, esto probablemente resultará en adquisiciones subóptimas e incluso en un aumento de los tiempos de exploración debido al efecto adicional de las distorsiones magnetohidrodinámicas17. Es importante darse cuenta de que debido a la planificación secuencial de las orientaciones de las rebanadas, los animales no pueden simplemente reposicionarse entre escaneos. Por lo tanto, no es posible volver a ajustar los cables de ECG entre escaneos, ya que esto alterará la posición del mouse en el escáner. Durante el escaneo, el control de la temperatura es crucial para mantener un intervalo cardíaco y respiratorio constante, lo que beneficia especialmente la calidad de los escaneos cerrados retrospectivamente que se adquieren durante un período de tiempo más largo. Durante este escaneo de alto ciclo de trabajo, la temperatura del animal puede aumentar constantemente, haciendo que la frecuencia cardíaca y la frecuencia respiratoria aumenten. El ajuste de la temperatura del sistema de calefacción y la anestesia podría contribuir en gran medida a estabilizar la frecuencia respiratoria antes o durante la exploración.
Un paso crítico durante el análisis es la consistencia en el dibujo de contorno. Si bien la segmentación automática funciona bien para los datos clínicos, no funciona de manera robusta en el caso de los datos cardíacos de ratón (no probados para ratas). La alta frecuencia cardíaca y el alto flujo sanguíneo durante las fases cardíacas específicas, especialmente al comienzo del llenado del VI, pueden causar desfase intracoxel y vacíos de señal, comprometiendo la delineación de la pared miocárdica. Por lo tanto, no se recomienda analizar cada fotograma de forma independiente, sino inspeccionar visualmente el movimiento de la pared miocárdica entre fotogramas y tenerlo en cuenta al dibujar los contornos en todos los marcos. Se aconseja copiar y ajustar el contorno endocárdico entre dos fotogramas consecutivos para mantener un movimiento contráctil más natural en el análisis. En este protocolo, los músculos papilares se excluyen del volumen de la luz ventricular en las imágenes de SA para la evaluación de la función sistólica y diastólica, mientras que se incluyen en las vistas de 2CH, 3CH y 4CH para el análisis de tensión y HDF porque este último se basa en el conocimiento del movimiento preciso de la pared miocárdica, en lugar del volumen preciso de la luz ventricular.
Mientras que los parámetros de la función sistólica y diastólica se basan en la medición de los volúmenes del VI a lo largo del ciclo cardíaco, los parámetros de tensión y HDF también dependen de los patrones de movimiento dentro de la pared miocárdica. Para ello, se utilizan técnicas de seguimiento de características donde se puede evaluar el desplazamiento del segmento miocárdico mediante el reconocimiento de distintas características anatómicas e intensidades de señal entre las fases posteriores de CINE. El fuerte contraste entre el grupo sanguíneo y el miocardio en las imágenes de CMR facilita el uso del seguimiento de características para la posterior tensión y el análisis de HDF8. Antes del seguimiento de características de CMR, la cepa miocárdica se determinó con ecografía de seguimiento de manchas y marcado de tejido CMR. El seguimiento de características de CMR no requiere tiempo de escaneo adicional en comparación con el etiquetado de tejidos CMR. Sin embargo, a pesar del uso de la activación retrospectiva, la CMR todavía tiene una resolución temporal limitada, lo que podría dificultar la evaluación correcta de las deformaciones rápidas dentro del ciclo cardíaco.
La evaluación de la HDF a lo largo del ciclo cardíaco requiere mediciones de los diámetros de las válvulas mitral y aórtica para calcular la HDF en direcciones ápice-base e inferolateral-anteroseptal utilizando ecuaciones previamente descritas18. Este método ha mostrado estimaciones consistentes de la HDF en comparación con la resonancia magnética de flujo 4D estándar de referencia, que tiene una disponibilidad limitada en el uso clínico debido a su complejidad6. Es importante saber que la estimación robusta de los diámetros de las válvulas es difícil y, por lo tanto, los diámetros de las válvulas deben mantenerse constantes para un grupo de animales y a través de mediciones repetidas en un estudio longitudinal, ya que las variaciones en este parámetro por estimaciones incorrectas podrían eclipsar fácilmente los cambios sutiles en los parámetros de HDF. Es posible que el software específico utilizado para calcular los parámetros GLS y HDF no esté disponible para todos los usuarios. Por lo tanto, uno puede referirse a Voigt et al.19 (GLS), así como Pedrizzetti et al.6,20 (HDF), que contienen todas las descripciones matemáticas que forman la base de los cálculos respectivos realizados por el software de análisis.
Para el propósito de este estudio, el protocolo fue evaluado en animales sanos (N = 6). En la Figura 5A-Cse muestra un conjunto representativo de curvas de tiempo para volumen LV, dV/dt, endoGLS y HDF. Los valores medios de múltiples parámetros funcionales cardíacos (EF, relación E'/A', GLS pico y HDF) se muestran en la Figura 5D. Estos concuerdan bien con protocolos comparables utilizados en la literatura21. La literatura sobre datos de GLS y HDF en ratones es escasa. Se midió un valor medio de GLS de -22,8%, que está en el mismo rango que los datos clínicos8,lo que indica que las mediciones de GLS obtenidas con el método descrito son factibles en ratones. Las curvas HDF obtenidas en ratones también muestran las mismas fases distintas que se ven en los datos humanos, lo que muestra la traducción exitosa de esta técnica a la investigación preclínica. Si bien se plantea la hipótesis de que los parámetros de HDF sirven como biomarcadores tempranos de disfunción cardíaca, se justifican más estudios para investigar el valor diagnóstico y predictivo de este nuevo parámetro. Los resultados de este protocolo muestran que se espera que los resultados de HDF y GLS sean más variables entre los animales, lo que debe tenerse en cuenta cuando se esperan diferencias sutiles en los modelos animales o los efectos del tratamiento.