Resonancia Magnética Cardíaca

La resonancia magnética de pequeño diámetro de alto campo, o resonancia magnética cardíaca, evalúa la función cardiovascular sin el uso de radiación ionizante o agentes de contraste.

Las modalidades comparables de imágenes cardiovasculares incluyen el ultrasonido de alta frecuencia, que emite un haz de ondas acústicas desde un transductor y registra los ecos creados a medida que las ondas se reflejan para generar imágenes en vivo. Proporciona imágenes de alta resolución espacial y temporal; Sin embargo, se pueden observar artefactos de imagen debido a la profundidad de penetración limitada en el tejido denso.

Otra técnica de diagnóstico por imágenes es la microtomografía computarizada, que toma una serie de proyecciones de rayos X para crear secciones transversales en 3D. Tiene una resolución temporal más baja y un contraste limitado de los tejidos blandos, y a menudo requiere el uso de agentes de contraste para visualizar las estructuras vasculares. Se sabe que estos causan daño por radiación e insuficiencia renal en dosis altas.

Alternativamente, la resonancia magnética utiliza electroimanes potentes para obtener imágenes de los tejidos del cuerpo en función de sus propiedades magnéticas. En la resonancia magnética cardíaca, las secuencias convencionales de resonancia magnética se separan de los picos R en el ciclo cardíaco y las mesetas espiratorias en la respiración para evaluar la función cardiovascular.

Este video ilustrará cómo recopilar datos de resonancia magnética con una toma rápida de ángulo bajo o una secuencia de resonancia magnética FLASH. Esta técnica proporciona contraste de tejidos blandos de alta calidad para el estudio de modelos de enfermedades de animales pequeños.

La resonancia magnética es una técnica que utiliza las propiedades paramagnéticas del tejido para visualizar el contraste de los tejidos blandos. El orificio de una máquina de resonancia magnética se envuelve convencionalmente mediante una bobina de solenoide que proporciona un campo magnético homogéneo constante, B-cero, cuando se aplica una corriente eléctrica.

En las imágenes de espejo de alto campo, se puede emplear una intensidad de campo magnético de 7 Tesla, aproximadamente 140.000 veces mayor que la del campo magnético de la Tierra, y más del doble de las intensidades de campo de escáner clínico comunes de 3 Tesla y 1,5 Tesla. Este campo magnético homogéneo hace que los protones de hidrógeno inherentes a casi todos los tejidos vivos alineen sus ejes de rotación. Estos espines se pueden inclinar usando radiofrecuencia, u ondas de RF, a un cierto ángulo en relación con el eje de rotación, también conocido como ángulo de inversión.

A medida que los protones intentan relajarse y volver a su orientación original, el componente de su espín perpendicular a su eje principal induce una señal eléctrica detectable, lo que da como resultado una imagen. Además, se pueden aplicar gradientes magnéticos que perturban el campo magnético principal y permiten excitaciones de RF aisladas espacialmente para localizar la señal recibida. Específica de los métodos descritos en este video es la secuencia FLASH, que utiliza excitaciones de RF de ángulo de giro bajo que se repiten rápidamente para inducir un patrón de estado estacionario en el movimiento del protón. El tiempo de repetición es mucho más corto que el tiempo típico de relajación de protones.

Cuando el hidrógeno no excitado, como el de la sangre, entra en el marco de la imagen, se produce una señal relativamente alta. Esto permite obtener imágenes del sistema cardiovascular rápidamente y proporcionar instantáneas estables dentro del ciclo cardíaco. A través de la activación de la secuencia FLASH con señales fisiológicas, se pueden adquirir imágenes del sistema cardiovascular que resaltan el movimiento cardíaco, vascular y respiratorio.

Después de haber revisado los principios fundamentales de la resonancia magnética cardíaca, veamos ahora el procedimiento paso a paso para preparar y obtener imágenes de un animal.

Primero, identifique el mouse que se va a fotografiar, luego transfiera el mouse a la cámara de derribo. A continuación, anestesiar al animal con isoflurano y confirmar el derribo mediante una técnica de pellizco con los dedos de los pies. A continuación, abra el flujo de isoflurano al cono de la nariz en la sala de resonancia magnética y cierre el flujo de isoflurano a la cámara de derribo. Esto prepara el tubo más largo con anestesia.

Asegúrese de que todo el personal esté seguro para la resonancia magnética, luego transfiera el ratón a la etapa de imágenes y asegure el cono de la nariz alrededor del animal. Coloque el mouse de manera que su corazón esté aproximadamente alineado con un centro de la bobina de RF. A continuación, vuelva a confirmar el derribo utilizando la técnica de pellizco con la punta del pie. A continuación, inserte las tres derivaciones del electrocardiograma por vía subcutánea. Coloque un cable a la izquierda y otro a la derecha del corazón y uno en la base de la extremidad trasera izquierda.

Inserte la sonda del termómetro rectal con una funda de sonda estéril y lubricante. Luego, coloque un sensor de respiración en forma de almohada en las regiones epigástricas del abdomen y asegúrelo en su lugar con cartón para adquirir la señalización sensible a la presión.

Confirme que todas las señales fisiológicas se están adquiriendo a través del software de monitoreo fuera de la sala de escáneres. A continuación, configure el módulo de calefacción y el ventilador para comenzar a calentar el flujo de aire al mouse. Asegure el tubo de aire en su lugar de manera que el aire caliente sople hacia el ratón, comenzando justo después de la punta de su cola. Finalmente, coloque la bobina de RF sobre el mouse y asegúrese de que todos los cables y tubos estén seguros.

Repasemos ahora el protocolo paso a paso para realizar una resonancia magnética cardíaca en el ratón anestesiado.

Primero, ajuste y haga coincidir la bobina de RF fuera del orificio del imán para garantizar la máxima detección de la señal. Esto se indica mediante un valle estrecho a cero hercios para cada componente de la bobina de RF. A continuación, inserte lentamente la platina de imagen en el orificio del imán. Asegúrese de que el ratón esté colocado directamente en el centro del orificio y que la bobina de degradado tenga el mismo espaciado a lo largo de todas las direcciones radiales. Esta posición asegura un campo magnético principal homogéneo.

A continuación, ejecute un escaneo de navegación para localizar el mouse dentro del escáner. Confirme si algún segmento del corazón se visualiza dentro de los tres planos, a saber, axial, sagital y coronal. A continuación, configure los parámetros de la secuencia FLASH y seleccione el disparo externo que se activará. En el software de monitorización, configure los disparadores externos de modo que las secuencias de resonancia magnética se ejecuten en serie solo en los picos R de los ciclos cardíacos durante la respiración estable en la fase espiratoria.

A continuación, prescriba la secuencia inicial de FLASH configurando los parámetros y colocando un rectángulo de plano de imagen en la vista coronal. A continuación, pulse continuar para ejecutarlo de forma que el plano de corte siga el eje desde el vértice del corazón a través de la válvula aórtica. Este bucle de cine inicial proporcionará una vista de dos cámaras del corazón.

A continuación, mientras hace referencia a los resultados de la vista de dos cámaras, prescriba y ejecute una nueva secuencia FLASH a lo largo del eje de la válvula aórtica del ápice para visualizar una vista de cuatro cámaras.

Por último, prescribir un corte de eje corto que sea perpendicular al eje de la válvula aórtica del ápice aproximadamente a la mitad del corazón. Los músculos papilares deben ser claramente visibles dentro de la salida del bucle de cine en esta ubicación. Una vez que se completen las imágenes, transfiera los datos adquiridos a una ubicación adecuada para el análisis, luego retraiga la etapa de imágenes del orificio del imán y retire la bobina de gradiente y todas las sondas del animal antes de transferir al animal desde el lecho del escáner.

Ahora que hemos obtenido una resonancia magnética cardíaca en un ratón, revisemos los resultados de las exploraciones. Esta figura muestra el bucle de cine de una vista de eje corto del ventrículo izquierdo, directamente perpendicular al eje del ápice de la base del corazón y en una posición que incluye los músculos papilares.

Aquí, vemos la imagen de cine de sangre de un corazón de ratón con 14 instantáneas de vista de eje corto a lo largo del ciclo cardíaco, incluida la diástole final y la sístole máxima. Las regiones de la señal de abandono dentro de la luz del ventrículo izquierdo indican el movimiento rápido de la sangre, que originalmente estaba fuera de plano y no estaba marcado por la excitación de la onda de RF.

Esta imagen muestra una vista de cuatro cámaras del corazón con un flujo sanguíneo brillante que ingresa a través de las válvulas mitral y tricúspide, y luego sale a través de las válvulas aórtica y pulmonar, respectivamente.

Finalmente, aquí hay una proyección de intensidad máxima que muestra cómo se pueden combinar espacialmente múltiples cortes para visualizar el sistema cardiovascular de todo el ratón. La figura muestra una pila tridimensional de imágenes de sangre bidimensionales brillantes sincronizadas en el tiempo que muestran las regiones torácica y abdominal de un ratón.

Veamos ahora algunas otras aplicaciones de esta técnica de resonancia magnética. Como una extensión de la técnica descrita, podemos usar esta tecnología para comparar la cinemática de corazones sanos versus enfermos. Los modelos murinos de disfunción cardíaca pueden estar mucho más controlados que los que se encuentran en la clínica. Esto permite a los investigadores identificar los factores específicos que contribuyen a las enfermedades cardíacas, así como estudiar el proceso de remodelación después de una lesión.

Un esfuerzo de investigación comparable se puede realizar con un enfoque vascular, como el de la formación de aneurisma de aorta abdominal. La sangre emite una señal de alta intensidad utilizando el método de resonancia magnética de campo alto y pequeño diámetro que se describe aquí. Este aumento en el contraste se puede aprovechar para evaluar la expansión de un aneurisma de aorta abdominal y medir los cambios en las propiedades biomecánicas del vaso.

Acabas de ver la introducción de JoVE a la resonancia magnética cardiovascular.

Ahora debería saber cómo realizar imágenes cardíacas y cómo adquirir datos de bucle de cine del corazón murino utilizando secuencias estándar de resonancia magnética FLASH de sangre brillante sincronizadas con señales cardíacas y respiratorias. Por último, también debes saber identificar las estructuras cardíacas en estas imágenes. ¡Gracias por mirar!