Resonancia Magnética Cardíaca

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

Las modalidades de imagen cardiovascular comparables incluyen 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 imágenes debido a la limitada profundidad de penetración en el tejido denso.

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

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

Este video ilustrará cómo recopilar datos de RMN con una toma rápida de ángulo bajo o una secuencia de RMN FLASH. Esta técnica proporciona contraste de tejido blando de alta calidad para el estudio de modelos de enfermedades animales pequeñas.

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 RMN se envuelve convencionalmente utilizando una bobina solenoide que proporciona un campo magnético homogéneo constante, B-cero, cuando se aplica una corriente eléctrica.

En las imágenes de espejo de campo alto, se puede emplear una intensidad de campo magnético de 7-Tesla, aproximadamente 140.000 veces la del campo magnético de la Tierra, y más del doble de las intensidades de campo del escáner clínico 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 giros se pueden inclinar utilizando radiofrecuencia, o ondas RF, a un cierto ángulo en relación con el eje de rotación, también conocido como el ángulo de volteo.

A medida que los protones intentan relajarse de nuevo a su orientación original, el componente de su giro perpendicular a su eje principal induce una señal eléctrica detectable, lo que resulta en 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. Específico para los métodos descritos en este video es la secuencia FLASH, que utiliza excitaciones rf de ángulo de volteo bajo que se repiten rápidamente para inducir un patrón de estado estable en el movimiento del protón. El tiempo de repetición es mucho más corto que el tiempo de relajación de protones típico.

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

Después de haber revisado los principios principales de la resonancia magnética cardíaca, vamos a caminar ahora a través del procedimiento paso a paso para preparar e imaginar un animal.

En primer lugar, identifique el ratón que se va a crear una imagen y, a continuación, transfiera el ratón a la cámara de derribo. Luego, anestesia al animal usando isoflurano y confirma el derribo usando una técnica de pelusa de los dedos. A continuación, abra el flujo de isoflurano al cono nasal 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 por RMN, luego transfiera el ratón a la etapa de imágenes y fije el cono nasal alrededor del animal. Coloque el ratón de tal forma que su corazón esté alineado aproximadamente con un centro de la bobina de RF. A continuación, reconfirme el derribo utilizando la técnica de pellizco de los dedos de los dedos. A continuación, inserte los tres cables del electrocardiograma por vía subcutánea. Coloque una sola pista a la izquierda y a la derecha del corazón y otra en la base de la extremidad posterior izquierda.

Inserte la sonda termómetro rectal con una cubierta de sonda estéril y lubricante. A continuación, coloque un sensor de respiración de almohada en las regiones epigástricas del abdomen y fíjelo en su lugar usando cartón para adquirir señalización sensible a la presión.

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

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

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

A continuación, ejecute un análisis de navegación para localizar el ratón dentro del escáner. Confirme si algún segmento del corazón se visualiza dentro de los tres planos, a saber, axial, sagital y coronal. A continuación, establezca los parámetros para la secuencia FLASH y seleccione la activación externa que desea activar. En el software de monitoreo, configure los activadores externos de modo que las secuencias de RMN se ejecuten en serie solo en R-peaks en ciclos cardíacos durante la respiración estable en la fase espiratoria.

A continuación, recete la secuencia FLASH inicial estableciendo los parámetros y colocando un rectángulo de plano de imagen en la vista coronal. A continuación, presione continuar para ejecutarlo de tal manera que el plano de la rebanada siga el eje desde el ápice del corazón a través de la válvula aórtica. Este bucle cine inicial proporcionará una vista de dos cámaras del corazón.

A continuación, al hacer referencia a los resultados de la vista de dos cámaras, recete 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, receta una rebanada 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 cine en esta ubicación. Una vez completada la toma de imágenes, transfiera los datos adquiridos a un lugar apropiado para el análisis, luego retraiga la etapa de imagen del orificio del imán y retire la bobina de gradiente y todas las sondas del animal antes de transferir el 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 cine de una vista de eje corto del ventrículo izquierdo, directamente perpendicular al eje del ápice 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, incluyendo diástole final y sistosa pico. Las regiones de la señal de caída dentro del lumen del ventrículo izquierdo indican que la sangre se mueve rápidamente, que originalmente estaba fuera de plano y no estaba etiquetada por la excitación de onda RF.

Esta imagen muestra una vista de cuatro cámaras del corazón con entrada de sangre brillante a través de las válvulas mitral y tricúspide, y luego a través de las válvulas aórtica sin efecto y pulmonar, respectivamente.

Por último, aquí hay una proyección de intensidad máxima que muestra cómo se pueden combinar espacialmente varias rebanadas para visualizar el sistema cardiovascular de todo el ratón. La figura muestra una pila tridimensional de imágenes de sangre en 2 dimensiones, brillantes y sincronizadas en el tiempo que muestran las regiones torácica y abdominal de un ratón.

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

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

Acabas de ver la introducción de JoVE a las imágenes por resonancia magnética cardiovascular.

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