Un protocolo de imagen de resonancia magnética para la estimación de tiempo de inicio de movimiento en Isquemia Cerebral permanente

La resonancia magnética proporciona una herramienta sensible y específica para detectar el accidente cerebrovascular isquémico agudo mediante la determinación del coeficiente de difusión aparente del tejido cerebral denominado ADC. En un modelo de accidente cerebrovascular isquémico en ratas, las diferencias hemisféricas en los tiempos cuantitativos de relajación T1 y T2 dentro de la lesión isquémica aumentaron con el tiempo desde el inicio del accidente cerebrovascular. La dependencia temporal de estas diferencias se describe heurísticamente mediante una función lineal, por lo que proporciona estimaciones sencillas del tiempo de inicio de la carrera.

Los volúmenes de tejido con tiempos de relajación elevados en T1 y T2 dentro de la lesión isquémica también aumentan linealmente, lo que proporciona un método complementario para el momento del ictus. En este trabajo se presenta una rutina informática semiautomatizada que utiliza ADC para delinear el tejido del ictus isquémico agudo en la fase hiperaguda de la isquemia focal permanente. Los tiempos de relajación elevados, también identificados dentro del tejido isquémico del ictus, se utilizan para determinar el tiempo de inicio del ictus.

Se utilizaron ratas Wistar macho de 300 a 400 gramos y se les administró una oclusión permanente de la arteria cerebral media para inducir un accidente cerebrovascular isquémico focal. Durante la duración de la operación y los experimentos de resonancia magnética, la rata se anestesia con isoflurano a través de una mascarilla. Después de hacer una incisión en el cuello, se expone la tráquea y se separan los músculos de la tráquea.

La herida se expande para despejar el camino hacia la arteria carótida común o CCA. El CCA queda expuesto mientras se evita el haz de nervios que se encuentra junto a él. Se utiliza un microgancho para atrapar la CCA y exponer la arteria carótida externa, la ECA, y la arteria carótida interna, la ACI.

La circulación del CCA se bloquea con hilo quirúrgico. Se sutura el ACE. El cuerpo carotídeo se separa de la ACI y se localiza la bifurcación de la ACI para asegurar que cuando se inserta la rosca ocluyente, alcanza y bloquea la arteria cerebral media izquierda.

Se introduce una sutura suelta alrededor de la ACI. En la ICA, se inserta un clip para que se coloque más profundo que la sutura. El ECA se mantiene cerca del nudo doble que se ata alrededor de la arteria carótida externa.

La parte sobrante del ACE se quema para evitar la hemorragia del ACE. La rosca de oclusión se inserta en el ECA y el ICA se alinea con el ECA. A continuación, el hilo avanza hasta el clip.

A continuación, se aprieta la sutura suelta para que la rosca pueda seguir deslizándose dentro del ECA. A continuación, se retira el clip y se avanza aún más la rosca de oclusión hasta que se han insertado aproximadamente dos centímetros. Se añade otro nudo para que el nudo suelto se convierta en un nudo doble.

Se atan las suturas y se retiran los retractores. A continuación, se cierra la herida. Inmediatamente después de la oclusión, la rata se asegura en una cuna en el centro de la barra magnética de 9,4 Tesla con auriculares y un bloque de mordida.

Durante las imágenes, los niveles de isoflurano se mantienen en alrededor del 2% y la temperatura se mantiene cerca de los 37 grados centígrados utilizando una almohadilla térmica de agua colocada debajo del torso de la rata. Durante la toma de imágenes, se controlan la frecuencia respiratoria y la temperatura rectal. Los datos de resonancia magnética se adquieren hasta cinco horas después de la oclusión y, a intervalos de una hora, se adquieren 12 cortes axiales muestreados de manera congruente de la traza del tensor de difusión, CPMG T2 y Flash T1.

Los detalles de los parámetros de secuencia se enumeran en el manuscrito. Al final del experimento, se sacrifican ratas y se realiza una tinción de cloruro de trifenilo tetrazolio o TTC para confirmar la presencia de isquemia en el cerebro de las ratas. Los detalles de la tinción con TTC se dan en el manuscrito.

Una vez obtenidos los datos de la resonancia magnética, se buscó desarrollar un método semiautomatizado para detectar el tejido isquémico y caracterizar su firma relaxométrica. La relajación T2 se modeló como un decaimiento monoexponencial. Los mapas T2 se ajustaron tomando el algoritmo natural a lo largo de la dimensión del tiempo de eco y ajustando una función lineal en cada vóxel.

La relajación de T1 se modeló como una magnetización monoexponencial devuelta al equilibrio y se ajustó utilizando el método de tiza binaria. Los mapas ADC se calcularon asumiendo una pérdida monoexponencial de la señal con respecto al valor B. Con todas las imágenes cuantitativas en su lugar, el tejido isquémico pudo identificarse utilizando los mapas ADC recíprocos.

Estos mapas se umbralizaron de tal manera que el tejido se etiquetó como isquémico si el ADC recíproco superaba una desviación absoluta mediana por encima de la mediana del ADC recíproco del tejido no isquémico. Este proceso podría llevarse a cabo de forma automática y objetiva. Con el tejido isquémico demarcado, se calculó la distribución de T1 y T2 en cada volumen de interés.

Para obtener la distribución de T1 y T2 en el hemisferio contralateral se reflejó el volumen de interés para el tejido isquémico. En este ejemplo, se puede ver que las distribuciones T1 y T2 se desplazan a la derecha con el tiempo después del inicio. Para describir los cambios en las distribuciones de T1 y T2 con el tiempo, utilizamos dos parámetros diferentes.

El parámetro f se define como se muestra. Esto proporciona una parametrización heurística de la fracción de vóxeles en la lesión isquémica que tienen valores de T1 o T2 inusualmente altos o bajos. Es necesario que el vóxel de un mapa T1 o T2 se pueda clasificar como con un valor alto, bajo o normal.

Un valor alto de T1 o T2 en la lesión isquémica se definió como aquel que excedía 1/2 máximo por encima de la mediana T1 o T2 del volumen no isquémico de interés. F1 es la fracción de vóxeles isquémicos con valores altos de T1, F2 la fracción de vóxeles con valores altos de T2. En segundo lugar, se calcula el volumen de superposición dentro de las regiones de tejido isquémico identificado como ADC con T1 alta y T2 alta, normalizado por el volumen cerebral total.

Se calcularon la F1, la F2 y el volumen de superposición para todas las ratas en todos los momentos de la medición. A continuación, se utilizaron por separado para calcular el tiempo de inicio de la isquemia mediante el ajuste de un modelo lineal. De este modo, se podría calcular la incertidumbre en los tiempos de inicio.

Estas incertidumbres fueron parametrizadas por el error cuadrático medio para el ajuste lineal. En la lesión de ictus con difusión positiva, todos los parámetros aumentaron linealmente con el tiempo. Y de acuerdo con las barras de error cuadrático medio, nuestro protocolo proporciona estimaciones del tiempo de inicio de la carrera con una precisión de media hora.

Es una tendencia general que los datos de T2 superen a los de T1 y la mejor precisión para la determinación del tiempo de inicio se obtiene del volumen de T1 y T2 elevados superpuestos. Las regiones con T1 y T2 anormales están dispersas de manera heterogénea dentro de la lesión isquémica, probablemente debido a las diferentes sensibilidades de estos parámetros cuantitativos de la RM a los cambios fisiopatológicos causados por la isquemia. Esto sugiere que los parámetros cuantitativos de la resonancia magnética también pueden ser informativos del estado del tejido. Aquí, presentamos un protocolo de resonancia magnética que permite estimar el tiempo de inicio del accidente cerebrovascular con considerable precisión y, al hacerlo, informa sobre el estado del tejido cerebral durante la isquemia permanente.

La ventaja de cuantificar los tiempos de relajación para estimar el tiempo de inicio del accidente cerebrovascular es que son insensibles a las variaciones inherentes causadas por factores técnicos como las inhomogeneidades del campo magnético y la densidad de protones, incluida la variación esperada del campo magnético dentro de la lesión isquémica. Debe tenerse en cuenta que el protocolo actual se aplica solo a la isquemia permanente y los parámetros de adquisición de datos de resonancia magnética que se dan en el documento son específicos del escáner de resonancia magnética de 9,4 Tesla utilizado. Nuestros estudios previos en el documento adjunto muestran que el procedimiento también es preciso a 4.7 Tesla.

En general, creemos que nuestro protocolo tiene aplicación en la investigación preclínica del ictus, incluidos los estudios que investigan las terapias antiisquémicas.