Cuantificación de la función ventricular izquierda del corazón de ratón, la distensión miocárdica y las fuerzas hemodinámicas mediante imágenes de resonancia magnética cardiovascular

Este protocolo CMRI facilita la cuantificación in vivo no invasiva de los parámetros funcionales cardíacos del ratón, incluida la fracción de eyección, la relación E sobre A, la tensión longitudinal global y las fuerzas hemodinámicas. Todos los parámetros cardíacos funcionales se pueden obtener a partir de un solo examen de resonancia magnética cardíaca y no se necesitan marcadores complejos o exploraciones densas para cuantificar las fuerzas o las fuerzas hemodinámicas. La evidencia sugiere que la tensión longitudinal global y la hemodinámica fuerzan los marcadores de diagnóstico temprano de la insuficiencia cardíaca.

Para comenzar, coloque el ratón en posición supina sobre la base del ratón. Enganche los incisivos del ratón en la barra de mordida de la base del ratón y ajuste el cono de la nariz para que se ajuste correctamente. Compruebe visualmente si la respiración es estable, por debajo de 100 respiraciones por minuto.

Use vaselina para insertar la sonda de temperatura rectal y tape el cable de fibra óptica de la sonda de temperatura a la base del mouse. Coloque el balón respiratorio en la parte inferior del abdomen del ratón y asegúrelo con cinta adhesiva. Inserte dos agujas de electrodos de ECG por vía subcutánea en el tórax a la altura de las patas delanteras y péguelas suavemente para evitar el movimiento.

Coloque la bobina de radiofrecuencia o RF sobre el ratón y conecte los cables de la bobina. Luego, coloque la cuna en el orificio del imán. Finalmente, verifique si la señal de ECG aún es estable.

Ajuste los parámetros de ECG y de bloqueo respiratorio dentro del ECG y el software de monitoreo de señales respiratorias de modo que los puntos de activación se generen en los picos R a medida que la señal se vuelve verde solo durante la parte plana de la señal respiratoria. Para minimizar los errores de ecgáster, establezca un período de borrado de 10 a 15 milisegundos más corto que el intervalo R-R y siga actualizándolo durante toda la sesión. Basado en el explorador inicial, realice un escaneo de eco explorador de gradiente de marco único cerrado con cinco cortes en tres direcciones ortogonales.

Con este fin, coloque las pilas de rebanadas en la ubicación aproximada del corazón. Realice un solo cerrado para un escaneo de exploración de eje corto de varias cortes. Con este fin, use el explorador de eco de gradiente anterior para colocar de cuatro a cinco cortes en una posición ventricular izquierda media, perpendicular al eje largo del corazón para encontrar una estimación inicial de las vistas del eje corto.

Luego, en la vista sagital, verifique si las divisiones son perpendiculares al eje largo. Para las exploraciones posteriores, ajuste el número de fotogramas cardíacos o fotogramas finales de modo que el producto de los fotogramas finales y el tiempo de repetición sea de aproximadamente el 60 al 70% del intervalo R-R. Realice un escaneo de eco de gradiente de corte único cerrado para generar el explorador de 2 cámaras de eje largo.

Con este fin, utilice los escaneos de eco exploración de eje corto y gradiente inicial para colocar un corte perpendicular a la vista de eje corto, que corre paralelo a los puntos de conexión entre el ventrículo izquierdo y derecho. Mueva esta rebanada a la mitad del ventrículo izquierdo y verifique en la imagen coronal del explorador de eco gradiente si la rebanada está alineada con el eje largo del ventrículo izquierdo de modo que se coloque a través del ápice. O forme otro escaneo de eco de gradiente de corte único cerrado para generar el escaneo de exploración de 4 cámaras.

Con este fin, coloque una rebanada perpendicular al escaneo de exploradores de 2 cámaras y alinee al centro del eje largo de modo que la rebanada pase a través de la válvula mitral y el ápice. En las vistas de eje corto, ajuste la rebanada de tal manera que se coloque paralela a la pared ventricular posterior y anterior y entre los dos músculos papilares. Compruebe si la rebanada permanece en el centro del ventrículo durante todo el ciclo cardíaco.

Para una función sistólica, las mediciones realizan un escaneo de eco de gradiente de eje corto secuencial de múltiples cortes cerrado. Con este fin, coloque una rebanada ventricular media perpendicular al eje largo del ventrículo izquierdo en las vistas de 2 y 4 cámaras en el centro del corazón, y aumente el número de rebanadas para cubrir el corazón desde la base hasta el ápice. Para las siguientes exploraciones cerradas retrospectivamente, desactive toda la funcionalidad prospectiva de las náuseas cardíacas y respiratorias.

Tome nota de la frecuencia cardíaca y respiratoria antes y después de cada exploración cerrada retrospectivamente y use estos valores para fines de reconstrucción más adelante. Realice tres escaneos secuenciales de eco de gradiente de gradiente cerrado de una sola rebanada retrospectivamente en eje corto para la cuantificación de la relación E'A', y vistas de 2 y 4 cámaras, necesarias para la cuantificación de los valores de tensión miocárdica y fuerza hemodinámica. Si las orientaciones de exploración de 2 y 4 cámaras son subóptimas, adapte las orientaciones antes de realizar los escaneos de 2 y 4 cámaras.

Finalmente, realice un escaneo de eco de gradiente de un solo corte cerrado retrospectivamente en una vista de 3 cámaras. Con este fin, coloque una rebanada perpendicular a la vista del eje corto del ventrículo medio y gire la rebanada 45 grados para pasar de la pared anterior al músculo papilar más cercano a la pared posterior. Inspeccione la rebanada basal del eje corto para ver si la rebanada pasa a través de la válvula mitral y aórtica.

Inspeccione la vista de 4 cámaras del eje largo para determinar si la rebanada está atravesando el ápice. Abra la retrospectiva del software de reconstrucción y cargue el archivo de datos sin procesar correspondiente a la resonancia magnética cerrada retrospectivamente. Inspeccione la señal del navegador sin procesar y observe que los picos de señal más altos representan la frecuencia respiratoria y los picos de señal más bajos representan la frecuencia cardíaca.

Además, compruebe si la frecuencia cardíaca detectada automáticamente corresponde al 10% de los valores observados durante cada exploración. De lo contrario, ajuste manualmente estos valores porque la detección automatizada falló. Pulse Filtro para realizar el análisis del navegador, que separa el navegador cardíaco del navegador respiratorio.

Establezca el número de fotogramas CINE en 32 y pulse sort k-space. Elija la configuración adecuada para una regularización de detección comprimida y presione reconstruir. Una vez finalizada la reconstrucción, previsualiza la película CINE para evaluar la reconstrucción.

Exporte imágenes DICOM para su posterior análisis con Export DCM. Para una evaluación volumétrica del ventrículo izquierdo, seleccione las imágenes de escaneo de eje corto de múltiples cortes y cárguelas en el complemento para mediciones volumétricas. Utilice las herramientas de contorno para segmentar los bordes endomiocárdicos en los marcos endistólico y diastólico final.

Para mediciones diastólicas, seleccione las imágenes CINE de eje corto del ventrículo medio y cárguelas en el complemento para mediciones volumétricas. Utilice las herramientas de contorno para segmentar el borde endocárdico de todos los fotogramas. Compare la segmentación de los fotogramas vecinos, así como las curvas de tiempo de volumen generadas para garantizar transiciones suaves de la segmentación a lo largo del ciclo cardíaco.

Observe las distintas fases de llenado E y A. Exporte los volúmenes endomiocárdicos del ventrículo izquierdo y las marcas de tiempo correspondientes, y cargue los valores en el script personalizado proporcionado en el material suplementario para calcular la relación E'A'. Para los cálculos de tensión y fuerza hemodinámica, seleccione las imágenes CINE de eje largo de 2 cámaras, 3 cámaras y 4 cámaras y cárguelas en el complemento para mediciones volumétricas.

Utilice las herramientas de contorno para segmentar el borde endocárdico de todos los fotogramas en las tres orientaciones. Compare la segmentación de los marcos vecinos para garantizar transiciones suaves de la segmentación a lo largo del ciclo cardíaco. Una vez que los contornos se dibujan en el complemento para mediciones volumétricas, ejecute el complemento para el análisis de tensión y fuerza hemodinámica.

Asigne cada uno de los conjuntos de datos adquiridos a las etiquetas correspondientes para vistas de 2 cámaras, 3 cámaras y 4 cámaras, y ejecute el análisis de deformación. Para el análisis de la fuerza hemodinámica, dibuje el diámetro de la válvula mitral en el marco diastólico final en las tres orientaciones y dibuje el diámetro de la aorta en la imagen del eje largo de 3 cámaras. Se muestran reconstrucciones representativas de alta velocidad de fotogramas de escaneos cerrados retrospectivamente utilizando un software de posprocesamiento personalizado.

A partir de las imágenes resultantes, se determinaron las curvas de tiempo de volumen durante el ciclo cardíaco, así como las primeras curvas derivadas correspondientes para el cálculo de los parámetros de la función sistólica y diastólica, respectivamente. Las imágenes CINE de vista de dos, tres y cuatro canales se analizaron utilizando un software de análisis de imágenes para determinar la tensión longitudinal global endocárdica o los cambios glS a lo largo del ciclo cardíaco y los valores correspondientes de GLS como medida de la distensión miocárdica. Para cada animal, también es posible producir un perfil de tiempo de fuerza hemodinámica, que sigue un patrón consistente de picos positivos y negativos que representan la magnitud y la dirección de la fuerza hemodinámica durante el ciclo cardíaco.

Se resumieron los resultados descriptivos de todos los parámetros de resultado. Es crucial que el ECG y el software de monitoreo de señales respiratorias detecten consistentemente los picos R. De lo contrario, la activación es subóptima, lo que podría aumentar el tiempo de escaneo y disminuir la calidad de la imagen.

Para una calidad óptima de los cardiacos en las imágenes, es importante encontrar la mejor compensación entre el tiempo total de imágenes, el número de fotogramas cardíacos y el grado de regularización durante la reconstrucción.