Phase Contrast Magnetic Resonance Imaging to Assess Blood Flow in the Arteries of a Rat

Toutes les procédures impliquant des modèles animaux ont été examinées par le comité institutionnel local de protection des animaux et le conseil d’examen vétérinaire JoVE.

1. Préparation et surveillance des animaux

1. Laissez tous les objets magnétiquement sensibles tels que les portefeuilles, les clés, les cartes de crédit, etc. à l’extérieur de la salle de scanner avant de commencer la préparation des animaux pour l’IRM.
2. Anesthésier d’abord le rat (rat mâle Sprague-Dawley (SD) de 2 mois, 280 à 350 g) dans une boîte d’induction à l’aide d’un mélange d’isoflurane (ISO) à 5 % et d’oxygène (2 L/min) pendant 3 à 5 min, si nécessaire.
3. Lorsque l’animal est couché et qu’il ne réagit pas à un pincement de la queue ou des orteils, interrompre l’administration d’ISO et transférer l’animal dans la salle de balayage.
4. Placez le rat dans le lit d’IRM en position couchée tête première et délivrez 2 à 3 % d’ISO à travers un dispositif à cône nasal pour maintenir l’anesthésie.
5. Surveillez la respiration en plaçant un capteur d’oreiller respiratoire sous le torse de l’animal.
6. Connectez le capteur à un système respiratoire et vérifiez que la fréquence respiratoire se situe entre 40 et 50 battements par minute (bpm).
7. Pour l’acquisition d’une IRM-PC, placez une électrode sur la patte avant droite et la patte arrière gauche, respectivement (Figure 1a).
8. Torsadez les câbles d’électrocardiographie (ECG) ensemble.
9. Utilisez un support de tête avec des barres d’oreille et une barre de morsure pour sécuriser l’animal afin de limiter les mouvements de la tête.
10. Utilisez un système de chauffage à air chaud ou des compresses de gaze pour maintenir la température corporelle lorsque vous êtes dans l’aimant.
11. Assurez-vous que l’onde R est claire sur le moniteur ECG (Figure 1b) et placez l’animal dans le scanner. Il n’est pas nécessaire de placer la bobine de surface sur le dessus du cou de l’animal car les images sont acquises par la bobine volumique.

2. Acquisition par IRM

1. Utilisez une sensibilité ISO de 2 à 3 % pour maintenir l’anesthésie pendant toute la durée de la procédure d’imagerie. Surveillez en permanence les réponses physiologiques et maintenez-les aussi constantes que possible.
2. Démarrez les IRM une fois que l’animal est placé à l’intérieur du scanner et continue d’être physiologiquement stable. Dans cette étude, utilisez un système d’IRM de petits animaux de 7 T avec une intensité de gradient de 630 mT/m, mais d’autres intensités de champ de systèmes d’IRM de petits animaux peuvent être utilisées.
3. Sélectionnez la séquence "Localizer" sur le moniteur de la console du scanner IRM et acquérez des images de reconnaissance le long des trois orientations en utilisant n’importe quelle séquence d’acquisition d’images rapide, par exemple , l’écho de spin rapide, pour créer des images coronales, axiales et sagittales. Le but de ces images de reconnaissance est de déterminer les plans d’imagerie.
4. Assurez-vous que le centre de la tête et du cou de l’animal est au centre de l’aimant. Si nécessaire, ajustez la position de l’animal jusqu’à ce que la bonne position soit atteinte. Si l’animal est repositionné, répétez le balayage pour obtenir des images de dépistage.
5. Sélectionnez la séquence "Angiographie à temps de vol (TOF) » sur le moniteur de la console de l’appareil d’IRM et obtenez d’abord une angiographie TOF 2D pour déterminer l’emplacement anatomique précis de l’artère carotide commune (ACC). Utilisez les paramètres de balayage suivants : temps de répétition (TR)/ temps d’écho (TE) = 22/4,87 ms, angle de retournement = 90°, champ de vision (FOV) = 40 × 40 mm², taille de la matrice = 256 × 256, épaisseur de la tranche 0,6 mm, avec le nombre d’excitation (NEX) = 1.
   REMARQUE : Le nom de la séquence TOF peut être spécifique au vendeur. L’utilisateur peut insérer ces paramètres dans le moniteur de la console.
6. Assurez-vous que la bande de saturation est activée et qu’elle est placée sur le dessus pour éviter les interférences des signaux veineux.
   NOTE : Pour la bande de saturation, elle est généralement livrée avec la séquence TOF. Si la bande de saturation ne s’affiche pas sur le moniteur, veuillez en informer le technicien.
7. Après avoir localisé l’ACC à l’aide de l’angiographie TOF, ciblez le plan de l’image de l’IRM-PC au centre de l’ECC et orientez-vous de manière à ce que la coupe soit perpendiculaire à la direction du flux sanguin (Figure 2a).
8. Assurez-vous que la respiration et le déclenchement ECG sont connectés au système d’IRM, affichant le signal clair sur l’ordinateur du moniteur (Figure 1b), et réglez le module de déclenchement sur « on » dans le "Mode de déclenchement" à partir du moniteur de la console du scanner IRM.
9. Confirmer que les réponses physiologiques de l’animal sont stables avant de lancer l’examen PC-IRM à partir de l’ordinateur de surveillance (Figure 1b). Vérifiez que les sélections de contrôle sont activées à la fois sur l’ordinateur du moniteur et sur le moniteur de la console du scanner IRM.
   REMARQUE : Le système de surveillance de la physiologie utilisé dans cette étude est fourni par le vendeur. Pour la plupart des scanners d’animaux, des systèmes de surveillance physiologique similaires sont fournis et sont spécifiques au fournisseur.
10. Sélectionnez la séquence de séquence PC-IRM à partir du moniteur de console de l’appareil d’IRM et effectuez des examens PC-IRM à grille à l’aide des paramètres suivants : TR/TE=15,55/4,51 ms (TR et TE minimum), angle de retournement = 30°, FOV = 40 × 40 mm², taille de la matrice = 192 × 192, épaisseur de la tranche = 2 mm, codage de la vitesse (VENC) = 120 cm/s, avec NEX=8. Le VENC unidirectionnel est acquis dans la direction du plan traversant.
    REMARQUE : Le temps de balayage est d’environ 8,5 min, mais le temps réel peut être légèrement différent entre les animaux en raison de la variation des cycles cardiaques.
11. Répétez les étapes 2.6 à 2.9 de l’acquisition d’image si la région d’intérêt (ROI) doit être remplacée par un autre emplacement dans l’ACC, par exemple au niveau de la bifurcation.
12. Retirez l’animal du scanner et remettez-le dans sa cage de récupération une fois le balayage terminé.
13. Réchauffez l’animal avec une lampe chauffante pour maintenir la température corporelle. Gardez la lampe à au moins 15 cm de l’animal pour éviter la surchauffe.
14. Lorsque l’animal commence à bouger et qu’il réagit à un pincement de la queue ou des orteils, éteignez la lampe chauffante.

Figure 1: Animal monitoring. (a) ECG electrodes are placed on the right forepaw and the left hind paw, and the respiratory pillow sensor is placed under the animal's torso. (b) The ECG and respiratory signals are clearly visible on the monitor.

Figure 2: Illustration of the position of PC-MRI scans and representative images. (a) Slice positioning on the reconstructed sagittal and coronal views from the TOF angiogram. The blue line indicates an image plane at the level of the midpoint of the CCA. (b) Magnitude and phase images from one timeframe of the cine-series images from a representative animal. Red arrows indicate CCA location.