Article de méthode

Un protocole d’imagerie par résonance magnétique pour l’Estimation de temps AVC apparition dans l’ischémie cérébrale permanente

DOI :

10.3791/55277

⸱

16 septembre 2017

 ,  ,  ,  , 
1School of Experimental Psychology and Clinical Research and Imaging Center Bristol, University of Bristol, 2Department of Neurobiology, A.I. Virtanen Institute, University of Eastern Finland

* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Un protocole pour l’estimation de temps AVC apparition dans un modèle de rat d’AVC exploitant des paramètres quantitatifs d’imagerie par résonance magnétique (qMRI) est décrit. La procédure exploite diffusion MRI pour délimitation de lésion vasculaire cérébral aigu et quantitative T1 et T2 (qT1 et qT2) temps de relaxation pour le chronométrage de la course.

Résumé

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MRI fournit un outil d’imagerie sensible et spécifique pour détecter l’accident ischémique cérébral aigu au moyen d’un coefficient de diffusion réduite d’eau de cerveau. Dans un modèle de rat d’accident vasculaire cérébral ischémique, augmentent les différences quantitatives T1 et T2 MRI les temps de relaxation (qT1 et qT2) entre la lésion ischémique (délimité par diffusion faible) et l’hémisphère controlatéral non ischémique avec le temps entre l’apparition de maladies. La dépendance des différences de temps de relaxation de MRI heuristiquement décrite par une fonction linéaire et fournit donc une simple estimation des temps de début de course. En outre, les volumes anormaux qT1 et qT2 au sein de la lésion ischémique augmentent linéairement avec le temps fournissant une méthode complémentaire pour le chronométrage de la course. Un (semi) automatique de routine informatique basé sur la diffusion quantifiée coefficient est présenté pour délimiter le tissu vasculaire cérébral ischémique aigu dans l’ischémie de rat. Cette routine détermine également les différences hémisphériques dans qT1 qT2 temps de relaxation et localisation et volume anormal qT1 et qT2 voxels dans la lésion. Incertitudes associées aux estimations de temps d’apparition de qT1 et qT2 MRI données varier de ± 25 min à ± 47 min pour les 5 premières heures de course. Estimations les plus exactes début de temps peuvent être obtenus en quantifiant le volume du recoupement des volumes anormaux qT1 et qT2 lésion, appelée « Vse chevauchent» (± 25 min) ou par la quantification des différences hémisphériques dans qT2 seulement les temps de relaxation (± 28 min). Dans l’ensemble, qT2 dérivés paramètres surpassent ceux de qT1. Le protocole actuel de MRI a été testé dans la phase suraigu d’un modèle d’ischémie focale permanente, qui ne peut être applicable à l’ischémie cérébrale focale transitoire.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Le tissu cérébral est particulièrement vulnérable à l’ischémie due à la forte dépendance de la phosphorylation oxydative pour la synthèse de l’ATP et les réserves énergétiques limitées. L’ischémie entraîne subtiles variations ioniques dépendant du temps dans les espaces intracellulaires et extracellulaires qui mènent à la redistribution des piscines d’eau de cerveau, de la libération de neurotransmetteurs excitotoxique et finalement initiation du processus destructeurs 1. Dans l’ischémie focale, lésions tissulaires se propage au-delà du noyau initial si la circulation sanguine n’est pas rétablie dans un certain laps de temps 2. L’heure de début de course est actuellement l’un des principaux critères dans les décisions cliniques pour la pharmacothérapie de l’accident vasculaire cérébral ischémique, y compris une recanalisation par agents thrombolytiques 3. Par conséquent, de nombreux patients sont automatiquement non admissibles à un traitement thrombolytique en raison du temps de début de symptôme inconnu, en raison de l’accident vasculaire cérébral survenant pendant le sommeil (« wake-up AVC »), absence de témoin, ou d’ignorer les symptômes 4,5. Une procédure qui détermine le moment du début de la course est donc nécessaire pour que ces patients peuvent être admissibles à la thrombolyse.

MRI sondes eau in vivo. Dynamique qui est gravement perturbée par énergie ischémique aigu échec 6. Plus particulièrement, la diffusion de l’eau, régie par le mouvement de translation (thermique) des molécules d’eau est réduite dans les premiers moments d’ischémie due à la défaillance d’énergie 7. Il en résulte à son tour anoxique dépolarisation des cellules neurales 8. IRM de diffusion (DWI) est devenu une modalité d’imagerie diagnostique l’étalon-or pour accident vasculaire cérébral aigu 9. Le signal de DWI augmente rapidement en réponse à l’ischémie des tissus ischémiques d’identifier leur permettant, mais ne montre pas tout temps-dépendance pendant les premières heures de l’accident vasculaire cérébral ischémique, 10. De même, des mesures quantitatives de la diffusion de l’eau comme le coefficient apparent de diffusion (ADC) ou la trace du tenseur de diffusion (Dav) diminue rapidement dans les tissus ischémiques, mais ne montrer aucune relation avec le temps entre l’apparition de maladies dans les maladies animales modèles des patients et 10 11.

MRI (qMRI) détente des paramètres quantitatifs, qT1, qT2 et qT1ρ, sont régis par le mouvement de rotation et l’échange d’atomes d’hydrogène de l’eau et montrent des changements complexes dépendant du temps dans la suite de parenchyme cerveau ischémique défaillance de l’énergie 6. Ces changements temporels activée temps de début de course à estimer dans les patients de 12 et des modèles animaux d’ischémie 13,14,15. Dans focal accident vasculaire cérébral de rat, qT1ρ augmente presque instantanément après le début de l’ischémie et se poursuit de façon linéaire au moins 6 heures 13,14. temps de relaxation1 qT aussi augmenter de façon dépendante du temps dans le tissu cérébral ischémique qui peut être décrit par deux constantes de temps : une phase initiale rapide suivie d’une phase lente pour heures 8,16. En raison de cette augmentation biphasique, l’utilisation de qT1 au moment de l’accident vasculaire cérébral peut être plus compliquée que celui de qT1ρ MRI 15. qT2 temps de relaxation montrent également un changement biphasée Stroke focal rat, auquel cas il est un premier raccourcissement au sein de la première heure, suivie d’une augmentation linéaire avec le temps, 13. Le raccourcissement initial peut s’expliquer par deux facteurs en cours d’exécution parallèles, y compris : (i) l’accumulation de désoxyhémoglobine qui en résulte dans ce qu’on appelle « effet dépendante niveau sanguin négatif oxygénation » et (ii), le passage d’eau extracellulaire dans la l’espace intracellulaire 17,18. L’augmentation dépendant du temps qT2 est probablement due à cytotoxiques et/ou oedème vasogénique ventilation subséquente d’intracellulaire macromoléculaires structures 18. QT1ρ tant de données2 qT fournissent une estimation précise du temps de début de course dans les modèles précliniques, 14. qT2 12 et T2-signal pondéré intensités 19,20 ont également été exploités pour l’estimation de temps AVC survenue en milieu clinique.

En plus des différences hémisphériques dans les temps de relaxation quantitatives, la répartition spatiale des temps de relaxation élevées au sein de la région ischémique peut également servir de substituts pour une course début temps 14. Dans les modèles de rat de stroke, régions avec qT élevés1ρ, qT2 et qT1 temps de relaxation sont initialement plus petites que la diffusion défini une lésion ischémique, mais augmentent avec le temps, 14,15, 21. D'où la quantification de la répartition spatiale des temps de relaxation élevées en pourcentage de la taille de la lésion ischémique permet également temps de début de course à environ 14,15. Nous décrivons ici le protocole afin de déterminer le temps de début de course dans un modèle de rat d’AVC à l’aide de paramètres qMRI.

Protocole

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

procédures animaux ont été effectuées conformément aux directives 86/609/CEE du Conseil Directives de la Communauté européenne et approuvés par le Comité de l’urbanisme de l’Université de Finlande orientale, Kuopio, Finlande et animalier.

1. modèle animal

  1. anesthésier des rats Wistar mâles pesant de 300-400 g à l’isoflurane N 2/o 2 flux (70 % / 30 %) grâce à un masque facial pour la durée de l’opération et les expériences de MRI. Induire l’anesthésie sous hotte ventilée. Maintenir un niveau entre 1,5 et 2,4 % isoflurane.
    1. Profondeur de moniteur de l’anesthésie au cours de la MRI de fréquence via un coussin pneumatique sous le torse de respiration. Absence de réponse à pincer réflexe est considérée comme un signe d’une profondeur suffisante pour l’anesthésie chirurgicale. Alésage de charognard d’isoflurane utilisation attaché à un aimant.
  2. Occlusion d’artère cérébrale moyenne permanente Perform (OACM) pour induire la focale ischémique. Utiliser le modèle de thread intraluminal pour OACM et effectuer l’opération selon les méthodes indiquées par Longa et al. 22.
    1. laisser le fil occlusion (silicium-PTFE monofil trempé filament, diamètre 0,22 mm) en place pour la durée de l’expérience de MRI.
  3. Analyser les gaz du sang artériel et le pH à l’aide d’un analyseur de sang.
    1. Pendant l’IRM, moniteur, le rythme de la respiration avec un coussin pneumatique placée sous le torse et la température rectale à l’aide d’une système de surveillance de la température rectale. Maintenir une température proche de 37 ° C à l’aide d’un coussin sous le torse de chauffe-eau.
    2. Immédiatement après l’OACM, sûr le rat dans un berceau au centre de l’aimant percer à l’aide d’un support de tête de rat. Injecter 2 mL de sérum physiologique par voie intrapéritonéale avant les rats lors du transfert vers l’aimant alésage.

2. MRI

  1. données de l’IRM acquérir à l’aide d’un 9.4T / aimant horizontal de 31 cm (avec l’insertion de gradient de 12 cm) relié à une console équipée d’un émetteur de volume linéaire activement découplé et quadrature récepteur bobine.
  2. Scan tous les rats pour jusqu'à 5 h post OACM. À intervalles (60, 120, 180, 240 min poste OACM), acquérir 12 congruente échantillonnés (tranche-écart de 0,5 mm, épaisseur de tranche = 1 mm, champ de vision = 2,56 x 2,56 cm) tranches coronales de la trace du tenseur de diffusion (2.2.1.), (2) T Carr-Purcell-Meiboom-Gill 2.2.2.) et rapide faible Angle tourné T 1 (2.2.3.).
    1. Obtenir la trace de l’images de tenseur de diffusion (D av = 1/3 trace [D]) avec les trois gradients bipolaires selon chaque axe (la durée de la gradient de diffusion = 5 ms, le temps de diffusion = 15 ms) et trois valeurs de b (0, 400 et 1400 s/mm-2 s), où, Δ = 15 ms, ∂ = 5 ms, écho de temps (TE) = 36 ms, temps de répétition (TR) = 4000 ms et temps d’acquisition = 7,36 min.
    2. Obtenir la séquence de 2 T de Carr-Purcell-Meiboom-Gill avec 12 échos pour la quantification de 2 T, où echo-espacement = 10 ms, TR = 2000 ms et temps d’acquisition = 4,20 min.
    3. Obtenir le Fast Low Angle Shot (FLASH) pour T 1, où le temps de l’inversion de la première séquence FLASH (T 10) est 7,58 ms, avec 600 ms par paliers de 10 inversions jusqu'à 5407,58 ms, TR = 5,5 ms, temps entre deux impulsions inversion (T relax ) = 10 s et acquisition temps = 8,20 min.

3. Traitement d’images

  1. ADC et calcul de relaxométrie cartes : calculer qT 2, qT 1 et cartes ADC à l’aide de fonctions de Matlab fournies sur le site de l’Université de Bristol [DOI:10.5523/bris.1bjytiabmtwqx2kodgbzkwso0k], pour dont l’entrée est un chemin de fichier à l’emplacement des données MRI.
    1. Pour T 2, valent Hamming filtrage dans le k-espace avant reconstruction d’images (ou dans le domaine d’image par convolution, avec des résultats équivalents, mais mathématiquement moins efficace). Calculer qT 2 cartes en prenant le logarithme de chaque série chronologique et en résolvant sur un voxel-sage base par moindres carrés linéaires (un ajustement exponentiel bi peut également être effectué à la désintégration de 2 T, mais le voxel-sage, F-essais essais ont révélé que voxels au sein de l’image, pour lesquels des paramètres supplémentaires ne pouvaient être justifiées).
    2. Pour T 1, valent Hamming filtrage dans le k-espace avant reconstruction d’images. Effectuer T 1 montage selon les méthodes indiquées dans la référence 23. Pour traiter le problème du signe inconnu (en raison de l’utilisation d’images de grandeur), le point le plus bas-intensité peut-être être exclus, ou estimé dans le cadre de montage avec des résultats similaires.
    3. Pour les données de diffusion-pesée, appliquer Hamming filtrage par convolution dans domaine de l’image (c’est plus simple en raison de la trajectoire de l’espace k segmentés). Monter les cartes ADC par la méthode à 13.
  2. Identification du tissu ischémique
    1. identifier tissu ischémique sur des images réciproques D av (av) que cela offre un contraste clair pour l’identification de la lésion. Pour générer des volumes ischémiques d’intérêt (VOI), qualifier voxels avec valeurs un médian écart absolu supérieur à la valeur médiane de la distribution de l’ensemble du cerveau 1/D av tissu ischémique. Pour identifier les régions homologues dans l’hémisphère non ischémique, reflètent la VOI ischémique autour de l’axe vertical. Régler manuellement le VOIs non ischémique pour éviter d’inclure des voxels contenant le liquide céphalorachidien.
    2. Afin de déterminer la relation entre qT 1 et qT 2 temps post OACM, pour chaque rat et -point dans le temps, voi ischémique et non ischémique sur qT 1 et qT 2 cartes de charge. Extraire la moyenne des temps de relaxation et de calculer la différence de pourcentage de qT 1 et qT 2 entre hémisphères (ΔT 1 et ΔT 2) selon l’équation suivante :
      < img alt = « Équation » src = « / files/ftp_ upload/55277/55277eq1.jpg » / >
      T où x est le paramètre choisi, les qT 1 ou les qT 2. figure-protocol-1 fait référence à la moyens temps de relaxation de la VOI ischémique et figure-protocol-2 le temps moyen de relaxation dans la VOI non ischémique. La VOI non ischémique doit être utilisé afin que chaque rat sert de sa propre commande.
    3. Utiliser les critères suivants pour identifier les voxels avec qT élevée 1 et qT 2 : des voxels dans la VOI ischémique avec des temps de relaxation dépassant le délai médian de relaxation du qT 1 ou distribution 2 qT dans le VOI non ischémique par plus d’une moitié de la largeur à moitié-maximum (MNNY). Ces critères signifient temps de relaxation doit être dans le 95 e percentile ou supérieur pour être considérée comme ' haute '. La médian du temps de relaxation de la VOI non ischémique permet chaque rat servir sa propre commande.
    4. à l’image de la distribution spatiale des temps de relaxation des changements au sein des régions de diffusion réduite, identifier et voxels code couleur avec qT élevé 1 ou qT 2 ainsi que voxels avec tous deux élevés qT 1 et qT 2 appelé ' qT 1 et qT 2 se chevauchent '.
    5. Pour déterminer la taille de la lésion selon qT 1 et 2 de qT, calculer le paramètre f (tel que présenté par Knight et al. 18) des données de l’IRM acquises pour chaque rat et point dans le temps. f 1 et f 2 représent le nombre de voxels avec qT élevé 1 ou qT 2 (respectivement) en pourcentage de la taille de la VOI ischémique. Équation de
      1. utiliser ce qui suit pour calculer f 1 et f 2 :
        figure-protocol-3
        où figure-protocol-4 se réfère à le temps de relaxation (qT 1 ou qT-2), figure-protocol-5 désigne le nombre de ' haute ' le temps de relaxation des voxels dans la VOI ischémique, figure-protocol-6 est le nombre de ' faible ' temps de relaxation des voxels dans la VOI ischémique et figure-protocol-7, le nombre total de voxels dans la VOI ischémique. Critères d’identification des voxels avec qT élevée 1 et qT 2 sont énoncées à la section 3.2.3. ' basse ' voxels sont voxels avec relaxation fois inférieur à la médiane qT 1 ou qT 2 de la VOI non ischémique par un HWHM. La soustraction de figure-protocol-8 permettant la diminution des temps de relaxation due à une ischémie ou autres pathologies 17.
      2. déterminer l’étendue des ' qT 1 et chevauchement de 2 qT ' en calculant le volume de chevauchement élevées qT 1 et qT 2 sous forme de pourcentage des volumes entiers de cerveau, par les présentes dénommé ' V se chevauchent '. Utiliser l’équation suivante :
        figure-protocol-9
        où figure-protocol-10 désigne le nombre de voxels dans la VOI ischémique à la fois ' haute ' qT 1 et ' haute ' qT 2 et figure-protocol-11 représente le nombre total de voxels dans le cerveau de rat ensemble. Déterminer le nombre de voxels dans le cerveau de rat en créant manuellement un VOI autour du cerveau entier sur qT 2 relaxométrie cartes.

4. Vérification de la lésion ischémique avec le chlorure de Triphenyletrazolium (TTC)

  1. immédiatement après la décapitation, soigneusement extrait le cerveau du rat sur le crâne. Effectuer cette procédure au sein de 10 min à partir du moment où le rat fut décapité.
  2. Cerveaux magasin réfrigérée phosphate 0,01 M solution saline tamponnée (PBS) avant d’utiliser une matrice de trancheuse de cerveau de rat pour le cerveau de l’article dans la série 1 mm d’épaisseur des tranches coronales.
  3. Après lamélisation, incuber chaque tranche de cerveau dans 20 mL de PBS contenant TTC à 37 ° C pendant 30 min dans le noir, tel que recommandé dans 24. Bien que la concentration de 1 % TTC est acceptable, utiliser 0,5 % pour un contraste amélioré.
    1. Sur les récipients des sections en papillote pour garder sombre.
  4. Après l’incubation, enlever la solution TTC à l’aide d’une pipette et laver les tranches dans trois changements de PBS.
  5. Photographie immédiatement les tranches à l’aide d’un microscope optique standard et un appareil photo numérique.

5. Analyse statistique

  1. procéder à l’analyse statistique en utilisant Matlab et logiciels statistiques.
  2. Détermination de la relation de M. de paramètres avec le temps
    1. Perform Pearson ' corrélations s sur les données regroupées de rat pour déterminer la relation de ΔT 1, ΔT 2, f 1 et f 2 et V Se chevauchent avec post temps OACM.
    2. Pour les paramètres qui montrent une relation linéaire significative (p < 0,05), effectuer une régression carrée moins linéaire afin de déterminer si les temps de début de course peut être prédite en quantifiant le paramètre d’intérêt. L’erreur quadratique moyenne (EQM) permet d’évaluer l’exactitude des estimations de temps début.
  3. Quantification taille des lésions
    1. pour comparer les tailles de lésion selon des paramètres de différentes qMRI, conduite sens unique liée ANOVA et Fisher ' s moins importante différence post-hoc sur le nombre moyen de voxels dans la VOI ischémique et le nombre moyen de voxels avec qT haute 1 et qT 2. Différences sont considérées comme significatifs à p < 0,05. Si les hypothèses de sphéricité ne sont pas remplies par Mauchly ' test de sphéricité de s, corrects de degrés de liberté et les valeurs de signification selon les estimations de Greenhouse Geisser.

Résultats

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dans l’ensemble des rats les profils de gaz du sang sont les suivants : SO2 95,8 ± 3,2 %, PunCO2 51,6 ± 2,9 mmHg et pH 7,30 ± 0,04.

Typique Dav, qT2 et images1 qT d’une tranche centrale d’un rat représentant 4 temps points poste OACM apparaissent dans les 3 premiers panneaux de la Figure 1 a. Dans les autres panneaux de la Figure 1 , les images montrent la lésion ischémique détectée automatiquement en rouge et régions au sein de la lésion ischémique avec qT élevée1, qT2 et régions avec Vse chevauchent sont indiqués en vert. Jusqu'à 2 h post-OACM, régions avec qT haute1 au sein de la lésion ischémique étaient significativement plus grosses que qT haute2 (p < 0,01), mais convergents avec le temps (Figure 1). La lésion ischémique par Dav était également plus grande que les régions de haute qT1 (p < 0,05) et qT2 (p < 0,05) dans les deux premières heures.

Les dépendances de temps des paramètres qMRI sont indiquées à la Figure 2. Tous les paramètres de qMRI étaient des prédicteurs significatifs de post de temps OACM (ΔT1 : R2 = 0,71, ΔT2: R2 = 0,75, f1: R2 = 0,53, f2: R2 = 0,82, V se chevauchent: R2 = 0,87). Basé sur le RMSE pour chaque paramètre, incertitudes associées aux estimations du temps de début de course étant ± 37 min pour ΔT1, ± 28 min pour ΔT2, ± 47 min pour la f1, ±34 min pour f2et ± 25 min pour Vse chevauchent. Vse chevauchent donnait donc l’estimation plus précise du temps depuis le début de la course.

TTC la coloration des cerveaux échantillons environ 6 h après que OACM vérifié des dommages ischémiques irréversibles se situe principalement dans la substance grise (Figure 1D).

figure-results-1
Figure 1 : modifications des paramètres de qMRI en raison de l’accident vasculaire cérébral ischémique chez un rat exemple. (un) illustre qMRI images pendant une période de 4 h d’ischémie. Les quatre premières colonnes indiquent Dav cartes, qT2 cartes, cartes de qT1 et T2 pondérée images respectivement. Les colonnes restantes montrent que la Dav cartes avec différentes représentations des lésions automatiquement segmentées. La lésion deav D automatiquement détectée s’affiche dans la colonne 5 en rouge. Dans la colonne 6 du Dav lésion apparaît en rouge avec des voxels avec qT haute2 en vert. Dans la colonne 7 du Dav lésion apparaît en rouge avec qT haute1 voxels en vert. Dans la colonne 8 la lésion deav D apparaît en rouge avec des voxels avec qT élevée1 et qT2 (Vse chevauchent) en vert. (b) montre la répartition des qT2 dans la lésiond’av D en fonction du poste temps OACM, ainsi que la distribution de2 lésions non qT au temps zéro. (c) montre le qT correspondant1 distribution, la légende adjacente concernant les panneaux (b) et (c). (d) montre une tranche de cerveau teinté TTC après que l’animal a été sacrifié à 6 h post-OACM. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

figure-results-2
Figure 2 : les relations entre temps post-OACM et qMRI paramètres pertinents au moment de l’ischémie. (a) montre f1, (b) le f2, (c), Vse chevauchent, (d), ΔT1 et (e), ΔT2. La mieux adaptée pour chaque paramètre (ligne rouge) et barres RMSE (lignes noires solides) s’affichent. Les lignes pointillées représentent chacun des rats REGULATEUR 5 soumis à OACM. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Le protocole actuel pour l’estimation des temps de début de course chez le rat utilise quantitative diffusion et les temps de relaxation MRI données plutôt que signal intensités des respectifs pondérée MR contraste images19. Des preuves récentes pointe vers un rendement inférieur des intensités d’image dans l’estimation de course début temps 14,25. Dans la lésion « diffusion-positif » AVC notre protocole de MRI fournit fois apparition AVC de qT1 et qT2 MRI des données avec une précision de moitié une heure ou deux. C’est une tendance générale que qT2 données surpasse celle de qT1. La plus grande précision pour la détermination de temps de déclenchement est obtenue à partir du volume de chevauchement élevées qT1 et qT2 (Vse chevauchent).

Les images dans la Figure 1 démontrent que, tandis que le coefficient de diffusion réduite apparaît plutôt uniforme, régions avec qT anormal1 et qT2 sont dispersés de façon hétérogène au sein de la lésion ischémique. Cette constatation est conforme aux observations précédentes et est probablement due aux différentes sensibilités de ces paramètres de qMRI aux changements pathophysiologiques causées par une ischémie 6. Ceci suggère qMRI paramètres peuvent être informatives des notions d’État et supports de tissu que DWI surestime les dommages ischémiques 26. En effet, ces dernières points de preuves précliniques vers l’hétérogénéité des dommages ischémiques dans diffusion définis lésions 27. Ainsi, la combinaison de la diffusion, qT1 et qT2 potentiellement fournit des informations sur course début temps et tissus État, qui sont utiles pour les décisions thérapeutiques concernant les patients avec apparition inconnue.

Vse chevauchent et f2 a donné les estimations les plus exactes des temps de début de course. L’avantage de quantifier le temps de relaxation, c’est que contrairement aux intensités du signal, ils sont insensibles aux variations inhérentes causées par des facteurs techniques comme les inhomogénéités du champ magnétique et proton densité 6, y compris le champ magnétique ATTENDU variation au sein de la lésion ischémique 18. Réduit l’incertitude associée aux temps d’apparition des estimations de qT1 et f1 sont probables dues à la réaction bi-phasique susmentionnée qT1 à l’ischémie, qui contribue à la pente superficielle du qT dépendant du temps1 changer les 8,15,16. Les données de l’IRM montrées (Figure 2) sont conformes à précédents travaux 13,14, en ce que les cours de temps de temps de relaxation des différences entre le cerveau non ischémique ischémique et controlatéral sont adéquatement décrit par des fonctions linéaires. Toutefois, il est important de noter que les modifications hydrodynamiques de fondement en raison de l’ischémie ne sont pas linéaires 1,18.

Le protocole actuel de MRI pour temps de course est démontré chez des rats soumis à une ischémie permanente à l’aide de la procédure de Longa et al. 22. Dans notre expérience, la Longa et coll. procédure ne permet pas d’induire OACM dans 10 à 20 % des rats, toutefois, que l’ADC est utilisée pour vérifier la présence d’ischémie, les expériences peuvent se termine prématurément. Échec d’induire OACM est souvent due à fil obturateur imparfait. Un autre facteur résultant des défaillances expérimentale est qu’OACM est une procédure grave ayant causé la mort de jusqu'à 20 % des rats pendant une séance prolongée de MRI.

Le protocole de synchronisation de début AVC s’applique uniquement à l’ischémie permanente. Dans l’ischémie focale de rat avec reperfusion, la relation entre Dav et qT1 ou qT2 dissociera Dav récupère, mais peut-être pas pour qT1 et qT2 selon la durée d’ischémie avant reperfusion 8,28. En outre, l’évolution des lésions ischémiques est susceptible d’être plus variable chez les patients d’AVC en raison de différences individuelles dans les facteurs qui influent sur la microcirculation comme l’âge et des comorbidités (p. ex., diabète, hypertension, maladies cardiaques). Ces facteurs influenceront inévitablement la dépendance temporelle de f1, f2 et Vse chevauchent en traits humains et nécessite donc enquête en milieu clinique.

Pour conclure, qMRI paramètres fournissent des estimations du temps de début de course. Vse chevauchent et f2 fournir les estimations les plus exactes et peut aussi être instructif d’État tissulaire. qMRI pourrait donc être cliniquement bénéfique en termes d’avoir aidé les décisions thérapeutiques pour les patients avec le temps de l’inconnue survenue. Une question qui se pose ici est que le rapport de-blanc-matière grise dans le cerveau de rat est beaucoup plus élevé que chez les humains, et hydrodynamique dans ces types de tissus de cerveau peut varier de 18. Néanmoins, un complément d’enquête dans la dépendance du temps f2, Vse chevauchent et qT2 chez les patients de l’AVC aigu hyper est justifiée.

Déclarations de divulgation

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

BLM est récipiendaire de la bourse de doctorat EPSRC et a reçu une bourse de voyage à l’Université de Finlande orientale de l’école de psychologie expérimentale, Université de Bristol. MJK est financé par l’Institut de Elizabeth Blackwell et par le Fonds de soutien stratégique international de Wellcome Trust [ISSF2 : 105612/Z/14/Z]. KTJ et OHJG sont financés par l’Académie de Finlande, UEF-cerveau stratégique de financement de l’Université de Finlande orientale et par la Finlande Biocenter. Le travail a été soutenu par The Dunhill Medical Trust [numéro de licence R385/1114].

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Intensité du champ magnétiqueFréquence de fonctionnement
Scanner IRMAgilent, Santa Clara, CA, États-Unis9.4T400.13 MHz
Bobine RF d’émission de volume linéaireRAPID Biomedical, Rimpar,Allemagne-400.13MHz
Bobine de réception activement découpléeRAPID Biomedical, Rimpar, Allemagne- 400.13MHz
Support de tête de ratRAPID Biomedical, Rimpar, Allemagne
i-Stat analyseur de gaz du sang portablei-Stat Co, East Windsor, NJ, USA
Moniteur de fréquence respiratoire à oreiller pneumatiqueSA Instruments Inc, Stony Brook, NY, États-Unis
Rongeurs rectaux température dispositif de surveillanceSA Instruments Inc, Stony Brook, NY, États-Unis
NomSociété
Chemicals
Isoflurane : Attane Vet 1000mg/gPiramal Healthcare UK Ltd, Northumberland, UK
2,3,5-Triphenyltetrazolium cholide=TTCSigma-Aldrich, Gillinham, Dorset, Royaume-Uni

Références

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Mechanisms of ischemic brain damage. Crit. Care Med. 16, 954-963 (1988).">Siesjö, B. K. Mechanisms of ischemic brain damage. Crit. Care Med. 16, 954-963 (1988).
  2. Thresholds in cerebral ischemia: the ischemic penumbra. Stroke. 12, 723-725 (1981).">Astrup, J., Siesjö, B. K., Symon, L. Thresholds in cerebral ischemia: the ischemic penumbra. Stroke. 12, 723-725 (1981).
  3. Association of outcome with early stroke treatment: pooled analysis of ATLANTIS, ECASS, and NINDS rt-PA stroke trials. Lancet. 363, 768-774 (2004).">Hacke, W., et al. Association of outcome with early stroke treatment: pooled analysis of ATLANTIS, ECASS, and NINDS rt-PA stroke trials. Lancet. 363, 768-774 (2004).
  4. Stroke thrombolysis in England, Wales and Northern Ireland: how much do we do and how much do we need? J Neurol Neurosurg Psychiatry. 82, 14-19 (2011).">Rudd, A. G., et al. Stroke thrombolysis in England, Wales and Northern Ireland: how much do we do and how much do we need? J Neurol Neurosurg Psychiatry. 82, 14-19 (2011).
  5. Paul Coverdell National Acute Stroke Registry Surveillance - four states, 2005-2007. MMWR Surveill Summ. 58, 1-23 (2009).">George, M. G., et al. Paul Coverdell National Acute Stroke Registry Surveillance - four states, 2005-2007. MMWR Surveill Summ. 58, 1-23 (2009).
  6. Multiparametric magnetic resonance imaging of acute experimental brain ischemia. Prog NMR Spectr. 80, 12-25 (2014).">Kauppinen, R. A. Multiparametric magnetic resonance imaging of acute experimental brain ischemia. Prog NMR Spectr. 80, 12-25 (2014).
  7. Early detection of regional cerebral ischemia in cats: comparison of diffusion and T2-weighted MRI and spectroscopy. Magn Reson Med. 14, 330-346 (1990).">Moseley, M. E., et al. Early detection of regional cerebral ischemia in cats: comparison of diffusion and T2-weighted MRI and spectroscopy. Magn Reson Med. 14, 330-346 (1990).
  8. Interrelations of T(1) and diffusion of water in acute cerebral ischemia of the rat. Magn Reson Med. 44, 833-839 (2000).">Kettunen, M. I., et al. Interrelations of T(1) and diffusion of water in acute cerebral ischemia of the rat. Magn Reson Med. 44, 833-839 (2000).
  9. Acute stroke imaging research roadmap. Stroke. 39, 1621-1628 (2008).">Wintermark, M., et al. Acute stroke imaging research roadmap. Stroke. 39, 1621-1628 (2008).
  10. Magnetic resonance imaging assessment of evolving focal cerebral ischemia. Comparison with histopathology in rats. Stroke. 25, 1252-1261 (1994).">Knight, R. A., Dereski, M. O., Helpern, J. A., Ordidge, R. J., Chopp, M. Magnetic resonance imaging assessment of evolving focal cerebral ischemia. Comparison with histopathology in rats. Stroke. 25, 1252-1261 (1994).
  11. DWI intensity values predict FLAIR lesions in acute ischemic stroke. PLoS One. 9, e92295(2014).">Madai, V. I., et al. DWI intensity values predict FLAIR lesions in acute ischemic stroke. PLoS One. 9, e92295(2014).
  12. Quantitative T2 values predict time from symptom onset in acute stroke patients. Stroke. 40, 1612-1616 (2009).">Siemonsen, S., et al. Quantitative T2 values predict time from symptom onset in acute stroke patients. Stroke. 40, 1612-1616 (2009).
  13. Estimation of the onset time of cerebral ischemia using T1 and T2 MRI in rats. Stroke. 41, 2335-2340 (2010).">Jokivarsi, K. T., et al. Estimation of the onset time of cerebral ischemia using T1 and T2 MRI in rats. Stroke. 41, 2335-2340 (2010).
  14. Timing the ischemic stroke by 1H-MRI: Improved accuracy using absolute relaxation times over signal intensities. NeuroReport. 25, 1180-1185 (2014).">Rogers, H. J., et al. Timing the ischemic stroke by 1H-MRI: Improved accuracy using absolute relaxation times over signal intensities. NeuroReport. 25, 1180-1185 (2014).
  15. Stroke onset time estimation from multispectral quantitative magnetic resonance imaging in a rat model of focal permanent cerebral ischemia. Int J Stroke. , (2016).">McGarry, B. L., et al. Stroke onset time estimation from multispectral quantitative magnetic resonance imaging in a rat model of focal permanent cerebral ischemia. Int J Stroke. , (2016).
  16. Early changes in water diffusion, perfusion, T1, and T2 during focal cerebral ischemia in the rat studied at 8.5 T. Magn Reson Med. 41, 479-485 (1999).">Calamante, F., et al. Early changes in water diffusion, perfusion, T1, and T2 during focal cerebral ischemia in the rat studied at 8.5 T. Magn Reson Med. 41, 479-485 (1999).
  17. Graded reduction of cerebral blood flow in rat as detected by the nuclear magnetic resonance relaxation time T2: A theoretical and experimental approach. J Cereb Blood Flow Metab. 20, 316-326 (2000).">Gröhn, O. H. J., et al. Graded reduction of cerebral blood flow in rat as detected by the nuclear magnetic resonance relaxation time T2: A theoretical and experimental approach. J Cereb Blood Flow Metab. 20, 316-326 (2000).
  18. A spatiotemporal theory for MRI T2 relaxation time and apparent diffusion coefficient in the brain during acute ischemia: Application and validation in a rat acute stroke model. J Cereb Blood Flow Metab. 36, 1232-1243 (2016).">Knight, M. J., et al. A spatiotemporal theory for MRI T2 relaxation time and apparent diffusion coefficient in the brain during acute ischemia: Application and validation in a rat acute stroke model. J Cereb Blood Flow Metab. 36, 1232-1243 (2016).
  19. DWI-FLAIR mismatch for the identification of patients with acute ischaemic stroke within 4·5 h of symptom onset (PRE-FLAIR): a multicentre observational study. Lancet Neurol. 10, 978-986 (2011).">Thomalla, G., et al. DWI-FLAIR mismatch for the identification of patients with acute ischaemic stroke within 4·5 h of symptom onset (PRE-FLAIR): a multicentre observational study. Lancet Neurol. 10, 978-986 (2011).
  20. MR imaging helps predict time from symptom onset in patients with acute stroke: implications for patients with unknown onset time. Radiology. 257, 782-792 (2010).">Petkova, M., et al. MR imaging helps predict time from symptom onset in patients with acute stroke: implications for patients with unknown onset time. Radiology. 257, 782-792 (2010).
  21. Evolution of regional changes in apparent diffusion coefficient during focal ischemia of rat brain: the relationship of quantitative diffusion NMR imaging to reduction in cerebral blood flow and metabolic disturbances. J. Cereb. Blood Flow Metab. 15, 1002-1011 (1995).">Hoehn-Berlage, M., et al. Evolution of regional changes in apparent diffusion coefficient during focal ischemia of rat brain: the relationship of quantitative diffusion NMR imaging to reduction in cerebral blood flow and metabolic disturbances. J. Cereb. Blood Flow Metab. 15, 1002-1011 (1995).
  22. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20, 84-91 (1989).">Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20, 84-91 (1989).
  23. T1 maps by K-space reduced snapshot-FLASH MRI. J Comput Assist Tomogr. 16, 327-332 (1992).">Nekolla, S., Gneiting, T., Syha, J., Deichmann, R., Haase, A. T1 maps by K-space reduced snapshot-FLASH MRI. J Comput Assist Tomogr. 16, 327-332 (1992).
  24. An optimized triphenyltetrazolium chloride method for identification of cerebral infarcts. Brain Res Brain Res Protoc. 13, 11-17 (2004).">Joshi, C. N., Jain, S. K., Murthy, P. S. An optimized triphenyltetrazolium chloride method for identification of cerebral infarcts. Brain Res Brain Res Protoc. 13, 11-17 (2004).
  25. Determining stroke onset time using quantitative MRI: High accuracy, sensitivity and specificity obtained from magnetic resonance relaxation times. Cerebrovasc Dis Extra 6. 6, 60-65 (2016).">McGarry, B. L., et al. Determining stroke onset time using quantitative MRI: High accuracy, sensitivity and specificity obtained from magnetic resonance relaxation times. Cerebrovasc Dis Extra 6. 6, 60-65 (2016).
  26. Severe ADC decreases do not predict irreversible tissue damage in humans. Stroke. 33, 79-86 (2002).">Fiehler, J., et al. Severe ADC decreases do not predict irreversible tissue damage in humans. Stroke. 33, 79-86 (2002).
  27. Intralesional Patterns of MRI ADC Maps Predict Outcome in Experimental Stroke. Cerebrovasc Dis. 39, 293-301 (2015).">Lestro Henriques, I., et al. Intralesional Patterns of MRI ADC Maps Predict Outcome in Experimental Stroke. Cerebrovasc Dis. 39, 293-301 (2015).
  28. Quantitative assessment of the balance between oxygen delivery and consumption in the rat brain after transient ischemia with T2-BOLD magnetic resonance imaging. J Ceber Blood Flow Metab. 22 (3), 262-270 (2002).">Kettunen, M. I., Gröhn, O. H. J., Silvennoinen, M. J., Penttonen, M., Kauppinen, R. A. Quantitative assessment of the balance between oxygen delivery and consumption in the rat brain after transient ischemia with T2-BOLD magnetic resonance imaging. J Ceber Blood Flow Metab. 22 (3), 262-270 (2002).

Réimpressions et autorisations

Demander l’autorisation de réutiliser le texte ou les figures de cet article JoVE

Demander une autorisation

Mots-clés

T1 T2 quantitatifscoefficient de diffusion apparentroutine informatique semi automatis eisch mie focale permanentemod le de ratdiff rences h misph riquesanalyse du volume des voxelsmod le de fonction lin aire

Articles connexes