Imagerie par résonance magnétique cardiaque

L’imagerie par résonance magnétique de petit calibre à haut champ, ou IRM cardiaque, évalue la fonction cardiovasculaire sans l’utilisation de rayonnements ionisants ou d’agents de contraste.

Parmi les modalités d’imagerie cardiovasculaire comparables, citons les ultrasons à haute fréquence, qui émettent un faisceau d’ondes acoustiques à partir d’un transducteur et enregistrent les échos créés lorsque les ondes se réfléchissent pour générer des images en direct. Il fournit des images à haute résolution spatiale et temporelle ; Cependant, des artefacts d’imagerie peuvent être observés en raison de la profondeur de pénétration limitée dans les tissus denses.

Une autre technique d’imagerie est la micro-tomodensitométrie, qui utilise une série de projections de rayons X pour créer des coupes efficaces en 3D. Il a une résolution temporelle plus faible et un contraste limité des tissus mous, et nécessite souvent l’utilisation d’agents de contraste pour visualiser les structures vasculaires. Ceux-ci sont connus pour causer des dommages causés par les radiations et une insuffisance rénale à des doses élevées.

Alternativement, l’IRM utilise des électroaimants puissants pour imager les tissus du corps en fonction de leurs propriétés magnétiques. En IRM cardiaque, les séquences d’IRM conventionnelles sont séparées des pics R du cycle cardiaque et des plateaux expiratoires de la respiration pour évaluer la fonction cardiovasculaire.

Cette vidéo illustre comment recueillir des données IRM avec un déclenchement rapide de la prise de vue en contre-plongée, ou séquence IRM FLASH. Cette technique fournit un contraste de haute qualité des tissus mous pour l’étude de modèles de maladies chez les petits animaux.

L’imagerie par résonance magnétique est une technique qui utilise les propriétés paramagnétiques des tissus pour visualiser le contraste des tissus mous. L’alésage d’un appareil d’IRM est enveloppé de manière conventionnelle à l’aide d’une bobine de solénoïde qui fournit un champ magnétique homogène constant, B-zéro, lorsqu’un courant électrique est appliqué.

Dans l’imagerie miroir à haut champ, une intensité de champ magnétique de 7 Tesla peut être utilisée, soit environ 140 000 fois celle du champ magnétique terrestre, et plus du double des intensités de champ clinique courantes de 3 Tesla et de 1,5 Tesla. Ce champ magnétique homogène provoque l’alignement des axes de rotation des protons d’hydrogène inhérents à presque tous les tissus vivants. Ces spins peuvent ensuite être basculés à l’aide de la radiofréquence, ou ondes RF, à un certain angle par rapport à l’axe de rotation, également connu sous le nom d’angle de retournement.

Lorsque les protons tentent ensuite de se détendre pour retrouver leur orientation initiale, la composante de leur spin perpendiculaire à leur axe principal induit un signal électrique détectable, ce qui donne une image. De plus, des gradients magnétiques peuvent être appliqués qui perturbent le champ magnétique principal et permettent des excitations RF isolées dans l’espace pour localiser le signal reçu. La séquence FLASH est spécifique aux méthodes décrites dans cette vidéo, qui utilise des excitations RF à faible angle de retournement qui sont rapidement répétées pour induire un modèle d’état stationnaire dans le mouvement du proton. Le temps de répétition est beaucoup plus court que le temps de relaxation typique des protons.

Lorsque de l’hydrogène non excité, comme celui du sang, pénètre dans le cadre de l’imagerie, un signal relativement élevé est produit. Cela permet d’imager rapidement le système cardiovasculaire et de fournir des instantanés stables au cours du cycle cardiaque. En déclenchant la séquence FLASH avec des signaux physiologiques, il est possible d’acquérir des images du système cardiovasculaire qui mettent en évidence les mouvements cardiaques, vasculaires et respiratoires.

Après avoir passé en revue les grands principes de l’IRM cardiaque, passons maintenant en revue la procédure étape par étape pour préparer et imager un animal.

Tout d’abord, identifiez la souris à imager, puis transférez-la dans la chambre de renversement. Ensuite, anesthésie l’animal à l’aide d’isoflurane et confirme le renversement à l’aide d’une technique de pincement des orteils. Ensuite, ouvrez le flux d’isoflurane vers le cône de nez dans la salle d’IRM et fermez le flux d’isoflurane vers la chambre de renversement. Cela amorce le tube plus long avec un anesthésique.

Assurez-vous que tout le personnel est en sécurité par IRM, puis transférez la souris à la platine d’imagerie et fixez le cône nasal autour de l’animal. Positionnez la souris de manière à ce que son cœur soit approximativement aligné avec le centre de la bobine RF. Ensuite, reconfirmez le renversement à l’aide de la technique du pincement des orteils. Ensuite, insérez les trois dérivations de l’électrocardiogramme par voie sous-cutanée. Placez une laisse à gauche et à droite du cœur et une à la base du membre postérieur gauche.

Insérez la sonde du thermomètre rectal à l’aide d’une gaine de sonde stérile et d’un lubrifiant. Ensuite, placez un capteur de respiration en coussin sur les régions épigastriques de l’abdomen et fixez-le en place à l’aide de carton pour acquérir une signalisation sensible à la pression.

Confirmez que tous les signaux physiologiques sont acquis par le logiciel de surveillance à l’extérieur de la salle de scanner. Ensuite, configurez le module de chauffage et le ventilateur pour commencer à réchauffer le flux d’air vers la souris. Fixez le circuit respiratoire en place de manière à ce que l’air chaud souffle vers la souris, en commençant juste au-delà du bout de sa queue. Enfin, placez la bobine RF sur la souris et assurez-vous que tous les câbles et tubes sont sécurisés.

Passons maintenant en revue le protocole étape par étape pour réaliser une IRM cardiaque sur la souris anesthésiée.

Tout d’abord, réglez et faites correspondre la bobine RF à l’extérieur de l’alésage de l’aimant pour assurer une détection maximale du signal. Ceci est indiqué par une vallée étroite à zéro hertz pour chaque composant de la bobine RF. Ensuite, insérez lentement la platine d’imagerie dans l’alésage de l’aimant. Assurez-vous que la souris est positionnée directement au centre de l’alésage et que la bobine de gradient a un espacement égal dans toutes les directions radiales. Cette position assure un champ magnétique principal homogène.

Ensuite, exécutez une analyse de navigation pour localiser la souris dans le scanner. Confirmez si un segment du cœur est visualisé dans les trois plans, à savoir axial, sagittal et coronal. Ensuite, définissez les paramètres de la séquence FLASH et sélectionnez le déclenchement externe à activer. Sur le logiciel de surveillance, configurez les déclencheurs externes de sorte que les séquences IRM ne soient exécutées en série que sur les pics R des cycles cardiaques pendant une respiration stable en phase expiratoire.

Ensuite, prescrivez la séquence FLASH initiale en définissant les paramètres et en positionnant un rectangle du plan d’imagerie dans la vue coronale. Appuyez ensuite sur Continuer pour l’exécuter de sorte que le plan de coupe suive l’axe de l’apex du cœur à travers la valve aortique. Cette boucle cinétique initiale fournira une vue à deux chambres du cœur.

Ensuite, tout en référençant les résultats de la vue à deux chambres, prescrivez et exécutez une nouvelle séquence FLASH le long de l’axe de la valve aortique apex pour visualiser une vue à quatre chambres.

Enfin, prescrivez une tranche à axe court perpendiculaire à l’axe de la valve aortique apex à peu près à mi-chemin du cœur. Les muscles papillaires doivent être distinctement visibles dans la sortie de la boucle ciné à cet endroit. Une fois l’imagerie terminée, transférez les données acquises à un endroit approprié pour l’analyse, puis retirez la platine d’imagerie de l’alésage de l’aimant et retirez la bobine de gradient et toutes les sondes de l’animal avant de transférer l’animal du lit du scanner.

Maintenant que nous avons obtenu une IRM cardiaque chez une souris, passons en revue les résultats des scans. Cette figure montre l’anse ciné d’une vue à court axe du ventricule gauche, directement perpendiculaire à l’axe de l’apex de la base du cœur et à une position qui inclut les muscles papillaires.

Ici, nous voyons l’imagerie sanguine ciné d’un cœur de souris avec 14 instantanés de vues d’axes courts sur l’ensemble du cycle cardiaque, y compris la diastole finale et la systole de pointe. Les régions du signal d’abandon dans la lumière du ventricule gauche indiquent un mouvement rapide du sang, qui était à l’origine hors du plan et non marqué par l’excitation de l’onde RF.

Cette image montre une vue à quatre chambres du cœur avec un afflux sanguin brillant entrant par les valves mitrale et tricuspide, puis sortant par les valves aortique et pulmonaire, respectivement.

Enfin, voici une projection d’intensité maximale qui montre comment plusieurs tranches peuvent être combinées spatialement pour visualiser le système cardiovasculaire de l’ensemble de la souris. La figure montre une pile en 3 dimensions d’images sanguines brillantes, synchronisées dans le temps, en 2 dimensions, montrant les régions thoracique et abdominale d’une souris.

Voyons maintenant quelques autres applications de cette technique d’IRM. Dans le prolongement de la technique décrite, nous pouvons utiliser cette technologie pour comparer la cinématique des cœurs sains par rapport aux cœurs malades. Les modèles murins de dysfonction cardiaque peuvent être beaucoup plus contrôlés que ceux trouvés en clinique. Cela permet aux chercheurs d’identifier les facteurs spécifiques contribuant aux maladies cardiaques et d’étudier le processus de remodelage après une blessure.

Une recherche comparable peut être réalisée avec une focalisation vasculaire, comme celle avec la formation d’anévrisme de l’aorte abdominale. Le sang émet un signal de haute intensité en utilisant la méthode d’IRM à champ élevé de petit calibre décrite ici. Cette augmentation du contraste peut être exploitée pour évaluer l’expansion d’un anévrisme de l’aorte abdominale et mesurer les modifications des propriétés biomécaniques du vaisseau.

Vous venez de regarder l’introduction de JoVE à l’imagerie par résonance magnétique cardiovasculaire.

Vous devriez maintenant savoir comment effectuer une imagerie cardiaque et comment acquérir des données de boucle ciné du cœur murin à l’aide de séquences IRM FLASH de sang brillant standard synchronisées avec des signaux cardiaques et respiratoires. Enfin, vous devez également savoir identifier les structures cardiaques sur ces images. Merci d’avoir regardé !