Imagerie par résonance magnétique cardiaque

La formation image de résonance magnétique à petit-portant de haut-champ, ou MRI cardiaque, évalue la fonction cardio-vasculaire sans l’utilisation du rayonnement ionisant ou des agents de contraste.

Les modalités comparables d’imagerie cardiovasculaire comprennent l’échographie à haute fréquence, qui émet un faisceau d’ondes acoustiques d’un transducteur et enregistre les échos créés lorsque les ondes réfléchissent pour générer des images en direct. Il fournit des images à haute résolution spatiale et temporelle; cependant, les artefacts d’imagerie peuvent être observés en raison de la profondeur de pénétration limitée dans les tissus denses.

Une autre technique d’imagerie est le micro-CT, qui prend une série de projections de rayons X pour créer des sections transversales 3D. Il a une résolution temporelle inférieure et un contraste limité de tissu mou, et exige souvent l’utilisation d’agents de contraste pour visualiser des structures vasculaires. Ceux-ci sont connus pour causer des dommages de rayonnement et l’échec rénal à des doses élevées.

Alternativement, l’IRM utilise des électroaimants forts pour imager les tissus du corps en fonction de leurs propriétés magnétiques. Dans l’IRM cardiaque, les séquences conventionnelles d’IRM sont fermées outre des crêtes de R dans le cycle cardiaque et des plateaux expiratoires dans la respiration pour évaluer la fonction cardio-vasculaire.

Cette vidéo illustrera comment recueillir des données D’IRM avec un tir à angle bas rapide, ou séquence D’IRM FLASH. Cette technique offre un contraste de tissu mou de haute qualité pour l’étude des modèles de maladies animales de petite taille.

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

Dans l’imagerie de miroir de haut-champ, une force de champ magnétique de 7-Tesla peut être employée, approximativement 140.000 fois que du champ magnétique de la terre, et plus du double des forces cliniques communes de champ de balayage de 3-Tesla et 1.5-Tesla. Ce champ magnétique homogène fait aligner les protons d’hydrogène inhérents à presque tous les tissus vivants à leurs axes de rotation. Ces vrilles peuvent ensuite être inclinées à l’aide de radiofréquences, ou ondes RF, à un certain angle par rapport à l’axe de rotation, également connu sous le nom d’angle de bascule.

Comme les protons tentent alors de se détendre à leur orientation d’origine, la composante de leur spin perpendiculaire à leur axe principal induit un signal électrique détectable, résultant en une image. En outre, 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. Spécifique aux méthodes décrites dans cette vidéo est la séquence FLASH, qui utilise des excitations RF à faible angle de flip qui sont rapidement répétées pour induire un modèle d’état stable dans le mouvement des protons. Le temps de répétition est beaucoup plus court que le temps de relaxation typique des protons.

Lorsque l’hydrogène non excité, comme celui dans le sang, pénètre dans le cadre d’imagerie, un signal relativement élevé est produit. Cela permet au système cardiovasculaire d’être photographié rapidement et de fournir des instantanés stables dans le cycle cardiaque. En déclenchant la séquence FLASH avec des signaux physiologiques, des images du système cardio-vasculaire peuvent être acquises qui mettent en évidence le mouvement cardiaque, vasculaire et respiratoire.

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

Tout d’abord, identifiez la souris à imager, puis transférez la souris dans la chambre de knockdown. Ensuite, anesthésiez l’animal à l’aide d’isoflurane et confirmez le knockdown à l’aide d’une technique de pincement des orteils. Ensuite, ouvrez le flux d’isoflurane sur le cône de nez dans la salle d’IRM et fermez le flux d’isoflurane à la chambre de knockdown. Cela prime le tube plus long avec anesthésique.

Assurez-vous que tout le personnel est mouret sûr, puis transférez la souris au stade d’imagerie et fixez le cône nasal autour de l’animal. Placez la souris de telle sorte que son cœur est approximativement aligné avec un centre de la bobine RF. Ensuite, reconfirmer knockdown en utilisant la technique de pincement des orteils. Ensuite, insérez les trois électrocardiogrammes conduit sous-cutanée. Placez une piste chacune à gauche et à droite du cœur et une à la base du membre arrière gauche.

Insérez la sonde du thermomètre rectal à l’aide d’une gaine et d’un lubrifiant de sonde stérile. Ensuite, placez un capteur de respiration d’oreiller 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 biais du 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 tube d’air en place de telle sorte que l’air chaud souffle vers la souris, en commençant juste après le bout de sa queue. Enfin, placez la bobine RF sur la souris et assurez-vous que tous les câbles et les tubes sont sécurisés.

Passons maintenant en revue le protocole étape par étape pour effectuer l’IRM cardiaque sur la souris anesthésié.

Tout d’abord, accordez et assortiz 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 l’étape d’imagerie dans l’ennui 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 le long de toutes les directions radiales. Cette position assure un champ magnétique principal homogène.

Ensuite, exécutez un scan 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, définiz les paramètres de la séquence FLASH et sélectionnez le déclenchement externe pour être allumé. Sur le logiciel de surveillance, configurez les déclencheurs externes de telle sorte que les séquences d’IRM ne sont en série que sur les pics R dans les cycles cardiaques pendant la respiration stable dans la phase d’expiration.

Ensuite, prescrire la séquence FLASH initiale en définissant les paramètres et en positionnant un rectangle de plan d’imagerie dans la vue coronale. Ensuite, appuyez sur continuer à l’exécuter de telle sorte que le plan de tranche suit l’axe de l’apex du cœur à travers la valve aortique. Cette boucle de cine initiale fournira une vue à deux chambres du cœur.

Ensuite, tout en faisant référence aux résultats de la vue à deux chambres, prescrire et exécuter une nouvelle séquence FLASH le long de l’axe de la valve aortique apex pour visualiser une vue à quatre chambres.

Enfin, prescrire une courte tranche d’axe qui est perpendiculaire à l’axe de la valve aortique apex environ à mi-chemin à travers le cœur. Les muscles papillaires doivent être nettement visibles dans la sortie de la boucle de cine à cet endroit. Une fois l’imagerie terminée, transférez les données acquises à un endroit approprié pour analyse, puis retirez l’étape 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 dans une souris, passons en revue les résultats des scans. Cette figure montre la boucle de cine d’une courte vue d’axe du ventricule gauche, directement perpendiculaire à l’axe de l’apex de base du cœur et à une position qui inclut les muscles papillaires.

Ici, nous voyons l’imagerie de cine de sang d’un coeur de souris avec 14 instantanés courts de vue d’axe à travers le cycle cardiaque, y compris le diastole de fin et le systole de crête. Les régions de signal de décrochage dans le lumen du ventricule gauche indiquent le mouvement rapide de sang, qui était à l’origine hors du plan et non marqué par l’excitation d’onde de RF.

Cette image montre une vue à quatre chambres du coeur avec l’entrée lumineuse de sang par les valves mitrales et tricuspides, et puis dehors par les valves aortiques et pulmonaires, respectivement.

Enfin, voici une projection d’intensité maximale qui montre comment plusieurs tranches peuvent être combinées spatialement pour visualiser le système cardiovasculaire de toute la souris. La figure montre une pile tridimensionnelle d’images sanguines en deux dimensions, lumineuses et synchronisées montrant les régions thoraciques et abdominales d’une souris.

Examinons maintenant d’autres applications de cette technique d’IRM. Comme extension de la technique décrite, nous pouvons employer cette technologie pour comparer la cinématique des coeurs sains contre malades. Les modèles murines de dysfonctionnement cardiaque peuvent être beaucoup plus contrôlés que ceux trouvés dans la clinique. Cela permet aux chercheurs d’identifier des facteurs spécifiques contribuant aux maladies cardiaques ainsi que d’étudier le processus de remodelage après les blessures.

Un effort de recherche comparable peut être effectué avec une mise au point vasculaire, telle que celle avec la formation abdominale d’anévrisme aortique. Le sang donne un signal de haute intensité en utilisant la méthode d’IRM à petit-champ de haut-champ décrite ici. Cette augmentation de contraste peut être exploitée pour évaluer l’expansion d’un anévrisme aortique abdominal et mesurer les changements aux propriétés biomécaniques du vaisseau.

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

Vous devez maintenant savoir comment effectuer l’imagerie cardiaque et comment acquérir des données de boucle de cine du cœur murine en utilisant des séquences standard de sang lumineux FLASH IRM synchroniséavec avec des signaux cardiaques et respiratoires. Enfin, vous devez également savoir comment identifier les structures cardiaques dans ces images. Merci d’avoir regardé!