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

L’imagerie par résonance magnétique fournit un outil sensible et spécifique pour détecter l’AVC ischémique aigu en déterminant le coefficient de diffusion apparent du tissu cérébral appelé ADC. Dans un modèle d’AVC ischémique chez le rat, les différences hémisphériques dans les temps de relaxation quantitatifs T1 et T2 au sein de la lésion ischémique augmentaient avec le temps écoulé depuis le début de l’AVC. La dépendance temporelle de ces différences est décrite de manière heuristique par une fonction linéaire et fournit donc des estimations simples du temps d’apparition de l’AVC.

Les volumes de tissu avec des temps de relaxation T1 et T2 élevés dans la lésion ischémique augmentent également de manière linéaire, ce qui constitue une méthode complémentaire pour le timing des mouvements. Ici, nous présentons une routine informatique semi-automatisée qui utilise l’ADC pour délimiter le tissu ischémique aigu de l’AVC dans la phase hyperaiguë de l’ischémie focale permanente. Des temps de relaxation élevés également identifiés dans le tissu ischémique de l’AVC sont utilisés pour déterminer le temps d’apparition de l’AVC.

Des rats Wistar mâles pesant de 300 à 400 grammes ont été utilisés et ont reçu une occlusion permanente de l’artère cérébrale moyenne pour induire un AVC ischémique focal. Pendant la durée de l’opération et des expériences IRM, le rat est anesthésié avec de l’isoflurane à travers un masque facial. Après avoir fait une incision dans le cou, la trachée est exposée et les muscles sont séparés de la trachée.

La plaie est élargie pour dégager le chemin vers l’artère carotide commune ou ACC. L’ACC est exposé tout en évitant le faisceau nerveux à côté. Un micro-crochet est utilisé pour attraper l’ACC et exposer l’artère carotide externe, l’ECA, et l’artère carotide interne, l’ICA.

La circulation de l’ACC est bloquée par un fil chirurgical. L’ECA est suturée. Le corps carotidien est séparé de l’ICA et la bifurcation de l’ICA est localisée pour s’assurer que lorsque le fil d’occlusion est inséré, il atteint et bloque l’artère cérébrale moyenne gauche.

Une suture lâche est introduite autour de l’ICA. Dans l’ICA, un clip est inséré de manière à ce qu’il soit placé plus profondément que la suture. L’ECA est maintenu près du double nœud qui est noué autour de l’artère carotide externe.

La partie excédentaire de l’ECA est brûlée pour éviter l’hémorragie de l’ECA. Le filetage d’occlusion est inséré dans l’ECA et l’ICA est aligné avec l’ECA. Le fil est ensuite avancé jusqu’au clip.

La suture lâche est ensuite serrée de manière à ce que le fil puisse encore glisser à l’intérieur de l’ECA. Le clip est ensuite retiré et le fil d’occlusion est encore avancé jusqu’à ce qu’environ deux centimètres aient été insérés. Un autre nœud est ajouté pour que le nœud lâche devienne un nœud double.

Les sutures sont attachées et les écarteurs retirés. La plaie est alors refermée. Immédiatement après l’occlusion, le rat est fixé dans un berceau au centre de la barre magnétique de 9,4 Tesla à l’aide d’écouteurs et d’un bloc de morsure.

Pendant l’imagerie, les niveaux d’isoflurane sont maintenus à environ 2 % et la température est maintenue à près de 37 degrés Celsius à l’aide d’un coussin chauffant placé sous le torse du rat. Pendant l’imagerie, la fréquence respiratoire et la température rectale sont surveillées. Les données IRM sont acquises jusqu’à cinq heures après l’occlusion et, à intervalles d’une heure, 12 coupes axiales échantillonnées de manière congruente de la trace du tenseur de diffusion, du CPMG T2 et du Flash T1 sont acquises.

Les détails des paramètres de séquence sont répertoriés dans le manuscrit. À la fin de l’expérience, des rats sont sacrifiés et une coloration au chlorure de triphényltétrazolium ou TTC est effectuée pour confirmer la présence d’ischémie dans le cerveau des rats. Les détails de la coloration TTC sont donnés dans le manuscrit.

Après avoir obtenu des données d’IRM, nous avons ensuite cherché à développer une méthode semi-automatisée pour détecter le tissu ischémique et caractériser sa signature relaxométrique. La relaxation T2 a été modélisée comme une décroissance exponentielle mono. Les cartes T2 ont été ajustées en prenant l’algorithme naturel le long de la dimension temporelle de l’écho et en ajustant une fonction linéaire à chaque voxel.

La relaxation T1 a été modélisée comme une mono exponentielle de retour à l’aimantation d’équilibre et ajustée à l’aide de la méthode de la craie binaire. Les cartes ADC ont été calculées en supposant une perte exponentielle mono du signal par rapport à la valeur B. Avec toutes les images quantitatives en place, le tissu ischémique a pu être identifié à l’aide des cartes ADC réciproques.

Ces cartes ont été seuillées de telle sorte que le tissu était étiqueté comme ischémique si l’ADC réciproque dépassait un écart absolu médian au-dessus de l’ADC réciproque médian du tissu non ischémique. Ce processus pourrait être effectué automatiquement et objectivement. Avec le tissu ischémique délimité, la distribution de T1 et T2 dans chaque volume d’intérêt a été calculée.

Pour obtenir la distribution de T1 et T2 dans l’hémisphère controlatéral, le volume d’intérêt pour le tissu ischémique a été reflété. Dans cet exemple, les distributions T1 et T2 se décalent vers la droite avec le temps après le début. Pour décrire les changements dans les distributions de T1 et T2 avec le temps, nous utilisons deux paramètres différents.

Le paramètre f est défini comme indiqué. Cela fournit une paramétrisation heuristique de la fraction de voxels dans la lésion ischémique qui ont des valeurs T1 ou T2 inhabituellement élevées ou basses. Il est nécessaire que le voxel d’une carte T1 ou T2 soit classé comme ayant une valeur élevée, faible ou normale.

Une valeur élevée de T1 ou T2 dans la lésion ischémique a été définie comme un dépassement de 1/2 maximum au-dessus de la médiane T1 ou T2 du volume non ischémique d’intérêt. F1 est la fraction de voxels ischémiques avec des valeurs T1 élevées, F2 la fraction de voxels avec des valeurs T2 élevées. Deuxièmement, le volume de chevauchement dans les régions du tissu ischémique identifié par ADC avec une T1 élevée et une T2 élevée est calculé, normalisé par le volume cérébral total.

Les valeurs F1, F2 et le volume de chevauchement ont été calculés pour tous les rats à tout moment de la mesure. Ils ont ensuite été utilisés séparément pour calculer le moment d’apparition de l’ischémie en ajustant un modèle linéaire. Ce faisant, l’incertitude des temps d’apparition a pu être calculée.

Ces incertitudes ont été paramétrées par l’erreur quadratique moyenne pour l’ajustement linéaire. Dans la lésion positive de l’AVC par diffusion, tous les paramètres ont augmenté linéairement avec le temps. Et selon les barres d’erreur de la racine carrée moyenne, notre protocole fournit des estimations du temps d’apparition de l’AVC avec une précision d’une demi-heure.

La tendance générale est que les données T2 surpassent T1 et que la meilleure précision pour la détermination du temps d’apparition est obtenue à partir du volume de T1 et T2 élevés qui se chevauchent. Les régions avec des T1 et T2 anormaux sont dispersées de manière hétérogène dans la lésion ischémique, probablement en raison de différentes sensibilités de ces paramètres IRM quantitatifs aux changements physiopathologiques causés par l’ischémie. Cela suggère que les paramètres quantitatifs de l’IRM peuvent également être informatifs de l’état des tissus. Ici, nous avons présenté un protocole d’IRM qui permet d’estimer le temps d’apparition de l’AVC avec une précision considérable et, ce faisant, d’informer sur l’état des tissus cérébraux pendant l’ischémie permanente.

L’avantage de quantifier les temps de relaxation pour l’estimation du temps d’apparition de l’AVC est qu’ils sont insensibles aux variations inhérentes causées par des facteurs techniques tels que les inhomogénéités du champ magnétique et la densité des protons, y compris la variation attendue du champ magnétique au sein de la lésion ischémique. Il faut se rendre compte que le protocole actuel ne s’applique qu’aux ischémies permanentes et que les paramètres d’acquisition des données IRM donnés dans l’article sont spécifiques au scanner IRM de 9,4 Tesla utilisé. Nos études précédentes dans l’article ci-joint montrent que la procédure est également précise à 4,7 Tesla.

Dans l’ensemble, nous pensons que notre protocole a une application dans la recherche préclinique sur l’AVC, y compris les études portant sur les thérapies anti-ischémiques.