Quantification de la fonction ventriculaire gauche du cœur de souris, de la tension myocardique et des forces hémodynamiques par imagerie par résonance magnétique cardiovasculaire

Ce protocole CMRI facilite la quantification in vivo non invasive des paramètres fonctionnels cardiaques de la souris, y compris la fraction d’éjection, le rapport E sur A, la déformation longitudinale globale et les forces hémodynamiques. Tous les paramètres cardiaques fonctionnels peuvent être obtenus à partir d’un seul examen IRM cardiaque et aucun marquage complexe ou balayage dense n’est nécessaire pour quantifier les forces ou les forces hémodynamiques. Les preuves suggèrent que la tension longitudinale globale et l’hémodynamique forcent des marqueurs diagnostiques précoces de l’insuffisance cardiaque.

Pour commencer, placez la souris en position couchée sur le berceau de la souris. Accrochez les incisives de la souris dans la barre de morsure sur le berceau de la souris et ajustez le cône de nez pour qu’il s’adapte correctement. Vérifiez visuellement si la respiration est stable, en dessous de 100 respirations par minute.

Utilisez de la vaseline pour insérer la sonde de température rectale et collez le câble à fibre optique de la sonde de température au berceau de la souris. Placez le ballon respiratoire sur le bas-ventre de la souris et fixez-le avec du ruban adhésif. Insérez deux aiguilles d’électrode ECG par voie sous-cutanée dans le thorax à la hauteur des pattes antérieures et collez-les doucement pour éviter tout mouvement.

Placez la radiofréquence ou la bobine RF sur la souris et connectez les câbles de la bobine. Ensuite, placez le berceau dans l’alésage de l’aimant. Enfin, vérifiez si le signal ECG est toujours stable.

Ajustez les paramètres de l’ECG et de la grille respiratoire dans l’ECG et le logiciel de surveillance du signal respiratoire de manière à ce que des points de déclenchement soient générés aux pics R lorsque le signal devient vert uniquement pendant la partie plate du signal respiratoire. Pour minimiser les erreurs de contrôle ECG, définissez une période d’effacement de 10 à 15 millisecondes plus courte que l’intervalle R-R et continuez à la mettre à jour pendant toute la session. Sur la base du repérage initial, effectuez un balayage d’écho à gradient à trame unique avec cinq tranches dans trois directions orthogonales.

À cette fin, positionnez les piles de tranches sur l’emplacement approximatif du cœur. Effectuez un balayage unique fermé pour une analyse exploratoire à axe court à plusieurs tranches. À cette fin, utilisez l’écho éclaireur de gradient précédent pour positionner quatre à cinq tranches dans une position ventriculaire médiane gauche, perpendiculaire à l’axe long du cœur pour trouver une estimation initiale des vues d’axe court.

Ensuite, dans la vue sagittale, vérifiez si les tranches sont perpendiculaires à l’axe long. Pour les scans suivants, ajustez le nombre de trames cardiaques ou d’images d’extrémité de manière à ce que le produit des trames d’extrémité et du temps de répétition soit d’environ 60 à 70% de l’intervalle R-R. Effectuez un balayage d’écho à gradient à tranche unique fermé pour générer le repère à 2 chambres à axe long.

À cette fin, utilisez les balayages d’écho scout à axe court et à gradient initial pour positionner une tranche perpendiculaire à la vue de l’axe court, parallèlement aux points de connexion entre le ventricule gauche et droit. Déplacez cette tranche au milieu du ventricule gauche et vérifiez dans l’image coronale du gradient echo scout si la tranche est alignée avec le long axe ventriculaire gauche de sorte qu’elle est placée à travers l’apex. Ou formez un autre balayage d’écho de gradient à tranche unique fermé pour générer le balayage éclaireur à 4 chambres.

À cette fin, positionnez une tranche perpendiculairement au balayage des éclaireurs à 2 chambres et alignez-la au centre du long axe de sorte que la tranche passe par la valve mitrale et l’apex. Dans les vues à axe court, ajustez la tranche de manière à ce qu’elle soit placée parallèlement à la paroi ventriculaire postérieure et antérieure et entre les deux muscles papillaires. Vérifiez si la tranche reste au centre du ventricule tout au long du cycle cardiaque.

Pour une fonction systolique, les mesures effectuent un balayage d’écho séquentiel multi-tranches à axe court et à axe fermé. À cette fin, placez une tranche ventriculaire moyenne perpendiculaire à l’axe long ventriculaire gauche dans les vues à 2 et 4 chambres au centre du cœur et augmentez le nombre de tranches pour couvrir le cœur de la base à l’apex. Pour les scans rétrospectivement fermés suivants, désactivez toutes les fonctionnalités prospectives de contrôle cardiaque et respiratoire.

Notez la fréquence cardiaque et respiratoire avant et après chaque balayage rétrospectivement fermé et utilisez ces valeurs à des fins de reconstruction plus tard. Effectuer trois échographies séquentielles à gradient séquentiel à tranche unique rétrospectivement fermées sur un axe court pour quantifier le rapport E’A', et des vues à 2 chambres et 4 chambres, nécessaires à la quantification des valeurs de déformation myocardique et de force hémodynamique. Si les orientations scoutes à 2 et 4 chambres sont sous-optimales, adaptez les orientations avant d’effectuer les scans à 2 chambres et à 4 chambres.

Enfin, effectuez un balayage d’écho de gradient à une seule tranche rétrospectivement fermé dans une vue à 3 chambres. À cette fin, positionnez une tranche perpendiculaire à la vue à axe court ventriculaire moyen et tournez la tranche de 45 degrés pour passer de la paroi antérieure au muscle papillaire le plus proche de la paroi postérieure. Inspectez la tranche basale à axe court pour voir si la tranche passe à travers la valve mitrale et aortique.

Inspectez la vue à 4 chambres à axe long pour déterminer si la tranche traverse l’apex. Ouvrez la rétrospective du logiciel de reconstruction et chargez le fichier de données brutes correspondant à l’IRM rétrospectivement fermée. Inspectez le signal brut du navigateur et notez que les pics de signal les plus élevés représentent la fréquence respiratoire et les pics de signal inférieurs représentent la fréquence cardiaque.

De plus, vérifiez si la fréquence cardiaque détectée automatiquement correspond à 10% des valeurs observées lors de chaque scan. Si ce n’est pas le cas, ajustez manuellement ces valeurs car la détection automatisée a échoué. Appuyez sur Filtre pour effectuer l’analyse du navigateur, qui sépare le navigateur cardiaque du navigateur respiratoire.

Définissez le nombre d’images CINE sur 32 et appuyez sur trier k-space. Choisissez les paramètres appropriés pour une régularisation de détection compressée et appuyez sur Reconstruire. Une fois la reconstruction terminée, prévisualisez le film CINE pour évaluer la reconstruction.

Exportez des images DICOM pour une analyse plus approfondie avec Export DCM. Pour une évaluation volumétrique du ventricule gauche, sélectionnez les images de balayage à axe court multi-tranches et chargez-les dans le plugin pour les mesures volumétriques. Utilisez les outils de contour pour segmenter les bordures endomyocardiques dans les cadres systoliques finaux et diastoliques finaux.

Pour des mesures diastoliques, sélectionnez les images CINE à axe court ventriculaire moyen et chargez-les dans le plugin pour les mesures volumétriques. Utilisez les outils de contour pour segmenter la bordure endocardique de toutes les images. Comparez la segmentation des trames voisines ainsi que les courbes de temps de volume générées pour assurer des transitions en douceur de la segmentation tout au long du cycle cardiaque.

Remarquez les phases de remplissage E et A distinctes. Exportez les volumes endomyocardiques ventriculaires gauches et les horodatages correspondants, et chargez les valeurs dans le script personnalisé fourni dans le matériel supplémentaire pour calculer le rapport E’A'. Pour les calculs de déformation et de force hémodynamique, sélectionnez les images CINE à 2 chambres, 3 chambres et 4 chambres à long axe et chargez-les dans le plugin pour les mesures volumétriques.

Utilisez les outils de contour pour segmenter la bordure endocardique de toutes les images dans les trois orientations. Comparez la segmentation des cadres voisins pour assurer des transitions en douceur de la segmentation tout au long du cycle cardiaque. Une fois les contours dessinés dans le plugin pour les mesures volumétriques, exécutez le plugin pour l’analyse de la déformation et de la force hémodynamique.

Affectez chacun des ensembles de données acquis aux étiquettes correspondantes pour les vues à 2 chambres, 3 chambres et 4 chambres, puis exécutez l’analyse de déformation. Pour l’analyse de la force hémodynamique, dessinez le diamètre de la valve mitrale au niveau du cadre diastolique d’extrémité dans les trois orientations et dessinez le diamètre de l’aorte dans l’image à 3 chambres à axe long. Des reconstructions représentatives à haute fréquence d’images de scans rétrospectivement fermés à l’aide d’un logiciel de post-traitement personnalisé sont affichées.

À partir des images résultantes, les courbes de volume et de temps au cours du cycle cardiaque ont été déterminées ainsi que les premières courbes dérivées correspondantes pour le calcul des paramètres de la fonction systolique et diastolique, respectivement. Les images CINE à deux, trois et quatre canaux ont été analysées à l’aide d’un logiciel d’analyse d’images pour déterminer la déformation longitudinale globale endocardique ou les changements GLS tout au long du cycle cardiaque et les valeurs GLS correspondantes comme mesure de la souche myocardique. Pour chaque animal, il est également possible de produire un profil temporel de force hémodynamique, qui suit un schéma cohérent de pics positifs et négatifs qui représentent l’ampleur et la direction de la force hémodynamique pendant le cycle cardiaque.

Les résultats descriptifs de tous les paramètres de résultat ont été résumés. Il est essentiel que l’ECG et le logiciel de surveillance des signaux respiratoires détectent systématiquement les pics R. Sinon, le déclenchement est sous-optimal, ce qui pourrait augmenter le temps de numérisation et réduire la qualité de l’image.

Pour une qualité optimale des cardiacs dans les images, il est important de trouver le meilleur compromis entre le temps total d’imagerie, le nombre de trames cardiaques et le degré de régularisation pendant la reconstruction.