MRI-מודרך שיבוש של מחסום דם מוח באמצעות אולטרסאונד ממוקד Transcranial מודל עכברים

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא להפרה מקומית של מחסום הדם-מוח, כדי לאפשר מעבר של מולקולות אל תוך הרקמה, אשר בדרך כלל מוגבלות לכלי הדם במוח. הדבר משיג תחילה על ידי הכנת בעל החיים והנחתו במצב גב (supine) על אמבט מים מעל מתמר אולטרסאונד ממוקד ומערכת מיקום מתמר בעלת שלושה צירים. השלב השני של הפרוצדורה הוא רכישת תמונות MRI כדי לספק מידע למיקוד עבור מערכת המיקום.

השלב השלישי של הפרוצדורה הוא הכנה והזרקה של תמיסת המיקרובובלס. השלב האחרון של הפרוצדורה הוא קביעת פרמטרי האולטרסאונד והפעלת האולטרסאונד. לבסוף, ניתן להשיג תוצאות המראות חדירות של מחסום הדם-מוח באזורי הסוניקציה באמצעות MRI המשוקלל ל-T1 עם הגברת ניגודיות.

ההשלכות של טכניקה זו חולקות את דרכן לעבר טיפול בהפרעות של המוח ומערכת העצבים המרכזית (CNS), שכן הפרעה מקומית וחוזרת זו של מחסום הדם-מוח מאפשרת חקירה של התערבויות פרמקולוגיות למצבים שהגיבו בעבר באופן דל לטיפול תרופתי. באופן כללי, אנשים שאינם מיומנים בשיטה זו עשויים להתקשות, כיוון שהטיפול בהזרקת הבועות דורש סבלנות וזהירות כדי למנוע את פיצוען של הבועות לפני הגעתן ליעד. הדגמה של הכנת בעל החיים תוצג בהמשך.

טכנאי מהמעבדה שלנו בוחר מתמר אולטרסאונד מכויל מתאים. לאחר מכן, בתוך אמבט מים מלא במים דה-יוניים שעברו ניקוון גזים, המותקן על מכשיר MRI של 1.5 Tesla או שלושה Tesla, הוא ממיקם את מתמר האולטרסאונד במיכל על גבי במה או מערכת מיקום תלת-צירית התואמת ל-MRI, הפונה אל פני השטח של המים. לאמבט המים צריכה להיות פלטה עליונה להחזקת בעלי החיים; לאחר הרדמה באמצעות גז isoflurane, גוזזים את הפרווה מחלקו העליון של הראש והצוואר.

לאחר מכן, הסר את הפרווה שנותרה באמצעות קרם להסרת שיער. הכנס קטטר בכישור 22 עם ברזים לשלושה כיוונים (three-way stop cock) לתוך וריד הזנב, ושטף בתערובת של סליין והפרין כדי למנוע היווצרות קרישי דם בקטטר. ניתן חומרי הרדמה להזרקה באמצעות הזרקה לשריר, והוצא את בעל החיים מהאיספלורן.

10 דקות לפני תחילת הניסוי, מרחו כמות קטנה של ג'ל אולטרסאונד על חלקו העליון של ראש החיה כדי למזער את הסיכוי להיווצרות בועות אוויר כלואות. לאחר מכן, הניחו את החיה המורדמת במצב גב (supine) על מערכת המיקום לאולטרסאונד, כאשר החלק העליון של הראש בא מגע עם אמבט המים דרך חור בלוח העליון.

ניתן לקבע את הראש באמצעות סרגל נשיכה (bite bar), אם קיים, או באמצעות סרט דבק המודבק בחוזקה לרוחב הסנטר. לאחר מכן, הדביקו את הרגליים למערכת המיקום. כסו את בעל החיים במגבת או בשמיכה כדי לשמור על חום גופו.

במהלך הניסוי, רכשו תמונות MR בסיסיות של המוח במישור אקסיאלי עם שקלול T2 ושקלול T1, תוך שימוש בפרמטרי הסריקה המתאימים. בחרו את המטרה מסריקות ה-T2, תוך הימנעות מהחדרים והקו האמצעי של המוח ובחירת עומק בתוך המוח האמצעי.

העבירו את מיקוד המתמר למיקום המטרה. הפעילו מיקרו-בועות דפיניטיביות בהתאם לפרוטוקול היצרן, ושאבו לאט נפח קטן למזרק של one milliliter. באמצעות מחט במידה 18 gauge, הסירו אוויר כלוא מהמזרק על ידי הזזת הבוכנה בעדינות קדימה ואחורה במקום בנקישות.

מכיוון שפעולה זו עלולה לפגוע במיקרו-בועות, השתמשו בדילול של המיקרו-בועות בתמיסת סלין נורמלית ביחס של 10 ל-1 (סלין למיקרו-בועות), על ידי הזרקה איטית של הנפח הנדרש של המיקרו-בועות לתוך מזרק המכיל סלין. הפכו את המזרק בעדינות כדי לערבב היטב את המיקרו-בועות והסלין עד להשגת מראה אחיד. חשבו את נפח המנה הנדרש על בסיס 0.02 milliliters לקילוגרם של מיקרו-בועות, או 0.2 milliliters לקילוגרם של התמיסה.

בדילול של 1 ל-10. הגדירו את פרמטרי הסוניקציה באמצעות פרצי מחזור עבודה נמוך במקום סוניקציה בגלים רציפים. ודאו שראש החיה עדיין במגע עם המים.

התחילו את הסוניקציה תוך כדי הזרקה איטית של המיקרו-בועות לצנתר וריד הזנב. לאחר מכן, שטפו עם 0.5 milliliters של תמיסת סליין נורמלית לאחר הסוניקציה. הזריקו חומר ניגוד ל-MRI דרך צנתר וריד הזנב, ולאחריו שטיפה של 0.5 milliliter סליין.

בצעו הדמיה המשוקללת ל-T1 עד ששיא הניגודיות יח 지나. סוניקציה. אתרים שהושבתו בהצלחה יראו הגברה גבוהה יותר מאשר הרקמה שסביבם. בצעו הדמיה המשוקללת ל-T2 כדי לבדוק אם קיים אות גבוה באתרי הסוניקציה, המעיד כאן על בצקת.

מוצגות כאן תמונות MR T1 משוקלל טיפוסיות לפני ואחרי FUST. תמונה T1 משוקללת עם הגברת ניגודיות (contrast) המראה פתחים מוקדיים ברורים. מוצגים ארבעה מיקומי סוניקציה, כאשר מיקומים 1 ו-2 מראים הגברת ניגודיות בהירה במיוחד.

מיקומים אחת ושתיים מראים גם הם עוצמת אות גבוהה בדימות T2 לאחר FUS, המעידה על בצקת. את היקף הבצקת ב-T2 ניתן לעיתים להבחין בו ביתר קלות בחתכים סגיטליים; כאן מוצגים חתכים סגיטליים T1 ו-T2 דרך אזור הסונציה. מיקומים אחת ושלוש מוצגים; בצקת לאחר FUS נראית במיקום אחת, אך לא במיקום שלוש.

ניתוח ספקטרלי של נתוני פליטות אקוסטיות שנלכדו עשוי להראות פליטות הרמוניות ו/או פליטות סוב-הארמוניות ואולטרה-הארמוניות כאשר מתרחשת קביטציה יציבה. נתונים שנלכדו במהלך פרץ בודד של 10 millisecond בתדר של 551.5 kilohertz מראים את תדר היסוד וכן הרמוניות, וגם סוב-הארמוניות ואולטרה-הארמוניות. שימוש בתדרי סוניקציה גבוהים יותר מוביל לפתיחות מקומיות יותר בשל גודל מוקד ממוקד קטן יותר, כפי שמוצג כאן.

ניתן להשתמש בתדרים גבוהים יותר כדי ליצור אזורי פתיחה קטנים יותר, דבר המאפשר חקירת הגבך המרכזי עם פחות השפעות הקרובות לגולגולת. בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור שטיפול זהיר במיקרובועות הוא קריטי להשגת תוצאות טובות. לאחר זירוף טכניקה זו, חוקרים יוכלו להתחיל לענות על שאלות אחרות, כגון, מהי היעילות של הובלת תרופה ליעד ספציפי במוח?