Name: MRI מיפוי של כלי הדם במוח Reactivity באמצעות אתגרי משאיפת גז (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-12-17T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 33 s
Description: למד מיפוי תגובתיות כלי דם מוחית באמצעות MRI ואתגרי משאיפת גז פחמן דו-חמצני. פרוטוקול זה מאפשר מדידה לא פולשנית של שינויים בדם במוח ובחינת מחלות נוירולוגיות בבני אדם.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי מענקים מהמכונים הלאומיים לבריאות (NIH), תחת מענקים מספרי R01 MH084021, R01 NS067015, R01 AG042753, NS076588, NS029029-20S1, R21 NS078656; ומהאגודה הלאומית לטרשת נפוצה, תחת מענק מספר RG4707A2.

הערה: הפרוטוקול אושר על ידי האוניברסיטה של ​​Institutional Review Board של המרכז הרפואי Southwestern טקסס. 1. תרשים של מערכת אספקת גז והכנת צעדים לפני הניסוי <ol style="margin-left: 40px;;text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סקור את התרשים של מערכת אספקת הגז (איור 1). מלא (# 1 פריט) 200 תיק L דאגלס בתערובת גז בדרגה רפואית המכילה 5% CO 2, 21% O 2, ו -74% N 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים שתי דיאפרגמה (מס &#39;4 פריט) בשסתום (פריט # 3) דו-כיווני rebreathing הלא-מנת להבטיח זרימת גז בכיוון אחד. להביא הסתום הזה התאסף דו-כיווני ושקית (# 1 פריט) דאגלס מלאי גז לחדר המגנט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את צינור אספקת הגז (פריט מס &#39;7) לסוף הקלט של השסתום דו-כיווני (פריט המס&#39; 3). צרף את צינור אספקת הגז (פריט מס &#39;7) לצד השני של סליל הראש לתמיכה במשקל. חבר את הקצה השני של צינור אספקת הגז (פריט מס &#39;7) לדגלאס מלאי הגזתיק (פריט מס &#39;1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את השופר (פריט # 5) לצינור בצורת U (פריט # 12) באמצעות מרפק-מחבר (פריט # 13 בנמל דגימת גז אטום). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר (פריט המס &#39;9) צינורות דגימת הגז לצינור U-צורה (פריט # 12) דרך אחר מרפק-מחבר (פריט # 13). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר אוויר מסנן קטן (פריט # 11) לקצה השני של צינור דגימת הגז (פריט 9 #). חבר את הקצה השני של מסנן האוויר (פריט # 11) לCO 2 (פריט # 14) לפקח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחדר הבקרה של חבילת ה- MRI, להפעיל CO 2 (פריט # 14) והדופק oximetry (פריט # 15) צגים. לבצע כיול אוטומטי עבור צג CO 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את הצגים למחשב נייד באמצעות יציאות USB. פתח את התוכנה בהיפר שמתקשרת עם הצגים. לסנכרן &#39;פעמים עם טיימר על ידי כתב עת טיימר ומתאים צגים&#39; הצגים פעמים. ההבדלים של זמן טיימר והזמנים &#39;הצגים יטופלו בפרו נתוניםcessing (שלב 4.4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס קצה אחד של בר איתות למוליך גל, כך שקצה אחד של הבר הוא בתוך חדר המגנט ואת הקצה השני הוא בחדר הבקרה. הערה: בר האיתות משמשת להודיע ​​החוקר בתוך חדר המגנט במהלך הסריקה בעת מעבר של השסתום שלושה-כיווני (פריט # 2) יש צורך. </li></ol> 2. נהלים במהלך הניסוי <ol style="margin-left: 40px;;text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שאל את הנושא לשכב על שולחן MRI אבל לא לשים אותו / אותה לשעמם המגנט עדיין. הדריכו את הנושא כדי ללחוץ על לחצן שיחת אחות-אם הם מרגישים אי נוחות במהלך הסריקה. שאל את הנושא כדי לנגב את אפה / שלו עם חתיכת ניקוי towelette כדי להסיר כל שומן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להורות לנושא לנשום דרך פה ולהקים ולקיים קצב נשימה. לאחר מכן להחיל קליפ האף (פריט מס &#39;6) בנושא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את הקצה הפתוח של הצינור בצורת U (פריט # 12) לנמל אמצע השסתום (פריט # 3) דו-כיווני באמצעות elמחבר קשת (פריט # 13). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח בעדינות את הפיה לתוך פיו של הנושא, כך שהנושא יכול לנשום דרך הפיה. בעדינות לצרף חיישן האצבע של הדופק oximetry (פריט # 15) ועד לקצה האצבע של הנושא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להבטיח שהראש של הנושא הוא בiso-מרכז סליל הראש. להפעיל את שולחן MRI למקומו / לה בתוך נשא המגנט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא ששהיית חוקר אחד בתוך חדר המגנט כדי לפקח על הנושא ולהיות מוכנה כדי לעבור את השסתום המשולש על שקית דאגלס (פריט המס &#39;1). ודא שהחוקר הוא לובש אטמי אוזניים ואוזניות כדי לחסום רעש MRI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את דלת חדר מגנט ו, בחדר הבקרה, לבדוק את חלק הרוויה EtCO 2 וחמצן עורקים (SO 2) פרמטרים המוצגים בCO 2 (פריט # 14) והדופק oximetry (פריט # 15) צגים. התחלת ההקלטה של ​​הפרמטרים במחשב הנייד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להורות למפעיל MRI כדי להתחיל בסריקה באמצעותרצף דם-חמצון ברמה-תלוי (BOLD). לסורק MRI 3T, הפרמטרים ההדמיה BOLD הם: TR / TE = 1500/30 msec זווית, להעיף = 60 מעלות, שדה הראייה = 220 x 220 מ&quot;מ 2, מטריצה ​​= 64 x 64, 29 פרוסות, מ&quot;מ עובי = 5, אין פער בין פרוסות, 361 כרכים. סקור גיליון מוכן מראש שבו העיתוי של מיתוג השסתום מופיע בעדינות הנדנדה בר האיתות כאשר יש צורך במתג. שים לב לפיזיולוגיה של הנושא, כולל קצב לב, אז 2, וEtCO 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עכשיו, בתוך חדר המגנט, לעבור על תיק דאגלס (# 1 פריט) המבוסס על התנועה של בר האיתות אשר שולט על הסוג של גז שהנושא מעורר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשך הליך זה לאורכו של המחקר. במהלך תקופת ההדמיה 9 דקות, להבטיח כי מיתוג השסתום מתרחש בערך פעם בכל דקה. שים לב שהעיתוי של הבורר לא חייב להיות בדיוק מדויק, כל עוד כמובן זמן EtCO2 נרשם. &lt;br /&gt; הערה: אם הנושא לוחץ על האחות-שיחה במהלך הסריקה, הסריקה תהיה בוטלה והנושא יועברו אל מחוץ לשעמם המגנט מייד. החוקר יסיר את חתיכת הפה והאף קליפ מהנושא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש באינטרקום להודיע ​​לנושא שהסריקה הושלמה. משוך את שולחן MRI. בעדינות להסיר את סרטון האף ושופר מהנושא, תוך מתן ניקוי רקמות לנושא כדי לנגב את הרוק. הוצא בעדינות את חיישן האצבע של הדופק oximetry מהנושא. הנושא אז יכול לשבת ולקבל משולחן MRI. </li></ol> 3. נהלים נקיים-עד לאחר הניסוי <ol style="margin-left: 40px;;text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחק את צינור דגימת גז (פריט 9 #), מסנן אוויר (פריט # 11), שופרו (מס &#39;5 פריט) וקליפ האף (# 6 פריט). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את הרכיבים לשימוש חוזר. נתק את השסתום דו-כיווני (פריט המס &#39;3) מהרכיבים האחרים ולהסיר את דיאפרגמה (פריט # 4) מהשסתום. משרים את דו-כיוונישסתום (פריט # 3), סרעפת (פריט # 4) וצינור U-צורה (פריט # 12) בחומר חיטוי נטול פוספט מרוכז, המכילים חומרים פעילי שטח כגון חיטוי חומר ניקוי Bacdown במכל במשך 20 דקות. יחס הדילול של חומר חיטוי חומרי הניקוי ומים מזוקקים הוא 1:64. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את הפריטים מתוארים באופן יסודי 3.2 עם מים מזוקקים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבש את הצינור בצורת U (פריט # 12) עם אוויר דחוס. הנח את השסתום דו-כיווני (פריט מס &#39;3) ודיאפרגמה (מס&#39; 4 פריט) על משטח עבודה ברור ולאפשר להם להתייבש באופן טבעי ולחלוטין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רוקן את שקית דאגלס. גדיל בר האיתות וצינור אפור. </li></ol> 4. ניתוח נתונים כדי לחשב CVR מפה <ol style="margin-left: 40px;;text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את נתוני MRI בפורמט קובץ DICOM או כל פורמט ספציפי לספק אחר. להעביר את הנתונים למחשב מעבדה ולהמיר את נתוני סדרת קובץ נפח-by-נפח, שבו כל קובץ מכיל נפח 3D (למשל תמונה, BOLD) המתאים לנקודת זמן אחת ל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טרום תהליך נתוני תמונה. בצע את השלבים עיבוד מראש תמונה כוללים התכנסות, נורמליזציה, והחלקה באמצעות סקריפט שקורא פונקציות ספרייה הניתנות על ידי התוכנה סטטיסטי מיפוי פרמטרית (SPM). ראה קובץ קוד משלים 1 לדוגמא של תסריט Matlab. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בתסריט לקרוא את הקלטת CO 2, לתקן את עיכוב צינורות דגימה על ידי ההסטה כמובן הזמן בסכום מכויל מראש (לדוגמא, 12 שניות בהתקנה זו שנקבעה כהפרש בין זמן נשימה אחת לחתיכה והפה מראה של נשימה שעל הקלטת CO2), ולחלץ EtCO2 שהיא המעטפה (פסגות חיוביות) של סדרת גלם הזמן. ראה קובץ קוד משלים 2 לתסריט Matlab. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהתבסס על שעון הסנכרון, EtCO 2 נתוני מגזרים לשמור רק הקלטה מ -25 שניות לפני רכישת התמונה הראשונה ל -100 שניות לאחר רכישת התמונה האחרונה. כמובן זמן EtCO 2 הואפונקצית הקלט למערכת כלי הדם ומשמשת כמשתנה עצמאית בניתוח רגרסיה ליניארית-יתואר בהמשך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זהה את העיכוב הפיזיולוגי בין EtCO 2 (נמדדו בריאות) ואות MRI (נמדדה במוח) על ידי חישוב מקדם מתאם צולב (CC) בין שני קורסים אלה בזמן משתנה משמרות זמן. ערך השינוי שמניב CC הגבוה נחשב הזמן האופטימלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כמובן זמן EtCO 2 מוסט על ידי העיכוב האופטימלי ורק נקודות זמן התאמה אלה של אות MRI נשמרות, וכתוצאה מכך סדרת זמן שהם באותו האורך כמו אות MRI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנהל SPM באמצעות רגרסיה ליניארית voxel-by-voxel בי כמובן זמן EtCO2 השתנה הוא המשתנה הבלתי תלויה וכמובן זמן אות MRI הוא המשתנה התלוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב מפת voxel-by-voxel של CVR <img alt="משוואת 1" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/52306/52306eq1.jpg" /> שם (i, j, k) הוא tהוא voxel מדד, β1 היא מקדם הרגרסיה הקשורים EtCO2 וβ0 הוא מקדם הרגרסיה הקשורים לטווח הקבוע. דקות (EtCO 2) הערך המינימלי של EtCO 2 במהלך הזמן. </li></ol>

<ol><li>Attwell, D., Laughlin, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+energy+budget+for+signaling+in+the+grey+matter+of+the+brain%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cereb+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">An energy budget for signaling in the grey matter of the brain.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 21 (10), 1133-1145 (2001).</li>
<li>Kety, S. S., Schmidt, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Effects+of+Altered+Arterial+Tensions+of+Carbon+Dioxide+and+Oxygen+on+Cerebral+Blood+Flow+and+Cerebral+Oxygen+Consumption+of+Normal+Young+Men%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Invest%22%5BJournal%5D)">The Effects of Altered Arterial Tensions of Carbon Dioxide and Oxygen on Cerebral Blood Flow and Cerebral Oxygen Consumption of Normal Young Men.</a> J Clin Invest. 27 (4), 484-492 (1948).</li>
<li>Krainik, A., Hund-Georgiadis, M., Zysset, S., von Cramon, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+impairment+of+cerebrovascular+reactivity+and+BOLD+signal+in+adults+after+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Regional impairment of cerebrovascular reactivity and BOLD signal in adults after stroke.</a> Stroke. 36 (6), 1146-1152 (2005).</li>
<li>Yezhuvath, U. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Forebrain-dominant+deficit+in+cerebrovascular+reactivity+in+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol+Aging%22%5BJournal%5D)">Forebrain-dominant deficit in cerebrovascular reactivity in Alzheimer's disease.</a> Neurobiol Aging. 33 (1), 75-82 (2012).</li>
<li>Mandell, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+cerebrovascular+reactivity+using+blood+oxygen+level-dependent+MRI+in+Patients+with+arterial+steno-occlusive+disease%3A+comparison+with+arterial+spin+labeling+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Mapping cerebrovascular reactivity using blood oxygen level-dependent MRI in Patients with arterial steno-occlusive disease: comparison with arterial spin labeling MRI.</a> Stroke. 39 (7), 2021-2028 (2008).</li>
<li>Greenberg, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small+vessels%2C+big+problems%5BTitle%5D)+AND+%22N+Engl+J+Med%22%5BJournal%5D)">Small vessels, big problems.</a> N Engl J Med. 354 (14), 1451-1453 (2006).</li>
<li>Hsu, Y. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blood+oxygenation+level-dependent+MRI+of+cerebral+gliomas+during+breath+holding%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Blood oxygenation level-dependent MRI of cerebral gliomas during breath holding.</a> J Magn Reson Imaging. 19 (2), 160-167 (2004).</li>
<li>Mikulis, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preoperative+and+postoperative+mapping+of+cerebrovascular+reactivity+in+moyamoya+disease+by+using+blood+oxygen+level-dependent+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Preoperative and postoperative mapping of cerebrovascular reactivity in moyamoya disease by using blood oxygen level-dependent magnetic resonance imaging.</a> J Neurosurg. 103 (2), 347-355 (2005).</li>
<li>Han, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BOLD-MRI+cerebrovascular+reactivity+findings+in+cocaine-induced+cerebral+vasculitis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Clin+Pract+Neurol%22%5BJournal%5D)">BOLD-MRI cerebrovascular reactivity findings in cocaine-induced cerebral vasculitis.</a> Nat Clin Pract Neurol. 4 (11), 628-632 (2008).</li>
<li>Ellingsen, I., Hauge, A., Nicolaysen, G., Thoresen, M., Walloe, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+human+cerebral+blood+flow+due+to+step+changes+in+PAO2+and+PACO2%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Physiol+Scand%22%5BJournal%5D)">Changes in human cerebral blood flow due to step changes in PAO2 and PACO2.</a> Acta Physiol Scand. 129 (2), 157-163 (1987).</li>
<li>Ide, K., Eliasziw, M., Poulin, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relationship+between+middle+cerebral+artery+blood+velocity+and+end-tidal+PCO2+in+the+hypocapnic-hypercapnic+range+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol+%281985%29%22%5BJournal%5D)">Relationship between middle cerebral artery blood velocity and end-tidal PCO2 in the hypocapnic-hypercapnic range in humans.</a> J Appl Physiol (1985). 95 (1), 129-137 (2003).</li>
<li>Xie, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebrovascular+response+to+carbon+dioxide+in+patients+with+congestive+heart+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Respir+Crit+Care+Med%22%5BJournal%5D)">Cerebrovascular response to carbon dioxide in patients with congestive heart failure.</a> Am J Respir Crit Care Med. 172 (3), 371-378 (2005).</li>
<li>Rostrup, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+differences+in+the+CBF+and+BOLD+responses+to+hypercapnia%3A+a+combined+PET+and+fMRI+study%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Regional differences in the CBF and BOLD responses to hypercapnia: a combined PET and fMRI study.</a> Neuroimage. 11 (2), 87-97 (2000).</li>
<li>Zande, F. H., Hofman, P. A., Backes, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+hypercapnia-induced+cerebrovascular+reactivity+using+BOLD+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroradiology%22%5BJournal%5D)">Mapping hypercapnia-induced cerebrovascular reactivity using BOLD MRI.</a> Neuroradiology. 47 (2), 114-120 (2005).</li>
<li>Kastrup, A., Kruger, G., Neumann-Haefelin, T., Moseley, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+cerebrovascular+reactivity+with+functional+magnetic+resonance+imaging+comparison+of+CO%282%29+and+breath+holding%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Assessment of cerebrovascular reactivity with functional magnetic resonance imaging comparison of CO(2) and breath holding.</a> Magn Reson Imaging. 19 (1), 13-20 (2001).</li>
<li>Bright, M. G., Donahue, M. J., Duyn, J. H., Jezzard, P., Bulte, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+basal+vasodilation+on+hypercapnic+and+hypocapnic+reactivity+measured+using+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cereb+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">The effect of basal vasodilation on hypercapnic and hypocapnic reactivity measured using magnetic resonance imaging.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 31 (2), 426-438 (2011).</li>
<li>Slessarev, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prospective+targeting+and+control+of+end-tidal+CO2+and+O2+concentrations%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Prospective targeting and control of end-tidal CO2 and O2 concentrations.</a> J Physiol. 581 (3), 1207-1219 (2007).</li>
<li>Wise, R. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+forcing+of+end-tidal+carbon+dioxide+and+oxygen+applied+to+functional+magnetic+resonance+imaging%29%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cereb+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">Dynamic forcing of end-tidal carbon dioxide and oxygen applied to functional magnetic resonance imaging).</a> J Cereb Blood Flow Metab. 27 (8), 1521-1532 (2007).</li>
<li>Yezhuvath, U. S., Lewis-Amezcua, K., Varghese, R., Xiao, G., Lu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+assessment+of+cerebrovascular+reactivity+using+hypercapnia%5BTitle%5D)+AND+%22BOLD+MRI.+NMR+Biomed%22%5BJournal%5D)">On the assessment of cerebrovascular reactivity using hypercapnia.</a> BOLD MRI. NMR Biomed. 22 (7), 779-786 (2009).</li>
<li>Lu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alterations+in+cerebral+metabolic+rate+and+blood+supply+across+the+adult+lifespan%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+Cortex%22%5BJournal%5D)">Alterations in cerebral metabolic rate and blood supply across the adult lifespan.</a> Cereb Cortex. 21 (6), 1426-1434 (2011).</li>
<li>Marshall, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impaired+cerebral+vascular+reactivity+in+multiple+sclerosis+measured+with+hypercapnia+perfusion+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22JAMA+Neurology%22%5BJournal%5D)">Impaired cerebral vascular reactivity in multiple sclerosis measured with hypercapnia perfusion MRI.</a> JAMA Neurology. In press, Forthcoming.</li>
<li>Thomas, B. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Life-long+aerobic+exercise+preserved+baseline+cerebral+blood+flow+but+reduced+vascular+reactivity+to+CO2%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Life-long aerobic exercise preserved baseline cerebral blood flow but reduced vascular reactivity to CO2.</a> J Magn Reson Imaging. 38 (5), 1177-1183 (2013).</li>
<li>Liu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Age-related+differences+in+memory-encoding+fMRI+responses+after+accounting+for+decline+in+vascular+reactivity%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Age-related differences in memory-encoding fMRI responses after accounting for decline in vascular reactivity.</a> Neuroimage. 78, 415-425 (2013).</li>
<li>Liu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+physiologic+modulators+of+fMRI+signals%5BTitle%5D)+AND+%22Hum+Brain+Mapp%22%5BJournal%5D)">A comparison of physiologic modulators of fMRI signals.</a> Hum Brain Mapp. 34 (9), 2078-2088 (2013).</li>
<li>Zappe, A. C., Uludag, K., Oeltermann, A., Ugurbil, K., Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+influence+of+moderate+hypercapnia+on+neural+activity+in+the+anesthetized+nonhuman+primate%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+Cortex%22%5BJournal%5D)">The influence of moderate hypercapnia on neural activity in the anesthetized nonhuman primate.</a> Cereb Cortex. 18 (11), 2666-2673 (2008).</li>
<li>Xu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+influence+of+carbon+dioxide+on+brain+activity+and+metabolism+in+conscious+humans%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cereb+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">The influence of carbon dioxide on brain activity and metabolism in conscious humans.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 31 (1), 58-67 (2011).</li>
<li>Thesen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Depression+of+cortical+activity+in+humans+by+mild+hypercapnia%5BTitle%5D)+AND+%22Hum+Brain+Mapp%22%5BJournal%5D)">Depression of cortical activity in humans by mild hypercapnia.</a> Hum Brain Mapp. 33 (3), 715-726 (2012).</li>
<li>Lu, H., Golay, X., Pekar, J. J., Van Zijl, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+magnetic+resonance+imaging+based+on+changes+in+vascular+space+occupancy%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Functional magnetic resonance imaging based on changes in vascular space occupancy.</a> Magn Reson Med. 50 (2), 263-274 (2003).</li>
</ol>

HL ו-PL הם ממציאים של פטנט זמני, בבעלות המרכז הרפואי UT Southwestern, המתאר חלק ממערכת אספקת הגז.

דוח זה מוצג מערכת אספקת גז MR-תואם ופרוטוקול ניסוי מקיף המאפשר המיפוי של תגובתיות כלי דם במוח האנושי. תרשים של מערכת אספקת הגז מתואר באיור 1. כל החלקים בתוך חדר סורק MRI הם פלסטיק כדי להבטיח תאימות MRI שלהם. המערכת יכולה להיות מחולקת מבחינה רעיונית לשלוש תת-מערכות, הכולל תת-מערכת צריכת גז (תיק, צינור אספקה, שסתום דו-כיווני), תת-מערכת ממשק נשימה (קליפ האף, שופר, צינור בצורת U), ו תת-מערכת ניטור (CO 2 ריכוז, ריווי חמצן, קצב לב, קצב נשימה). תת-מערכת צריכת הגז מאפשרת הגז על מנת שינשום להגיע הסתום דו-כיווני. בשאיפה רק אוויר, אבל לא נשפו אוויר, יזרום דרך תת-מערכת זו. תת-מערכת ממשק הנשימה מאפשרת את הנושא לנשום פנימה והחוצה הגז המיועד. שני הגז נשם ונשף יזרום דרך תת-מערכת זו. Monitorinתת-מערכת g ולכן צריכה לטעום את הגז בנקודה לאורך תת-מערכת ממשק נשימה. יישומים קליניים של טכניקה זו עשויים לכלול הערכות של כלי דם במוח במילואי מחלות נוירולוגיות כגון שבץ מוחי, טרשת עורקים, מויה מויה, דמנציה וסקולרית, טרשת נפוצה, וגידול במוח. גם הטכניקה יכולה לשמש במחקרי MRI תפקודיים לנרמל או לכייל אות fMRI לכימות טוב יותר של פעילות העצבית 23,24. תכונה חשובה של המערכת המוצעת ופרוטוקול ניסוי היא שתערובת הגז יכולה להיות מועברת לנושא, תוך גרימת תנועה או אי נוחות מינימאלית. לכן, זה קריטי למקום צינור U-צורה (פריט # 12) באופן שבו (והשופר מחובר לקצה שלו) באופן טבעי נופלים כלפי מטה לתוך פיו של הנושא. בדרך זו, הנושא לא צריך להשתמש בשרירי הפנים שלו להחזיק או לתמוך בשופר. זה גם יבואנמלה להיות מודע לכך שהנושא לא תוכל לדבר בזמן שהשופר הוא בפה שלהם. לכן, החוקר צריך להימנע מלדבר על הנושא עם צליל שאלה. במקום זאת, יש לתת הוראות ברורות רק, סופיות. בנוסף, חוקר צריך לשים לב לפרמטרים הפיסיולוגיים (למשל, EtCO 2, אז 2, קצב לב, קצב נשימה) בכל המהלך של הניסוי ויגיב מייד כאשר אחד או יותר מהפרמטרים הפיסיולוגיים לסטות מחוץ לטווח האופייני . בעוד סקר מקיף של מערכות אספקת גז אחרות המשמש בספרות הוא מעבר להיקף של מאמר זה, הוא שימושי כדי להשוות את המערכת הנוכחית לכמה אלה נפוצים 17,18. הבדל עיקרי הוא שהמערכת שלנו משתמשת בשופר כדי לספק את הגז המיועד בעוד שרוב המערכות אחרות השתמשו מסכה בעיצוב. הסיבוכים האפשריים של שימוש במסכה שני קפלים. , O מסכה ראשונהccupies כמות משמעותית של מרחב, וזה אולי לא תמיד להיות ריאלי כדי להתאים את המסכה אל תוך החלל ההדוק בתוך סליל הראש, בהתחשב בכך ש, לנושאים רבים, אפם היה כמעט לגעת בסליל הראש גם ללא מסכה. הדבר נכון במיוחד במקרה של סלילי הראש נועדו להשיג רגישות גבוהה, אשר בדרך כלל מתוכננים להתאים היטב לראשו של הנושא. סיבוך שני קשורים לעיצוב מסכה הוא שיש חלל גדול בתוך המסכה שתוצאת הערבוב משמעותי של גז נשם ונשף. כתוצאה מכך, זה יכול להשפיע על הדיוק של מדידת EtCO 2, אשר באופן אידיאלי צריך להיות מבוססת על גז ננשף בלבד. מדויקים EtCO 2 הוא כמובן חשוב לאמינות של מפת CVR. הבדל חשוב נוסף של המערכת שלנו בהשוואה למערכות רבות אחרות הוא שהמערכת שלנו מספקת את הגז משקית במקום מיכל דלק. לכן, אין צורך בטנקים באזור הסורק, כדי לחסוך מקום יקר בהמשך<html> רול חדר של חבילת ה- MRI. בעיצוב שלנו, אנחנו מביאים את התיק לפני תחילת הסריקה ו, בעקבות הסריקה, השקית מתרוקנת, מקופלת, ולשים בצד. לבסוף, בהשוואה למספר מערכות אחרות 18,21, מערכת אספקת הגז הנוכחית היא פשוט יותר, דורש זמן הכשרה פחות, וחומרים שלה הם פחות יקרים. יש לציין, כי על אף הפרוטוקול המובא בדוח זה מתמקד בעיקר בCO 2 שאיפה, מערכת אספקת הגז שהוצגה מאפשרת המשלוח של תערובות גז אחרות (למשל, כל חלק של O 2, חלק כלשהו של CO 2, כל שבריר של N 2, והשילוב שלהם) לאדם עבורם לנשום בזמן הוא / היא שוכב בתוך סורק MRI. אפשר גם להשתמש במערכת אספקת הגז מחוץ להקשר של MRI, למשל בשיתוף עם אלקטרואנצפלוגרם (EEG), magnetoencephalogram (MEG), טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET), או הדמיה אופטימלית. _content &quot;&gt; כאשר מתן המלצת הפרמטרים הדמיה, יש לנו התמקדתי בעיקר ברצף BOLD. רצף נוסף שיכול להיות פוטנציאל בשימוש במיפוי CVR הוא תיוג ספין עורקים (ASL) MRI, המספק מדד כמותי לזרימת דם במוח (CBF) ביחידות פיזיולוגיות (מיליליטר דם לכל 100 גרם רקמה לדקה). לכן, יש את היתרון של מיפוי CVR מבוסס ASL הוא שהתוצאות הן קלים יותר לפרש, שלא כמו אות BOLD המשקפת השפעה משולבת של זרימת דם, נפח דם, כמו גם תרומות אפשריות של שינויים מטבוליים במוח במהלך CO 2 האתגר 25-27. עם זאת, הגבלה של טכניקת ASL היא שהרגישות שלה היא כמה קפלים נמוך מזה של 28 BOLD. כתוצאה מכך, הניסיון שלנו הוא ש, בהווה, זה הוא המאתגר ביותר להשגה ברמת פרט, voxel-by-voxel מפת CVR באמצעות ASL. לכן, ללימודי יישום של CVR, אנחנו בעיקר להשתמש ברצף BOLD וכך גם להתמקד בטכניקה זו בouהמלצות r. מגבלה אחת של השיטה הנוכחית היא שהנשימה דרך שופר עם האף החסום (על ידי קליפ האף) היא לא טבעית לחלוטין וכמה נושאים (במיוחד חולים) עלולים לתפוס את זה כמקור של אי נוחות. נשימה עם קליפ השופר והאף יכולה גם להחמיר את התחושה של קלסטרופוביה. בנוסף, הנושא עלול להיתקל יובש בפה בשל נשימה דרך פה בלבד. לכן, מומלץ שהחוקר ינסה כמיטב יכולתו כדי להשלים את הניסוי במהירות. לבסוף, חשוב לציין כי, על סמך הניסיון של המחברים, אי הנוחות הפוטנציאלית שהוזכר לעיל היא חולפת ותיעלם ברגע שהניסוי יסתיים.

המוח מהווה כ -2% מכלל משקל הגוף, אך צורך כ -20% מכלל האנרגיה 1. שלא במפתיע, אספקת דם מספקת ומוסדרת בזהירות היא קריטית כדי לענות על ביקוש זה אנרגיה גבוהה ולמוח כדי לתפקד כראוי. יתר על כן, המוח הוא איבר במרחב ובזמן הטרוגנית דינמי, עם אזורים שונים דורשים כמות אספקת דם שונה בזמן שונה. לכן, אפנון דינמי של אספקת דם מייצג דרישה חשובה במחזור המוח אנושי. למרבה המזל, זה ידוע כי כלי דם אינם רק צינורות קשיחים ושהתפקיד חשוב של כלי דם הוא להתרחב ולהתכווץ מבוסס על הביקוש של המוח ותנאים פיסיולוגיים 2. רכוש פונקציונלי זו של כלי השיט, הידוע בשם מוחין וכלי הדם-Reactivity (CVR), נחשב לindictor שימושי של בריאות כלי דם ועלול למצוא את היישומים בכמה conditio נוירולוגיותns כגון שבץ 3, 4 דמנציה, טרשת עורקים 5, מחלות כלי שיט קטנות 6, גידול במוח 7, מויה מויה 8, וסמי התמכרות 9. בפיזיולוגיה ובספרות הרדמה, ידוע כי, משום שגז CO 2 הוא vasodilator חזק, ניתן להעריך CVR על ידי שינוי CO 2 רמת עורקים (למשל, שאיפה של כמות קטנה של CO 2) תוך מעקב תגובות של כלי דם 10-13 . בתחום ההדמיה ורדיולוגיה, מיפוי CVR באמצעות MRI במהירות מתפתח כסמן חדש של עניין עבור רבים מדענים ורופאים 8,14-19 בסיסיים. בדרך כלל זה מוערך על ידי בחינה כמה תגובה של כלי דם נגרמת על ידי אתגר vasoactive. עם זאת, יש צורך בהתקדמות טכנית במערכת אספקת הגז וסטנדרטיזציה של פרוטוקול ניסוי. אספקת תערובת גז מיוחדת לנושא בתוך סורק MRI היא לא שיקולים של מה בכך ומיוחדיםנדרשים לעיצוב MRI תואם. שיקולים מיוחדים נדרשים בעיצוב מערכת אספקת גז MRI תואמת. שיקולים מיוחדים אלה כוללים: 1) כל הרכיבים חייבים להיות לא-מתכתיים (מתכת לא יכולה לשמש בתוך MRI); 2) המערכת צריכה לעבוד בתוך חלל קטן שמערכת MRI וסליל ראשה לאפשר; 3) המערכת צריכה לעבוד עם מצב של שכיבה (כמו סורק MRI דורש) במקום לשבת למעלה, ללא חוסר נוחות; 4) פרמטרים פיסיולוגיים רלוונטיים, כגון CO2 הסוף-גאות ושפל (EtCO2, קירוב של תוכן CO2 בדם העורקים) וריווי חמצן עורקים, יש לרשום בצורה מדויקת עם שניות של דיוק עיתוי ומאוחסנים במחשב לשימוש ניתוח. בעיות אלה עלולות להגביל את היקף היישומים של מיפוי CVR. בדוח זה, שהצגנו פרוטוקול ניסוי שמשתמש במערכת אספקת הגז מקיפה לווסת את התוכן של גז השראה בעוד הנושא שוכב בתוך סורק MRI. שלנוing גישה זו, החוקר יכול הלא פולשני להחיל גירוי vasoactive למשתתף עם אי נוחות מינימאלית או תנועה בתפזורת. פרמטרים פיסיולוגיים ותמונות MRI נרשמו במהלך כל התקופה של כ -9 דקות, שהייתה מורכבות מלוקים לסירוגין (1 דקות לכל בלוק) של חדר-אוויר ונשימה גז hypercapnic. נציגי תוצאות מוצגות. יישומים ומגבלות פוטנציאליים הם דנו.

<table><tbody><tr><td>תיק דאגלס&nbsp;</td><td>מכשירי הרווארד</td><td>500942</td><td>קיבולת 200 ליטר</td></tr><tr><td>שסתום תלת כיווני</td><td>הנס רודולף</td><td>CR1207</td><td>100% פלסטיק</td></tr><tr><td>שסתום דו כיווני שאינו נושם</td><td>הנס רודולף</td><td>CR1480</td><td>22 מ"מ/15 מ"מ</td></tr><tr><td>דיאפרגמה</td> מזהה <td>הנס רודולף</td><td>602021-2608</td><td>גודל: בינוני, סוג: ספירלה</td></tr><tr><td>חתיכת פה</td><td>הנס רודולף</td><td>602076</td><td>סיליקון, דגם #&nbsp; 9061</td></tr><tr><td>קליפ אף</td><td>הנס רודולף</td><td>201413</td><td>קצף פלסטיק, דגם #9014</td></tr><tr><td>צינור אספקת גז</td><td>Vacumed</td><td>1011-108</td><td></td></tr><tr><td>שרוול כחול</td><td>Vacumed</td><td>22254</td><td></td></tr><tr><td>צינור דגימת גז</td><td>QoSINA</td><td>T4305</td><td></td></tr><tr><td>דק זכר</td><td>luer QoSINA</td><td>11547</td><td></td></tr><tr><td>מסנן הידרופובי</td><td>פיליפס מערכות</td> <td>רפואיות9906-00</td> צינור <td>חד פעמי</td></tr><tr><td>בצורת U</td><td>תוצרת הבית</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מחבר מרפק</td><td>QoSINA</td><td>51033</td><td></td></tr><tr><td>EtCO2 צג</td><td>פיליפס מערכות רפואיות</td><td>דגם 1265</td><td></td></tr><tr><td>אוקסימטריית דופק&nbsp;</td><td>מערכות ניטור MRI</td> <td>Invivo</td><td>Expression</td></tr><tr><td>סורק MRI&nbsp;</td><td>Philips</td><td>Achieva 3.0T TX</td><td></td></tr><tr><td>חומר חיטוי</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>04-355-13</td><td>Decon BDD Bacdown חומר חיטוי</td></tr></tbody></table>

mri מיפוי של כלי הדם במוח reactivity באמצעות אתגרי משאיפת גז

MRI Mapping of Cerebrovascular Reactivity via Gas Inhalation Challenges

המוח הוא איבר במרחב ובזמן הטרוגנית דינמי, עם אזורים שונים דורשים כמות אספקת דם שונה בזמן שונה. לכן, היכולת של כלי הדם להתרחב או להתכווץ, הידוע בשם מוחין וכלי הדם-Reactivity (CVR), מייצגת תחום חשוב של תפקוד כלי דם. סמן הדמיה המייצג רכוש דינמי זה יספק מידע חדש של כלי מוחי בתנאים בריאים וחולים כגון שבץ מוחי, דמנציה, טרשת עורקים, מחלות כלי שיט קטנות, גידול במוח, פגיעה מוחית טראומטית, וטרשת נפוצה. כדי לבצע סוג זה של מדידה בבני אדם, יש צורך לספק גירוי vasoactive כגון CO 2 ו / או תערובת גז O 2 ואילו מוח כמותי תמונות בתהודה מגנטיות (MRI) הנאספות. בעבודה זו, שהצגנו מערכת MR תואמת גז-אספקה ​​והפרוטוקול קשור המאפשר המשלוח של תערובות גז מיוחד (למשל, </em&gt; O 2, CO 2, N 2, והשילובים שלהם) ואילו הנושא שוכב בתוך סורק MRI. מערכת זו היא יחסית פשוטה, חסכונית, וקלה לשימוש, ופרוטוקול הניסוי מאפשר מיפוי מדויק של CVR בשני מתנדבים בריאים וחולים עם הפרעות נוירולוגיות. גישה זו יש הפוטנציאל לשמש ביישומים קליניים רחבים ובהבנה טובה יותר של כלי דם במוח הפתופיזיולוגיה. בסרטון, אנו מדגימים כיצד להגדיר את המערכת בתוך חבילת MRI וכיצד לבצע ניסוי מלא על משתתף אנושי.

שני סוגים של נתונים שנאספו בפרוטוקול המוצע, הקלטות פיסיולוגיות ותמונות MR. איורים 2 ו -3 קלטות תכנית של פרמטרים פיסיולוגיים מנושא הנציג. עקבות שחורות באיור 2 מציג כמובן CO 2 הזמן נרשם על ידי צג CO 2, המייצג את תוכן CO 2 באוויר שנדגמו ליד השופר. שים לב שעקבות זה משתנים במהירות כפונקציה של זמן. סיבה לכך הוא, בשלב השאיפה של מחזור הנשימה, הקלטה זו משקפת את תוכן CO 2 באוויר והשאיפה, בשלב הנשיפה, הקלטה זו משקפת את תוכן CO 2 באוויר הננשף. ככזה, השיא העליון של כל מחזור נשימה, המכונה סוף-גאות CO 2 או EtCO 2, מייצג את תוכן CO 2 בריאות, אשר ניתן להשתמש בי כ כריכוז CO 2 בדם העורקי. ה הערהבריכוז CO 2 בדם העורקי הוא כוח המניע, כלומר, פונקצית קלט, של תגובת vasodilatory. הפסגות של עקבות CO 2 (עקומה אדומה באיור 2) הותוו עם אלגוריתם זיהוי שמחפש את שיאו בכל נשימה, בשילוב עם בדיקה ותיקון ידניים. זאת בעקבות סינון חציון להסיר פסגות פתאומיות עקב נשימה חלקית ולתת דין והחשבון לערבוב דם במהלך זרימה מכלי ריאה לכלי מוחי. כמובן הפעם האחרונה EtCO 2 מוצג על ידי העקומה הירוקה באיור 2 ונעשה בו שימוש בחישוב CVR. איור 3 מציג את הקורסים של קצב נשימה, שבריר עורקי רוויון חמצן (SO 2), וקצב לב בזמן. קצב הנשימה מתקבל מהצג CO 2 תוך כך 2 וקצב לב מתקבלים מדופק oximetry. כפי שניתן seen, הפרמטרים האלה לא מראים שינוי שיטתי עם אתגר hypercapnia. הערה hypercapnia זה לגרום להיפר-ונטילציה בנושא, ובכך הלחץ החלקי O 2 בריאות יגדל בצניעות. עם זאת, השפעתה על כך 2 היא מינימאלית כמו המוגלובין בדם כבר רווי במידה רבה בנשימת חדר-אוויר ועקומת ניתוק החמצן היא שטוחה למדי בטווח ש. איור 4 מראה תמונות MR BOLD נציג בזמן הניסוי שונה. עוצמת האות הממוצעת (ביחידות MR שרירותיות) מוצגת גם. ניתן לראות שאות BOLD במוח מראה על עלייה עם CO 2 שאיפה. שים לב שההבדל בין אות חדר-האוויר וCO 2 תקופות הוא בסדר הגודל של 1-3% במשרעת. שילוב נתונים מהקלטות פיסיולוגיות ותמונות MR, ניתן לחשב מפת CVR voxel-by-voxel. נציג 5 ניתן לראות בתרשיםמפות CVR (ביחידות של שינוי אות% למ&quot;מ הכספי CO שינוי 2) לנושא בריא נסרק בחמישה ימים שונים, מדגימות שחזור מצוין של התוצאות. הטכניקה שהוצעה עד כה יושמה במחקרים של הזדקנות 20, מחלת אלצהיימר 4, טרשת נפוצה 21, ואימון גופני 22. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig1highres.jpg" /> איור 1. תרשים של מערכת אספקת הגז. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig2highres.jpg" /> איור 2. כמובן CO 2 זמן מנושא נציג duלצלצל בניסוי. מגזרים של CO 2 עקבות תוכן נשימה-by-נשימה כפי שנרשם על ידי צג CO 2 מוצגים לתקופה נשימת אוויר חדר (למטה משמאל), 5% CO 2 תקופת משאיפת (למטה מימין). קורסי זמן שחולצו EtCO 2 מוצגים בעקומות צבעוניות. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig3highres.jpg" /> פרמטרים איור 3. הקלטות פיזיולוגיה מנושא הנציג במהלך הניסוי. () קצב נשימה (BPM, נשימה לדקה) כמובן של הנושא זמן. (ב) כל כך 2 (%) כמובן זמן של הנושא. לב (C) שיעור כמובן בנושא זמן (BPM, הכה לדקה). הנושא הוא<html> אותו אחד כמו שבאיור 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig3large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig4highres.jpg" /> איור 4. תמונות MR BOLD נציג בזמן הניסוי שונה. עוצמות ממוצעת אות של פרוסת המוח מוצג (הפרוסה צירית # 54 בחלל משרד תשתיות הלאומי) הם הראו בשורה התחתונה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52306/52306fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/52306/52306fig5highres.jpg" /> איור 5. מפת הנציג CVR מנושא הנציג.קבצים / ftp_upload / 52,306 52306fig5large.jpg &quot;target =&quot; .jove.com / / _ blank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

הדמיה לא פולשנית של יכולת כלי הדם במוח להתרחב או להתכווץ עשויה לאפשר הבנה טובה יותר של פתופיזיולוגיה מוחית במחלות נוירולוגיות שונות. הדוח הנוכחי מתאר פרוטוקול הניתן לשחזור ונוח למטופל לביצוע הדמיית תגובתיות כלי דם בבני אדם באמצעות הדמיית תהודה מגנטית (MRI).

MRI מיפוי של כלי הדם במוח Reactivity באמצעות אתגרי משאיפת גז

The brain is a spatially heterogeneous and temporally dynamic organ, with different regions requiring different amount of blood supply at different time. ...

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא למדוד את התגובתיות של כלי הדם המוחיים באמצעות מודולציה של תכולת גז הפחמן הדו-חמצני בדם תוך כדי תיעוד שינויים בפרפוזיה של המוח באמצעות MRI. דבר זה מושג תחילה על ידי הגדרת מערכת אספקת הגז התואמת ל-MRI.השלב השני הוא הכנת הציוד הדרוש להקלטת פרמטרים פיזיולוגיים כגון פחמן דו-חמצני בסוף הנשיפה. לאחר מכן, הנבדק מקבל אטם לאף ופיה, ומוהנחה לנשום דרך הפה בקצב נשימה נוח. השלב האחרון הוא ביצוע סריקת MRI, שבמהלכה הגז הנשאף מוחלף באופן מחזורי בין אוויר חדר לבין פחמן דו-חמצני.בסופו של דבר, נעשה שימוש בניתוח רגרסיה לינארית בין נתוני ה-MRI לבין רמות ה-CO2 הגאליות כדי לקבוע את התגובתיות הווסקולרית המוחית. היתרון העיקרי של טכניקת מיפוי CVR זו על פני שיטות קיימות בספרות הוא שמערכת אספקת הגז פשוטה. ההליך דורש זמן הכשרה קצר יותר והציוד זול יותר.אדגים את ההליך הזה יחד עם שני מעמיתיי ועם Yame Chan לפני הניסוי. ראשית, סקרו את תרשים מערכת הובלת הגז כפי שמוצג כאן. לאחר מכן, התחילו בהכנה על ידי מילוי שק דאגלס (Douglas bag) בנפח 200 liter בתערובת גז בדרגה רפואית המכילה 5% carbon dioxide, 21% oxygen ו-74% nitrogen.בשלב הבא, הכניסו שתי דיאפרגמות לתוך השסתום הדו-כיווני למניעת נשיפה חוזרת כדי להבטיח זרימת גז חד-כיוונית. לאחר מכן, העבירו את השסתום הדו-כיווני המורכב ואת שק דאגלס מלא הגז לחדר המגנט. חברו את צינור אספקת הגז לקצה הכניסה של השסתום הדו-כיווני, ולאחר מכן הצמידו אותו לדופן סליל הראש לתמיכה במשקל.חבר את הקצה השני של צינור ההולכה לשק דאגלס (Douglas bag) הממולא בגז. חבר את פיית הפה לצינור בצורת U באמצעות מחבר זווית עם פתח לדגימת גז אטום. לאחר מכן, חבר את צינור דגימת הגז לצינור בצורת U באמצעות מחבר זווית נוסף.חבר מסנן אוויר קטן לקצה השני של צינור דגימת הגז. לאחר מכן, חבר את הקצה השני של מסנן האוויר למד הפחמן הדו-חמצני. בחדר הבקרה של יחידת ה-MRI.הפעל את מסכי הניטור של הפחמן הדו-חמצני והמדד לסטורציית חמצן (pulse oximetry) ובצע כיול אוטומטי למסך הניטור של הפחמן הדו-חמצני. לאחר מכן, חבר את המסכים למחשב נייד באמצעות יציאות USB. פתח את תוכנת ה-hyper terminal המתקשרת עם המסכים.כדי לסנכרן את המסכים, השתמשו בטיימר ורשמו את הזמן של כל מסך. ניתן יהיה להתחשב בהפרשי התזמון בשלב מאוחר יותר. בעיבוד הנתונים, הכניסו קצה אחד של מוט סימון לתוך מוליך גלים כך שקצה אחד יהיה בתוך חדר המגנט והשני בחדר הבקרה.פס זה ישמש להודעת החוקר בתוך חדר המגנט כאשר יש צורך להעביר את השסתום התלת-כיווני במהלך הסריקה. לאחר סינון לבטיחות MRI וקבלת הסכמה מדעת, הנח את הנבדק לשכב על שולחן ה-MRI. ספק את כפתור הקריאה לאחות למקרה שהנבדק יחוש באי-נוחות במהלך הליך הסריקה.לאחר מכן, בקש מהנבדק או מהנבדקת לנגב את האף באמצעות מגבון. כדי להסיר שומנים מהעור, הנחה את הנבדק לנשום דרך הפה, להגדיר ולשמור על קצב נשימה, והנח על אפו של הנבדק את תפס האף. לאחר מכן, חבר את הקצה הפתוח של הצינור בצורת U לפתח האמצעי של השסתום הדו-כיווני באמצעות מחבר הזווית.בשלב הבא, מקם בעדינות את פיה המכשיר כך שהנבדק יוכל לנשום דרכו. לאחר מכן, חבר בעדינות את חיישן מד סטורציה (pulse oximetry) לאצבע. ודא שראשו של הנבדק נמצא במרכז ה-ISO של סליל הראש.לאחר מכן, החליקו את שולחן ה-MRI אל תוך פתח המגנט. בשלב זה, חוקר אחד צריך להישאר בתוך חדר המגנט כדי לנטר את הנבדק ולהפעיל את השסתום התלת-כיווני בשק דאגלס (Douglas bag). ודאו שחוקר זה עונד אטמי אוזניים ואוזניות כדי לחסום את רעשי ה-MRI בחדר הבקרה.בדקו את פרמטרי ה-CO2 בסוף הנשיפה ואת שבירת רוויית החמצן העורקי המוצגים במסכי ניטור הפחמן הדו-חמצני ומד הדופק. התחילו את הקלטה של הפרמטרים במחשב הנייד. התחילו בסריקה באמצעות רצף blood oxygen level dependent או bold עבור סורק MRI של 3 Tesla.פרמטרי הדימות מוצגים כאן מקרוב. עקוב אחר המדדים הפיזיולוגיים של הנבדק לאורך כל הסריקה. עיין בגיליון שהוכן מראש שבו רשום תזמון החלפת השסתומים, והנע בעדינות את מוט האיתות כאשר נדרשת החלפה.בעת קבלת סימן, על החוקר שנמצא בחדר המגנט להפעיל את שק דאגלס (Douglas bag) בהתאם לתנועת מוט הסימון, השולט בסוג הגז שהנבדק שואף. יש להמשיך בפעולה זו לאורך המחקר, במהלך תקופת ההדמיה שנמשכת תשע דקות. ודא שהחלפת השסתום מתבצעת בערך פעם בדקה.שים לב כי תזמון ההחלפה אינו חייב להיות מדויק לחלוטין, כל עוד נרשם מהלך הזמן של ה-CO2 בכותרת הסיום. השתמש באינטרקום כדי להודיע לנבדק שהסריקה הסתיימה. לאחר מכן, החלק החוצה את שולחן הסורק והסר בעדינות את תפס האף ופיית הפה מהנבדק תוך הגשת נייר ניגוב למחיקת הרוק, והסר בעדינות את חיישן האצבע.לאחר מכן, אפשרו לנבדק לשבת ולהרד מהשולחן של ה-MRI. השליכו את צינורות דגימת הגז, מסנן האוויר, פיית הפה ואטם האף, אך נקו את כל הרכיבים הרב-פעמיים. נתקו את השסתום הדו-דרכי מהרכיבים האחרים, והסירו את הדיאפרגמות מהשסתום.השרו את השסתום הדו-כיווני, את הדיאפרגמה ואת הצינור בצורת U בחומר חיטוי ריכוזי נטול פוספטים המכיל חומרים פעילי שטח, כגון detergent disinfectant של back down. השרו במיכל למשך 20 דקות, ולאחר מכן שטפו היטב במים מזוקקים. ייבשו את הצינור בצורת U באמצעות אוויר דחוס.הניחו את השסתום הדו-כיווני ואת הדיאפרגמות על משטח עבודה נקי והניחו להם להתייבש באוויר, רוקנו לחלוטין את שק דוגלס (Douglas bag) והסירו את מוט האיתות ואת הצינור האפור. לבסוף, בצעו ניתוח נתונים של מדידות ה-CO2 בסוף הנשיפה (end tidal CO2) שתועדו ושל תמונות ה-BOLD באמצעות תוכנת MATLAB ותוכנת statistical parametric mapping. בצעו רגרסיה ליניארית ווקסל-אחרי-ווקסל באמצעות SPM, שבה מהלך הזמן של ה-CO2 בסוף הנשיפה המוסט הוא המשתנה הבלתי תלוי ומהלך הזמן של אות ה-MRI הוא המשתנה התלוי.התוצאה היא מפת תגובתיות של כלי הדם המוחיים. איור זה מציג תמונות BOLD מייצגות בנקודות זמן ניסיוניות שונות. עוצמת האות הממוצעת מוצגת גם בשורה התחתונה.ניתן לראות כי אות ה-BOLD במוח מראה עלייה בעקבות שאיפת פחמן דו-חמצני. שימו לב כי הפרש האות בין תקופות של אוויר חדר לבין תקופות של פחמן דו-חמצני הוא בסדר גודל של 1% עד 3% באמפליטודה. דמות זו מציגה מפות מייצגות של תגובתיות כלי דם מוחיים ביחידות של אחוז שינוי באות למילימטר כספית.פחמן דו-חמצני. שינוי בנבדק בריא שנסרק בחמישה ימים שונים, המדגים הדירות מצוינת של התוצאות לאחר השליטה בטכניקה. ניתן לבצע טכניקה זו תוך תשע דקות אם היא מבוצעת כראוי ועם ניתוח נתונים מתאים כפי שמתואר במאמר שלנו, ובכך תתקבל מפת תגובתיות של כלי הדם המוחיים.

mri-mapping-cerebrovascular-reactivity-via-gas-inhalation

Research

JoVE Journal

Medicine

רפואה

מצגת זו ממחישה את השימוש של ה-fMRI לבחון המעגלים העצביים העומדים בבסיס קבלת ההחלטות. משימות תפיסתיות פשוטות בשילוב עם תגבורת תיאבון ו מרתיעה כדי לחקור כיצד להשפיע על תהליכים ותוצאות ההחלטה.

הדמיה תפקודית עם חיזוק, Eyetracking, ניטור פיזיולוגית

שיטת הדמיה MR ללמוד את התפלגות זרימת דם ריאתי תחת מגוון רחב של מצבים פיזיולוגיים, בחשיפה במקרה זה שלושה ריכוזים שונים חמצן השראה: היפוקסיה, normoxia ו hyperoxia, הוא תיאר. טכניקה זו מנצלת האדם ריאתי טכניקות מחקר בפיזיולוגיה בסביבה סריקת MRI.

דימות תהודה מגנטית כימות זלוף ריאתי באמצעות מכויל תיוג ספין העורקים

מטרת טכניקה זו היא להעריך (5-HT) סרוטונין תפקוד עצבי של בעל החיים חי ונושם חופשי עם הדמיה תרופתי באמצעות תהודה מגנטית (phMRI) ואת האתגר תוך ורידי עם סרוטונין סלקטיביים מעכבי ספיגה חוזרת (SSRI), פלואוקסטין.

השימוש fMRI אתגר תרופתי, מחקר קדם קליניים: בקשה מערכת 5-HT

השיטה המוצגת כאן משתמשת בטומוגרפיה פליטת פוזיטרונים בו זמנית והדמיה בתהודה מגנטית. במודל היפוקסיה-איסכמיה מוחית, שינויים דינמיים בחילוף חומרי דיפוזיה וגלוקוז להתרחש במהלך ולאחר פציעה. הנזק מתפתח וirreproducible במודל זה מחייב רכישה בו זמנית אם נתוני הדמיה רבי מודלי משמעותיים הם שיירכשו.

ההדמיה PET / MRI בו זמנית בעכבר מוחין היפוקסיה-איסכמיה

הדמיה של אוורור ספציפי היא טכניקת תהודה מגנטית תפקודית המאפשר כימות אוורור ספציפי באזור הריאה האנושית, באמצעות חמצן בשאיפה כסוכן ניגודיות. כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי לאסוף ולנתח נתונים ספציפיים הדמיה אוורור.

מיפוי כמותי של אוורור ספציפי בריאה האנושית באמצעות דימות תהודה מגנטית פרוטון וחמצן כסוכן ניגודיות

מאמר זה מתאר שיטה למדידת פעילות מחודשת ברשתית בvivo עם נושאים אנושיים באמצעות טכניקה לנשימה גז פרובוקציה לספק גירויים יום תוך רכישת תמונות ברשתית.

תגובתיות כלי דם רשתית המשוער על ידי קוהרנטיות אופטיות של טומוגרפיה ממוחשבת

הערכת תפקוד כלי הדם על ידי הדמיית תהודה מגנטית לבבית רגישה לחמצון בשילוב עם תמרוני נשימה וזואקטיביים ייחודית ביכולתה להעריך שינויים דינמיים מהירים בחמצון שריר הלב in vivo ולכן עשויה לשמש כטכניקת אבחון בעלת חשיבות קריטית לתפקוד כלי הדם הכליליים.

MRI לב רגיש לחמצון עם תמרוני נשימה ואזואקטיביים להערכה לא פולשנית של תפקוד לקוי של כלי הדם הכליליים

מדידות כמותיות של מטבוליזם של חמצן וגלוקוז על ידי PET הן טכנולוגיות מבוססות, אך פרטים על פרוטוקולים מעשיים מתוארים בדלילות בספרות. מאמר זה מציג פרוטוקול מעשי המיושם בהצלחה על סורק טומוגרפיה ממוחשבת של פליטת פוזיטרונים.

מחקרים מרובי מעקב של חמצן במוח ומטבוליזם של גלוקוז באמצעות סורק טומוגרפיה ממוחשבת של טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים בזמן טיסה

במאמר זה אנו מתארים את היישום של MRI ריאה תפקודי מפוענח בפאזה כטכניקת MRI פרוטון ללא חומר ניגוד להערכת אוורור ריאתי ודינמיקת זילוח. הוא תקף ויושם על פני חוזקות שדה שונות וקבוצות גיל שונות, והוא יכול לשפר את קבלת ההחלטות הקליניות בעתיד על ידי סיוע בכימות מחלות וניטור טיפול.

MRI ריאתי תפקודי בשלב לאוורור ריאתי והערכת זילוח (V/Q)

ריאה תפקודית תלת-ממדית (תלת-ממדית) היא טכניקת הדמיית תהודה מגנטית תפקודית (MRI) המאפשרת לכמת אוורור אזורי של כל נפח הריאה האנושית, באמצעות נשימת גאות ושפל ורכישה ללא חומרי ניגוד למשך 8 דקות. כאן, אנו מציגים פרוטוקול MR לאיסוף וניתוח נתוני הדמיה תלת מימדיים של PREFUL.

הדמיית תהודה מגנטית תפקודית של ריאות בפתרון פאזה תלת מימדית

למד מיפוי תגובתיות כלי דם מוחית באמצעות MRI ואתגרי משאיפת גז פחמן דו-חמצני. פרוטוקול זה מאפשר מדידה לא פולשנית של שינויים בדם במוח ובחינת מחלות נוירולוגיות בבני אדם.

MRI מיפוי של כלי הדם במוח Reactivity באמצעות אתגרי משאיפת גז

גלה סרטונים נוספים