Risonanza magnetica a contrasto di fase per valutare il flusso sanguigno nelle arterie di un ratto

Tutte le procedure che coinvolgono modelli animali sono state esaminate dal comitato istituzionale locale per la cura degli animali e dal comitato di revisione veterinaria JoVE.

1. Preparazione e monitoraggio degli animali

1. Lasciare tutti gli oggetti magneticamente sensibili come portafogli, chiavi, carte di credito, ecc. fuori dalla stanza dello scanner prima di iniziare la preparazione degli animali per la risonanza magnetica.
2. Inizialmente anestetizzare il ratto (ratto maschio di Sprague-Dawley (SD) di 2 mesi, 280-350 g) in una scatola di induzione utilizzando una miscela di isoflurano al 5% (ISO) e ossigeno (2 L/min) per 3-5 minuti, se necessario.
3. Quando l'animale è sdraiato e non mostra alcuna risposta a un pizzicamento della coda o delle dita, interrompere la somministrazione ISO e trasferire l'animale nella sala di scansione.
4. Posizionare il ratto nel letto MRI in posizione prona a testa in giù e fornire il 2-3% di ISO attraverso un dispositivo a cono per il naso per mantenere l'anestesia.
5. Monitora la respirazione posizionando un sensore del cuscino respiratorio sotto il busto dell'animale.
6. Collegare il sensore a un sistema respiratorio e verificare la frequenza respiratoria tra 40-50 battiti al minuto (bpm).
7. Per l'acquisizione PC-MRI cine-dipendente, posizionare un elettrodo rispettivamente sulla zampa anteriore destra e sulla zampa posteriore sinistra (Figura 1a).
8. Attorcigliare insieme i cavi dell'elettrocardiogramma (ECG).
9. Usa un supporto per la testa con barre auricolari e una barra per morsi per fissare l'animale e limitare il movimento della testa.
10. Utilizzare un sistema di riscaldamento ad aria calda o garze per mantenere la temperatura corporea mentre si è nel magnete.
11. Assicurarsi che l'onda R sia chiara sul monitor ECG (Figura 1b) e posizionare l'animale nello scanner. Non è necessario posizionare la bobina di superficie sulla parte superiore del collo dell'animale poiché le immagini vengono acquisite dalla bobina del volume.

2. Acquisizione MRI

1. Utilizzare il 2-3% di ISO per mantenere l'anestesia durante l'intera procedura di imaging. Monitorare continuamente le risposte fisiologiche e mantenerle il più costanti possibile.
2. Avviare le scansioni MRI una volta che l'animale è posizionato all'interno dello scanner e continua ad essere fisiologicamente stabile. In questo studio, utilizzare un sistema di risonanza magnetica per piccoli animali da 7 T con un'intensità di gradiente di 630 mT/m, ma è possibile utilizzare altre intensità di campo dei sistemi di risonanza magnetica per piccoli animali.
3. Seleziona la sequenza "Localizzatore" dal monitor della console dello scanner MRI e acquisisci le immagini di ricognizione lungo tutti e tre gli orientamenti utilizzando qualsiasi sequenza di acquisizione rapida delle immagini, , ad esempio , l'eco di rotazione veloce, per creare immagini coronali, assiali e sagittali. Lo scopo di queste immagini scout è quello di determinare i piani di imaging.
4. Assicurarsi che il centro della testa e del collo dell'animale si trovi al centro del magnete. Se necessario, regolare la posizione dell'animale fino a raggiungere la posizione corretta. Se l'animale viene riposizionato, ripetere la scansione per ottenere le immagini dell'esploratore.
5. Selezionare la sequenza "Angiogramma a tempo di volo (TOF)" dal monitor della console dello scanner MRI e acquisire prima un angiogramma TOF 2D per accertare la precisa posizione anatomica dell'arteria carotide comune (CCA). Utilizzare i seguenti parametri di scansione: tempo di ripetizione (TR)/ tempo di eco (TE)=22/4,87 ms, angolo di ribaltamento = 90°, campo visivo (FOV) = 40 × 40 mm², dimensione della matrice = 256 × 256, spessore della fetta 0,6 mm, con il numero di eccitazione (NEX) = 1.
   NOTA: Il nome della sequenza TOF potrebbe essere specifico per il venditore. L'utente può inserire questi parametri nel monitor della console.
6. Assicurarsi che la banda di saturazione sia "on" e sia posizionata in alto per evitare interferenze da segnali venosi.
   NOTA: Per la banda di saturazione, di solito viene fornita con la sequenza TOF. Se la banda di saturazione non viene visualizzata sul monitor, avvisare il tecnico dell'assistenza.
7. Dopo aver localizzato il CCA utilizzando l'angiogramma TOF, indirizzare il piano dell'immagine della PC-MRI al centro del CCA e orientare in modo tale che la fetta sia perpendicolare alla direzione del flusso sanguigno (Figura 2a).
8. Assicurarsi che sia la respirazione che il gating ECG siano collegati al sistema MRI, mostrando il segnale chiaro sul computer del monitor (Figura 1b), e impostare il modulo trigger su "on" nella "Modalità trigger" dal monitor della console dello scanner MRI.
9. Verificare che le risposte fisiologiche dell'animale siano stabili prima di avviare la scansione PC-MRI dal computer di monitoraggio (Figura 1b). Verificare che le selezioni di controllo siano "attivate" sia nel computer del monitor che nel monitor della console dello scanner MRI.
   NOTA: Il sistema di monitoraggio della fisiologia utilizzato in questo studio è fornito dal venditore. Per la maggior parte degli scanner per animali, vengono forniti sistemi di monitoraggio della fisiologia simili e sono specifici per il venditore.
10. Selezionare la sequenza PC-MRI dal monitor della console dello scanner MRI ed eseguire scansioni PC-MRI con gate utilizzando i seguenti parametri: TR/TE=15,55/4,51 ms (TR e TE minimi), angolo di capovolgimento=30°, FOV = 40 × 40 mm², dimensione della matrice = 192 × 192, spessore della fetta = 2 mm, codifica della velocità (VENC) = 120 cm/s, con NEX=8. Il VENC unidirezionale viene acquisito nella direzione del piano passante.
    NOTA: Il tempo di scansione è di circa 8,5 minuti, ma il tempo effettivo di scansione può essere leggermente diverso tra gli animali a causa della variazione dei cicli cardiaci.
11. Ripetere i passaggi 2.6-2.9 dell'acquisizione dell'immagine se la regione di interesse (ROI) deve essere modificata in un'altra posizione nel CCA, ad esempio alla biforcazione.
12. Al termine della scansione, rimuovere l'animale dallo scanner e rimetterlo nella gabbia di recupero.
13. Riscalda l'animale con una lampada riscaldante per mantenere la temperatura corporea. Tenere la lampada ad almeno 15 cm di distanza dall'animale per evitare il surriscaldamento.
14. Quando l'animale inizia a muoversi e mostra una risposta a un pizzicamento della coda o delle dita, spegni la lampada riscaldante.

Figura 1: Monitoraggio degli animali. (a) Gli elettrodi ECG sono posizionati sulla zampa anteriore destra e sulla zampa posteriore sinistra e il sensore del cuscino respiratorio è posizionato sotto il busto dell'animale. (b) L'ECG e i segnali respiratori sono chiaramente visibili sul monitor.

Figura 2: Illustrazione della posizione delle scansioni PC-MRI e delle immagini rappresentative. (a) Posizionamento della fetta sulle viste sagittale e coronale ricostruite dall'angiogramma TOF. La linea blu indica un piano dell'immagine a livello del punto medio del CCA. (b) Immagini di magnitudine e fase da un intervallo di tempo delle immagini della serie cinematografica da un animale rappresentativo. Le frecce rosse indicano la posizione CCA.