Elastografia a risonanza magnetica per la valutazione delle proprietà viscoelastiche

Abstract

Fonte: Feng, Y., et al. Caratterizzazione viscoelastica di fantocci di gelatina che imitano i tessuti molli utilizzando l'elastografia a indentazione e risonanza magnetica. J. Vis. Exp. (2022)

Questo video mostra il metodo dell'elastografia a risonanza magnetica (MRE) per valutare le proprietà viscoelastiche dei tessuti analizzando Propagazione dell'onda di taglio attraverso un fantasma di gelatina, che imita il tessuto cerebrale. Il processo prevede la generazione e la cattura di onde trasversali con risonanza magnetica o risonanza magnetica e l'analisi dei modelli d'onda per differenziare la rigidità dei tessuti.

Protocollo

1. Preparazione fantasma gelatina<

ol style='margine-fondo:0;margine-superiore:0;imbottitura-inline-start:48px;'>

Pesa gelatina, glicerolo e acqua secondo Tabella 1. Mescolare la gelatina in polvere con l'acqua per ottenere la soluzione di gelatina.
NOTA: Tabella 1 mostra le concentrazioni dei singoli componenti utilizzati per preparare i due fantocci. Maggiore è la concentrazione di gelatina, più rigido è il fantasma.

Riscaldare la soluzione di gelatina a 60 °C a bagnomaria. Aggiungere il glicerolo alla soluzione di gelatina mantenendo la temperatura.
NOTA: Il glicerolo stabilizza le miscele di gelatina aumentandone la temperatura di fusione e il modulo di taglio17.

Mescolare la soluzione e riscaldarla nuovamente a 60 °C. Versare la soluzione miscelata in un contenitore che verrà utilizzato per l'elastografia a risonanza magnetica (MRE) e i test di indentazione. Raffreddare la soluzione a temperatura ambiente e attendere che la soluzione si sia solidificata.

2. <span style='famiglia-carattere:Arial,sans-serif;dimensione-carattere:12pt;stile-carattere:normale;variante-carattere:normale;decorazione-testo:nessuno;allineamento-verticale:linea di base;spazio-bianco:pre-avvolgimento;'>Elastografia a risonanza magnetica o test MRE

1. Metti la piastra vibrante sopra il fantasma di gelatina. Assicurati che il contatto tra il fantasma e la pedana vibrante sia stabile (Figura 1A).
   NOTA: La pedana vibrante è realizzata in poliammide con una dimensione di 50 x 50 x 5 mm³.
2. Posizionare il fantasma di gelatina nella bobina di testa. Metti spugne e sacchi di sabbia attorno al fantasma di gelatina per assicurarti che il fantasma sia posizionato saldamente. Utilizzare un attuatore elettromagnetico su misura con una barra di trasmissione. Montare un attuatore elettromagnetico sulla bobina di testa. Collega la barra di trasmissione alla piastra vibrante (Figura 1B).
3. Collegare le linee di alimentazione dell'attuatore con l'amplificatore. Collega le linee di controllo con il controller (Figura 1C).
4. Impostazioni dei parametri di scansione dell'attuatore e della risonanza magnetica
   1. Imposta la forma d'onda, la frequenza di vibrazione e l'ampiezza nel generatore di funzioni. Impostare l'ampiezza di vibrazione desiderata regolando l'amplificatore di potenza.
      NOTA: Qui, la forma d'onda è impostata su sinusoidale nel generatore di funzioni; la frequenza di vibrazione è impostata su 40 Hz o 50 Hz e l'ampiezza è impostata su 1,5 Vpp. Nell'amplificatore di potenza, il rapporto di amplificazione è impostato al 40%.
   2. Impostare il generatore di funzioni in modo che funzioni in modalità trigger. Collegare la linea di innesco alla porta di innesco esterna della macchina per risonanza magnetica (risonanza magnetica).
   3. Impostare la frequenza di scansione MRE (attuatore) uguale a quella del generatore di funzioni, in modo che il gradiente di codifica del movimento sia sincronizzato con il movimento della pedana vibrante.
5. Misurazione e analisi dei dati
   1. Segui le procedure di posizionamento dell'imaging di routine. Utilizzare una sequenza MRE basata su gradiente-eco 2D (GRE) per l'imaging della gelatina phantom20. Impostare i parametri di imaging GRE-MRE come segue: Angolo di ribaltamento = 30°; TR/TE = 50/31 ms; Campo visivo = 300 mm; Spessore fetta = 5 mm; Dimensione voxel = 2.34 x 2.34 mm².
   2. Misurare le immagini di fase in quattro punti temporali in un ciclo sinusoidale. Applica sfumature di codifica del movimento sia positive che negative a ogni punto temporale.
   3. In base all'immagine di fase acquisita, rimuovere la fase di sfondo sottraendo le immagini di fase codificate positive e negative. Scartare la fase con un algoritmo basato sull'ordinamento dell'affidabilità.
   4. Estrarre il componente principale del movimento applicando la trasformata di Fourier veloce alle immagini di fase non avvolte. Filtra l'immagine di fase con un filtro passa-banda digitale. Stimare il modulo di taglio con un algoritmo di inversione diretta (DI) 2D per ottenere il modulo di stoccaggio G' e il modulo di perdita G''.
      NOTA: La frequenza di taglio del filtro passa-banda è [0,04 0,08]. La dimensione della finestra di adattamento dell'algoritmo DI è 11 x 11.

Tabella 1: La massa e la concentrazione di massa della gelatina, del glicerolo e dell'acqua utilizzati per preparare i due fantasmi di gelatina. L'unità di misura è in grammi.

	Gelatina	Water	Glycerol	Total
Phantom 1	100 (4.35%)	1200 (52.17%)	1000 (43.48%)	2300 (100%)
Phantom 2	160 (6.96%)	1140 (49.56%)	1000 (43.48%)	2300 (100%)

Risultati

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