Waiting
Elaborazione accesso...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

Manyetik rezonans görüntüleme protokolü için kontur başlangıçlı süresi tahmini olarak kalıcı serebral iskemi

Published: September 16, 2017 doi: 10.3791/55277
Automatic Translation
*1, *2, 1, 2, 1
1School of Experimental Psychology and Clinical Research and Imaging Center Bristol, University of Bristol, 2Department of Neurobiology, A.I. Virtanen Institute, University of Eastern Finland
* These authors contributed equally

Summary

Kontur başlangıçlı süresi tahmini kantitatif manyetik rezonans görüntüleme (qMRI) parametreleri istismar inme, bir fare modeli için bir protokol açıklanmıştır. Yordamı Difüzyon Mr tarif için akut inme lezyon ve nicel T1 ve T2 (qT1 ve qT2) gevşeme kez kontur zamanlaması için patlatır.

Abstract

MRI beyin su azaltılmış Difüzyon katsayısı ile akut iskemik inme algılamak için bir hassas ve belirli görüntüleme aracı sağlar. İskemik inme bir sıçan modelinde, nicel T1 ve T2 Mr gevşeme süreleri (qT1 ve qT2) (düşük Difüzyon tarafından belirlenen) iskemik lezyon ve kontralateral iskemik olmayan yarıküre arasındaki farkları artırmak Kontur başlangıçlı zaman ile. MRI gevşeme zamanı farkların zaman bağımlılık buluşsal olarak doğrusal bir işlev tarafından açıklanan ve bu yolla kontur başlangıçlı zaman basit bir tahmin sağlar. Buna ek olarak, anormal qT1 ve qT2 iskemik lezyon içinde hacimleri doğrusal olarak kontur zamanlama için tamamlayıcı bir yöntem sağlayan zaman artış. (Yarı) otomatik temel bilgisayar yordam quantified Difüzyon katsayısı sıçan iskemi dokusunda akut iskemik inme betimlemek için sunulmuştur. Bu rutin de qT1 ve qT2 gevşeme kere ve konumu ve anormal qT1 ve qT2 voxels lezyon içinde hacmi hemisferik farklılıkları belirler. Belirsizlikler qT1 başlangıçlı süresini tahminleri ile ilişkili ve qT2 MRG veri inme ilk 5 saat 47 dk ± ± 25 dk değişir. Anormal qT1 ve qT2 lezyon birimleri örtüşen birim miktarının tarafından elde edilen, ' Vüst üste' olarak adlandırdığı en doğru başlangıç süresini tahminleri (± 25 dk) veya qT2 hemisferik farklılıkları miktarının tarafından gevşeme kez sadece (± 28 dk). Genel olarak, qT türetilmiş2 parametreleri bu qT1dan daha iyi performans. Geçerli MRI Protokolü geçici Fokal beyin iskemi için geçerli olmayabilir bir kalıcı odak iskemi modeli hiperakut aşamasında test edilmiştir.

Introduction

Beyin dokusu oksidatif fosforilasyon ATP sentezi ve sınırlı enerji rezervleri için yüksek bağımlılık nedeniyle iskemi özellikle savunmasızdır. İskemi neden beyin su havuzları yeniden dağıtılması, serbest bırakmak-in excitotoxic nörotransmitter ve sonuçta yıkıcı işlemleri 1inisiyasyon hücre içi ve hücre dışı alanlarda ince zamana bağımlı iyonik değişiklikleri sonuçlanır. Kan akımı bir belirli zaman dilimi 2içinde geri odak iskemi, doku hasarı ilk çekirdek yayılır. Kontur başlangıçlı şu anda iskemik inme trombolitik ajanların 3tarafından recanalization dahil olmak üzere, farmakoterapi için klinik kararlarında önemli ölçütlerden biri zamanı. Sonuç olarak, birçok hasta trombolitik tedavi nedeniyle tanık veya belirtiler 4,5/ habersiz eksikliği ('wake-up inme'), uyku sırasında meydana gelen kontur sayesinde bilinmeyen belirti başlangıçlı zaman için otomatik olarak uygun olmayan. Bu hastalarda thrombolysis için kabul edilebilir böylece kontur başlangıç zamanını belirleyen bir yordam bu nedenle gereksinim duyulur.

MRI probları su içinde vivo. Hangi dinamiklerini ciddi akut iskemik enerji yetmezliği 6tarafından tedirgin. En önemlisi, su su molekülleri translasyonel (termal) hareket tarafından yönetilen Difüzyon iskemi enerji başarısızlık 7nedeniyle erken anları azalır. Bu sırayla sinir hücreleri 8anoksik depolarizasyon içinde sonuçlanır. Difüzyon Mr (DAG) Akut inme 9için altın standart tanı görüntüleme yöntemi haline gelmiştir. DWI sinyal hızlı yanıt olarak tespit edilmesi iskemik doku izin iskemi artırır ancak ilk birkaç saat iskemik inme 10sırasında herhangi bir zaman bağımlılık göstermez. Aynı şekilde, su Difüzyon belirgin Difüzyon katsayısı (ADC) gibi nicel ölçüleri veya Difüzyon tensör (Dav) iz hızla iskemik doku azaltmak ama kontur başlangıçlı zaman ile hiçbir ilişkisi hayvan darbede göster modelleri 11 10 ve hasta.

Nicel MRI (qMRI) gevşeme parametreleri, qT1, qT2 ve qT1ρ, dönme hareketi ve su hidrojen atomları exchange tarafından yönetilir ve iskemik beyin parankimi sayfalarımızda karmaşık zamana bağımlı değişiklikleri göster enerji kesintisi 6. Böyle Saat-bağımlı değişiklikleri hastalar 12 ve iskemi 13,14,15hayvan modelleri tahmin edilebilir için kontur başlangıçlı zaman etkin. Sıçan odak İnmede qT1ρ neredeyse anında iskemi başlangıçlı sonra artar ve doğrusal olarak en az 6 saat 13,14için devam ediyor. qT1 gevşeme kez de bir saat-bağımlı moda tarafından iki kez sabitlerin açıklanabilen iskemik beyin dokusunda artış: bir ilk hızlı faz saat 8,16için kalıcı bir yavaş faz izledi. Bu bifazik artış nedeniyle, qT1 kontur zamanlamayla kullanımı qT1ρ Mr 15daha karmaşık olabilir. qT2 gevşeme kez de BI phasic bir değişiklik sıçan odak darbede sayede orada bir ilk kez 13ile doğrusal bir artış ardından ilk bir saat içinde kısalma gösterir. İlk kısalması de dahil olmak üzere iki paralel çalışan faktör tarafından açıklanabilir: (i) birikimini deoxyhemoglobin sonuçlanan sözde 'negatif kan oksijen düzeyi bağımlı etkisi' ve (ii), hücre dışı suya kayması Hücre içi alanı 17,18. QT2 Saat-bağımlı artış nedeniyle sitotoksik olasıdır ve/veya vasogenic ödem ile hücre içi ve sonraki dökümü makromoleküllerin 18yapıları. QT1ρ ve qT2 veri preklinik modelleri 14kontur başlangıçlı süreyi doğru tahminleri sağlamak. qT2 12 ve T2-ağırlıklı sinyal yoğunluklarda 19,20 Ayrıca için istismar kontur başlangıçlı süresi tahmini klinik ayarları.

Hemisferik farklılıkları niceliksel gevşeme kez ek olarak yükseltilmiş dinlenme zamanlarının iskemik bölgedeki mekansal dağılımı da Suretler için kontur başlangıçlı saat 14olarak hizmet verebilir. Kontur, bölgeleri yükseltilmiş qT1ρ, qT2 ve qT ile fare modellerinde1 gevşeme kez Difüzyon iskemik lezyon tanımlanan başlangıçta küçük olan, ancak saat 14,15ileartırır, 21. Bu nedenle miktar yükseltilmiş gevşeme kez kayma dağılımı iskemik lezyon boyutunun bir yüzdesi olarak ayrıca tahmini 14,15olmak için kontur başlangıçlı zaman sağlar. Burada, kontur başlangıçlı zamanı qMRI parametrelerini kullanarak kontur, fare modeli belirlemek için iletişim kuralı açıklar.

Protocol

hayvan yordamlar Avrupa Topluluğu Konsey direktifleri 86/609/EEC kurallarına göre yapılan ve hayvan bakım ve kullanım Komitesi Üniversitesi, Doğu Finlandiya, Kuopio, Finlandiya tarafından onaylı.

1. hayvan modeli

  1. Anesthetize erkek Wistar rats 300-400 g isoflurane N 2 /O 2 akışı (% %70/30) ile bir sağlamlılık işlem ve MRI deneyler süresince ağırlığında. Anestezi havalandırılmış başlıklı neden. İsoflurane seviyelerinin % 2.4 arasındaki 1.5.
    1. Monitör frekans gövde pnömatik yastık ile nefes üzerinden MRG sırasında anestezi derinliği. Yanıt-e doğru refleks çimdik eksikliği cerrahi anestezi için yeterli derinlik belirtisi olarak kabul edilir. Bir mıknatıs için bağlı kullanım isoflurane çöpçü delik.
  2. Fokal iskemik inme neden gerçekleştir kalıcı orta serebral arter tıkanıklığı (MCAO). İntraluminal iş parçacığı modelini MCAO için kullanın ve Longa ve ark. tarafından verilen yöntemlerine göre işlemi gerçekleştirmek 22.
    1. occluding iplik terk (silikon-PTFE temperli monofil filaman, çapı 0.22 mm) MRG deneme süresi için yerinde.
  3. Arteryel kan gazı ve pH kan analyzer kullanarak analiz.
    1. MRG sırasında monitör solunum oranı ile pnömatik yastık yerleştirilir gövde ve izleme sistemi bir rektal ısı kullanarak rektal ısı altında. Çekirdek ısısı 37 ° C gövde altında yastık Isıtma su kullanarak yakın korumak.
    2. Hemen MCAO sonra mıknatıs ortasındaki bir beşik içinde sıçan güvenli delik bir sıçan kafa tutucu kullanarak. Fareler mıknatısına aktarma delik önce intraperitoneally 2 mL serum enjekte.

2. Mr

  1. bir 9.4T kullanarak elde MRG veri / 31 cm (12 cm degrade eklemek ile) yatay mıknatıs arabirimli bir aktif bilgisini iletmiyor doğrusal hacim verici ve Kadrat alıcı bobini çifti ile donatılmış bir konsola.
  2. Her fare 5 s yazı MCAO için inceden inceye gözden geçirmek. Congruently örneklenmiş 12 saatlik aralıklarla (60, 120, 180, 240 min sonrası MCAO), elde (0,5 mm dilim-gap, dilim kalınlığı 1 mm, görüş alanı = = 2.56 cm x 2.56 cm) Koronal Difüzyon tensör (2.2.1.), Carr-Purcell-Meiboom-Gill T 2 (iz dilim 2.2.2.) ve hızlı düşük açılı TRT 1 (2.2.3.) vurdu.
    1. Elde edilir Difüzyon tensör görüntülerin izleme (D av 1/3 izleme [D] =) her eksen boyunca üç bipolar degradelerle (Difüzyon geçişin süresi 5 ms, difüzyon süre = 15 ms =) ve üç b-değerleri (0, 400 ve 1400 s/mm-2 s), nerede, Δ 15 ms = ∂ zaman (TE) echo 5 ms = 36 ms = tekrarlama zamanı (TR) = 4000 ms ve satın alma zaman 7,36 dk. =
    2. Carr-Purcell-Meiboom-Gill T 2 sıra T 2 miktar için 12 yankıları ile elde etmek için burada yankı-aralığı 10 ms, TR = = 2000 ms ve satın alma zaman 4.20 dk. =
    3. Elde etmek hızlı düşük açı çekim (FLASH) için TRT 1, inversiyon zaman ilk FLASH sıra (T 10) kadar 5407.58 ms, TR 600 ms artışlarla 10 silinme 7.58 ms nerede 5,5 ms = INVERSION bakliyat arasında zaman (T sakin ol ) = 10 s ve satın alma zaman 8.20 dk. =

3. Resim işleme

  1. relaxometry hesaplama ve ADC haritalar: Compute qT 2, qT 1 ve Matlab [DOI:10.5523/bris.1bjytiabmtwqx2kodgbzkwso0k], Bristol Üniversitesi'nde Web sitesinde sağlanan işlevleri kullanarak ADC haritalar için hangi giriş MRI verilerin konumunu bir dosya yoludur.
    1. İçin T 2 veri, Hamming imar görüntülerin (veya görüntü etki alanı tarafından evrişim, eşdeğer sonuçlarla ama hesaplama açısından daha az verimli) önce k uzayda filtreleme uygulayın. QT 2 haritalar her zaman serisi logaritması alarak ve üzerinde çözme hesaplamak bir voxel-bilge doğrusal en küçük kareler bazında (BI üstel bir uyum da T 2 yaşlılık için gerçekleştirilebilir ama voxel-bilge F-testleri testler bu voxels ortaya. resmin kendisi için ek parametreler değil haklı).
    2. İçin T 1 veri, Hamming k-uzay görüntüleri yeniden inşası önce filtre uygulayın. T 1 başvuru 23 ' te verilen yöntemlerine göre uygun gerçekleştirin. Bilinmeyen işaret (nedeniyle büyüklüğü görüntülerin kullanılması) sorunu ile başa çıkmak için en düşük yoğunluklu nokta ya hariç, veya olabilir benzer sonuçlar veren montaj sırasında tahmini.
    3. Tarafından (Bu kesimli k-uzay yörünge nedeniyle daha doğru sözlü) görüntü etki alanındaki evrişim filtresi Hamming Difüzyon ağırlıklı veriler için geçerli. Uygun ADC haritalar tarafından 13 yönteminde.
  2. Kimlik iskemik doku
    1. karşılıklı D av resimleri (1/B av) iskemik doku tanımlamak Bu lezyon kimlik için net kontrast sağlar. Faiz (VOI) iskemik birimler oluşturmak için voxels değerleri bir ortalama mutlak sapma ile ortanca değer yukarıda bütün beyin 1/B av dağıtım olarak iskemik doku tanımlayın. İskemik olmayan yarımkürede homolog bölgeleri tanımlamak için dikey eksen hakkında iskemik VOI yansıtır. Beyin omurilik sıvısı içeren voxels eklememek için iskemik olmayan VOIs değerini el ile ayarlamak.
      2. QT 1 ve qT 2 saat ile ilişkiyi belirlemek için
    2. MCAO, her fare için posta ve zaman-nokta, qT 1 ve qT 2 haritalar üzerine iskemik ve iskemik olmayan VOIs yük. Ortalama gevşeme kez ayıklamak ve yüzde farkı qT 1 ve qT 2 hemisferlerin (ΔT 1 ve ΔT 2) aşağıdaki eşitliği kullanarak hesaplar:
      < img alt "Denklemi" src = "/ dosya/ftp_ = upload/55277/55277eq1.jpg"/ >
      nerede T x olduğunu seçilen parametre, qT 1 veya qT 2. Equation iskemik VOI ortalama rahatlama vakti ifade eder ve Equation iskemik olmayan VOI ortalama gevşeme zamanında. Her fare kendi kontrolü hizmet etmesi iskemik olmayan VOI kullanılmalıdır.
    3. Voxels yükseltilmiş qT 1 ve qT 2 ile tanımlamak için aşağıdaki ölçütleri kullanın: iskemik VOI gevşeme qT 1 veya qT 2 dağıtım medyan gevşeme zamanı aşan süreler içinde herhangi bir voxels iskemik olmayan VOI daha yarım genişlikli yarı-maksimum (HWMH) tarafından. Bu kriterleri rahatlama kez 95 inci yüzdelik veya daha yüksek olarak sınıflandırılmış için olmalıdır demek ' yüksek '. İskemik olmayan VOI medyan gevşeme zamanının kullanımına izin verir kendi kontrolü hizmet etmek her fare.
    4. Azalmış difüzyon, bölgeler içinde gevşeme değişiklikte kayma dağılımını canlandırmaya tanımlamak ve renk kodu voxels yükseltilmiş qT 1 veya qT 2 yanı sıra voxels her ikisi ile qT 1 ve qT 2 yüksek olarak adlandırdığı ' qT 1 ve qT 2 üst üste '.
    5. Göre qT 1 ve qT 2, lezyon boyutunu belirlemek için hesaplamak (Knight vd tarafından tanıtıldı gibi parametre f 18) MRG veri her fare ve süresi-noktası için satın aldı. f 1 ve f 2 represent voxels yüksek qT 1 veya qT 2 sayısı (sırasıyla) iskemik VOI boyutunun bir yüzdesi olarak.
      1. Kullanımı aşağıdaki denklemi f 1 ve f 2 hesaplamak için:
        Equation
        nerede Equation anlamına gelir gevşeme zamanı (qT 1 veya qT 2), Equation, dizi gösterir ' yüksek ' iskemik VOI gevşeme zamanı voxels Equation sayısı ' düşük ' iskemik VOI gevşeme zamanı voxels ve Equation, voxels içinde toplam sayısı iskemik VOI. Voxels yükseltilmiş qT 1 ve qT 2 ile tanımlamak için ölçütler 3.2.3 bölümünde özetlenen. ' düşük ' voxels çoğu kez gevşeme medyan qT 1 veya qT 2 / iskemik olmayan VOI tarafından bir HWHM göre daha az voxels. Çıkarma, Equation gevşeme kez iskemi veya diğer patolojiler 17 nedeniyle düşüşler sağlar.
      2. kapsamını belirlemek ' qT 1 ve qT 2 örtüşme ' tüm beyin birimleri yüzdesi olarak yükseltilmiş qT 1 ve qT 2 örtüşen birim hesaplayarak, bu vesileyle anılacaktır olarak ' V üst üste '. Aşağıdaki denklemi kullanın:
        Equation
        , Equation'voxels içinde her ikisi ile iskemik VOI sayısını göstermektedir ' yüksek ' qT 1 ve ' yüksek ' qT 2 ve Equation voxels bütün sıçan beyin toplam sayısını gösterir. Tüm beyin çevresinde bir VOI qT 2 relaxometry haritalar üzerinde el ile oluşturarak voxels sıçan beyin sayısını belirlemek.

4. İskemik lezyon Triphenyletrazolium klorür (TTC) ile doğrulanması

  1. hemen sonra işten çıkarma, dikkatle sıçan beyin kafatasından ayıklamak.. Bu yordamı fare kafası andan itibaren 10 dakika içinde tamamlamak.
  2. Buzdolabında 0.01 M fosfat deposu beyinlerinde arabelleğe alınmış serum (PBS) beyin seri 1 mm kalınlığında koronal dilimler halinde bölüm için bir sıçan beyin dilimleyici matris kullanmadan önce.
  3. Sonra kesit, karanlıkta, 30 dk 37 ° C'de TTC içeren 20 mL PBS her beyin dilimi olarak 24 saat içinde tavsiye kuluçkaya. % 1'ttc konsantrasyon kabul edilebilir olsa da, % 0.5 için geliştirilmiş kontrast kullanın.
    1. Karanlık tutmak için folyo bölümlerde konteyner kapak.
  4. Kuluçka sonra bir pipet kullanarak TTC çözümü kaldırmak ve PBS üç değişimler dilimleri yıkayın.
  5. Hemen bir standart ışık mikroskobu ve bir dijital fotoğraf makinesi kullanma dilim fotoğraf.

5. İstatistiksel analiz

  1. Matlab ve istatistiksel yazılım kullanarak istatistiksel analizlerini.
    1. Gerçekleştir Pearson ilişki zamanla Bay parametrelerinin belirlenmesi ' ΔT 1, ilişkiyi belirlemek için havuza alınan sıçan veri s korelasyonlar ΔT 2, f 1 ve f 2 ve V Zaman yazı MCAO ile örtüşüyor.
    2. Anlamlı bir doğrusal ilişki gösteren parametreler için (p < 0,05), kontur başlangıçlı zaman parametre faiz miktarının tarafından tahmin edilebilir olup olmadığını belirlemek için doğrusal en azından kare regresyon gerçekleştirmek. Kök ortalama kare hata (RMSE) başlangıç süresini tahminleri doğruluğunu değerlendirmek için kullanın.
  3. Miktar lezyon boyutta
    1. lezyon boyutları farklı qMRI parametrelere göre karşılaştırmak için tek yönlü ANOVAs ve Fisher ilgili ' s en az önemli fark post-hoc voxels içinde ortalama sayısı iskemik VOI ve voxels yüksek qT 1 ve qT 2 ortalama sayısı. Farklar p önemli kabul edilen < 0,05. Küresellik varsayımlar Mauchly karşılanmazsa ' s küresellik testi, doğru serbestlik ve önemi değerleri sera Geisser tahminlere göre.

Representative Results

Fareler arasında kan gaz profilleri aşağıdaki gibidir: SO2 95,8 ± %3.2, PbirCO2 51.6 ± 2.9 mmHg ve pH 7,30 ± 0,04.

Tipik Dav, qT2 ve qT1 görüntüleri temsilcisi ispiyoncu MCAO are göstermek içinde şekil1a panelleri ilk 3 4 saat Puan post at merkezi bir dilim. Şekil 1 ' in diğer paneller Albümdeki kırmızı ve bölgelerde yükseltilmiş qT1, qT2 ve bölgeleri Vüst üste ile iskemik lezyon içinde otomatik olarak algılanan iskemik lezyon yeşille gösterilir göster. Kadar 2 h post-MCAO için bölgeler yüksek qT1 iskemik lezyon içinde yüksek qT2 ' den daha büyük (p < 0,01), ama zaman (şekil 1) ile Birleşmiş. Dav tarafından iskemik lezyon bölgelerinde yüksek qT1 da büyüktü (p < 0,05) ve qT2 (p < 0,05) ilk iki saat içinde.

Zaman bağımlılıkları qMRI parametrelerinin Şekil 2' de gösterilmiştir. Tüm qMRI parametreler zaman yazı MCAO önemli belirleyicileri vardı (ΔT1: R2 0.71, ΔT2=: R2 = 0,75, f1: R2 0,53, f2=: R2 0,82, V = üst üste: R2 0,87 =). Kontur başlangıçlı yaşından beri ± ΔT1, ΔT2, ± f1, f2için ±34 min ve ±25 min Vüst üsteiçin 47 dk 28 dk ± 37 dk her parametre için RMSE dayanarak, belirsizlikler zaman tahminleri ile ilişkili. Böylece, Vüst üste kontur başlangıcından beri zamanların en doğru tahmin verdi.

MCAO gri madde (şekil 1 d) ağırlıklı olarak geri dönüşü olmayan iskemik hasara doğrulandıktan sonra TTC boyama örnekleri yaklaşık 6 h beyin.

Figure 1
Şekil 1: qMRI parametreleri bir örnek sıçan iskemik inme nedeniyle değişimler. (bir) örnek qMRI görüntüleri bir iskemi 4 saat boyunca gösterir. İlk dört sütunlar show Dav haritalar, qT2 haritalar, qT1 haritalar ve T2 görüntüleri sırasıyla ağırlıklı. Kalan sütunları göster: Dav otomatik olarak parçalı lezyonlar çeşitli temsilleri ile eşleştirir. Otomatik olarak algılanan Dav lezyon sütun 5 kırmızı gösterilir. Sütun 6 Dav lezyon yeşille gösterilen yüksek qT2 kırmızı voxels ile gösterilir. 7 D sütunundaav lezyon yeşille gösterilen yüksek qT1 voxels kırmızı renkte gösterilir. Sütun 8 Dav lezyon kırmızı voxels yükseltilmiş qT1 ve yeşille gösterildiği qT2 (Vüst üste) ile gösterilir. (b) Dav lezyon zaman yazı MCAO bir fonksiyonu olarak, hem de sıfır, lezyon qT2 dağılım qT2 dağılımını gösterir. (c) karşılık gelen qT1 dağıtımları, hem panelleri (b) ve (c) ilgili bitişik efsane gösterir. 6 h post-MCAO, hayvan kurban edildi sonra (d) TTC lekeli beyin dilim gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Şekil 2: zaman post-MCAO ve qMRI parametreleri iskemi zamanlaması için ilgili arasındaki ilişkileri. (bir) gösterir f1, (b) f2, (c), Vüst üste, (d), ΔT1 ve (e), ΔT2. Her parametre (düz kırmızı çizgi) için en uygun ve RMSE barlar (düz siyah çizgiler) gösterilir. Noktalı çizgiler her MCAO için tabi vermeyebilen 5 sıçan temsil eder. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Discussion

Kontur başlangıçlı zaman Sıçanlarda tahmini için geçerli protokol nicel Difüzyon ve gevşeme zamanı MRG veri yerine sinyal yoğunluklarını ilgili ağırlıklı MR kontrast görüntüler19kullanır. Kontur başlangıçlı saat 14,25tahmin içinde görüntü yoğunluklarını düşük performans için son kanıtlar. 'Difüzyon-pozitif' kontur lezyon bizim MRI Protokolü kontur başlangıçlı kez qT1 ve qT2 MRG veri yarım bir doğruluk sağlar bir saat falan. QT2 veri bu qT1daha iyi performans genel bir eğilimdir. En iyi doğruluk başlangıçlı zaman tayini için çakışan yükseltilmiş qT1 ve qT2 (Vüst üste) birimden elde edilir.

Şekil 1 ' deki görüntüleri sınırlı Difüzyon katsayısı oldukça üniforma, anormal qT1 bölgeleriyle ve qT2 heterogeneously iskemik lezyon içinde dağınık görünüyor olsa göstermek. Bu bulgu uygun olarak önceki gözlemler ve patofizyolojik değişikliklere iskemi 6tarafından neden bu qMRI parametreler farklı hassasiyetler nedeniyle büyük olasılıkla. Bu qMRI parametreleri DWI iskemik hasar 26aşırı tahminleri doku durum ve destekler kavramları bilgilendirici olabileceğini düşündürmektedir. Nitekim, difüzyon içinde iskemik hasar heterojenite doğru son preklinik kanıt Puan lezyonlar 27tanımlı. Böylece, difüzyon, qT1 ve qT2 arada potansiyel olarak ikisi de tedavi kararları ile ilgili bilinmeyen başlangıçlı olan hastalarda klinik olarak yararlıdır kontur başlangıçlı zaman ve doku durumu hakkında bu bilgileri sağlar.

Vörtüşme ve f2 kontur başlangıçlı zamanların en doğru tahminler verdi. Sinyal yoğunluklarda onlar doğal varyasyon gibi manyetik alan inhomogeneities ve proton yoğunluğu 6beklenen manyetik alan da dahil olmak üzere, teknik faktörler neden duyarsız gevşeme kez miktarının yararı olur iskemik lezyon 18içinde çeşididir. Belirsizlik başlangıçlı zamanla ilgili tahminleri qT1 ve f1 qT1 söz konusu BI phasic tepki iskemi, zamana bağımlı qT1 sığ eğimi katkı için nedeniyle olasılığı azaltılmış 8,15,16değiştirin. (Şekil 2) gösterilen MRG veri önceki işleri 13,14, bunun uygun zaman içerisinde gevşeme zaman yeterince iskemik ve kontralateral olmayan iskemik beyin arasındaki farklar vardır Doğrusal fonksiyonlar tarafından açıklanan. Bu, ancak, destek hidrodinamik değişikliklerin iskemi nedeniyle değil doğrusal 1,18olduğunu unutmamak gerekir.

Longa ve ark. yordamı 22kullanarak kalıcı iskemi tabi Sıçanlarda geçerli MRI Protokolü kontur kez gösterilmiştir. ADC iskemi, varlığını doğrulamak için kullanıldığı gibi bizim deneyim, Longa ve fareler, % 10-20'mcao ikna etmek için yordam başarısız olur ark ancak, deneyler zamanından önce sonlandırılabilir. MCAO ikna etmek için sık sık nedeniyle kusurlu occluder iş parçacığı başarısızlıktır. Deneysel hataları ortaya çıkan bir başka faktör MCAO uzun süreli bir MRI oturumu sırasında fareler % 20'e kadar ölümüne neden olan şiddetli bir yordam olmasıdır.

Kontur başlangıçlı Zamanlama iletişim kuralı yalnızca kalıcı iskemi için geçerlidir. Dav kurtarır, ama olabilir değil için qT1 ve qT2 bağlı olarak süre önce iskemi reperfüzyon ile sıçan odak iskemi, Dav ve qT1 veya qT2 arasındaki ilişkiyi ayırmak reperfüzyon 8,28. Ayrıca, iskemik hasar evrimi mikro yaş ve komorbiditeler (örneğin, diyabet, hipertansiyon, kalp hastalığı) gibi etkileyen faktörler bireysel farklılıklar nedeniyle İnmeli Hastalarda daha fazla değişken olması muhtemeldir. Bu faktörler kaçınılmaz olarak f1, f2 ve Vüst üste insan vuruş içinde zaman bağımlılık etkiler ve böylece araştırma klinik ayarları gerektirir.

Sonuç olarak, kontur başlangıçlı zaman tahminleri qMRI parametreleri sağlar. Vörtüşme ve f2 en doğru tahminleri sağlamak ve doku durumunu bilgilendirici de kullanabilirsiniz. qMRI bu nedenle hastalar için tedavi kararları bilinmeyen başlangıçlı zamanla yardım açısından klinik olarak yararlı olabilir. Burada dikkate alınması gereken bir sorun konu beyaz gri oranı sıçan beyin insanlarda daha yüksek ve hidrodinamik bu beyin doku türlerinde 18farklı olabilir olmasıdır. Yine de, zaman bağımlılığı soruşturma f2, Vüst üste daha fazla ve hiper akut İnmeli Hastalarda qT2 garanti kapsamındadır.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

BLM EPSRC doktora öğrencilik bir alıcı ve okul, deneysel psikoloji, University of Bristol Üniversitesi Doğu Finlandiya bir seyahat hibe aldı. MJK Elizabeth Blackwell Enstitüsü ve Wellcome Trust uluslararası stratejik destek Fonu tarafından finanse edilen [ISSF2: 105612/Z/14/Z]. KTJ ve OHJG UEF-beyin Eastern Finland Üniversitesi ve Biocenter Finlandiya tarafından finansman stratejik Finlandiya Akademi tarafından finanse edilmektedir. İş Dunhill tıbbi güven tarafından [grant numarası R385/1114] destek verdi.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Magnetic Field Strength Operation Frequency
MRI scanner Agilent, Santa Clara, CA, USA 9.4T 400.13 MHz
Linear volume transmit RF-coil RAPID Biomedical, Rimpar, Germany - 400.13MHz
Actively decoupled receive coil RAPID Biomedical, Rimpar, Germany - 400.13MHz
Rat head holder RAPID Biomedical, Rimpar, Germany
i-Stat handheld blood-gas analyzer i-Stat Co, East Windsor, NJ, USA
Pneumatic pillow breathing rate monitor SA Instruments Inc, Stony Brook, NY, USA
Rodent rectal temperarure moniring device SA Instruments Inc, Stony Brook, NY, USA
Name Company
Chemicals
Isoflurane: Attane Vet 1000mg/g Piramal Healthcare UK Ltd, Northumberland, UK
2,3,5-Triphenyltetrazolium cholide=TTC Sigma-Aldrich, Gillinham, Dorset, UK

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Siesjö, B. K. Mechanisms of ischemic brain damage. Crit. Care Med. 16, 954-963 (1988).
  2. Astrup, J., Siesjö, B. K., Symon, L. Thresholds in cerebral ischemia: the ischemic penumbra. Stroke. 12, 723-725 (1981).
  3. Hacke, W., et al. Association of outcome with early stroke treatment: pooled analysis of ATLANTIS, ECASS, and NINDS rt-PA stroke trials. Lancet. 363, 768-774 (2004).
  4. Rudd, A. G., et al. Stroke thrombolysis in England, Wales and Northern Ireland: how much do we do and how much do we need? J Neurol Neurosurg Psychiatry. 82, 14-19 (2011).
  5. George, M. G., et al. Paul Coverdell National Acute Stroke Registry Surveillance - four states, 2005-2007. MMWR Surveill Summ. 58, 1-23 (2009).
  6. Kauppinen, R. A. Multiparametric magnetic resonance imaging of acute experimental brain ischemia. Prog NMR Spectr. 80, 12-25 (2014).
  7. Moseley, M. E., et al. Early detection of regional cerebral ischemia in cats: comparison of diffusion and T2-weighted MRI and spectroscopy. Magn Reson Med. 14, 330-346 (1990).
  8. Kettunen, M. I., et al. Interrelations of T(1) and diffusion of water in acute cerebral ischemia of the rat. Magn Reson Med. 44, 833-839 (2000).
  9. Wintermark, M., et al. Acute stroke imaging research roadmap. Stroke. 39, 1621-1628 (2008).
  10. Knight, R. A., Dereski, M. O., Helpern, J. A., Ordidge, R. J., Chopp, M. Magnetic resonance imaging assessment of evolving focal cerebral ischemia. Comparison with histopathology in rats. Stroke. 25, 1252-1261 (1994).
  11. Madai, V. I., et al. DWI intensity values predict FLAIR lesions in acute ischemic stroke. PLoS One. 9, e92295 (2014).
  12. Siemonsen, S., et al. Quantitative T2 values predict time from symptom onset in acute stroke patients. Stroke. 40, 1612-1616 (2009).
  13. Jokivarsi, K. T., et al. Estimation of the onset time of cerebral ischemia using T1 and T2 MRI in rats. Stroke. 41, 2335-2340 (2010).
  14. Rogers, H. J., et al. Timing the ischemic stroke by 1H-MRI: Improved accuracy using absolute relaxation times over signal intensities. NeuroReport. 25, 1180-1185 (2014).
  15. McGarry, B. L., et al. Stroke onset time estimation from multispectral quantitative magnetic resonance imaging in a rat model of focal permanent cerebral ischemia. Int J Stroke. , (2016).
  16. Calamante, F., et al. Early changes in water diffusion, perfusion, T1, and T2 during focal cerebral ischemia in the rat studied at 8.5 T. Magn Reson Med. 41, 479-485 (1999).
  17. Gröhn, O. H. J., et al. Graded reduction of cerebral blood flow in rat as detected by the nuclear magnetic resonance relaxation time T2: A theoretical and experimental approach. J Cereb Blood Flow Metab. 20, 316-326 (2000).
  18. Knight, M. J., et al. A spatiotemporal theory for MRI T2 relaxation time and apparent diffusion coefficient in the brain during acute ischemia: Application and validation in a rat acute stroke model. J Cereb Blood Flow Metab. 36, 1232-1243 (2016).
  19. Thomalla, G., et al. DWI-FLAIR mismatch for the identification of patients with acute ischaemic stroke within 4·5 h of symptom onset (PRE-FLAIR): a multicentre observational study. Lancet Neurol. 10, 978-986 (2011).
  20. Petkova, M., et al. MR imaging helps predict time from symptom onset in patients with acute stroke: implications for patients with unknown onset time. Radiology. 257, 782-792 (2010).
  21. Hoehn-Berlage, M., et al. Evolution of regional changes in apparent diffusion coefficient during focal ischemia of rat brain: the relationship of quantitative diffusion NMR imaging to reduction in cerebral blood flow and metabolic disturbances. J. Cereb. Blood Flow Metab. 15, 1002-1011 (1995).
  22. Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20, 84-91 (1989).
  23. Nekolla, S., Gneiting, T., Syha, J., Deichmann, R., Haase, A. T1 maps by K-space reduced snapshot-FLASH MRI. J Comput Assist Tomogr. 16, 327-332 (1992).
  24. Joshi, C. N., Jain, S. K., Murthy, P. S. An optimized triphenyltetrazolium chloride method for identification of cerebral infarcts. Brain Res Brain Res Protoc. 13, 11-17 (2004).
  25. McGarry, B. L., et al. Determining stroke onset time using quantitative MRI: High accuracy, sensitivity and specificity obtained from magnetic resonance relaxation times. Cerebrovasc Dis Extra 6. 6, 60-65 (2016).
  26. Fiehler, J., et al. Severe ADC decreases do not predict irreversible tissue damage in humans. Stroke. 33, 79-86 (2002).
  27. Lestro Henriques, I., et al. Intralesional Patterns of MRI ADC Maps Predict Outcome in Experimental Stroke. Cerebrovasc Dis. 39, 293-301 (2015).
  28. Kettunen, M. I., Gröhn, O. H. J., Silvennoinen, M. J., Penttonen, M., Kauppinen, R. A. Quantitative assessment of the balance between oxygen delivery and consumption in the rat brain after transient ischemia with T2-BOLD magnetic resonance imaging. J Ceber Blood Flow Metab. 22 (3), 262-270 (2002).

Tags

Neuroscience sayı: 127 beyin inme manyetik rezonans görüntüleme başlangıç zamanı
Manyetik rezonans görüntüleme protokolü için kontur başlangıçlı süresi tahmini olarak kalıcı serebral iskemi
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

McGarry, B. L., Jokivarsi, K. T.,… More

McGarry, B. L., Jokivarsi, K. T., Knight, M. J., Grohn, O. H. J., Kauppinen, R. A. A Magnetic Resonance Imaging Protocol for Stroke Onset Time Estimation in Permanent Cerebral Ischemia. J. Vis. Exp. (127), e55277, doi:10.3791/55277 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter