Articolo metodologico

Advanced Diffusion Imaging nell'ippocampo di ratti con lievi lesioni cerebrali traumatiche

DOI:

10.3791/60012

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14 agosto 2019

 ,  , 
1Infinity lab, Medical Imaging and Signal Processing Group, Ghent University

In questo articolo

Sommario

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L'obiettivo generale di questa procedura è quello di ottenere informazioni microstrutturali quantitative dell'ippocampo in un ratto con lieve lesione cerebrale traumatica. Questo viene fatto utilizzando un protocollo avanzato di imaging a risonanza magnetica ponderata per la diffusione e un'analisi basata sulla regione di interesse delle mappe di diffusione parametrica.

Abstract

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La lesione cerebrale traumatica mite (mTBI) è il tipo più comune di lesione cerebrale acquisita. Poiché i pazienti con lesioni cerebrali traumatiche mostrano un'enorme variabilità ed eterogeneità (età, sesso, tipo di trauma, altre possibili patologie, ecc.), i modelli animali svolgono un ruolo chiave nei fattori di svelamento che sono limitazioni nella ricerca clinica. Forniscono un ambiente standardizzato e controllato per studiare i meccanismi biologici delle lesioni e la riparazione dopo la TBI. Tuttavia, non tutti i modelli animali imitano efficacemente la natura diffusa e sottile di mTBI. Ad esempio, i modelli di impatto corticale controllato (CCI) e lesione di percussioni liquide laterali (LFPI) comunemente usati fanno uso di craniotomia per esporre il cervello e indurre traumi focali diffusi, che non sono comunemente osservati in mTBI. Pertanto, questi modelli sperimentali non sono validi per imitare mTBI. Pertanto, un modello appropriato deve essere utilizzato per esaminare mTBI. Il modello di caduta del peso di Marmarou per i ratti induce alterazioni microstrutturali simili e disturbi cognitivi come si vede nei pazienti che subiscono un trauma lieve; pertanto, questo modello è stato selezionato per questo protocollo. La tomografia computerizzata convenzionale e le scansioni a risonanza magnetica (MRI) di solito non mostrano danni in seguito a una lesione lieve, perché mTBI induce spesso solo lesioni sottili e diffuse. Con la risonanza magnetica ponderata per la diffusione, è possibile studiare le proprietà microstrutturali del tessuto cerebrale, che possono fornire maggiori informazioni sulle alterazioni microscopiche in seguito a un trauma lieve. Pertanto, l'obiettivo di questo studio è quello di ottenere informazioni quantitative di una regione di interesse selezionata (cioè l'ippocampo) per seguire la progressione della malattia dopo aver ottenuto una lesione cerebrale lieve e diffusa.

Introduzione

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Lesione cerebrale traumatica (TBI) ha guadagnato più attenzione negli ultimi anni, come è diventato chiaro che queste lesioni cerebrali possono provocare conseguenze cognitive, fisiche, emotive e sociali per tutta la vita1. Nonostante questa crescente consapevolezza, Lieve TBI (mTBI, o commozione cerebrale) è ancora spesso sottosegnalato e non diagnosticato. MTBI è stato indicato come un'epidemia silenziosa, e gli individui con una storia di mTBI mostrano tassi più elevati di abuso di sostanze o problemi psichiatrici2. Diversi pazienti con mTBI non vengono diagnosticati ogni anno a causa della natura diffusa e sottile de....

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Protocollo

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Il protocollo è stato approvato dal Comitato Etico degli Animali dell'Università di Gand (ECD 15/44Aanv) e tutti gli esperimenti sono stati condotti in conformità con le linee guida della Commissione europea (direttiva 2010/63/UE).

1. Preparazione degli animali e fissaggio del casco

  1. Pesare un ratto Wistar H femmina (250 g o 12 settimane di età) e anesizzare in una piccola camera di induzione riempita con una miscela di isoflurane (5%) e O2 per almeno 1 min.
  2. Iniettare il ratto con 0,05 mg/kg di buprenorfine sottocutaneamente nel collo, restituirlo alla gabbia di casa e consentire l'analgesia preventiva per alme....

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Risultati

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Nello studio, tutti i ratti TBI (n - 10) sono sopravvissuti all'impatto e sono stati in grado di recuperare dall'impatto e dall'anestesia entro 15 min dopo il distacco dall'anestesia23. Sulle immagini TC, non c'erano prove di fratture craniche e le immagini T2 non mostravano anomalie come sanguinamento, ventricoli allargati o formazione di edema nel sito di contusione 1 giorno dopo il trauma (Figura 5). Così, sulla base di queste ispezioni visive delle immagini anatom.......

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Discussione

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Poiché mTBI è spesso il risultato di una lesione diffusa e sottile che non mostra anomalie sulla TC e sulle scansioni convenzionali della risonanza magnetica, la valutazione dei danni microstrutturali dopo un trauma lieve rimane una sfida. Pertanto, sono necessarie tecniche di imaging più avanzate per visualizzare l'intera estensione del trauma. L'applicazione della risonanza magnetica a diffusione nella ricerca TBI ha acquisito maggiore interesse nell'ultimo decennio, dove l'imaging a tensore di diffusione è più frequen.......

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno conflitti di interesse da divulgare.

Ringraziamenti

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Gli autori desiderano ringraziare Research Foundation - Flanders (FWO) per aver sostenuto questo lavoro (Numero di sovvenzione: G027815N).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Induzione del trauma
0,9% Soluzione fisiologica di NaClB Braun394496
peso in ottone 450 gsu misura18 mm e 210 mm di altezza
catetereTerumoVersatus-W26G
ethilon IIEthiconEH7824FS-3, 4-0, 3/8, 16 mm
Schiuma Matrasssu misurain plexiglas di tipo E
Plastica ISPA 416564Tubo M1 PMMA XT GOO 25x19 mm (diametro interno 19 mm, lunghezza minima di 1,50 m)
Scanner TC preclinicoMolecubesX-cube
Casco in acciaiosu misuramisuradiametro 10 mm e spessore 3 mm
Adesivo tissutale Vetbond3M1469SB
Vetergesic (buprenorfina)EcuPharVETERG200,05 mk/kg
Xilocaina 2% gelAstraZenecaXylocaine 2%gel
Xilocaina (lidocaina 2%)Aspen/AstraZenecaXilocaina 2% gel100 μ l per iniezione
Risonanza magnetica a diffusione
Software di acquisizione MRI preclinicoBruker Biospin MRI GmbHZ400_PV51_CENTOS55Software per risonanza magnetica ParaVision 5.1
Scanner per risonanza magnetica preclinicaBruker Biospin MRI GmbHPharmaScan 70/167T Scanner per risonanza magnetica
quadraturaBruker Biospin MRI GmbHRF RES 300 1H 075/040 QSN TRModello: 1P T13161C3
Unità di monitoraggio fisiologico per piccoli animaliRapid BiomedicalEKGHR02-0571-043C01Unità per il monitoraggio respiratorio
Unità di riscaldamento a base d'acquaThermo Fisher ScientificHaake S 5PModello: 1523051
Unità mobile per anestesia
AnestesiaTecniche veterinarieBDO - Medipass, Ijmuiden
isoflurano: IsofloZoetisB506
Generatore di ossigenoTecniche veterinarie7F-3BDO - Medipass, Ijmuiden
Elaborazione delle immagini di diffusione
Amidehttp://amide.sourceforge.netVersione 1.0.5.Medical Imaging Data Examiner Toolbox (Loening AM, Gambhir SS, "AMIDE: A Free Software Tool for Multimodality Medical Image Analysis", Molecular Imaging, 2(3):131-137, 2003)
ExploreDTIu>http://www.exploredti.comVersione 4.8.6Toolbox per la (pre)elaborazione e l'analisi di immagini RM pesate in diffusione (Leemans A, Jeurissen B, Sijbers J e Jones DK. ExploreDTI: un toolbox grafico per l'elaborazione, l'analisi e la visualizzazione dei dati MR di diffusione. In: 17th Annual Meeting of Intl Soc Mag Reson Med, p. 3537, Hawaii, USA, 2009)
MRtrix3http://www.mrtrix.orgVersion 3.0_RC3-86-g4b523b41Toolbox per la (pre)elaborazione e l'analisi di immagini RM pesate in diffusione
diametro Tubo su in<

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Carroll, L. J., et al. Systematic Review of the Prognosis After Mild Traumatic Brain Injury in Adults. Cognitive, Psychiatric, and Mortality Outcomes: Results of the International Collaboration on Mild Traumatic Brain Injury Prognosis. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 95

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Analisi dell ippocampoProtocollo MRIModello di rattoImaging del tensore di diffusioneFascicolo di sostanza biancaAnisotropia frazionariaDiffusivit mediaElaborazione delle immagini

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