Quantificazione della funzione ventricolare sinistra del cuore di topo, del ceppo miocardico e delle forze emodinamiche mediante risonanza magnetica cardiovascolare

Questo protocollo CMRI facilita la quantificazione in vivo non invasiva dei parametri funzionali cardiaci del topo, tra cui la frazione di eiezione, il rapporto E su A, la deformazione longitudinale globale e le forze emodinamiche. Tutti i parametri cardiaci funzionali possono essere ottenuti da un singolo esame MRI cardiaco e non sono necessarie marcature complesse o scansioni dense per quantificare i punti di forza o le forze emodinamiche. L'evidenza suggerisce che il ceppo longitudinale globale e l'emodinamica forzano i marcatori diagnostici precoci dell'insufficienza cardiaca.

Per iniziare, posizionare il mouse in posizione supina sulla base del mouse. Agganciare gli incisivi del mouse nella barra del morso sulla base del mouse e regolare il cono del naso per adattarlo correttamente. Controlla visivamente se la respirazione è stabile, inferiore a 100 respiri al minuto.

Utilizzare vaselina per inserire la sonda di temperatura rettale e fissare il cavo in fibra ottica della sonda di temperatura alla base del mouse. Posizionare il palloncino respiratorio sull'addome inferiore del mouse e fissarlo con del nastro adesivo. Inserire due aghi per elettrodi ECG per via sottocutanea nel torace all'altezza delle zampe anteriori e fissarli delicatamente per impedire il movimento.

Posizionare la bobina a radiofrequenza o RF sul mouse e collegare i cavi della bobina. Quindi, posizionare la culla nel foro del magnete. Infine, controlla se il segnale ECG è ancora stabile.

Regolare i parametri ECG e respiratori all'interno dell'ECG e del software di monitoraggio del segnale respiratorio in modo tale che i punti trigger vengano generati ai picchi R poiché il segnale diventa verde solo durante la porzione piatta del segnale respiratorio. Per ridurre al minimo gli errori di gating ECG, impostare un periodo di blanking da 10 a 15 millisecondi più breve rispetto all'intervallo R-R e continuare ad aggiornarlo durante l'intera sessione. Sulla base dello scout iniziale, eseguire una scansione echo scout a gradiente a fotogramma singolo gated con cinque sezioni in tre direzioni ortogonali.

A tal fine, posizionare le pile di fette sulla posizione approssimativa del cuore. Eseguire un singolo gated per una scansione scout multi-slice e ad asse corto. A tal fine, utilizzare il precedente esploratore di eco gradiente per posizionare da quattro a cinque fette in una posizione ventricolare centrale sinistra, perpendicolare all'asse lungo del cuore per trovare una stima iniziale delle viste dell'asse corto.

Quindi, nella vista sagittale, controlla se le fette sono perpendicolari all'asse lungo. Per le scansioni successive, regolare il numero di fotogrammi cardiaci o fotogrammi finali in modo tale che il prodotto dei fotogrammi finali e del tempo di ripetizione sia circa il 60-70% dell'intervallo R-R. Eseguire una scansione eco sfumata a fetta singola gated per generare lo scout a 2 camere ad asse lungo.

A tal fine, utilizzare le scansioni dell'eco scout dell'asse corto e del gradiente iniziale per posizionare una fetta perpendicolare alla vista dell'asse corto, correndo parallela ai punti di connessione tra il ventricolo sinistro e destro. Sposta questa fetta al centro del ventricolo sinistro e controlla nell'immagine coronale dello scout dell'eco gradiente se la fetta è allineata con l'asse lungo ventricolare sinistro in modo tale che sia posizionata attraverso l'apice. Oppure forma un'altra scansione eco a gradiente a fetta singola gated per generare la scansione scout a 4 camere.

A tal fine, posizionare una fetta perpendicolare alla scansione degli scout a 2 camere e allinearla al centro dell'asse lungo in modo tale che la fetta passi attraverso la valvola mitrale e l'apice. Nelle viste dell'asse corto, regolare la fetta in modo che sia posizionata parallelamente alla parete ventricolare posteriore e anteriore e tra i due muscoli papillari. Controllare se la fetta rimane al centro del ventricolo durante l'intero ciclo cardiaco.

Per una funzione sistolica, le misurazioni eseguono una scansione eco a gradiente ad asse corto sequenziale gated multi-slice. A tal fine, posizionare una fetta ventricolare media perpendicolare all'asse lungo ventricolare sinistro nelle viste a 2 e 4 camere al centro del cuore e aumentare il numero di fette per coprire il cuore dalla base all'apice. Per le seguenti scansioni retrospettivamente chiuse, disattivare tutte le funzionalità prospettiche di gating cardiaco e respiratorio.

Prendi nota della frequenza cardiaca e respiratoria prima e dopo ogni scansione retrospettivamente recintata e usa questi valori per scopi di ricostruzione in seguito. Eseguire tre scansioni eco a gradiente retrospettivamente a fetta singola sequenziale in asse corto per la quantificazione del rapporto E'A e viste a 2 e 4 camere, necessarie per la quantificazione del ceppo miocardico e dei valori di forza emodinamica. Se gli orientamenti scout a 2 e 4 camere non sono ottimali, adattare gli orientamenti prima di eseguire le scansioni a 2 e 4 camere.

Infine, eseguire una scansione eco con gradiente a fetta singola con gate retrospettiva in una vista a 3 camere. A tal fine, posizionare una fetta perpendicolare alla vista dell'asse corto ventricolare medio e ruotare la fetta di 45 gradi per passare dalla parete anteriore al muscolo papillare più vicino alla parete posteriore. Ispezionare la fetta dell'asse corto basale per vedere se la fetta passa attraverso la valvola mitrale e aortica.

Ispezionate la vista a 4 camere dell'asse lungo per determinare se la fetta sta attraversando l'apice. Aprire il software di ricostruzione retrospettivo e caricare il file di dati grezzi corrispondente alla scansione MRI retrospettivamente gated. Ispezionare il segnale del navigatore grezzo e notare che i picchi di segnale più alti rappresentano la frequenza respiratoria e i picchi di segnale più bassi rappresentano la frequenza cardiaca.

Inoltre, verificare se la frequenza cardiaca rilevata automaticamente corrisponde al 10% dei valori osservati durante ogni scansione. In caso contrario, regolare manualmente questi valori perché il rilevamento automatico non è riuscito. Premere Filtro per eseguire l'analisi del navigatore, che separa il navigatore cardiaco dal navigatore respiratorio.

Impostare il numero di fotogrammi CINE su 32 e premere sort k-space. Scegliere le impostazioni appropriate per una regolarizzazione del rilevamento compresso e premere ricostruisci. Una volta terminata la ricostruzione, guarda in anteprima il filmato CINE per valutare la ricostruzione.

Esporta le immagini DICOM per ulteriori analisi con Export DCM. Per una valutazione volumetrica del ventricolo sinistro, selezionare le immagini di scansione dell'asse corto multi-slice e caricarle nel plug-in per le misurazioni volumetriche. Utilizzare gli strumenti di contorno per segmentare i bordi endomiocardici nei fotogrammi sistolica finale e diastolica finale.

Per una misurazione diastolica, selezionare le immagini CINE dell'asse corto ventricolare medio e caricarle nel plug-in per le misurazioni volumetriche. Utilizzate gli strumenti di contorno per segmentare il bordo endocardico per tutti i fotogrammi. Confronta la segmentazione dei fotogrammi vicini e le curve temporali del volume generate per garantire transizioni fluide della segmentazione durante tutto il ciclo cardiaco.

Notate le distinte fasi di riempimento E e A. Esportare i volumi endomiocardici ventricolari sinistri e i timestamp corrispondenti e caricare i valori nello script personalizzato fornito nel materiale supplementare per calcolare il rapporto E'A.. Per i calcoli della deformazione e della forza emodinamica, selezionare le immagini CINE a 2 camere, 3 camere e 4 camere ad asse lungo e caricarle nel plug-in per le misurazioni volumetriche.

Utilizzate gli strumenti di contorno per segmentare il bordo endocardico per tutti i fotogrammi in tutti e tre gli orientamenti. Confronta la segmentazione dei fotogrammi vicini per garantire transizioni fluide della segmentazione durante tutto il ciclo cardiaco. Una volta che i contorni sono stati disegnati nel plugin per le misurazioni volumetriche, eseguire il plugin per l'analisi della deformazione e della forza emodinamica.

Assegnare ciascuno dei set di dati acquisiti alle etichette corrispondenti per le viste a 2, 3 camere e 4 camere ed eseguire l'analisi della deformazione. Per l'analisi emodinamica della forza, disegnare il diametro della valvola mitrale sul telaio diastolico terminale in tutti e tre gli orientamenti e disegnare il diametro dell'aorta nell'immagine dell'asse lungo a 3 camere. Vengono mostrate ricostruzioni rappresentative ad alto frame rate di scansioni retrospettivamente chiuse utilizzando un software di post-elaborazione personalizzato.

Dalle immagini risultanti sono state determinate le curve temporali del volume durante il ciclo cardiaco e le corrispondenti curve della derivata prima per il calcolo dei parametri di funzione sistolica e diastolica, rispettivamente. Le immagini CINE a due, tre e quattro canali sono state analizzate utilizzando un software di analisi delle immagini per determinare il ceppo longitudinale globale endocardico o i cambiamenti GLS attraverso il ciclo cardiaco e i corrispondenti valori GLS come misura per il ceppo miocardico. Per ogni animale, è anche possibile produrre un profilo temporale di forza emodinamica, che segue uno schema coerente di picchi positivi e negativi che rappresentano l'entità e la direzione della forza emodinamica durante il ciclo cardiaco.

Sono stati riassunti i risultati descrittivi di tutti i parametri di risultato. È fondamentale che l'ECG e il software di monitoraggio del segnale respiratorio rilevino costantemente i picchi R. In caso contrario, l'attivazione non è ottimale, il che potrebbe aumentare il tempo di scansione e ridurre la qualità dell'immagine.

Per una qualità ottimale dei cardiaci nelle immagini, è importante trovare il miglior compromesso tra il tempo totale di imaging, il numero di fotogrammi cardiaci e il grado di regolarizzazione durante la ricostruzione.