ラットの動脈内の血流を評価するための位相差磁気共鳴画像法

要約

出典:Chiu, S., et al. ラット総頸動脈における位相差磁気共鳴イメージング。J. Vis. Exp. (2018).

このビデオでは、ラットの総頸動脈の血流を測定するための位相差磁気共鳴画像法(PC-MRI)のデモを行っています。麻酔をかけたラットをMRIベッドに固定し、安定した生理学的パラメータを確保した後、総頸動脈をスキャンして、定義された間隔で画像をキャプチャします。次に、これらの画像から血流を計算して、心周期全体の変化を評価します。

プロトコル

動物モデルを含むすべての手順は、地元の施設動物管理委員会とJoVE獣医審査委員会によって審査されています。

1.動物の準備とモニタリング

1. MRIスキャンのための動物の準備を開始する前に、財布、鍵、クレジットカードなど、磁気の影響を受けやすいすべての物体をスキャナールームの外に置いてください。
2. 最初に、必要に応じて5%イソフルラン(ISO)と酸素(2 L / min)の混合物を使用して、誘導ボックスでラット(2ヶ月齢の雄Sprague-Dawley(SD)ラット、280〜350 g)に麻酔をかけます。
3. 動物が横たわっていて、尻尾やつま先をつまんでも反応しない場合は、ISO管理を中止し、動物をスキャンルームに移してください。
4. ラットをMRIベッドに頭から腹臥位にして置き、麻酔を維持するためにノーズコーンデバイスを通して2-3%のISOを供給します。
5. 動物の胴体の下に呼吸枕センサーを配置して呼吸を監視します。
6. センサーを呼吸器系に接続し、毎分40-50拍(bpm)の呼吸数を確認してください。
7. シネゲートPC-MRI取得のために、右前足と左後足にそれぞれ1つの電極を配置してください（図1a）。
8. 心電図(ECG)ケーブルを一緒にねじります。
9. 耳棒と噛み棒付きのヘッドホルダーを使用して動物を固定し、頭の動きを制限してください。
10. 磁石の中で体温を維持するために、暖かい空気加熱システムまたはガーゼパッドを使用してください。
11. 心電図モニター(図1b)でR波がクリアであることを確認し、動物をスキャナーに入れてください。ボリュームコイルによって画像が取得されるため、動物の首のてっぺんに表面コイルを配置する必要はありません。

2. MRI取得

1. 画像処理全体を通して麻酔を維持するために、2〜3%のISOを使用してください。生理学的反応を継続的に監視し、可能な限り一定に保ちます。
2. 動物がスキャナー内に配置され、生理学的に安定し続けると、MRIスキャンを開始します。この研究では、勾配強度が 630 mT/m の 7 T 小動物 MRI システムを使用しますが、小動物 MRI システムの他の磁場強度を使用することもできます。
3. MRIスキャナーのコンソールモニターから「ローカライザ」シーケンスを選択し、任意の高速画像取得シーケンス、例えば高速スピンエコーを使用して3つの方向すべてに沿ってスカウト画像を取得し、冠状、軸方向、矢状画像を作成します。これらのスカウト画像の目的は、イメージング平面を決定することです。
4. 動物の頭と首の中心が磁石の中心にあることを確認してください。必要に応じて、正しい位置に到達するまで動物の位置を調整します。動物の位置を変更した場合は、スキャンを繰り返して偵察画像を取得します。
5. MRIスキャナーのコンソールモニターから「Time-of-flight (TOF) angiogram」シーケンスを選択し、まず2D TOF血管造影を取得して総頸動脈(CCA)の正確な解剖学的位置を確認してください。次のスキャンパラメータを使用します:繰り返し時間(TR)/エコー時間(TE)= 22 / 4.87 ms、反転角度= 90°、視野(FOV)= 40 × 40 mm²、マトリックスサイズ= 256 × 256、スライス厚さ0.6 mm、励起数(NEX)= 1。
   注: TOFシーケンスの名前はベンダー固有である可能性があります。ユーザーは、これらのパラメーターをコンソール モニターに挿入できます。
6. 静脈信号からの干渉を避けるために、彩度バンドが「オン」で上部に配置されていることを確認してください。
   注:彩度バンドの場合、通常はTOFシーケンスが付属しています。飽和帯がモニターに表示されない場合は、サービス担当者にお知らせください。
7. TOF血管造影を使用してCCAの位置を特定した後、PC-MRIの画像面をCCAの中心に向け、スライスが血流の方向に垂直になるように向きを変えてください（図2a）。
8. 呼吸と心電図ゲーティングの両方がMRIシステムに接続されていることを確認し、モニターコンピュータ(図1b)に明確な信号を表示し、MRIスキャナーのコンソールモニターから「トリガーモード」でトリガーモジュールを「オン」に設定してください。
9. モニタリングコンピュータからPC-MRIスキャンを開始する前に、動物の生理学的反応が安定していることを確認してください（図1b）。モニターコンピューターとMRIスキャナーのコンソールモニターの両方でゲーティングの選択が「オン」になっていることを確認します。
   注：この研究で使用された生理学モニタリングシステムは、ベンダーによって提供されています。ほとんどの動物スキャナーには、同様の生理学モニタリングシステムが提供されており、ベンダー固有です。
10. MRIスキャナーのコンソールモニターからPC-MRIシーケンスのシーケンスを選択し、次のパラメータを使用してゲート付きPC-MRIスキャンを実行します：TR/TE=15.55/4.51 ms（最小TRおよびTE)、反転角度=30°、FOV = 40 × 40 mm²、マトリックスサイズ=192×192、スライス厚さ= 2 mm、速度エンコーディング（VENC)=120 cm / s、 NEX=8 の場合。単方向VENCは、スループレーン方向に取得されます。
    注：スキャン時間は約8.5分ですが、実際のスキャン時間は心周期の変動により動物間でわずかに異なる場合があります。
11. 関心領域（ROI）をCCA内の別の場所、例えば分岐部に変更する場合は、画像取得のステップ2.6〜2.9を繰り返します。
12. スキャンが完了したら、動物をスキャナーから取り出し、リカバリーケージに戻してください。
13. 体温を維持するために、暖房ランプで動物を温めてください。ランプを動物から少なくとも15cm離してください 過熱を防ぐため。
14. 動物が動き始め、尻尾やつま先をつまむと反応を示したら、暖房ランプを消してください。

結果

図1:動物のモニタリング。(a)ECG電極は右前足と左後足に配置され、呼吸枕センサーは動物の胴体の下に配置されます。(b)ECGと呼吸信号はモニターにはっきりと見えます。

図2:PC-MRIスキャンの位置と代表的な画像の図。(a)TOF血管造...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
7T小動物MRI装置	ブルカー
イソフルラン	バクスター	1001936040	麻酔薬
心電図リード液	3M	2269T
モニタリングおよびゲーティングシステム	SA機器株式会社	モデル1030