恒久的な脳虚血における脳卒中発症時間推定のための磁気共鳴イメージ投射プロトコル

磁気共鳴画像法は、ADCと呼ばれる脳組織の見かけ拡散係数を決定することにより、急性虚血性脳卒中を検出するための高感度で特異的なツールを提供します。虚血性脳卒中のラットモデルでは、虚血性病変内の定量的なT1およびT2緩和時間の半球差は、脳卒中発症からの時間とともに増加しました。.これらの差の時間依存性は、線形関数によってヒューリスティックに記述されるため、脳卒中発症時間の単純な推定値が得られます。

虚血性病変内でT1およびT2の緩和時間が上昇する組織の体積も直線的に増加し、脳卒中のタイミングを補完する方法を提供します。ここでは、ADCを使用して、永久限局性虚血の超急性期における急性虚血性脳卒中組織を描写する半自動コンピュータールーチンを紹介します。虚血性脳卒中組織内でも特定された弛緩時間の上昇は、脳卒中発症時間を決定するために使用されます。

体重300〜400グラムの雄のWistarラットを使用し、恒久的な中大脳動脈閉塞を与えて限局性虚血性脳卒中を誘発しました。.手術とMRI実験の期間中、ラットはフェイスマスクを介してイソフルランで麻酔されます。首を切開した後、気管が露出し、筋肉が気管から分離されます。

創傷は、総頸動脈またはCCAへの経路をクリアするために拡張されます。CCAは、その隣の神経束を避けながら露出します。マイクロフックを使用してCCAをキャッチし、外部頸動脈であるECAと内部頸動脈であるICAを露出させます。

CCAの循環は外科用糸でブロックされます。ECAは縫合されます。頸動脈体はICAから分離され、ICAの分岐部は、閉塞糸が挿入されたときに左中大脳動脈に到達してブロックされるように配置されています。

ICAの周囲に緩い縫合糸が導入されます。ICAでは、クリップが縫合糸よりも深く配置されるように挿入されます。ECAは、外頸動脈の周りに結ばれている二重結び目の近くに保たれています。

ECAからの出血を防ぐために、ECAの余分な部分を燃焼させます。閉塞糸がECAに挿入され、ICAがECAと位置合わせされます。その後、糸はクリップまで進められます。

その後、緩んだ縫合糸を締めて、糸がECAの内側に滑り込むことができるようにします。次に、クリップを取り外し、閉塞糸をさらに進めて、約2cm挿入します。別の結び目が追加され、緩い結び目が二重の結び目になります。

縫合糸を縛り、開創器を取り外します。その後、傷口を閉じます。閉塞直後、ラットはイヤホンとバイトブロックを使用して、9.4テスラのマグネットバーの中央にあるクレードルに固定されます。

イメージング中、イソフルランレベルは約2%に維持され、ラットの胴体の下に配置された水温パッドを使用して温度が摂氏37度近くに維持されます。イメージング中、呼吸数と直腸温が監視されます。MRIデータは閉塞後最大5時間取得され、1時間間隔で、拡散テンソル、CPMG T2、およびフラッシュT1のトレースの一致してサンプリングされた12の軸方向スライスが取得されます。

配列パラメータの詳細は原稿に記載されています。実験の最後に、ラットを屠殺し、トリフェニルテトラゾリウムクロリドまたはTTC染色を行い、ラットの脳に虚血が存在することを確認します。TTC染色の詳細については、原稿に記載されています。

MRIデータを取得した後、次に、虚血組織を検出し、その弛緩測定シグネチャを特徴付ける半自動法の開発を目指しました。T2 緩和は、モノ指数関数的減衰としてモデル化されました。T2 マップは、エコー時間次元に沿って自然なアルゴリズムを取得し、各ボクセルで線形関数をフィッティングすることによってフィットしました。

T1緩和は、平衡磁化に戻ったモノ指数関数としてモデル化され、バイナリチョーク法を使用してフィッティングされました。ADCマップは、B値に対する信号のモノ指数損失を仮定して計算されました。すべての定量的画像が配置されているため、相互ADCマップを使用して虚血組織を同定できます。

これらのマップは、逆 ADC が非虚血性組織の逆 ADC の中央値より 1 つの絶対偏差の中央値を超えた場合に、組織が虚血性としてラベル付けされるようにしきい値が設定されました。このプロセスは、自動的かつ客観的に実行できます。虚血組織を境界にして、各対象ボリュームにおけるT1およびT2の分布を計算した。

対側半球におけるT1およびT2の分布を得るために、虚血組織の関心量を反映した。この例では、T1 と T2 の分布は、開始後の時間とともに右にシフトしていることがわかります。T1 と T2 の分布の時間に伴う変化を説明するために、2 つの異なるパラメータを使用します。

パラメータ f は次のように定義されます。これにより、T1 または T2 値が異常に高いまたは低い虚血性病変のボクセル画分のヒューリスティック パラメーター化が提供されます。T1 または T2 マップのボクセルは、高い値、低い値、または正常な値として分類できる必要があります。

虚血性病変における高いT1またはT2値は、関心のある非虚血容積の中央値T1またはT2より最大1/2を超えるものとして定義されました。F1 は T1 値が高い虚血性ボクセルの割合、F2 は T2 値が高いボクセルの割合です。次に、高T1と高T2の両方を持つADC同定された虚血組織の領域内のオーバーラップの体積が計算され、脳全体の体積によって正規化されます。

F1、F2、およびオーバーラップ体積は、すべての測定時間ですべてのラットについて計算されました。次に、線形モデルを適合させることにより、虚血の発症時間を逆算するために別々に使用されました。そうすることで、発症時間の不確実性を計算することができました。

これらの不確実性は、線形近似の二乗平均平方根誤差によってパラメータ化されました。拡散陽性脳卒中病変では、すべてのパラメータが時間とともに直線的に増加しました。また、二乗平均平方根エラーバーによると、私たちのプロトコルは30分の精度で脳卒中発症時間の推定値を提供します。

T2 データが T1 を上回っており、発生時間の決定に最適な精度は、オーバーラップする上昇した T1 と T2 の量から得られるというのが一般的な傾向です。異常な T1 と T2 の領域は、虚血性病変内に不均一に散在しています。これは、虚血によって引き起こされる病態生理学的変化に対するこれらの定量的 MRI パラメーターの感度が異なるためと思われます。このことは、定量的なMRIパラメータも組織の状態に情報を提供する可能性があることを示唆しています。ここでは、脳卒中発症時間をかなりの精度で推定し、それにより永久虚血中の脳組織の状態を情報にすることができるMRIプロトコルを紹介しました。

脳卒中発症時間の推定のために緩和時間を定量化する利点は、磁界の不均一性やプロトン密度(虚血性病変内で予想される磁界変動を含む)などの技術的要因によって引き起こされる固有の変動に鈍感であることである。現在のプロトコルは永久虚血にのみ適用され、論文に記載されているMRIデータ取得パラメータは、使用される9.4テスラMRIスキャナーに固有のものであることを認識する必要があります。添付の論文に掲載された以前の研究では、この手順も4.7テスラで正確であることが示されています。

全体として、私たちのプロトコルは、抗虚血療法を調査する研究を含む前臨床脳卒中研究に応用できると考えています。