心臓血管磁気共鳴画像法によるマウス心左心室機能、心筋緊張、血行力の定量化

このCMRIプロトコルは、駆出率、EオーバーA比、グローバル縦方向緊張、血行力を含むマウス心臓機能パラメータの非侵襲的なインビボ定量化を促進します。すべての機能的な心臓パラメータは、単一の心臓MRI検査から得ることができ、複雑なタグ付けや緻密なスキャンは、強度または血行力を定量化するために必要とされません。証拠は、世界的な縦方向の緊張と血行力が心不全の早期診断マーカーを強制することを示唆している。

開始するには、マウスのクレードル上の supine の位置にマウスを配置します。マウスクレードルの咬傷バーにマウスの切歯をフックし、適切にフィットするようにノーズコーンを調整します。呼吸が安定しているかどうか、毎分100回以下の呼吸を視覚的に確認する。

石油ゼリーを使用して直腸温度プローブを挿入し、温度プローブの光ファイバケーブルをマウスクレードルにテープで貼ります。呼吸バルーンをマウスの下腹部に置き、テープで固定します。前足の高さで胸郭に皮下に2つのECG電極針を挿入し、動きを防ぐためにそれらを穏やかにテープダウンします。

無線周波数またはRFコイルをマウスの上に置き、コイルケーブルを接続します。次に、磁石の穴に揺りかごを置きます。最後に、ECG信号がまだ安定しているかどうかを確認します。

ECGおよび呼吸信号モニタリングソフトウェア内の心電図および呼吸格子パラメータを調整して、呼吸信号の平坦な部分でのみ信号が緑色に変わるので、Rピーク時にトリガポイントが生成されるようにします。心電図の格子のエラーを最小限に抑えるには、R-R間隔より 10 ~ 15 ミリ秒短いブランク間隔を設定し、セッション全体でこれを更新し続けます。最初のスカウトに基づいて、ゲート付きの単一フレームのグラデーションエコースカウトスキャンを実行し、3つの直交方向に5つのスライスを使用します。

この端に、スライスのスタックを心臓のおおよその位置に配置します。マルチスライス、短軸スカウトスキャンのためのゲートシングルを実行します。この場合、直前のグラデーション エコー スカウトを使用して、心臓の長軸に垂直な左心室の位置に 4 ~ 5 個のスライスを配置し、短軸ビューの初期推定値を見つけます。

次に、矢状ビューで、スライスが長軸に垂直であるかどうかを確認します。その後のスキャンでは、エンドフレームの積と繰り返し時間がR-R間隔の約60〜70%になるように、心臓フレームまたはエンドフレームの数を調整します。ゲート付きの単一スライスグラデーションエコースキャンを実行して、長軸2室のスカウトを生成します。

この場合、短軸と初期グラデーションエコー・スカウト・スキャンを使用して、短軸ビューに垂直なスライスを、左右の心室間の接続点に平行に配置します。このスライスを左心室の中央に移動し、スライスが頂点を通って配置されるような左心室長軸に揃っている場合は、グラデーションエコースカウトのコロナ画像を確認します。または4室のスカウトスキャンを生成するために別のゲート単一スライスのグラデーションエコースキャンを形成します。

この最後に、2室のスカウトに垂直なスライスを配置し、長軸の中心に合わせて、スライスが僧帽弁と頂点を通過するようにします。短軸ビューでは、後心室壁と前心室壁に平行に配置され、2つの乳頭筋の間に平行になるようにスライスを調整します。スライスが心周期全体を通して心室の中心に残っているかどうかを確認してください。

シストリック関数の測定では、ゲート付きの連続したマルチスライス、短軸のグラデーションエコースキャンを実行します。この上、心臓の中心に左室の左心室長軸に垂直な中室スライスを配置し、心臓のベースから頂点に心臓を覆うスライスの数を増やします。次の遡及的にゲートされたスキャンでは、すべての将来の心臓および呼吸ゲーティング機能をオフにします。

各遡及ゲートスキャンの前後の心臓と呼吸の速度をメモし、後で再構築目的のためにこれらの値を使用します。3つの逐次単一スライス遡及的にゲートされた勾配エコースキャンを短い軸で実行してE'A比を定量化し、2チャンバーと4チャンバビューを、心筋歪みおよび血力学的力値の定量化に必要とします。2室と4室のスカウトオリエンテーションが最適でない場合は、2室と4室のスキャンを行う前に向きを合わせます。

最後に、3室ビューで単一のスライス勾配エコースキャンを、遡及的にゲートを実行します。この端まで、中室短軸図に垂直なスライスを配置し、スライスを45度回転させて、前壁から後壁に最も近い乳頭筋に通過します。基礎短軸スライスを調べて、スライスが僧帽弁と大動脈弁を通過しているかどうかを確認します。

長軸 4 部屋ビューを調べて、スライスが頂点を通過しているかどうかを確認します。再構築ソフトウェアのレトロスペクティブを開き、遡及的にゲートされたMRIスキャンに対応する生データファイルをロードします。生のナビゲーター信号を検査し、高い信号のピークは呼吸周波数を表し、低い信号のピークは心拍数を表す。

また、自動的に検出された心拍数が各スキャン中に観測値の10%に対応しているかどうかを確認します。ない場合は、自動検出が失敗したため、これらの値を手動で調整します。[Filter]を押して、心臓ナビゲーターと呼吸ナビゲーターを分離するナビゲーター分析を実行します。

CINE フレームの数を 32 に設定し、ソート k-space を押します。圧縮センシングの正規化に適切な設定を選択し、再構築を押します。再構築が完了したら、CINEムービーのプレビューを行い、再構築を評価します。

DCM をエクスポートして、さらに分析するために DICOM イメージをエクスポートします。左心室の体積評価では、マルチスライス短軸スキャン画像を選択し、ボリューム測定用プラグインにロードします。コンター ツールを使用して、エンドシストリック フレームとエンド ディジトリカル フレームで、心筋の境界を分割します。

拡張期測定では、中室短軸CINE画像を選択し、体積測定のためにプラグインにロードします。コンター ツールを使用して、すべてのフレームの心内境界を分割します。隣接フレームのセグメンテーションと生成されたボリューム時間カーブを比較して、心臓周期全体のセグメンテーションのスムーズな移行を確実にします。

E と A の充填フェーズが異なっていることに注目してください。左心室心室心内心容積と対応するタイムスタンプをエクスポートし、E'A比を計算するために補足資料に用意されているカスタムスクリプトに値をロードします。歪みおよび血行力の計算のために、2部屋、3部屋、および4チャンバ長軸CINE画像を選択し、容積測定のためのプラグインにそれらをロードする。

コンター ツールを使用して、3 つの方向すべてのフレームの心内境界を分割します。隣接フレームのセグメンテーションを比較して、心臓周期全体のセグメンテーションのスムーズな移行を確実に行います。コンターがボリューム測定用のプラグインに描画されたら、歪みと血行力分析のためのプラグインを実行します。

取得した各データセットを、2室、3室、および4室ビューの対応するラベルに割り当て、ひずみ解析を実行します。血行力解析では、3つの方向すべてで、エンド・拡張フレームの僧帽弁の直径を描き、3室の長軸画像に大間の直径を描きます。カスタム構築後処理ソフトウェアを用いた遡及的にゲートされたスキャンの代表的な高フレームレート再構成が示されている。

結果の画像から、心周期中の体積時間曲線と、収縮期および拡張期関数パラメータの計算に対応する第1の誘導曲線をそれぞれ決定した。2、3、および4チャネルのビューCINE画像を画像解析ソフトウェアを使用して分析し、心筋歪みの尺度として、心周期および対応するGLS値にわたる心筋のグローバル縦方向またはGLSの変化を決定した。各動物について、心周期中の血行力の大きさと方向を表す正と負のピークの一貫したパターンに従う血行力時間プロファイルを生成することも可能です。

全ての結果パラメータの記述結果を要約した。心電図および呼吸信号モニタリングソフトウェアが一貫してRピークを検出することが重要です。それ以外の場合、トリガーは最適ではないため、スキャン時間が長くなり、画質が低下する可能性があります。

画像中の心臓の最適な品質のためには、総画像撮影時間、心臓フレーム数、および再構成中の規則化の程度の間で最良のトレードオフを見つけることが重要です。