쥐의 동맥에서 혈류를 평가하기 위한 위상차 자기공명영상(Phase Contrast Magnetic Resonance Imaging)

초록

출처: Chiu, S., et al. 쥐 공통 경동맥에서의 위상차 자기 공명 영상(Phase Contrast Magnetic Resonance Imaging in the Rat Common Carotid Artery). J. Vis. 특급 (2018).

이 비디오는 쥐의 총경동맥에서 혈류를 측정하기 위한 위상차 자기공명영상(PC-MRI)을 보여줍니다. 마취된 쥐를 MRI 침대에 고정하고 안정적인 생리학적 매개변수를 확인한 후, 총경동맥을 스캔하여 정의된 간격으로 이미지를 캡처합니다. 그런 다음 이러한 이미지에서 혈류를 계산하여 심장 주기 전반의 변화를 평가합니다.

프로토콜

동물 모델과 관련된 모든 절차는 지역 기관 동물 관리 위원회와 JoVE 수의학 검토 위원회에서 검토되었습니다.

1. 동물 준비 및 모니터링

1. MRI 스캔을 위한 동물 준비를 시작하기 전에 지갑, 열쇠, 신용 카드 등과 같은 자기적으로 취약한 모든 물체를 스캐너실 밖에 두십시오.
2. 처음에는 5% 이소플루란(ISO)과 산소(2L/분)의 혼합물을 사용하여 인덕션 박스에서 쥐(2개월 된 수컷 Sprague-Dawley (SD) 쥐, 280-350g)를 필요에 따라 3-5분 동안 마취합니다.
3. 동물이 누워있고 꼬리나 발가락이 꼬집어도 반응이 없으면 ISO 투여를 중단하고 동물을 스캐닝실로 옮깁니다.
4. MRI 침대에 쥐를 머리가 먼저 엎드린 자세로 놓고 마취 유지를 위해 노즈콘 장치를 통해 2-3% ISO를 전달합니다.
5. 동물의 몸통 아래에 호흡기 베개 센서를 배치하여 호흡을 모니터링합니다.
6. 센서를 호흡기에 연결하고 분당 40-50회(bpm) 사이의 호흡수를 확인합니다.
7. cine-gated PC-MRI 획득의 경우 오른쪽 앞발과 왼쪽 뒷발에 각각 하나의 전극을 놓습니다(그림 1a).
8. 심전도(ECG) 케이블을 함께 꼬습니다.
9. 이어 바가 있는 머리 홀더와 바이트 바를 사용하여 동물을 고정하여 머리 움직임을 제한합니다.
10. 자석에 있는 동안 체온을 유지하기 위해 따뜻한 공기 가열 시스템이나 거즈 패드를 사용하십시오.
11. ECG 모니터에서 R-wave가 깨끗한지 확인하고(그림 1b) 동물을 스캐너에 넣습니다. 볼륨 코일에 의해 이미지가 획득되므로 동물의 목 상단에 표면 코일을 배치할 필요가 없습니다.

2. MRI Acquisition

1. 전체 이미징 절차 동안 마취를 유지하기 위해 2-3% ISO를 사용하십시오. 생리적 반응을 지속적으로 모니터링하고 가능한 한 일정하게 유지하십시오.
2. 동물을 스캐너 안에 넣고 생리학적으로 계속 안정되면 MRI 스캔을 시작합니다. 본 연구에서는 구배 강도가 630mT/m인 7T 소동물 MRI 시스템을 사용하되 소동물 MRI 시스템의 다른 전계 강도를 사용할 수 있습니다.
3. MRI 스캐너의 콘솔 모니터에서 "로컬라이저" 시퀀스를 선택하고 빠른 이미지 획득 시퀀스(예: 빠른 스핀 에코)를 사용하여 세 방향 모두에 따라 스카우트 이미지를 획득하여 코로나, 축 및 시상 이미지를 생성합니다. 이러한 스카우트 이미지의 목적은 이미징 평면을 결정하는 것입니다.
4. 동물의 머리와 목의 중심이 자석의 중심에 있는지 확인하십시오. 필요한 경우 올바른 위치에 도달할 때까지 동물의 위치를 조정하십시오. 동물의 위치가 변경되면 스캔을 반복하여 스카우트 이미지를 얻습니다.
5. MRI 스캐너의 콘솔 모니터에서 "TOF(Time-of-flight) 혈관조영술" 시퀀스를 선택하고 먼저 2D TOF 혈관조영술을 획득하여 총경동맥(CCA)의 정확한 해부학적 위치를 확인합니다. 반복 시간(TR)/에코 시간(TE)=22/4.87ms, 플립 각도 = 90°, 시야(FOV) = 40 × 40mm², 매트릭스 크기 = 256 × 256, 슬라이스 두께 0.6mm, 여기 수(NEX) = 1.
   참고: TOF 시퀀스의 이름은 벤더에 따라 다를 수 있습니다. 사용자는 콘솔 모니터에 이러한 매개변수를 삽입할 수 있습니다.
6. 정맥 신호의 간섭을 피하기 위해 포화 대역이 "켜짐"이고 상단에 배치되어 있는지 확인하십시오.
   참고: 채도 대역의 경우 일반적으로 TOF 시퀀스와 함께 제공됩니다. 모니터에 채도 대역이 표시되지 않으면 서비스 담당자에게 알리십시오.
7. TOF 혈관 조영술을 사용하여 CCA를 찾은 후 PC-MRI의 이미지 평면을 CCA의 중앙으로 조준하고 슬라이스가 혈류 방향에 수직이 되도록 방향을 지정합니다(그림 2a).
8. 호흡과 ECG 게이팅이 모두 MRI 시스템에 연결되어 모니터 컴퓨터에 명확한 신호를 표시하는지 확인하고(그림 1b) MRI 스캐너의 콘솔 모니터에서 "트리거 모드"에서 트리거 모듈을 "켜짐"으로 설정합니다.
9. 모니터링 컴퓨터에서 PC-MRI 스캔을 시작하기 전에 동물의 생리적 반응이 안정적인지 확인합니다(그림 1b). MRI 스캐너의 모니터 컴퓨터와 콘솔 모니터 모두에서 게이팅 선택이 "켜짐"으로 설정되어 있는지 확인합니다.
   참고: 이 연구에 사용된 생리학 모니터링 시스템은 공급업체에서 제공합니다. 대부분의 동물 스캐너에는 유사한 생리학 모니터링 시스템이 제공되며 공급업체에 따라 다릅니다.
10. MRI 스캐너의 콘솔 모니터에서 PC-MRI 시퀀스의 순서를 선택하고 다음 매개변수를 사용하여 게이트 PC-MRI 스캔을 수행합니다: TR/TE=15.55/4.51ms(최소 TR 및 TE), 플립 각도=30°, FOV = 40 × 40mm², 매트릭스 크기 = 192 × 192, 슬라이스 두께 = 2mm, 속도 인코딩(VENC) = 120cm/s, NEX=8입니다. 단방향 VENC는 관통 평면 방향으로 획득됩니다.
    참고: 스캔 시간은 약 8.5분이지만 심장 주기의 변화로 인해 동물마다 실제 스캔 시간이 약간 다를 수 있습니다.
11. 관심 영역(ROI)을 분기점과 같은 CCA의 다른 위치로 변경하려는 경우 이미지 획득의 2.6–2.9단계를 반복합니다.
12. 스캐너에서 동물을 제거하고 스캔이 완료되면 회수 케이지로 되돌립니다.
13. 체온을 유지하기 위해 난방등으로 동물을 따뜻하게 합니다. 난amp 과열을 방지하기 위해 동물로부터 최소 15cm 거리를 유지하십시오.
14. 동물이 움직이기 시작하고 꼬리나 발가락이 끼는 것에 반응을 보이면 난방 램프를 끕니다.

결과

그림 1: 동물 모니터링. (a) ECG 전극은 오른쪽 앞발과 왼쪽 뒷발에 배치하고 호흡기 베개 센서는 동물의 몸통 아래에 배치합니다. (b) ECG 및 호흡 신호는 모니터에서 명확하게 볼 수 있습니다.

그림 2: PC-MRI 스캔 및 대표 이미지의 위치 그림...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
7T 소동물 MRI 시스템	Bruker
Isoflurane	Baxter	1001936040	마취제
ECG 리드	3M	2269T
모니터링 및 게이팅 시스템	SA instruments, Inc	모델 1030