출처: 프레드릭 W. 다멘과 크레이그 J. 괴르겐,웰던 생물 의학 공학 대학, 퍼듀 대학, 웨스트 라파예트, 인디애나
이 비디오에서는 생리적 모니터링을 통해 고장, 소형 보어 자기 공명 영상(MRI)이 뮤린 심혈관 시스템의 게이트 시네 루프를 획득하는 것으로 입증된다. 이 절차는 좌심실 기능을 평가하고, 혈관 네트워크를 시각화하고, 호흡으로 인한 장기의 움직임을 정량화하기 위한 기초를 제공합니다. 비교 가능한 작은 동물 심혈관 화상 진찰 양식에는 고주파 초음파 및 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 (CT) 포함됩니다. 그러나 각 양식은 고려해야 할 절충안과 관련이 있습니다. 초음파는 높은 공간 및 시간적 해상도를 제공하지만 이미징 유물은 일반적입니다. 예를 들어, 조밀한 조직(즉, 흉골 및 갈비뼈)은 이미징 침투 깊이를 제한할 수 있으며, 가스와 액체(즉, 폐를 둘러싼 흉막) 사이의 인터페이스에서 초반향 신호가 주변 조직에서 대비를 흐리게 할 수 있다. 대조적으로 마이크로 CT는 많은 평면 유물로 고통받지 않지만 시간 적 해상도가 낮고 연조직 대비가 제한적입니다. 더욱이, 마이크로 CT는 엑스레이 방사선을 이용하고 수시로 방사능을 구상하기 위하여 조영제의 사용을 요구합니다, 둘 다 방사선 손상 및 신장 상해를 포함하여 고용량에 부작용을 일으키는 원인이 되기 위하여 알려지는. 심혈관 MRI는 방사선 이온화의 필요성을 부정하고 조영제 없이 이미지할 수 있는 기능을 사용자에게 제공함으로써 이러한 기술 간에 좋은 타협을 제공합니다(조영제는 종종 MRI에 사용됩니다).
이 데이터는 심장 주기및 호흡에 만료 고원에서 R-피크에서 문이 된 빠른 낮은 각도 SHot (FLASH) MRI 서열을 트리거링으로 획득되었다. 이러한 생리적 사건은 복부에 대하여 확보된 피하 전극 및 압력에 민감한 베개를 통해 감시되었습니다. 마우스가 제대로 데워지도록 하기 위해 직장 온도 프로브를 삽입하여 MRI 안전 가열 팬의 출력을 제어하는 데 사용되었습니다. 동물이 MRI 스캐너의 보어에 삽입되고 네비게이션 서열이 실행되면 위치 확인을 위해 게이트 플래시 이미징 평면이 처방되고 데이터를 획득했습니다. 전반적으로, 높은 필드 MRI는 작은 동물 질병 모형의 연구 결과에 대한 연조직 대비를 제공할 수 있는 강력한 연구 도구입니다.
자기 공명 화상 진찰은 연조직 대비를 시각화하기 위하여 조직의 paramagnetic 속성을 이용하는 기술입니다. MRI 기계의 보어는 종래 전류가 적용될 때 일정한 균일한 자기장(B0)을제공하는 솔레노이드 코일을 사용하여 포장된다. 제시된 고장 뮤린 이미징에서는 지구 자기장의 약 140,000배, 일반적인 임상 3T 및 1.5T 스캐너 장 강도의 두 배 이상인 7테슬라(T) 자기장 강도가 사용된다. 이 균일 한 자기장은 거의 모든 살아있는 조직에 내재 된 수소 양성자를 회전의 축을 정렬합니다. 그런 다음 이러한 스핀은 회전 축(즉, 플립 각도)에 상대하는 특정 각도로 무선 주파수(RF) 파를 사용하여 “기울”될 수 있습니다. 양성자가 원래 방향으로 다시 이완하려고 시도함에 따라, 그들의 스핀의 구성 요소는 주요 축에 수직으로 감지 가능한 전기 신호를 유도합니다.
더욱이, 자기 그라데이션은 주 자기장을 교란시키고 공간적으로 절연된 RF 여기를 허용하여 수신된 신호를 국소화하도록 하는 것을 적용할 수 있다. 여기서 설명된 방법에 특이적으로, FLASH 서열은 반복적인 로우 플립 앵글 여기를 사용하여 양성자 모션에서 정상 상태 패턴을 유도한다. 이 패러다임은 심혈관 시스템과 같이 본질적으로 역동적인 조직을 빠르게 이미지화하고 심장 주기 내에서 비교적 안정적인 스냅샷을 얻을 수 있게 합니다. 생리적 신호로 FLASH 서열을 트리거함으로써 심장, 혈관 및 호흡 움직임을 모두 강조하는 심혈관 시스템의 이미지를 획득할 수 있습니다.
1. 동물 준비
2. 심장 자기 공명 화상 진찰 – 이 단면도는 그밖 응용을 위해 적응될 수 있습니다.
고장음 음매 자기 공명 영상 또는 심장 MRI는 이온화 방사선 또는 조영제의 사용 없이 심혈관 기능을 평가합니다.
유사한 심혈관 이미징 양식에는 트랜스듀서에서 음향 파의 빔을 방출하고 파도가 반사되어 살아있는 이미지를 생성할 때 생성된 에코를 기록하는 고주파 초음파가 포함됩니다. 그것은 높은 공간 및 시간 적 해상도 이미지를 제공합니다; 그러나, 이미징 유물은 조밀한 조직의 제한된 침투 깊이로 인해 관찰될 수 있다.
또 다른 이미징 기술은 마이크로 CT로, 일련의 X선 프로젝션을 사용하여 3D 단면을 만듭니다. 그것은 낮은 시간 적 해상도 와 제한된 연조직 대비를 가지고 있으며, 종종 혈관 구조를 시각화하기 위해 조영제의 사용을 필요로한다. 이들은 고용량에서 방사선 손상 및 신부전을 일으키는 원인이 되기 위하여 알려지고 있습니다.
또는 MRI는 강한 전자석을 사용하여 자기 특성에 따라 신체의 조직을 이미지합니다. 심장 MRI에서, 기존의 MRI 서열은 심장 혈관 기능을 평가하기 위하여 호흡에 있는 심장 주기 및 만료 고원의 R 피크에서 문지릅니다.
이 비디오는 빠른 낮은 각도 샷 또는 FLASH MRI 시퀀스를 트리거하여 MRI 데이터를 수집하는 방법을 보여 줍니다. 이 기술은 작은 동물 질병 모형의 연구 를 위한 고품질 연조직 대비를 제공합니다.
자기 공명 화상 진찰은 연조직 대비를 구상하기 위하여 조직의 paramagnetic 속성을 사용하는 기술입니다. MRI 기계의 보어는 전기 전류가 적용될 때 일정한 균일한 자기장 B-0을 제공하는 솔레노이드 코일을 사용하여 종래 포장된다.
고장 미러링 이미징에서는 7-Tesla 자기장 강도를 사용할 수 있으며, 지구 자기장의 약 140,000배, 일반적인 임상 3-Tesla 및 1.5-Tesla 스캐너 장 강도의 두 배 이상을 사용할 수 있습니다. 이 균일 한 자기장은 거의 모든 살아있는 조직에 내재 된 수소 양성자를 회전의 축을 정렬합니다. 그런 다음 이러한 스핀은 무선 주파수 또는 RF 파를 사용하여 회전 축에 대한 특정 각도로 전환 각도라고도 합니다.
양성자가 원래 방향으로 다시 이완하려고 시도함에 따라, 그들의 주요 축에 수직으로 스핀의 구성 요소는 검출 가능한 전기 신호를 유도하여 이미지의 결과로 생성됩니다. 더욱이, 자기 그라데이션은 주 자기장을 교란시키고 공간적으로 절연된 RF 여기를 허용하여 수신된 신호를 국소화하도록 하는 것을 적용할 수 있다. 본 비디오에 기재된 방법에 특이적으로 는 양성자 모션에서 정상 상태 패턴을 유도하기 위해 빠르게 반복되는 낮은 플립 앵글 RF 여기를 사용하는 FLASH 시퀀스이다. 반복 시간은 일반적인 양성자 휴식 시간보다 훨씬 짧습니다.
혈액과 같은 흥분되지 않은 수소가 이미징 프레임에 들어가면 상대적으로 높은 신호가 생성됩니다. 이를 통해 심혈관 시스템을 빠르게 이미지화하고 심장 주기 내에서 안정적인 스냅샷을 제공할 수 있습니다. 생리적 신호로 FLASH 서열을 트리거함으로써 심장, 혈관 및 호흡 움직임을 강조하는 심혈관 시스템의 이미지를 획득할 수 있습니다.
심장 MRI의 주요 원리를 검토한 결과, 동물을 준비하고 이미지화하기 위해 단계별 절차를 밟아 봅시다.
먼저, 이미지할 마우스를 식별한 다음 마우스를 녹다운 챔버로 옮겨버보라고 한다. 그런 다음, 이소플루란을 사용하여 동물을 마취하고 발가락 핀치 기술을 사용하여 녹다운을 확인합니다. 다음으로, MRI 룸에서 코 콘으로 이소플루란 흐름을 열고 이소플루란 의 흐름을 녹다운 챔버로 닫습니다. 이것은 마취와 더 긴 튜브를 프라임.
모든 직원이 MR안전인지 확인하고 마우스를 이미징 단계로 옮기고 동물 주위의 코 콘을 고정하십시오. 마우스의 심장이 RF 코일의 중심과 대략 정렬되는 것을 마우스를 배치합니다. 다음으로 발가락 핀치 기술을 사용하여 넉다운을 다시 확인합니다. 그런 다음 세 개의 심전도 리드를 피하로 삽입합니다. 각각 1개의 리드를 하트의 왼쪽과 오른쪽에 놓고 왼쪽 뒷다리의 바닥에 하나씩 놓습니다.
멸균 프로브 칼집과 윤활유를 사용하여 직장 온도계 프로브를 삽입합니다. 그런 다음, 복부의 상복부 부위에 베개 호흡 센서를 배치하고, 압력에 민감한 신호를 얻기 위해 골판지를 사용하여 제자리에 고정한다.
스캐너 룸 외부의 모니터링 소프트웨어를 통해 모든 생리적 신호가 획득되고 있는지 확인합니다. 다음으로, 가열 모듈과 팬을 설정하여 마우스로 공기 흐름을 따뜻하게 하기 시작합니다. 따뜻한 공기가 꼬리 끝을 지나 서서히 마우스쪽으로 불어지게 되는 공기 튜브를 제자리에 고정하십시오. 마지막으로 RF 코일을 마우스 위에 놓고 모든 케이블과 튜브가 안전한지 확인합니다.
이제 마취된 마우스에서 심장 MRI를 수행하기 위한 단계별 프로토콜을 살펴보겠습니다.
먼저, 최대 신호 감지를 보장하기 위해 자석의 보어 외부의 RF 코일을 조정하고 일치시합니다. 이는 RF 코일의 각 구성 요소에 대해 0 헤르츠의 좁은 계곡으로 표시됩니다. 다음으로, 자석의 보어에 이미징 스테이지를 천천히 삽입합니다. 마우스가 보어의 중앙에 직접 배치되고 그라데이션 코일이 모든 방사형 방향을 따라 동일한 간격을 가지고 있는지 확인합니다. 이 위치는 균일한 주 자기장을 보장합니다.
그런 다음 탐색 검사를 실행하여 스캐너 내에서 마우스를 찾습니다. 심장의 일부 세그먼트가 모든 세 비행기, 즉 축, 처진 및 관상 동맥 내에 시각화되어 있는지 확인합니다. 그런 다음 FLASH 시퀀스에 대한 매개 변수를 설정하고 켜질 외부 트리거를 선택합니다. 모니터링 소프트웨어에서 MRI 시퀀스가 만료 단계에서 안정적인 호흡 중에 심장 사이클의 R-peaks에서만 연속적으로 실행되는 외부 트리거를 구성합니다.
다음으로, 매개 변수를 설정하고 관상 뷰에서 이미징 평면 사각형을 배치하여 초기 FLASH 서열을 처방한다. 그런 다음 계속 누르면 슬라이스 평면이 대동맥 판막을 통해 심장의 정점에서 축을 따르도록 계속 실행합니다. 이 초기 시네 루프는 심장의 2 챔버 보기를 제공합니다.
그런 다음, 2 챔버 뷰에서 결과를 참조하는 동안, 4 챔버 보기를 시각화하기 위해 정점 대동맥 밸브 축을 따라 새로운 FLASH 시퀀스를 처방하고 실행합니다.
마지막으로, 심혼을 통해 약 반쯤 정점 대동맥 판막 축에 수직인 짧은 축 조각을 처방한다. 유두 근육은 이 위치에서 시네 루프 출력 내에서 뚜렷하게 표시되어야 합니다. 이미징이 완료되면 수집된 데이터를 분석을 위한 적절한 위치로 옮은 다음 자석의 보어에서 이미징 단계를 철회하고 스캐너 침대에서 동물을 옮기기 전에 동물로부터 그라데이션 코일과 모든 프로브를 제거합니다.
이제 마우스에서 심장 MRI를 얻었으니 스캔 결과를 검토해 보겠습니다. 이 그림은 좌심실의 짧은 축 뷰의 시네 루프를 나타내며, 심장의 기저 정점 축에 직접 수직이고 유두 근육을 포함하는 위치에서 나타난다.
여기서는 끝 디아스톨과 피크 스캐스톨을 포함하여 심장 주기 전반에 걸쳐 14개의 짧은 축 뷰 스냅샷을 가진 마우스 심장의 혈액 시네 이미징을 볼 수 있습니다. 좌심실의 루멘 내의 드롭아웃 신호 영역은 RF 웨이브 여기에 의해 태그되지 않고 원래 비행기에서 나왔고 태그가 지정되지 않은 빠른 혈액 이동을 나타냅니다.
이 이미지는 승모및 트리쿠스피밸브를 통해 밝은 혈류가 유입된 후 대동맥 및 폐 판막을 통해 심장의 4챔버 뷰를 각각 보여줍니다.
마지막으로, 여기에 여러 조각이 전체 마우스의 심장 혈관 시스템을 시각화하기 위해 공간적으로 결합 할 수있는 방법을 보여주는 최대 강도 투영이다. 그림은 마우스의 흉부 및 복부 영역을 보여주는 시간 동기화, 밝은, 2 차원 혈액 이미지의 3 차원 스택을 보여줍니다.
이제 이 MRI 기술의 다른 응용 프로그램을 살펴보겠습니다. 설명된 기술의 확장으로, 우리는 건강한 심장과 병은 심혼의 운동학을 비교하기 위하여 이 기술을 사용할 수 있습니다. 심장 기능 장애의 Murine 모델은 클리닉에서 발견되는 모델보다 훨씬 더 제어 될 수 있습니다. 이것은 연구원이 심장 병에 기여하는 특정 요인을 확인하고 상해 후에 리모델링 프로세스를 공부하는 것을 허용합니다.
유사한 연구 노력은 복부 대동맥류 형성과 같은 혈관 초점으로 수행 될 수 있습니다. 혈액은 여기에 설명된 고장소 보어 MRI 방법을 사용하여 고강도 신호를 제공합니다. 대조적으로 이 증가는 복부 대동맥류의 확장을 평가하고 선박의 생체 역학적 특성에 대한 변화를 측정하기 위해 악용될 수 있다.
당신은 단지 심장 혈관 자기 공명 영상에 JoVE의 소개를 보았다.
이제 심장 이미징을 수행하는 방법과 심장 및 호흡 신호와 동기화된 표준 밝은 혈액 FLASH MRI 서열을 사용하여 뮤린 심장의 시네 루프 데이터를 얻는 방법을 알아야 합니다. 마지막으로, 이러한 이미지에서 심장 구조를 식별하는 방법을 알아야 합니다. 시청해 주셔서 감사합니다!
도 1은 왼쪽 심실의 짧은 축 뷰의 시네 루프를 나타내며, 이는 심장의 기저 정점 축에 직접 수직이고 유두 근육을 포함하는 위치에서 나타난다.
그림 1: 끝 디아스톨 (t = 8) 및 피크 시스톨 (t = 13)을 포함하여 심장 주기에 걸쳐 14 개의 짧은 축 보기 스냅 샷을 가진 마우스 심장의 밝은 혈액 시네 이미징. 좌심실의 루멘 내의 드롭아웃 신호 영역은 RF 웨이브 여기에 의해 태그되지 않고 원래 비행기에서 나왔고 태그가 지정되지 않은 빠른 혈액 이동을 나타냅니다.
두 번째 대표적인 이미지는 승모및 트리쿠스피 밸브를 통해 밝은 혈류가 유입된 심장의 4챔버 뷰를 보여 주며, 대동맥 및 폐 판막을 통해 각각 흘러나온다.
그림 2: 끝 디아스톨 (왼쪽)과 피크 시스톨 (오른쪽)을 보여주는 4 챔버 보기를 가진 마우스 심장의 밝은 혈액 신 이미징. 좌심실의 루멘 내의 드롭아웃 신호 영역은 RF 웨이브 여기에 의해 태그되지 않고 원래 비행기에서 나왔고 태그가 지정되지 않은 빠른 혈액 이동을 나타냅니다.
마지막으로, 제3의 대표적인 결과는 여러 슬라이스가 전체 마우스 몸체의 심혈관 시스템을 시각화하기 위해 공간적으로 결합될 수 있는 방법을 보여주는 최대 강도 투영(MIP)이다.
그림 3: 마우스의 흉부 및 복부 영역을 보여주는 시간 동기화 2 차원 밝은 혈액 이미지의 3 차원 스택의 최대 강도 투영. 심장, 열등한 베나 카바, 작은 복부 대동맥류(빨간 원)는 이 관점에서 볼 수 있다.
여기서, 심장 MRI는 심장 및 호흡 게이팅과 함께 뮤린 심혼의 시네 루프 데이터를 획득하기 위하여 이용됩니다. 심장이 데모의 초점인 동안, 심장 혈관 시스템의 추가 지역은 동일한 방법론에 따라 심혈 관 시스템을 심상화 할 수 있습니다. MRI는 다른 이미징 양식과 일반적으로 볼 수있는 동일한 유물로 고통받지 않지만, 획득 기간 당 달성 공간 해상도와 눈에 띄는 절충이있다. 이 절충안은 마우스가 가혹한 질병 모형에서와 같은 마취의 더 긴 기간을 견딜 수 없을 때 염려됩니다. 여전히, MRI는 마이크로 CT에 내재된 방사선 손상의 위험 없이 근본적인 조직을 시각화하는 이점이 있습니다. MRI 기술을 사용하여, 심혈관의 생체 내 평가는 작은 동물 모델에서 질병 진행 및 관련 치료 반응모두에 대한 종방향 연구를 위한 기초를 마련하여 수행될 수 있다.
설명된 기술의 확장으로, 이 기술은 건강한 것과 병은 심혼의 운동학을 비교하기 위하여 이용될 수 있습니다. 심장 기능 장애의 Murine 모델은 병원에서 발견되는 것보다 훨씬 더 통제 될 수 있으며, 연구자들은 심장 질환에 기여하는 특정 요인을 식별하고 기계적 부상 후 리모델링 과정을 연구 할 수 있습니다. 더욱이, 유사한 연구 노력은 복부 대동맥류 (AAA) 형성과 같은 혈관 초점으로 수행 될 수있다. 혈액이 기술된 방법에 따라 고강도 신호를 제공한다는 점을 감안할 때, 대조는 AAA의 확장을 평가하고 선박의 생체 역학적 특성에 대한 변화를 측정하기 위해 악용될 수 있다. 마지막으로, 뇌의 혈관화를 보는 연구는 외상성 뇌 손상이나 뇌졸중에 혈관 신생 반응을 비교하기 위해 수행 될 수있다. 이상적으로, 대부분의 전 임상 화상 진찰과 마찬가지로, 높은 필드 심장 혈관 MRI와 같은 기술은 인간 질병 프로세스의 우리의 이해를 강화하고 진단 기술의 다음 세대를 향한 혁신을 촉발할 수 있습니다.
High-field small-bore magnetic resonance imaging, or cardiac MRI, assesses cardiovascular function without the use of ionizing radiation or contrast agents.
Comparable cardiovascular imaging modalities include high frequency ultrasound, which emits a beam of acoustic waves from a transducer and records the echoes created as the waves reflect to generate live images. It provides high spatial and temporal resolution images; however, imaging artifacts can be observed due to the limited penetration depth in dense tissue.
Another imaging technique is micro-CT, which takes a series of X-ray projections to create 3D cross sections. It has a lower temporal resolution and limited soft tissue contrast, and often requires the use of contrast agents to visualize vascular structures. These are known to cause radiation damage and renal failure at high doses.
Alternatively, MRI uses strong electromagnets to image tissues in the body based on their magnetic properties. In cardiac MRI, conventional MRI sequences are gated off of R peaks in the cardiac cycle and expiratory plateaus in respiration to assess cardiovascular function.
This video will illustrate how to gather MRI data with a triggering fast low angle shot, or FLASH MRI sequence. This technique provides high quality soft tissue contrast for the study of small animal disease models.
Magnetic resonance imaging is a technique that uses the paramagnetic properties of tissue to visualize soft tissue contrast. The bore of an MRI machine is conventionally wrapped using a solenoid coil that provides a constant homogeneous magnetic field, B-zero, when an electric current is applied.
In high-field mirroring imaging, a 7-Tesla magnetic field strength can be employed, approximately 140,000 times that of Earth’s magnetic field, and more than double the common clinical 3-Tesla and 1.5-Tesla scanner field strengths. This homogeneous magnetic field causes the hydrogen protons inherent to almost all living tissues to align their axes of rotation. These spins can then be tipped using radiofrequency, or RF waves, to a certain angle relative to the axis of rotation, also known as the flip angle.
As the protons then attempt to relax back to their original orientation, the component of their spin perpendicular to their main axis induces a detectable electrical signal, resulting in an image. Furthermore, magnetic gradients can be applied that perturb the main magnetic field and allow for spatially isolated RF excitations to localize the received signal. Specific to the methods described in this video is the FLASH sequence, which uses low flip angle RF excitations that are rapidly repeated to induce a steady state pattern in the proton motion. The repetition time is much shorter than the typical proton relaxation time.
When unexcited hydrogen, such as that in blood, enters the imaging frame, a relatively high signal is produced. This allows the cardiovascular system to be imaged rapidly and provide stable snapshots within the cardiac cycle. Through triggering the FLASH sequence with physiologic signals, images of the cardiovascular system can be acquired that highlight cardiac, vascular, and respiratory motion.
Having reviewed the main principles of cardiac MRI, let us now walk through the step-by-step procedure to prepare and image an animal.
First, identify the mouse to be imaged, then transfer the mouse to the knockdown chamber. Then, anesthetize the animal using isoflurane and confirm knockdown using a toe-pinch technique. Next, open the isoflurane flow to the nose cone in the MRI room and close the isoflurane flow to the knockdown chamber. This primes the longer tubing with anesthetic.
Ensure that all personnel are MR safe, then transfer the mouse to the imaging stage and secure the nose cone around the animal. Position the mouse such that its heart is approximately aligned with a center of the RF coil. Next, reconfirm knockdown using the toe-pinch technique. Then, insert the three electrocardiogram leads subcutaneously. Place one lead each to the left and right of the heart and one at the base of the left hind limb.
Insert the rectal thermometer probe using a sterile probe sheath and lubricant. Then, place a pillow respiration sensor on the epigastric regions of the abdomen, and secure it in place using cardboard to acquire pressure sensitive signaling.
Confirm that all physiological signals are being acquired through the monitoring software outside the scanner room. Next, set up the heating module and fan to begin warming the airflow to the mouse. Secure the air tubing in place such that the warm air blows towards the mouse, starting just past the tip of its tail. Finally, place the RF coil over the mouse and make sure all cables and tubing are secure.
Let us now review the step-by-step protocol to perform cardiac MRI on the anesthetized mouse.
First, tune and match the RF coil outside the bore of the magnet to ensure maximum signal detection. This is indicated by a narrow valley at zero hertz for each component of the RF coil. Next, slowly insert the imaging stage into the bore of the magnet. Ensure that the mouse is positioned directly in the center of the bore and the gradient coil has equal spacing along all radial directions. This position ensures a homogeneous main magnetic field.
Next, run a navigation scan to locate the mouse within the scanner. Confirm if some segment of the heart is visualized within all three planes, namely axial, sagittal, and coronal. Then, set the parameters for the FLASH sequence and select the external triggering to be on. On the monitoring software, configure the external triggers such that the MRI sequences are serially run only on R-peaks in cardiac cycles during stable respiration in the expiratory phase.
Next, prescribe the initial FLASH sequence by setting the parameters and positioning an imaging plane rectangle in the coronal view. Then press continue to run it such that the slice plane follows the axis from the apex of the heart through the aortic valve. This initial cine loop will provide a two-chamber view of the heart.
Then, while referencing the results from the two-chamber view, prescribe and run a new FLASH sequence along the apex aortic valve axis to visualize a four-chamber view.
Finally, prescribe a short axis slice that is perpendicular to the apex aortic valve axis approximately halfway through the heart. The papillary muscles should be distinctly visible within the cine loop output at this location. Once imaging is completed, transfer acquired data to an appropriate location for analysis, then retract the imaging stage from the bore of the magnet and remove the gradient coil and all probes from the animal before transferring the animal from the scanner bed.
Now that we’ve obtained a cardiac MRI in a mouse, let us review the results of the scans. This figure shows the cine loop of a short axis view of the left ventricle, directly perpendicular to the base apex axis of the heart and at a position that includes the papillary muscles.
Here, we see the blood cine imaging of a mouse heart with 14 short axis view snapshots across the cardiac cycle, including end diastole and peak systole. The regions of dropout signal within the lumen of the left ventricle indicates fast blood moving, which was originally out of plane and not tagged by the RF wave excitation.
This image shows a four-chamber view of the heart with bright blood inflow through the mitral and tricuspid valves, and then out through the aortic and pulmonary valves, respectively.
Finally, here is a maximum intensity projection that shows how multiple slices can be spatially combined to visualize the cardiovascular system of the whole mouse. The figure shows a 3-dimensional stack of time-synced, bright, 2-dimensional blood images showing the thoracic and abdominal regions of a mouse.
Let us now look at some other applications of this MRI technique. As an extension of the described technique, we can use this technology to compare the kinematics of healthy versus diseased hearts. Murine models of cardiac dysfunction can be far more controlled than those found in the clinic. This allows researchers to identify specific factors contributing to heart disease as well as study the remodeling process after injury.
A comparable research endeavor can be performed with a vascular focus, such as that with abdominal aortic aneurysm formation. Blood gives a high intensity signal using the high-field small-bore MRI method described here. This increase in contrast can be exploited to assess the expansion of an abdominal aortic aneurysm and measure changes to the vessel’s biomechanical properties.
You’ve just watched JoVE’s introduction to cardiovascular magnetic resonance imaging.
You should now know how to perform cardiac imaging and how to acquire cine loop data of the murine heart using standard bright blood FLASH MRI sequences synced with cardiac and respiration signals. Finally, you should also know how to identify cardiac structures in these images. Thanks for watching!
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