Methodenartikel

Evaluatie van de hartfunctie en myocard morfologie Met kleine dieren Look-locker Inversion Recovery (SALLI) MRI bij ratten

DOI:

10.3791/50397

⸱

19 juli 2013

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Congenital Heart Disease and Pediatric Cardiology, German Heart Institute Berlin, 2Internal Medicine - Cardiology, German Heart Institute Berlin, 3Philips Health Care

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Contrast-versterkte cardiale magnetische resonantie (CMR) beeldvorming maakt het mogelijk uitgebreid In vivo Beoordeling van het hart in kleine diermodellen van cardiovasculaire ziekte. Hier hebben we detail de procedures om CMR imaging, reconstructie en analyse met behulp van Small Animal Lock-Locker Inversion Recovery (SALLI) bij ratten uit te voeren.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Klein dier magnetische resonantie beeldvorming is een belangrijk instrument om de hartfunctie en veranderingen in myocardweefsel bestuderen. De hoge hartslag van kleine dieren (200 tot 600 slagen / min) hebben eerder beperkt de rol van de CMR beeldvorming. Klein dier Look-Locker inversion recovery (SALLI) is een T1-mapping volgorde voor kleine dieren om dit probleem te overwinnen 1. T1 kaarten kwantitatieve informatie verstrekken over weefselveranderingen en contrastmiddel kinetiek. Het is ook mogelijk om diffuse myocardiale processen zoals interstitiële fibrose of oedeem 1-6 detecteren. Bovendien, uit een enkele set van beeldgegevens, is het mogelijk om de hartfunctie en myocard littekenvorming door het genereren van cine en inversie herstel-voorbereide laat gadolinium enhancement type MR beelden 1 te onderzoeken.

De gepresenteerde video laat stap-voor-stap de procedures om kleine dieren CMR beeldvorming uit te voeren. Hier het wordt gepresenteerd met een gezonde Sprague-Dawley rat, maar uiteraard kan worden uitgebreid tot andere cardiale kleine diermodellen.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Myocarditis is een belangrijke oorzaak van acuut hartfalen, plotselinge dood en chronische gedilateerde cardiomyopathie 7. CMR is ingevoerd als de gouden standaardtechniek voor het meten van de functie en de in vivo analyse weefsel. Nieuwe beeldvormingstechnieken en verbeteringen in de beeldvorming kan niet alleen de diagnose van myocarditis, maar ook helpen de studie van de pathofysiologie en snelheid identificeren van therapeutische targets 8-10. Beeldvorming van kleine proefdieren is een belangrijk instrument voor de studie van hart-en vaatziekten. Technieken routinematig gebruikt in klinische CMR, zoals late gadolinium enhancement (LGE) kunnen niet gemakkelijk worden overgedragen aan kleine dieren CMR vanwege de hoge hartslag van de dieren, maar kon al worden aangetoond 11. De kleine dieren Look-Locker inversie herstel (SALLI) benadering genereert multimodale afbeelding datasets waardoor voor de uitgebreide beoordeling van zowel de hartfunctie en morfologie (figuren 1 and 3). Hier laten we zien, in detail, de procedure en de setup voor beeldvorming van kleine proefdieren met een typisch SALLI protocol. In het bijzonder zien we de reconstructie en analyse van de T1-imaging data sets.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Voorbereiding

1.1. Anesthesie van de ratten

  1. Plaats de rat in een kamer voorgevuld met isofluraan (afhankelijk van de grootte van de kamer ongeveer 3 minuten 5%) aan de rat verdoven.
  2. Eenmaal verdoofd, verwijder de rat en wegen.
  3. Plaats de neus van de rat in de anesthesie masker (2-3% isofluraan in zuurstof 1 L / min) de anesthesie te handhaven. Tijdens anesthesie met isofluraan, de hartslag van ratten dalen tot 300-340 bpm (380-420 bpm bij muizen).

1.2. Plaats een staart ader canule

  1. Was de staart van de rat met warm water (38 ° C) en zeep om de bloedvaten gemakkelijker worden gezien.
  2. Canule hetzij ader, die gemakkelijk kan worden gezien op de laterale zijde van de staart. Met behulp van een 22-24 G iv katheter begint pogingen ongeveer 1/3 van de weg van de punt.
  3. Als de eerste pogingen niet succesvol zijn, probeer meer proximaal.
  4. Neem bloed samPLE voor analyse van hematocriet (noodzakelijk om extracellulair volume fractie = ECV berekenen).
  5. Beveilig de iv katheter met de huid lijm en tape.

1.3. Plaatsing van de elektroden

  1. Reinig alle voetzolen met alcohol verzadigd doekje of met water en zeep.
  2. Vier elektroden nodig, een voor elke voet.
  3. Bevestig de elektroden op het midden van de voetzool en zet ze vast met plakband.
  4. Draaien of vlechten het ECG-kabels in elkaar om de vorming van lussen die verstoring veroorzaken met het ECG-signaal te minimaliseren.

2. Het scannen

2.1. Positioneren van het dier en toezicht

  1. Plaats de rat in een liggende of buikligging op de beeldvorming buis en positioneren het hart in het midden van de spoel.
  2. Rangschik de rat zodat de neus ligt in de kegel die isofluraananesthesie levert (2-3% zuurstof in 1 L / min). De rat is toegestaan ​​om te ademenvrij door de hele beeldvorming procedure.
  3. Plaats de sensor van de thermometer in de anale opening en plaats deze op de tafel met tape.
  4. De lichaamstemperatuur wordt gehandhaafd op 38 ± 1 ° C door een warmwater verwarming. De opwarming mat is geplaatst onder de lagere aspect van de dieren die buiten de spoel uitstrekt. Zie de schematische weergave van de experimentele opstelling MRI (figuur 2) voor meer details.
  5. Sluit de ECG-elektroden, zodra het ECG-signaal gestabiliseerd beginnen beeldvorming.

2.2. Scan protocol / Imaging parameters

  1. In deze studie een Philips Ingenia 3.0T MRI-systeem met een spoel met 70 mm binnendiameter werd gebruikt [MR systeemeisen zijn een kleine boring (bv 16 cm) of grote boring (menselijke maat, bv 65 cm) met speciale kleine dieren coil, ECG gating mogelijkheden voor hart-snelheden tot 500/min, zuurstoftoevoer en een verwijderingssysteem voor narcosegassen].
  2. Begin met een onderzoek om het hart te lokaliseren in het midden van het MRI gezichtsveld.
  3. Zodra de juiste positie is, verder met twee kamers en vier-kamer cine MRI uitzicht op de geometrie van de stapel korte as's bepalen.
  4. Voor SALLI, standen mid-holte korte stukje as op de twee-en vier-kamer afbeeldingen (PreSALLI). Een combinatie van 4,000 msec verwerving duur en 4000 msec ontspanning duur maakt voldoende herstel van magnetisatie langs de z-as en voorkomt oververhitting van gradiënten. Om functionele analyse mogelijk te maken, moet fasen worden ingesteld op ten minste 12, met tijdelijke undersampling van factor 2 tot overname te versnellen.
  5. Injecteer de gadolinium-gebaseerde contrastmiddel in de verblijfskatheter, zonder het verplaatsen van de rat. Wacht vijf minuten.
  6. Beginnen met de planning SALLI als multislice korte as stack, bestaande uit ten minste 7 plakjes (slice dikte 2,4 mm). Plaats de segmenten zodat de meest distale onder de apex van het hart en tHij topniveau is net distaal van de hartkleppen. Proberen te zorgen dat de korte as loodrecht op het septum. Bijna iedere 30 minuten (ongeveer drie Sallis) injecteren andere dosis van contrastmiddel.
  7. Wanneer beeldaanwinst klaar is verwijdert de rat uit de scanner en laat het herstellen van anesthesie.

3. Afbeelding Wederopbouw

Beeldreconstructie kan ofwel online worden uitgevoerd met behulp van vooraf gedefinieerde parameters reconstructie, of offline met behulp van een speciale afbeelding reconstructie hulpmiddel:

3.1. Online Wederopbouw

  1. Verscheidene parameters kunnen worden gedefinieerd zoals:
  • Voor T1 mapping: locatie en breedte van het venster reconstructie binnen de hartcyclus (bv. 50-100 msec om systolische T1 kaart te bereiken op hartslag 300/min)
  • Voor IR-voorbereide (LGE) beelden: locatie en de breedte van de inversie tijd (TI) raam en het aantal beelden te gereconstrueerde wi zijndun dat venster (bv. TI 100-300 msec, 5 afbeeldingen, tot 5 LGE beelden te genereren met TI's 100-150-200-250-300 msec).

3.2. Offline Wederopbouw

  1. Bij gebruik van een speciale software-pakket (GyroTools, Zürich, Zwitserland) voor het wederopbouw, extract van de drie sets van gegevens (cine MR, inversie herstel en T1 kaarten) op een meer interactieve manier.
  2. Stel de definitie van eind-systole of end-diastole voor de T1 door de afbeelding van het overeenkomstige cine selecteren.
  3. Visualiseer T1 kaarten als kleur kaarten. Zoek exacte waarden door het passeren van de muis over een gebied van belang. Beelden kunnen op verschillende beeldformaten worden opgeslagen voor verdere analyse (bijvoorbeeld berekening van ECV van pre-en post-contrast T1 waarden van myocardium en bloed pool) 12.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier laten we de bevindingen van een gezonde Sprague Dawley Rat. Met een goed voorbereid dier opstart we eerder beschreven, is het mogelijk om een ​​stabiele ECG signaal. Vergelijkbaar met de menselijke cardiale MRI protocollen, beginnen we met een onderzoek naar het hart te lokaliseren. Als de positie van de rat in de spoel correct is, gaan we verder met een twee-kamer uitzicht en een vier-kamer om de geometrie van de SALLI stack detecteren.

De SALLI techniek levert drie soorten beelden die...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier presenteren we een methode om multi-modaliteit (cine MR, inversie-herstel en T1 kaarten) MR beelden in kleine dieren te genereren. Klein dier onderzoek speelt een steeds belangrijkere rol in hart-en vaatziekten onderzoek, en CMR is een krachtige tool die ons naar de functie, structuur en samenstelling van het lichaamsweefsel van het myocard te bestuderen. Echter, klein dier CMR heeft een aantal unieke uitdagingen als gevolg van de hoge hartslag en kleine grootte van het hart. Verbeterde methoden voor beeldvorming, ...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Alle dierlijke procedures werden uitgevoerd in overeenstemming met de Richtlijnen voor de Zorg en gebruik van proefdieren, en door de lokale overheid zorg dier goedgekeurd. Geen belangenconflicten verklaard.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Adhesive Tape (Silkafix)Lohmann und Rauscher34327
Gadopentetat-Dimeglumin (Magnevist)BayerG-000121632mmol/Kg
Introcan Safety-W (G24)B. Braun4254503-01
Red Dot, Neonatal Monitoring Electrode met voorgemonteerde kabel3M2269T
Huidlijm (Histoacryl)B. Braun1050052
Weegschaal (Typ 440)Kern95088
Huiddesinfectie (Softasept N)B. Braun Petzold360250
Thermometer LumaSense TechnologiesLuxtron 812

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Messroghli, D. R., Nordmeyer, S., Buehrer, M., et al. Small animal Look-Locker inversion recovery (SALLI) for simultaneous generation of cardiac T1 maps and cine and inversion recovery-prepared images at high heart rates: initial experience. Radiology. 261 (1), 258-2565 (2011).
  2. Messroghli, D. R., Nordmeyer, S., Dietrich, T., et al. Assessment of diffuse myocardial fibrosis in rats using small-animal Look-Locker inversion recovery T1 mapping. Circ. Cardiovasc. Imaging. 4 (6), 636-640 (2011).
  3. Flett, A. S., Hayward, M. P., Ashworth, M. T., et al. Equilibrium contrast cardiovascular magnetic resonance for the measurement of diffuse myocardial fibrosis: preliminary validation in humans. Circulation. 122 (2), 138-144 (2010).
  4. Arheden, H., Saed, M., Higgins, C. N., et al. Measurement of the distribution volume of gadopentetate dimeglumine at echo-planar MR imaging to quantify myocardial infarction: comparison with 99mTc-DTPA autoradiography in rats. Radiology. 211 (3), 698-708 (1999).
  5. Messroghli, D. R., Walters, K., Plein, S., et al. Myocardial T1 mapping: application to patients with acute and chronic myocardial infarction. Magn. Reson. Med. 58 (1), 34-40 (2007).
  6. O H-Ici, D., Ridgway, J., Kuehne, T., et al. Cardiovascular magnetic resonance of myocardial edema using a short inversion time inversion recovery (STIR) black-blood technique: Diagnostic accuracy of visual and semi-quantitative. 14 (1), (2012).
  7. Sagar, S., Liu, P. P., Cooper, L. T. Jr Myocarditis. Lancet. 379, 738-747 (2012).
  8. Skouri, H. N., Dec, G. W., Friedrich, M. G., Cooper, L. T. Noninvasive imaging in myocarditis. J. Am. Coll. Cardiol. , 2085-2093 (2006).
  9. Zagrosek, A., Abdel-Aty, H., Boyé, P., et al. Cardiac magnetic resonance monitors reversible and irreversible myocardial injury in myocarditis. JACC Cardiovasc. Imaging. 2 (2), 131-138 (2009).
  10. Friedrich, M. G., Sechtem, U., Schulz-Menger, J., et al. Cardiovascular magnetic resonance in myocarditis: a JACC White Paper. J. Am. Coll. Cardiol. 54, 1475-1487 (2009).
  11. Korkusuz, H., Esters, P., Naguib, N., et al. Acute myocarditis in a rat model: late gadolinium enhancement with histopathological correlation. Eur. Radiol. 19 (11), 2672-2678 (2009).
  12. Ugander, M., Oki, A. J., Hsu, L. Y. Extracellular volume imaging by magnetic resonance imaging provides insights into overt and sub-clinical myocardial pathology. Eur. Heart J. 33 (10), 1268-1278 (2012).
  13. Gilson, W. D., Kraitchman, D. L. Cardiac magnetic resonance imaging in small rodents using clinical 1.5. T and. 3 (1), 35-45 (2007).
  14. Messroghli, D. R., Radjenovic, A., Kozerke, S., Higgins, D. M., Sivananthan, M. U., Ridgway, J. P. Modified Look-Locker inversion recovery (MOLLI) for high-resolution T1 mapping of the heart. Magnetic resonance in medicine. 52 (1), 141-146 (2004).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

MRI bij kleine dierenbeoordeling van de hartfunctieT1 mappingsequentiecine MRI beeldvorminglate gadolinium verbeteringgadoliniumcontrastmiddelECG gestuurde acquisitieSprague Dawley ratmodel

Gerelateerde artikelen