Geavanceerde diffusie beeldvorming in de hippocampus van ratten met mild traumatisch hersenletsel

Samenvatting

Het algemene doel van deze procedure is het verkrijgen van kwantitatieve microstructurele informatie van de Hippocampus in een rat met milde traumatische hersenletsel. Dit wordt gedaan met behulp van een geavanceerde diffusie-gewogen magnetische resonantie imaging protocol en regio-of-interest gebaseerde analyse van parametrische diffusie kaarten.

Samenvatting

Mild traumatisch hersenletsel (mTBI) is de meest voorkomende vorm van verworven hersenletsel. Omdat patiënten met traumatisch hersenletsel een enorme variabiliteit en heterogeniteit (leeftijd, geslacht, soort trauma, andere mogelijke pathologieën, enz.) vertonen, spelen diermodellen een sleutelrol bij het ontraveling van factoren die beperkingen zijn in klinisch onderzoek. Ze bieden een gestandaardiseerde en gecontroleerde instelling om de biologische mechanismen van letsel en herstel na TBI te onderzoeken. Echter, niet alle diermodellen nabootsen de diffuse en subtiele aard van mTBI effectief. Bijvoorbeeld, de veelgebruikte gecontroleerde corticale impact (CCI) en laterale vloeistof percussie letsel (LFPI) modellen maken gebruik van een craniotomie om de hersenen bloot te leggen en induceren wijdverspreide focal trauma, die niet vaak worden gezien in mTBI. Daarom zijn deze experimentele modellen niet geldig om mTBI na te bootsen. Zo moet een geschikt model worden gebruikt om mTBI te onderzoeken. De Marmarou Weight drop model voor ratten induceert soortgelijke microstructurele veranderingen en cognitieve beperkingen zoals te zien bij patiënten die milde trauma ondersteunen; Daarom is dit model geselecteerd voor dit protocol. Conventionele computertomografie en magnetische resonantie imaging (MRI) scans vertonen vaak geen schade na een milde verwonding, omdat mTBI vaak alleen subtiele en diffuse verwondingen induceert. Met diffusie gewogen MRI is het mogelijk om microstructurele eigenschappen van hersenweefsel te onderzoeken, die meer inzicht kunnen geven in de microscopische veranderingen na een mild trauma. Daarom is het doel van deze studie om kwantitatieve informatie te verkrijgen van een geselecteerde regio-van-belang (dat wil zeggen, Hippocampus) om follow-up ziekteprogressie na het verkrijgen van een milde en diffuse hersenletsel.

Inleiding

Traumatisch hersenletsel (TBI) heeft in de afgelopen jaren meer aandacht gekregen, omdat het duidelijk is geworden dat deze hersenletsel kan resulteren in levenslange cognitieve, fysieke, emotionele en sociale gevolgen¹. Ondanks dit toenemende bewustzijn, is milde TBI (mTBI, of hersenschudding) nog vaak ondergemeld en niet gediagnosticeerd. MTBI is een stille epidemie genoemd, en individuen met een geschiedenis van mTBI vertonen hogere percentages van drugsmisbruik of psychiatrische problemen². Verschillende patiënten met mTBI gaan elk jaar niet gediagnosticeerd vanwege de diffuse en subtiele aard van de verwondingen, di....

Protocol

Het protocol is goedgekeurd door het dier ethisch comité aan de Universiteit Gent (ECD 15/44Aanv), en alle experimenten werden uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen van de Europese Commissie (richtlijn 2010/63/EU).

1. bevestiging van de dieren bereiding en helm

1. Weeg een vrouwelijke Wistar H rat (± 250 g of 12 weken oud) en anesthetiseren in een kleine inductie kamer gevuld met een mengsel van Isofluraan (5%) en O₂ gedurende ten minste 1 min.
2. Injecteer de rat met 0,05 mg/kg buprenorfine subcutaan in de nek, breng het terug naar de huis kooi en laat de pre-emptive analgesie gedurende ten minste 30 min....

Resultaten

In de studie, alle TBI ratten (n = 10) overleefde de impact en waren in staat om te herstellen van de impact en anesthesie binnen 15 minuten na loslating van de anesthesie²³. Op de CT-beelden, er was geen bewijs van schedel fracturen en de T2 beelden vertonen geen afwijkingen zoals bloeden, vergrote ventrikels, of oedeem vorming op de contusie site 1 dag na trauma (Figuur 5). Op basis van deze visuele inspecties van de anatomische beelden werden dus geen grote focale .......

Discussie

Omdat mTBI vaak het resultaat is van een diffuse en subtiele verwonding die geen afwijkingen vertoont op CT-en conventionele MRI-scans, blijft de evaluatie van micro structurele schade na een mild trauma een uitdaging. Daarom zijn er meer geavanceerde beeldvormingstechnieken nodig om de volledige omvang van het trauma te visualiseren. De toepassing van diffusie magnetische resonantie beeldvorming in TBI-onderzoek heeft in de afgelopen tien jaar meer belangstelling gekregen, waarbij diffusie tensor beeldvorming het vaakst.......

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Inductie van trauma
0.9% NaCl fysiologische oplossing	B Braun	394496
koperen gewicht 450g	op maat gemaakt	op maat gemaakt	diameter 18mm en 210 mm hoogte
katheter	Terumo	Versatus-W	26G
ethilon II	Ethicon	EH7824	FS-3, 4-0, 3/8, 16mm
Matrass	Schuim op maat	Type E
Plexiglas buis	ISPA Plastics	416564	M1 PMMA XT GOO buis 25x19 mm (binnendiameter 19 mm, minimale lengte van 1,50 m)
Preklinische CT-scanner	Molecubes	X-cube
Stalen helm	op maat gemaakt	op maat gemaakt	diameter 10 mm en 3 mm dikte
Vetbond weefselkleefstof	3M	1469SB
Vetergesic (buprenorfine)	EcuPhar	VETERG20	0,05 mk/kg
Xylocaine 2% gel	AstraZeneca	Xylocaine 2%	gel
Xylocaine (lidocaïne 2%)	Aspen/AstraZeneca	Xylocaine 2% gel	100 μl injectie
Diffusie MRI
Preklinische MRI-acquisitiesoftware	Bruker Biospin MRI GmbH	Z400_PV51_CENTOS55	ParaVision 5.1 MRI-software
Preklinische MRI-scanner	Bruker Biospin MRI GmbH	PharmaScan 70/16	7T MRI-scanner
Quadratuur volume coil	Bruker Biospin MRI GmbH	RF RES 300 1H 075/040 QSN TR	Modelnr: 1P T13161C3
Kleine dier fysiologische monitoring eenheid	Rapid Biomedical	EKGHR02-0571-043C01	Eenheid voor respiratoire monitoring
Watergebaseerde verwarmingseenheid	Thermo Fisher Scientific	Haake S 5P	Modelnr: 1523051
Anesthesie
Anesthesie verplaatsbare eenheid	Veterinaire technieken		BDO - Medipass, IJmuiden
isofluraan: Isoflo	Zoetis	B506
Zuurstofgenerator	Veterinaire technieken	7F-3	BDO - Medipass, IJmuiden
Diffusie beeldverwerking
Amide	http://amide.sourceforge.net	Versie 1.0.5.	Medical Imaging Data Examiner Toolbox (Loening AM, Gambhir SS, "AMIDE: A Free Software Tool for Multimodality Medical Image Analysis", Molecular Imaging, 2(3):131-137, 2003)
ExploreDTI	http://www.exploredti.com	Versie 4.8.6	Toolbox voor (pre-)verwerking en analyse van diffusie gewogen MR-beelden (Leemans A, Jeurissen B, Sijbers J, en Jones DK. ExploreDTI: een grafische toolbox voor het verwerken, analyseren en visualiseren van diffusie MR-gegevens. In: 17th Annual Meeting of Intl Soc Mag Reson Med, p. 3537, Hawaii, USA, 2009)
MRtrix3	http://www.mrtrix.org	Versie 3.0_RC3-86-g4b523b41	Toolbox voor (pre-)verwerking en analyse van diffusie gewogen MR-beelden