Gelijktijdige PET / MRI beeldvorming Tijdens Mouse Cerebral hypoxie-ischemie
20 september 2015
De hier gepresenteerde methode gebruikt simultane positron emissie tomografie en magnetische resonantie beeldvorming. In de cerebrale hypoxie-ischemie model, dynamische veranderingen in diffusie en glucosemetabolisme optreden tijdens en na beschadiging. De evoluerende en reproduceerbare schade in dit model vereist gelijktijdige aankoop als zinvolle multimodale beeldvorming gegevens moeten worden verworven.
Het algemene doel van deze procedure is om tegelijkertijd positie-emissietomografie en magnetische resonantiebeeldvorming gegevens te verwerven tijdens het begin van een hypoxische ischemische blessure. Dit wordt bereikt door eerst de gemeenschappelijke halsslagader eenzijdig bij een muis te binden. De tweede stap is om het dier voor te bereiden op beeldvorming en om baseline PET- en MRI-gegevens te verwerven.
De laatste stap is om beeldgegevens te verwerven tijdens en na een hypoxische uitdaging. Uiteindelijk wordt gelijktijdige PET- en MRI-verwerving gebruikt om veranderingen in waterdiffusie en in flu dexoxyglucose-opname in de laesie tijdens en na hypoxie te demonstreren. Deze methode kan inzichten bieden in dynamische veranderingen in fysiologie en biochemie tijdens een beroerte, maar kan ook worden toegepast in andere gevallen waarin het waargenomen systeem niet in een stationaire toestand verkeert, maar verandert.
Bereid een steriel chirurgisch veld voor met de hier getoonde gereedschappen, handig gepositioneerd rond het exterieur. Zet het verwarmingskussen aan en zorg ervoor dat het 37 graden Celsius bereikt. Voordat u begint met de procedure.
Verdoofd de muis met één tot 3% isof fluorine en breng een oogzalf aan op de ogen. Plaats het in de rugligging en bevestig de sedatie met de teenknijper. Breng vervolgens detory-crème aan op de onderhals en bovenborst met één tot twee wattenstaafjes.
Wacht ongeveer twee minuten en verwijder vervolgens het haar en de crème met behulp van natte gaas zodra het gebied haarvrij is. Steriliseer het incisiegebied met Betadine door het cirkelvormig van binnen naar buiten aan te brengen. Verander in steriele chirurgische handschoenen en gebruik chirurgische schaar om een incisie van een centimeter langs de middellijn van de onderhals te maken.
Scheiden zorgvuldig de buitenste huid van het omliggende fascia met chirurgische schaar. Gebruik twee MCFE sin micro iris sutureertangen. Verwijder het bindweefsel.
Ga tussen de geheugenvetkussens en scheid de rechter gemeenschappelijke halsslagader van het fascia. Zorg ervoor dat u aderen niet beschadigt of de nervus vagus verstoort. Gebruik vervolgens de pincet om de rechter gemeenschappelijke halsslagader naar buiten te brengen.
In een stabiele positie, brengt u enkele druppels zoutoplossing aan om te voorkomen dat deze uitdroogt. Leg vervolgens twee tot drie centimeter van zes aught zijdedraad onder de rechter gemeenschappelijke halsslagader en bind deze met een dubbele vierkante knoop. Herhaal vervolgens de ligatie met een tweede lengte van het draad. Herpositioneer de rechter gemeenschappelijke halsslagader en verwijder overtollig vocht uit de opening met behulp van een steriele sponsgespikaard staafje.
Sluit vervolgens de incisie met zes OTT zijdedraad en breng topisch lidocaïne aan tot zeven milligram per kilogram. Volg de specifieke richtlijnen van uw instelling voor chirurgische pijnbeheersing. Voer postoperatieve monitoring uit tijdens herstel totdat de muis klaar is voor beeldvorming.
Controleer de werking van de zuurstof- en stikstofmeters door eerst de zuurstof- en stikstofbronnen in te schakelen. Schakel vervolgens de meters in op een stroomsnelheid van één liter per minuut. Stel de zuurstofstroom in op 114,3 milligram per minuut en de stikstofstroom op 1,150 gram per minuut.
Bereid vervolgens de dierenbed op door ervoor te zorgen dat de anesthesie-, ademhalingspad- en verwarmingssystemen veilig en functioneel zijn gepositioneerd. Bevestig vervolgens fiducialmarkeringen met radiotracer aan het dierenbed binnen het gezichtsveld. U verdooft de muis met isof fluorine en verwarmt de staart voor om hem voor te bereiden op katheterinvoer.
Zodra u klaar bent, brengt u tot vijf centimeter van een PE 10 katheter aan die vooraf is gevuld met heparine-zoutoplossing. Zet de IV-lijn op de invoerplaats vast met een druppel cyanoacrylaatlijm. Breng vervolgens het dier over naar het voorbereide dierenbed.
Breng opnieuw oogzalf aan op de ogen van de muis om uitdroging te voorkomen en stabiliseer het hoofd van het dier door de bovenste snijtanden rond de tandstaaf te plaatsen en de oorbars op hun plaats te zetten. Begin met één tot 2% isof fluorine-stroom tussen 0,5 en één liter per minuut. Breng een rectale sondethermometer in en zorg ervoor dat temperatuur- en ademhalingsmetingen functioneel zijn.
Teken vervolgens ongeveer 600 microcurie van de radiotracer dosis in 200 microliter zoutoplossing in een enkele milliliter spuit en plaats deze in een spuitpomp. Verbind ongeveer drie meter heparine-PE 10 slang aan de spuit en het andere uiteinde aan de katheterlijn in de staar ader. Controleer of de positionering van de MRI-spoel en eventuele lijnen en kabels, met name de anesthesiebuis, niet verstrikt zijn.
Zorg ervoor dat het centrum van de hersenen is uitgelijnd met de centra van het MRI-spoel PET-systeem en de MRI-magneet. Schuif vervolgens voorzichtig het dierenbed naar voren in de boring van de magneet. Voer het afstemmen en matchen van de MRI-spoel uit door de afstelknoppen op de spoel te draaien om impedantie en frequentie-afstemmingen te minimaliseren.
Selecteer vervolgens een zeldzame reispilotsequentie en voer de sequentie uit vanuit het scancontrolevenster om een verkenningsbeeld te verkrijgen. Controleer de positionering van het dier en pas de positie indien nodig aan totdat de hersenen gecentreerd zijn. Stel vervolgens de shims opnieuw in op nulwaarde.
Voer nu een punt uit. Los spectroscopische scansequentie binnen de hersenen uit met behulp van een rechthoekig volume van 3,9 millimeter bij zes millimeter bij negen millimeter. Controleer de waterlijnbreedte met behulp van de macro-opdracht voor rekenlijnbreedte.
Als de volle breedte bij half maximum acceptabel is, positioneert u het snedeplan voor de diffusie-gewogen beeldvormingscan met behulp van de geometrische editor wanneer het resulterende snedeplan zoals gewenst is uitgelijnd. Kopieer dit snedep
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een methode voor de gelijktijdige acquisitie van positronemissietomografie (PET) en magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) gegevens tijdens hypoxisch-ischemisch letsel in een muismodel. Deze benadering maakt het mogelijk om dynamische veranderingen in waterdiffusie en glucosemetabolisme tijdens en na het letsel te observeren.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Beeldvormingstechnieken
- Hypoxie-Ischemieonderzoek
Achtergrond
- Hypoxisch-ischemische schade leidt tot complexe fysiologische veranderingen.
- Gelijktijdige beeldvormingstechnieken kunnen uitgebreide gegevens verschaffen.
- Het begrijpen van deze veranderingen is cruciaal voor de ontwikkeling van therapeutische strategieën.
- Dynamische beeldvorming kan inzicht bieden in de progressie van de schade.
Doel van de studie
- Om simultaan PET- en MRI-gegevens te verkrijgen tijdens hypoxisch-ischemische schade.
- Om veranderingen in het glucosemetabolisme en de waterdiffusie te analyseren.
- Om het begrip van fysiologische en biochemische dynamiek tijdens een beroerte te verbeteren.
Gebruikte methoden
- Ligatie van de arteria carotis communis in een muismodel.
- Voorbereiding van het dier voor beeldvorming.
- Acquisitie van baseline PET- en MRI-gegevens.
- Beeldvorming tijdens en na een hypoxische challenge.
Belangrijkste resultaten
- Gelijktijdige PET- en MRI-acquisitie toonde significante veranderingen in de glucoseopname aan.
- Tijdens het letsel werden dynamische veranderingen in de waterdiffusie waargenomen.
- De methode bood inzicht in de evoluerende aard van hersenletsel.
- De bevindingen kunnen worden toegepast op andere systemen die zich niet in een stationaire toestand bevinden.
Conclusies
- Simultane beeldvorming is effectief voor het bestuderen van hypoxisch-ischemische schade.
- Deze benadering kan leiden tot een beter begrip van de dynamiek van beroertes.
- Toekomstige toepassingen kunnen worden uitgebreid naar andere gebieden van neurowetenschappelijk onderzoek.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Leidinggevenden
Gelijktijdige PET/MRI-beeldvorming maakt real-time correlatie van metabole en structurele veranderingen in dynamische ziektemodellen mogelijk, waardoor een kritisch hiaat in preklinisch beroertenonderzoek wordt gedicht waarbij temporele misalignment mechanistische inzichten vertroebelt. Deze mogelijkheid ondersteunt targetvalidatie door vroege biochemische perturbaties te koppelen aan daaropvolgende weefselschade, wat het voorspellend vertrouwen in de timing van therapeutische interventies verbetert. De methode versterkt de translationele continuïteit door de evoluerende pathofysiologie in individuele proefpersonen vast te leggen, wat de variabiliteit vermindert die groepsgewijze analyses in modellen van vasculaire beschadiging beperkt.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Onderzoekt de temporele relatie tussen de verstoring van het glucosemetabolisme en veranderingen in diffusie om de mechanismen van hypoxisch letsel te verduidelijken.
- Operationele waarde: Maakt binnenproefpersoonvergelijking van PET- en MRI-eindpunten mogelijk, waardoor de inter-dierlijke variabiliteit in vasculaire letselmodellen wordt verminderd.
- Predictieve waarde: Ondersteunt mechanistische risicoreductie door vroege biomarkers van irreversibele schade te identificeren voor de prioritering van targets.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Levert kwantitatieve, gecoregistreerde FDG-opname- en diffusiemetrieken voor de validatie van multimodale assays.
- Operationele waarde: Vestigt een reproduceerbare imaging-workflow voor longitudinale monitoring van acute fysiologische veranderingen.
- Platformwaarde: Faciliteert standaardisatie van dual-modality data-acquisitie over verschillende neuroimaging-screeningcampagnes.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Koppelt dynamische verschuivingen in glucosebenutting aan de evoluerende vorming van laesies, wat de afstemming van biomarkers in berotemodellen ondersteunt.
- Operationele waarde: Maakt seriële beeldvorming in hetzelfde subject mogelijk om de progressie van het letsel te volgen vanaf het begin tot door de herstelfasen.
- Translationele waarde: Verbetert risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling door vroege metabole veranderingen te correleren met structurele uitkomsten.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode integreert in het ontdekkingscontinuüm door mechanistische gegevens uit de vroege fase te verschaffen die de validatie van targets en strategieën voor lead-identificatie in neurovasculair onderzoek informeren.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt het toetsen van hypothesen over metabole drijfveren bij hypoxisch letsel door gelijktijdige metingen van glucose en diffusie.
- Screening: Levert assay-klare, kwantitatieve multimodale resultaten voor de evaluatie van het effect van verbindingen in dynamische systemen.
- Analytiek: Genereert co-geregistreerde PET- en MRI-uitlezingen die een directe vergelijking van biochemische en structurele veranderingen mogelijk maken.
- Translationeel onderzoek: Verbindt vroege metabole verstoringen met de preklinische ontwikkeling van laesies voor continuïteit in de validatie van berotemodellen.
- Bedrijfsbrede hergebruik: Vestigt een herbruikbaar beeldvormingsplatform dat toepasbaar is op andere fysiologische systemen in niet-stationaire toestand buiten hypoxie-ischemie.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanistische ambiguïteit door verschuivingen in het glucosemetabolisme in real-time te correleren met diffusieveranderingen tijdens de evolutie van het letsel.
- Operationele waarde: Standardiseert gelijktijdige PET/MRI-acquisitie, waardoor de reproduceerbaarheid en de vergelijkbaarheid van gegevens tussen verschillende locaties worden verbeterd.
- Strategische waarde: Verbeterd go/no-go-beslissingen door het leveren van vroege, subjectspecifieke biomarkers voor de ernst van het letsel.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van neuroprotectieve kandidaten mogelijk op basis van multimodale responsprofielen.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in chirurgie bij kleine dieren, vasculaire ligatie en het bedienen van multimodale beeldvormingssystemen.
- Afhankelijk van geïntegreerde PET/MRI-instrumentatie met compatibel spoelenontwerp en synchronisatiecapaciteiten.
- Vereist gestandaardiseerde protocollen voor anesthesiebeheer, fysiologische monitoring en de toediening van radiotracers tijdens de hypoxische uitdaging.
- Omvat aanpassingen voor verschillende muizenstammen en letselmodellen vanwege vasculaire variabiliteit.
- Beperkt door de technische complexiteit van simultane acquisitie, wat een nauwkeurige timing van de hypoxische uitdaging ten opzichte van de infusie en de start van de scan vereist.
![HUISDIER beeldvorming van Neuroinflammation met behulp van [11C] DPA-713 in een muismodel van ischemische beroerte](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F57243.jpg%3Fv%3D2026-08-27T14%253A57%253A02.000Z&w=384&q=75)