Kwantificering van de linkerventrikelfunctie van het muishart, myocardiale spanning en hemodynamische krachten door cardiovasculaire magnetische resonantiebeeldvorming

Dit CMRI-protocol vergemakkelijkt niet-invasieve in vivo kwantificering van cardiale functionele parameters van muizen, waaronder ejectiefractie, E over A-verhouding, globale longitudinale stam en hemodynamische krachten. Alle functionele cardiale parameters kunnen worden verkregen uit een enkel cardiaal MRI-onderzoek en er zijn geen complexe tagging of dichte scans nodig om sterktes of hemodynamische krachten te kwantificeren. Er zijn aanwijzingen dat wereldwijde longitudinale spanning en hemodynamische vroege diagnostische markers van hartfalen dwingen.

Plaats de muis om te beginnen in rugligging op de muishouder. Haak de snijtanden van de muis in de bijtbalk op de muiswieg en pas de neuskegel aan om goed te passen. Controleer visueel of de ademhaling stabiel is, minder dan 100 ademhalingen per minuut.

Gebruik vaseline om de rectale temperatuurvoeler in te brengen en plak de glasvezelkabel van de temperatuursonde vast aan de muishouder. Plaats de ademhalingsballon op de onderbuik van de muis en zet deze vast met tape. Steek twee ECG-elektrodenaalden subcutaan in de thorax ter hoogte van de voorpoten en plak ze voorzichtig af om beweging te voorkomen.

Plaats de radiofrequentie- of RF-spoel over de muis en sluit de spoelkabels aan. Plaats vervolgens de houder in de magneetboring. Controleer ten slotte of het ECG-signaal nog steeds stabiel is.

Pas de ECG- en ademhalingsgatparameters in de ECG- en ademhalingssignaalbewakingssoftware zodanig aan dat triggerpoints worden gegenereerd bij de R-pieken als het signaal alleen groen wordt tijdens het vlakke deel van het ademhalingssignaal. Om ECG-gatingfouten te minimaliseren, stelt u een blankingperiode in van 10 tot 15 milliseconden korter dan het R-R-interval en blijft u dit gedurende de hele sessie bijwerken. Voer op basis van de initiële scout een gated single frame gradient echo scout scan uit met vijf plakjes in drie orthogonale richtingen.

Plaats hiertoe de stapels plakjes op de geschatte locatie van het hart. Voer een gated single uit voor een multi-slice, korte as scout scan. Gebruik hiervoor de vorige gradiëntechoverkenner om vier tot vijf segmenten in een middelste linkerventrikelpositie te plaatsen, loodrecht op de lange as van het hart om een eerste schatting van de korte asweergaven te vinden.

Controleer vervolgens in de sagittale weergave of segmenten loodrecht staan op de lange as. Pas voor de volgende scans het aantal hartframes of eindframes zodanig aan dat het product van eindframes en herhalingstijd ongeveer 60 tot 70% van het R-R-interval is. Voer een gated single slice gradiënt echo scan uit om de lange as 2-kamer scout te genereren.

Gebruik hiervoor de korte as en de initiële gradiëntechoverkenners om een segment loodrecht op de korte asweergave te plaatsen, parallel aan de verbindingspunten tussen de linker- en rechterkamer. Verplaats dit segment naar het midden van de linker ventrikel en controleer in het coronale beeld van de gradiëntechoverkenner of het segment is uitgelijnd met de linker ventrikel lange as, zodat deze door de top wordt geplaatst. Of vorm nog een gated single slice gradient echo scan om de 4-kamer scout scan te genereren.

Plaats hiertoe een plak loodrecht op de 2-kamerverkennersscan en lijn uit naar het midden van de lange as, zodat de plak door de mitralisklep en de top gaat. Pas in de korte asaanzichten het segment zodanig aan dat het evenwijdig aan de achterste en voorste ventriculaire wand en tussen de twee papillaire spieren wordt geplaatst. Controleer of de plak gedurende de hele hartcyclus in het midden van de ventrikel blijft.

Voor een systolische functie voeren metingen een gated sequentiële multi-slice, korte as gradiënt echo scan uit. Plaats hiertoe een middelste ventriculaire plak loodrecht op de linker ventriculaire lange as in het 2-kamer en 4-kamer uitzicht in het midden van het hart, en verhoog het aantal plakjes om het hart van basis tot apex te bedekken. Schakel voor de volgende retrospectief gated scans alle prospectieve cardiale en respiratoire gating-functionaliteit uit.

Noteer de cardiale en ademhalingsfrequentie voor en na elke retrospectief afgesloten scan en gebruik deze waarden later voor reconstructiedoeleinden. Voer drie sequentiële single slice retrospectief gated gradiëntechoscans uit in korte as voor kwantificering van de E'A'ratio, en 2-kamer en 4-kamer weergaven, noodzakelijk voor kwantificering van myocardiale spanning en hemodynamische krachtwaarden. Als de 2-kamer en 4-kamer verkenner oriëntaties suboptimaal zijn, pas dan de oriëntaties aan voordat u de 2-kamer en 4-kamer scans uitvoert.

Voer ten slotte een retrospectief gated, een single slice gradiënt echoscan uit in een 3-kamerweergave. Plaats hiertoe een plak loodrecht op de middellange ventriculaire korte asweergave en draai de plak 45 graden om van de voorste wand naar de papillaire spier te gaan die het dichtst bij de achterwand ligt. Inspecteer de basale plak met korte as om te zien of de plak door de mitralis- en aortaklep gaat.

Inspecteer de lange as 4-kamerweergave om te bepalen of de plak door de top gaat. Open de retrospectief van de reconstructiesoftware en laad het onbewerkte gegevensbestand dat overeenkomt met de retrospectief afgesloten MRI-scan. Inspecteer het ruwe navigatorsignaal en merk op dat de hogere signaalpieken de ademhalingsfrequentie vertegenwoordigen en de lagere signaalpieken de hartslag.

Controleer bovendien of de automatisch gedetecteerde hartslag overeenkomt met 10% van de waargenomen waarden tijdens elke scan. Zo niet, pas deze waarden dan handmatig aan omdat geautomatiseerde detectie is mislukt. Druk op Filter om de navigatoranalyse uit te voeren, die de hartnavigator scheidt van de ademhalingsnavigator.

Stel het aantal CINE-frames in op 32 en druk op sorteren op k-spatie sorteren. Kies de juiste instellingen voor een gecomprimeerde detectieregularisatie en druk op reconstrueren. Zodra de reconstructie is voltooid, bekijkt u de CINE-film om de reconstructie te evalueren.

Exporteer DICOM-afbeeldingen voor verdere analyse met Export DCM. Voor een volumetrische beoordeling van de linker ventrikel selecteert u de multi-slice scanafbeeldingen met korte as en laadt u deze in de plug-in voor volumetrische metingen. Gebruik de contourgereedschappen om de endomyocardranden in de eind-systolische en einddiastolische frames te segmenteren.

Voor diastolische metingen selecteert u de midventriculaire korte as CINE-beelden en laadt u deze in de plug-in voor volumetrische metingen. Gebruik de contourgereedschappen om de endocardiale rand voor alle frames te segmenteren. Vergelijk de segmentatie van naburige frames en de gegenereerde volumetijdcurven om soepele overgangen van de segmentatie gedurende de hele hartcyclus te garanderen.

Let op de verschillende E- en A-vulfasen. Exporteer de linkerventrikel endomyocardiale volumes en de bijbehorende tijdstempels en laad de waarden in het op maat gemaakte script in het aanvullende materiaal om de E'A'ratio te berekenen. Voor spannings- en hemodynamische krachtberekeningen selecteert u de CINE-beelden met 2 kamers, 3 kamers en 4 kamers met lange as en laadt u deze in de plug-in voor volumetrische metingen.

Gebruik de contourgereedschappen om de endocardiale rand voor alle frames in alle drie de richtingen te segmenteren. Vergelijk de segmentatie van naburige frames om soepele overgangen van de segmentatie gedurende de hele hartcyclus te garanderen. Zodra de contouren zijn getekend in de plug-in voor volumetrische metingen, voert u de plug-in uit voor de spannings- en hemodynamische krachtanalyse.

Wijs elk van de verkregen datasets toe aan de overeenkomstige labels voor 2-kamer- , 3-kamer- en 4-kamerweergaven en voer de stamanalyse uit. Teken voor hemodynamische krachtanalyse de diameter van de mitralisklep op het einddiastolische frame in alle drie de oriëntaties en teken de diameter van de aorta in de afbeelding met de lange as met 3 kamers. Representatieve reconstructies met hoge framesnelheid van retrospectief afgesloten scans met behulp van een op maat gemaakte nabewerkingssoftware worden getoond.

Uit de resulterende beelden werden volumetijdcurven tijdens de hartcyclus bepaald, evenals de overeenkomstige eerste afgeleide curven voor de berekening van respectievelijk systolische en diastolische functieparameters. De twee-, drie- en vierkanaals view CINE-beelden werden geanalyseerd met behulp van beeldanalysesoftware om endocardiale globale longitudinale spanning of GLS-veranderingen in de hartcyclus en bijbehorende GLS-waarden te bepalen als een maat voor myocardiale spanning. Voor elk dier is het ook mogelijk om een hemodynamisch krachttijdprofiel te produceren, dat een consistent patroon van positieve en negatieve pieken volgt die de grootte en richting van de hemodynamische kracht tijdens de hartcyclus vertegenwoordigen.

Beschrijvende resultaten van alle uitkomstparameters werden samengevat. Het is van cruciaal belang dat de ECG- en ademhalingssignaalbewakingssoftware de R-pieken consequent detecteert. Anders is het triggeren suboptimaal, wat de scantijd kan verlengen en de beeldkwaliteit kan verlagen.

Voor een optimale kwaliteit van de cardialen in beelden is het belangrijk om de beste afweging te vinden tussen de totale beeldvormingstijd, het aantal cardiale frames en de mate van regularisatie tijdens de reconstructie.