Artykuł metodologiczny

Ocena czynności serca i morfologii mięśnia sercowego za pomocą rezonansu magnetycznego małych zwierząt z odwróconym odzysku z odwróconej szafki (SALLI) u szczurów

DOI:

10.3791/50397

⸱

19 lipca 2013

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

W tym artykule

Podsumowanie

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

Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego serca (CMR) ze wzmocnieniem kontrastowym pozwala na kompleksową ocenę serca in vivo w małych zwierzęcych modelach chorób sercowo-naczyniowych. W tym miejscu szczegółowo opisujemy procedury wykonywania obrazowania, rekonstrukcji i analizy CMR przy użyciu Small Animal Lock-Locker Inversion Recovery (SALLI) u szczurów.

Streszczenie

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

Rezonans magnetyczny małych zwierząt jest ważnym narzędziem do badania funkcji serca i zmian w tkance mięśnia sercowego. Wysokie tętno małych zwierząt (od 200 do 600 uderzeń/min) wcześniej ograniczało rolę obrazowania CMR. Odzyskiwanie inwersji Look-Locker dla małych zwierząt (SALLI) to sekwencja mapowania T1 dla małych zwierząt w celu przezwyciężenia tego problemu 1. Mapy T1 dostarczają ilościowych informacji na temat zmian w tkankach i kinetyki środka kontrastowego. Możliwe jest również wykrycie rozlanych procesów mięśnia sercowego, takich jak zwłóknienie śródmiąższowe lub obrzęk 1-6. Ponadto, na podstawie pojedynczego zestawu danych obrazowych, możliwe jest zbadanie czynności serca i bliznowacenia mięśnia sercowego poprzez generowanie obrazów MR z późnym wzmocnieniem gadolinu przygotowanych do projekcji kinowej i inwersyjnej 1.

Prezentowany film pokazuje krok po kroku procedury wykonywania obrazowania CMR małych zwierząt. Tutaj jest prezentowany ze zdrowym szczurem Sprague-Dawley, jednak oczywiście można go rozszerzyć na różne modele małych zwierząt sercowych.

Wprowadzenie

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

Zapalenie mięśnia sercowego jest główną przyczyną ostrej niewydolności serca, nagłej śmierci i przewlekłej kardiomiopatii rozstrzeniowej 7. CMR została uznana za złoty standard w pomiarze funkcji i analizie tkanek in vivo. Nowatorskie techniki obrazowania i ulepszenia w obrazowaniu mogą nie tylko poprawić diagnostykę zapalenia mięśnia sercowego, ale także pomóc w badaniu patofizjologii i szybkiej identyfikacji celów terapeutycznych 8-10. Obrazowanie małych zwierząt jest ważnym narzędziem do badania chorób sercowo-naczyniowych. Techniki rutynowo stosowane w klinicznej CMR, takie jak późne wzmocnienie gadolinu (LGE), nie mogą być łatwo przeniesione do CMR małych zwierząt ze względu na wysokie tętno zwierząt; ale można było już pokazać 11. Podejście SALLI (Look-Locker Inversion recovery) pozwala na wygenerowanie multimodalnych zestawów danych obrazowych, co pozwala na kompleksową ocenę zarówno funkcji serca, jak i morfologii (ryc. 1 i 3). Tutaj szczegółowo pokazujemy procedurę i konfigurację do obrazowania małych zwierząt z typowym protokołem SALLI. W szczególności pokazujemy rekonstrukcję i analizę zestawów danych obrazowania T1.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

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

1. Przygotowanie

1.1. Znieczulenie szczurów

  1. Umieść szczura w komorze wypełnionej izofluranem (w zależności od wielkości komory, około 3 minuty lub 5%), aby znieczulić szczura.
  2. Po znieczuleniu usuń szczura i zważ go.
  3. Umieść nos szczura w masce anestezjologicznej (izofluran 2-3% w tlen 1 l/min) w celu utrzymania znieczulenia. Podczas znieczulenia izofluranem częstość akcji serca szczurów spada do 300-340 uderzeń na minutę (380-420 uderzeń na minutę u myszy).

1.2. Włóż kaniulę żyły ogonowej

  1. Umyj ogon szczura ciepłą wodą (38 °C) i mydłem, aby naczynia krwionośne były lepiej widoczne.
  2. Kanniuluj dowolną żyłę, którą można łatwo zobaczyć po bocznej stronie ogona. Używając cewnika dożylnego 22-24 G, rozpocznij próby około 1/3 drogi od końcówki.
  3. Jeśli początkowe wysiłki nie powiodą się, spróbuj ponownie w pobliżu.
  4. Pobrać próbkę krwi do analizy hematokrytu (niezbędnej do obliczenia frakcji objętości zewnątrzkomórkowej = ECV).
  5. Zabezpiecz cewnik dożylny za pomocą kleju do skóry i taśmy.

1.3. Umiejscowienie elektrod

  1. Wyczyść wszystkie podnóżki wacikiem nasączonym alkoholem lub wodą z mydłem.
  2. Potrzebne są cztery elektrody, po jednej na każdą stopę.
  3. Przymocuj elektrody do środka podnóżka i zabezpiecz je taśmą klejącą.
  4. Skręć lub zapleć EKG wokół siebie, aby zminimalizować tworzenie się pętli, które mogłyby powodować zakłócenia sygnału EKG.

2. Skanowanie

2.1. Umiejscowienie zwierzęcia i monitorowanie

  1. Umieść szczura w pozycji leżącej lub leżącej na rurce obrazowej i umieść serce w środku cewki.
  2. Ułóż szczura tak, aby jego nos spoczywał w stożku, który dostarcza znieczulenie izofluranem (2-3% w tlenie 1 l/min). Szczur może swobodnie oddychać przez cały czas trwania procedury obrazowania.
  3. Umieść czujnik termometru w otworze odbytu i przymocuj go do stołu za pomocą taśmy.
  4. Temperatura ciała jest utrzymywana na poziomie 38±1 °C przez system podgrzewania ciepłej wody. Matę ocieplającą umieszcza się pod dolną częścią zwierzęcia, która wystaje na zewnątrz cewki. Aby uzyskać więcej informacji, zapoznaj się ze schematycznym przedstawieniem układu eksperymentalnego MRI (rysunek 2).
  5. Podłącz elektrody EKG, gdy sygnał EKG będzie stabilny, rozpocznij obrazowanie.

2.2. Protokół skanowania/ Parametry obrazowania

  1. W tym badaniu wykorzystano kliniczny system MRI Philips Ingenia 3.0T z cewką elektromagnetyczną o średnicy wewnętrznej 70 mm [wymagania systemu MR to mały otwór (np. 16 cm) lub duży otwór (rozmiar człowieka, np. 65 cm) z dedykowaną cewką dla małych zwierząt, możliwość bramkowania EKG dla tętna do 500/min, dostarczanie tlenu i system usuwania gazów znieczulających].
  2. Zacznij od badania, aby zlokalizować serce w środku pola widzenia MRI.
  3. Gdy pozycja jest prawidłowa, kontynuuj z dwukomorowymi i czterokomorowymi widokami rezonansu magnetycznego cine, aby określić geometrię stosu obrazów o krótkiej osi.
  4. W przypadku SALLI umieść wycinek krótkiej osi środkowej wnęki na obrazach dwu- i czterokomorowych (PreSALLI). Połączenie czasu akwizycji 4 000 ms i czasu relaksacji 4 000 ms pozwala na wystarczające odzyskanie namagnesowania wzdłuż osi z i zapobiega przegrzewaniu się gradientów. Aby umożliwić analizę funkcjonalną, fazy powinny być ustawione na co najmniej 12, z czasowym niedopróbkowaniem czynnika 2 w celu przyspieszenia akwizycji.
  5. Wstrzyknąć środek kontrastowy na bazie gadolinu do cewnika na stałe, nie ruszając szczura. Poczekaj pięć minut.
  6. Rozpocznij planowanie SALLI jako wielowarstwowego stosu krótkich osi, składającego się z co najmniej 7 plasterków (grubość plastra 2,4 mm). Umieść plastry tak, aby najbardziej dystalna znajdowała się poniżej wierzchołka serca, a górny poziom był po prostu dystalny do zastawek serca. Staraj się, aby krótkie osie były prostopadłe do przegrody. Prawie co 30 minut (około trzech SALLI) wstrzykuje się kolejną dawkę środka kontrastowego.
  7. Po zakończeniu akwizycji obrazu wyjmij szczura ze skanera i pozwól mu dojść do siebie po znieczuleniu.

3. Rekonstrukcja obrazu

Rekonstrukcja obrazu może być wykonana zarówno online przy użyciu predefiniowanych parametrów rekonstrukcji, jak i offline za pomocą dedykowanego narzędzia do rekonstrukcji obrazu:

3.1. Rekonstrukcja online

  1. Można zdefiniować różne parametry, w tym:
  • W przypadku mapowania T1: lokalizacja i szerokość okna rekonstrukcyjnego w cyklu pracy serca (np. od 50 do 100 ms, aby uzyskać mapę skurczową T1 przy tętnie 300/min)
  • W przypadku obrazów przygotowanych w podczerwieni (LGE): lokalizacja i szerokość okna czasu inwersji (TI) oraz liczba obrazów do zrekonstruowania w tym oknie (np. TI 100-300 ms, 5 obrazów, aby wygenerować 5 obrazów LGE z TIs 100-150-200-250-300 ms).

3.2. Rekonstrukcja offline

  1. W przypadku korzystania z dedykowanego pakietu oprogramowania (Gyrotools, Zurych, Szwajcaria) do rekonstrukcji obrazu, wyodrębnij trzy zestawy danych (cine MR, odzyskiwanie inwersji i mapy T1) w bardziej interaktywny sposób.
  2. Dostosuj definicję skurczu końcowego lub rozkurczu końcowego dla T1, wybierając odpowiedni obraz filmu.
  3. Wizualizuj mapy T1 jako mapy kolorowe. Znajdź dokładne wartości, przesuwając wskaźnik myszy nad obszarem zainteresowania. Obrazy mogą być przechowywane w różnych formatach obrazów w celu dalszej analizy (np. obliczanie ECV na podstawie wartości T1 mięśnia sercowego i krwi przed i po kontraście) 12.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

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

Tutaj prezentujemy wyniki badań na zdrowym szczurze Sprague Dawley. Dzięki dobrze przygotowanemu zestawowi dla zwierząt, który opisaliśmy wcześniej, możliwe jest uzyskanie stabilnego sygnału EKG. Podobnie jak w przypadku protokołów rezonansu magnetycznego serca, zaczynamy od badania w celu zlokalizowania serca. Jeśli pozycja szczura w zwoju jest prawidłowa, kontynuujemy z widokiem dwukomorowym i widokiem czterokomorowym, aby wykryć geometrię stosu SALLI.

Technika SALLI tworzy trzy rodzaje obra...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

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

W tym miejscu przedstawiamy metodę generowania multimodalnych (cine MR, inversion-recovery i T1 mapy) MR u małych zwierząt. Badania na małych zwierzętach odgrywają coraz ważniejszą rolę w badaniach nad chorobami sercowo-naczyniowymi, a CMR jest potężnym narzędziem pozwalającym nam badać funkcję, strukturę i skład tkankowy mięśnia sercowego. Jednak CMR u małych zwierząt wiąże się z wieloma wyjątkowymi wyzwaniami ze względu na wysokie tętno i mały rozmiar serca. Ulepszone metody obrazowania, w tym metody bardziej efektywne...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

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

Wszystkie procedury na zwierzętach zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi dotyczącymi opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych i zatwierdzone przez lokalne organy ds. opieki nad zwierzętami. Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Taśma klejąca (Silkafix)Lohmann und Rauscher34327
Gadopentetat-Dimeglumin (Magnevist)BayerG-000121632mmol/kg
Introcan Safety-W (G24)B. Braun4254503-01
Red Dot, Elektroda monitorująca noworodka z fabrycznie dołączonym drutem ołowianym3M2269T
Klej do skóry (Histoacryl)B. Braun
Wagi 1050052 (Typ 440)Kern95088
Dezynfekcja skóry (Softasept N)B. Termometr Braun Petzold360250
LumaSense TechnologiesLuxtron 812

Bibliografia

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

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

MRI ma ych zwierz tocena funkcji sercasekwencja mapowania T1obrazowanie cine MRIp ne wzmocnienie gadolinowerodek kontrastowy na bazie gadolinuakwizycja synchronizowana z EKGmodel szczura Sprague Dawley

Powiązane artykuły