$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Obrazowanie rezonansem magnetycznym o małym polu widzenia lub rezonans magnetyczny serca ocenia czynność układu sercowo-naczyniowego bez użycia promieniowania jonizującego lub środków kontrastowych.
Porównywalne metody obrazowania układu sercowo-naczyniowego obejmują ultradźwięki o wysokiej częstotliwości, które emitują wiązkę fal akustycznych z przetwornika i rejestrują echa powstające podczas odbijania się fal w celu wygenerowania obrazów na żywo. Zapewnia obrazy o wysokiej rozdzielczości przestrzennej i czasowej; Jednak artefakty obrazowania można zaobserwować ze względu na ograniczoną głębokość penetracji w gęstej tkance.
Inną techniką obrazowania jest mikrotomografia komputerowa, która polega na wykonaniu serii projekcji promieniowania rentgenowskiego w celu stworzenia przekrojów 3D. Ma niższą rozdzielczość czasową i ograniczony kontrast tkanek miękkich i często wymaga użycia środków kontrastowych do wizualizacji struktur naczyniowych. Wiadomo, że powodują one uszkodzenia popromienne i niewydolność nerek w dużych dawkach.
Alternatywnie, MRI wykorzystuje silne elektromagnesy do obrazowania tkanek w ciele na podstawie ich właściwości magnetycznych. W rezonansie magnetycznym serca konwencjonalne sekwencje MRI są bramkowane od pików R w cyklu sercowym i plateau wydechowych w oddychaniu w celu oceny funkcji układu sercowo-naczyniowego.
Ten film pokaże, jak zbierać dane MRI za pomocą wyzwalającego szybkiego ujęcia pod niskim kątem lub sekwencji FLASH MRI. Technika ta zapewnia wysokiej jakości kontrast tkanek miękkich do badania modeli chorób małych zwierząt.
Rezonans magnetyczny to technika wykorzystująca właściwości paramagnetyczne tkanki do wizualizacji kontrastu tkanek miękkich. Otwór urządzenia do rezonansu magnetycznego jest konwencjonalnie owinięty za pomocą cewki elektromagnetycznej, która zapewnia stałe jednorodne pole magnetyczne, B-zero, po przyłożeniu prądu elektrycznego.
W obrazowaniu lustrzanym o wysokim polu można zastosować natężenie pola magnetycznego 7 Tesli, około 140 000 razy większe niż pole magnetyczne Ziemi i ponad dwukrotnie większe niż typowe kliniczne natężenie pola skanera 3 Tesli i 1,5 Tesli. To jednorodne pole magnetyczne powoduje, że protony wodoru znajdujące się w prawie wszystkich żywych tkankach ustawiają swoje osie obrotu. Spiny te można następnie przechylić za pomocą częstotliwości radiowej lub fal RF do określonego kąta w stosunku do osi obrotu, znanego również jako kąt odwrócenia.
Gdy protony próbują następnie zrelaksować się z powrotem do swojej pierwotnej orientacji, składowa ich spinu prostopadła do ich głównej osi indukuje wykrywalny sygnał elektryczny, w wyniku czego powstaje obraz. Ponadto można zastosować gradienty magnetyczne, które zaburzają główne pole magnetyczne i pozwalają na przestrzennie izolowane wzbudzenia RF w celu zlokalizowania odbieranego sygnału. Charakterystyczna dla metod opisanych w tym filmie jest sekwencja FLASH, która wykorzystuje wzbudzenia RF o niskim kącie odwrócenia, które są szybko powtarzane w celu wywołania wzorca stanu ustalonego w ruchu protonów. Czas powtarzania jest znacznie krótszy niż typowy czas relaksacji protonów.
Kiedy niewzbudzony wodór, taki jak ten znajdujący się we krwi, dostaje się do ramki obrazowania, wytwarzany jest stosunkowo wysoki sygnał. Pozwala to na szybkie obrazowanie układu sercowo-naczyniowego i zapewnienie stabilnych migawek w cyklu pracy serca. Poprzez wyzwolenie sekwencji FLASH za pomocą sygnałów fizjologicznych można uzyskać obrazy układu sercowo-naczyniowego, które uwydatniają ruchy serca, naczyń krwionośnych i oddechowych.
Po zapoznaniu się z głównymi zasadami rezonansu magnetycznego serca, przejdźmy teraz krok po kroku przez procedurę przygotowania i zobrazowania zwierzęcia.
Najpierw zidentyfikuj mysz, która ma zostać zobrazowana, a następnie przenieś ją do komory do powalania. Następnie znieczulij zwierzę za pomocą izofluranu i potwierdź powalanie za pomocą techniki szczypania palców u stóp. Następnie należy otworzyć przepływ izofluranu do stożka nosowego w pomieszczeniu MRI i zamknąć przepływ izofluranu do komory knockdown. To zalewa dłuższe rurki środkiem znieczulającym.
Upewnij się, że cały personel jest bezpieczny w rezonansie magnetycznym, a następnie przenieś mysz do etapu obrazowania i zabezpiecz stożek nosowy wokół zwierzęcia. Ustaw mysz tak, aby jej serce było w przybliżeniu wyrównane ze środkiem cewki RF. Następnie ponownie potwierdź nokdaun za pomocą techniki szczypania palców u stóp. Następnie wprowadzić podskórnie trzy odprowadzenia do elektrokardiogramu. Umieść po jednym przewodzie po lewej i prawej stronie serca i po jednym u podstawy lewej tylnej kończyny.
Włóż sondę termometru doodbytniczego za pomocą sterylnej osłony sondy i smaru. Następnie umieść czujnik oddychania poduszki w okolicy nadbrzusza brzucha i zabezpiecz go na miejscu za pomocą kartonu, aby uzyskać sygnalizację wrażliwą na nacisk.
Upewnij się, że wszystkie sygnały fizjologiczne są rejestrowane przez oprogramowanie monitorujące na zewnątrz pomieszczenia skanera. Następnie ustaw moduł grzewczy i wentylator, aby rozpocząć ogrzewanie przepływu powietrza do myszy. Zamocuj rurę przewodzącą powietrze na miejscu tak, aby ciepłe powietrze wiewało w kierunku myszy, zaczynając tuż za końcem jej ogona. Na koniec umieść cewkę RF na myszy i upewnij się, że wszystkie kable i rurki są dobrze zabezpieczone.
Przyjrzyjmy się teraz protokołowi krok po kroku, aby wykonać rezonans magnetyczny serca na znieczulonej myszy.
Najpierw dostrój i dopasuj cewkę RF na zewnątrz otworu magnesu, aby zapewnić maksymalne wykrywanie sygnału. Jest to oznaczone wąską doliną o zerowej częstotliwości herców dla każdego składnika cewki RF. Następnie powoli włóż stolik obrazowania do otworu magnesu. Upewnij się, że mysz jest umieszczona bezpośrednio w środku otworu, a cewka gradientowa ma równe odstępy we wszystkich kierunkach promieniowych. Takie położenie zapewnia jednorodne główne pole magnetyczne.
Następnie uruchom skanowanie nawigacji, aby zlokalizować mysz w skanerze. Sprawdź, czy jakiś segment serca jest uwidoczniony we wszystkich trzech płaszczyznach, a mianowicie osiowej, strzałkowej i czołowej. Następnie ustaw parametry sekwencji FLASH i wybierz wyzwalanie zewnętrzne, które ma być włączone. W oprogramowaniu monitorującym skonfiguruj zewnętrzne wyzwalacze w taki sposób, aby sekwencje MRI były uruchamiane seryjnie tylko w przypadku szczytów R w cyklach serca podczas stabilnego oddychania w fazie wydechowej.
Następnie przepisz początkową sekwencję FLASH, ustawiając parametry i ustawiając prostokąt płaszczyzny obrazowania w widoku koronalnym. Następnie naciśnij przycisk Kontynuuj, aby uruchomić go tak, aby płaszczyzna plastra podążała za osią od wierzchołka serca przez zastawkę aortalną. Ta początkowa pętla filmowa zapewni dwukomorowy widok serca.
Następnie, odnosząc się do wyników z widoku dwukomorowego, przepisz i uruchom nową sekwencję FLASH wzdłuż osi wierzchołkowej zastawki aortalnej, aby zobrazować widok czterokomorowy.
Na koniec przepisz krótki plasterek osi, który jest prostopadły do osi wierzchołka zastawki aortalnej mniej więcej w połowie serca. Mięśnie brodawkowate powinny być wyraźnie widoczne w wyjściowym pliku pętli cine w tym miejscu. Po zakończeniu obrazowania przenieś pozyskane dane do odpowiedniego miejsca w celu analizy, a następnie wycofaj stopień obrazowania z otworu magnesu i usuń cewkę gradientową oraz wszystkie sondy ze zwierzęcia przed przeniesieniem zwierzęcia z łóżka skanera.
Teraz, gdy uzyskaliśmy rezonans magnetyczny serca u myszy, przyjrzyjmy się wynikom skanów. Rysunek ten przedstawia pętlę filmową z krótkiej osi widoku lewej komory, bezpośrednio prostopadłej do osi wierzchołka podstawy serca i w pozycji obejmującej mięśnie brodawkowate.
Tutaj widzimy obrazowanie krwi serca myszy z 14 migawkami widoku w krótkiej osi w całym cyklu serca, w tym skurczu końcowego i skurczu szczytowego. Obszary sygnału dropout w świetle lewej komory wskazują na szybki przepływ krwi, który pierwotnie znajdował się poza płaszczyzną i nie był oznaczony przez wzbudzenie fal RF.
Ten obraz przedstawia czterokomorowy widok serca z jasnym napływem krwi przez zastawkę mitralną i trójdzielną, a następnie na zewnątrz odpowiednio przez zastawkę aortalną i płucną.
Wreszcie, oto projekcja maksymalnej intensywności, która pokazuje, jak wiele plasterków można połączyć przestrzennie, aby zobrazować układ sercowo-naczyniowy całej myszy. Rysunek przedstawia trójwymiarowy stos zsynchronizowanych w czasie, jasnych, dwuwymiarowych obrazów krwi przedstawiających okolice klatki piersiowej i brzucha myszy.
Przyjrzyjmy się teraz kilku innym zastosowaniom tej techniki MRI. Jako rozszerzenie opisanej techniki możemy wykorzystać tę technologię do porównania kinematyki zdrowych i chorych serc. Mysie modele dysfunkcji serca mogą być znacznie bardziej kontrolowane niż te znalezione w klinice. Dzięki temu naukowcy mogą zidentyfikować konkretne czynniki przyczyniające się do chorób serca, a także zbadać proces przebudowy po urazie.
Porównywalne przedsięwzięcie badawcze można przeprowadzić w ognisku naczyniowym, takim jak w przypadku tworzenia tętniaka aorty brzusznej. Krew daje sygnał o wysokiej intensywności przy użyciu opisanej tutaj metody rezonansu magnetycznego o małym otworze o dużym polu. Ten wzrost kontrastu można wykorzystać do oceny rozszerzania się tętniaka aorty brzusznej i pomiaru zmian właściwości biomechanicznych naczynia.
Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego układu sercowo-naczyniowego.
Powinieneś teraz wiedzieć, jak wykonywać obrazowanie serca i jak pozyskiwać dane z pętli filmowej mysiego serca za pomocą standardowych sekwencji FLASH MRI z jasną krwią zsynchronizowanych z sygnałami serca i oddychania. Wreszcie, powinieneś również wiedzieć, jak zidentyfikować struktury serca na tych obrazach. Dzięki za oglądanie!
