Elastografia por ressonância magnética para avaliação de propriedades viscoelásticas

Resumo

Fonte: Feng, Y., }et al. Caracterização viscoelástica de fantasmas de gelatina que imitam tecidos moles usando elastografia de indentação e ressonância magnética. J. Vis. Exp. (2022)
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}Este vídeo demonstra o método de elastografia por ressonância magnética (MRE) para avaliar as propriedades viscoelásticas do tecido analisando propagação de ondas de cisalhamento através de um fantasma de gelatina, imitando o tecido cerebral. O processo envolve a geração e captura de ondas de cisalhamento com ressonância magnética ou ressonância magnética e a análise de padrões de onda para diferenciar a rigidez do tecido.

Protocolo

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p style='background-color:#ffffff;line-height:1.2;margin-bottom:12pt;margin-top:0pt;' dir='ltr'>1. Gelatin phantom preparation

1. Pese gelatina, glicerol e água de acordo com Tabela 1. Misture a gelatina em pó com água para obter a solução de gelatina.
   NOTE: Tabela 1 mostra as concentrações dos componentes individuais usados para preparar os dois simuladores. Quanto maior a concentração de gelatina, mais rígido é o fantasma.
2. Aqueça a solução de gelatina a 60 °C em banho-maria. Adicione glicerol à solução de gelatina, mantendo a temperatura.
   NOTE: O glicerol estabiliza as misturas de gelatina aumentando sua temperatura de fusão e módulo de cisalhamento17.
3. Agitar a solução e aquecer novamente a 60 °C. Despeje a solução misturada em um recipiente que será usado para Elastografia por Ressonância Magnética (MRE) e testes de indentação. Resfrie a solução à temperatura ambiente e espere até que a solução esteja solidificada.

2. <span style='background-color:transparent; cor: #000000;' > Elastografia por ressonância magnética ou Teste MRE

1. Coloque a placa vibratória em cima do fantasma de gelatina. Certifique-se de que o contato entre o phantom e a placa vibratória seja firme (Figura 1A).
   NOTE:<span style='font-family:Roboto,sans-serif; tamanho da fonte:12pt; estilo da fonte:normal; variante de fonte: normal; peso da fonte: 400; decoração de texto:nenhuma; alinhamento vertical:linha de base; espaço em branco: pré-encapsulamento;' > A placa vibratória é feita de poliamida com uma dimensão de 50 x 50 x 5 mm³.
2. Coloque o fantasma de gelatina na bobina da cabeça. Coloque esponjas e sacos de areia ao redor do fantasma de gelatina para garantir que o fantasma esteja firmemente colocado. Use um atuador eletromagnético personalizado com uma barra de transmissão. Monte um atuador eletromagnético na bobina principal. Conecte a barra de transmissão à placa vibratória (Figura 1B).
3. Conecte as linhas de energia do atuador com o amplificador. Conecte as linhas de controle com o controlador (Figura 1C).
4. Configurações de parâmetros de varredura de atuador e ressonância magnética
   1. Defina a forma de onda, a frequência de vibração e a amplitude no gerador de funções. Defina a amplitude de vibração desejada ajustando a potência ampmais vivo.
      NOTE: Aqui, a forma de onda é definida como senoidal no gerador de funções; a frequência de vibração é definida para 40 Hz ou 50 Hz e a amplitude é definida para 1.5 Vpp. No amplificador de potência, a taxa de amplificação é definida para 40%.
   2. Defina o gerador de funções para funcionar no modo de disparo. Conecte a linha de disparo à porta de disparo externa da máquina de ressonância magnética (
   ressonância magnética).
   3. Defina a frequência de varredura MRE (atuador) igual à do gerador de funções, para que o gradiente de codificação de movimento seja sincronizado com o movimento da placa vibratória.
5. Medição e análise de dados
   1. Siga os procedimentos de posicionamento de imagem de rotina. Use uma sequência de ressonância magnética baseada em gradiente-eco 2D (GRE) para imagens do simulador de gelatina20. Defina os parâmetros de imagem GRE-MRE da seguinte forma: Ângulo de inversão = 30°; TR/TE = 50/31 ms; Campo de visão = 300 mm; Espessura do corte = 5 mm; Tamanho do voxel = 2,34 x 2,34 mm².
   2. Meça as imagens de fase em quatro pontos temporais em um ciclo senoidal. Aplique gradientes de codificação de movimento positivo e negativo em cada ponto de tempo.
   3. Com base na imagem de fase adquirida, remova a fase de fundo subtraindo as imagens de fase codificadas positivas e negativas. Desencapsule a fase com um algoritmo baseado em classificação de confiabilidade.
   4. Extraia o componente principal do movimento aplicando a Transformada de Fourier rápida às imagens de fase desembrulhadas. Filtre a imagem de fase com um filtro passa-banda digital. Estime o módulo de cisalhamento com um algoritmo de inversão direta (DI) 2D para obter o módulo de armazenamento G' e o módulo de perda G''.
      NOTA: A frequência de corte do filtro passa-banda é [0.04 0.08]. O tamanho da janela de ajuste do algoritmo DI é 11 x 11.

Tabela 1: A massa e a concentração de massa da gelatina, glicerol e água usados para preparar os dois fantasmas de gelatina. A unidade de massa é gramas.

	Gelatin	Water	Glycerol	Total
Phantom 1	100 (4.35%)	1200 (52.17%)	1000 (43,48%)	2300 (100%)
Phantom 2	160 (6,96%)	1140 (49,56%)	1000 (43,48%)	2300 (100%)

Resultados

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
24-channel head & Neck coil	United Imaging Healthcare	100120	Equipment
3T MR Scanner	United Imaging Healthcare	uMR 790	Equipment
Placa de aquisição	Advantech Co	PCI-1706U	Equipment
Computador-Windows	HP	790-07	Equipment
Atuador eletromagnético	Shanghai Jiao Tong University		Equipment
Gerador de funções	RIGOL	DG1022Z	Equipment
Gelatina	CARTE D'OR		Reagent<
Glicerol	Vance Bioenergy Sdn.Bhd		Reagent<
Programa de controle de indentador	custom-designed		Software; Acessado via: https://github.com/aaronfeng369/FengLab_indentation_code.
Sensor laser	Panasonic	HG-C1050	Equipment
Carregar célula	Transducer Technique	GSO-10	Equipamento
MATLAB	Mathworks		Software
Power amplifier	Yamaha	A-S201	Equipamento
Motor elétrico da bobina de voz	SMAC Corporation	DB2583	Equipment

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