Summary
정량적 자기 공명 영상 (qMRI) 매개 변수를 이용 하는 뇌졸중의 쥐 모델에서 뇌졸중 발병 시간 추정에 대 한 프로토콜을 설명 합니다. 절차는 급성 뇌졸중 병 변 및 양적 T1 과 T2 (qT1 과 qT2) 이완 시간 선의 타이밍의 묘사에 대 한 MRI 확산을 이용 한다.
Abstract
MRI는 급성 허 혈 성 뇌졸중 뇌 물 감소 확산 계수에 의하여 감지 하 과민 하 고 특정 이미징 도구를 제공 합니다. 허 혈 성 뇌졸중의 쥐 모델에서 허 혈 성 병 변 (낮은 확산에 의해 delineated)와 contralateral 비-허 혈 성 반구 양적 T1 과 T2 MRI 휴식 시간 (qT1 과 qT2) 차이 증가 와 함께 뇌졸중 발병에서 시간. MRI 휴식 시간 차이의 시간 종속성 선형 함수에 의해 스스로 설명 하 고 따라서 뇌졸중 발병 시간의 간단한 견적을 제공 합니다. 또한, 비정상적인 qT1 과 qT2 허 혈 성 병 변에서의 볼륨 스트로크 타이밍에 대 한 보완 방법을 제공 하는 시간 선형으로 증가. (반) 자동화 기반 컴퓨터 루틴 정량된 보급에 계수는 급성 허 혈 성 뇌졸중 조직 허 혈 쥐에에서 윤곽을 그리 다 제공 됩니다. 이 루틴은 또한 qT1 qT2 휴식 시간 및 위치와 비정상적인 qT1 병 변 내에서 qT2 복의 볼륨에 반구형 차이 결정합니다. QT1 의 발병 시간 추정과 관련 된 불확실성 고 qT2 MRI 데이터 선의 첫 번째 5 시간 47 분 ± ± 25 분에서에서 다. 가장 정확한 발병 시간 견적을 겹치는 비정상적인 qT1 과 qT2 병 변 볼륨의 볼륨을 측정 하 여 얻을 수 있습니다, ' V오버랩' 되 나 (± 25 분) 또는 qT2 반구형 차이 측정 하 여 휴식 시간에만 (± 28 분). 전반적으로, qT2 파생 된 매개 변수 qT1에서 뛰어나다. 현재 MRI 프로토콜 hyperacute 단계의 초점 일시적 뇌 허 혈에 적용 되지 않을 수 있습니다 영구적인 초점 허 혈 모델에서 테스트 됩니다.
Introduction
뇌 조직의 국 소 빈 혈의 산화 인 산화 ATP 합성 및 제한 된 에너지 매장 량에 대 한 높은 의존 때문에 특히 취약 하다. 허 혈 뇌 물 웅덩이의 재분배, 릴리스 excitotoxic 신경 전달 물질의 궁극적으로 파괴 프로세스 1개시 이어질 세포내와 세포 외 공간에 미묘한 시간에 따라 이온 변화에서 발생 합니다. 초점 허 혈에서 혈 특정 시간 프레임 2내에서 복원 되지 않습니다 경우 조직 손상 초기 핵심 넘어 펼쳐집니다. 뇌졸중 발병의 시간 현재는 pharmacotherapy recanalization thrombolytic 요원 3포함 한 허 혈 성 뇌졸중의 임상 결정에 주요 기준 중 하나입니다. 따라서, 많은 환자 수 면 ('웨이크 업 스트로크'), 증인, 또는 증상 4,5인식 되 고의 부족 중 발생 하는 뇌졸중으로 인하여 알 수 없는 증상 발병 시간이 thrombolytic 치료에 대 한 자동으로 적용 되지 않습니다. 뇌졸중 발병의 시간을 결정 하는 절차는 그러므로 필요 같은 환자 thrombolysis에 대 한 간주 될 수 있습니다.
MRI 프로브 물 비보 역학은 급성 허 혈 성 에너지 실패 6심각 하 게 교란 된다. 특히, 물 물 분자의 변환 (열) 모션 적용의 확산 때문에 에너지 실패 7허 혈의 초기 순간에 감소 된다. 이 차례로 무산 소 도발은 신경 세포 8의 결과. 보급 MRI (뒤) 급성 뇌졸중 9금 표준 진단 이미징 적임 되고있다. 뒤 신호 식별 허 혈 성 조직을 허용 하는 국 소 빈 혈에 급속 하 게 증가 하지만 허 혈 성 뇌졸중 10의 처음 몇 시간 동안 어떤 시간 종속성을 표시 하지 않습니다. 마찬가지로, 명백한 확산 계수 (ADC) 등 물 보급의 양적 측정 또는 유포 텐서 (Dav)의 추적, 허 혈 성 조직에 급속 하 게 감소 하지만 동물 뇌졸중 뇌졸중 발병에서 시간 아무 관계가 표시 모델 10 및 환자 11.
정량적 MRI (qMRI) 휴식 매개 변수, qT1,2 qT 및 qT1ρ, 회전 운동 및 물 수소 원자의 교환에 의해 규율 됩니다 및 허 혈 성 뇌 실질 다음에 복잡 한 시간에 따른 변화를 표시 에너지 실패 6. 이러한 시간에 따른 변화 뇌졸중 발병 시간 환자 12 및 허 혈 13,,1415의 동물 모델에서 추정을 사용할 수 있습니다. 에 쥐 초점, qT1ρ 허 혈 발병 후 거의 즉시 증가 하 고 적어도 6 시간 13,14에 대 한 선형으로 계속. qT1 휴식 시간 두 시간 상수에 의해 기술 될 수 있는 허 혈 성 뇌 조직에서 시간에 따른 패션 또한 증가: 초기 빠른 단계 지속 시간 8,16느린 단계 뒤. 이 복 형 증가 때문에 qT1 스트로크 타이밍에서의 사용은 qT1ρ MRI 15의 그것 보다 더 복잡 있을 수 있습니다. qT2 휴식 시간 또한 표시 bi phasic 변화에 쥐 초점, 그것에 의하여 거기는 초기 단축 첫 번째 시간 시간 13선형 증가 다음. 초기 단축 등 두 개의 병렬 실행 요인에 의해 설명 될 수 있다: (i)의 형성에는 소위 결과 헤모글로빈 '부정적인 혈액 산소 수준 의존 효과'와 (ii), 세포 외 물에의 변화는 세포내 공간 17,18. QT2 의 시간에 따른 증가 세포 독성으로 인해 및/또는 고분자 세포내의 연속적인 붕괴와 부 종 vasogenic 구조 18. QT1ρ 와 qT2 데이터 뇌졸중 발병 시간 전 임상 모델 14의 정확한 견적을 제공합니다. qT2 12 및 T2-가 중된 신호 강도 19,20 는 또한 임상 설정에서 뇌졸중 발병 시간 추정에 대 한 악용 되었습니다.
반구형 차이 양적 휴식 시간에, 뿐만 아니라 허 혈 성 지역 내에서 높은 휴식의 공간 분포 또한 뇌졸중 발병 시간 14에 대 한 대리 모 알선으로 봉사 할지도 모른다. 뇌졸중, qT, qT2 와 상승 된 qT1ρ지역의 쥐 모델에서1 휴식 시간 처음 보급 정의 허 혈 성 병 변 보다 작은 하지만 시간 14,15, 증가 21. 따라서 허 혈 성 병 변의 크기의 비율로 상승 된 휴식의 공간 배급의 정량화는 또한 예상된 14,15뇌졸중 발병 시간을 수 있습니다. 여기, 우리는 qMRI 매개 변수를 사용 하 여 획의 쥐 모델에서 뇌졸중 발병 시간을 결정 하기 위해 프로토콜을 설명 합니다.
Protocol
동물 절차는 유럽 공동체 위원회 지시 86/609/EEC 지침에 따라 실시 되었고 동물 관리 및 사용 위원회의는 대학의 동부 핀란드 쿠오 피 오, 핀란드에 의해 승인.
1. 동물 모델
- Anesthetize 남성 Wistar 쥐 작업 및 MRI 실험의 기간에 대 한 300-400 g N 2 /O 2 흐름 (70% / 30%)에서 isoflurane와는 안 면을 통해 무게. 환기 후드에서 마 취 유도. 1.5과 2.4% 사이 isoflurane 수준을 유지.
- 몸통 아래 공기 베개를 통해 주파수를 호흡에서 MRI 동안 마 취 모니터 깊이
- . 반사를 꼬집어 응답의 부족은 수술 마 취에 대 한 충분 한 깊이의 표시로가지고 간다. 자석에 부착 된 사용 isoflurane 폐품 낳았다.
- occluding 스레드를 두고 (실리콘-PTFE 강화 monofil 필 라 멘 트, 지름 0.22 m m) MRI 실험의 기간에 대 한 장소에서.
- MRI 동안 공기 베개와 호흡 속도 몸통과 직장 온도 직장 온도 모니터링 시스템을 사용 하 여 아래에 배치 하는 모니터. 몸통 아래 패드를가 열 물을 사용 하 여 37 ° C 가까이 코어 온도 유지.
- MCAO, 직후 보안 자석의 센터에서 요람에서 쥐 구멍 쥐 머리 홀더를 사용 하 여. 보어는 자석으로 쥐를 전송 하기 전에 intraperitoneally 염의 2 개 mL를 주사.
2. MRI
- 취득 MRI 데이터는 9.4T를 사용 하 여 / 31 cm (12 cm 그라데이션 삽입)로 수평 자석 적극적으로 분리 된 선형 볼륨 송신기와 구적 수신기 코일 쌍 콘솔 인터페이스.
- 스캔 최대 5 h 게시물 MCAO 각 쥐. 취득 12 congruently 샘플링 간격 시간 (60, 120, 180, 240 분 게시물 MCAO), (0.5 m m 조각 간격, 슬라이스 두께 1mm, 보기의 필드 = = 2.56 cm x 2.56 m) 확산 텐서 (2.2.1.), 카-퍼셀-Meiboom-길 T 2 (의 추적의 코로나 조각 2.2.2.) 빠른 낮은 각도 촬영 T 1 (2.2.3).
- 얻기 확산 텐서 이미지의 추적 (D av = 1/3 추적 [D]) 각 축 3 바이 폴라 그라디언트 (확산 그라데이션의 기간 = 5 ms, 확산 시간 = 15 ms)과 3 개의 b 값 (0, 400와 1400 s/m m-2 s), 어디, Δ 15 ms = ∂ = 5 ms, 에코 시간 (TE) = 36 석사, 반복 시간 (TR) = 4000 ms와 인수 시간 7.36 분 =
- T 2 정량화에 대 한 12 재 탕 카-퍼셀-Meiboom-길 T 2 시퀀스를 얻을, 에코 간격 = 10 ms, TR = 2000 ms와 인수 시간 4.20 분 =
- 얻을 빠른 낮은 각도 샷 (플래시)에 대 한 T 1 시간 반전에서 첫 번째 플래시 시퀀스 (T 10)을가 10 여 600 ms 단위로 7.58 ms 최대 5407.58 ms, TR = 5.5 석사, 반전 펄스 사이의 시간 (T 휴식 ) = 10 s 및 수집 시간 = 8.20 분
3. 이미지 처리
- relaxometry의 계산 및 ADC 지도: qT 2, qT 1, 브리스톨 대학 웹사이트 [DOI:10.5523/bris.1bjytiabmtwqx2kodgbzkwso0k]에서 제공 하는 Matlab 함수를 사용 하 여 ADC 지도 계산 입력 MRI 데이터의 위치를 파일 경로입니다.
- 위한 T 2 데이터는 해밍 k-공간 이미지의 (또는 회선, 동일한 결과 이지만 계산 덜 효율적인 이미지 도메인) 재건 이전에 필터링 적용 됩니다. 각 시계열에 대 한 로그에 해결 함으로써 qT 2 지도 계산는 복-현명한 선형 최소 제곱법에 의해 기초 (bi 지 수 맞는 T 2 자연 붕괴를 수행할 수 있습니다 하지만 복-현명한 F 테스트 테스트 밝혀 그 복 이미지는 추가 매개 변수 없는 정당화 될 수 없는) 내.
- 에 대 한 T 1 데이터, 해밍 k-공간 이미지의 재건 이전에 필터링 적용 됩니다. T 1 방법 참조 23에 피팅 수행 합니다. 알 수 없는 기호 (때문에 크기 이미지를 사용 하 여)의 문제를 다루는 최저 강도 포인트 수 수 제외, 또는 비슷한 결과와 피팅 과정에서 추정.
- 확산 중 데이터에 대 한 해밍 회선 (이것은 더 간단한 세그먼트 k-공간 궤적 때문) 이미지 도메인 필터링 적용. 13에서 메서드에서 ADC 지도 맞게.
- 허 혈 성 조직의
- 병 변 식별에 대 한 명확한 대조를 제공 하는이 상호 D av 이미지 (1/D av)에 허 혈 성 조직을 식별. 관심 (목소리 야)의 허 혈 성 볼륨을 생성 하려면 값 하나의 평균 절대 편차와 중앙값의 위 전체-뇌 1/D av 유통의 복으로 허 혈 성 조직을 정의 합니다. 비 허 혈 성 반구에 동종 영역을 식별, 수직 축에 대 한 허 혈 성 목소리 야를 반영 합니다. 수동으로 조정 하는 중추 신 경계를 포함 하는 복을 포함 하 여 방지 하려면 비-허 혈 성 내가.
- 1 qT 및 qT 2 시간 관계를 결정 하기 위해 게시 MCAO, 각 쥐 및 시간-포인트, 1 qT 및 qT 2 지도에 허 혈 성 및 비-허 혈 성 내가 로드. 말은 휴식 시간을 추출 하 고 차이 계산 백분율 qT 1과 qT 2 반구 (δ T 1과 δ T 2)는 다음 수식을 사용 하 여:
< img alt = "방정식" src = "/ 파일/ftp_ upload/55277/55277eq1.jpg"/ >
어디 T x는 선택한 매개 변수, qT 1 또는 qT 2.
허 혈 성 목소리 야의 말은 휴식 시간을 의미 하 고 
비-허 혈 성 목소리 야에 평균 휴식 시간. 비 허 혈 성 목소리 야 각 쥐 자체 제어 역할을 사용 해야 합니다. - 사용 하 여 다음 조건을 확인 복 1 높은 qT qT 2: qT 1 또는 qT 2 분포의 중간 휴식 시간을 초과 하는 휴식 시간으로 허 혈 성 목소리 야 내 모든 복은 1 반-폭 절반-최대 (HWMH) 보다 더 많은 비-허 혈 성 목소리 야. 이러한 기준 휴식 시간으로 분류 될 95 번째 백분위 수에 이상 이어야 의미 ' 높은 '. 비 허 혈 성 목소리 야의 중간 휴식 시간 사용 하면 자체 제어 역할을 각 쥐.
- 감소 확산의 지역 내에서 휴식 시간 변경의 공간적 분포를 그림 식별 하 고 높은 qT 1 또는 qT 2 색상 코드 복 뿐만 아니라 둘 다 복 qT 1과 qT 2 상승 되 나 ' qT 1과 qT 2 중첩 '.
- 1 qT 및 qT 2, 병 변 크기를 결정 하기 위해 계산 매개 변수 f (로 기사 외에 의해 도입 18) MRI 데이터 각 쥐와 시간 포인트를 획득. f 1과 f 2 represent 1 높은 qT qT 2 복 수 허 혈 성 목소리 야의 크기의 비율 (각각).
F 1과 f 2를 계산 하는
- 사용 다음 방정식:
어디
참조 휴식 시간 (qT 1 또는 qT 2), 
의 수를 나타냅니다 ' 높은 '에 허 혈 성 목소리 야, 휴식 시간 복 
의 수는 ' 낮은 ' 허 혈 성 목소리 야에 휴식 시간 복 및 
, 내 복의 총 수 허 혈 성 목소리 야입니다. 1 높은 qT qT 2 복을 식별 하기 위한 기준은 섹션 3.2.3에에서 설명 되어 있습니다. ' 낮은 ' 복 복 휴식 시간 중간 qT 1 또는 한 HWHM에 의해 허 혈 성 비 목소리 야의 qT 2 보다는. 빼기 허 혈 또는 다른 병 리 17 휴식 시간 감소에 대 한 수 있습니다. - 의 범위를 결정 ' qT 1 및 qT 2 중복 ' 뇌 볼륨의 비율으로 상승 된 qT 1과 qT 2 중복의 볼륨을 계산 하 여 이로써 라고도 ' V 중복 '. 다음과 같은 방정식을 사용 하 여:
어디,
모두 허 혈 성 목소리 야 내 복의 수를 나타냅니다 ' 높은 ' qT 1 및 ' 높은 ' qT 2와 
전체 쥐 뇌에서 복의 총 수를 나타냅니다. QT 2 relaxometry 지도에 전체 뇌 주변의 목소리 야를 수동으로 생성 하 여 쥐 뇌에서 복의 수를 확인.
- 사용 다음 방정식:
허 혈 성 목소리 야의 말은 휴식 시간을 의미 하 고 
비-허 혈 성 목소리 야에 평균 휴식 시간. 비 허 혈 성 목소리 야 각 쥐 자체 제어 역할을 사용 해야 합니다.
참조 휴식 시간 (qT 1 또는 qT 2), 
의 수를 나타냅니다 ' 높은 '에 허 혈 성 목소리 야, 휴식 시간 복 
의 수는 ' 낮은 ' 허 혈 성 목소리 야에 휴식 시간 복 및 
, 내 복의 총 수 허 혈 성 목소리 야입니다. 1 높은 qT qT 2 복을 식별 하기 위한 기준은 섹션 3.2.3에에서 설명 되어 있습니다. ' 낮은 ' 복 복 휴식 시간 중간 qT 1 또는 한 HWHM에 의해 허 혈 성 비 목소리 야의 qT 2 보다는. 빼기 
모두 허 혈 성 목소리 야 내 복의 수를 나타냅니다 ' 높은 ' qT 1 및 ' 높은 ' qT 2와 
전체 쥐 뇌에서 복의 총 수를 나타냅니다. QT 2 relaxometry 지도에 전체 뇌 주변의 목소리 야를 수동으로 생성 하 여 쥐 뇌에서 복의 수를 확인.4. 허 혈 성 병 변 Triphenyletrazolium 염화 (TTC)의 확인
- 잘린, 직후 신중 하 게 두개골에서 쥐 뇌를 추출. 쥐 참 된 시간에서 10 분 이내이 절차를 완료.
- 냉장된 0.01 M 인산 염에 게 두뇌 두뇌 직렬 1 m m 두께 코로나 조각으로 섹션을 쥐 뇌 슬라이서 매트릭스를 사용 하기 전에 식 염 수 (PBS) 버퍼링.
- 단면, 후 품 어 각 뇌 조각, 어둠 속에서 30 분 동안 37 ° C에서 TTC를 포함 20 mL PBS에 24에서 권장 하는 대로. 1%의 TTC 농도 허용, 0.5%를 사용 하 여 향상 된 대비.
- 어두운 유지를 호 일에 섹션의 컨테이너 커버.
- 인큐베이션, 후 한 피 펫을 사용 하 여 TTC 솔루션을 제거 하 고 PBS의 세 가지 변화에 분할 영역을 씻어.
- 즉시 표준 가벼운 현미경과 디지털 카메라를 사용 하 여 슬라이스 사진.
5. 통계 분석
- Matlab 및 통계 소프트웨어를 사용 하 여 통계 분석을 수행.
- 수행 피어슨 시간 매개 변수 씨의 관계를 결정 ' δ T 1의 관계를 확인 하려면 풀링된 쥐 데이터 상관 관계 s δ T 2, f 1과 f 2와 V 겹치는 시간 게시물 MCAO.
- 중요 한 선형 관계를 표시 하는 매개 변수 (p < 0.05), 관심의 매개 변수를 측정 하 여 뇌졸중 발병 시간을 예측할 수 있는지 여부를 확인 하려면 선형 최소 제곱 회귀를 수행. 제곱 평균 오차 (RMSE)를 사용 하 여 발병 시간 예측의 정확도 평가.
- 병 변 크기의 부 량
- 다른 qMRI 매개 변수에 따라 병 변 크기 비교를 단방향 행위 관련 ANOVAs와 ' s 최하위 차이 게시물-임시에 복의 평균 수에 허 혈 성 목소리 야 고 1 높은 qT qT 2 복의 평균 수. 차이 p에서 중요 하 게 고려 < 0.05. 구형 가정 Mauchly 당 충족 되지 않는 경우 ' s 구형 테스트, 올바른도 자유와 온실 Geisser 견적에 따르면 의미 값.
Representative Results
쥐에서 혈액 가스 프로 파일은 다음과 같습니다: 등2 95.8 ± 3.2%, P는는CO2 51.6 ± 2.9 mmHg, pH 7.30 ± 0.04.
일반적인 Dav, qT2 및 4 시간 포인트 게시물 MCAO 그림 1a의 처음 3 패널에 표시 됩니다에 대표적인 쥐의 중앙 조각에서 qT1 이미지. 그림 1 의 다른 패널에서 이미지 표시 빨간색과 높은 qT1, qT2 와 V중복 지역 허 혈 성 병 변 내에서 영역에 자동으로 검색 된 허 혈 성 병 변은 녹색으로 표시 됩니다. 최대 2 시간 포스트-MCAO, 높은 qT1 허 혈 성 병 변 내에서 지역 했다 높은 qT2 보다 훨씬 더 큰 (p < 0.01), 하지만 수렴 시간 (그림 1). Dav 에 의해 허 혈 성 병 변은 또한 높은 qT1 지구 보다 더 큰 (p < 0.05)과 qT2 (p < 0.05) 첫 두 시간 동안에서.
QMRI 매개 변수에 시간 종속성은 그림 2에 표시 됩니다. 모든 qMRI 매개 변수가 시간 게시물 MCAO의 중요 한 예측 했다 (ΔT1: R2 = 0.71, δ T2: R2 = 0.75, f1: R2 = 0.53, f2: R2 = 0.82, V 중복: R2 = 0.87). 각 매개 변수에 대 한 RMSE에 따라 불확실성와 관련 된 시간 견적 이후 뇌졸중 발병 했다 ± δ T1, ± δ T2, ± f1와 f2, ±34 분 V중복에 대 한 ± 25 분 47 분 28 분 37 분. 따라서, V오버랩 뇌졸중 발병 이후 시간의 가장 정확한 견적을 했다.
TTC의 얼룩 MCAO 주로 회색 문제 (그림 1의 d)에 돌이킬 수 없는 허 혈 성 손상을 확인 한 후 샘플 주위 6 h 두뇌.
그림 1: qMRI 매개 변수 예를 들어 쥐에서 허 혈 성 뇌졸중으로 인해 변화. (한) 보여줍니다 예제 qMRI 허 혈의 4 h 동안. 처음 네 개의 열 쇼 Dav 지도, qT2 지도, qT1 지도 T2 이미지를 각각가 중. 나머지 열 Dav 지도 자동으로 세그먼트 장애의 다양 한 표현으로 보여 줍니다. 자동으로 검색 된 Dav 병 변은 빨간색으로 5 열에 표시 됩니다. 열 6 Dav 병 변 높은 qT2 녹색으로 표시 된 빨간색 복으로 표시 됩니다. 열 7 D에에서av 병 변 높은 qT1 복 녹색에서 빨간색으로 표시 됩니다. 열 8 Dav 병 변 빨간색 복1 상승 된 qT qT2 (V오버랩)과 같이 녹색으로 표시 됩니다. (b)는 시간 0에 비 병 변 qT2 배포 시간 게시물 MCAO의 기능으로 Dav 병 변에서 qT2 의 분포를 보여줍니다. (c) 보여줍니다 해당 qT1 배포판 패널 (b)와 (c)에 인접 한 전설. (d) 동물 6 h 포스트 MCAO에 희생 했다 후 TTC 스테인드 두뇌 분할을 보여 줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: 시간 게시물 MCAO 및 qMRI 매개 변수 사이 허 혈의 타이밍에 관련 된 관계. f1, (b)는 f2, (c), V중복, (d), δ T1 및 (e), (한) 표시 δ T2. 각 매개 변수 (빨간 실선)에 대 한 가장 적합 하며 RMSE 바 (검은 실선) 표시 됩니다. 점선은 MCAO 대상이 indivudual 5 쥐의 각을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
Discussion
쥐에서 뇌졸중 발병 시간 추정에 대 한 현재 프로토콜 양적 확산 및 휴식 시간 MRI 데이터 신호 보다는 농도의 각각가 중된 미스터 대비 이미지19을 사용합니다. 최근의 증거 뇌졸중 발병 시간 14,25견적에서 이미지 농도의 열 등 한 성과를 가리킵니다. ' 확산-긍정적인 ' 선 병 변에서 우리의 MRI 프로토콜 제공 합니다1 qT 및 qT2 MRI 데이터에서 뇌졸중 발병 시간 정확도 절반 한 시간 정도. 그것은 qT2 데이터 능가 qT1의 일반적인 추세입니다. 개시 시간 결정에 대 한 최고의 정확도 겹치는 높은 qT1 과 qT2 (V오버랩)의 볼륨에서 얻은 것입니다.
유니폼, 비정상적인 qT1 영역 및 qT2 허 혈 성 병 변 내에서 흩어져 heterogeneously 감소 확산 계수 오히려 나타나는 동안 그림 1 에서 이미지를 보여줍니다. 이 발견 이전 관측은 고 6허 혈 인 한 병 태 생리 변화에 이러한 qMRI 매개 변수는 다른 감도 인해 가능성이 높습니다. 이 qMRI 매개 변수 뒤-허 혈 성 손상 26견적 조직 상태 및 개념의 형성 수 있습니다 제안 합니다. 실제로, 최근 전 임상 증거 포인트는이 쪽으로 확산 내 허 혈 성 손상의 정의 병 변 27. 따라서, 보급,1 qT 및 qT2 의 조합 잠재적으로 제공 정보를 뇌졸중 발병 시간 및 조직 상태, 둘 다 알 수 없는 증상을 가진 환자에 대 한 치료 결정에 대 한 임상적으로 유용 하다.
V중복 및 f2 뇌졸중 발병의 가장 정확한 견적 했다. 휴식 시간 측정의 혜택은 신호 농도 달리 그들은 되지 않습니다 자기장 이질성 및 양성자 밀도 6, 예상된 자기장을 포함 하 여와 같은 기술적 요인에 의해 발생 하는 고유의 변화에 민감한 18허 혈 성 병 변 내에서 변화입니다. QT1 와 f1 의 견적은 허 혈 시간에 따라 qT1 의 얕은 사면에 기여 하는 qT1 의 전술 bi phasic 반응으로 인해 발병 시간와 관련 된 불확실성을 감소 8,,1516변경 합니다. (그림 2)와 MRI 데이터는 이전 작품 13,14, 그에 따라 허 혈 성 및 contralateral 비-허 혈 성 뇌 사이의 차이점은 적절 하 게 휴식 시간의 시간 코스 선형 함수에서 설명합니다. 그러나 그것은,, 허 혈 때문 underpinning 유체역학 변경 하지 선형 1,18가지.
스트로크 시간에 대 한 현재 MRI 프로토콜 롱가 외. 절차 22를 사용 하 여 영구 허 혈을 복종 하는 쥐에 시연입니다. 그러나 우리의 경험에서는, MCAO의 쥐, 10-20%에서 유도 프로시저가 실패 롱가 외., ADC, 허 혈의 존재를 확인 하는 데 사용은 실험 수 종료 될 중간. MCAO 유도 종종 불완전 한 오 클 루 더 실을 예정 이다. 실험 실패에 따른 추가 요소 MCAO 장기간된 MRI 세션 동안 쥐의 최대 20%의 죽음을 일으키는 원인이 되는 심각한 절차입니다.
뇌졸중 발병 타이밍 프로토콜 영구 허 혈에만 적용 됩니다. 쥐 초점 국 소 빈 혈 reperfusion와, Dav 와 qT1 또는 qT2 사이 관계 Dav 복구, 하지만 하지 qT1 , 이전에 국 소 빈 혈의 기간에 따라 qT2 에 대 한 수 있습니다 해리는 reperfusion 8,28. 또한, 허 혈 성 손상의 진화 미세 나이 등 공동 morbidities (예를들면, 당뇨병, 고혈압, 심장 질환)에 영향을 미치는 요인의 개인 차이로 인해 뇌졸중 환자에서 더 많은 변수가 될 것입니다. 이러한 요소는 필연적으로 f1와 f2 V 인간의 선겹치는 시간 의존 좌우 하 고 따라서 임상 설정에서 조사 해야.
결론, qMRI 매개 변수는 뇌졸중 발병 시간 견적을 제공 합니다. V중복 및 f2 가장 정확한 견적을 제공 하 고 또한 수 있습니다 조직 상태의 유익. qMRI 따라서 임상 유익한 측면에서 알 수 없는 발병 시간으로 환자 치료 결정을 도울 수 있습니다. 여기 고려해 야 할 문제는 쥐 두뇌에서 회색-흰색 물질 비율 보다 훨씬 높습니다 인간, 이러한 뇌 조직의 종류에 유체역학 18다를 수 있습니다. 그럼에도 불구 하 고, f2, V오버랩 의 시간 의존에 조사를 추가 하 고 하이퍼 급성 뇌졸중 환자에서 qT2 보증.
Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
BLM은 EPSRC 박사 재학의 받는 고에서 학교의 실험 심리학, 브리스톨 대학 동부 쪽 핀란드의 대학에 여행 허가 받았다. MJK는 엘리자베스 블랙 웰 연구소 및 Wellcome 신망 국제 전략적 지원 기금에 의해 자금 지원 [ISSF2: 105612/Z/14/Z]. KTJ와 OHJG는 핀란드의 아카데미, UEF 뇌 동부 쪽 핀란드의 대학에서와 Biocenter 핀란드 자금 전략에 의해 자금. 일 던 의료 신탁 [보조금 번호 R385/1114]에 의해 지원 되었다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Magnetic Field Strength | Operation Frequency | ||
| MRI scanner | Agilent, Santa Clara, CA, USA | 9.4T | 400.13 MHz |
| Linear volume transmit RF-coil | RAPID Biomedical, Rimpar, Germany | - | 400.13MHz |
| Actively decoupled receive coil | RAPID Biomedical, Rimpar, Germany | - | 400.13MHz |
| Rat head holder | RAPID Biomedical, Rimpar, Germany | ||
| i-Stat handheld blood-gas analyzer | i-Stat Co, East Windsor, NJ, USA | ||
| Pneumatic pillow breathing rate monitor | SA Instruments Inc, Stony Brook, NY, USA | ||
| Rodent rectal temperarure moniring device | SA Instruments Inc, Stony Brook, NY, USA | ||
| Name | Company | ||
| Chemicals | |||
| Isoflurane: Attane Vet 1000mg/g | Piramal Healthcare UK Ltd, Northumberland, UK | ||
| 2,3,5-Triphenyltetrazolium cholide=TTC | Sigma-Aldrich, Gillinham, Dorset, UK |
References
- Siesjö, B. K. Mechanisms of ischemic brain damage. Crit. Care Med. 16, 954-963 (1988).
- Astrup, J., Siesjö, B. K., Symon, L. Thresholds in cerebral ischemia: the ischemic penumbra. Stroke. 12, 723-725 (1981).
- Hacke, W., et al. Association of outcome with early stroke treatment: pooled analysis of ATLANTIS, ECASS, and NINDS rt-PA stroke trials. Lancet. 363, 768-774 (2004).
- Rudd, A. G., et al. Stroke thrombolysis in England, Wales and Northern Ireland: how much do we do and how much do we need? J Neurol Neurosurg Psychiatry. 82, 14-19 (2011).
- George, M. G., et al. Paul Coverdell National Acute Stroke Registry Surveillance - four states, 2005-2007. MMWR Surveill Summ. 58, 1-23 (2009).
- Kauppinen, R. A. Multiparametric magnetic resonance imaging of acute experimental brain ischemia. Prog NMR Spectr. 80, 12-25 (2014).
- Moseley, M. E., et al. Early detection of regional cerebral ischemia in cats: comparison of diffusion and T2-weighted MRI and spectroscopy. Magn Reson Med. 14, 330-346 (1990).
- Kettunen, M. I., et al. Interrelations of T(1) and diffusion of water in acute cerebral ischemia of the rat. Magn Reson Med. 44, 833-839 (2000).
- Wintermark, M., et al. Acute stroke imaging research roadmap. Stroke. 39, 1621-1628 (2008).
- Knight, R. A., Dereski, M. O., Helpern, J. A., Ordidge, R. J., Chopp, M. Magnetic resonance imaging assessment of evolving focal cerebral ischemia. Comparison with histopathology in rats. Stroke. 25, 1252-1261 (1994).
- Madai, V. I., et al. DWI intensity values predict FLAIR lesions in acute ischemic stroke. PLoS One. 9, e92295 (2014).
- Siemonsen, S., et al. Quantitative T2 values predict time from symptom onset in acute stroke patients. Stroke. 40, 1612-1616 (2009).
- Jokivarsi, K. T., et al. Estimation of the onset time of cerebral ischemia using T1 and T2 MRI in rats. Stroke. 41, 2335-2340 (2010).
- Rogers, H. J., et al. Timing the ischemic stroke by 1H-MRI: Improved accuracy using absolute relaxation times over signal intensities. NeuroReport. 25, 1180-1185 (2014).
- McGarry, B. L., et al. Stroke onset time estimation from multispectral quantitative magnetic resonance imaging in a rat model of focal permanent cerebral ischemia. Int J Stroke. , (2016).
- Calamante, F., et al. Early changes in water diffusion, perfusion, T1, and T2 during focal cerebral ischemia in the rat studied at 8.5 T. Magn Reson Med. 41, 479-485 (1999).
- Gröhn, O. H. J., et al. Graded reduction of cerebral blood flow in rat as detected by the nuclear magnetic resonance relaxation time T2: A theoretical and experimental approach. J Cereb Blood Flow Metab. 20, 316-326 (2000).
- Knight, M. J., et al. A spatiotemporal theory for MRI T2 relaxation time and apparent diffusion coefficient in the brain during acute ischemia: Application and validation in a rat acute stroke model. J Cereb Blood Flow Metab. 36, 1232-1243 (2016).
- Thomalla, G., et al. DWI-FLAIR mismatch for the identification of patients with acute ischaemic stroke within 4·5 h of symptom onset (PRE-FLAIR): a multicentre observational study. Lancet Neurol. 10, 978-986 (2011).
- Petkova, M., et al. MR imaging helps predict time from symptom onset in patients with acute stroke: implications for patients with unknown onset time. Radiology. 257, 782-792 (2010).
- Hoehn-Berlage, M., et al. Evolution of regional changes in apparent diffusion coefficient during focal ischemia of rat brain: the relationship of quantitative diffusion NMR imaging to reduction in cerebral blood flow and metabolic disturbances. J. Cereb. Blood Flow Metab. 15, 1002-1011 (1995).
- Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20, 84-91 (1989).
- Nekolla, S., Gneiting, T., Syha, J., Deichmann, R., Haase, A. T1 maps by K-space reduced snapshot-FLASH MRI. J Comput Assist Tomogr. 16, 327-332 (1992).
- Joshi, C. N., Jain, S. K., Murthy, P. S. An optimized triphenyltetrazolium chloride method for identification of cerebral infarcts. Brain Res Brain Res Protoc. 13, 11-17 (2004).
- McGarry, B. L., et al. Determining stroke onset time using quantitative MRI: High accuracy, sensitivity and specificity obtained from magnetic resonance relaxation times. Cerebrovasc Dis Extra 6. 6, 60-65 (2016).
- Fiehler, J., et al. Severe ADC decreases do not predict irreversible tissue damage in humans. Stroke. 33, 79-86 (2002).
- Lestro Henriques, I., et al. Intralesional Patterns of MRI ADC Maps Predict Outcome in Experimental Stroke. Cerebrovasc Dis. 39, 293-301 (2015).
- Kettunen, M. I., Gröhn, O. H. J., Silvennoinen, M. J., Penttonen, M., Kauppinen, R. A. Quantitative assessment of the balance between oxygen delivery and consumption in the rat brain after transient ischemia with T2-BOLD magnetic resonance imaging. J Ceber Blood Flow Metab. 22 (3), 262-270 (2002).
