Não invasivo In Vivo Pequenos Animais MRI e MRS: Basic procedimentos experimentais

Para iniciar este experimento, um camundongo anestesiado é colocado em um suporte para animais que posteriormente é inserido em uma bobina de radiofrequência ou bobina RF. Antes de um experimento de RMI ou ERM, a bobina RF é então sintonizada na frequência de ressonância e ajustada à impedância característica de 50 ohms. Em seguida, a aquisição de RMI ou ERM é realizada após a otimização da sequência de pulsos, e finalmente as imagens ou espectros são analisados usando programas de análise.

Olá, sou Dawn Lee do Laboratório de Pesquisa R do Departamento de Radiologia da Universidade de Washington. E eu sou David Senek, também do Laboratório de Pesquisa R e dos departamentos de radiologia e bioengenharia da Universidade de Washington. Hoje vamos mostrar um procedimento de imagem por ressonância magnética e espectroscopia por ressonância magnética em camundongos.

Em nosso laboratório, utilizamos esses procedimentos para estudar modelos de tumor em camundongos, distrofia muscular e metabolismo muscular. Então, vamos começar. Este protocolo não tem a intenção de abranger todos os aspectos da R-M-I-R-M-E em pequenos animais, mas sim introduzir os procedimentos básicos de experimentos de R-M-I-R-M-E em camundongos.

O objetivo é proporcionar uma compreensão mais aprofundada dos procedimentos básicos para experimentos de RM in vivo em pequenos animais, de modo que pesquisadores novos na área de RM possam planejar melhor os componentes não relacionados à RM em seus estudos. Assim, ao final, os procedimentos de RM e os não relacionados à RM poderiam ser integrados de maneira contínua. Para iniciar os preparativos para o experimento de imagem por ressonância magnética ou MRI, posicione um camundongo anestesiado com isóflurano em um suporte para animais, com o nariz inserido em um cone nasal.

Um dispositivo de contenção da cabeça pode ser usado para a imagem da cabeça, e um suporte para o corpo pode ser usado para a imagem do corpo. Mantenha os olhos do animal úmidos com pomada lubrificante estéril para os olhos.

O animal deve ser mantido a 35 a 37 graus Celsius durante o experimento, dentro de um sistema de circulação de água aquecida. Um sistema de monitoramento animal é utilizado tanto para monitorar a temperatura corporal, a respiração e o ciclo cardíaco, quanto para sincronizar a respiração e o disparo cardíaco com as aquisições de imagem. Em seguida, coloque uma amostra padrão de agar ao lado do animal para monitorar mudanças bruscas no sinal.

Esta amostra agrícola padrão é particularmente útil para imagens com múltiplas fatias e múltiplos pontos temporais. Quando uma alteração inesperada do sinal é detectada em uma fatia das imagens adquiridas, a fatia pode ser eliminada. Uma vez que o animal esteja seguro e todos os componentes de monitoramento estejam posicionados, coloque o suporte do animal no centro de uma bobina de radiofrequência ou bobina RF.

Transportar a bobina de RF até a sala do ímã e inseri-la no sistema de circulação de água morna colocado dentro do ímã. Iniciar agora a aquisição dos dados de RNM. Durante o período de imageamento, ajustar o fluxômetro para 0,4 a 0,8 mililitros por minuto e reduzir o vaporizador de isoflurano para 1,2 a 1,5%. O gás expirado proveniente do cone nasal do camundongo é removido por meio de uma bomba de vácuo interna.

Para otimizar a recepção do sinal, ajuste a bobina de RF à frequência de ressonância do próton H¹ e iguale a impedância característica da bobina a 50 ohm. Utilizando o painel de ajuste no scanner de RM, a maioria dos scanners de RM humanos não exige um processo separado de casamento de impedância, exceto em procedimentos de MRS. Inicie o shim usando uma sequência de pulso única.

O processo de shim ajusta a homogeneidade do campo magnético na região de interesse. Cada scanner possui seu próprio método para realizar o processo de shim, incluindo procedimentos automáticos rápidos, como o shim rápido por mapa e o shim por gradiente. Quando o processo de shim estiver concluído, otimize o pulso de RF.

Ao maximizar o perfil da imagem unidimensional. As potências do pulso de RF podem ser organizadas mantendo-se constante o comprimento do pulso e preservando um tempo de retardo de reciclagem suficientemente longo. O TR deve ser aproximadamente três a cinco vezes o T1 do tecido; adquira imagens exploratórias ao longo de três orientações ortogonais para criar imagens axiais, coronais e sagitais.

Uma sequência rápida de aquisição de imagens pode ser usada para adquirir as imagens de reconhecimento. As imagens adquiridas serão utilizadas para planejar a aquisição real, com a determinação dos planos de imagem. Durante a aquisição real, utiliza-se uma sequência de eco de spin.

As duas medições podem ser realizadas utilizando imagens com múltiplos ecos ou imagens com eco único e múltiplos valores de T. Com o experimento de RM concluído, vamos analisar a espectroscopia por ressonância magnética in vivo, ou MRS, para o músculo esquelético da pata traseira de camundongos, em repouso e com produção mitocondrial máxima de ATP. A produção de ATP pode ser determinada utilizando MRS para medir as alterações no fosfocreatina durante e imediatamente após a isquemia.

Inicie a construção de uma cânula para induzir isquemia reversível. Comece com um pedaço de tubo de PVC com aproximadamente cinco a sete milímetros de largura e diâmetro interno de 12 a 15 milímetros. Faça um pequeno furo através da parede e corte um pedaço de um balão de modo que fique aberto em ambas as extremidades.

Balões de boa qualidade com hélio funcionam melhor. Insira esta peça através do tubo de PVC e enrole-a de volta. Fixe as extremidades juntas na parede externa do tubo de PVC.

Em seguida, utilize um filme termorretrátil para selar as extremidades do balão ao redor do tubo. Você deve obter uma bainha com uma parede externa sólida e uma parede interna inflável. Corte uma área do filme termorretrátil e do balão ao redor do orifício roscado.

Tendo o cuidado de deixar bastante material entre o orifício e a borda do pedaço de PVC, insira um pedaço de metal não ferroso de 1,5 centímetro no orifício do PVC. Isso permitirá que você infle o manguito. Selle a área com epóxi de cinco minutos.

Agora fixe o manguito no lugar ao lado da bobina RF no espectrômetro de RMN e conecte-o a um manômetro externo de sig. Mom. Agora posicione um camundongo anestesiado, com a face voltada para cima, sobre o suporte para camundongo no espectrômetro de RMN.

Coloque o balão cheio de fluido no lado ventral do camundongo e fixe-o no lugar com as tiras de suporte do camundongo. Coloque o camundongo e o suporte corporal na sonda de RME. Passe uma das patas traseiras pela manga isquêmica e pela bobina de RME.

A perna deve ser centralizada na bobina o máximo possível. Esse arranjo permite que o corpo do animal seja posicionado horizontalmente. Dentro de um ímã com furo vertical, coloque o corpo da sonda no ímã, sintonize, ajuste e faça o shimming para otimizar a relação sinal-ruído da espectroscopia por ressonância magnética (MRS), conforme descrito para a ressonância magnética por imagem (MRI), exceto que, na MRS, o pulso de radiofrequência é otimizado ao maximizar a amplitude do espectro.

Agora, utilize a RME de 31P para coletar espectros com alta relação sinal-ruído e completamente relaxados ou RCF para determinar as razões entre fosfato inorgânico e fosfocreatina em relação a TP sob condições completamente relaxadas. Para realizar um experimento isquêmico, primeiro colete os espectros de repouso por aproximadamente cinco minutos. Em seguida, induza isquemia insuflando o manguito até 270 a 300 milímetros de mercúrio por 10 a 12 minutos.

Solte o manguito e colete espectros de recuperação durante cinco minutos. Os experimentos podem ser repetidos em dias subsequentes. Agora mostraremos alguns resultados representativos de MRI e MRS in vivo.

O camundongo nu possui um tumor cerebral D 2 82 em xenotransplante em suas costas e foi submetido à imagem por meio de uma sequência convencional de eco de spin com diferentes efeitos de relaxamento. Na imagem ponderada em T um, o tumor apresenta intensidade semelhante à do tecido adjacente. Já na imagem correspondente em T dois, o tumor é claramente visualizado como uma região hiperintensa.

A aquisição com múltiplos ecos permite o cálculo de um mapa de T2 contendo informações quantitativas sobre a variação de T2 no corpo do animal. Alterações regionais de T2 na região do tumor podem ser monitoradas longitudinalmente na imagem sobreposta. Um espectro de RME de ³¹P completamente relaxado de um membro posterior de camundongo é mostrado aqui.

Este espectro representa 16 fis somados. A ordem dos picos da esquerda para a direita representa os seguintes metabólitos musculares: fosfato inorgânico pi, fosfo, creatina, PCR e os fosfatos de TP gama alfa e beta. Espectros de RMN de 31P coletados durante todo o experimento dinâmico de isquemia e reperfusão são mostrados; durante a isquemia, a PCR diminui e o PI aumenta. A taxa de declínio da PCR durante a isquemia é igual à produção mitocondrial de ATP em repouso.

A recuperação da PCR após isquemia pode ser usada para calcular a produção máxima de ATP mitocondrial. Acabamos de mostrar como obter imagens de camundongos in vivo e medir o metabolismo muscular de camundongos in vivo utilizando espectroscopia por ressonância magnética e imagem por ressonância magnética. Para a MRS, desenvolvemos uma sonda de RF personalizada que permite manter o corpo do camundongo em posição horizontal dentro de um ímã com furo vertical.

Assim, esses experimentos podem ser realizados em qualquer sistema vertical de grande diâmetro. Ao realizar este procedimento, é importante lembrar-se de otimizar as condições, como um melhor ajuste e casamento no circuito RF e a melhoria no fluxo do campo magnético. Também é importante monitorar o estado do animal com um sistema de monitoramento animal para manter um estado fisiológico estável e prevenir quaisquer medidas artefatuais potenciais.

Assim sendo, é isso. Obrigado por assistir e boa sorte com seus experimentos.