A seqüência de difusão na Medula Espinhal Rat Cervical

O objetivo geral deste procedimento é obter ressonância magnética ponderada por difusão de alta qualidade da medula espinhal de ratos para caracterização não invasiva da microestrutura do tecido. Isso é feito preparando primeiro um rato no scanner de ressonância magnética com mobilização adequada e monitoramento respiratório. O segundo passo é realizar uma ressonância magnética ponderada por difusão personalizada com gating respiratório.

Em seguida, as imagens são corrigidas para artefatos de suscetibilidade. A etapa final é ajustar o sinal de ressonância magnética a um modelo matemático. Em última análise, a comparação dos parâmetros do modelo dentro das regiões de interesse é usada para mostrar as propriedades da microestrutura do tecido.

A principal vantagem dessa técnica sobre os métodos existentes, como a varredura ex vivo, é que ela pode ser traduzida para a clínica para fins de diagnóstico. Este método pode ajudar a responder a questões-chave em lesões medulares, como a identificação de mecanismos secundários de lesão e prognóstico para recuperação. Demonstrando o procedimento estarão Natasha Wilkins e Matt Renquist técnicos do meu laboratório antes de executar as etapas deste protocolo.

Primeiro, obtenha a aprovação dos comitês institucionais de cuidados e uso apropriados para todos os procedimentos. Comece anestesiando o rato em uma câmara de indução usando 5% de flúor no ar medicinal. Quando a retirada da pata e o reflexo de escrita estiverem ausentes, reduza a anestesia para 2%Em seguida, transfira o animal para a cama do scanner em uma posição de cabeça para baixo.

Mantenha o flúor 2% ISO através de um cone nasal durante todo o procedimento e mantenha o ar medicinal a uma taxa de fluxo de aproximadamente um litro por minuto. Além disso, aplique uma pequena quantidade de pomada lubrificante nos olhos do rato para evitar danificar a córnea durante a anestesia. Coloque um cinto de monitoramento respiratório com segurança ao redor do torso do rato e conecte-o a um sistema de gating respiratório.

Verifique o computador de monitoramento respiratório para garantir que o ciclo respiratório esteja claro e consistente. Ajuste uma correia, se necessário, pois esta etapa é essencial para a qualidade da imagem. Use um sistema de aquecimento de ar quente e monitore e mantenha a temperatura corporal do animal por meio de uma sonda retal para garantir que ela seja mantida a 37 graus Celsius.

Mantenha a frequência respiratória entre 30 a 45 respirações por minuto, ajustando o nível de anestesia entre 1,2 e 2%Agora, posicione o rato no suporte de cabeça com uma barra de mordida e aparafuse as barras auriculares e deslize a cabeça em uma bobina de volume em quadratura até que a coluna cervical esteja posicionada no centro da bobina. Finalmente, avance o rato e os suportes de suporte para o orifício do scanner, se aplicável, ajuste a sintonia e a correspondência dos capacitores da bobina para a frequência e a impedância adequadas de acordo com as instruções do fornecedor. Adquira uma varredura padrão de reconhecimento de três planos para garantir o posicionamento correto.

Esta primeira varredura ativa os procedimentos automatizados do sistema de ressonância magnética para detecção do calço da frequência de ressonância, calibração da potência da radiofrequência e ajuste do ganho do receptor. Verifique se o centro da coluna cervical está alinhado com o centro do ímã e o centro da bobina de ressonância magnética. Em seguida, adicione uma sequência de eco planadora ponderada por difusão ao protocolo de imagem.

Usou uma sequência de configurações padrão, mas prescreveu 12 cortes com uma espessura de corte de 0,75 milímetros, e orientá-los perpendicularmente ao eixo principal do cordão cervical. Use a base do cerebelo como referência interna para garantir o posicionamento consistente do corte entre os animais e entre as sessões. Ligue as bandas de saturação.

Em seguida, posicione quatro bandas de saturação com espessura de 10 milímetros fora da medula espinhal para minimizar o sinal desses tecidos e reduzir seu potencial de induzir artefatos. Além disso, certifique-se de ativar o portão respiratório. Agora, configure a sequência usando as configurações de espera de difusão, conforme visto na tela aqui.

Em seguida, inicie a verificação. O tempo total de aquisição será de aproximadamente 25 minutos durante as varreduras. Monitorou o software de gating respiratório e ajustou o período de atraso entre o disparo e o sinal para o sistema de ressonância magnética para que as aquisições ocorram apenas na parte quiescente do ciclo respiratório.

Observe que um atraso de disparo entre 100 e 400 milissegundos será necessário dependendo do padrão de respiração do animal. Isso ajudará a reduzir os artefatos que ocorrem com o movimento respiratório. Se disponível, repita a sequência com os blips reversos personalizados definidos como ativados quando a imagem for concluída.

Retire o animal do suporte e devolva-o à sua gaiola. Monitore o animal até que ele recupere a consciência. Para manter o esterno reclinado.

Inicie o processamento da imagem executando primeiro a correção do artefato de suscetibilidade. Em seguida, extraia o B igual a zero volumes de cada varredura em um único arquivo usando utilitários fornecidos com FSL ou outros pacotes de software de ressonância magnética. O código de exemplo é visto aqui.

É necessário um arquivo para cada fase na direção do código. Em seguida, use o comando top-up no FSL para criar um arquivo corrigido com artefatos de distorção de imagem reduzidos. Aplique essa correção às imagens DWI brutas a serem usadas para a criação de mapas de parâmetros.

Carregue este arquivo DWI corrigido na visualização FSL e selecione o arquivo. Crie uma máscara no menu. Use as ferramentas de lápis para desenhar uma região de interesse dentro de um tipo de tecido.

Salve este arquivo e repita para quaisquer outras regiões de interesse ou ROIs desejadas. Use o arquivo ROI para mascarar o arquivo DWI e, em seguida, calcule o sinal médio dentro do ROI para cada volume de imagem. Copie os primeiros oito resultados em um programa de computação numérica, como o MATLAB, como um vetor para sinal transversal, e os segundos oito resultados como um vetor para sinal longitudinal, onde oito é o número de valores B usados.

Copie também os valores B para o programa como um vetor de oito valores B. Os valores B para as direções transversal e longitudinal devem ser idênticos, se possível. O valor B efetivo em vez do valor B nominal deve ser obtido do scanner.

Use uma caixa de ferramentas de ajuste de curva para ajustar os dados do sinal versus valor B ao modelo desejado. Ao digitar ferramentas CF no prompt de comando, selecione os valores B como dados X e os vetores de sinal como dados y. Em seguida, selecione o menu de ajuste e insira uma equação para o ajuste.

Observe que, ao inserir a equação, pode ser necessário definir pontos de partida e limites para as variáveis que são mais razoáveis para os dados. Depois de aplicar as equações ao ajuste, observe os valores dos parâmetros que servirão como marcadores quantitativos. Esta imagem mostra imagens ponderadas por difusão de alta qualidade obtidas com difusão aplicada transversal e longitudinalmente ao eixo principal da medula espinhal.

Diferentes valores B são mostrados para cada direção que fornecem o melhor contraste entre a substância branca e a cinza. Aqui, a coluna da esquerda mostra uma fatia com a imagem com a sequência DWI. A coluna do meio mostra a aquisição com blips reversos.

Observe como os recursos que aparecem esticados na primeira imagem aparecem compactados na coluna do meio. A coluna da direita mostra as imagens ponderadas por difusão corrigidas usando recarga. A linha superior é a imagem não ponderada por difusão.

A linha do meio mostra a ponderação de difusão aplicada na direção transversal e a linha inferior mostra a ponderação de difusão na direção longitudinal. Aqui podemos ver o sinal normalizado plotado em função da ponderação da difusão com a direção de codificação da difusão transversal e longitudinal. Mapas de alta qualidade de difusividade, curtose e anisotropia são calculados a partir do sinal em cada voxel.

Há uma clara diferença nos parâmetros entre a substância branca e cinzenta, bem como diferenças regionais nas regiões da substância branca. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de monitorar cuidadosamente a respiração do animal e ajustar o atraso no nível de anestesia para reduzir os artefatos de movimento. Isso é especialmente importante em ratos lesionados que podem ter taxas de respiração anormais ou outras complicações fisiológicas que podem exigir adaptação dos procedimentos.