Name: Um protocolo de ressonância magnética para estimativa de tempo de início curso em situações de isquemia Cerebral permanente (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-16T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 59 s
Description: Aprenda a estimar o tempo de início do AVC isquêmico usando ressonância magnética quantitativa em ratos Wistar. Este protocolo semi-automatizado emprega parâmetros de relaxamento T1 e T2 para melhorar o diagnóstico e o planejamento terapêutico.

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BLM é um receptor de bolsa de estudo EPSRC PhD e recebeu uma bolsa de viagem para Universidade da Finlândia Oriental da faculdade de Psicologia Experimental, Universidade de Bristol. MJK é financiado pelo Instituto de Elizabeth Blackwell e pelo fundo de apoio estratégico internacional Wellcome Trust [ISSF2: 105612/Z/14/Z]. KTJ e OHJG são financiados pela Academia da Finlândia, UEF-cérebro estratégico de financiamento da Universidade da Finlândia Oriental e pela Finlândia Biocenter. O trabalho foi apoiado pela Dunhill Medical Trust [número de concessão R385/1114].

animais procedimentos foram conduzidos de acordo com as diretrizes de 86/609/CEE directivas europeias do Conselho comunitário e aprovados pelo Comitê de uso de Universidade da Finlândia Oriental, Kuopio, Finlândia e cuidado Animal.
 1. animal modelo <ol><li>Anesthetize ratos machos Wistar pesando de 300-400 g com isoflurano em fluxo de 2 N 2 /O (70% / 30%) através de uma máscara para a duração da operação e experimentos de MRI. Induzi a anestesia na campânula ventilada. Manter os níveis de isoflurano entre 1,5 e 2,4%.
	<ol><li>Profundidade de monitor de anestesia durante ressonância magnética de frequência através de um travesseiro pneumático sob o tronco de respiração. Falta de resposta a beliscar o reflexo é tomada como um sinal de profundidade suficiente para anestesia cirúrgica. Limpador de isoflurano uso ligado a um íman em forma de furo.</li>
	</ol></li> <li>Oclusão de artéria cerebral média permanente de executar (MCAO) para induzir isquemia focal. Usar o modelo de segmento intraluminal para MCAO e efectuar a operação de acordo com métodos dada pela Longa et al 22. <ol><li>deixar o segmento de oclusão (PTFE-silício temperado monofil filamento, diâmetro 0,22 mm) no lugar para a duração do experimento MRI.</li>
	</ol></li> <li>Analisar os gases do sangue arterial e do pH utilizando um analisador de sangue.
	<ol><li>Durante o MRI, monitor da taxa de respiração com um travesseiro pneumático colocada sob o tronco e a temperatura retal, usando uma sistema de monitoramento de temperatura retal. Manter uma temperatura central perto de 37 ° C, usando uma almofada sob o tronco de aquecimento de água.</li>
		<li>Imediatamente após MCAO, segura o rato em um berço no centro do ímã do furo usando um suporte de cabeça de rato. Injete 2 mL de solução salina intraperitonealmente antes de transferir os ratos para o ímã furo.</li>
	</ol></li></ol> 2. MRI <ol><li>dados de MRI adquirir usando um 9.4T / imã horizontal 31 cm (com a inserção de gradiente de 12 cm) interfaceado com um console equipado com um transmissor de volume linear ativamente dissociado e par de bobina de receptor de quadratura.</li>
	<li>Digitalizar cada rato para até 5 h post MCAO. Intervalos de hora em hora (60, 120, 180, 240 min post MCAO), adquirir 12 congruente amostrados (fatia-abertura de 0,5 mm, espessura da fatia = 1 mm, campo de visão = 2,56 x 2,56 cm) fatias coronais do traço do tensor de difusão (2.2.1.), Carr-Purcell-Meiboom-Gill T 2 ( 2.2.2.) e de ângulo baixo rápido tiro T 1 (2.2.3)..
	<ol><li>Obter o rastreamento das imagens de tensor de difusão (D av = 1/3 rastreamento [D]) com três gradientes bipolares ao longo de cada eixo (a duração do gradiente de difusão = 5 ms, o tempo de difusão = 15 ms) e três b-valores (0, 400 e 1400 s/mm-2 s), onde, Δ = 15 ms, &#8706; = 5 ms, eco tempo (TE) = 36 ms, tempo de repetição (TR) = 4000 ms e tempo de aquisição = 7,36 min.</li>
		<li>Obter a sequência de 2 Carr-Purcell-Meiboom-Gill T com 12 ecos para quantificação de 2 T, onde eco-espaçamento = 10 ms, TR = 2000 ms e tempo de aquisição = 4,20 min.</li>
		<li>Obter o rápido baixo ângulo tiro (FLASH) para T 1, onde o tempo de inversão para a primeira sequência FLASH (T 10) é ms 7,58, com incrementos de 600 ms de 10 inversões até 5407,58 ms, TR = 5,5 ms, tempo entre pulsos de inversão (T relaxar ) = 10 s e aquisição tempo = 8,20 min.</li>
	</ol></li></ol> 3. Processamento de imagem <ol><li>cálculo em materiais e ADC mapas: calcular qT 2, qT 1 e mapas de ADC usando Matlab funções fornecidas no site da Universidade de Bristol [DOI:10.5523/bris.1bjytiabmtwqx2kodgbzkwso0k], para que a entrada é um caminho de arquivo para o local dos dados MRI.
	<ol><li>Para T 2 dados, aplicar-se a Hamming filtragem no k-espaço antes da reconstrução de imagens (ou no domínio de imagem por convolução, com resultados equivalentes mas computacionalmente menos eficiente). Calcular qT 2 mapas, tomando o logaritmo de cada série de tempo e resolver em um voxel-wise base por quadrados mínimos lineares (um ajuste bi-exponencial também pode ser executado para os decaimentos de 2 T, mas o voxel-wise F-testes testes revelaram que voxels dentro da imagem para o qual os parâmetros adicionais não poderiam ser justificados).</li>
		Dados de <li>T para 1, aplicar-se a Hamming filtragem no k-espaço antes da reconstrução de imagens. Execute T 1 montagem de acordo com métodos dados em referência 23. Para lidar com o problema de sinal desconhecido (devido ao uso de imagens de magnitude), o ponto de menor intensidade pode ser excluído ou estimado no decurso de encaixe com resultados semelhantes.</li>
		<li>De dados de difusão-tornada mais pesada, aplicar Hamming filtragem por convolução no domínio de imagem (isto é mais simples devido a trajetória do k-espaço segmentado). Apto mapas ADC pelo método 13.</li>
	</ol></li> <li>Identificação do tecido isquêmico <ol><li>identificar o tecido isquêmico em imagens de av recíproca D (1/D av) como isso fornece um claro contraste para a identificação de lesão. Para gerar volumes isquêmicas de interesse (VOI), definem o tecido isquêmico como voxels com valores uma mediana desvio absoluto acima do valor médio da distribuição todo cérebro-1/D av. Para identificar as regiões homólogas do hemisfério não-isquêmica, refletem a VOI isquêmica sobre o eixo vertical. Ajustar manualmente não-isquêmica VOIs para evitar incluindo voxels que contém líquido cefalorraquidiano.</li>
		<li>a fim de determinar a relação de qT 1 e qT 2 com tempo post MCAO, para cada rato e ponto de tempo, carrega as VOIs isquêmicas e não isquêmica em qT 1 e qT 2 mapas. Extrair médios relaxamento vezes e calcular a diferença percentual em qT 1 e qT 2 entre os hemisférios (ΔT 1 e ΔT 2) usando a seguinte equação: < img alt = "Equação" src = "/ arquivos/ftp_ upload/55277/55277eq1.jpg"/ > T onde x é o parâmetro escolhido, qT 1 ou qT 2. <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/55277/55277eq2.jpg" /> refere-se o tempo médio de relaxamento da VOI isquêmica e <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/55277/55277eq3.jpg" /> o tempo médio de relaxamento em VOI a não-isquêmica. O não-isquêmica VOI deve ser usado para que cada rato serve como seu próprio controle.</li>
		<li>Use os seguintes critérios para identificar voxels com elevada qT 1 e qT 2: qualquer voxels dentro o VOI isquêmica com relaxamento vezes exceder o tempo de relaxamento mediano da distribuição de 2 qT em qT 1 ou a Não-isquêmica VOI em mais de metade-largura no metade-máximo (HWMH). Estes critérios significa relaxamento vezes deve ser no th percentil 95 ou superior para ser classificado como &#39; alta &#39;. Uso o tempo de relaxação mediano do não-isquêmica VOI permite que cada rato servir como seu próprio controle.</li>
		<li>Que imagine a distribuição espacial das mudanças de tempo de relaxamento dentro de regiões de diminuição da difusão, identificar e cor código voxels com elevada qT 1 ou qT 2, bem como voxels com ambos elevadas qT 1 e qT 2 denominado &#39; qT 1 e qT 2 sobrepor &#39;.</li>
		<li>Para determinar o tamanho da lesão de acordo com qT 1 e qT 2, calcular o parâmetro f (como introduzido pelo cavaleiro et al 18) de dados de MRI adquiridos para cada ponto de tempo e rato. f 1 e f 2 repret o número de voxels com alta qT 1 ou qT 2 (respectivamente) como uma porcentagem do tamanho da VOI a isquêmica.
		<ol><li>Uso a seguinte equação para calcular f 1 e f 2: <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/55277/55277eq4.jpg" /> onde <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/55277/55277eq5.jpg" /> refere-se a o tempo de relaxação (qT 1 ou qT 2), <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/55277/55277eq6.jpg" /> refere-se ao número de &#39; alta &#39; tempo de relaxamento voxels em VOI a isquêmica, <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/55277/55277eq7.jpg" /> é o número de &#39; baixo &#39; tempo de relaxamento voxels em VOI a isquêmica e <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/55277/55277eq8.jpg" />, o número total de voxels dentro a VOI isquêmica. Critérios para a identificação de voxels com elevada qT 1 e qT 2 estão descritos no ponto 3.2.3. &#39; Low &#39; voxels são voxels com relaxamento vezes inferior à mediana qT 1 ou qT 2 do não-isquêmica VOI por um HWHM. A subtração de <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/55277/55277eq7.jpg" /> permite a diminuição do relaxamento vezes devido a isquemia ou outras patologias 17.</li> <li>determinar a extensão da &#39; qT 1 e sobreposição de 2 qT &#39; pelo cálculo do volume de sobreposição de elevada qT 1 e qT 2 como uma porcentagem de volumes de todo o cérebro, por este meio referido como &#39; V sobrepõem-se &#39;. Use a seguinte equação: <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/55277/55277eq9.jpg" /> onde, <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/55277/55277eq10.jpg" /> refere-se ao número de voxels dentro o VOI isquêmica com ambos &#39; alta &#39; qT 1 e &#39; alta &#39; qT 2 e <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/55277/55277eq11.jpg" /> representa o número total de voxels no cérebro de ratos toda. Determinar o número de voxels no cérebro de ratos manualmente criando um VOI ao redor do cérebro inteiro em qT 2 em materiais mapas.</li>
		</ol></li></ol></li></ol> 4. Verificação da lesão isquêmica com cloreto de Triphenyletrazolium (TTC) <ol><li>imediatamente após a decapitação, cuidadosamente, extrair o cérebro de rato do crânio. Conclua este procedimento dentro de 10 minutos desde o momento em que o rato foi decapitado.</li>
	<li>Cérebro armazenamento refrigerado fosfato 0,01 M tampão salino (PBS) antes de usar uma matriz de segmentação de dados de cérebro de rato para secção do cérebro em serial 1 mm de espessura fatias coronais.</li>
	<li>Após o corte, incubar cada fatia de cérebro em 20 mL de PBS contendo TTC a 37 ° C por 30 min no escuro, como recomendado em 24. Embora a concentração de 1% de TTC é aceitável, usar 0,5% para melhor contraste.
	<ol><li>Cobrir os recipientes das seções em papel alumínio para mantê-la escura.</li>
	</ol></li> <li>Após a incubação, remover a solução TTC utilizando uma pipeta e lave as fatias em três mudanças de PBS.</li>
	<li>Fotografar imediatamente fatias usando um microscópio de luz padrão e uma câmera digital.</li>
</ol> 5. Análise estatística <ol><li>realizar análise estatística utilizando Matlab e software estatístico.</li>
	<li>Determinar a relação dos parâmetros do senhor com tempo <ol><li>Perform Pearson &#39; correlações de s em dados agrupados rato para determinar a relação de ΔT 1, ΔT 2, f 1 e f 2 e V Sobreposição com post tempo MCAO.</li>
		<li>Para os parâmetros que mostram uma relação linear significativa (p &#60; 0.05), realizar a regressão linear de menos quadrado para determinar se o tempo de início do curso pode ser predito quantificando o parâmetro de interesse. Use o erro de raiz quadrada (RMSE) para avaliar a precisão das estimativas de tempo de aparecimento.</li>
	</ol></li> <li>Quantificação do tamanho da lesão <ol><li>para comparar tamanhos de lesão de acordo com parâmetros diferentes qMRI, One-Way de conduta relacionados ANOVAs e Fisher &#39; s menos significativa diferença post-hoc no número médio de voxels no a VOI isquêmica e o número médio de voxels com alta qT 1 e qT 2. As diferenças são consideradas significativas no p &#60; 0,05. Se as suposições de esfericidade não forem atendidas por Mauchly &#39; teste de esfericidade de s, corretos de graus de liberdade e valores de significado de acordo com estimativas de estufa Geisser.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

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</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

O protocolo atual para a estimativa do tempo de início de acidente vascular cerebral em ratos usa quantitativa difusão e tempo de relaxamento MRI dados ao invés de sinal intensidades dos respectivos ponderada senhor contraste imagens19. Evidências recentes apontam para desempenho inferior das intensidades de imagem na estimativa de 14,tempo de início de curso-25. Na lesão 'difusão positivo' derrame nosso protocolo de MRI fornece tempos de início de derrame de qT1 e qT2 MRI dados com uma precisão de metade ou menos uma hora. É uma tendência geral que dados de2 qT supera o de qT1. A melhor precisão para determinação do tempo de início é obtida a partir do volume de sobreposição elevados qT1 e qT2 (Vse sobrepõem).
As imagens na Figura 1 demonstram que, enquanto o coeficiente de difusão reduzida aparece bastante uniforme, regiões com qT anormal1 e qT2 forma heterogénea estão espalhadas no interior da lesão isquêmica. Este achado está de acordo com as observações anteriores e é provavelmente devido a diferentes sensibilidades destes parâmetros de qMRI para alterações fisiopatológicas causadas por isquemia 6. Isto sugere que qMRI parâmetros podem ser informativos das noções de status e suportes de tecido que DWI excesso estima danos isquêmicos 26. Na verdade, pontos de pré-clínicos evidências recentes em direção a heterogeneidade de dano isquêmico dentro de difusão definidos lesões 27. Assim, a combinação de difusão, qT1 e qT2 potencialmente fornece informações sobre curso início hora e tecido status, ambos dos quais são clinicamente útil para decisões de tratamento em matéria de pacientes com início desconhecido.
Vse sobrepõem e f2 deu as estimativas mais precisas de tempo de início do curso. O benefício de quantificação dos tempos de relaxamento é que ao contrário de intensidades de sinal são insensíveis a variações inerentes causadas por fatores técnicos como campo magnético heterogeneidades e próton densidade 6, incluindo o campo magnético esperado variação dentro da lesão isquêmica 18. Reduzido a incerteza associada com o tempo de início estimativas de qT1 e f1 são provavelmente devido a referida resposta bi-fásicos de qT1 à isquemia, que contribui para a inclinação superficial do qT tempo-dependente1 mude de15, 8,16. Os dados de MRI mostrados (Figura 2) estão em conformidade com anteriores obras 13,14, em que os cursos de tempo de tempo de relaxamento, as diferenças entre o cérebro não-isquêmica isquêmica e contralateral são adequadamente descrito por funções lineares. No entanto, é importante notar que as alterações hidrodinâmicas de sustentamento devido a isquemia não são lineares 1,18.
O protocolo atual de MRI para tempo de curso é demonstrado em ratos submetidos à isquemia permanente usando o procedimento de Longa et al. 22. Em nossa experiência, o Longa et al procedimento falha para induzir MCAO de 10-20% dos ratos, no entanto, como ADC é usado para verificar a presença de isquemia, os experimentos podem ser encerrados prematuramente. Falha para induzir MCAO é devido ao segmento de Oclusor imperfeito. Um outro factor, resultando em falhas experimentais é que MCAO é um procedimento grave, causando a morte de até 20% dos ratos durante uma sessão prolongada de MRI.
O protocolo de temporização de início curso aplica-se somente à isquemia permanente. Em isquemia focal de rato com reperfusão, a relação entre Dav e qT1 ou qT2 vou apartar como Dav se recupera, mas talvez não para qT1 e qT2 dependendo da duração da isquemia antes de reperfusão 8,28. Além disso, a evolução do dano isquêmico é susceptível de ser mais variável em pacientes com AVC devido a diferenças individuais em fatores que afetam a microcirculação como idade e comorbidades (por exemplo, diabetes, hipertensão, doença cardíaca). Esses fatores inevitavelmente influenciará a dependência do tempo de f1, f2 e Vse sobrepõem em traços humanos e portanto requer investigação em situações clínicas.
Para concluir, qMRI parâmetros fornecem estimativas de tempo de início do curso. Vse sobrepõem e f2 fornecer estimativas mais precisas e podem também ser informativo do status de tecido. qMRI, portanto, pode ser clinicamente benéfico em termos de auxiliar as decisões de tratamento para pacientes com tempo de latência desconhecido. Um problema a ser considerado aqui é que a relação de-a-branca-cinzenta no cérebro de rato é muito maior do que nos seres humanos, e hidrodinâmica nesses tipos de tecido do cérebro pode variar de 18. No entanto, mais investigações em dependência do tempo de f2, Vse sobrepõem e qT2 em pacientes com AVC agudo hiper está garantido.

Tecido cerebral é particularmente vulnerável à isquemia devido a alta dependência da fosforilação oxidativa para síntese de ATP e as reservas de energia limitada. Isquemia resulta em mudanças sutis dependente do tempo de iônicas em espaços intracelulares e extracelulares que levam à redistribuição das piscinas de água do cérebro, liberação de neurotransmissores de excitotoxic e, finalmente, a iniciação de processos destrutivos 1. Em isquemia focal, dano tecidual espalha-se para além do núcleo inicial se não for restaurado para o fluxo de sangue dentro de um determinado frame de tempo 2. O tempo de início do curso é atualmente um dos critérios-chave nas decisões clínicas para a farmacoterapia do acidente vascular cerebral isquêmico, incluindo recanalização por agentes trombolíticos 3. Consequentemente, muitos pacientes são automaticamente elegíveis para terapia trombolítica devido ao tempo de aparecimento do sintoma desconhecido, devido a acidente vascular cerebral ocorrendo durante o sono ('curso de wake-up'), falta de testemunha, ou sendo desconhecem os sintomas 4,5. Um procedimento que determina o tempo de início do curso, portanto, é necessário para que tais pacientes podem ser considerados para trombólise.
MRI sondas água em vivo. Dinâmica das quais é severamente perturbada por falha de energia isquêmica aguda 6. Mais notavelmente, a difusão da água, regulada pela translação movimento (térmico) das moléculas de água é reduzida nos primeiros momentos da isquemia devido a falha de energia 7. Este, por sua vez, resulta na despolarização anóxica das células neurais 8. MRI de difusão (DWI) tornou-se uma modalidade de imagem diagnóstico de padrão-ouro para AVC agudo 9. O sinal de DWI aumenta rapidamente em resposta à isquemia, permitindo que o tecido isquêmico ser identificado, mas não mostra qualquer dependência de tempo durante as primeiras horas de acidente vascular cerebral isquêmico 10. Da mesma forma, medidas quantitativas de difusão de água, tais como o coeficiente de difusão aparente (ADC) ou o traço do tensor de difusão (Dav) diminuir rapidamente no tecido isquêmico, mas não mostra nenhuma relação com o tempo de início de curso em curso animal modelos 10 e pacientes 11.
Parâmetros de relaxamento quantitativos MRI (qMRI), qT1, qT2 e qT1ρ, são regidos pelo movimento rotacional e a troca de átomos de hidrogênio da água e mostram alterações complexas dependente do tempo no seguimento de parênquima cerebral isquêmico falha de energia 6. Tais mudanças de tempo-dependente habilitado o tempo de latência do curso a ser estimado em pacientes 12 e modelos animais de isquemia 13,14,15. No acidente vascular cerebral focal rato, qT1ρ aumenta quase que instantaneamente depois do aparecimento de isquemia e continua linearmente pelo menos 6 horas 13,14. tempos de relaxamento1 qT também aumentar de forma dependente do tempo no tecido cerebral isquêmico, que pode ser descrita por duas constantes de tempo: uma fase inicial rápida seguido por uma fase lenta, durando horas 8,16. Por causa deste aumento de bifásico, o uso da qT1 no momento do acidente vascular cerebral pode ser mais complicado do que o de qT1ρ MRI 15. qT2 relaxamento vezes também mostram uma mudança bi-fásicos no derrame focal do rato, no qual lá é uma inicial encurtamento dentro da primeira hora, seguido de um aumento linear com tempo 13. O encurtamento inicial pode ser explicado por dois fatores de execução paralelas, incluindo: (i) o acúmulo de deoxyhemoglobin resultando no chamado «efeito de dependente nível da oxigenação sangue negativo» e (ii), o deslocamento da água extracelular na espaço intracelular 17,18. O aumento de tempo-dependente em qT2 é provavelmente devido a citotóxicos e/ou edema vasogénico com subsequente colapso de intracelular macromolecular estruturas 18. Tanto qT1ρ e dados de2 qT fornecem estimativas precisas de tempo de início do curso em modelos pré-clínicos 14. qT2 12 e T2-sinal ponderada intensidades 19,20 também tem sido exploradas para estimativa de tempo de início de curso em situações clínicas.
Além de diferenças hemisféricas em tempos de relaxamento quantitativos, a distribuição espacial dos elevados tempos de relaxamento dentro da região isquêmica também pode servir como substitutos para curso início tempo 14. Em modelos do rato de acidente vascular cerebral, regiões com elevado qT1ρ, qT2 e qT1 relaxamento vezes são inicialmente menores do que a difusão definida lesão isquêmica, mas aumentam com o tempo, 14,15, 21. Portanto, a quantificação da distribuição espacial de elevados tempos de relaxamento como uma porcentagem do tamanho da lesão isquêmica também permite que tempo de latência de curso ser estimado 14,15. Aqui, descrevemos o protocolo para determinar o tempo de latência de acidente vascular cerebral em um modelo do rato do stroke usando parâmetros de qMRI.

<table><tbody><tr><td></td><td></td><td><forte>Força do campo magnético</forte></td><td><forte>Frequência de operação</forte></td></tr> <tr><td>scanner de ressonância magnética</td><td>Agilent, Santa Clara, CA, EUA</td><td>9.4T</td><td>400.13 MHz</td></tr><tr><td>Transmissão de volume linear RF-coil</td><td>RAPID Biomedical, Rimpar, Alemanha-400.13MHz</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Bobina de recepção ativamente desacoplada</td><td>RAPID Biomedical, Rimpar, Alemanha</td><td>- </td> Suporte de cabeça de rato <td>de 400,13 MHz</td></tr><tr><td></td><td>RAPID Biomedical, Rimpar, Alemanha</td><td></td><td></td></tr><tr><td>i-Stat analisador de gases sanguíneos portátil</td><td>i-Stat Co, East Windsor, NJ, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Monitor pneumático de frequência respiratória em travesseiro</td><td>SA Instruments Inc, Stony Brook, NY, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dispositivo de monitoramento de temperatura retal de roedores</td><td>SA Instruments Inc, Stony Brook, NY, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nome</td><td>Empresa</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chemicals</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isoflurano: Attane Vet 1000mg/g</td><td>Piramal Healthcare UK Ltd, Northumberland, Reino Unido</td><td></td><td></td></tr><tr><td>2,3,5-Triphenyltetrazolium cholide=TTC</td><td>Sigma-Aldrich, Gillinham, Dorset, Reino Unido</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

um protocolo de ressonância magnética para estimativa de tempo de início curso em situações de isquemia cerebral permanente

A Magnetic Resonance Imaging Protocol for Stroke Onset Time Estimation in Permanent Cerebral Ischemia

MRI fornece uma ferramenta de imagem sensível e específica para detectar AVC isquêmico agudo por meio de um coeficiente de difusão reduzida de água do cérebro. Em um modelo do rato de acidente vascular cerebral isquêmico, aumentam diferenças quantitativas T1 e T2 MRI relaxamento vezes (qT1 e qT2) entre a lesão isquêmica (delineado por difusão baixa) e o hemisfério contralateral não-isquêmica com o tempo de início do curso. A dependência de tempo das diferenças de tempo de relaxamento de MRI heuristicamente é descrita por uma função linear e, portanto, fornece uma simples estimativa de tempo de início do curso. Além disso, os volumes de qT anormal1 e qT2 no interior da lesão isquêmica aumentam linearmente com o tempo fornecendo um método complementar para o sincronismo de acidente vascular cerebral. Um (semi) automatizado rotina de computador baseada na difusão quantificada coeficiente é apresentado para delinear o tecido vascular cerebral isquêmico agudo em isquemia de rato. Esta rotina também determina as diferenças hemisféricas em qT1 e qT2 vezes de relaxamento e a localização e volume de qT anormal1 e qT2 voxels no interior da lesão. Incertezas associadas com as estimativas de tempo de aparecimento da qT1 e dados de2 MRI qT variam entre ± 25 min e ± 47 min nas primeiras 5 horas de curso. As estimativas de tempo de início mais precisas podem ser obtidos através da quantificação do volume de sobreposição de volumes de lesão1 e qT do2 qT anormal, denominado ' Vsobrepõem-se' (± 25 min) ou quantificando as diferenças hemisféricas no qT2 tempos de relaxamento só (± 28 min). No geral, qT2 derivado de parâmetros superam os do qT1. O protocolo atual de MRI é testado na fase hiper-aguda de um modelo de isquemia focal permanente, que pode não ser aplicável à isquemia cerebral focal transitória.

Em ratos, os perfis de gás de sangue foram os seguintes: SO2 95.8 ± 3,2%, PumCO2 51,6 ± 2,9 mmHg e pH 7,30 ± 0,04.
Típico Dav, qT2 e imagens de1 qT de uma fatia central de um rato representativo no 4 tempo pontos post MCAO são mostrados nos 3 primeiros painéis da Figura 1a. Imagens em outros painéis da Figura 1 mostram a lesão isquêmica automaticamente detectada em regiões no interior da lesão isquêmica com elevada qT1, qT2 e regiões com Vse sobrepõem e vermelho são mostrados em verde. Acima de 2 h post-MCAO, regiões com alta qT1 no interior da lesão isquêmica foram significativamente maiores do que a alta qT2 (p &#60; 0,01), mas convergentes com o tempo (Figura 1). A lesão isquêmica por Dav também foi maior do que as regiões de alta qT1 (p &#60; 0,05) e qT2 (p &#60; 0,05) nas primeiras duas horas.
As dependências de tempo de qMRI parâmetros são mostradas na Figura 2. Todos os parâmetros de qMRI foram preditores significativos de post tempo MCAO (ΔT1: R2 = 0,71, ΔT2: R2 = 0,75, f1: R2 = 0,53, f2: R2 = 0,82, V se sobrepõem: R2 = 0,87). Baseia o RMSE para cada parâmetro, incertezas associadas com as estimativas de tempo desde início de acidente vascular cerebral foram ± 37 min para ΔT1, ± 28 min para ΔT2, ± 47 min para ± 25 min para Vse sobrepõem, ±34 min para f2e f1. Assim, Vse sobrepõem deu a estimativa mais precisa do tempo desde o início do curso.
TTC coloração dos cérebros de amostras por volta das 6h após MCAO verificado danos isquêmicos irreversíveis predominantemente na matéria cinzenta (Figura 1D).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55277/55277fig1.jpg"> 
Figura 1: mudanças nos parâmetros de qMRI devido a acidente vascular cerebral isquêmico em um rato exemplo. (um) mostra exemplo qMRI imagens ao longo de um período de 4 h de isquemia. As quatro primeiras colunas mostram Dav mapas, qT2 mapas, mapas de qT1 e T2 ponderada imagens, respectivamente. Colunas restantes mostram que o Dav mapas com várias representações das lesões automaticamente segmentadas. A lesão deav D automaticamente detectada é mostrada na coluna 5 em vermelho. Na coluna 6 o Dav lesão é mostrado em vermelho com voxels com alta qT2 mostrado em verde. Na coluna 7 a Dav lesão é mostrado em vermelho com alta qT1 voxels mostrados em verde. Na coluna 8 a lesão deav D é mostrada em vermelho com voxels com elevada qT1 e qT2 (Vse sobrepõem) mostrados em verde. (b) mostra a distribuição de qT2 em lesão em função do post tempo MCAOav D, bem como a distribuição de2 qT não-lesão no tempo zero. (c) mostra o qT correspondente1 distribuições, a lenda adjacente pertencentes a ambos os painéis (b) e (c). (d) mostra uma fatia do cérebro TTC-manchada, depois que o animal foi sacrificado em 6 h post-MCAO. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55277/55277fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55277/55277fig2.jpg"> 
Figura 2: as relações entre tempo post-MCAO e qMRI parâmetros relevantes para o tempo de isquemia. (um) mostra f1, (b) a f2, (c), Vse sobrepõem, (d), ΔT1 e (e), ΔT2. Melhor ajuste para cada parâmetro (linha vermelha contínua) e barras de RMSE (linhas sólidas pretas) são mostradas. Linhas pontilhadas representam cada um dos ratos indivudual 5 sujeitados a MCAO. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55277/55277fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

É descrito um protocolo para a estimativa de tempo de início de curso em um modelo do rato do curso explorando parâmetros quantitativos a ressonância magnética (qMRI). O procedimento explora MRI de difusão para a delimitação da lesão vascular cerebral agudo e quantitativos T1 e T2 (qT1 e qT2) tempos de relaxamento para o sincronismo de AVC.

Um protocolo de ressonância magnética para estimativa de tempo de início curso em situações de isquemia Cerebral permanente

MRI provides a sensitive and specific imaging tool to detect acute ischemic stroke by means of a reduced diffusion coefficient of brain water. In a rat ...

A imagem por ressonância magnética fornece uma ferramenta sensível e específica para detectar acidente vascular cerebral isquêmico agudo mediante a determinação do Coeficiente de Difusão Aparente do tecido cerebral, denominado ADC. Em um modelo de rato de acidente vascular cerebral isquêmico, as diferenças hemisféricas nos tempos de relaxamento quantitativos T1 e T2 dentro da lesão isquêmica aumentaram com o tempo desde o início do acidente vascular cerebral. A dependência temporal dessas diferenças é descrita de forma heurística por uma função linear e, portanto, fornece estimativas simples do momento do início do acidente vascular cerebral.Os volumes de tecido com tempos aumentados de relaxação T1 e T2 dentro da lesão isquêmica também aumentam linearmente, fornecendo um método complementar para a determinação do tempo de acidente vascular cerebral. Aqui, apresentamos uma rotina computadorizada semiautomatizada que utiliza ADC para delimitar o tecido com acidente vascular cerebral isquêmico agudo na fase hiperaguda de isquemia focal permanente. Os tempos de relaxação elevados identificados também no tecido com acidente vascular cerebral isquêmico são utilizados para determinar o momento de início do acidente vascular cerebral.Ratos Wistar machos pesando de 300 a 400 gramas foram utilizados e submetidos à oclusão permanente da artéria cerebral média para induzir acidente vascular cerebral isquêmico focal. Durante toda a duração da operação e dos experimentos de RM, o rato é anestesiado com isoflurano por meio de uma máscara facial. Após fazer uma incisão no pescoço, a traqueia é exposta e os músculos são separados da traqueia.O ferimento é alargado para liberar o caminho até a Artéria Carótida Comum ou ACC. A ACC é exposta evitando-se o feixe nervoso adjacente. Um gancho microcirúrgico é usado para segurar a ACC e expor a Artéria Carótida Externa, a ACE, e a Artéria Carótida Interna, a ACI.A circulação da ACA é bloqueada com fio cirúrgico. A AEC é suturada. O corpo carotídeo é separado da ACI e a bifurcação da ACI é localizada para garantir que, quando o fio oclusivo for inserido, ele alcance e bloqueie a artéria cerebral média esquerda.Uma sutura solta é introduzida ao redor da AIC. Na AIC, um clipe é inserido de forma que fique posicionado mais profundamente do que a sutura. A ACE é mantida próxima ao nó duplo que é amarrado ao redor da artéria carótida externa.A parte excessiva da ACE é queimada para prevenir hemorragia a partir da ACE. O fio de oclusão é inserido na ACE e a ACI é alinhada com a ACE. Em seguida, o fio é avançado até o clipe.O ponto solto é então apertado de modo que o fio ainda possa deslizar dentro da ECA. O clipe é então removido e o fio oclusivo é avançado até que aproximadamente dois centímetros tenham sido inseridos. Um outro nó é adicionado para que o nó solto se torne um nó duplo.Os pontos são amarrados e os afastadores são removidos. Em seguida, o ferimento é fechado. Imediatamente após a oclusão, a rata é fixada em uma cunha no centro do ímã de 9,4 Tesla utilizando cones auriculares e um bloqueador de mordida.Durante a aquisição de imagens, os níveis de isoflurano são mantidos em torno de 2% e a temperatura é mantida próxima a 37 graus Celsius utilizando uma almofada de aquecimento a água colocada sob o tronco do rato. Durante a aquisição, a frequência respiratória e a temperatura retal são monitoradas. Os dados de RM são adquiridos por até cinco horas após a oclusão e em intervalos horários, sendo obtidas 12 fatias axiais congruentemente amostradas do traço do tensor de difusão, do T2 CPMG e do T1 Flash.Os detalhes dos parâmetros de sequência estão listados no manuscrito. Ao final do experimento, os ratos são sacrificados e é realizada a coloração com Cloreto de Trifeniltetrazólio ou coloração TTC para confirmar a presença de isquemia nos cérebros dos ratos. Os detalhes sobre a coloração TTC são fornecidos no manuscrito.Após obter os dados de RNM, buscamos em seguida desenvolver um método semi-automatizado para detectar o tecido isquêmico e caracterizar sua assinatura relaxométrica. A relaxação T2 foi modelada como um decaimento monoexponencial. Os mapas de T2 foram ajustados tomando-se o algoritmo natural ao longo da dimensão do tempo de eco e ajustando-se uma função linear em cada vóxel.A relaxação T1 foi modelada como uma exponencial monoexponencial que retorna à magnetização de equilíbrio e foi ajustada utilizando o método binário de giz. Os mapas de ADC foram calculados assumindo perda monoexponencial do sinal em relação ao valor B. Com todas as imagens quantitativas prontas, o tecido isquêmico pôde ser identificado utilizando os mapas recíprocos de ADC.Esses mapas foram limiarizados de modo que o tecido foi rotulado como isquêmico se o ADC recíproco excedesse um desvio absoluto mediano acima da mediana do ADC recíproco do tecido não isquêmico. Esse processo poderia ser realizado automaticamente e de forma objetiva. Com o tecido isquêmico delimitado, a distribuição de T1 e T2 em cada volume de interesse foi calculada.Para obter a distribuição de T1 e T2 no hemisfério contralateral, o volume de interesse para o tecido isquêmico foi refletido. Neste exemplo, pode-se observar que as distribuições de T1 e T2 deslocam-se para a direita ao longo do tempo após o início. Para descrever as alterações nas distribuições de T1 e T2 ao longo do tempo, utilizamos dois parâmetros diferentes.O parâmetro f é definido conforme mostrado. Isso fornece uma parametrização heurística da fração de vóxeis na lesão isquêmica que apresentam valores anormalmente altos ou baixos de T1 ou T2. Exige-se que um vóxel em um mapa de T1 ou T2 possa ser categorizado como tendo valor alto, baixo ou normal.Um valor alto de T1 ou T2 na lesão isquêmica foi definido como aquele que excede 1/2 do máximo acima da mediana de T1 ou T2 do volume de interesse não isquêmico. F1 é a fração de vóxeis isquêmicos com valores altos de T1, F2 é a fração de vóxeis com valores altos de T2. Em segundo lugar, calcula-se o volume de sobreposição nas regiões de ADC que identificam tecido isquêmico com T1 alto e T2 alto, normalizado pelo volume total do cérebro.O F1, o F2 e o volume de sobreposição foram calculados para todas as ratas em todos os momentos da medição. Em seguida, foram utilizados separadamente para calcular retroativamente o momento de início da isquemia mediante o ajuste de um modelo linear. Ao fazer isso, a incerteza nos tempos de início pôde ser calculada.Essas incertezas foram parametrizadas pelo erro quadrático médio da ajuste linear. Na lesão do acidente vascular cerebral com difusão positiva, todos os parâmetros aumentaram linearmente com o tempo. E de acordo com as barras de erro do erro quadrático médio, nosso protocolo fornece estimativas do momento de início do acidente vascular cerebral com uma precisão de meia hora.É uma tendência geral que os dados de T2 superem os de T1, e a melhor precisão na determinação do tempo de início é obtida a partir do volume de sobreposição de T1 e T2 elevados. Regiões com T1 e T2 anormais estão heterogeneamente dispersas dentro da lesão isquêmica, provavelmente devido às diferentes sensibilidades desses parâmetros de RM quantitativos às alterações fisiopatológicas causadas pelo isquemia. Isso sugere que os parâmetros de RM quantitativos também podem fornecer informações sobre o estado do tecido. Aqui, apresentamos um protocolo de RM que permite estimar o tempo de início do acidente vascular cerebral com considerável precisão e, ao fazê-lo, fornece informações sobre o estado do tecido cerebral durante o isquemia permanente.O benefício de quantificar os tempos de relaxação para a estimativa do momento de início do acidente vascular cerebral é que eles são insensíveis às variações inerentes causadas por fatores técnicos, como as heterogeneidades do campo magnético e a densidade de prótons, incluindo a variação esperada do campo magnético dentro da lesão isquêmica. Deve-se considerar que o protocolo atual aplica-se apenas ao isquemia permanente e que os parâmetros de aquisição dos dados de ressonância magnética fornecidos no artigo são específicos para o scanner de ressonância magnética de 9,4 Tesla utilizado. Nossos estudos anteriores no artigo anexo mostram que o procedimento também é preciso em 4,7 Tesla.No geral, acreditamos que nosso protocolo tem aplicação na pesquisa pré-clínica de acidente vascular cerebral, incluindo estudos que investigam terapias anti-isquêmicas.

a-magnetic-resonance-imaging-protocol-for-stroke-onset-time

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

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