Фазово-контрастная магнитно-резонансная томография для оценки кровотока в артериях крысы

Аннотация

Источник: Чиу, С., и др. Фазово-контрастная магнитно-резонансная томография в общей сонной артерии крысы. J. Vis. Exp. (2018).

В этом видео демонстрируется фазово-контрастная магнитно-резонансная томография (ПК-МРТ) для измерения кровотока в общей сонной артерии крысы. После закрепления крысы под наркозом на кровати для МРТ и обеспечения стабильных физиологических параметров общая сонная артерия сканируется для получения изображений через определенные промежутки времени. Затем на основе этих изображений рассчитывается кровоток для оценки изменений на протяжении сердечного цикла.

Протокол

Все процедуры, связанные с моделями животных, были рассмотрены местным комитетом по уходу за животными и ветеринарным советом JoVE.

1. Подготовка и мониторинг

1. животныхОставьте все магниточувствительные предметы, такие как кошельки, ключи, кредитные карты и т.д., за пределами комнаты для сканирования перед началом подготовки животных к МРТ.
2. Сначала обезболите крысу (2-месячного самца крысы Sprague-Dawley (SD), 280–350 г) в индукционной коробке, используя смесь 5% изофлурана (ISO) и кислорода (2 л/мин) в течение 3–5 минут, по мере необходимости.
3. Когда животное лежит в положении и не реагирует на щипание хвоста или пальца ноги, прекратите администрирование ISO и перенесите животное в комнату сканирования.
4. Поместите крысу в кровать для МРТ в положение лежа головой вперед и подайте 2-3% ISO через устройство носового конуса для поддержания анестезии.
5. Контролируйте дыхание, поместив датчик дыхательной подушки под туловище животного.
6. Подключите датчик к дыхательной системе и проверьте частоту дыхания от 40-50 ударов в минуту (уд/мин).
7. Для получения данных с помощью ПК-МРТ с помощью кинорежима, поместите по одному электроду на правую переднюю лапу и левую заднюю лапу соответственно (Рисунок 1a).
8. Скрутите кабели электрокардиографии (ЭКГ) вместе.
9. Используйте держатель для головы с ушными планками и планкой для укуса, чтобы зафиксировать животное и ограничить движение головы.
10. Используйте систему нагрева теплым воздухом или марлевые салфетки для поддержания температуры тела, находясь в магните.
11. Убедитесь, что R-волна четко отображается на мониторе ЭКГ (Рисунок 1b) и поместите животное в сканер. Нет необходимости размещать поверхностную катушку на верхней части шеи животного, так как изображения получаются с помощью объемной катушки.

2. MRI Acquisition

1. Используйте 2–3% ISO для поддержания анестезии во время всей процедуры визуализации. Постоянно контролируйте физиологические реакции и поддерживайте их как можно более постоянными.
2. Начните МРТ-сканирование, как только животное будет помещено внутрь сканера и продолжит оставаться физиологически стабильным. В этом исследовании используется система МРТ мелких животных 7 Тл с градиентной напряженностью 630 мТл/м, но можно использовать и другие напряженности поля систем МРТ мелких животных.
3. Выберите последовательность "Localizer" на мониторе консоли МРТ-сканера и получите разведывательные изображения по всем трем ориентациям, используя любую быструю последовательность получения изображений, например, быстрое спиновое эхо, для создания корональных, аксиальных и сагиттальных изображений. Целью этих разведывательных изображений является определение плоскостей изображения.
4. Убедитесь, что центр головы и шеи животного находится в центре магнита. При необходимости отрегулируйте положение животного до тех пор, пока не будет достигнуто правильное положение. Если животное перемещается, повторите сканирование, чтобы получить изображения разведчика.
5. Выберите последовательность "Time-of-flight (TOF) angiogram" с консольного монитора МРТ-сканера и сначала получите 2D TOF ангиограмму, чтобы установить точное анатомическое расположение общей сонной артерии (CCA). Используйте следующие параметры сканирования: время повторения (TR)/ время эха (TE) = 22/4,87 мс, угол поворота = 90°, поле зрения (FOV) = 40 × 40 мм², размер матрицы = 256 × 256, толщина среза 0,6 мм, с числом возбуждения (NEX) = 1.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Имя последовательности TOF может быть специфичным для продавца. Пользователь может вставить эти параметры в монитор консоли.
6. Убедитесь, что полоса насыщения "включена" и расположена сверху, чтобы избежать помех от венозных сигналов.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Для полосы насыщения она обычно поставляется с последовательностью TOF. Если полоса насыщения не отображается на мониторе, сообщите об этом специалисту по обслуживанию.
7. После определения местоположения CCA с помощью ангиограммы TOF, направьте плоскость изображения PC-MRI на центр CCA и сориентируйте так, чтобы срез был перпендикулярен направлению кровотока (Рисунок 2a).
8. Убедитесь, что и дыхание, и стробирование ЭКГ подключены к системе МРТ, показывая четкий сигнал на мониторе компьютера (Рисунок 1b), и установите модуль запуска в положение "Включено" в "Триггерном режиме" с консольного монитора МРТ-сканера.
9. Убедитесь, что физиологические реакции животного стабильны, прежде чем начать сканирование ПК-МРТ с компьютера мониторинга (Рисунок 1b). Убедитесь, что выбор стробирования «включен» как на мониторном компьютере, так и на консольном мониторе МРТ-сканера.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Система мониторинга физиологии, используемая в этом исследовании, предоставлена продавцом. Для большинства сканеров животных предусмотрены аналогичные системы мониторинга физиологии, которые специфичны для конкретного продавца.
10. Выберите последовательность последовательности ПК-МРТ с консольного монитора МРТ-сканера и выполните стробированное сканирование ПК-МРТ с использованием следующих параметров: TR/TE=15.55/4.51 мс (минимум TR и TE), угол поворота = 30°, FOV = 40 × 40 мм², размер матрицы = 192 × 192, толщина среза = 2 мм, кодирование скорости (VENC) = 120 см/с, с NEX=8. Однонаправленный VENC регистрируется в сквозном направлении.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Время сканирования составляет примерно 8,5 минут, но фактическое время сканирования может немного отличаться у разных животных из-за различий в сердечных циклах.
11. Повторите шаги 2.6–2.9 для получения изображения, если область интереса (ROI) должна быть изменена на другое место в CCA, например, в месте бифуркации.
12. Извлеките животное из сканера и верните его в клетку для восстановления, когда сканирование будет завершено.
13. Согрейте животное нагревательной лампой для поддержания температуры тела. Держите лампу на расстоянии не менее 15 см от животного, чтобы не допустить перегрева.
14. Когда животное начинает двигаться и проявляет реакцию на пощипывание хвоста или пальца ноги, выключите нагревательную лампу.

Результаты

Рисунок 1: Мониторинг животных. (a) Электроды ЭКГ размещаются на правой передней лапе и левой задней лапе, а датчик дыхательной подушки размещается под туловищем животного. (b) ЭКГ и дыхательные сигналы хорошо видны на мониторе.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
7T система МРТ мелких животных	Bruker
Isoflurane	Baxter	1001936040	Anesthetic
Отведение ЭКГ	3M	2269T
Система мониторинга и стробирования	SA instruments, Inc	Model 1030