MRM Microcoil Производительность калибровки и использования продемонстрированы на Medicago truncatula Корни на 22 T

Этот протокол позволяет для характеристики и использования микрокоилов для ультра высокого поля магнитно-резонансной томографии. МРТ является уникальным и неинвазивным инструментом для изучения физиологии, обмена веществ и диффузионных свойств биологического образца. Используя высокую силу магнитного поля и микрокои, адаптированные к образцу интереса, можно получить изображения до клеточного разрешения.

В этом методе мы описываем шаг за шагом, как определить характеристики коммерческих или домашних микрокоуров для приложений для визуализации. Мы используем биологические образцы диаметром менее одного миллиметра и сверхвысокий полевой вертикальный спектрометр ЯМР. Используя самодельные микрокои, мы можем настроить размер радиочастотной катушки до размера образца.

В этом исследовании мы используем небольшой кусочек корня растения. Это полезно, потому что чувствительность катушки пропорциональна уменьшаемому диаметру катушки. Поэтому мы можем получить изображения с более высоким соотношением сигнала к шуму для небольших образцов.

Из-за небольшого размера и хрупкой природы этих микрокоилов, важно установить некоторые основные параметры, такие как, например, длина импульса 90 градусов и мощность импульса, безопасные эксплуатационные пределы, и, наконец, рассчитать чувствительность катушки таким образом, что можно сравнить в различных системах ЯМР. Соленоидная микрокоул состоит из проволоки, спиральной вокруг капилляра и двух конденсаторов: тюнинга и соответствующего конденсатора. Конденсатор настройки выбран для достижения желаемой резонансной частоты 950 мегагерц, в то время как соответствующий конденсатор выбрал для достижения максимальной передачи сигнала.

Это неприступляемое 50 Ом. Чем больше конденсатор является переменной, чтобы обеспечить более тонкую регулировку. Катушка сидит на базовой пластине, которая крепится к модифицированной розетке.

По желанию, резервуар для восприимчивости соответствия жидкости могут быть добавлены для уменьшения восприимчивости эффекты от катушки провода. В часы стекла передачи один миллилитр перфторекалина, или ПФД, который будет использоваться для погружения образца. ПФД используется, поскольку он может заполнить воздушные пространства в образце, не входя биологических клеток.

Он также не наблюдается протонной МРТ. Немедленно накройте PFD крышкой чашки Петри, чтобы предотвратить испарение, прежде чем это необходимо. При подготовке эталонного образца используйте раствор сульфата меди.

Далее тщательно извлекайте корневую систему из ее подложного роста. Акциз небольшой раздел с помощью скальпеля. Для вакуумной обработки поместите образец в трубку Эппендорфа, содержащую фиксаторный раствор.

Затем запечатать трубку с нитью и пробить отверстия, чтобы обеспечить вентиляцию. Подверги образец вакуумной обработке. Воздушные пузыри можно увидеть, спасаясь от образца.

При просмотре стерео микроскопа используйте пинцет для погружения образцов и капилляров в раствор, подготовленный ранее. Затем вставьте образец в капилляр с помощью пинцета в то время как капилляры и образец полностью погружен. Используйте меньший капилляр или кончик шприц иглы в качестве толкания стержня.

Форма бумаги ткани в тонкую точку и использовать его для удаления около одного миллиметра жидкости с обоих концов капилляра. Расплав, небольшой объем капиллярного воска с помощью восковой ручки. Нанесите воск с обеих сторон.

Воск станет непрозрачным, когда он затвердеет. Позаботьтесь, чтобы исключить пузырьки воздуха из капилляра. После этого соскребать лишний воск с помощью скальпеля.

Вставьте образец в микрокоил с помощью пинцета, сохраняя при этом микрокоил устойчивым. Используйте стержень для центра образца в катушке. Если катушка протестирована впервые, используйте образец сульфата меди для калибровки мощности и определения однородности поля SNR и B1.

Этот протокол демонстрируется на вертикальном 22,3 спектрометре Tesla, оснащенном микровизионным зондом со встроенными градиентными катушками, способными до трех Тесла на метр. Прикрепите микрокоил к базе зонда, сохраняя при этом микрокоил в вертикальном положении. Затем сдвиньте по тройной оси градиентной катушки.

Включите винт поток на базе зонда, чтобы исправить градиент на месте. Вставьте зонд в магнит и сделайте необходимые соединения. Инициировать колебания кривой и настроить настройки и сопоставления по мере необходимости.

Рекомендуется начинать с высокой спектральной ширины развертки. Имейте в виду, что несколько резонансных режимов могут присутствовать. Для определения правильного резонансного режима могут потребоваться тесты SNR для каждого режима.

Выберите правильную конфигурацию катушки для вашего микрокоуля. В случае, если безопасные пределы для катушек неизвестны, начните с 10 микросекунд при низкой мощности импульса 0,6 Вт и медленно увеличьте длину импульса на одну микросекунду за один раз, пока не появится сигнал. Запись кривой гайки для новой катушки, чтобы получить правильную длину импульса и мощность для 90 градусов пульса.

Для того, чтобы сделать это варьировать продолжительность импульса систематически, сохраняя при этом импульсную силу постоянной. В случае неоднородного поля B1, 90-градусный импульс можно оценить по длинам, на которых получена максимальная интенсивность сигнала. Используйте шкалу локализатора с большим полем зрения, чтобы найти положение катушки внутри магнита.

Если образец находится именно в центре градиентной системы, сканирование локализатора покажет образец. Если катушка или образец находится вне центра, отрегулируйте сканирование локализатора. После того, как приблизительная мощность импульса находится с помощью кривой гайки, изменять импульсные силы постепенно для серии изображений, чтобы проверить наиболее однородное изображение.

Для некоторых катушек с неоднородным полем B1, определенный пульс 90 градусов может быть переоценен, что приводит к опрокидыванию в желаемом сладком месте катушки. Вручную оболочка магнитного поля на основе сигнала FID. В зависимости от ориентации микрокоиров оболочки с разной ориентацией могут привести к более сильной коррекции однородности B0.

Далее необходимо рассчитать объем нормализованного SNR. Во-первых, вычислить объем воксела путем умножения X и Y разрешение раз толщиной ломтика. SNR рассчитывается путем вычитания среднего шума из среднего сигнала и деления его на стандартное отклонение шума, умноженного на объем воксела.

Средний сигнал взят из центра изображения, в то время как шумовой сигнал рассчитывается из угловых патчей. Запустите несколько градиентов эхо последовательности, чтобы проверить потенциальные проблемы восприимчивости из-за катушки провода и сам образец. Для погруженных катушек разница в восприимчивости между проводами катушки и окружающей средой значительно уменьшается.

Высокое разрешение изображения, возможно, достигнуты с 3D флэш-экспериментов. Можно выделить несколько корневых объектов, таких как эндодермис, кора и ксилем, которые трудно решить с помощью больших катушек. Многослойные, многогранные последовательности также могут быть использованы для уменьшения влияния восприимчивости.

Тем не менее, это происходит за счет снижения чувствительности на единицу времени. Корневые узелки Medicago truncatula также могут быть изображены с помощью этого протокола. Изотропное разрешение в 31 микрометр было получено за четыре минуты, а изотропное разрешение 16 микрометров было получено за 33 минуты.

Это позволяет детально изучать различные физиологические аспекты малых корневых узелков. Для успешного подготовки образца, важно, чтобы полностью погрузить как образец и капилляр в жидкости. Это предотвращает образование пузырьков воздуха, которые негативно влияют на качество изображения.

Поскольку МРТ-изображение неразрушает, мы можем удалить биологический образец после мрт и использовать его для дальнейшего изучения, используя, например, оптическую микроскопию. После просмотра этого видео вы должны иметь базовое понимание характеристики микрокойла и операции для приложений для визуализации. Это может быть применено к широкому спектру биологических образцов.