Summary
대비 향상된 심장 자기 공명 (CMR) 영상은 포괄적 허용
Abstract
작은 동물 자기 공명 영상은 심장 기능과 심근 조직의 변화를 연구하는 중요한 도구입니다. 작은 동물 (200-600 비트 / 분)의 높은 심박수는 이전 CMR 영상의 역할을 제한했다. 작은 동물 룩 로커 반전 회복 (SALLI)이 1 문제를 극복하기 위해 작은 동물을위한 T1 매핑 순서입니다. T1 맵은 조직 변경 및 조영제 속도론에 대한 정량적 인 정보를 제공합니다. 그런 간질 성 섬유증이나 부종 1-6로 확산 심근 프로세스를 탐지 할 수도 있습니다. 또한, 이미지 데이터의 단일 집합에서, 그것은 심장 기능 및 시네과 반전 복구 준비가 늦은 가돌리늄 증진 형 MR 영상 1 생성하여 흉터 심근를 검사 할 수 있습니다.
제시된 비디오 프로 시저 작은 동물 CMR 이미징을 수행하기 위해 단계별로 보여줍니다. 여기가 스프 - Dawl 건강에 관한 정보들로 안내되게됩니다어이 쥐은, 그러나 자연스럽게 서로 다른 심장 작은 동물 모델에 확장 할 수 있습니다.
Introduction
심근염은 급성 심장 마비, 갑작스런 죽음, 만성 확장 성 심근증 7의 주요 원인이다. CMR은 기능의 측정과 생체 조직 분석을위한 황금 표준 기술로 설립되었습니다. 새로운 이미징 기술과 영상의 개선은 심근염의 진단을 향상뿐만 아니라, 병태 생리 및 치료 표적 8-10 속도 식별의 연구를 도울 수 없습니다. 작은 동물 이미징은 심혈관 질환의 연구에 중요한 도구입니다. 같은 말 가돌리늄 향상 (LG 전자)와 같은 일상적 임상 CMR에 사용되는 기술은 쉽게 동물의 높은 심박수에 의한 작은 동물 CMR로 전송할 수 없습니다,하지만 이미 11와 같이 할 수 있습니다. 접근 방식은 멀티 모달 이미지 데이터를 생성하는 작은 동물 룩 로커 반전 회복 (SALLI)는 심장 기능과 형태를 모두 종합 평가 (그림 1을 허용하는 설정ND 3). 여기에 우리가 세부 사항, 절차 및 전형 SALLI 프로토콜과 작은 동물 이미징을위한 설정에 표시됩니다. 특히 우리는 T1 영상 데이터 세트의 재건 및 분석을 보여줍니다.
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Protocol
1. 준비하기
1.1. 쥐의 마취
- 쥐를 마취하기 위해 isoflurane을 (5 %의 약 3 분 챔버의 크기에 따라)로 채워져 챔버에 쥐를 놓습니다.
- 일단 마취, 쥐를 제거하고 무게.
- 마취를 유지하기 위해 마취 마스크 (산소 1 L / 분 isoflurane을 2-3%)에 쥐의 코를 놓습니다. isoflurane을 가진 마취 쥐의 심장 요금은 300-340 BPM (생쥐에 380-420 BPM)을 감소시킨다.
1.2. 꼬리 정맥 캐 뉼러를 삽입
- 혈관이 더 쉽게 볼 수 있도록 따뜻한 물 (38 ° C), 비누와 쥐의 꼬리를 씻으십시오.
- 쉽게 꼬리의 외측에서 볼 수있는 하나 정맥, Cannulate. 22-24 G IV 카테터를 사용하여 시도 약 1 / 3의 끝에서 길을 시작합니다.
- 초기 노력이 실패하는 경우, 더 근위부 다시 시도하십시오.
- 혈액 샘을혈소판의 분석 (세포 부피 분율 = ECV를 계산하는 데 필요한)에 대한 ple는.
- 피부 접착제 및 테이프 IV 카테터를 고정합니다.
1.3. 전극의 위치
- 알코올 포화 면봉이나 물과 비누로 모두 장화를 청소합니다.
- 네 개의 전극은 각 발에 하나 필요합니다.
- 발바닥의 중간에 전극을 부착하고 접착 테이프로 고정.
- 비틀거나 ECG 신호와 간섭을 일으킬 것 루프의 형성을 최소화하기 위해 서로의 주변 ECG 케이블을 땋으.
2. 스캐닝
2.1. 동물과 모니터링 위치
- 영상 튜브 위에 앙와위 또는 복와에 쥐를 놓고 코일의 중앙에 마음을 놓습니다.
- 그 코 (산소 1 L / 분 2-3 %), isoflurane을 마취를 제공하는 콘에 달려도록 쥐를 정렬합니다. 쥐가 숨 허용자유롭게 전체 이미지를 만드는 절차를 통하여.
- 항문 구멍에 온도계의 센서를 배치하고 테이프로 테이블에 고정합니다.
- 체온은 38로 유지 ± 1 ° C 따뜻한 물 난방 시스템에 의해. 온난화 매트 코일 외부 확장 동물의 하단 부분 아래에 배치됩니다. 자세한 내용은 MRI 실험 장치 (그림 2)의 개략도를 참조하십시오.
- ECG 전극을 연결 한 ECG 신호 이미징을 시작 안정적입니다.
2.2. 스캔 프로토콜 / 이미지 매개 변수
- 본 연구에서는 70mm 내경 솔레노이드 코일 필립스 Ingenia 3.0T 임상 MRI 시스템은 [MR 시스템 요구 사항은 작은 구멍 (예 : 16cm) 또는 작은 동물 전용 대형 내경 (인간의 크기, 예를 들어 65cm)은 사용 된 코일, 500/min, 마취 가스에 대한 산소 공급 및 제거 시스템]을 심장 환율 ECG 게이팅 기능까지.
- 보기의 MRI 필드의 중앙에 마음을 찾을 설문 조사로 시작합니다.
- 위치가 정확하면, 짧은 축 이미지의 스택의 구조를 결정하는 두 개의 챔버와 네 챔버 시네 MRI보기를 계속합니다.
- 두, 4 챔버 이미지 (PreSALLI)에 SALLI를 들어, 위치가 중앙 캐비티 짧은 축 조각. 4,000 밀리 취득 기간 및 4,000 밀리 초 휴식 기간의 조합은 z 축을 따라 자기의 충분한 회복을 허용하고 그라디언트의 과열을 방지합니다. 기능 분석을 활성화하려면 단계의 취득을 촉진하는 요인 2의 시간적 언더로, 최소 12으로 설정해야합니다.
- 쥐를 이동하지 않고, 내재 카테터에 가돌리늄 기반 조영제를 주입. 5 분 정도 기다립니다.
- 최소 7 조각 (슬라이스 두께 2.4 mm)로 구성된 multislice 짧은 축 스택으로 SALLI 계획을 시작합니다. 대부분의 말초 아래 마음과 T의 정점이되도록 조각의 위치를그는 최고 수준의 심장 밸브의 바로 원위부입니다. 짧은 축이 심장에 수직으로되어 있는지 확인하려고합니다. 거의 매 30 분 (세 SALLIs 정도) 조영제의 또 다른 복용량을 주입.
- 이미지 수집이 완료되면 스캐너에서 쥐를 제거하고 마취에서 회복 할 수 있습니다.
3. 영상 재구성
영상 재구성은 전용 이미지 복원 도구를 사용하여 미리 정의 된 재건 매개 변수 또는 오프라인을 사용하거나 온라인으로 수행 할 수 있습니다 :
3.1. 온라인 재구성
- 다양한 매개 변수 등을 정의 할 수 있습니다 :
- 심장주기에서의 위치와 재건 윈도우의 폭 (예를 들어, 밀리 50 ~ 100에서 심박수 300/min에서 수축기 T1 맵을 달성하기 위해) : T1 매핑
- IR-준비 (LG 전자) 이미지 : 반전 시간의 위치와 폭 (TI) 이미지 창 수를 재구성 위스콘신 할 수가는 해당 창 (예를 들어, TI 100-300 밀리 초 5 이미지, TIS 100-150-200-250-300 밀리와 5 LG 전자의 이미지를 생성합니다.)
3.2. 오프라인 재구성
- 영상 재구성을위한 전용 소프트웨어 패키지 (Gyrotools, 취리히, 스위스)를 사용하면,보다 인터랙티브 방식으로 세 세트 데이터 (시네 MR, 반전 복구 및 T1지도)를 추출합니다.
- 해당 시네 이미지를 선택하여 T1에 대한 최종 수축기 또는 최종 심장 확장의 정의를 조정합니다.
- 컬러 맵으로 T1 맵을 시각화. 관심 영역 위에 마우스를 전달하여 정확한 값을 찾을 수 있습니다. 이미지는 추가 분석 (사전 및 사후 대비 심근의 T1 값과 혈액 풀에서 ECV 예 : 계산) 12 다양한 이미지 형식으로 저장할 수 있습니다.
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Representative Results
여기에서 우리는 건강한 스프 돌리 쥐에서 결과를 보여줍니다. 우리가 전에 설명 잘 준비된 동물의 설치와 함께, 그것은 안정적인 ECG 신호를 얻을 수 있습니다. 인간의 심장 MRI 프로토콜과 유사하게, 우리는 마음을 찾을 수있는 설문 조사로 시작합니다. 코일 쥐의 위치가 정확한 경우에, 우리는 SALLI 스택의 형상을 감지하는 두 개의 챔버보기와 4 챔버보기를 계속합니다.
SALLI 기술은 동시에 획득 한 이미지의 세 가지 유형을 생산하고 있습니다. 이들은 첫째, 로컬 및 글로벌 LV의 기능을 연구하는 데 사용할 수있는 시네 이미지입니다. CMR 소프트웨어 패키지의 도움으로 평가 될 LV 매개 변수 끝 수축기 및 이완기 끝 볼륨 구혈률, 질량이 (가) 있습니다. 이미지의 두 번째 유형은 정상 심근 최적의 소멸과 이미지를 선택할 수있는 다른 명목 TI 여러 IR 이미지입니다. 이 초점 심근 섬유화 / SC로 지역 최대의 품질을 보장합니다AR, LG 전자 이미징을위한 필요. 셋째, T1 맵이 생성됩니다. 그림 3 (대표 T1지도보기)에서와 같이이 건강한 심근을 통해 균일 한 휴식 시간을 보여줍니다해야합니다. gadopentetate dimeglumine 투여하기 전에, 심근 LV 구멍에서 피보다 짧은 T1의 값을 나타낸다. 조영제 투여 후 첫 분, 혈액의 T1은 심근의 이상 단축됩니다. 건강한 동물에서 표시되는 데이터는 전체 심근에 걸쳐 균일 한 T1의 동작을 보여줍니다 있지만, 심근 경색 모델에서 심근 손상 등의 존재는 영향을받는 지역의 T1 단축을 설명합니다. T1지도는 심장주기 (그림 3C)의 단계에 복원 할 수 있습니다.
그림 1. 완전한 샘플 데이터 세트 및 복합 이미지의 재건 계획에 대한 펄스 시퀀스 방식 탑. SALLI 펄스 시퀀스 구조. 단열 반전 펄스 후 (180 °), 첫 번째 방사형 세그먼트 (원의 세그먼트 = 컬러 부문)에 대한 이미지 데이터는 지속적으로 사전 정의 된 AD 동안 연속 심장 단계 (다른 크기의 원)과 심장주기 (다른 원형 색상)에 대한 샘플링 자화는 일정 시간 회복하면서 T1 * (실선). 시간 해상도 (예를 들면, 심장 단계의 수)는 이론적으로 최소 반복 시간으로 제한됩니다. 자기가 시정 T1 (점선)와 모든 판독에 의한 교란하지 않고 복구하는 동안 미리 정의 된 RD, 후 공정은 T1지도의. A. 재건에 따라서 다음 방사형 세그먼트에 대해 반복합니다. 첫 번째 단계에서, 심장 사이클의 수에 대한 RAW 이미지는 AD에 의해 포위는 D를 획득 가능한 모든 이미지 데이터를 재구성하는RR 간격 (수축시 등) 내에서 미리 정의 된 시간 창을 uring. 두 번째 단계에서는, 픽셀 현명한 비선형 커브 피팅을 수행하고 결과되는 T1 * 값이 원시 이미지에서 T1지도를 생성하는 자기 회복 곡선의 판독에 의한 편차 수정됩니다. IR 준비된 이미지의 B. 재구성.에게 에 대한 반전 한 후 미리 정의 된 간격 (예를 들면 100 ~ 300 밀리 초), 반전 시간을 미리 정의 단계 (예 : 25 밀리 초)와 IR 준비된 이미지의 집합 간격 내에서 사용할 수있는 모든 이미지 데이터를 재구성합니다. 시네 이미지의 C. 재건. 심장 단계의 미리 정의 된 번호 시네 이미지는 시야 내의 모든 길이 자기가 90 % 이상으로 회복 하였다되는 시점 이후 사용할 수있는 모든 이미지 데이터에서 복원됩니다. (Messroghli 등., 동시 T1지도 시네의 생성 및 가역적위한 작은 동물 모양 로커 반전 회복 (SALLI)높은 심박수의 이온 복구 준비된 이미지 : 초기 경험, 방사선 2011. RSNA의 허가)를 재판하는 것은. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
그림 2. MRI 실험 장치. 동물 홀더에 동물 포지셔닝 및 모니터링의 가능성 스캔하는 동안 포함 MRI 실험 장치.
그림 3. 건강한 스프 라그 - 돌리 쥐의 대표 SALLI 스택 : gadopentetate-dimeglumine (이완기)의 정맥 주사 전) 시네 이미지 이완기, b)는 시네 이미지 수축기, C) T1지도, D) L을gadopentetate-dimeglumine의 정맥 주사 전 GE 이미지입니다. 일반적으로 SALLI 데이터 : 슬라이스 두께 (mm) 2.4; FOV (mm) 64 X 64; 픽셀 조각 (mm) 0.59 X 0.59, 플립 각도 10 °, AD (밀리 초) 4000, RD (밀리 초) 4000, 법. TR / TE (밀리 초) 6.7/2.7, NSA 2, 심장 단계 12, 시간적 언더 인자 2, 심장 주파수 (BPM) 320, 스캔 시간 칠분.
AD = 취득 기간
분당 BPM = 박동
CMR = 심장 자기 공명
ECV는 = 세포 부피 분율
IR = 반전 회복
LG 전자는 = 늦은 가돌리늄 증진
신호의 NSA = 수는 평균
RD = 휴식 시간
SALLI는 = 작은 동물 룩 로커 반전 회복
TR = 반복 시간
TE = 에코 시간
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Discussion
여기에서 우리는 작은 동물에서 멀티 모달 (시네 MR, 반전 복구 및 T1지도) MR 이미지를 생성하는 방법을 제시한다. 작은 동물 연구는 심혈관 질환의 연구에 점점 더 중요한 역할을하고, CMR은 우리가 심근의 기능, 구조 및 조직 구성을 연구 할 수 있도록하는 강력한 도구입니다. 그러나 작은 동물 CMR이 높은 심박수 작은 심장 크기 때문에 독특한 도전의 번호가 있습니다. 더 효율적인 방법을 포함 이미징 방법의 개선이 기술의 개발에 더 역할을 할 것이다.
동물의 셋업 초기는이 프로토콜의 중요한 부분입니다. 그것은 최적의 이미지의 생성을 허용 할뿐만 아니라, 종종 장기간 시험 (재건축을 포함한 완전한 프로토콜 약 2 시간 소요)에 걸쳐 안정적으로 유지하기 위해 동물을 허용하는뿐만 아니라 중요합니다. 이미지 ECG, 가난한 납 접점에서 간섭 게이트, 또는로ECG 케이블에서 형성된 루프에서, 시퀀스의 연장 스캔 시간 또는 실패로 이어질 수 있습니다. 높은 심박수 나 부정맥으로 인해 가난한 ECG 신호는 작은 동물 CMR의 주요 과제 중 하나입니다. 또한, 온도 및 마취 신중 정확하고 재현성있는 측정을하고 동물이 장기간 검사를 받아야 할 수 있도록 제어 할 수 있어야합니다. 표준 인간의 CMR 시험과 유사한 방식으로, 마음은 그 짧은 축 SALLI 이미지 (T1지도)을 수행 할 수있는 두 개의 긴 축 시네 검색 다음에 있습니다. 지정된 응용 프로그램에 따라 SALLI 이미지에 대한 변화의 숫자가 있습니다 : 1) 한 번의 짧은 축 사전 대비 SALLI 여러 짧은 축 포스트 대비 SALLI (여기에 제시). 이 방법은 기능 정보, 경색 크기, 얻을 수 ECV에 대한 기본 정보를 할 수 있습니다. 2) 여러 개의 짧은 축에 사전 대비 및 여러 짧은 축 포스트 대비 SALLI. 이 프로토콜은 regiona에 대한 정보를 추가장시간 스캔 타임의 비용 ECV의 L 심근 부종 및 배포 (급성 심근 경색 등). 3) 단일 슬라이스 사전 및 사후 대비 SALLI 멀티 슬라이스 기존의 시네. 이 빠른 방법은 기능 정보 및 글로벌 ECV를 산출하고, 확산 심근 질환 모델에서 충분히있을 수 있습니다.
기존 CMR 시퀀스는 인간과 작은 동물 모두에서 우수한 시네 MR 이미지를 얻을 수 있습니다. 작은 동물의 LG 전자 이미징 도전 남아있다. 반전 복구 준비 순서에 대한 높은 심박수로 인해 획득 시간은 건강한 심근에서 신호를 null로 반전 시간을 조정 심각한 문제를 야기 이미지를 13 일마다 6~10분로 증가합니다.
T1 정량은 조직의 특성과 가돌리늄 속도론에 대한 정보를 제공합니다. 일반적인 심장 T1 방법은 서로 다른 반전의 시간으로 여러 이미지의 인수 accurat 수 있도록해야합니다기본 T1 곡선 (14)의 전자 이음쇠. 인간의 애플리케이션을위한 T1 매핑 기술은 일반적으로 150-200 밀리 각의 기간과 비 분할 RAW 이미지를 획득. 이 방법은 분당 200-600 박동에서 심장 속도가 (- 300 밀리 초 100 즉 심장주기) 예상되는 작은 동물을위한 적합하지 않습니다. SALLI 그로 인하여 심근 T1은 쥐에서 정량화 할 수 있도록 분할 방법을 사용하여이 문제를 해결합니다.
T1 매핑은 심근의 특성에 대한 정량적 인 접근 방식을 제공합니다. 따라서 확산 과정을 연구 할 수 있습니다. T1 값은 심근의 만성 변화의 연구를 허용, 개별 연구와 개별 과목을 비교 할 수 있습니다. 동시에 기능과 심근 특성을 평가하는 능력은 심근 손상의 연대순 형성의 연구를 허용합니다. 미래에 복합 영상은 수와 기능 정보의 조합 질적으로 Quantit심근의 ative 평가는 심혈관 질환의 더 완전한 그림을 제공합니다.
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Disclosures
모든 동물의 절차는 실험 동물의 관리 및 사용에 대한 지침에 따라 수행하고, 지역 동물 보호 당국에 의해 승인되었습니다. 관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Adhesive Tape (Silkafix) | Lohmann und Rauscher | 34327 | |
| Gadopentetat-Dimeglumin (Magnevist) | Bayer | G-00012163 | 2mmol/Kg |
| Introcan Safety-W (G24) | B. Braun | 4254503-01 | |
| Red Dot, Neonatal Monitoring Electrode with Pre-Attached Lead Wire | 3M | 2269T | |
| Skin glue (Histoacryl) | B. Braun | 1050052 | |
| Scales (Typ 440) | Kern | 95088 | |
| Skin desinfection (Softasept N) | B. Braun Petzold | 360250 | |
| Thermometer | LumaSense Technologies | Luxtron 812 |
References
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