Summary
A ressonância magnética cardíaca maior contraste (CMR) permite abrangente
Abstract
Pequeno animal ressonância magnética é uma importante ferramenta para estudar a função cardíaca e alterações no tecido do miocárdio. As altas taxas de coração de animais de pequeno porte (200 a 600 batimentos / min) já limita o papel da CMR imagem. Pequeno animal Look-Locker recuperação de inversão (SALLI) é uma seqüência de mapeamento T1 para pequenos animais para superar este problema 1. Mapas T1 fornecer informações quantitativas sobre alterações teciduais e cinética agente de contraste. Também é possível detectar processos difusa do miocárdio, tais como fibrose intersticial ou edema 1-6. Além disso, a partir de um único conjunto de dados de imagem, é possível examinar a função do coração e cicatrizes do miocárdio através da geração de cine e inversão de recuperação preparados final imagens de RM do tipo realce pelo gadolínio 1.
O vídeo apresentado mostra passo-a-passo os procedimentos para realizar pequenos animais CMR imagem. Aqui é apresentado um Sprague-Dawl saudáveley rato, no entanto, naturalmente, pode ser estendida a diferentes modelos de animais pequenos cardíacas.
Introduction
A miocardite é uma causa importante da falha cardíaca aguda, a morte súbita, a cardiomiopatia dilatada crónica 7. CMR foi estabelecido como a técnica padrão ouro para a medida da função e para a análise de tecido vivo. Novas técnicas de imagem e melhorias na imagem pode não só melhorar o diagnóstico de miocardite, mas também auxiliar o estudo da fisiopatologia e identificação de alvos terapêuticos velocidade 8-10. Imagens de pequenos animais é uma importante ferramenta para o estudo de doenças cardiovasculares. Técnicas rotineiramente utilizadas na clínica CMR, como realce pelo gadolínio tardio (LGE), não podem ser facilmente transferidos para pequenas CMR animais devido às altas taxas coração dos animais, mas já pode ser mostrado 11. O pequeno animal Look-Locker recuperação de inversão (SALLI) abordagem gera dados de imagem multi-modais define permitindo a avaliação abrangente de ambos função cardíaca e morfologia (Figuras 1 Aº 3). Aqui vamos mostrar, em detalhes, o procedimento e configuração para imagens de pequenos animais com um protocolo típico SALLI. Em particular, mostramos a reconstrução e análise dos conjuntos T1 de dados de imagem.
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Protocol
1. Preparação
1.1. Anestesia das ratazanas
- Colocar o rato dentro de uma câmara de pré-preenchido com isoflurano (dependendo do tamanho da câmara de cerca de 3 minutos, de 5%) para anestesiar os ratos.
- Uma vez anestesiados, retire o rato e pesar.
- Colocar o nariz do rato dentro da máscara da anestesia (2-3% de isoflurano em oxigénio de 1 L / min), para manter a anestesia. Durante a anestesia com isoflurano, os batimentos cardíacos de ratos diminuir a 300-340 bpm (380-420 bpm em ratos).
1.2. Inserir uma cânula na veia da cauda
- Lava-se a cauda do rato com água morna (38 ° C) e o sabão para permitir que os vasos sanguíneos para ser mais facilmente visível.
- Canular ou veia, o que pode ser facilmente visto sobre a face lateral da cauda. Utilizando um cateter IV L 22-24, começam as tentativas de aproximadamente 1/3 da forma da ponta.
- Se os esforços iniciais são mal sucedidos, tente novamente mais proximal.
- Tirar sangue samPLE para análise de hematócrito (necessário para calcular fração de volume extracelular = ECV).
- Fixe o cateter iv com cola de pele e fita.
1.3. Posicionamento dos eletrodos
- Limpe todos os coxins com algodão embebido em álcool saturado ou com água e sabão.
- Quatro eléctrodos são necessários, um para cada um dos pés.
- Conecte os eletrodos no meio da pata e prenda-os com fita adesiva.
- Torção ou trançar os cabos de ECG em torno de si, para minimizar a formação de laçadas que causariam interferência com o sinal de ECG.
2. Exploração
2.1. Posicionamento do animal e monitorização
- Colocar o rato na posição supina ou propenso para o tubo de imagem e posição do coração no centro da bobina.
- Dispor o rato de modo que o seu nariz repousa no cone que proporciona anestesia com isoflurano (2-3% em oxigénio de 1 L / min). O rato é permitido respirarlivremente ao longo do procedimento de imagem inteira.
- Coloque o sensor do termômetro no orifício anal e corrigi-lo em cima da mesa com fita adesiva.
- A temperatura do corpo é mantida a 38 ± 1 ° C por um sistema de aquecimento de água quente. A manta de aquecimento é colocada sob o aspecto inferior do animal que se estende para fora da bobina. Por favor, veja a representação esquemática da instalação experimental de ressonância magnética (Figura 2) para mais detalhes.
- Conecte os eletrodos de ECG, uma vez que o sinal de ECG é estável começar imagem.
2.2. Parâmetros de protocolo / Imagem Digitalização
- Neste estudo Ingenia um sistema de ressonância magnética clínica 3.0T Philips com uma bobina, com 70 mm de diâmetro interno foi usado [requisitos do sistema de RM é um pequeno furo (por exemplo, 16 cm) ou grande diâmetro (tamanho humano, por exemplo, 65 cm) com pequeno animal dedicado bobina, capacidade de propagação de ECG para a freqüência cardíaca de até 500/min, o suprimento de oxigênio e um sistema de remoção de gases anestésicos].
- Comece com uma pesquisa para localizar o coração no centro do campo de vista de MRI.
- Uma vez que é a posição correcta, prosseguir com duas câmaras e quatro câmaras cine MRI vista a determinar a geometria da pilha de imagens de eixo curto.
- Para SALLI, a posição mid-cavidade fatia eixo curto nos dois e imagens de quatro câmaras (PreSALLI). Uma combinação de 4000 mseg duração de aquisição e 4000 mseg duração do relaxamento permite a recuperação suficiente da magnetização ao longo do eixo z e evita o sobreaquecimento dos gradientes. Para permitir a análise funcional, as fases devem ser definidos para pelo menos 12, com Undersampling temporal do fator 2 para acelerar a aquisição.
- Injectar o agente de contraste à base de gadolínio para o cateter, sem mover o rato. Espere cinco minutos.
- Comece a planejar SALLI como multislice pilha eixo curto, consistindo de pelo menos 7 fatias (fatia de espessura 2,4 milímetros). Posicionar as fatias de modo que o mais distai está abaixo da ponta do coração e tele de nível superior é apenas distal das válvulas cardíacas. Tentar assegurar que os eixos curtos são perpendiculares ao septo. Quase todos os 30 minutos (em torno de três Sallis) injetar outra dose de agente de contraste.
- Quando a aquisição da imagem estiver concluída remover o rato do scanner e permitir que ele se recuperar da anestesia.
3. Reconstrução da Imagem
Reconstrução da imagem podem ser realizadas on-line através de parâmetros pré-definidos, de reconstrução ou offline usando uma ferramenta de reconstrução de imagem dedicado:
3.1. Reconstrução online
- Vários parâmetros podem ser definidos incluindo:
- Para o mapeamento T1: localização e largura da janela de reconstrução no ciclo cardíaco (por exemplo, de 50 a 100 ms para alcançar sistólica mapa T1 no ritmo cardíaco 300/min)
- Para IR-preparados (LGE) Imagens: localização e largura do tempo de inversão (TI) janela e número de imagens a ser wi reconstruídofina que a janela (por exemplo TI 100-300 ms, 5 imagens, para gerar 5 imagens LGE com TIs 100-150-200-250-300 ms).
3.2. Desligada Reconstrução
- Ao usar um pacote de software dedicado (Gyrotools, Zurique, Suíça) para a reconstrução de imagem, extrair os três conjuntos de dados (cine MR, inversão recuperação e mapas T1) de uma forma mais interativa.
- Ajuste a definição de final da sístole ou no final da diástole para o T1, selecionando a imagem cine correspondente.
- Visualize mapas T1 como mapas de cores. Encontre os valores exatos, passando o mouse sobre uma área de interesse. As imagens podem ser armazenadas em vários formatos de imagem para análise posterior (por exemplo, cálculo de ECV de valores pré-e pós-contraste T1 de miocárdio e de uma acumulação de sangue) 12.
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Representative Results
Aqui vamos demonstrar os resultados de um saudável Sprague Dawley. Com uma configuração de animais bem preparados nós descrito antes, é possível obter um sinal de ECG estável. Semelhante aos protocolos de ressonância magnética cardíaca humanos, começamos com uma pesquisa para localizar o coração. Se a posição do rato na bobina é correcta, continuamos com uma vista de duas câmaras e um de quatro câmaras para detectar a geometria para a pilha SALLI.
A técnica SALLI produz três tipos de imagens obtidas ao mesmo tempo. Estas são, por um lado, as imagens de cinema que podem ser utilizadas para estudar a função LV local e global. LV parâmetros a serem avaliados com a ajuda de um pacote de software incluem CMR final volumes sistólico e diastólico finais, fração de ejeção e massa. O segundo tipo de imagem é várias imagens IR com TI nominal diferente, a partir do qual as imagens com ótima anulamento do normal miocárdio podem ser selecionados. Isso garante aumento máximo de áreas com fibrose focal do miocárdio / scar, conforme necessário para imagiologia LGE. Em terceiro lugar, são gerados mapas T1. Estes devem demonstrar tempos de relaxação homogéneas sobre miocárdio normal como mostrado na Figura 3 (T1 mapa representativo). Antes da administração de gadopentetato dimeglumina, miocárdio T1 apresenta valores menores do que o sangue dentro da cavidade do ventrículo esquerdo. Nos primeiros minutos após a administração do agente de contraste, T1 do sangue é mais reduzido do que o de miocárdio. Embora os dados apresentados a partir de um animal saudável mostra comportamento T1 homogênea em todo o miocárdio, a presença de lesão miocárdica por exemplo, em modelos de infarto do miocárdio demonstraria encurtamento T1 na região afetada. Mapas T1 pode ser reconstruído para qualquer fase do ciclo cardíaco (Figura 3c).
Figura 1. Esquema de pulso seqüência de conjuntos de dados totalmente amostrados e esquemas de reconstrução de imagens multimodais Top:. Esquema seqüência de pulsos SALLI. Após um pulso de inversão adiabático (180 °), os dados de imagem para o primeiro segmento radial (segmento = setores de círculos coloridos) são continuamente amostrado para as fases cardíacos consecutivos (círculos de tamanhos diferentes) e outros ciclos cardíacos (diferentes cores círculo), durante uma pré-definido AD enquanto se recupera magnetização com uma constante de tempo T1 * (linha contínua). A resolução temporal (por exemplo, o número de fases cardíacas), teoricamente, é limitado pelo tempo de repetição mínimo. Após uma RD predefinido, durante o qual se recupera magnetização sem quaisquer perturbações induzidas por leitura com uma constante de tempo T1 (linha tracejada), o processo é repetido para o próximo segmento radial e assim por diante. A. Reconstrução de mapas T1. Em uma primeira etapa, as imagens em bruto para o número de ciclos cardíacos abrangidas pela AD são reconstruídos a partir de todos os dados de imagem disponíveis adquiridos durante uma janela de tempo pré-definido dentro do intervalo RR (por exemplo, durante a sístole). Numa segunda etapa, de ajuste de curva não linear de pixel é realizada e sábio resultante T1 * valores são corrigidos para o desvio de leitura induzida da curva de recuperação de magnetização para gerar o mapa T1 a partir dessas imagens em bruto. B. reconstrução de imagens IR-preparadas. Para obter um intervalo predefinido após inversão (por exemplo, 100-300 ms), um conjunto de imagens IR-preparadas com passos de tempo predefinido (por exemplo, a inversão 25 ms) é reconstruída a partir da imagem de todos os dados disponíveis dentro do intervalo. C. A reconstrução de imagens cine. Cine imagens para um número predeterminado de fases cardíacas são reconstruídos a partir de todos os dados da imagem de tempo para além do ponto no qual toda a magnetização longitudinal, no interior do campo de visão tinha recuperado em, pelo menos, 90%. (Messroghli et al., Animal pequeno olhar armário recuperação de inversão (SALLI) para a geração simultânea de mapas T1 e cine e reversimagens de íons de recuperação preparados em altas taxas de coração: experiência inicial, radiologia de 2011. Reproduzido com permissão da RSNA). Clique aqui para ver a figura maior .
Figura 2. Instalação experimental de ressonância magnética. Configuração experimental MRI, incluindo o posicionamento de animais no suporte de animais e as possibilidades de monitoramento durante a digitalização.
Figura 3. Representante SALLI pilha de um saudável Sprague-Dawley: a) cine imagem diástole, b) cine imagem sístole, c) mapa T1 antes da administração intravenosa de gadopentetato-dimeglumina (diástole), d) LImage GE antes da administração intravenosa de gadopentetato-dimeglumina. Normalmente SALLI dados: espessura de corte (mm) 2,4; FOV (mm) 64 x 64; fatia de pixel (mm) 0,59 x 0,59; ângulo de inclinação de 10 °, AD (ms) 4.000; RD (ms) 4.000, lei. TR / TE (ms) 6.7/2.7; NSA 2, as fases de coração 12; temporais fator Undersampling 2, freqüência cardíaca (bpm) 320; duração de varredura de 7 minutos.
AD = aquisição duração
bpm = batimentos por minuto
CMR = cardíaca por ressonância magnética
ECV = fração de volume extracelular
IR = inversão recuperação
LGE = realce pelo gadolínio tarde
NSA = número de sinais de média
RD = duração do relaxamento
SALLI = pequeno Look-Locker recuperação inversão animais
TR = tempo de repetição
TE = tempo de eco
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Discussion
Aqui apresentamos um método para gerar multi-modalidade (cine MR, inversão-recuperação e T1 mapas) imagens de RM em pequenos animais. Pesquisa animal pequeno desempenha um papel cada vez mais importante na pesquisa da doença cardiovascular e CMR é uma ferramenta poderosa, permitindo-nos a estudar a composição do miocárdio função, estrutura e tecido. No entanto, pequenos animais CMR tem uma série de desafios únicos devido às altas taxas de coração e de tamanho pequeno coração. Melhores métodos de imagiologia, incluindo os métodos mais eficientes de tempo irá desempenhar um papel adicional no desenvolvimento desta técnica.
A configuração inicial do animal é uma parte crítica do presente protocolo. É importante não só para permitir a geração de imagens óptimas, mas também para permitir que o animal de permanecer estável durante o exame, muitas vezes prolongada (protocolo completo incluindo a reconstrução leva cerca de 2 horas). Como as imagens são fechado com o ECG, a interferência de mau contato chumbo, oude laços formados a partir de cabos de ECG, pode levar a tempos de varredura prolongadas ou insuficiência das seqüências. Um mau sinal ECG devido a altas taxas cardíacas ou arritmia é um dos principais desafios do pequeno animal CMR. Além disso, a temperatura e da anestesia deve ser cuidadosamente controlada, para obter medições precisas e reprodutíveis permitir que os animais submetidos a um exame prolongado. De um modo semelhante a um exame padrão CMR humano, o coração está localizado, seguido por dois exames cine-eixo longo que, em seguida, permitir que o eixo curto SALLI imagens (T1 mapas) a ser executada. Dependendo de uma dada aplicação, existe uma série de variações em relação às imagens SALLI: 1) Um único eixo curto pré-contraste SALLI e múltipla eixo curto pós-contraste SALLI (como apresentado aqui). Esta abordagem permite que a informação funcional, o tamanho do enfarte, bem como informações básicas sobre ECV a ser obtida. 2) Multiple-eixo curto pré-contraste e multiple-eixo curto pós-contraste SALLI. Este protocolo inclui informações sobre regionaedema l miocárdio e distribuição de ECV (por exemplo, no enfarte agudo do miocárdio) com o custo de tempo de varredura prolongada. 3) Single-slice pré-e pós-contraste SALLI, multi-slice cine convencional. Esta abordagem rápida produz informações funcionais e ECV global, e pode ser suficiente em modelos de doença miocárdica difusa.
Seqüências CMR existentes podem obter excelentes imagens cine MR em seres humanos e animais de pequeno porte. LGE imagens em pequenos animais continua a ser um desafio. Devido às altas taxas de coração, tempo de aquisição para uma seqüência de recuperação preparado inversão é aumentada para 6-10 minutos por imagem 13, o que causa sérios problemas com o ajuste do tempo de inversão de sinal do miocárdio nulo saudável.
T1 quantificação fornece informações sobre as características do tecido e cinética de gadolínio. Métodos T1 cardíacas típicos requerem a aquisição de imagens múltiplas com diferentes tempos de inversão para permitir uma ACCURATe ajuste da curva T1 subjacente 14. Técnicas de mapeamento T1 para aplicação em seres humanos normalmente adquirir imagens matérias não-segmentado, com duração de 150-200 ms cada. Este método não é adequado para animais de pequeno porte, onde se espera que as taxas de coração 200-600 batimentos por minuto (ciclos cardíacos, ou seja, de 100-300 ms). SALLI resolve este problema através de uma abordagem segmentada, permitindo assim T1 miocárdio a ser quantificado em ratos.
T1 mapeamento fornece uma abordagem quantitativa para caracterização do miocárdio. Ela permite, portanto, os processos de difuso a ser estudado. T1 valores podem ser comparados entre os estudos individuais e assuntos individuais, permitindo o estudo de alterações crônicas no miocárdio. A capacidade de avaliar simultaneamente a função e as propriedades do miocárdio vai permitir o estudo da formação de lesão miocárdica cronológico. No futuro, a imagiologia multimodal permitirá que a combinação de informação funcional com qualitativa e quantitavaliação ative do miocárdio para fornecer um quadro mais completo da doença cardiovascular.
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Disclosures
Todos os procedimentos com animais foram conduzidos de acordo com as Diretrizes para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório, e aprovado pelas autoridades locais de cuidados de animais. Não há conflitos de interesse declarados.
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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