Summary
Contraste mejorado resonancia magnética cardiaca (RMC) permite integral
Abstract
Animales de formación de imágenes por resonancia magnética pequeño es una herramienta importante para estudiar la función cardiaca y cambios en el tejido del miocardio. Las frecuencias cardíacas altas de animales pequeños (200 a 600 latidos / min) han limitado previamente el papel de RMC. Recuperación de la inversión Mira-Locker animal Pequeño (SALLI) es una secuencia de mapeo T1 para animales pequeños para superar este problema 1. Mapas T1 proporcionan información cuantitativa acerca de alteraciones de los tejidos y la cinética de agente de contraste. También es posible detectar los procesos de miocardio difusas tales como la fibrosis intersticial o edema 1-6. Por otra parte, a partir de un único conjunto de datos de imagen, es posible examinar la función del corazón y el infarto de cicatrización mediante la generación de cine y de recuperación de la inversión-preparados finales de gadolinio de tipo mejora de imágenes de RM 1.
El video muestra presenta paso a paso los procedimientos para llevar a cabo pequeños animales RMC. Esta es presentada aquí con un Sprague-Dawl saludableey rata, sin embargo, naturalmente, que se puede extender a diferentes modelos cardíacos pequeños animales.
Introduction
La miocarditis es una de las principales causas de la insuficiencia cardiaca aguda, muerte súbita, y la miocardiopatía dilatada crónica 7. CMR se ha establecido como la técnica estándar de oro para la medición de la función y para el análisis de tejidos in vivo. Nuevas técnicas de imagen y mejoras en la formación de imágenes no sólo podrían mejorar el diagnóstico de la miocarditis, sino también ayudar al estudio de la fisiopatología y la identificación de dianas terapéuticas velocidad 8-10. Imágenes de pequeños animales es una herramienta importante para el estudio de las enfermedades cardiovasculares. Las técnicas utilizadas habitualmente en clínica CMR, como el realce tardío de gadolinio (RTG) no pueden ser fácilmente transferidos a pequeña CMR animal, debido a las altas tasas de corazón de los animales, pero ya se pudo demostrar 11. La pequeña recuperación de la inversión Look-Locker animales (SALLI) enfoque genera datos de imágenes multimodales establece teniendo en cuenta la evaluación integral tanto de la función cardiaca y la morfología (Figuras 1 aº 3). Aquí se muestra, en detalle, el procedimiento y la configuración para obtener imágenes de animales pequeños con un protocolo típico SALLI. En particular, se muestra la reconstrucción y el análisis de los conjuntos de datos de formación de imágenes T1.
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Protocol
1. Preparación
1.1. Anestesia de las ratas
- Coloque la rata en una cámara rellenada previamente con isoflurano (dependiendo del tamaño de la cámara alrededor de 3 minutos de 5%) para anestesiar la rata.
- Una vez anestesiado, retire la rata y pesarlo.
- Coloque la nariz de la rata en la máscara de anestesia (isoflurano 2-3% de oxígeno en 1 L / min) para mantener la anestesia. Durante la anestesia con isoflurano, las tasas de corazón de ratas disminuyen a 300-340 latidos por minuto (lpm 380-420 en ratones).
1.2. Insertar una cánula vena de la cola
- Lavar la cola de la rata con agua tibia (38 ° C) y jabón para permitir que los vasos sanguíneos sean más fáciles de ver.
- Canular ya sea la vena, que se puede ver fácilmente en la cara lateral de la cola. Uso de un G catéter iv 22-24, comenzar intentos aproximadamente 1/3 de la distancia desde la punta.
- Si los esfuerzos iniciales no tienen éxito, vuelva a intentar más proximal.
- Tomar muestras de sangre,ple para el análisis de hematocrito (necesario para calcular la fracción de volumen extracelular = VCE).
- Asegure el catéter iv con pegamento de la piel y la cinta.
1.3. Posicionamiento de los electrodos
- Limpie todas las almohadillas con alcohol hisopo saturado o con agua y jabón.
- Se necesitan cuatro electrodos, uno para cada pie.
- Conecte los electrodos a la mitad de la almohadilla plantar y fijarlos con cinta adhesiva.
- Giro o trenzar los cables de ECG alrededor de la otra para minimizar la formación de bucles que podrían causar interferencias con la señal de ECG.
2. Exploración
2.1. Posicionamiento del animal y el seguimiento
- Coloque la rata en una posición supina o prona en el tubo de imagen y posicionar el corazón en el centro de la bobina.
- Organizar la rata de modo que su nariz se apoya en el cono que proporciona anestesia con isoflurano (2-3% de oxígeno en 1 L / min). La rata se le permite a la respiraciónlibremente por todo el procedimiento de imagen entera.
- Coloque el sensor del termómetro en el orificio anal y fijarlo en la mesa con cinta adhesiva.
- La temperatura corporal se mantiene a 38 ± 1 ° C por un sistema de calefacción de agua caliente. La estera de calentamiento se coloca bajo el aspecto inferior del animal que se extiende fuera de la bobina. Por favor, ver la representación esquemática de la configuración experimental MRI (Figura 2) para más detalles.
- Conecte los electrodos de ECG, una vez que la señal de ECG es estable comenzarán imágenes.
2.2. Parámetros del protocolo Scan / Imágenes
- En este estudio se utilizó un sistema de Ingenia 3.0T MRI clínica Philips con una bobina de 70 mm de diámetro interior [los requisitos del sistema de RM son un pequeño orificio (por ejemplo, 16 cm) o de gran calibre (tamaño humano, por ejemplo, 65 cm) con pequeño animal dedicado bobina, capacidades sincronización con el ECG de ritmo cardíaco hasta 500/min, el suministro de oxígeno y un sistema de eliminación de gases anestésicos].
- Comience con una encuesta para localizar el corazón en el centro de la RM de campo de vista.
- Una vez que la posición es correcta, continuar con dos cámaras y cuatro cámaras de cine vistas de MRI para determinar la geometría de la pila de imágenes según el eje corto.
- Para SALLI, posición de media cavidad rebanada eje corto de las dos y las imágenes de cuatro cámaras (PreSALLI). Una combinación de 4.000 mseg duración adquisición y 4000 mseg duración relajación permite una recuperación suficiente de la magnetización a lo largo del eje z y evita el sobrecalentamiento de los gradientes. Para habilitar el análisis funcional, las fases se deben establecer en al menos 12, con submuestreo temporal del factor 2 para acelerar la adquisición.
- Inyectar el agente de contraste gadolinio en el catéter permanente, sin mover la rata. Espere cinco minutos.
- Comience a planificar SALLI como multicorte pila eje corto, que consta de al menos 7 rebanadas (grosor de corte 2,4 mm). Coloque las rodajas de modo que el más distal está por debajo de la punta del corazón y tque el nivel superior es justo distal a las válvulas cardíacas. Trate de asegurarse de que los ejes cortos son perpendiculares al tabique. Casi cada 30 minutos (en torno a tres Sallis) inyectar una nueva dosis de agente de contraste.
- Una vez finalizada la adquisición de imágenes retire la rata del escáner y permite que se recupere de la anestesia.
3. Reconstrucción de imágenes
Reconstrucción de las imágenes se puede realizar ya sea en línea con los parámetros predefinidos de reconstrucción, o fuera de línea utilizando una herramienta específica reconstrucción de la imagen:
3,1. Online Reconstrucción
- Varios parámetros pueden ser definidos incluyendo:
- Para el mapeo T1: ubicación y la anchura de la ventana de la reconstrucción en el ciclo cardiaco (por ejemplo, de 50 a 100 mseg para lograr sistólica mapa T1 a la tasa 300/min corazón)
- Para (LGE) Imágenes IR preparados: la ubicación y el ancho de la inversión de tiempo (TI) Ventana y el número de imágenes que se van wi reconstruidadelgada que la ventana (por ejemplo, TI 100-300 ms, 5 imágenes, para generar 5 imágenes LGE con TIs 100-150-200-250-300 ms).
3.2. Desconectado Reconstrucción
- Cuando se utiliza un paquete de software dedicado (GyroTools, Zürich, Suiza) para la reconstrucción de la imagen, extraer los tres conjuntos de datos (Cine mapas T1 MR, recuperación de la inversión y) de una manera más interactiva.
- Ajuste la definición de final de la sístole o al final de la diástole del T1 al seleccionar la imagen de cine correspondiente.
- Visualiza mapas de T1 como mapas de colores. Encontrar los valores exactos por los que pasa el ratón sobre un área de interés. Las imágenes se pueden guardar en varios formatos de imagen para su posterior análisis (por ejemplo, el cálculo de la ECV de pre y valores T1 post-contraste de miocardio y la piscina de sangre) 12.
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Representative Results
Aquí nos demuestran los resultados de una sana Sprague Dawley. Con una configuración de animales bien preparada hemos descrito antes, es posible obtener una señal de ECG estable. Al igual que los protocolos de RM cardíaca humana, comenzamos con un estudio para localizar el corazón. Si la posición de la rata en la bobina es correcta, continuamos con una vista de dos cámaras y una vista de cuatro cámaras para detectar la geometría de la pila SALLI.
La técnica SALLI produce tres tipos de imágenes adquiridos en el mismo tiempo. Estos son, en primer lugar, las imágenes de cine que se pueden utilizar para estudiar la función local y global del VI. LV parámetros que deben evaluarse con la ayuda de un paquete de software CMR incluyen sistólico final y el volumen diastólico final, la fracción de eyección y la masa. El segundo tipo de imagen es varias imágenes con diferentes IR TI nominal, de las cuales se pueden seleccionar las imágenes con anulación óptima del miocardio normal. Esto garantiza la máxima potenciación de áreas con fibrosis miocárdica focal / scar, como sea necesario para obtener imágenes de LGE. En tercer lugar, se generan mapas de T1. Estos deben demostrar tiempos de relajación más homogéneos miocardio sano, como se muestra en la Figura 3 (T1 representante del mapa). Antes de la administración de gadopentetato de dimeglumina, el miocardio muestra los valores T1 más cortos que la sangre dentro de la cavidad del ventrículo izquierdo. En los primeros minutos después de la administración del agente de contraste, T1 de sangre se acorta más que la de miocardio. Aunque los datos presentados de un animal sano muestra el comportamiento T1 homogénea a través de todo el miocardio, la presencia de la lesión miocárdica por ejemplo, en modelos de infarto de miocardio demostraría acortamiento de T1 en la región afectada. Mapas T1 pueden ser reconstruidos para cualquier fase del ciclo cardiaco (Figura 3c).
Figura 1. Esquema de secuencia de pulsos para los conjuntos de datos completa de la muestra y los planes de reconstrucción de imágenes multimodales Top:. SALLI esquema de secuencia de impulsos. Después de un impulso de la inversión adiabática (180 °), los datos de imagen para el primer segmento radial (segmento = sectores de círculos de colores) se muestrean de forma continua durante las fases cardíacos consecutivos (círculos de diferentes tamaños) y los ciclos cardíacos (diferentes colores círculo) durante una AD predefinido mientras que la magnetización se recupera con una constante de tiempo T1 * (línea sólida). La resolución temporal (por ejemplo, número de fases cardíacas) está teóricamente limitada por el tiempo de repetición mínimo. Después de un RD predefinido, durante el cual la magnetización se recupera sin ningún tipo de perturbaciones inducidas por lectura con una constante de tiempo T1 (línea de trazos), el proceso se repite para el siguiente segmento radial y así sucesivamente. A. Reconstrucción de los mapas de T1. En una primera etapa, imágenes en bruto para el número de ciclos cardíacos abarcados por AD se reconstruyen a partir de todos los datos de imagen disponibles adquiridos durante un intervalo de tiempo predefinido dentro del intervalo RR (por ejemplo, durante la sístole). En un segundo paso, ajuste de curva no lineal píxel a gota se lleva a cabo y que resulta T1 * Los valores se corrigen para la desviación de lectura-inducida de la curva de magnetización de recuperación para generar mapa T1 a partir de estas imágenes en bruto. B. Reconstrucción de imágenes IR-preparados. Para un intervalo predefinido después de la inversión (por ejemplo, 100-300 mseg), un conjunto de imágenes IR-preparados con pasos predefinidos de tiempo de inversión (por ejemplo, 25 ms) se reconstruye a partir de todos los datos de imagen disponibles dentro del intervalo. C. Reconstrucción de imágenes de cine. Obtuvieron imágenes de cine para un número predefinido de fases cardíacas se reconstruyen a partir de todos los datos de imagen disponibles allá del punto de tiempo en el que todo magnetización longitudinal dentro del campo de visión se había recuperado por lo menos el 90%. (Messroghli et al., Mirada recuperación de la inversión local de animales pequeños (SALLI) para la generación simultánea de T1 mapas y cine y reversion imágenes de recuperación preparados a altas frecuencias cardíacas: experiencia inicial, Radiología 2011. Reproducido con permiso del RSNA). Haga clic aquí para ver más grande la figura .
Figura 2. Montaje experimental MRI. Montaje experimental MRI, incluyendo posicionamiento de animales en el soporte de los animales y las posibilidades de control durante la exploración.
Figura 3. Representante SALLI pila de una sana rata Sprague-Dawley: a) Cine imagen diástole, b) cine imagen sístole, c) mapa T1 antes de la administración intravenosa de gadopentetato de dimeglumina-(diástole), d) LImagen de GE antes de la administración intravenosa de gadopentetato dimeglumina-. Normalmente SALLI datos: grosor de corte (mm) 2,4; FOV (mm) 64 x 64; rebanada pixel (mm) 0,59 x 0,59; ángulo de inclinación de 10 °, AD (ms) 4000; Ley de RD (ms) 4000,. TR / TE (ms) 6.7/2.7; NSA 2, las fases del corazón 12, factor de submuestreo temporal 2, la frecuencia cardiaca (lpm) 320, la duración del análisis 7 minutos.
AD = acquisition duración
lpm = latidos por minuto
CMR = resonancia magnética cardiaca
VCE = fracción de volumen extracelular
IR = recuperación de la inversión
LGE = realce tardío de gadolinio
NSA = Número de Señales promedio
RD = duración de la relajación
SALLI = pequeña Look-Locker de recuperación de la inversión de los animales
TR = tiempo de repetición
TE = tiempo de eco
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Discussion
Aquí presentamos un método para generar múltiples modalidades (cine MR, inversión-recuperación y los mapas T1) imágenes de RM en pequeños animales. Investigación animal pequeño juega un papel cada vez más importante en la investigación de la enfermedad cardiovascular, y CMR es una herramienta poderosa que nos permite estudiar la función, la estructura y composición del tejido del miocardio. Sin embargo, los pequeños CMR animal tiene una serie de desafíos únicos debido a las altas tasas de corazón y el pequeño tamaño del corazón. Mejora de los métodos de formación de imágenes, incluidos los métodos más eficientes de tiempo tendrán un papel significativo en el desarrollo de esta técnica.
La configuración inicial de los animales es una parte fundamental de este protocolo. Es importante no sólo para permitir la generación de imágenes óptimas, sino también para permitir que el animal se mantenga estable durante todo el examen a menudo prolongada (protocolo completo incluyendo la reconstrucción tarda aproximadamente 2 horas). Como las imágenes son cerrada con el ECG, la interferencia de un mal contacto de plomo ode los bucles formados a partir de los cables de ECG, puede conducir a tiempos de exploración prolongados o el fracaso de las secuencias. Una señal de ECG pobre debido a las altas tasas de corazón o arritmia es uno de los principales retos de la pequeña CMR animal. Además, la temperatura y la anestesia deben ser controladas cuidadosamente para obtener mediciones reproducibles, precisos y permitir que los animales se someten a examen prolongado. De una manera similar a un examen de CRM humano estándar, el corazón se encuentra, seguido de dos exploraciones de cine de eje largo que a continuación, permiten que el eje corto SALLI imágenes (mapas T1) a realizar. Dependiendo de la aplicación dada, hay una serie de variaciones con respecto a las imágenes SALLI: 1) Una sola eje corto de pre-contraste SALLI y múltiples eje corto de post-contraste SALLI (tal como se presenta aquí). Este enfoque permite que la información funcional, el tamaño del infarto, y la información básica sobre la VCE a obtener. 2) Multiple eje corto pre-contraste y múltiples eje corto post-contraste SALLI. Este protocolo añade información sobre regional edema miocárdico y la distribución de la VCE (por ejemplo, en el infarto agudo de miocardio) a costa de tiempo de exploración prolongada. 3) de un segmento pre-y post-contraste SALLI, multi-slice cine convencional. Este enfoque proporciona rápida información funcional y ECV global, y podría ser suficiente en modelos de enfermedad miocárdica difusa.
Existentes secuencias CMR pueden obtener cine excelentes imágenes de RM en los seres humanos y los animales pequeños. Imágenes LGE en pequeños animales sigue siendo un desafío. Debido a las altas tasas de corazón, el tiempo de adquisición de una secuencia de recuperación preparado inversión se incrementó a 6-10 minutos por imagen 13, que causa serios problemas con el ajuste de la inversión de tiempo para anular la señal del miocardio sano.
T1 cuantificación proporciona información sobre las características del tejido y la cinética de gadolinio. Métodos T1 cardíacos típicos requieren la adquisición de varias imágenes con diferentes tiempos de inversión para permitir una accuratmontaje e de la curva T1 subyacente 14. Técnicas cartográficas T1 para aplicaciones humanas suelen adquirir imágenes en bruto no segmentados con una duración de 150-200 milisegundos cada uno. Este método no es adecuado para pequeños animales, donde se espera que las tasas de corazón 200 a 600 latidos por minuto (es decir, ciclos cardíacos de 100 a 300 mseg). SALLI resuelve este problema mediante el uso de un enfoque segmentado, permitiendo de ese modo T1 del miocardio que se deben cuantificar en ratas.
Cartografía T1 proporciona un enfoque cuantitativo para la caracterización de miocardio. Por lo tanto, permite a los procesos difusos que se estudiarán. Valores de T1 se pueden comparar entre los estudios individuales y los sujetos individuales, lo que permite el estudio de los cambios crónicos en el miocardio. La capacidad de evaluar simultáneamente la función y las propiedades de miocardio permitirá estudio de la formación cronológica de la lesión miocárdica. En el futuro, imagen multimodal permitirá que la combinación de la información cualitativa y funcional con quantitevaluación tivo del miocardio para proporcionar una imagen más completa de la enfermedad cardiovascular.
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Disclosures
Todos los procedimientos con animales se realizaron de conformidad con las Directrices para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio, y aprobadas por las autoridades locales de cuidado de los animales. No hay conflictos de interés declarado.
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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