Summary
对比度增强心脏磁共振（CMR）成像允许全面
Abstract
小动物磁共振成像研究心脏功能和心肌组织的变化是一个重要的工具。心脏速率高的小动物（200〜600次/分）先前限于CMR成像的作用。小动物查找储物柜的反转恢复（SALLI）是一个小动物来克服这个问题1 T1映射序列。 T1的地图提供组织改建和造影剂动力学的定量信息。另外，也可以检测弥漫性过程，如心肌间质纤维化或水肿1-6。此外，从一个单一的图像数据集，它能够检查心脏功能和心肌疤痕通过生成电影和反转恢复制备的晚期钆增强型MR图像1。
视频显示一步一步的程序进行小动物CMR成像。在这里，它是一个健康成年DAWL的带有安永大鼠，然而自然地，它可以扩展到不同心脏的小动物模型。
Introduction
心肌炎的一个主要原因是急性心脏衰竭，猝死，慢性扩张性心肌病7。 CMR已经建立的测量功能和体内组织分析的金标准技术。新型成像技术和改进在成像不仅可以提高诊断心肌炎，而且还帮助的病理生理研究和治疗靶点的速度辨识8-10。小动物成像是研究心血管疾病的一个重要工具。常规使用的技术，如在临床CMR晚钆增强（LGE）不能很容易地转移到小动物CMR由于高动物的心脏速率，但已经可以显示11。小动物看储物柜反转恢复方法（SALLI）生成的多模态图像数据，全面评估心脏功能和形态（ 图1设置允许ND 3）。这里，我们表明，在详细地说，程序和设置用于小动物成像一个典型的SALLI协议。特别是，我们表明T1成像数据集的重建和分析。
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Protocol
1。准备
1.1。麻醉的老鼠
- 将大鼠预先填充到腔室与异氟醚（约3分钟，5％的腔室的大小而定）麻醉大鼠。
- 一旦麻醉，取出大鼠和称重。
- 将鼻子的大鼠维持麻醉的麻醉面罩（异氟醚2-3％氧气1升/分钟）。在异氟醚麻醉大鼠心脏率下降到300-340 BPM（BPM在小鼠380-420）。
1.2。插入一个尾静脉插管
- 洗净用温水（38℃）和肥皂大鼠的尾部允许的血管更容易被看到。
- 无论是静脉导管插入，它可以很容易地看到的尾部的外侧面上。使用一个22-24ĝ的静脉导管，开始尝试小费的方式，从约1/3。
- 如果最初的努力是不成功的，近端重试。
- 以血液SAM辉进行分析的血细胞比容（必要计算细胞外体积分数= ECV）。
- 固定静脉导管与皮肤的胶水和胶带。
1.3。电极定位
- 饱和的酒精棉签或用肥皂和水清洗脚垫。
- 四个电极是必要的，为每个脚之一。
- 将足垫的中间电极，并用胶带固定。
- 扭曲或辫子对方心电图电缆周围形成的循环，会导致ECG信号干扰降到最低。
2。扫描
2.1。定位的动物和监测
- 将大鼠仰卧或俯卧位上的摄像管中，并定位在心脏中的线圈中心。
- 排列，所以，它的鼻子在于提供异氟醚麻醉（2-3％氧1L /分钟）在锥形大鼠。允许将大鼠呼吸自由在整个成像过程。
- 在肛门口的温度计将传感器，并用胶带固定在桌子上。
- 体温保持在38±1°C的温水加热系统。变暖垫被放置在延伸的外线圈的动物的下方面。请参见示意图MRI实验装置（ 图2）更多的细节。
- 将ECG电极，一旦心电图信号是稳定开始成像。
2.2。协议/影像扫描参数
- 在这项研究中采用了飞利浦INGENIA 3.0T临床磁共振成像系统的电磁线圈70内径[MR系统的要求是小口径（ 如 16厘米）或大口径专用的小动物（人类的大小， 例如 65厘米）线圈，ECG门控功能的心脏速率高达500/min，供氧和麻醉气体清除系统]。
- 开始一项调查，以核磁共振成像视场的中心的中心定位。
- 一旦位置是正确的，则继续与两腔和四腔电影MRI的意见以确定的几何形状的短轴图像的堆栈。
- 位置对于SALLI，中期腔短轴切片两和四腔图像（PreSALLI）。 4000毫秒采集持续时间和4000毫秒松弛持续时间的组合允许沿z轴的磁化有足够的恢复和防止过热的梯度。要启用的功能分析，相应设置为至少12，时空欠采样因子为2，加快收购。
- 基于钆造影剂注入到留置导尿管，而移动鼠。等待5分钟。
- 开始规划多层短轴栈，包括至少7片（切片厚度2.4毫米）SALLI。定位片，使最前端的心脏和t的顶点以下他顶层是远端心脏瓣膜。尝试，以确保短的轴垂直于隔垫。几乎每隔30分钟（大约三萨里斯）注入另一剂量造影剂。
- 当完成图像采集从扫描仪中删除的大鼠，使其从麻醉中恢复。
3。图像重建
可以进行图像重建，在网上使用预定义的重建参数或离线使用专用的图像重建工具：
3.1。在线重建
- 可以定义各种参数包括：
- 对于T1映射：重建窗口的位置和宽度的心动周期内（ 例如，从50到100毫秒至实现收缩T1的地图心律300/min）
- 对于红外准备的（LGE）图像：反转时间（TI）的位置和宽度窗口和数量的图像重建的Wi薄，窗口（ 如 TI 100-300毫秒，5幅图像，生成5 LG电子图像与TI的100-150-200-250-300毫秒）。
3.2。离线重建
- 当使用专用软件包（Gyrotools，Zürich，瑞士）进行图像重建，在一个更具交互性的方式提取的三组数据（电影MR，反转恢复和T1地图）。
- 调整为T1通过选择相应的电影图像的最终收缩或舒张末期的定义。
- T1的地图可视化彩色地图。查找精确值，通过鼠标感兴趣的领域。图像可以存储在各种图像格式，以供进一步分析（ 例如，计算从对比度的前置和后置的T1值心肌和血池的ECV）12。
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Representative Results
在这里，我们展示了从健康成年大鼠结果。精心准备的动物设置，我们之前描述的，它有可能获得一个稳定的心电图信号。类似人类心脏MRI协议，我们开始一项调查，以找出心。如果大鼠在线圈的位置是正确的，我们将继续与二腔观和四腔观检测为SALLI堆栈的几何形状。
的SALLI技术产生三种类型的在同一时间获得的图像。这是，首先，电影的图像，可以用于研究局部和全局的LV功能。 LV与CMR软件包的帮助下进行评估的参数包括结束收缩和舒张末卷，射血分数，和质量。第二种类型的图像是不同面值的TI多个红外图像，从中可以选择具有最佳的调零的正常心肌的图像。这将确保最大的领域增强局灶性心肌纤维化/ SC芳所需的LG电子成像。第三，T1地图生成。这些应表现出均匀的弛豫时间以上的健康心肌所示，在图3（代表T1地图）。钆喷酸葡胺给药前，心肌具有短T1值比血液内的低压腔。造影剂给药后的第一分钟，缩短T1的血液比心肌。虽然提出从健康动物的数据显示同质的T1的行为在整个心肌，心肌损伤， 例如心肌梗死模型表明在受影响地区的T1缩短。 T1映射可重构的任何相位的心脏周期（ 图3c）。
图1。脉冲序列完全采样数据集多式联运图像和重建计划的方案。：SALLI脉冲序列计划。后的绝热反相脉冲（180°）的图像数据的第一径向段（段=彩色部门的圆）连续采样在预定的AD心脏连续相（不同尺寸的圆）和心脏周期（不同的圆色）而磁化强度恢复的时间常数T1 *（实线）。时间分辨率（如心脏阶段数），理论上最小重复时间的限制。经过一个预定义的RD，在此期间，磁化强度没有任何读出引起的扰动与时间常数T1（虚线）中恢复，该过程重复进行下一个径向段，等等。A.重建T1地图。在第一步骤中，包括原始图像的数量的心动周期由AD从所有可用的获取的图像数据ð重建uring在预定的时间窗口内的RR间隔（ 例如在收缩）。在第二步骤中，进行逐像素的非线性曲线拟合得到的T1 *值进行校正的磁化恢复曲线生成T1从这些原始图像的地图读出引起偏差。B. IR制备图像重建。反转之后，经过一个预定义的时间间隔（ 例如 100-300毫秒），IR制备一组图像反转的时间（ 例如 25毫秒）使用预定义的步骤从所有图象数据的时间间隔内被重建。：C.重构的电影图像。心脏阶段预定数量的电影图像重建的视场范围内的所有纵向磁化回收至少90％的时间点以后的所有的图像数据。 （Messroghli 等，小动物的样子更衣室反转恢复T1的地图和电影，并同时产生反向（SALLI）离子回收准备图像在心脏率高：初步经验后，2011年放射。转载许可RSNA） 点击此处查看大图 。
图2。的MRI实验装置。核磁共振实验设置，包括动物到动物持有人的定位和监控的可能性，同时扫描。
图3。从健康SD大鼠：1）电影图像舒张，B）的的代表SALLI栈电影图像收缩，C）T1地图前静脉注射钆喷酸葡胺（舒张），D）LGE形象钆喷酸葡胺静脉给药前。通常SALLI数据：切片厚度（mm）2.4，视场（毫米）64×64像素片（毫米）0.59×0.59;翻转角10°; AD（毫秒）4,000;：RD（毫秒）4,000法案。 TR / TE（毫秒）6.7/2.7; NSA 2，心脏12期;时空欠因子2，心脏频率（BPM）320，扫描时间7分钟。
AD =收购期限
BPM =每分钟心跳
CMR =心脏磁共振
ECV =外体积分数
IR =反转恢复
LG电子=钆增强后期
NSA =信号的平均数目
RD =放松持续时间
SALLI =小动物看储物柜反转恢复
TR =重复时间
TE =回波时间
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Discussion
在这里，我们提出了一种方法来生成小动物多模态（电影MR反转恢复和T1地图）MR图像。小动物的研究中扮演着越来越重要的作用，在心血管疾病的研究和CMR是一个强大的工具，使我们能够学习的功能，结构和组织组成的心肌。然而，小动物CMR有许多独特的挑战，由于高心脏和心脏大小小。在这项技术的发展，改进的成像方法，包括更多的时间有效的方法将进一步发挥作用。
初始设置的动物是这个协议的一个重要组成部分。重要的是不仅允许产生最佳的图像，而且还允许整个往往延长的检查（包括重建完整的协议时间约2小时），以保持稳定的动物。由于图像是门控与心电图，干扰铅接触不好，或从ECG电缆形成的环路，可导致扫描时间延长或失败的序列。一个可怜的心电图信号由于心脏高利率或心律失常是小动物CMR的主要挑战之一。此外，必须小心地控制温度和麻醉，获得精确的，可重复的测量，并让动物进行延长的检查。以类似的方式，以一个标准的人类CMR检查，心脏的位置，随后的两个长轴的电影，然后允许的短轴SALLI的影像（T1映射）进行扫描。根据给定的应用，也有一些变化有关SALLI图像：1）单短轴对比前SALLI多个短轴后的对比SALLI（这里介绍）。这种方法允许信息功能，心肌梗死面积，对ECV要获得的基本信息。 2）多短轴预对比度和多个短轴对比后SALLI。此协议增加信息，自治区升心肌水肿及分销的ECV（ 如急性心肌梗死）扫描时间延长的成本。 3）单切片预处理和后对比SALLI，多片常规电影。这种快速的方法产生的功能信息和全球ECV，弥漫性心肌病模型中可能就足够了。
现有的CMR序列能获得优秀电影MR图像在人类和小动物。 LG电子成像在小动物仍然是一个挑战。由于高心率，采集时间的反转恢复制备的序列增加每幅图像13，这会导致严重的问题，与反转时间调整为null信号，从健康的心肌中的6-10分钟。
T1量化提供有关组织的特点和钆动力学的信息。典型的心脏T1方法需要采集多个图像与不同的反转时间允许的accurat易连接相关T1曲线14。 T1映射技术为人类应用程序通常收购非分割原始图像，每个150-200毫秒的持续时间。这种方法是不适合的小动物，其中心脏每分钟200-600拍的价格从预期（ 即心动周期为100 - 300毫秒）。 SALLI采用分段的方法，解决了这个问题，从而使量化大鼠心肌T1。
T1映射提供了一个定量的方法表征心肌。因此，它允许弥漫过程加以研究。个人之间的研究和个体对象的T1值进行比较，允许研究在心肌中的慢性病变。的能力，同时评估功能和心肌特性将允许心肌损伤的形成年代学研究中的应用。在将来，将多模态成像允许组合功能信息定性和quantit的的积极行动的心肌评估心血管疾病提供更完整的画面。
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Disclosures
根据实验室动物护理和使用指南，所有动物的程序进行，由当地动物保健当局批准。没有利益冲突的声明。
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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