Summary
Kontrastlı kardiyak manyetik rezonans (CMR) görüntüleme kapsamlı sağlar
Abstract
Küçük hayvan manyetik rezonans görüntüleme kalp fonksiyonu ve miyokard doku değişiklikleri incelemek için önemli bir araçtır. Küçük hayvanlar (200 ila 600 atım / dk) yüksek kalp hızı daha önce CMR görüntüleme rolü sınırlıdır. Küçük hayvan Bak-Locker inversiyon kurtarma (SALLI) bu sorunun 1 üstesinden gelmek için küçük hayvanlar için bir T1 haritalama dizisidir. T1 haritalar doku değişiklikleri ve kontrast madde kinetik hakkında nicel bilgi sağlar. Bu tür interstisyel fibrosis veya ödem 1-6 gibi yaygın miyokard işlemleri tespit etmek de mümkündür. Ayrıca, görüntü verilerini tek bir dizi, kalp fonksiyonu ve sine ve inversiyon kurtarma hazırlanmış geç gadolinyum geliştirme tipi MR görüntüleri 1 üreterek yara miyokard incelemek mümkündür.
Sunulan video prosedürleri küçük hayvan CMR görüntüleme gerçekleştirmek için adım adım gösterir. Burada Sprague-Dawl sağlıklı bir ile sunulmaktadırey sıçan, ancak doğal olarak farklı kalp küçük hayvan modelleri için uzatılabilir.
Introduction
Miyokardit akut kalp yetmezliği, ani ölüm ve kronik dilate kardiyomiyopati 7 önemli bir nedenidir. CMR fonksiyon ölçümü için ve in vivo doku analizi için altın standart yöntem olarak kurulmuştur. Roman görüntüleme teknikleri ve görüntüleme iyileştirmeler sadece miyokardit tanısı geliştirmek, aynı zamanda patofizyolojisi ve tedavi hedefleri 8-10 hızı belirlenmesi çalışma yardımcı olamazdı. Küçük hayvan görüntüleme kalp ve damar hastalıkları çalışma için önemli bir araçtır. Bu geç gadolinyum geliştirme (LGE) olarak rutin klinik CMR kullanılan teknikleri, kolayca hayvanların yüksek kalp hızı nedeniyle küçük hayvan CMR transfer edilemez, ancak zaten 11 gösterilebilir. Yaklaşım çok modlu görüntü verilerini oluşturur küçük hayvan Look-Locker inversiyon kurtarma (SALLI) kalp fonksiyonu ve morfolojisi hem de kapsamlı bir değerlendirme (Şekil 1 için izin ayarlarnd 3). Burada ayrıntı, prosedür ve tipik SALLI protokol ile küçük hayvan görüntüleme için kurulum, göstermektedir. Özellikle biz T1 görüntüleme veri setleri yeniden inşası ve analiz göstermektedir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Hazırlık
1.1. Sıçan anestezi
- Sıçan uyuşturmak için izofluran (% 5, yaklaşık 3 dakika odasının boyutuna bağlı olarak) ile doldurulmuş bir bölme içine sıçan yerleştirin.
- Bir kez anestezi, sıçan kaldırmak ve tartılır.
- Anestezi korumak için anestezi maskesi (oksijen 1 L / dk izofluran% 2-3) içine sıçan burun yerleştirin. Izofluran ile anestezi sırasında, farelerin kalp hızı 300-340 bpm (farelerde 380-420 bpm) için azaltın.
1.2. Bir kuyruk ven kanül takın
- Kan damarlarının daha kolay görülebilir olmasını sağlamak için, sıcak su (38 ° C) ve sabun ile sıçan kuyruk yıkayın.
- Kolayca kuyruk lateral görülebilir ya damar, cannulate. Bir 22-24 G iv kateter kullanarak, girişimleri yaklaşık 1/3 ucundan yol başlar.
- Ilk çabalar başarısız olursa, daha proksimale yeniden deneyin.
- Kan sam alhematokrit analizi (hücre dışı hacim oranı = ECV hesaplamak için gerekli) için ple.
- Cilt yapıştırıcı ve bant ile iv kateter sabitleyin.
1.3. Elektrot Konumlandırma
- Alkol doymuş çubukla ya da sabun ve su ile ayak pedleri temizleyin.
- Dört elektrot, her ayak için bir ihtiyaç vardır.
- Kapkaççı ortasına elektrotlar takın ve yapışkan bant ile sabitleyin.
- Büküm veya EKG sinyal parazit neden olur döngüler oluşumunu en aza indirmek için birbirlerine etrafında EKG kabloları kıvrım.
2. Tarama
2.1. Hayvan ve izleme Konumlandırma
- Görüntüleme tüp üzerine sırtüstü ya da yüzükoyun pozisyonda sıçan yerleştirin ve bobinin merkezinde kalp yerleştirin.
- Burnunu (oksijen 1 L / dak 2-3%) izofluran anestezi sunar koni aittir böylece sıçan düzenleyin. Sıçan nefes izin verilirserbestçe tüm görüntüleme işlem boyunca.
- Anal deliği de termometre sensörü yerleştirin ve bant ile masaya sabitleyin.
- Vücut ısısı 38 tutulur ± 1 ° C sıcak su ısıtma sistemi. Isınma mat bobin dışına doğru uzanır, hayvanın alt yüzünde altına yerleştirilir. Daha fazla bilgi için MR deney düzeneği (Şekil 2) şematik bakın.
- EKG elektrotları bağlayın, bir kez EKG sinyali görüntüleme başlar stabildir.
2.2. Tarama protokolü / Görüntüleme parametreleri
- Bu çalışmada 70 mm iç çapı olan bir selenoid bobin ile bir Philips Ingenia 3.0T klinik MR sistemi [MR sistem gereksinimleri küçük bir delik (örneğin 16 cm) veya özel küçük hayvan ile büyük delik (insan boyutu, örneğin 65 cm) olan kullanıldı bobin, 500/dak, anestezik gazlar için oksijen kaynağı ve bir kaldırma sistemi] için kalp hızı için EKG yolluk yetenekleri kadar.
- Görüş MRG alanının merkezinde kalp bulmak için bir anket ile başlayın.
- Konumu doğru bir kez, kısa eksen görüntülerin yığının geometri belirlemek için iki odalı ve dört odacıklı manyetik rezonans görüntüleme manzaralı devam ediyor.
- Iki ve dört boşluk görüntüleri (PreSALLI) üzerine SALLI için, konum orta boşluğu kısa eksen dilim. 4000 msn satın alma süresi ve 4000 msn dinlenme süresi kombinasyonu z ekseni boyunca manyetizasyon yeterli iyileşme sağlar ve eğimleri aşırı ısınmasını engeller. Fonksiyonel analiz etkinleştirmek için, aşamaları satın hızlandırmak için faktör 2 zamansal Undersampling ile, en az 12 olarak ayarlanmalıdır.
- Sıçan hareket ettirmeden, kalıcı kateter içine gadolinyum tabanlı kontrast madde enjekte edilir. Beş dakika bekleyin.
- En az 7 dilim (kesit kalınlığı 2.4 mm) oluşan, çok kesitli kısa eksen yığını olarak SALLI planlama başlar. En distal altında kalp ve t tepe olduğunu dilimleri yerleştirino üst düzey kalp vanaları hemen distalinde olduğunu. Kısa eksen septum dik olduğundan emin olmak için deneyin. Hemen hemen her 30 dakikada bir (üç Sallis civarında) kontrast madde bir doz enjekte edilir.
- Görüntü elde etme işlemi tamamlandığında tarayıcıdan sıçan çıkarın ve anestezi kurtarmak için izin verir.
3. Görüntü Oluşturma
Resim yeniden özel bir görüntü oluşturma seçeneğini kullanarak, önceden tanımlanmış yeniden parametreleri, veya çevrimdışı kullanarak ya online yapılabilir:
3.1. Çevrimiçi İmar
- Çeşitli parametreler de dahil olmak üzere tanımlanabilir:
- Kalp döngüsü içindeki konumu ve yeniden pencerenin genişliği (örneğin msn 50 ila 100 den kalp hızı 300/min de sistolik T1 haritası elde etmek için): T1 haritalama
- IR hazırlanmış (LGE) görüntüler için: ters zaman konumu ve genişliği (TI) görüntü pencere ve sayısı yeniden wi olmakince bu pencere (örneğin TI 100-300 msn, 5 görüntüleri, tis 100-150-200-250-300 msn 5 LGE görüntüler oluşturmak için).
3.2. Çevrimdışı İmar
- Görüntü oluşturma için özel bir yazılım paketi (Gyrotools, Zürih, İsviçre) kullanırken, daha interaktif bir şekilde üç grup veri (sine MR, inversiyon kurtarma ve T1 haritalar) ayıklayın.
- Ilgili sine görüntü seçerek T1 için son sistol veya son diyastol tanımı ayarlayın.
- Renkli haritalar gibi T1 haritalar gözünüzde canlandırın. Ilgi alanı üzerinde fare geçerek kesin değerleri bulun. Görüntüler daha fazla analiz (öncesi ve sonrası kontrast miyokard T1 değerleri ve kan havuzundan ECV örneğin hesaplama) 12 resim biçimlerini saklanabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Burada sağlıklı bir Sprague Dawley Rat elde edilen bulgular göstermektedir. Daha önce açıklanan bir iyi hazırlanmış hayvan kurulum ile, istikrarlı bir EKG sinyal almak mümkündür. Insan kardiyak MR protokolleri benzer, biz kalp bulmak için bir anket ile başlar. Bobin sıçan yerini doğru ise, biz SALLI yığını için geometri tespit etmek için iki oda görünümü ve dört odacık görüntüsü ile devam edin.
SALLI teknik aynı zamanda elde edilen görüntü üç tür üretir. Bu, öncelikle, yerel ve küresel LV fonksiyonu çalışma için kullanılabilir sine görüntülerdir. Bir CMR yazılım paketi yardımı ile değerlendirilmelidir LV parametreleri sistol sonu ve diyastol sonu hacimleri, ejeksiyon fraksiyonu, ve kitle içerir. Görüntünün ikinci tip, normal miyokard en iyi nulling ile görüntüleri seçilebilir hangi farklı nominal TI ile birden IR görüntü vardır. Bu odak miyokard fibrozis / sn olan yerlerde maksimum geliştirme sağlarar LGE, görüntüleme için gerekli. Üçüncü olarak, T1 harita oluşturulur. Şekil 3 (temsilci T1 haritası) 'de gösterildiği gibi bu sağlıklı miyokard üzerinde homojen rahatlama kez göstermelidir. Gadopentetate dimeglumin uygulamasından önce, miyokard LV boşluğu içinde kan daha kısa T1 değerleri sergiler. Kontrast maddenin uygulanmasından sonraki ilk dakika içinde, kan T1 miyokardın daha fazla kısalır. Sağlıklı bir hayvandan sunulan veriler tüm miyokard boyunca homojen bir T1 davranışı gösterir da, miyokard enfarktüsü modellerinde miyokardiyal hasar örneğin varlığında, etkilenen bölgede T1 katı gösterecektir. T1 haritalar kalp döngüsü (Şekil 3c) herhangi bir aşaması için yeniden inşa edilebilir.
Şekil 1. Tam örneklenmiş veri setleri ve çoklu görüntülerin yeniden planları için darbe dizisi düzeni Top:. SALLI darbe dizisi düzeni. Adyabatik bir inversiyon darbe sonra (180 °), ilk radyal segment (çevrelerin bölümü = renkli sektörler) için görüntü verilerini sürekli önceden tanımlanmış bir AD sırasında ardışık kardiyak faz (farklı boyutlarda daireler) ve kalp döngüsü (farklı daire renk) için örneklenir mıknatıslanma bir zaman sabiti ile kurtarır ise T1 * (düz çizgi). Zamansal çözünürlük (örneğin, kalp faz sayısı) teorik olarak en düşük tekrarı süre ile sınırlıdır. Mıknatıslanma bir zaman sabiti T1 (kesikli çizgi) ile herhangi bir okuma-kaynaklı tedirginlikler olmadan kurtarır sırasında önceden tanımlanmış RD, sonra, sürecin T1 haritaların. A. İmar bu kadar bir sonraki radyal segment için tekrarlanır ve. İlk adımda, kalp döngü sayısı için ham görüntüleri AD kapsadığı d elde edilen tüm görüntü verilerini yeniden inşa edilirRR aralığı (sistol sırasında örneğin) içinde önceden tanımlanmış bir zaman penceresi uring. İkinci adımda, piksel-bilge doğrusal olmayan eğri uydurma yapılır ve sonuçlanan T1 * değerleri bu ham görüntülerden T1 haritası oluşturmak için mıknatıslanma kurtarma eğrisinin okuması kaynaklı sapma için düzeltilmiştir. IR-hazırlanmış görüntülerin B. Yeniden. Için ters sonra belli aralıklarla (örneğin 100-300 msn), inversiyon zaman önceden tanımlanmış adımlar (örneğin 25 msn) ile IR hazırlanmış görüntülerin bir dizi aralığında mevcut tüm görüntü verilerinden yeniden yapılmıştır. Sine görüntülerin C. Yeniden. Kalp aşamaları önceden tanımlanmış bir dizi için Cine görüntüleri görüş alanı içindeki tüm boyuna mıknatıslanma en az% 90 oranında iyileşme ile hangi zaman noktasında ötesinde mevcut tüm görüntü verilerini yeniden inşa edilir. (Messroghli ve ark., Aynı anda T1 haritalar ve sinema üretimi ve geri geri için küçük hayvan göz soyunma inversiyon kurtarma (SALLI)yüksek kalp hızlarında iyon kurtarma hazırlanmış görüntüler: ilk deneyim, Radyoloji 2.011. RSNA izni) ile yayımlanmaktadır. büyük rakam görmek için buraya tıklayın .
Şekil 2. MR deney düzeneği. Hayvan sahibinin üzerine hayvan konumlandırma ve izleme olanakları tararken dahil olmak üzere MRI deney düzeneği,.
Şekil 3,. Sağlıklı Sprague-Dawley sıçan Temsilcisi SALLI yığını: gadopentetate-dimeglumin (diyastol) intravenöz önce) sine görüntü diyastol, b) sine görüntü sistol, c) T1 haritası, d) LGadopentetate-dimeglumin intravenöz önce GE görüntü. Genellikle SALLI Veri: kesit kalınlığı (mm) 2,4; FOV (mm) 64 x 64; piksel dilim (mm) 0.59 x 0.59; çevirme açısı 10 °; AD (msn) 4.000; RD (msn) 4000, Yasası. TR / TE (msn) 6.7/2.7, NSA 2, kalp faz 12; zamansal Undersampling faktör 2, kalp frekansı (bpm) 320; tarama süresi 7 dakika.
AD = satın alma süresi
dakikada bpm = yendi
CMR = kardiyak manyetik rezonans
ECV = ekstraselüler hacim fraksiyonu
IR = inversiyon kurtarma
LGE = geç gadolinyum geliştirme
İşaret NSA = sayısı ortalama
RD = rahatlama süresi
SALLI = küçük hayvan Bak-Locker inversiyon kurtarma
TR = tekrar zaman
TE = eko zamanı
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Burada küçük hayvanlarda çok yöntem (sine MR, inversiyon-kurtarma ve T1 haritalar) MR görüntüleri oluşturmak için bir yöntem mevcut. Küçük hayvan araştırma kardiyovasküler hastalık araştırma giderek daha önemli bir rol oynar ve CMR bize miyokard fonksiyonu, yapı ve doku kompozisyon çalışmak için izin güçlü bir araçtır. Ancak, küçük hayvan CMR yüksek kalp hızı ve küçük kalp boyutu sayesinde benzersiz zorluklar bir numarası vardır. Daha fazla zaman etkin yöntemler de dahil olmak üzere görüntüleme geliştirilmiş yöntemler, bu tekniğin gelişiminde bir daha rol oynayacaktır.
Hayvan set-up ilk bu protokolün önemli bir parçasıdır. Bu en iyi görüntü üretimi için izin vermek için değil, aynı zamanda sık sık uzun süreli sınavı (yeniden yapılanma dahil olmak üzere tam protokol yaklaşık 2 saat sürer) boyunca sabit kalması için hayvan için izin için sadece önemlidir. Görüntüleri EKG, yoksul kurşun temas müdahale ile kapılı, ya daEKG kabloları oluşan döngüler gelen, dizilerin uzun tarama kere veya yetmezliğine yol açabilir. Yüksek kalp hızı ya da aritmi nedeniyle zayıf bir EKG sinyali küçük hayvan CMR en önemli sorunlarından biridir. Buna ek olarak, ısı ve anestezi dikkatle doğru, tekrar elde edilebilen ölçümlerinin elde etmek ve hayvanların uzun muayene izin vermek için kontrol edilmelidir. Bir standart insan CMR muayeneye benzer şekilde, kalp sonra kısa eksen SALLI görüntüleri (T1 haritaları) yapılmasına izin verir, iki uzun eksen sine taramaları, ardından yer almaktadır. Verilen uygulamaya bağlı olarak, SALLI görüntüleri ile ilgili varyasyon vardır: 1) Tek kısa eksen kontrast öncesi SALLI ve çok kısa eksen sonrası kontrast SALLI (burada sunulan). Bu yaklaşım fonksiyonel bilgiler, infarkt, ve elde edilecek ECV hakkında temel bilgiler sağlar. 2) Birden fazla kısa eksen kontrast öncesi ve birden fazla kısa eksen sonrası kontrast SALLI. Bu protokol regiona hakkında bilgi ekleruzun tarama zamanı pahasına ECV l miyokard ödemi ve dağıtım (akut miyokard infarktüsü gibi). 3) Tek dilim öncesi ve sonrası kontrastlı SALLI, çok kesitli geleneksel sine. Bu hızlı yaklaşım işlevsel bilgi ve küresel ECV verir ve yaygın miyokard hastalık modellerinde yeterli olabilir.
Mevcut CMR dizileri insan ve küçük hayvanlar hem de mükemmel sine MR görüntüleri elde edebilirsiniz. Küçük hayvanlarda LGE görüntüleme bir sorun olmaya devam etmektedir. Bir inversiyon kurtarma hazırlanmış dizisi için yüksek kalp hızı nedeniyle, satın alma zaman sağlıklı miyokard sinyal null inversiyon zaman ayarlama ile ciddi sorunlara neden görüntü 13, başına 6-10 dakika artar.
T1 miktar doku özellikleri ve gadolinyum kinetik hakkında bilgi sağlar. Tipik kalp T1 yöntemleri farklı inversiyon kez birden çok görüntü edinimi bir accurat sağlamak için gereklitemel T1 eğrisi 14 e uydurma. İnsan uygulamalar için T1 haritalama teknikleri genellikle 150-200 msn her süreleri olmayan parçalı ham görüntüler elde. Bu yöntem, dakikada 200-600 atım kalp hızı (- 300 msn 100 yani kalp döngüleri) beklenen durumlarda, küçük hayvanlar için uygun değildir. SALLI böylece miyokard T1 sıçanlarda sayısal sağlayan, bir parçalı bir yaklaşım kullanarak bu sorunu çözer.
T1 haritalama miyokard karakterizasyonu için bir nicel bir yaklaşım sağlar. Bu nedenle yaygın işlemleri ele sağlar. T1 değerleri miyokard kronik değişikliklerin çalışma sağlayan, bireysel çalışmalar ve bireysel konular arasında karşılaştırılabilir. Aynı anda fonksiyon ve miyokardiyal özelliklerini değerlendirmek için yeteneği miyokardiyal hasar bölgesinin kronolojik oluşumu çalışma sağlayacaktır. Gelecekte, çoklu görüntüleme sağlayacak fonksiyonel bilgi kombinasyonu nitel ve quantitmiyokardın ative değerlendirme kardiyovasküler hastalık daha kapsamlı bir görüntü elde etmek için.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Tüm hayvan prosedürleri Laboratuvar Hayvanları Bakım ve Kullanım Kuralları çerçevesinde yapılan, ve yerel hayvan bakımı yetkililer tarafından onaylanmıştır. Çıkar çatışması ilan etti.
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
- Messroghli, D. R., Nordmeyer, S., Buehrer, M., et al. Small animal Look-Locker inversion recovery (SALLI) for simultaneous generation of cardiac T1 maps and cine and inversion recovery-prepared images at high heart rates: initial experience. Radiology. 261 (1), 258-2565 (2011).
- Messroghli, D. R., Nordmeyer, S., Dietrich, T., et al. Assessment of diffuse myocardial fibrosis in rats using small-animal Look-Locker inversion recovery T1 mapping. Circ. Cardiovasc. Imaging. 4 (6), 636-640 (2011).
- Flett, A. S., Hayward, M. P., Ashworth, M. T., et al. Equilibrium contrast cardiovascular magnetic resonance for the measurement of diffuse myocardial fibrosis: preliminary validation in humans. Circulation. 122 (2), 138-144 (2010).
- Arheden, H., Saed, M., Higgins, C. N., et al. Measurement of the distribution volume of gadopentetate dimeglumine at echo-planar MR imaging to quantify myocardial infarction: comparison with 99mTc-DTPA autoradiography in rats. Radiology. 211 (3), 698-708 (1999).
- Messroghli, D. R., Walters, K., Plein, S., et al. Myocardial T1 mapping: application to patients with acute and chronic myocardial infarction. Magn. Reson. Med. 58 (1), 34-40 (2007).
- O H-Ici, D., Ridgway, J., Kuehne, T., et al. Cardiovascular magnetic resonance of myocardial edema using a short inversion time inversion recovery (STIR) black-blood technique: Diagnostic accuracy of visual and semi-quantitative. 14 (1), (2012).
- Sagar, S., Liu, P. P., Cooper, L. T. Jr Myocarditis. Lancet. 379, 738-747 (2012).
- Skouri, H. N., Dec, G. W., Friedrich, M. G., Cooper, L. T. Noninvasive imaging in myocarditis. J. Am. Coll. Cardiol. , 2085-2093 (2006).
- Zagrosek, A., Abdel-Aty, H., Boyé, P., et al. Cardiac magnetic resonance monitors reversible and irreversible myocardial injury in myocarditis. JACC Cardiovasc. Imaging. 2 (2), 131-138 (2009).
- Friedrich, M. G., Sechtem, U., Schulz-Menger, J., et al. Cardiovascular magnetic resonance in myocarditis: a JACC White Paper. J. Am. Coll. Cardiol. 54, 1475-1487 (2009).
- Korkusuz, H., Esters, P., Naguib, N., et al. Acute myocarditis in a rat model: late gadolinium enhancement with histopathological correlation. Eur. Radiol. 19 (11), 2672-2678 (2009).
- Ugander, M., Oki, A. J., Hsu, L. Y. Extracellular volume imaging by magnetic resonance imaging provides insights into overt and sub-clinical myocardial pathology. Eur. Heart J. 33 (10), 1268-1278 (2012).
- Gilson, W. D., Kraitchman, D. L. Cardiac magnetic resonance imaging in small rodents using clinical 1.5. T and. 3 (1), 35-45 (2007).
- Messroghli, D. R., Radjenovic, A., Kozerke, S., Higgins, D. M., Sivananthan, M. U., Ridgway, J. P. Modified Look-Locker inversion recovery (MOLLI) for high-resolution T1 mapping of the heart. Magnetic resonance in medicine. 52 (1), 141-146 (2004).
