Abstract
İnme yaş Amerikalılar 65 yıl veya 1 büyük arasında üçüncü ölüm nedenidir. Bir inme muzdarip hastaların yaşam kalitesi akut inme klinik tedavi mevcut olmaması kaynaklanmaktadır hastaların 2 büyük çoğunluğu, normale dönmek için başarısız olur. Bu zaman içinde beyin dokusu üzerinde serebral iskemi fizyolojik etkilerini anlamak gerektirir ve aktif araştırma önemli bir alandır. Bu amaçla, deneysel ilerleme Pozitron Emisyon Tomografi (PET) görüntüleme 3,10,17 ile birleştiğinde non-invaziv yöntemler gibi 18 F-fluorodeoksiglikoz'dur (FDG) kullanılarak, özellikle inme için bir preklinik model olarak sıçan kullanılarak yapılmıştır. Burada bir X-ışını bilgisayarlı tomografi (BT) ile birleştiğinde FDG-PET ile 24 saat boyunca etkisini insanlarda (MCAO) orta serebral arter tıkanıklığı ile sıçanlarda taklit eden fokal serebral iskemi serebral iskemi teşvik ve görüntüleme için bir strateji sunmak Albira PET-BT cihazı. Bir VOI şablon atlası sonra beyin ve alt-bölgeler 4 bir tarafsız analiz sağlamak için serebral sıçan verilerine erimiş oldu. Buna ek olarak, FDG-PET-BT zamanla 3D görselleştirme için bir yöntem sunulmuştur. Özetle, biz, başlatılması ölçülmesi ve FDG-PET kullanılarak üç boyutlu yaşayan bir Sprague-Dawley sıçan bir bağlı iskemik inme olayı görselleştirmek için ayrıntılı bir protokol mevcut.
Introduction
İnme, gelişmiş ülkelerde ölüm önde gelen nedenlerinden biridir ve 1 19 üzerinden Amerikalıların 1 ölümünden doğrudan sorumludur. Bu 87% doğada 5 iskemik olan dışında yaklaşık 795.000 Amerikalılar, her yıl inme yaşadıklarını tahmin edilmiştir. Bir iskemik olay sırasında, kortikal nöronların oksijen ve glikoz sürekli besleme ciddi etkilenen beyin bölgelerinde hücresel fonksiyonlarda azalma yol açan hipoksik bir ortam, indükleyici bozulur. Inme şiddetine bağlı olarak, serebral kan akımı ve glikoz alımını mekansal ve zamansal değişir.
Inme nedeniyle hasar, non-invaziv yöntemlerle gibi 18 F-fluorodeoksiglikoz'dur (FDG) Pozitron Emisyon Tomografi 6 tespit edilebilir. FDG 2 'pozisyonundaki hidroksil grubu, 18F izotop yayan pozitron ile ikame edilmiş bir glikoz analogudur. 18F avantajlı olarak birbeyin glikoz tüketim tespit etmek için kullanılabilir sağlayan, uzun, 110 dakikalık bir yarı ömrü nedeniyle ageous. FDG PET gibi dokular 8 yüksek metabolik olarak aktif olduğuna işaret eden, K yüksek glukoz tüketimi bölgelerinde birikme eğilimindedir 18 gibi beyin 7 içinde deoksiglükoz tüketimi kantitatif yüksek çözünürlüklü ilk üretir. 18 F çekirdeği hızla cihaz tarafından tespit edilir gama ışınları üreten, yakındaki bir elektron ile annihilates bir pozitron, serbest, beta-çürüme uğrar. FDG PET taramaları, böylece aynı kişide zaman içinde beyin aktivitesindeki değişiklikleri incelemek için bir yol sağlayarak, tarama işlemleri arasında, en az 10 18 F yarı ömür, veya yaklaşık 18 saat ile aynı kişide tekrar edilebilir.
Sıçan gibi klinik öncesi hayvan modellerinde, genellikle vuruş etkisini ve felç tedavi etkinliğini değerlendirmek için kullanılır. FDG PET non-invaziv olduğundan, ölçmek için kullanılabilirhayvan fizyolojisini bozmadan zamanla inme etkisi. Inme olay konumuna bağlı olarak, beynin farklı bölgelerinde etkilenebilir. Bununla birlikte, bu sıçanlar gibi küçük hayvanlarda, el ile tanımlanması ve zor olabilir sıçan beyninin belirli bölgelerde aktivitesi kapsayacaktır. Zamanla sıçan beyninin belirli bölgelerde glikoz metabolik aktivitesi karşılaştırma amacıyla, (VOI) sayısal olarak ilgi miktarlar sürekli olarak tarif edilmelidir. Sıçan beyin kesin bir atlası bu sorunu hafifletmek için 9 geliştirilmiştir ve klinik öncesi FDG-PET verilerinin ölçümü kullanılmak üzere dijital forma dönüştürülmüştür. Burada tutarlı, metodik bir şekilde inme doku hasarı sınıflandırmak için bir yöntem mevcut. yöntem inme etkilenen belirli beyin alt-bölgeler miktarının, bir hayvan modelinde serebral iskemi başlatmak için cerrahi prosedür ayrıntıları ve inme üç boyutlu ölçüde görselleştirme ve konumunu üretmekUygun teknik ve araçları kullanılarak doku hasarı. Bu çalışmada açıklanan metodoloji kullanarak, araştırmacılar sürekli, sıçanlarda serebral iskemi başlatmak PET görüntüleme yapmak, ve zamanla klinik öncesi inme modellerinde tanımlanan beyin bölgeleri kullanarak FDG tutulumu değişiklikleri ölçmek olabilir.
Protocol
Hayvan taşıma ve onlarla tüm deneyler kesinlikle Notre Dame Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (Protokol numarası 14-086) tarafından onaylanmıştır protokollere göre yapıldı.
1. Hayvanlar
- Hayvanlar ve İnme başlatma: tüm inme çalışmaları için 220 g arasında ve 270 ağırlığında Kullanım erkek Sprague Dawley sıçanlar.
- Bir burun hunisi kullanılarak% 2.5 izofluoran (% 100 O2 / dak 2 L) ile sıçan anestezisi.
- Bir ısıtma yastığı sırt yatma hayvan yerleştirin. Ön bacaklar aşağı Bant.
- Boyun ventralsurface tıraş. % 10 providon iyot çözeltisi,% 70 EtOH ile traş alanı hazırlayın.
- Steril aletler bu işlem için kullanılır; eldiven hayvanın hazırlık sonra değiştirilir. Steril ucu teknikleri kullanılmaktadır.
- Makas kullanarak, trakea sağa, trakea 0.5 cm bir 2-2.5 cm'lik kesi paralel olun. Künt dissectio kullanman karotis arter bulun.
- Gemi görselleştirmek yardımcı Ekartörleri kullanın. Karotis arter (CCA) bir mikro kelepçe yerleştirin.
- Dış karotid arter (ECA) ve internal karotid arter (ICA) olacak ilk dallanma noktasını bulun. Böyle oksipital arterin gibi ECA, bağlı küçük dalları dağlamak.
- 4-0 ipek sütür ile tiroid arterin dalı yakın ECA Arter. dikişler dikiş tutmak için hemostat sağlamak için ekstra uzunlukta olmalıdır.
- Dikiş (cranially) Yukarıdaki ECA dağlamak. Hemostatlarla ile dikiş kelepçe, kaudal ECA çekin ve CCA ile paralel olacaktır.
- ICA bulun ve bu arteri tıkamak için başka mikro kelepçeyi kullanın.
- Küçük yaylı makas kullanılarak ECA küçük bir delik açın. ECA içine tıkayıcı yerleştirin ve kan akışını önlemek için tıkayıcı etrafında bir dikiş kravat.
- ICA mikro kelepçe çıkarın ve direnç hissedilir kadar tıkayıcı ilerlemek.
ICA ve pterygopalatin arter içine oklüder gelişmeler emin olunuz. tıkayıcı sorunsuz ilerlemek gerektiğini ve tıkayıcı düzgün yerleştirilmiş ise beyaz ucu görülmemelidir. - CCA mikro kelepçeyi çıkarın. Herhangi bir aşırı tıkayıcı veya dikiş kesin.
- Cilt kesisi kapatmak için 9 mm Otomatik Klipleri yerleştirin.
- Anestezi hayvan çıkarın ve hayvan uyandırmak için izin verir. 2 saat sonra:
- Izofluran ile sıçan anestezisi.
- Yara klipleri çıkarın.
- Tıkayıcı sonunu bulun ve tıkayıcı beyaz ucu dikişlerle temas edene kadar hafifçe üzerine çekerek orta serebral arter çıkarın. Tüm yol dışarı çekmeyin, bu kanamaya neden olur.
- Kesi yara klipleri değiştirin.
- Anestezi hayvan çıkarın ve hayvan uyandırmak için izin verir.
2. Görüntü Alma
Üç PET ve BT nin gerçekleştirinHer bir sıçan için kutular. 18 F-FDG tutulumu için bir temel sağlamak için, inme oluşturulmadan önce bir ön tarama 1-2 gün sürebilir. Reperfüzyon (hayvan hala tıkayıcı cihaz ile görüntü) yapılmadan önce, inme sonrası her sıçan 1.5 saat tarayın. Inme sakatlığı nedeniyle beyin dokusu hasarı ölçmek için her sıçan 26 saat sonrası inme (24 saat sonrası reperfüzyon) tarayın.
NOT: Sıçanlar tarandı zaman yazının geri kalanında belirtilen 24 saat zaman noktası sonrası reperfüzyon zaman anlamına gelir.
- Anestezi bölmesi içinde% 2.5, izofluoran gazı altında sıçanları anestezi uygulayın.
- Sıçanın kuyruk venine 18F-deoksiglukoz (FDG) (200 ul toplam hacim), yaklaşık 500 uCi enjekte edilir.
- 1 saat bekleyin.
- Burun konisi izofluoran anestezi altında standart sıçan yatak anestezi sıçan, koyun. Yatay için sıçan burun ve sıçan yatağın kenarına arasında mm mesafe ölçme ofset.
3. Görüntü Alma
- Açık Albira Süit software.
- Alıcıyı seçin.
- Yeni bir çalışma adlandırın.
- PET veya SPECT altında> Seç PET protokolünü Ekle öğesini tıklatın. Ekle 'yi tıklatın.
- CT altında> Seç BT protokolü Ekle öğesini tıklatın. Ekle 'yi tıklatın.
- PET altında ilk Yatay Pozisyon altında numarayı tıklayın. Sıçan burun ve sıçan yatak önünde arasında mm ölçülen mesafeye ayarlayın sayısı. CT için tekrarlayın.
- Rat Konu ayarlayın ve gram olarak ağırlığını girin.
- FDG için Bileşik ayarlayın.
- Enjeksiyon Saat ve Enjeksiyon Tarih ve Doz ayarlayın.
- Başlat Çalışma düğmesini tıklatın.
NOT: PET CT taraması tamamlandıktan sonra, veriler otomatik olarak kaydedilir. - Albira Reconstructor açın.
- ChanBeklemede ge 10 veya Tüm Last.
- Tarama dosya adını seçin.
- Ekle 'yi tıklatın.
- Başlat İmar tıklatın. NOT: Dosya MicroPET formatında kaydedilecektir.
4. Görüntü Analizi
- W. Schiffer Beyin Atlas ile birlikte PMOD analiz yazılımı kullanılarak görüntü analizi yapın.
- Açık PMOD> Füzyon.
- Ekranın üst kısmında CoRegistration Önişleme sekmesine gidin.
- Ekranın merkezinde Yük Referans açılır menüsünü açın ve Nifti seçin. C gidin: //PMOD3.2/resources/templates/usertemplates. Sıçan (W.Schiffer) seçin -FDG.nii ve Aç'ı tıklatın.
- Ekranın sağ tarafında Yük Girdi açılır menüsünü açın ve MicroPET seçin. İstediğiniz gidinMicroPET dosyası. Onu seçin ve Aç'ı tıklatın.
- Ekranın üst kısmında Manuel CoRegistration sekmesine gidin.
- Sağa (Reslicing) üzerindeki sekmelerin orta grupta dördüncü sekmesini seçin.
NOT: İki düğme MicroPET taramaları görünecektir. - MicroPET taramaları taşımak için MicroPET taramaları ve dolu beyaz dikdörtgen döndürmek için açık beyaz dikdörtgen kullanın. İki taramaları hizalayın. Bunu yapmak için, beyin modeli ile MicroPET tarama maç için kullanılabilecek Harder bezleri ve üst ve arka serebral özellikleri gibi yerler bulun. Beyin atlas (W. Schiffer) ile eşleşen kadar Sonra, MicroPET tarama ayarlayın.
NOT: Örneğin, Harder bezleri MicroPET taramaları ve beyin atlas (W. Schiffer) hem parlak görünür, ve uyum için bir referans olarak kullanılabilir. - Gerekirse, MicroPET koronal görünümde 180 ° tarama döndürmek ve inci önemli ölçüde tarama yükseltmekDiğer küçük oryantasyon değişikliklerle birlikte e sagital görünümü.
- Ekranın üst kısmında Tam Ekran Fusion (VOIs) sekmesine gidin.
- Ekranın sağ üst köşesinde Kaynak A seçin.
- Sayfanın alt kısmındaki> Atlas Şablona gidin.
- Açılan menüden Rat (W. Schiffer) seçin.
NOT: atlas atlas beyin (W. Schiffer) üzerine bindirilmiş görünmelidir Manuel CoRegistration sekmesine (İsteğe bağlı) Dönüş. atlas MicroPET tarama ve beyin atlas (W. Schiffer) hizalamak yardımcı olmak için kullanılabilir. Hizalama sonra, Tam Ekran Fusion (VOIs) sekmesine dönün. Bir şablon beynin bölümleri VIO İstatistik ölçülecek olan gösteren beyin üzerinde görünecektir. - Ekranın sağ üst köşesinde Kaynak B seçin.
- Üst righ de VOI İstatistik düğmesini seçinEkranın t.
NOT: Bir elektronik tablo görünecektir. - Kaydet seçeneğini seçin.
NOT: [VOI İstatistikleri] penceresi açılacaktır gibi bir yaz. - Dosya Sistemi için Kaydet seçeneğini belirleyin.
NOT: Bir PMOD (kaydetmek): bileşenler penceresi açılacaktır seçin. - Dosya adı alanına, istediğiniz dosya adını yazın.
- Kaydet seçeneğini seçin.
- Microsoft Office Excel 2010 kullanarak veri analizi yapın.
- Açık Excel.
- Dosya> Aç seçeneğini belirleyin.
- Tüm Dosyalar Tüm Excel dosyaları dosya türünü değiştirin.
- Kaydedilen VIOSTAT dosyaları gidin. İstediğiniz dosyayı seçin.
NOT: Bir ithal sihirbazı görünecektir. - Son'u seçin. VOISTAT dosya üzerinde Mac, çift tıklama kullanıyorsanız ve bir Excel dosyası olarak doğrudan açık olacak.
- (R alan VoiName içeren sütunu seçinegion). Bilgi kopyalayın ve yeni bir Excel dosyasına yapıştırın.
- Alanları [1/1] Ortalamalı ve içeren sütunu seçin. Bilgileri kopyalayın ve yeni bir Excel dosyasına yapıştırın.
- Tüm VOISTAT dosyaları için bu işlemi tekrarlayın.
- Her veri kümesi için yeni bir sekme başlayın.
- İlk sekmesine dönün. Yeni bir hücre seçin. Beynin sol yan beyin sağ tarafında değerine bölünmesiyle beyin bölümünün sol tarafına, bir beyin kesitinin sağ tarafında oran hesaplanır. beynin sağ tarafına ait beyin bölümü beynin sol tarafına ait bölümde daha önce listelenir. Tüm beyin bölümleri için bu işlemi tekrarlayın.
- Yeni bir hücre seçin. Tüm fareler üzerinde önceden hesaplanmış oranların her ortalamasını hesaplamak için ORTALAMA işlevini kullanın.
- Yeni bir hücre seçin. STDSAPMA işlevini kullanarak ve i bölerek her beyin bölümünün SEM hesaplayınfarelerin sayısının kare kökü ile t.
- Her bir veri seti için bu işlemi tekrarlayın.
5. Görüntü Görselleştirme
- PMOD analiz yazılımı kullanarak dosyayı analiz biçime dönüştürme görüntüleri.
- Açık PMOD> Görünüm.
- Ekranın üst kısmında Görünüm sekmesine gidin.
- Ekranın sağ Yük açılır menüsünü açın ve MicroPET seçin. İstediğiniz MicroPET veya BT dosyaya gidin. Onu seçin ve Aç tuşuna basın.
- Ekranın sağ tarafında kaydet açılır menüsünü açın ve Analiz seçin. İstenilen hedefe gidin. Dosya Adı alanına istediğiniz adı yazın. Kaydet seçeneğini seçin.
- VolView görüntüleme yazılımı kullanarak görüntü dizileri oluşturun.
- Açık VolView.
- Dosya Aç seçin
- İstediğiniz tarama CT veri dosyasının analiz sürümüne gidin. Onu seçin ve Aç tuşuna basın.
NOT: Bir Dosya Aç Sihirbazı görünecektir. - Açılan pencerede İleri tuşuna basarak varsayılan ayarları kullanın.
- Ekranın sol tarafındaki Eklentiler sekmesini seçin.
- Eklenti açılır menüsünü seçin ve Programı'nı açın> Ciltler Birleştirme.
- Işaretini kaldırın Rescale Bileşenleri.
- Ata İkinci Girişi seçin.
- Aynı tarama için MicroPET veri dosyasının analiz sürümüne gidin. Onu seçin ve Aç tuşuna basın.
NOT: Bir Dosya Aç Sihirbazı görünecektir. - Her ekranda İleri tuşuna basarak varsayılan ayarları kullanın.
NOT: MicroPET tarama BT'de üst üste görünecektir. - Renk / Saydamlık Ayarı seçinEkranın solundaki s sekmesi.
- Ekranın sağ alt köşesinde Bileşen açılır menüsünü açın. 1 seçin.
NOT: Bu CT taraması aşağıdaki yönlerde etkilenen sadece görüntü olmasını sağlayacaktır. - Skaler Renk eşleme bölümünde, orta noktayı seçin. Kaymak alanı dışına sürükleyerek kaldırın.
- Sol noktasını seçin.
NOT: Bir Renk Seçici penceresi açılacaktır. - Siyah noktanın rengini değiştirin.
- Sağ noktasını seçin.
NOT: Bir Renk Seçici penceresi açılacaktır. - Beyaz noktanın rengini değiştirin.
- Skaler Saydamlık Haritalama bölümünde, kutuda herhangi bir yere tıklayarak bir nokta ekleyin.
- BT görüntüsü sadece sıçan iskelet görüntüler kadar bölümüne ayarlayın.
- Gölgeleme Enable kontrol edin.
- R seçinEkranın solundaki eview sekmesi.
- 72 Çerçeveler sayısı değiştirin.
- 360 X döndürme değiştirin.
- Oluştur'u seçin.
- İstenilen hedefe gidin. Boş alan ve seçme Yeni> Klasör üzerine sağ tıklayarak görüntüleri depolamak için yeni bir klasör oluşturun.
- Dosya Adı alanına istediğiniz adı yazın. Kaydet seçeneğini seçin.
NOT: Bir Çerçeve Boyutu penceresi açılacaktır. - Tamam seçeneğini seçin.
- VolView görüntüleri üretecektir. O bittiğinde, bir pencere "! Senin film başarıyla oluşturuldu" belirten görünür Tamam seçeneğini olacaktır.
- Renk / Saydamlık Ayarlar sekmesine dönün.
- Bileşen Ağırlık (ler), bileşen 1 sürgüsünü ayarlayın altında böylece valu vardır0 örn.
NOT: Sadece MicroPET tarama görünecektir. - Tekrar ikinci bir görüntü dizisi oluşturmak için 5.2.21-28 adımları.
- Renk / Saydamlık Ayarlar sekmesine dönün.
- Bileşen Ağırlık (ler) altında, yani 0 değerine sahip bileşen 2 için sürgüsünü ayarlayın.
NOT: Sadece CT taraması görünecektir. - Tekrar üçüncü görüntü dizisi oluşturmak için 5.2.21-28 adımları.
- ImageJ yazılımı kullanarak (video gösterilen) dönme filmleri oluşturun.
- Açık ImageJ.
- Dosya> İçe Aktar> Görüntü Sırası.
- Ön tarama için sadece BT veri görüntülemek görüntüleri içeren dosyaya gidin. İlk resmi seçin ve Seç tuşuna basın.
NOT: Bir Dizi Seçenekleri penceresi açılacaktır. - Tamam seçeneğini seçin.
- Dosya Seç &# 62; İthalat> Görüntü Sırası.
- Ön tarama için sadece MicroPET verilerini görüntülemek görüntüleri içeren dosyaya gidin. İlk resmi seçin ve Seç tuşuna basın.
NOT: Bir Dizi Seçenekleri penceresi açılacaktır. - Tamam seçeneğini seçin.
- Dosya> İçe Aktar> Görüntü Sırası.
- Ön tarama için hem BT ve MicroPET verilerini görüntülemek görüntüleri içeren dosyaya gidin. İlk resmi seçin ve Seç tuşuna basın.
NOT: Bir Dizi Seçenekleri penceresi açılacaktır. - Tamam seçeneğini seçin.
- Resim Seç> Yığınları> Araçlar> birleştirin.
NOT: Bir Birleştirici penceresi açılacaktır. - Stack1 açılan menüsünü seçin. BT verileri içeren yığını seçin.
- Stack2 açılan menüsünü seçin. Mi içeren yığını seçincroPET verileri. Tamam seçeneğini seçin.
NOT: Her iki taramalar ile yeni bir yığın görünecektir. - Resim Seç> Yığınları> Araçlar> birleştirin.
NOT: Bir Birleştirici penceresi açılacaktır. - Stack1 açılan menüsünü seçin. Kombine yığınları içeren yığını seçin.
- Stack2 açılan menüsünü seçin. BT veri ve MicroPET verilerini hem de içerir yığını seçin. Tamam seçeneğini seçin.
NOT: Tüm üç taramaları ile yeni bir yığın görünecektir. - Açık kombine yığınları tutun. Tekrar 1.5 saat sonrası tarama ve 24 saat sonrası tarama görüntü yığınları için 5.3.2-16 adımları.
- Resim Seç> Yığınları> Araçlar> birleştirin.
NOT: Bir Birleştirici penceresi açılacaktır. - Stack1 açılan menüsünü seçin. Tüm ön tarama verileri içeren yığını seçin.
- Stack2 seçin
- Dikey birleştirin edin.
- Tamam seçeneğini seçin.
NOT: görünecektir öncesi tarama ve 1.5 saat sonrası tarama hem yeni yığını. - Resim Seç> Yığınları> Araçlar> birleştirin.
NOT: Bir Birleştirici penceresi açılacaktır. - Stack1 açılan menüsünü seçin. Kombine yığınları içeren yığını seçin.
- Stack2 açılan menüsünü seçin. 24 saat sonrası tarama verileri içeren yığını seçin.
- Dikey birleştirin edin.
- Tamam seçeneğini seçin.
NOT: Tüm dokuz taramaları ile yeni bir yığın görünecektir. - Dosya> Farklı Kaydet> AVI.
- Tamam seçeneğini seçin.
- İstenilen hedefe gidin. Dosya Adı içine istediğiniz adı yazın Kaydet seçeneğini seçin.
Representative Results
Sonraki nükleer görüntüleme etkilerini tespit etmek için yapılan serebral iskemi, orta serebral arter tıkanıklığı üzerinden canlı Sprague-Dawley sıçanlarda başlatılmıştır. Canlı fareler tamamen 18 saat içinde bozunur 18 F-FDG yaklaşık 500 uCi bağımsız enjeksiyonları ile inme indüksiyon öncesi 24 saat, yanı sıra 1.5 saat ve 24 saat sonrası iskemi, her görüntülendi. Bu çalışmalarda kullanılan üç dedektör halka Albira sistemi 500 uCi fareler için makul bir doz yapma,% 9 duyarlılığa sahiptir. PET ve X-ışını BT için Temsilcisi görüntüleme verileri sırasıyla Şekil 1, üst ve alt satırlarda 24 saat öncesi olarak sıçan ve 24 saat sonrası reperfüzyon süresi noktaları için gösterilir. Her tarama için dilimler & # renkli FDG PET verileri ile sunulmaktadır enine (paneller A ve E), sagital (panel B ve F) ve koronal (paneller C ve G)8220; gökkuşağı "yoğunluk ölçeği ve gri tonlu BT üst üste. BT hayvan kafatası içinde PET verilerinin anatomik eş-kayıt için kullanılan ve beyin dokusunda hiçbir radiodensity değişiklik bu deneyler sırasında kaydedildi unutmayın. 24 saatte yaygın doku hasarı düşündüren ipsilateral yarımkürede glukoz alımında bir düşüş dramatik nedeniyle oluşacak iskemik inme oldu. Bindirme verilerin bir 3D render Şekil 1D ve H sunulmuştur. Ekranda döndürüldüğü zaman, bu sunulan veriler FDG tutulumu, inme kaynaklı azalma gelişmiş bir görselleştirme sağlar.
Nedeniyle zamanmekansal şekilde inme, serebral glukoz alımında değişiklik ölçmek için, bir VOI beyin atlası her tarama için başlangıç, 1.5 saat ve 24 saat (post-reperfüzyon)-inme öncesi uygulanmıştır. Bu W. ile birlikte PMOD yazılım paketi kullanılarak gerçekleştirilmiştir Schiffer sıçan beyin şablonu ve atlas. Birincisi, PMOD Reslicing sekmesi altındaki Taşı ve Döndür araçlarını kullanarak manuel eş-kayıt yoluyla uygun mekan ve geometri sıçan beyin PET veri setlerinin her dönüştürmek için kullanılmıştır. Ölçek aracı da gerekirse, genel beyin boyutunu ayarlamak için kullanılabilir olduğunu unutmayın. Schiffer atlas kullanımı elle beyin alanı içinde vois çizim üstün iken, yanlış beyin füzyon oluşturulan deneysel hata olabilir. Bu nedenle, bazı durumlarda, hayvan sayısında bir artış istatistiksel olarak anlamlı elde etmek için gerekli olabilir. Sonraki W. Schiffer VOI beyin atlası otomatik sıçan beyninde (Şekil 2) tanımlanmış alt-bölgeler içinde standart alım birimleri FDG birikimi, ölçmek için uygulanmıştır. Beyin VOI Atlas da daha fazla deneysel verilerin kılavuzu füzyon optimize etmek için standart beyin modeli ile yinelenen bir şekilde kullanılabilmektedir. Stoke olayı her hayvanın sağ beyin yarımkürede izole edilmiş gibi, hasar to, her bölgenin karşı bölgeler arasında glukoz alımını aktivite oranı (Şekil 2) hesaplanarak belirlendi. Bu oranların kullanımı sağ ve sol hemisfer arasında uygun bir normalleşme sağlar ve farklı taramalar arasında PET sinyal yoğunluğu değerlerini karşılaştırırken karşılaştı olabilir değişkenliği kaldırır. 1.5 saat sonrası inme anda, 18 F-FDG yutaklar iskemik alanda etkilenmemiştir. Bu nedenle, herhangi bir nicel değişiklikleri kontralateral ve ipsilateral hemisfer (Şekil 3, mavi ve yeşil çubuklar) arasındaki glukoz alımı gözlenmiştir. Bu hücresel ATP 10,11 kaybını telafi nedeniyle bu zaman noktasında peri-iskemik bölgeye veya artmış glikoz metabolizmasının glikoz hiper alımına olabilir. Bununla birlikte, aynı taraftaki hemisferin belirli bölgelerde glukoz alımındaki anlamlı bir azalma 24 saat sonrası reperfüzyon (Şekil 3, kırmızı çubuklar) birden fazla hayvanlar (n = 5) boyunca gözlendi. Diğer beyin bölgeleri ipsilateral yarımkürede az veya hiç hasar sergilemiştir.
Özellikle, sürekli azalmış FDG uptake'leri sergilenen ipsilateral hemisfer bölgeler vardı: amigdala, kaudat putamen, işitsel, entorinal, ada lob, paracortex ve korteksin somatosensori bölgeleri. Inme kaynaklanıyor kortikal lezyonlar nöronal bağlantıları ve değişmiş fonksiyonel haritaların kaybı ile ilişkilidir. Nedeniyle psikopatoloji ve bilişsel işlev bozukluğu 12 inme kurşun amigdala Yapısal anomaliler. Bu bölgenin yan kısmında serebral kan akımı tıkalı orta serebral arterin 13 tarafından sağlanan gibi kaudat-putamen bölge FDG tutulumu için etkilendiğini şaşırtıcı değildir. kemirgen beynin bu bölgesinde patoloji bozulmuş ayrımcılık öğrenme, bilişsel işleme ve sigara motor fonksiyonlar 14 yol açar. FDG almak için olamama da entorinal korteks An gözlendiiskemik yarımkürede medial temporal lobda d işitsel korteks. 2001 yılında, Davis ve ark., Sıçanlarda entorinal korteks hasar duyumsama entegrasyon ve kalıcı mekansal öğrenme 15 deificits neden olduğu bildirilmiştir. İşitsel disfonksiyon seyrek 16 da, insanlarda inme oluştuğu bilinmektedir. Ancak, büyük işitsel yolların biri olan alt colliculus tarafından FDG alımı bizim modelinde inme etkilenmemiştir. Bu MCAO-kaynaklı inme sıçan nedeniyle insular korteks, zavallı FDG tutulumu 17 gösterdi modelimizde bölgelerinden birinde infarkt için epinefrin, norepinefrin ve sempatik sinir aktivitesini arttırdığı gösterilmiştir. Bu, kalp sistemini etkileyen otonom fonksiyonda görülen değişikliklere neden olabilir. Kötü FDG da frontoparietal korteksin somatosensori bölgesinde gözlemlendi. Bu alanda İskemik enfarktüs yapısal anormallikleri ve talamik bağlantıları kaybına neden olduğu bildirilmiştir18. Sınırlı FDG tutulumu da hipoksik iskemi 19 maruz sıçan yenidoğanlarda bildirildiği gibi, bozulmuş göz baskınlık plastisite yol açabilecek görsel korteks, gözlenmiştir. Ancak, FDG tutulumu üstün colliculus görsel motor rehberlik 20 katılır alanı gözlenmedi azalmıştır. Hipokampal bölgede FDG tutulumu da, mekansal bellek ve navigasyon önemli bir alan engelli edildi. Bu sürekli böyle üst ve alt colliculus, ventral tegmental alanı (VTA) yanı sıra, ön beyin koku ampul ve derin talamus gibi orta beyinin alt-bölgeler, tıkanması etkilenmediği görülmüştür edildi orta karotid arter (Şekil 3).
Birlikte ele alındığında, bu sonuçlar BT ile FDG-PET, uzunlamasına bir şekilde sıçanlarda serebral iskemi izlemek için bir, canlı tekrarlanabilir, ve non-invaziv görüntüleme stratejisi sağladığını göstermektedir.
Şekil 1:. Önce Rats ve sonra PET-BT Veri Serebral iskemi Her satır, ilgili enine (A, E), saggital (B, F), koronal (C, G) görüntüler ve 3D (D, H) PET render (dip veya serebral iskemi indüksiyon sonrası 26 saat) (üst satırda) ve reperfüzyon sonrası 24 saat önce sıçan 24 saat içinde -CT veri. Beyaz oklar nedeniyle inme hasar azalmış FDG tutulumu konumunu göstermektedir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 2: PMOD kullanarak W. Schiffer Rat Beyin atlas ile uyumlu PET verileri FDG PET veri.Bir sıçan 24 saat reperfüzyon sonrası (veya 26 saat sonrası serebral iskemi; üst satırda) analizi (alt sıra) için VOI beyin şablon atlas ile kaynaşmıştır. Renkler beyin şablonu atlas ayrı vois göstermektedir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
. Şekil 3: Sıçan Beyin Glikoz Alımına Temsilcisi Kantitatif Analiz Bölümü tarafından W. Schiffer Rat Beyin Atlas her bölgeden Standart Alımı Birimleri sol hemisfer FDG PET sinyali hakkının Oranlar iskemik inme olayı (ön önce alınan taramalar için rapor; mavi), 1.5 saat (yeşil) ve 24 saat (kırmızı) sonrası reperfüzyon (veya 26 saat sonrası reperfüzyon). Hata çubukları, her zaman noktasında, n = 5 fare beyni inme etkinlikleri için standart hatayı temsil eder. ** P ≤ 0.01, * p≤ 0.05 (eşleştirilmiş t-testi). Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 4:. MCAO Cerrahi Çizim kırmızı çizgi, dış karotid arter içine takılmış olan bir tıkayıcı olduğunu. mavi oval beynin alanını temsil eder.
Discussion
Burada inme indüksiyon, PET görüntüleme ve Sprague-Dawley sıçanlarda doku hasarının standart beyin alt-bölge ölçümü için ayrıntılı bir strateji sunmak. Inme etkili olması için işleme son derece kısa bir tedavi süresine bağlıdır özellikle inme alanda küçük hayvan modelleri Görüntüleme, faydalıdır. Burada inme orta serebral arter tıkanması yoluyla oluşturuldu burada bir yaralanma-reperfüzyon modeli sunmak, ve görüntüleme anatomik referans için bir X-ışını BT yanında, PET ile FDG kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Beyin alt-bölgeler içinde FDG tutulumu regimented ölçümleri PMOD görüntü analiz yazılımı içinde sıçan beyninde üzerine VOI şablon atlas hassas haritalama ile mümkün olmuştur. Rasyometrik FDG değerleri farklı hayvanlar ve zaman p arasındaki küresel FDG PET sinyali varyasyonları için normalize ederken hasar basit bir ölçüm sağlayan, karşıt hemisferde gelen beyin alt-bölgeler bölünmesiyle toplandıoints. Bu ölçümler, sürekli gösteren ipsilateral yarımkürenin bazı bölgelerinde beyin dokusu glikoz alımını önemli kayıp, sıçan beyninde inme beklenen etkisi ile tutarlıdır. Bu metodoloji iskemik inme dahil olmak üzere beyin travması birçok türde, uygulanan hayvanların FDG PET veri setleri karşılaştırmak için yeteneğimizi artırmak potansiyeline sahiptir. Hacimleri standardize ederek beyin hemisfer arasında ve birden hayvanlar arasında sayısal edilecek, bu yöntem azalmış doku glikoz alımını tutarlı ölçümler üretir. D2 reseptörleri için 11 ° C-rakloprid, hem de 21 bu protokol ile kullanılabilmektedir gibi beyin alımı ile diğer PET izleyiciler edin. Son olarak, üç boyutta yüksek anatomik doğruluk ile iskelet içinde sıçan beyninde bir iskemik inme görselleştirmek için bir yöntem tarif. Inme kaynaklı fizyolojik ve fonksiyonel bozukluğu görüntüleme bu non-invaziv bir yöntem, geçici veya kalıcı olabilir bu yanaAraştırmacılar, bir zaman süresi boyunca aynı hayvanda beyin hasarı değerlendirmek için izin verir. Bu nörolojik aynı hayvanda kısa ve uzun vadeli nörolojik defisit sıçan skor, hem de değerlendirmek için bir yol sağlar. PMOD yazılım şablon işlevi hassas belirli bir miktarda araştırmacılar yaralanma alanı harita ve belki de nörolojik sekel ve davranış kalıpları ilişkilendirmek için izin verir.
Beyin alt-ile inme hasar doğru ölçümü için, önemli bir adım PMOD içinde sıçan beyin atlas ile PET verilerinin hizalama olduğunu. Hizada tutarsızlıklar iskemi etkilenen beyin alt bölgesinin doğru miktarının neden olabilir. Protokolün adım 4.1.7 tarif edildiği gibi, bu deney, PET veri beyin atlası hizalanması için işareti olarak Harder bezinde kullanılması mümkündür. Kısmi hacim etkileri (PKE) Bu tür bir analiz sırasında bir endişe vardır ve beyin yapısının genel çözünürlük sınırı olacakgörüntülenebilir. Sinyal dağıtma bitişik birimler arasında oluşabilir, Voi kendisi, yöntem 22. kantitatif hassasiyetini azaltır, gösterge çözünürlüğe ilişkin çok küçük olabilir. Bu çalışmalarda kullanılan Albira PET sistemi üç detektör halkaları ile donatılmış 1.5 mm 23 elde tek bir halka sistemi, karşılık gelen gelişmiş 1.1 mm'lik bir çözünürlük elde edilir. Buvat ve iş PVE 3- için 5,6-18,9 mm3 olan küresel bir hacme karşılık gelecek 2-3x tam genişliği yarım max (FWHM) sistem çözünürlüğü daha düşük bir çapı olan tümör ölçümleri etkileyebilecek dikkat halka Albira. Casteels ark. Son zamanlarda 8 mm 3 daha büyük hacimler 1,1-1,3 mm 24 aralığında çözünürlüğe sahip, modern klinik öncesi PET tarayıcılar için asgari kısmi hacim etkileri olacağını belirtti. Schiffer atlas dikkatle göz önünde bu parametreler ile inşa, ve 5 kullanır olmuştur8 VOIs, 8 mm 3 eşiğin altına 13 düşüş. Bunlar hakkı için vois ve medial prefrontal korteks sol hemisfer (6,3 mm 3, R / L) arasında, Par A Cortex (7.6 mm 3, R / L), üstün kollikulus (7.1 mm 3, R / L) , VTA (5.5 mm3, R / L), alt kollikulus (5.7 mm3, R / L), hipofiz (5.9 mm3) ve CB, kan akış 5.1 mm (3). Buna ek olarak, frontal korteks (1.4 mm 3 R / L) ölçümleri nedeniyle küçük boyutu PvE için en duyarlı olacaktır.
Anatomi boyutunda mukabil bir artışa sahip fareler gibi daha büyük hayvanlarda yapılan çalışmalar, güvenli bir farelere kıyasla ölçülebilir edilebilir beyin alt bölgeler daha büyük bir sayı olacaktır. Bununla birlikte, bu yöntemler 18 alt bölgelere oluşan PMOD mevcut kendi beyin atlas sahip farelerde, beyin görüntüleme için geçerliPVE en aza indirmek için boyuttadır. Ayrıca, PET ile alternatif bir yöntem kullanılarak gerektirebilir Bu çalışmada açıklanan daha küçük beyin bölgeleri tanımlamak için. Burada tarif edilen yöntem, burada canlı sıçanlarda, beyin alt-bölümlere göre zaman içinde beyin dokusu hasarı, regimented ve etkili bir miktarının sağlar. Iskemiye bağlı yaralanma burada örnek olarak gösterilmiştir, ancak beyin aktivitesindeki değişikliklerin ölçümü için sunulan yöntem, sıçan beyni etkileyen başka herhangi bir durumda uygulanabilir.
Sonuç olarak, küçük hayvanların FDG-PET-BT verileri non-invazif ve ekonomik bir şekilde elde edilebilir ve uygun bir şekilde kantitatif bir tarzda küçük hayvan görüntüleme için kullanılabilir. PMOD programının Schiffer şablon aracını kullanarak, beynin iskemik alanların belirginlik ve PET veri ölçülebilir. Bu developme teşvik edecek serebral iskemi sonrasında güçlü bir beyin yeniden, onarım gelecekteki çalışma için aracı ve nöron olduğunuEngelli inme hastalarının nöro-tedavilerin nt. Bu görselleştirme doku hasarı ayrı görüntüleme yöntemlerinden uyumlu olabilir beyin travması, diğer davaları değerlendirirken özellikle yararlı olacaktır.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Albira PET SPECT CT | Bruker | 3D molecular imaging equipment | |
| Sprague Dawley Rats | Charles River Laboratories | 400 | Animal Subjects |
| 18-F-D-Glucose | Spectron | PET compound | |
| micro clamp | FST | 18055-03 | artery clamp |
| occluder #4037 | Doccol Corp. | 403712PK10 | surgical stroke induction |
References
- Minino, A. M., Murphy, S. L., Xu, J., Kochanek, K. D. Deaths: final data for 2008. Natl Vital Stat Rep. 59, 1-126 (2011).
- Niemi, M. L., Laaksonen, R., Kotila, M., Waltimo, O. Quality of life 4 years after stroke. Stroke. 19, 1101-1107 (1988).
- Ter-Pogossian, M. M., Phelps, M. E., Hoffman, E. J., Mullani, N. A. A positron-emission transaxial tomograph for nuclear imaging. 114, 89-98 (1975).
- Schiffer, W. K., et al. Serial microPET measures of the metabolic reaction to a microdialysis probe implant. J Neurosci Methods. 155, 272-284 (2006).
- Roger, V. L., et al. Heart disease and stroke statistics--2012 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 125, e2-e220 (2012).
- Heiss, W. D., et al. Progressive derangement of periinfarct viable tissue in ischemic stroke. J Cereb Blood Flow Metab. 12, 193-203 (1992).
- Foster, N. L., et al. Alzheimer's disease: focal cortical changes shown by positron emission tomography. Neurology. 33, 961-965 (1983).
- Bustamante, E., Pedersen, P. L. High aerobic glycolysis of rat hepatoma cells in culture: role of mitochondrial hexokinase. Proc Natl Acad Sci U S A. 74, 3735-3739 (1977).
- Toga, A. W., Santori, E. M., Hazani, R., Ambach, K. A 3D digital map of rat brain. Brain Res Bull. 38, 77-85 (1995).
- Yuan, H., et al. Saptiotemporal uptake characteristics of [18]F-2-Fluoro-2-Deoxy-D-Glucose in a rat middle cerebral artery occlusion model. Stroke. 44, (2013).
- Nemoto, E. M., Hossmann, K. A., Cooper, H. K. Post-ischemic hypermetabolism in cat brain. Stroke. 12 (5), 666-676 (1981).
- Sachdev, P. S., Chen, X., Joscelyne, A., Wen, W., Brodaty, H. Amygdala in stroke/transient ischemic attack patients and its relationship to cognitive impairment and psychopathology: the Sydney stroke study. Am. J. Geriatr. Psychiatry. 15, 487-496 (2007).
- Nagasawa, H., Kogure, K. Correlation between cerebral blood flow and histologic changes in a new rat model of middle cerebral artery occlusion. Stroke. 20, 1037-1043 (1989).
- Hauber, W., Schmidt, W. J. Differential effects of lesions of the dorsomedial and dorsolateral caudate-putamen on reaction time performance in rats. Behavioral Brain Research. 60, 211-215 (1994).
- Davis, A. E., Gimenez, A. M., Therrien, B. Effects of entorhinal cortex lesions on sensory integration and spatial learning. Nurs. Res. 50, 77-85 (2001).
- Hausler, R., Levine, R. A. Auditory dysfunction in stroke. Acta Otolaryngol. 120, 689-703 (2000).
- Cechetto, D. F., Wilson, J. X., Smith, K. E., Wolski, D., Silver, M. D., Hachinski, V. C. Autonomic and myocardial changes in middle cerebral artery occlusion: stroke models in the rat. Brain Res. 502, 5296-5305 (1989).
- Carmichael, S. T., Wei, L., Rovainen, C. M., Woolsey, T. A. New patterns of intracortical projections after focal cortical strike. Neurobiol. of Disease. 8, 910-922 (2001).
- Failor, S., et al. Neonatal cerebral hypoxia-ischemia impairs plasticity in rat visual cortex. J. Neurosci. 30, 81-92 (2010).
- Wurtz, R. H., Albano, J. E. Visual-motor function of the primate superior colliculus. Ann. Rev. Neurosci. 3, 189-226 (1980).
- Kuhn, F. P., et al. Comparison of PET template-based and MRI-based image processing in the quantitative analysis of C11-raclopride PET. EJNMMI Res. 4 (1), 7 (2014).
- Soret, M., Bacharach, S. L., Buvat, I. Partial-Volume Effect in PET Tumor Imaging. J. Nuc. Med. 48, 932-945 (2007).
- Sanchez, F., et al. ALBIRA: A Small Animal PET/SPECT/CT Imaging System. Med. Phys. 40 (5), 051906 (2013).
- Casteels, C., et al. Construction and Evaluation of Quantitative Small-Animal PET Probabilistic Atlases for [18F]FDG and [18F]FECT Functional Mapping of the Mouse Brain. PLOS One. 8 (6), e65286 (2013).
