Summary
Burada sunulan yöntem, eşzamanlı pozitron emisyon tomografisi ve manyetik rezonans görüntüleme kullanır. Serebral hipoksi-iskemi modelinde, difüzyon ve glukoz metabolizması dinamik değişimler sırasında ve yaralanma sonrası ortaya çıkar. Anlamlı multi-modal görüntüleme verileri elde edilecek iseniz bu modelde gelişen ve 'tekrarı hasar eşzamanlı edinimi gerektirir.
Abstract
Doku su difüzyon ve glukoz metabolizması dinamik değişimler sırasında ve etkilenen hücrelerde bir biyoenerjetik bozukluğu yansıtan serebral hipoksi-iskemi hipoksi sonra ortaya çıkar. Difüzyon ağırlıklı manyetik rezonans görüntüleme (MRG) hipoksi-iskemi, potansiyel geri dönüşümsüz, hasarlı bölgeleri tanımlar. Etkilenen dokuda glükoz kullanımında değişiklikler pozitron emisyon tomografisi 2-deoksi-2- (18 F) 'floro-ᴅ-glükoz ([18F] FDG) alımı (PET) görüntüleme ile tespit edilebilir. Bu nedenle, hayvan modelinde yaralanma, hızlı ve değişken doğası, verilerin her iki mod elde edilmesi anlamlı PET ve MRI veri ilişkilendirmek için eş zamanlı olarak gerçekleştirilmesi gerekir. Buna ek olarak, damar farklılıklara hipoksik-iskemik hasar arası hayvan değişkenliği çok modlu verileri analiz ve veri bireysel konularda aynı anda kazanılmış değilse bir grup bilge bir yaklaşım değişiklikleri gözlemek yeteneğini sınırlar. Yöntem, pBurada reddetmiş sırasında bir öncekiyle aynı hayvanda difüzyon ağırlıklı MR ve [18F] FDG tutulumu verilerini hem kazanmasını sağlamaktadır ve hipoksik mücadeleden sonra hemen fizyolojik değişikliklerin sorgulamak için.
Introduction
Dünya çapında, inme ölüm ikinci önde gelen nedenidir ve sakatlık 1 önemli bir nedenidir. Sırasında meydana ve akut inme olayı izleyen biyokimyasal ve fizyolojik olayların çağlayan hızla ve doku canlılığı ve sonuçta sonuç 2 için etkileri ile oluşur. Hipoksik-iskemik ensefalopati (HİE) yol açar Serebral hipoksi-iskemi (HI),% 0.3 ve tam süreli ve preterm doğum, sırasıyla 3,4% 4'üne etkilediği tahmin edilmektedir. HİE bebeklerde ölüm oranı yaklaşık% 15% 20 olduğunu. HİE kurtulanların% 25 olarak kalıcı komplikasyonlar mental retardasyon, motorlu açıkları, serebral palsi, epilepsi ve 3,4 olmak üzere yaralanma, bir sonucu olarak ortaya çıkmaktadır. Geçmiş tedavi yaklaşımları bakım standardı olarak kabul layık kanıtlanmış değil ve hipotermi dayalı en gelişmiş yöntemler, etkili bir morbidite 3,5 azaltarak olduğu konsensüs henüz ulaşılacak gelmiştir. Diğer konular of çekişme hipotermi ve hasta seçimi 6 uygulama şekli bulunmaktadır. Böylece, nöro ve neurorestoration stratejileri hala araştırma 7 için verimli bir alan vardır.
Serebral HI Sıçan modelleri farelere 8,9 adapte edilmiş sonradan 1960'lardan beri mevcut olmuştur ve oylandı. Nedeniyle modeli ve ligasyon konumu doğası nedeniyle, hayvanlar 10 arasında tamamlayıcı akışında farka sonucu doğasında farklılıklar bulunmaktadır. Bunun bir sonucu olarak, bu modeller, orta serebral arter oklüzyonu (MCAO) benzer modelleri ile karşılaştırıldığında daha fazla değişken olma eğilimindedir. Fizyolojik değişiklikler gerçek zamanlı ölçüm lazer Doppler flowmetre yanı sıra difüzyon ağırlıklı MR 11 ile kanıtlanmıştır. Sırasında ve hemen hipoksi sonra, hem de böyle bir infarkt hacmi ve nörolojik akut sonuçlarda serebral kan akışı gözlenen içi hayvan değişkenliğiaçığı modlu verilerin eşzamanlı edinimi ve korelasyon yararlı olacağını düşündürmektedir.
Eşzamanlı pozitron emisyon tomografisi (PET) ve manyetik rezonans görüntüleme (MRG) son gelişmeler preklinik görüntüleme 12-14 yeni olasılıklar için izin vermiş. Klinik öncesi uygulamalar için bu melez birleştirildi sistemleri, potansiyel avantajlarına karşılık literatürde 15,16 tarif edilmiştir. Inme gibi bir olay her örneği benzersiz kendini zaman hızla patofizyoloji gelişen birlikte, örneğin, - - Birçok klinik öncesi soruları bireysel hayvan sırayla görüntüleme veya ayrı hayvan grupları, belirli durumları görüntüleme tarafından ele alınabilir iken arzu ve hatta gerekli hale ölçümünü kullanmak için. İşlevsel görüntüleme böyle bir örnek, aynı anda 2-deoksi-2- (18 F) 'floro-ᴅ-glükoz ([18F] FDG) PET ve Bloo sağlarbağımlı (BOLD) MRG geçenlerde sıçan bıyık uyarılması kanıtlanmıştır d-oksijen seviyesi 14 inceler.
Burada, beyin fizyolojisi kararlı durumda olmadığı bir hipoksik iskemik inme sırasında eşzamanlı PET / MR görüntüleme göstermek, ancak bunun yerine hızlı ve geri dönüşümsüz hipoksik meydan sırasında değişiyor. MRG ile ölçülen ve difüzyon ağırlıklı görüntüleme (DAG) türetilen görünür difüzyon katsayısı (ADC) tarafından sayısal olarak su difüzyon değişiklikler, iyi klinik ve klinik öncesi veriler 17,18 inme için karakterize edilmiştir. Örneğin MCAO gibi hayvan modellerinde, etkilenen beyin dokusunda su difüzyonu nedeniyle sitotoksik ödem 18 giden bioenergetic kaskad hızla düşer. ADC bu akut değişiklikler, serebral iskemi hipoksi-11,19 kemirgen modellerinde gözlenmiştir. [18 F] FDG PET görüntüleme yerel gl değişiklikleri değerlendirmek için inmeli hastalarda kullanılmaktadırucose metabolizması 20 ve in vivo hayvan çalışmaları, az sayıda, aynı zamanda serebral iskemi modelinde hipoksi-22 de dahil olmak üzere, [18F] FDG 21 kullandık. Reperfüzyon bir model kullanarak bir çalışma daha sonra enfarktüs gelişimi 23 ile bu metabolik değişikliklere hiçbir korelasyon olmasına rağmen genel olarak bu çalışmalar, iskemik bölgelerde glukoz kullanımını azalma göstermektedir. Bu geri dönüşsüz hasar iç kısım 21 ile ilişkili olan difüzyon değişikliklere zıttır. Bu yaralanma ilerlemesi ve etkisi hakkında anlamlı bilgiler elde etmek olasıdır Böylece, bu inme evrimi sırasında eşzamanlı bir şekilde [18F] FDG PET ve DAG türetilen tamamlayıcı bilgi elde edebilmek için önemlidir Terapötik müdahaleler. Biz burada açıklamak yöntemi PET tracer ve MRG sekansları çeşitli kullanmak kolayca müsait. Örneğin, [15 O] H2O PETMRI DAG ve perfüzyon ağırlıklı görüntülerde (PWI) ile birlikte görüntüleme ayrıca inme görüntüleme alanındaki güncel teknikleri penumbra gelişimini keşfetmek ve doğrulamak için kullanılan olabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Bütün hayvan işleme ve prosedürler burada tarif edilen ve Hayvan Araştırmaları göre: Laboratuar Hayvan Bakımı Akreditasyon Değerlendirme Derneği tarafından onaylanan protokoller çerçevesinde yapıldı, Vivo Deneyler (GELİYORUM) kılavuzlarında Raporlama (AAALAC) Uluslararası Kurumsal Hayvan Bakım akredite ve California, Davis Üniversitesi'nde Kullanımı Komitesi. Uygun cerrahi hayvanda herhangi bir ağrı ya da rahatsızlık belirtileri neden olmamalıdır, ancak uygun adımlar işaretler ötenazi, analjezik ya da bazı durumlarda yönetim de dahil olmak üzere, gözlenen eğer alınmalıdır. Hayvanların sağ tarafında açıklanan tek taraflı işlem için keyfi olarak seçildi.
1. Tek Taraflı Ortak Karotis Arter (CCA) Ligation
- Uygun konumlandırılmış sterilize cerrahi aletler ve malzemeler steril alan hazırlayın. Sağlamak ısıtma yastığı yastığı üzerine güvenli bir şekilde yerleştirilen sıcaklık probu ile 37 ° C'ye kadar ısıtılır. & #160; cerrahi siteyi kapsayacak şekilde bir steril örtüyü kullandığınızdan emin olun.
- (0.5-1 L / dk izofluran, havada% 1-3) hayvan anestezisi ve kuyruk dönük bir yatar pozisyonda hayvan yerleştirin. Ayak sıkıştırarak anesthetization kontrol edin - Hayvan düzgün uyuşturulduktan bu hiçbir tepkiye gerekir. Gözleri oftalmik merhem sürün.
- 1-2 pamuklu çubuklarla kullanarak üst göğüs bölgesine alt boyun epilasyon kremi uygulayın. Islak bir gazlı ya da alkol bezlerden kullanarak saç ve krem kaldırmak ardından 1-3 dakika bekleyin ve. Sürüntü kesi içinden dışarıya dairesel şekilde Betadine ile alan ve ardından steril cerrahi eldiven dönüşür.
- Cerrahi makas kullanarak, alt boyun orta hat boyunca yaklaşık 1 cm bir kesi yapmak. Dikkatle cerrahi makas kullanılarak fasya çevreleyen dış deri ayırın.
- İki McPherson mikro iris sütür forseps kullanarak, zararlı damarları veya dengesi ile dikkat ederek, fasya sağ karotis arter ayırmakvagus siniri bing.
- Sağdaki forseps kullanarak, sabit pozisyonda sağ CCA exteriorize. Kurumasını önlemek için tuzlu su birkaç damla uygulayın. Bir çift kare düğüm kullanarak 6-0 ipek sağ CCA altında sütür ve lige uygun bir uzunlukta (2-3 cm) geçirin. İsteğe bağlı olarak, daha 6-0 ipek sütür ve bir ikinci uzunlukta kullanılarak ligate.
- Sağ CCA konumlandırmak ve steril bir sünger kullanarak açmasını aşırı sıvı temizlemek bez uçlu. 6-0 ipek sütür ile kesi kapatın. Topikal 7 mg / kg'a kadar lidokain uygulayın.
- Hayvan ayaktan (yaklaşık 30 dakika) kadar anestezi kurtarmak ve hayvan görüntüleme için hazır olana kadar ameliyat sonrası izleme gerçekleştirmek için izin verir.
Görüntüleme için 2. Hazırlık: Sistem ve Donanım Kontrolleri
- MR ve PET sistemleri için donanım ve yazılım kurma ve aşağıdaki gibi işlevlerini kontrol edin. Emin olun tüm fiziksel bağlantıların güvenli ve yazılım ayarları uygun şekilde seçilir.
- Bilinen eksenel uzaklıklar kullanılarak görünümü (FOV) merkezleri PET ve MR alanını hizalayarak MRG deliğin içine Dağı PET sistemi. PET sisteminin deliği içinde MRG bobini monte edin ve PET sistemi ve MRG mıknatıs merkezleri ile bobin merkezi.
- Güç ve ön voltajın PET elektroniği açın (Not: adımlar enstrüman göre değişir). 68 Ge silindiri kullanarak hızlı (5 dk) bir tarama gerçekleştirin ve tüm dedektörler operasyonel olmasını sağlamak için ortaya çıkan sinogram kontrol edin.
- İsteğe bağlı olarak ko-kayıt amaçları için, bir PET / MR dönüşüm matrisi için kullanılacak veri elde: 18 F sulu çözelti 200 uCi ile üç boyutlu fantomun (örneğin, üç dolu küreler gibi) doldurun ve PET ile 15 dakika boyunca kazanır. Anatomik MRI veri elde: Tarama Kontrol penceresinde, çoklu-eko (MSME) dizi çok dilim seçin (bakınız Tablo 1
- Infüzyon pompası ayarları ve çalışmasını kontrol edin. Sürekli infüzyonla 45 dakika içinde 200 ul, 20 g hayvanda iv enjeksiyonu için tipik tavsiye edilen limit toplam hacmi sağlayan dakikada 4,44 ul, pompanın ayarlayın.
- Isıtıcı çalışmasını kontrol ve sıcaklık çıkış hayvan sıcak (37 ° C) tutmak için yeterli olduğunu teyit ederim. Sıcaklık ve solunum izleme hayvan yatak hayvan yerleştirme için hazırlık operasyonel olup olmadığını kontrol edin.
- (0.5 L / dk: O 2 57.2 mg / dk ve 0.575 g / dk N2 at) O 2 ve N 2 debimetreler çalışmasını kontrol basınçlı hava kapalı kaynak ve O 2 ve N 2 ile hem güç tarafından üzerine kaynaklar. Debimetreler zarar riskini önlemek için yeterli giriş baskısı olmadan bunları açmayın.
- Isofloranın v olunaporizer yeterli doldurulur. Görüntüleme öncesinde,% 1-2 izofluran anestezi akışını başlatmak ve 0.5 L 1 / dak.
- Anestezi, solunum ped ve ısıtıcı sistemleri güvenli ve işlevsel konumlandırılmış sağlayarak hayvan yatağı hazırlayın. Ek PET / MRI birlikte kayıt doğruluğu için, referans işaretleri (örneğin, görüntüleme için enjekte edilene benzer bir konsantrasyonda radyoişaretleyicinin doldurulmuş kılcal tüpler) görüş alanı içinde hayvan yatağı tutturulabilir.
3. Görüntüleme iş akışı
Gerekli tüm ekipman kontrolleri tamamlandıktan sonra aşağıdaki gibi görüntüleme devam:
- Izofluran ile hayvan anestezisi ve (10 mi tuzlu su içinde, 0.5 ml heparin, 1000 USP / ml) heparinize tuzlu su ile dolu bir kateter kuyruk damarından (28 G iğnesi, PE-10 den az 5 cm tüp) yerleştirin. Hayvan Isınma ve / veya kuyruk kateter yerleştirme doğruluğunu artırabilir. İsteğe bağlı yerleştirme sitede siyanoakrilat yapıştırıcı bir damla koyunIV hattını güvenceye alın.
- Hayvanlar için hazırlanmış yatağa hayvan aktarın. Kullanılan eğer üst kesici dişler yerinde diş bar ve kulak çubukları ile güvence altına olan hayvanın kafası, güvenli olduğundan emin olun.
- Kurumasını önlemek için gözleri oftalmik merhem sürün. Rektal prob termometre yerleştirin. Bu sıcaklığı sağlamak ve solunum okumaları işlevseldir.
- Yaklaşık 3 PE-10 boruları için m ve 200 ul bir hacme - Radyoaktif doz hazırlama (200 ul, 600 uCi) etrafında uygun uzunlukta heparinize PE-10 tüp içine enjekte edilmesi. Boru içinde delikler oluşturmak için özen, infüzyon pompası şırınga için bu boru, kuyruk damarı kateteri hattına diğer bir ucunu.
- Emin MRI bobin konumlandırma ve herhangi çizgiler veya kablolar, özellikle anestezi tüp rahatsız değil yapım, mıknatısın delik içine doğru hayvan yatağı kaydırın. Beynin merkezi M merkezleri ile uyumlu olduğundan emin olunRI bobini, PET sistemi ve MR mıknatıs.
- Yüksek güç preamplisinin ekran gözlemleyerek empedans (bobin özelliklerini kontrol) ve frekans uyumsuzlukları (7 Tesla 1 H 300 MHz) en aza indirerek bobin üzerinde ayarlama düğmeleri çevirerek MRG bobin ayarlama ve eşleştirme gerçekleştirin.
- Ayarlama ve eşleme sonra (MRG), bir izci görüntü elde: Bir NADİR tripilot dizisi seçin ve Tarama Kontrol penceresinden dizisi çalıştırın. Adımları 3.5 ve 3.6 olarak gerekli yinelenen, hayvanın konumlandığını kontrol edin. Sıfır değerine şim sıfırlayın.
- (MRG) beynin içinde bir hacimde bir lokalize, nokta-çözüldü spektroskopik tarama (BASIN) Edinme: boyutları 3,9 mm x 6 mm × 9 mm dikdörtgen hacimde bir PRESS dizisi (Tablo 1) çalıştırın. CalcLineWidth makro komutunu kullanarak su hattı genişliği kontrol ediniz. Yarım maksimum (FWHM) değerde tam genişlikte kabul edilebilir ise (örneğin, 0.2 ppm), 3.10 adıma geçin. Değilse, adım 3'e geçin.9.
- (MRG) alan haritası Edinme: Bir FieldMap dizisi (Tablo 1) çalıştırın. MAPSHIM makro komutunu çalıştırarak ve doğrusal ve ikinci düzeni (z 2) Yerel ayarlamaları seçerek çok açılı projeksiyon pabucun (MAPSHIM) için ortaya çıkan verileri kullanın. Adımı yineleyin 3.8.
- (MRG) DAG tarama (bakınız Tablo 1) için dilim planını yerleştirin: Geometri Editor kullanarak, satın alma FOV beynin içinde ilgi istenilen hacmi elde etmek için konumlandırılmış emin olun. Istediğiniz gibi ortaya çıkan dilim planı hizalanmış ise, sonraki tüm DAG taramalar için Tarama Kontrol penceresinde bu dilim planını kopyalayın. Edinimi başlayın.
- PET edinimi ile (PET), başlamak infüzyon pompası başlatmaya hazır hazırladı. Kateter tuzlu enjekte edildiği önceden belirlenen gecikmeden sonra, radyoişaretleyicinin girişini yakalamak için PET satın alma (Tablo 1) başlayacak. Sayım hızını Monitör ve kademeli bir artış bakmakbaşarılı bir enjeksiyon göstergesidir sayımlarında.
- 10-15 dakika sonra, adım 3.12 ile hipoksik meydan eşzamanlı başlatmak. Hipoksik meydan başlatmak% 8 oksijen ve% 92 azot sunmak için önceden belirlenmiş ayarlar ile O 2 ve N 2 debimetreler tıbbi hava akışını ve derhal kapatın ve% 0.8 izofluran azaltır. Giriş baskısı olmadan debimetreler açmayın için.
- Adım 3.12 ile aynı anda (MRG), aşama 3.10 hazırlanan DAG satın başlayacak ("H1" tarama).
- (MRG) H1 tamamlandıktan hemen sonra, aşama 3.10 hazırlanan, DAG edinimi ("H2" tarama) başlayın. , Debimetreler kapattıktan tıbbi hava akımını yeniden ve fizyolojik izleme dayalı, uygun bir değere izofluran konsantrasyonu iade ederek hipoksik meydan bitirin.
- (MRI) bir post-hipoksi DAG aşama 3.10 hazırlanan tarama edinin. Bu tarama tamamlandıktan sonra infüzyon pompası kapatın.
- (MRG) Edinme anataksiyel ve sagital planlarda omical görüntüler. Tarama Kontrol Penceresinde - MSME dizisi (Tablo 1) seçin. Geometri Düzenleyicisi'ni kullanarak, satın alma FOV beyin kapsadığından emin.
- Ikincil yöntem olarak servikal dislokasyon tarafından takip CO 2 idaresi ile gerekirse ötenazi, hayvan çıkarın kafes zaman ayaktan dönmek ve morbidite belirtileri izlemek.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Şekil 1 6-0 ipek sütür ile yara kapama önce karotis arter uygun bir ligasyon, sonucunu gösterir.
Bu yöntemde, görüntüleme elde edilen veriler sırayla dikte ve aynı zamanda görüntü alma planları ve ekipmanları kurulumu dahil deneysel sınırlamalar tarafından dikte deney, zamansal düzenlemesi üzerine son derece bağlıdır. Bu ve diğer hususlar ayrıca Tartışma bölümünde incelenmiştir. Burada tarif edilen protokol ile, ekipman (Şekil 2A) fiziksel kurulumu sırasında, daha önce kesintisiz multi-modal görüntü elde etmek için izin verir, ve (Şekil 2B) hipoksik meydan (Şekil 2C) hızlı giriş sonra.
Bu hayvan modelinde, birçok iskemik inme modelleri ile olduğu gibi, difüzyon değişiklikler hakaret (a representat Şekil 3A bakınız hızla sonra saptanabilir) örnek ive. Temelde serebral HI modeli değiştirmez eden yöntem olup, difüzyon değişiklikleri sağlam bir şekilde çoğaltılabilir gibi - Şekil 3B, karşı (non-tıkalı, sol) ile (z-yönünde ADC) gelişen yüzde ADC z farklılıklar göstermektedir ve (emilmiş, sağ) beyin,% LR, kenarları (tarama H2 n = 6, n = 5, diğer tüm zaman noktaları için) aynı tarafta. Beklendiği gibi, yaralanma gibi beyin azalma tıkanmış tarafında ADC değerleri ilerler. Şekil 3C, DAG dizisinden örnek koronal dilim, yanı sıra FOV (8 mm) arasında sınırlı eksenel ölçüde gösteren bir sajital bir dilim gösterir dizisi kullanılır. DAG için kullanılan eko planar görüntüleme (EPI) sekansı empoze sınırlamalar ile ilgili Detaylar Tartışma bölümünde açıklanmıştır. Kısacası, önerilen görüntüleme çerçevesi ile elde edilen görüntü kalitesi sistemi performans özelliklerine bağlıdır ve özelde, DAG dizileri EPI-tabanlıar donanım koşulları veya satın alma parametreleri suboptimal maruz bırakabilir (Şekil 5B bakınız). O anlamlı farklılıklar başlangıç ve sonraki ADC% LR değerlerinin (p <0.05, eşleştirilmemiş t-testi) arasında gözlendi, bu bizim deney düzeneği kullanarak sorgulamak için sağlam bir parametre olduğunu göstermektedir.
ADC değişiklikleri ile eş zamanlı olarak, yarı küresel bir fark hipoksik meydan başladıktan sonra ve tarama H2 sırasında [18F] FDG alımından gözlenmiştir (n =% 11 ortalama LR farkı 3). Iki ya da üç olduğu durumlarda, aynı taraftaki [18F] FDG bu durum, hayvan değişkenlik her durumda muhtemelen daha doğru olmamasına rağmen, hipoksi (temsili bir örneğin, bakınız şekil 4) sonra karşı alımına düşmüştür. Şekil 5A, bir örnek burada gösterilmektedir İki hemisfer arasında [18 F] FDG tutulumu göreli farkı bir hayvanda (mavi). Şekil beklendiği gibi oldu5A, aynı zamanda, aşağıdaki hipoksi, beklendiği gibi [18F] FDG iken, hayvan tarama H2 sonunda ölmüş, bir örneğini göstermektedir.
Başını resmin altına doğru işaret Şekil 6-0 ipek sütür ile bağlandı sağ karotis arter 1. Örnek. Hayvan yatar. Kesi çevresi tüyleri edilmiş ve insizyon görselleştirme forseps ile açık tutuluyor. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 2. (A), fiziksel düzenlemesi Örnek diyagramıdır ekipmanlar. PET uç mıknatısın delik içinde konumlandırılmış, ve MR rulo PET ucun delik içinde konumlandırılmış da sürdürür. Gösterildiği gibi fizyolojik izleme (gösterilmemiş solunum pad), anestezi hattı ve IV kateter ile birlikte hayvan yatak, delik içine çalışır. Noktalı halka başıboş manyetik alan için bir güvenlik marjı gösterir -. Bu bölgenin dışında ancak (tüm güvenlik önlemleri takip) MR oda içinde manyetik bileşenleri ile ekipman yerleştirmek için gerekli olabilir (B) Diyagram deney zamansal ilerlemesini özetleyen . (C) hemen hipoksi cebine başladıktan sonra hayvana verilen O 2 düzeyinde ilk değişiklikler Örnek sonuçlanır. (Gösterilmemiştir), bir 0.5 L indüksiyon kutusuna yerleştirilmiş bir O 2 metre ile ölçüldüğü gibi, yaklaşık 1 dakika içinde, hipoksik koşullar in-line anestezi sistemi ile, elde edilebilir. rge.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil başlangıçta ve sonrasında hipoksi yoluyla edinilen parametrik ADC z haritalarının 3. (A) Örnek. (B) başlangıca göre ADC z% LR farkını gösteren Plot post hipoksi için. Yıldız başlangıç değerine göre anlamlı bir farklılık (p <0.05, eşleştirilmemiş t-testi) gösterir. Hata çubukları temsil +/- (FOV boyutlarını göstermek için eksenel, sagital ve 3D görünümleri) bir EPI-DAG edinimi bir standart sapma. (C) Örnek. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
/ftp_upload/52728/52728fig4.jpg "/>
Şekil 4. (A) bir hayvan gösteren [18 F] FDG tutulumunun koronal ve transvers dilim. PET görüntüsü ön planda olan ve tescil ve görselleştirme için arka planda bir anatomik MR görüntüsü ile kaynaşmıştır. PET verileri tüm kareler boyunca toplanır. (B) aynı hayvan olarak kontralateral yarımkürede (mavi) ve ipsilateral hemisferde (kırmızı). Için [18F] FDG zaman etkinliği eğrisi tıklayınız Bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için .
Kontralateral (katı) ve ipsilateral (noktalı) yarımkürede [18 F] FDG tutulumu Şekil 5. (A) Saat aktivitesi eğrileri - aynı aks üzerinde gösterilen beklenmedik bir [18F] FDG zaman örnekleridirH2 sonunda aktivite eğrisi (mavi) ve hayvan ölümü (45 dakika, yeşil at)., potansiyel donanım tabanlı RF hatalarına karşı (B) Hayalet eserler. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
| Görüntüleme Acquistion Parametreleri ve Donanım Edinme | |
| Difüzyon MR (EPI-DAG) | |
| Toplama zamanı | 15 dakika |
| Matris boyutu | 256 x 64 |
| Dilimler | 10 |
| FOV | 30 x 14 x 8 mm |
| Voksel boyutu | 0.117 x 0.219 x 0.8 mm |
| Etkili spektral bant genişliği | 150 kHz |
| TE | 41 msn |
| TR | 3000 msn |
| Ortalamalar | 6 |
| k-space segmentleri | 16 |
| b- değerler | 0, 400, 800 dak / mm 2 |
| Anatomik MRI (MSME) | |
| Toplama zamanı | 5 dakika |
| Matris boyutu | 256 x 256 |
| Dilimler | 16 |
| FOV | 30 x 22 x 12.8 mm |
| Voksel boyutu | 0.117 x 0.086 x 0.8 mm |
| TE | 14 msn |
| TR | 1000 msn |
| Ortalamalar | 1 |
| Tekrarlar | 1 |
| Noktadan Çözülmüş Spektroskopik Tarama (BASIN) | 15 s |
| Voksel boyutu | 3.9 x 6 x 9 mm |
| TE | 20 msan |
| TR | 2500 msn |
| Ortalamalar | 6 |
| FieldMap | |
| Toplama zamanı | 1 dak 21 sn |
| 1 TE | 1.49 msn |
| 2 TE | 5.49 msn |
| TR | 20 msan |
| Ortalamalar | 1 |
| PET Toplama, Histogram, ve İmar Parametreleri | |
| Tracer | [18 F] FDG |
| İnfüzyon hızı | 4,44 ul / dak |
| Toplama zamanı | 60 dakika |
| Dilim başına Görüntü boyutu | 128 x 128 |
| Dilimler | 99 |
| Voksel boyutu | 0.4 x 0.4 x 0.6 mm |
| Dinamik çerçeveleme | 12 x 300 sn |
| İmar türü | OS MLEM (6 alt kümeler, 6 iterasyon) |
Protokolde tanımlanan taramaları ve PET edinimi, histogram ve yeniden parametreleri için Tablo 1. MRG darbe dizisi parametreleri.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Eşzamanlı anatomik MR ve dinamik DAG-MR ve [18F] FDG PET verileri başarıyla karotis arter ligasyonu aşağıdaki hipoksi meydan sırasında deney hayvanları elde edilmiştir. Bu beyinde iskemik hakaret ile ilişkili hızla gelişen patofizyoloji multimodal görüntüleme için güçlü bir deneysel paradigma temsil eder ve kolayca diğer PET ve MR dizilerinin (nöro örnek belirteçleri için) radyo-yanı sıra girişimsel stratejilerin etkisini incelemek için uzun olabilir sırasında veya hemen iskemik mücadeleden sonra.
Serebral HI modelinde hipoksik zorlaması süresince eş zamanlı olarak, PET / MRI görüntüleme başarıyla uygulanması için, lojistik olarak kabul edilir ve yöntem uygun şekilde ayarlanmalıdır. Potansiyel olarak deney zamansal düzenlemesini etkileyen faktörler arasında, ancak bunlarla sınırlı değildir: radyoaktivite 1) kaynak - ra bağlı olarakradyonüklidin kullanılan yarı ömrünü ve spesifik aktivite gereksinimleri diotracer bu görüntülü hayvanların olası sayısı etkileyebilir; 2) Oda düzeni - Bu kullanılan boru ve böylece enjekte edilen dozun uzunlukları etkileyebilir veya enjekte edilen dozu korumak için ek adımlar gerekebilir. Bu aynı zamanda anestezi tüp gaz karışımları için dengeye ulaşması için zaman küçük bir etkiye sahip olabilir; 3) hayvan ağırlığı - bazı kurumlar potansiyel boru uzunluğu ve infüzyon pompa hızı ayarlarını etkileyen sırayla, hayatta kalma prosedürleri (örneğin, vücut ağırlığının% 1'den daha az) için toplam enjeksiyon hacmi bir sınır koyabilir; 4) izleyici dağıtım - Radyoaktif farmakokinetik belirlenir ve gözlenebilir bir değişiklik, beklendiği gibi, bir büyük hap, infüzyon veya bolus ve infüzyon dağıtım kullanılabilir, - ikinci iki dinamik değişimleri 24 takip etmek özellikle yararlıdır.
PET ve MR görüntü elde etme protokollerinin tasarımı, özelliklely çalışmak için sınırlı süre göz önüne alındığında, bu deneyde bir başka önemli faktördür. Bir eko-planar görüntüleme (EPI) Burada sunulan tabanlı DAG dizisi (EPI-DAG) kullanıyorsanız, önemli hususlar süresi, görüş alanını ve difüzyon degrade ağırlıklandırma ve yön tarama içerir. Bu parametreleri ayarlayarak ederken, EPI-DAG ile doğal sorunlar da gölgelenme, sinyal ayrılma ve degrade görev döngüsü sınırlamaları da dahil olmak üzere, ele alınmalıdır. Solunum yolluk kullanımı nedeniyle sorunları gidermek için kullanılabilecek hareket. Tablo 1 PET donanım, satın alma parametreleri ve izleyici teslim parametreleri hakkında bilgilerle birlikte kullanılan MRI edinme parametrelerini açıklar. PET veri miktarının, dedektör normalleşme uygulanmalıdır. Bizim durumumuzda yapılan olmasa da, ileri adımlar parçalı MRG veri ve dağılım düzeltme kullanarak zayıflama düzeltme de dahil olmak üzere daha doğru kantifikasyon ulaşmak için alınabilir. Eski t küçük hayvanlarda gerekli olmayabilirzayıflama o derece küçük ve benzer büyüklükte kalibrasyon nesneleri kullanarak açıklanabilir. Kullanılan MR dizisi bağlı olarak, aynı zamanda T2 * 25 üzerinde herhangi bir önemli BOLD etkilerini dikkate almak gerekebilir. Buna ek olarak, kan şekeri anestezi ve taşıyıcı gazın etkisi [18F] FDG 26 kullanılırken dikkate alınması gerekebilir.
Kontroller vardır PET ve MRI sistemleri arasında önemli bir karşılıklı etkileşim, ya da deneyde kullanılan görüntüleme sistemleri ve diğer aletlerin arasındaki sağlamak için yapılmalıdır. Biz nedeniyle hızlı degrade geçiş tarafından uyarılan PSAPD tabanlı dedektörleri sahte sinyallere PET sisteminin sayımlarda anlık kaybı gözlenen rağmen, tek tek veya aynı anda elde edilen zaman bizim deneyim, PET veya MR görüntü kalitesinde anlamlı bir fark vardı başkaları tarafından 12 not edilmiş bir etki. Gözlenen bir başka konu yok RF olduimkb infüzyon pompası güç kaynağından veri kaybına neden PET dedektör satın rahatsız. Bu laboratuar kalitesinde güç kaynağı ile orijinal AC adaptörü değiştirerek çözüldü. Daha PET / MR donanım yapılandırmaları literatürde tarif edilmiştir ve bu protokole ayarlamalar benzersiz kurulumları 12,27 karşılamak için gerekli olabilir.
Görüntüleme iş akışı farklı MRG darbe dizileri veya PET tracer ve satın alma planları için koşulları optimize etmek için modifiye edilebilir. Örneğin, serebral HI modelinde yaralanma şiddetine, diğer koşulların yanısıra, hipoksi 11 süresini modüle edilmesi gösterilmiştir. Ince zamansal çözünürlükte DAG veri edinimi izin veya PET tracer için daha sağlam yarım küre alım karşılaştırmalar için izin verebilir hipoksik meydan uzunluğunu artırmak. Protokolün diğer yönleri mevcut kaynaklar ve personel dayalı ayarlanabilir. Nedeniyleörneği ameliyatlar sendeleyerek ve CCA ligasyonu ve hipoksi arasındaki zaman içinde değişkenliği azaltmak amacıyla görüntüleme oturumları paralel olabilir.
Bu protokol, simultane PET ve MR ediniminde, fizyolojik meydan ek olarak, zamanlama açısından birbirlerine karşılıklı sınır getirdiği. EPI-DAG dizisini optimize olarak, görüntü kalitesini bozmadan hipoksik cebine sırasında birden fazla satın almalar için kabul edilebilir sınırları aşacak alıcı süresini artırmak kısmı artar difüzyon yön sahip olduğu tespit edilmiştir. Böylece, difüzyon gradyanları sadece z ekseni boyunca uygulanmıştır. Buna ek olarak, bir görüntüleme protokolü, hayvan modellerinde uyarlanması bazı değişiklikler gerektirebilir - bu durumda standart serebral hipoksi-iskemi modeli hipoksik cebine sırasında ek akışkan (radyoişaretleyicinin 0.2 mi) enjeksiyonu ile değiştirilmiştir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
JM ve SW Genentech çalışanlarıdır.
Acknowledgments
Yazarlar UC Davis Moleküler ve Genomik Görüntüleme Merkezi ve Genentech Biyomedikal Görüntüleme Bölümü kabul etmek istiyorum. Bu çalışma Sağlık Biyomühendislik Araştırma Ortaklığı hibe sayısı R01 EB00993 bir Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Surgery | |||
| Surgical scissors | Roboz | RS-5852 | |
| Forceps | Roboz | RS-5237 | |
| Hartman mosquito forceps | Miltex | 7-26 | |
| 2x McPherson suturing forceps, 8.5 cm | Accurate Surgical & Scientific Instruments | 4473 | It is useful to reduce the opening width with a band on the forceps used to hold the carotid artery |
| 6-0 silicone coated braided silk suture with 3/8 C-1 needle | Covidien Sofsilk | S-1172 | |
| Homeothermic blanket system | Harvard Apparatus | 507220F | |
| Super glue | (Generic) | ||
| Hypoxia | |||
| Flowmeter for O2 | Alicat Scientific | MC-500SCCM-D | |
| Flometer for N2 | Alicat Scientific | MC-5SLPM-D | |
| O2 meter | MSA | Altair Pro | |
| Imaging | |||
| 7.05 Tesla MRI System | Bruker | BioSpec | 20 cm inner bore diameter with gradient set. Paravision 5.1 software. |
| Volume Tx/Rx 1H Coil, 35 mm ID | Bruker | T8100 | |
| PET system | (In-house) | 4x24 LSO-PSAPD detectors, 10x10 LSO array per detector, 1.2 mm crystal pitch and 14 mm depth. 14 x 14 mm PSAPD. FOV: 60x35 mm. 350-650 keV energy window. 16 nsec timing window. |
|
| Vessel cannulation Dumont forceps | Roboz | RS-4991 | |
| PE-10 polyethylene tubing | BD Intramedic | 427401 | |
| Infusion pump | Braintree Scientific | BS-300 | |
| Animal monitoring & gating equipment | Small Animal Instruments Inc. | Model 1025 | Only respiration monitoring used |
| Animal bed with temperature regulation | (In-house) |
References
- Donnan, G. A., et al. The Lancet. 371, 1614-1623 (2008).
- Turner, R. C., et al. The science of cerebral ischemia and the quest for neuroprotection navigating past failure to future success A review. Journal of Neurosurgery. 118, 1072-1085 (2013).
- Vannucci, R. C., Perlman, J. M. Interventions for perinatal hypoxic ischemic encephalopathy. Pediatrics. 100, 1004-1014 (1997).
- Chicha, L., et al. Stem cells for brain repair in neonatal hypoxia–ischemia. Childs Nervous System. 30, 37-46 (2014).
- Barks, J. D. Current controversies in hypothermic neuroprotection. Seminars in Fetal and Neonatal. 13 (1), 30-34 (2008).
- Jantzie, L. L., et al. Neonatal ischemic stroke a hypoxic ischemic injury to the developing brain. Future Neurology. 3, 99-102 (2008).
- James, A., Patel, V. Hypoxic ischaemic encephalopathy. Paediatrics and Child Health. 24 (9), (2014).
- Levine, S. Anoxic ischemic encephalopathy in rats. The American Journal of Pathology. 36 (1), (1960).
- Vannucci, S. J., et al. Experimental stroke in the female diabetic db db mouse. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 21, 52-60 (2001).
- Sheldon, R., et al. Strain related brain injury in neonatal mice subjected to hypoxia ischemia. Brain Research. 810, 114-122 (1998).
- Adhami, F., et al. Cerebral ischemia hypoxia induces intravascular coagulation and autophagy. American Journal of Pathology. 169 (2), 566-583 (2006).
- Catana, C., et al. Simultaneous in vivo positron emission tomography and magnetic resonance imaging. Proceedings of the National Academy of Sciences. 105, 3705-3710 (2008).
- Judenhofer, M. S., et al. Simultaneous PET MRI a new approach for functional and morphological imaging. Nature Medicine. 14, 459-465 (2008).
- Wehrl, H. F., et al. Simultaneous PET MRI reveals brain function in activated and resting state on metabolic hemodynamic and multiple temporal scales. Nature Medicine. 19, 1184-1189 (2013).
- Judenhofer, M. S., Cherry, S. R. Applications for preclinical PET MRI. Seminars in Nuclear Medicine. 43 (1), 19-29 (2013).
- Wehrl, H. F., et al. Preclinical and Translational PET/MR Imaging. Journal of Nuclear Medicine. 55, Suppl 2. 11S-18S (2014).
- Heiland, S. Diffusion and Perfusion Weighted MR Imaging in Acute Stroke Principles Methods and Applications. Imaging Decisions MRI. 7, 4-12 (2003).
- Loubinoux, I., et al. Spreading of vasogenic edema and cytotoxic edema assessed by quantitative diffusion and T2 magnetic resonance imaging. Stroke. 28, 419-427 (1997).
- Ouyang, Y., et al. Evaluation of 2 [18F]fluoroacetate kinetics in rodent models of cerebral hypoxia–ischemia. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 34 (5), 836-844 (2014).
- Kuhl, D. E., et al. Effects of stroke on local cerebral metabolism and perfusion mapping by emission computed tomography of 18FDG and 13NH3. Annals of Neurology. 8, 47-60 (1980).
- Planas, A. M. Noninvasive Brain Imaging in Small Animal Stroke Models MRI and PET. Neuromethods. 47, 139-165 (2010).
- Marik, J., et al. PET of glial metabolism using 2-18F-fluoroacetate. Journal of Nuclear Medicine. 50 (6), 982-990 (2009).
- Martín, A., et al. Depressed glucose consumption at reperfusion following brain ischemia does not correlate with mitochondrial dysfunction and development of infarction: an in vivo positron emission tomography study. Current Neurovascular Research. 6, 82-88 (2009).
- Carson, R. E. PET physiological measurements using constant infusion. Nuclear Medicine and Biology. 27, 657-660 (2000).
- Greve, J. M. The BOLD effect. Methods in Molecular Biology. 771, 153-159 (2011).
- Flores, J. E., et al. The effects of anesthetic agent and carrier gas on blood glucose and tissue uptake in mice undergoing dynamic FDG-PET imaging sevoflurane and isoflurane compared in air and in oxygen. Molecular Imaging and Biology. 10, 192-200 (2008).
- Delso, G., Ziegler, S. PET MRI system design. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 36, 86-92 (2009).
