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Neuroscience

स्थाई सेरेब्रल Ischemia में स्ट्रोक शुरुआत समय अनुमान के लिए एक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग प्रोटोकॉल

Published: September 16, 2017 doi: 10.3791/55277
Automatic Translation
*1, *2, 1, 2, 1
1School of Experimental Psychology and Clinical Research and Imaging Center Bristol, University of Bristol, 2Department of Neurobiology, A.I. Virtanen Institute, University of Eastern Finland
* These authors contributed equally

Summary

मात्रात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (qMRI) मापदंडों का दोहन स्ट्रोक की एक चूहा मॉडल में स्ट्रोक शुरुआत समय आकलन के लिए एक प्रोटोकॉल वर्णित है । प्रक्रिया तीव्र स्ट्रोक घाव और मात्रात्मक टी1 और टी2 (क्यूटी1 और क्यूटी2) स्ट्रोक के समय के लिए छूट बार के विविधिकरण के लिए प्रसार एमआरआई कारनामे ।

Abstract

एमआरआई मस्तिष्क के पानी के एक कम प्रसार गुणांक के माध्यम से तीव्र कोरोनरी स्ट्रोक का पता लगाने के लिए एक संवेदनशील और विशिष्ट इमेजिंग उपकरण प्रदान करता है । कोरोनरी स्ट्रोक का एक चूहा मॉडल में, मात्रात्मक टी में अंतर1 और टी2 एमआरआई विश्राम बार (क्यूटी1 और क्यूटी2) के बीच कोरोनरी घाव (delineated कम प्रसार द्वारा) और contralateral गैर-कोरोनरी गोलार्द्ध वृद्धि स्ट्रोक शुरुआत से समय के साथ । एमआरआई विश्राम समय मतभेदों के समय निर्भरता एक रैखिक समारोह द्वारा वर्णित है और इस प्रकार स्ट्रोक शुरुआत समय का एक सरल अनुमान प्रदान करता है । इसके अतिरिक्त, कोरोनरी घावों के भीतर असामान्य क्यूटी1 और क्यूटी2 की मात्रा में स्ट्रोक समय के लिए एक पूरक विधि प्रदान करने के साथ रैखिक रूप से वृद्धि । एक (अर्द्ध) स्वचालित कंप्यूटर दिनचर्या मात्रा प्रसार गुणांक के आधार पर चूहे ischemia में चित्रित तीव्र कोरोनरी स्ट्रोक ऊतक के लिए प्रस्तुत किया है । इस दिनचर्या में भी क्यूटी1 और क्यूटी2 विश्राम के समय और स्थान और घाव के भीतर असामांय क्यूटी1 और क्यूटी2 voxels की मात्रा में hemispheric अंतर निर्धारित करता है । क्यूटी1 और क्यूटी2 एमआरआई डेटा के शुरुआत के समय के अनुमान के साथ जुड़े अनिश्चितताओं को स्ट्रोक के पहले 5 घंटे के लिए ± ४७ मिनट के लिए 25 मिनट से भिंन हो । सबसे सटीक शुरुआत समय का अनुमान ओवरलैपिंग असामान्य क्यूटी1 और क्यूटी2 घाव खंड, ' वीओवरलैप' (± 25 मिनट) की मात्रा को बढ़ाता है या क्यूटी2 में hemispheric मतभेदों को बढ़ाता द्वारा प्राप्त किया जा सकता विश्राम बार केवल (± 28 मिनट) । कुल मिलाकर, क्यूटी2 व्युत्पंन पैरामीटर क्यूटी1से उन मात । वर्तमान एमआरआई प्रोटोकॉल एक स्थाई फोकल ischemia मॉडल है, जो क्षणिक फोकल मस्तिष्क ischemia के लिए लागू नहीं हो सकता है के hyperacute चरण में परीक्षण किया है ।

Introduction

मस्तिष्क ऊतक विशेष रूप से एटीपी संश्लेषण और सीमित ऊर्जा भंडार के लिए oxidative फास्फारिलीकरण के उच्च निर्भरता के कारण ischemia करने के लिए कमजोर है । सूक्ष्म समय में Ischemia परिणाम intracellular और extracellular रिक्त स्थान में निर्भर ईओण परिवर्तन है कि मस्तिष्क के पानी के पूल के पुनर्वितरण के लिए सीसा, excitotoxic न्यूरोट्रांसमीटर के रिलीज और अंत में विनाशकारी प्रक्रियाओं की दीक्षा 1. फोकल ischemia में, ऊतक क्षति प्रारंभिक कोर से परे फैलता है अगर रक्त प्रवाह एक निश्चित समय सीमा के भीतर बहाल नहीं है 2। स्ट्रोक की शुरुआत के समय वर्तमान में कोरोनरी स्ट्रोक के pharmacotherapy के लिए नैदानिक फैसलों में प्रमुख मानदंडों में से एक है, recanalization सहित thrombolytic एजेंटों द्वारा 3. नतीजतन, कई रोगियों को स्वचालित रूप से अज्ञात लक्षण शुरुआत समय के कारण thrombolytic चिकित्सा के लिए अयोग्य हैं, नींद के दौरान होने वाली स्ट्रोक के कारण (' जागो अप स्ट्रोक '), गवाह की कमी, या लक्षण के अनजान जा रहा है 4,5. एक प्रक्रिया है कि स्ट्रोक की शुरुआत के समय निर्धारित करता है इसलिए आवश्यक है ताकि ऐसे रोगियों thrombolysis के लिए विचार किया जा सकता है ।

एमआरआई जांच से वीवो मेंपानी । जो की गतिशीलता गंभीर रूप से तीव्र कोरोनरी ऊर्जा विफलता द्वारा परेशान हैं 6. सबसे विशेष रूप से, पानी के प्रसार के शोधों द्वारा नियंत्रित (थर्मल) पानी के अणुओं की गति ischemia के प्रारंभिक क्षणों में ऊर्जा की विफलता के कारण कम है 7। यह तंत्रिका कोशिकाओं के anoxic ध्रुवीकरण में परिणाम बारी में 8। प्रसार एमआरआई (DWI) तीव्र स्ट्रोक 9के लिए एक स्वर्ण मानक नैदानिक इमेजिंग मोडल बन गया है । DWI संकेत तेजी से कोरोनरी ऊतक की पहचान की अनुमति ischemia के जवाब में बढ़ जाती है, लेकिन किसी भी समय-कोरोनरी स्ट्रोक के पहले कुछ घंटों के दौरान निर्भरता नहीं दिखाती है 10। इसी तरह, स्पष्ट प्रसार गुणांक (ADC) या प्रसार tension का पता लगाने के रूप में पानी प्रसार के मात्रात्मक उपाय (डीए वी) कोरोनरी ऊतक में तेजी से कमी, लेकिन पशु स्ट्रोक में स्ट्रोक शुरुआत से समय के साथ कोई संबंध नहीं दिखा मॉडल 10 और रोगियों 11.

मात्रात्मक एमआरआई (qMRI) विश्राम मानकों, क्यूटी1, क्यूटी2 और क्यूटी1ρ, घूर्णन गति और पानी हाइड्रोजन परमाणुओं के आदान प्रदान से नियंत्रित होते हैं और मस्तिष्क पैरेन्काइमा में जटिल समय पर निर्भर परिवर्तन निम्न कोरोनरी शो ऊर्जा विफलता 6। इस तरह के समय पर निर्भर परिवर्तन स्ट्रोक शुरुआत समय के लिए रोगियों 12 और ischemia के पशु मॉडल 13,14,15में अनुमानित होना सक्षम होना चाहिए । चूहे फोकल स्ट्रोक में, क्यूटी1ρ ischemia शुरुआत के बाद लगभग तुरंत बढ़ जाती है और रैखिकता के लिए कम से 6 घंटे 13,14के लिए जारी है । क्यूटी1 विश्राम बार भी कोरोनरी मस्तिष्क ऊतक जो दो समय स्थिरांक द्वारा वर्णित किया जा सकता है में एक समय पर निर्भर फैशन में वृद्धि: एक प्रारंभिक तेजी से एक धीमी गति से घंटे के लिए स्थाई चरण के बाद 8,16। इस biphasic वृद्धि के कारण, स्ट्रोक समय में क्यूटी1 का उपयोग क्यूटी1ρ एमआरआई की तुलना में अधिक जटिल हो सकता है 15. क्यूटी2 विश्राम बार भी एक द्वि चूहा फोकल स्ट्रोक में चरणबद्ध परिवर्तन दिखाने के लिए, जिससे वहां पहले घंटे के भीतर एक प्रारंभिक छोटा है, समय के साथ एक रैखिक वृद्धि के बाद 13। प्रारंभिक छोटा सहित दो समानांतर चल कारकों द्वारा समझाया जा सकता है: (i) deoxyhemoglobin के buildup तथाकथित ' नकारात्मक रक्त ऑक्सीजन स्तर निर्भर प्रभाव ' और (ii) में जिसके परिणामस्वरूप, में extracellular पानी की पाली intracellular ठाउँ १७,१८। क्यूटी में समय पर निर्भर वृद्धि2 intracellular macromolecular संरचनाओं के बाद टूटने के साथ साइटोटोक्सिक और/या vasogenic शोफ के कारण होने की संभावना है 18. दोनों क्यूटी1ρ और क्यूटी2 डेटा नैदानिक मॉडल 14में स्ट्रोक शुरुआत समय का सटीक अनुमान प्रदान करते हैं । क्यूटी2 12 और टी2-भारित संकेत तीव्रता 19,20 भी नैदानिक सेटिंग्स में स्ट्रोक शुरुआत समय अनुमान के लिए शोषण किया गया है ।

मात्रात्मक विश्राम के समय में hemispheric मतभेदों के अलावा, कोरोनरी क्षेत्र के भीतर ऊंचा विश्राम बार के स्थानिक वितरण भी स्ट्रोक शुरुआत समय के लिए किराए के रूप में सेवा कर सकते हैं 14. स्ट्रोक, ऊंचा क्यूटी1ρ, क्यूटी2 और क्यूटी1 विश्राम बार के साथ क्षेत्रों में शुरू में प्रसार से छोटे है कोरोनरी घावों को परिभाषित किया गया है, लेकिन समय के साथ वृद्धि 14,15के चूहे मॉडल, 21. इसलिए कोरोनरी घावों के आकार के एक प्रतिशत के रूप में ऊंचा छूट बार के स्थानिक वितरण के ठहराव भी स्ट्रोक शुरुआत समय 14,15अनुमानित किया जा करने के लिए सक्षम बनाता है । यहां, हम qMRI मापदंडों का उपयोग स्ट्रोक के एक चूहे मॉडल में स्ट्रोक शुरुआत समय निर्धारित करने के लिए प्रोटोकॉल का वर्णन ।

Protocol

< p वर्ग = "jove_content" > पशु प्रक्रियाओं यूरोपीय समुदाय परिषद निर्देशों 86/609/EEC दिशा निर्देशों के अनुसार आयोजित किया गया और पशु देखभाल और पूर्वी फिनलैंड, Kuopio, फिनलैंड के विश्वविद्यालय के उपयोग समिति द्वारा अनुमोदित ।

< p class = "jove_title" > 1. एनिमल मॉडल

  1. Anesthetize नर Wistar चूहों का वजन ३००-४०० g with isoflurane in N 2 /O 2 प्रवाह (70%/30%) के माध्यम से एक facemask के संचालन और एमआरआई के प्रयोगों की अवधि के लिए । हवादार हुड में संज्ञाहरण के लिए प्रेरित । १.५ और २.४% के बीच isoflurane का स्तर बनाए रखें ।
    1. धड़ के नीचे एक वायवीय तकिया के माध्यम से श्वास आवृत्ति से एमआरआई के दौरान संज्ञाहरण की गहराई की निगरानी । प्रतिक्रिया का अभाव चुटकी पलटा शल्य संज्ञाहरण के लिए पर्याप्त गहराई का एक संकेत के रूप में लिया जाता है । एक चुंबक बोर से जुड़ी isoflurane मेहतर का प्रयोग करें ।
  2. प्रदर्शन स्थाई मध्यम मस्तिष्क धमनी रोड़ा (MCAO) फोकल कोरोनरी स्ट्रोक प्रेरित करने के लिए । MCAO के लिए intraluminal थ्रेड मॉडल का उपयोग करें और लोंगा एट अल द्वारा दिए गए तरीकों के अनुसार आपरेशन बाहर ले. < सुप वर्ग = "xref" > 22 .
    1. एमआरआई प्रयोग की अवधि के लिए जगह में occluding धागे (सिलिकॉन PTFE स्वभाव monofil रेशा, व्यास ०.२२ मिमी) छोड़ दें ।
  3. का विश्लेषण धमनी रक्त गैसों और पीएच एक रक्त विश्लेषक का उपयोग कर.
    1. एमआरआई के दौरान, एक वायवीय धड़ के नीचे रखा तकिया और मलाशय के तापमान की निगरानी प्रणाली का उपयोग कर के साथ सांस लेने की दर की निगरानी । एक कोर तापमान को बनाए रखने के करीब ३७ & #176; सी धड़ के नीचे एक पानी हीटिंग पैड का उपयोग कर ।
    2. तुरंत MCAO के बाद, चुंबक के केंद्र में एक पालने में चूहे सुरक्षित एक चूहा सिर धारक का उपयोग कर बोर । चुंबक बोर में चूहों को स्थानांतरित करने से पहले खारा intraperitoneally के 2 मिलीलीटर इंजेक्षन.
< p class = "jove_title" > 2. एमआरआई

  1. एक 9.4 t/31 सेमी का उपयोग कर एमआरआई डेटा प्राप्त (12 सेमी ढाल डालने के साथ) क्षैतिज चुंबक एक सक्रिय रूप से जोड़ा रैखिक मात्रा ट्रांसमीटर और निकालना रिसीवर कुंडल जोड़ी के साथ सुसज्जित सांत्वना के लिए इंटरफेस ।
  2. प्रत्येक चूहे को 5 एच पोस्ट MCAO के लिए स्कैन करें । प्रति घंटा अंतराल पर (६०, १२०, १८०, २४० मिन पोस्ट MCAO), अधिग्रहण 12 congruently नमूना (०.५ mm स्लाइस-गैप, स्लाइस मोटाई = 1 मिमी, दृश्य के क्षेत्र = २.५६ cm x २.५६ cm) प्रसार tension (2.2.1.) के स्ट्रेस का राज्याभिषेक स्लाइसर, सड़ा-Purcell-Meiboom-गिल टी 2 ( -8.) और तेज कम कोण शॉट T 1 (2.2.3.).
    1. प्रसार tension छवियों के ट्रेस प्राप्त (डी ए वी = 1/3 ट्रेस [डी]) प्रत्येक अक्ष के साथ तीन द्विध्रुवी ढाल के साथ (प्रसार की अवधि = 5 ms, प्रसार समय = 15 ms) और तीन बी-मान (0, ४०० और १४०० s/mm- 2 s), कुठे, & #916; = १५ ms, & #8706; = ५ ms, इको टाईम (ते) = ३६ ms, पुनरावृत्ति समय (TR) = ४००० ms और अधिग्रहण समय = ७.३६ min.
    2. प्राप्त करें-Purcell-Meiboom-गिल टी 2 अनुक्रम के साथ 12 गूंज के लिए टी 2 ठहराव, जहां प्रतिध्वनि-रिक्ति = 10 ms, TR = २००० ms और अधिग्रहण समय = ४.२० min.
    3. प्राप्त तेज कम कोण शॉट (FLASH) के लिए T 1 , जहां पहली फ़्लैश अनुक्रम (टी 10 ) के लिए उलटा से समय ७.५८ ms है, ६०० ५४०७.५८ ms के लिए 10 उलटा, TR = ५.५ ms, उलटा दालों के बीच समय (t आराम के साथ ) = 10 s और अधिग्रहण समय = ८.२० min.
< p class = "jove_title" > 3. छवि प्रसंस्करण

  1. relaxometry और adc मैप्स की गणना: गणना क्यूटी 2 , क्यूटी 1 और ADC नक्शे Matlab विश्वविद्यालय पर उपलब्ध कराए गए कार्यों का उपयोग कर वेबसाइट [दोी: 10.5523/बरीस. 1bjytiabmtwqx2kodgbzkwso0k], के लिए जो इनपुट एमआरआई डेटा के स्थान के लिए एक फ़ाइल पथ है ।
    1. टी 2 डेटा के लिए, कश्मीर में हैमिंग छनन-अंतरिक्ष छवियों के पुनर्निर्माण से पहले लागू (या छवि डोमेन में कनवल्शनफ़िल्टर्स द्वारा, समकक्ष परिणाम लेकिन गणना कम कुशल के साथ) । प्रत्येक समय श्रृंखला का लघुगणक लेने और रेखीय कम-वर्गों द्वारा voxel-वार आधार पर हल करने से क्यूटी 2 मानचित्रों की गणना करना (a & #160; द्वि-घातीय फिट टी 2 क्षय करने के लिए भी किया जा सकता है, लेकिन voxel वार एफ परीक्षण परीक्षण से पता चला कि voxels छवि के भीतर जिसके लिए अतिरिक्त पैरामीटर उचित नहीं किया जा सकता है) ।
    2. टी 1 डेटा के लिए, छवियों के पुनर्निर्माण से पहले कश्मीर अंतरिक्ष में हैमिंग फ़िल्टरिंग लागू होते हैं । T 1 फिटिंग संदर्भ में दिए गए तरीकों के अनुसार प्रदर्शन < सुप वर्ग = "xref" > २३ . अज्ञात हस्ताक्षर की समस्या से निपटने के लिए (परिमाण छवियों के उपयोग के कारण), सबसे कम तीव्रता बिंदु या तो छोड़ दिया, या समान परिणाम के साथ फिटिंग के पाठ्यक्रम में अनुमानित हो सकता है ।
      3. प्रसार के लिए
    3. -भारित डेटा, लागू हैमिंग छवि डोमेन में कनवल्शनफ़िल्टर्स द्वारा फ़िल्टरिंग (यह और अधिक सीधा कारण है विभाजित कश्मीर अंतरिक्ष पथ) । ADC मैप्स में विधि द्वारा फ़िट < सुप वर्ग = "xref" > १३ .
  2. कोरोनरी ऊतक की पहचान
    1. पारस्परिक डी ए वी छवियां (1/डी ए वी ) पर कोरोनरी ऊतक की पहचान के रूप में यह घाव पहचान के लिए स्पष्ट कंट्रास्ट प्रदान करता है । के लिए ब्याज की कोरोनरी मात्रा (वोई) उत्पंन, मूल्यों के साथ voxels के रूप में कोरोनरी ऊतक परिभाषित पूरे-मस्तिष्क 1 के माध्य मूल्य से ऊपर एक औसत निरपेक्ष विचलन/डी ए वी वितरण । गैर-कोरोनरी गोलार्द्ध में मुताबिक़ क्षेत्रों की पहचान करने के लिए, ऊर्ध्वाधर अक्ष के बारे में कोरोनरी वोई को प्रतिबिंबित करें । मस्तिष्कमेरु द्रव युक्त voxels सहित बचने के लिए गैर-कोरोनरी VOIs को मैन्युअल रूप से समायोजित करें ।
    2. के संबंध निर्धारित करने के लिए क्यूटी 1 और क्यूटी 2 समय पद MCAO के साथ, प्रत्येक चूहे और समय-बिंदु के लिए, VOIs क्यूटी 1 और क्यूटी 2 मैप्स पर कोरोनरी और गैर-कोरोनरी लोड करें । मतलब छूट बार निकालें और क्यूटी में प्रतिशत अंतर की गणना 1 और क्यूटी 2 गोलार्द्धों के बीच (& #916; t 1 और & #916; t 2 ) निम्न समीकरण का उपयोग कर:
      < img alt = "समीकरण" src = "/files/ftp_ upload/55277/55277eq1. jpg "/>
      जहाँ T x चुना पैरामीटर है, क्यूटी 1 या क्यूटी 2 . < img alt = "समीकरण" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55277/55277eq2.jpg"/> कोरोनरी वोई के अर्थ विश्राम समय को संदर्भित करता है और < img alt = "समीकरण" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55277/55277eq3.jpg"/> गैर-कोरोनरी वोई में मतलब विश्राम का समय । गैर-कोरोनरी वोई का उपयोग किया जाना चाहिए ताकि प्रत्येक चूहे अपने नियंत्रण के रूप में कार्य करता है ।
    3. के साथ voxels की पहचान करने के लिए निम्नलिखित मानदंडों का उपयोग करें 1 और क्यूटी 2 : voxels वोई 1 क्यूटी या 2 क्यूटी वितरण के औसत छूट समय से अधिक विश्राम के साथ कोरोनरी के भीतर किसी भी अर्ध-अधिकतम (HWMH) पर एक से अधिक आधा-चौड़ाई द्वारा गैर-कोरोनरी वोई. इन मानदंडों का मतलब विश्राम समय ९५ वें शतमक या उच्चतर में होना चाहिए & #39; high & #39;. गैर-कोरोनरी वोई के औसत विश्राम समय का उपयोग प्रत्येक चूहे अपने स्वयं के नियंत्रण के रूप में सेवा करने के लिए अनुमति देता है ।
      4. चित्र को
    4. कम प्रसार के क्षेत्रों के भीतर विश्राम समय परिवर्तन के स्थानिक वितरण, की पहचान और रंग कोड voxels ऊंचा क्यूटी के साथ 1 या क्यूटी 2 साथ ही साथ voxels दोनों ऊंचा क्यूटी 1 और क्यूटी 2 काय आहेच & #39; क्यूटी 1 व क्यूटी 2 ओवरलैप & #39;.
    5. क्यूटी 1 और क्यूटी 2 के अनुसार घाव के आकार का निर्धारण करने के लिए, पैरामीटर f गणना (के रूप में नाइट एट अल द्वारा शुरू की < सुप क्लास = "xref" > 18 ) प्रत्येक चूहे और समय-बिंदु के लिए प्राप्त एमआरआई डेटा से । च 1 व च 2 represenटी उच्च क्यूटी 1 या क्यूटी 2 के साथ voxels की संख्या (क्रमशः) कोरोनरी वोई के आकार के एक प्रतिशत के रूप में ।
      1. की गणना करने के लिए निम्न समीकरण का उपयोग करें f 1 और f 2 :
        < img alt = "समीकरण" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55277/55277eq4.jpg"/>
        जहां < img alt = "समीकरण" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55277/55277eq5.jpg"/> को संदर्भित करता है छूट समय (क्यूटी 1 or क्यूटी 2 ), < img alt = "समीकरण" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55277/55277eq6.jpg"/> की संख्या को संदर्भित करता है & #39; उच्च & #39; विश्राम समय voxels में कोरोनरी वोई, < img alt = "समीकरण" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55277/55277eq7.jpg"/> & #39 की संख्या है; कम & #39; विश्राम समय voxels में कोरोनरी वोई और < img alt = "समीकरण" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55277/55277eq8.jpg"/>, भीतर voxels की कुल संख्या कोरोनरी वोई । ऊंचा क्यूटी 1 और क्यूटी 2 के साथ voxels की पहचान करने के लिए मानदंड खंड 3.2.3 में उल्लिखित हैं । & #39; कम & #39; voxels एक द्वारा गैर-कोरोनरी क्यूटी के 1 या वोई 2 HWHM के माध्य से कम समय के साथ छूट voxels हैं । < img alt के घटाव = "समीकरण" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55277/55277eq7.jpg"/> विश्राम के कारण समय में घटने के लिए अनुमति देता है ischemia या अंय विकृतियों की वजह से < सुप वर्ग = "xref" > 17 . & #160;
      2. की हद तय & #39; क्यूटी 1 & #160; व क्यूटी 2 & #160; ओवरलैप & #39; ओवरलैपिंग ऊंचा क्यूटी की मात्रा की गणना करके 1 & #160; और क्यूटी 2 & #160; पूरे मस्तिष्क की मात्रा के एक प्रतिशत के रूप में, इसके द्वारा & #39 के रूप में संदर्भित; वी ओवरलैप & #39;. निंन समीकरण का उपयोग करें:
        < img alt = "समीकरण" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55277/55277eq9.jpg"/>
        Where, < img alt = "समीकरण" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55277/55277eq10.jpg"/> दोनों के साथ कोरोनरी voxels के भीतर वोई की संख्या को संदर्भित करता है & #39; उच्च & #39; क्यूटी 1 व & #39; हाई & #39; क्यूटी 2 र < img alt = "समीकरण" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55277/55277eq11.jpg"/> पूरे चूहे मस्तिष्क में voxels की कुल संख्या का प्रतिनिधित्व करता है । मैन्युअल रूप से क्यूटी 2 relaxometry मैप्स पर पूरे मस्तिष्क के आसपास एक वोई बनाने के द्वारा चूहे मस्तिष्क में voxels की संख्या का निर्धारण.
< p class = "jove_title" > 4. Triphenyletrazolium क्लोराइड (टीटीसी) के साथ कोरोनरी घावों के सत्यापन

  1. तुरंत बाद decapitation, ध्यान से खोपड़ी से चूहे मस्तिष्क निकालने । इस प्रक्रिया को 10 मिनट के भीतर पूरा करें जिस समय चूहा decapitated था ।
    2. प्रशीतित ०.०१ एम फास्फेट में
  2. स्टोर दिमाग एक चूहा मस्तिष्क स्लाइसर मैट्रिक्स का उपयोग करने से पहले (पंजाब) एक चूहे का इस्तेमाल करने के लिए
  3. के बाद, टीटीसी युक्त 20 मिलीलीटर पंजाबियों में ३७ & #176; C के लिए 30 मिनट के लिए सी के रूप में, < सुप वर्ग में अनुशंसित = "xref" > 24 में प्रत्येक ब्रेन स्लाइस की मशीन हालांकि 1% टीटीसी एकाग्रता स्वीकार्य है, बेहतर कंट्रास्ट के लिए ०.५% का उपयोग करें ।
    1. पंनी में वर्गों के कंटेनरों को कवर करने के लिए यह अंधेरा रखने के लिए ।
  4. के बाद, एक पिपेट का उपयोग टीटीसी समाधान निकालें और पंजाब के तीन परिवर्तनों में स्लाइस धो लें ।
  5. तुरंत तस्वीर एक मानक प्रकाश माइक्रोस्कोप और एक डिजिटल कैमरा का उपयोग स्लाइसें ।
< p class = "jove_title" > 5. सांख्यिकीय विश्लेषण

  1. सांख्यिकीय विश्लेषण Matlab और सांख्यिकीय सॉफ्टवेयर का उपयोग कर बाहर ले ।
  2. समय के साथ श्री मापदंडों के संबंध का निर्धारण
    1. परफॉर्म पियरसन & #39; s सहसंबंध का निर्धारण करने के लिए परित चूहा डेटा & #916; t 1 , & #916; t 2, च 1 व च 2 व V समय के साथ ओवरलैप पोस्ट MCAO.
    2. एक महत्वपूर्ण रेखीय संबंध दिखाने वाले पैरामीटर्स के लिए ( p & #60; ०.०५), रेखीय कम वर्ग प्रतीपगमन निर्धारित करें कि क्या स्ट्रोक शुरुआत समय ब्याज के पैरामीटर को बढ़ाता है अनुमान लगाया जा कर सकते हैं करने के लिए करते हैं । शुरुआत के समय के अनुमान की सटीकता का आकलन करने के लिए मूल माध्य वर्ग त्रुटि (RMSE) का उपयोग करें ।
  3. ठहराव के घाव का आकार
    1. अलग qMRI मापदंडों के अनुसार घाव के आकारों की तुलना करने के लिए, एक तरह से संबंधित ANOVAs और फिशर & #39; एस कम से महत्वपूर्ण अंतर पोस्ट-हॉक में voxels की औसत संख्या पर कोरोनरी वोई और उच्च क्यूटी के साथ voxels की औसत संख्या 1 और क्यूटी 2 . p & #60; ०.०५ में अंतर महत्वपूर्ण माना जाता है । यदि sphericity मान्यताओं के अनुसार मुलाकात न हो तो Mauchly & #39; s sphericity test, स्वतन्त्रता के सही अंशों और महत्व मानों के अनुसार ग्रीनहाउस Geisser अनुमान.

Representative Results

चूहों के पार रक्त गैस प्रोफाइल के रूप में इस प्रकार थे:2 ९५.८ ± ३.२%, पीएकसह2 ५१.६ ± २.९ mmHg, और पीएच ७.३० ± ०.०४ ।

ठेठ डीए वी, क्यूटी2 और क्यूटी1 छवियां एक प्रतिनिधि चूहे के एक केंद्रीय टुकड़ा से 4 समय अंक पोस्ट MCAO में दिखाया गया है आंकड़ा 1aके पहले 3 पैनलों में । चित्रा 1 के अन्य पैनलों में छवियाँ ऊंचा क्यूटी1के साथ कोरोनरी घावों के भीतर लाल और क्षेत्रों में स्वचालित रूप से पता लगाया कोरोनरी घावों को दिखाने, क्यूटी2 और वीओवरलैप के साथ क्षेत्रों हरे रंग में दिखाया जाता है । 2 घंटे तक MCAO, कोरोनरी घावों के भीतर उच्च क्यूटी1 के साथ क्षेत्रों में उच्च क्यूटी2 (p & #60; ०.०१) से काफी बड़ा था, लेकिन समय के साथ एकाग्र (चित्रा 1) । Dav के द्वारा कोरोनरी घाव उच्च क्यूटी1 (p & #60; ०.०५) और क्यूटी2 (p & #60; ०.०५) के क्षेत्रों से भी बड़ा था जो पहले दो घंटों में था ।

qMRI पैरामीटर्स के समय निर्भरताएँ आरेख 2में दिखाए जाते हैं । सभी qMRI पैरामीटर समय के महत्वपूर्ण भविष्यवक्ता थे पोस्ट MCAO (ΔT1: आर2 = ०.७१, ΔT2: आर2 = ०.७५, एफ1: आर2 = ०.५३, एफ2: आर2 = ०.८२, वी ओवरलैप: R2 = ०.८७) । प्रत्येक पैरामीटर के लिए RMSE के आधार पर, समय के अनुमान के साथ जुड़े अनिश्चितताओं के बाद से स्ट्रोक शुरुआत ΔT1के लिए ± ३७ मिनट थे, ± के लिए ΔT2, ± ४७ मिनट के लिए एफ1, ± ३४ मिनट एफ के लिए2, और ± 25 मिनट वीओवरलैपके लिए । इस प्रकार, वीओवरलैप स्ट्रोक शुरुआत के बाद से समय का सबसे सटीक अनुमान दिया ।

MCAO के बाद 6 एच के आसपास दिमाग के नमूनों के टीटीसी धुंधला ग्रे मैटर (चित्र 1 d) में मुख्य रूप से अपरिवर्तनीय कोरोनरी क्षति सत्यापित ।

Figure 1
चित्रा 1: एक उदाहरण चूहे में कोरोनरी स्ट्रोक के कारण qMRI मापदंडों में परिवर्तन । (a) ischemia के एक 4 घंटे की अवधि में उदाहरण qMRI छवियों से पता चलता है । पहले चार कॉलम डीए वी मैप्स, क्यूटी2 नक्शे, क्यूटी1 नक्शे और टी2 भारित छवियों क्रमशः दिखाओ । शेष स्तंभ Dav मैप्स को स्वचालित रूप से विभाजित घावों के विभिंन निरूपणों के साथ दिखाते हैं । स्वचालित रूप से पाया गया Dav घाव लाल रंग में स्तंभ 5 में दिखाया गया है । कॉलम 6 में डीए वी घाव लाल रंग में उच्च क्यूटी2 हरी में दिखाया गया के साथ voxels के साथ दिखाया गया है । 7 कॉलम में डीए वी घाव उच्च क्यूटी1 हरे रंग में दिखाया voxels के साथ लाल रंग में दिखाया गया है । कॉलम 8 में डीए वी घाव लाल में दोनों ऊंचा क्यूटी1 और क्यूटी2 (वीओवरलैप) के साथ voxels के साथ हरे रंग में दिखाया गया है दिखाया गया है । (ख) समय पोस्ट MCAO के एक समारोह के रूप में डीए वी घावों में क्यूटी2 के वितरण से पता चलता है, साथ ही गैर घाव क्यूटी2 वितरण समय शूंय पर । (ग) इसी क्यूटी1 वितरण से पता चलता है, आसंन किंवदंती दोनों पैनलों (ख) और (सी) से संबंधित । (घ) एक टीटीसी-सना हुआ मस्तिष्क टुकड़ा दिखाता है के बाद पशु 6 एच के बाद MCAO में बलिदान दिया था । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2: समय के बाद MCAO और qMRI ischemia के समय के लिए प्रासंगिक मापदंडों के बीच संबंधों । (क) से पता चलता है f1, (b) द f2, (c), Vओवरलैप, (d), ΔT1 और (e), ΔT2. प्रत्येक पैरामीटर (ठोस लाल रेखा) और RMSE सलाखों (ठोस काली लाइनें) के लिए सबसे अच्छा फिट दिखाया जाता है । बिंदीदार लाइनों indivudual 5 MCAO के अधीन चूहों में से प्रत्येक का प्रतिनिधित्व करते हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Discussion

चूहों में स्ट्रोक शुरू समय के आकलन के लिए मौजूदा प्रोटोकॉल मात्रात्मक प्रसार और विश्राम के समय एमआरआई डेटा का उपयोग करता है बजाय संबंधित भारित श्री कंट्रास्ट छवियां19के संकेत तीव्रता । हाल ही में सबूत स्ट्रोक शुरुआत समय 14,25का आकलन करने में छवि तीव्रता के अवर प्रदर्शन के लिए अंक । ' प्रसार में सकारात्मक ' स्ट्रोक घाव हमारे एमआरआई प्रोटोकॉल क्यूटी से स्ट्रोक की शुरुआत बार प्रदान करता है1 और क्यूटी2 एमआरआई डेटा आधे घंटे या तो की एक सटीकता के साथ । यह एक सामांय प्रवृत्ति है कि क्यूटी2 डेटा क्यूटी1की है कि प्रदर्शन है । शुरुआत समय दृढ़ संकल्प के लिए सबसे अच्छा सटीकता ऊंचा क्यूटी1 और क्यूटी2 (वीओवरलैप) अतिव्यापी की मात्रा से प्राप्त की है ।

चित्रा 1 में छवियों का प्रदर्शन है कि कम प्रसार गुणांक बल्कि वर्दी प्रकट होता है, असामान्य क्यूटी1 और क्यूटी2 के साथ क्षेत्रों विषम रूप से कोरोनरी घावों के भीतर बिखरे हुए हैं. इस खोज के अनुसार पिछले टिप्पणियों के साथ है और इन qMRI मानकों के विभिंन संवेदनशीलता के कारण pathophysiological 6ischemia की वजह से परिवर्तन की संभावना है । यह पता चलता है qMRI मापदंडों ऊतक स्थिति के जानकारीपूर्ण जा सकता है और विचार है कि DWI पर अनुमान कोरोनरी क्षति 26का समर्थन करता है । दरअसल, हाल ही में नैदानिक सबूत प्रसार के भीतर कोरोनरी क्षति के विविधता की ओर अंक निर्धारित घावों 27। इस प्रकार, प्रसार के संयोजन, क्यूटी1 और क्यूटी2 संभावित स्ट्रोक शुरुआत समय और ऊतक की स्थिति के बारे में जानकारी प्रदान करता है, दोनों जिनमें से अज्ञात शुरुआत के साथ रोगियों के बारे में उपचार के निर्णय के लिए चिकित्सकीय उपयोगी होते हैं ।

वीओवरलैप और एफ2 स्ट्रोक शुरुआत समय का सबसे सटीक अनुमान दिया । विश्राम के समय को बढ़ाता है के लाभ यह है कि वे अंतर्निहित चुंबकीय क्षेत्र सजातीयताओं और प्रोटॉन घनत्व के रूप में तकनीकी कारकों की वजह से निहित परिवर्तनों के प्रति असंवेदनशील है संकेत तीव्रता चुंबकीय क्षेत्र सहित 6, कोरोनरी घावों के भीतर भिन्नता 18. कम क्यूटी के शुरू समय के अनुमान के साथ जुड़े अनिश्चितता1 और एफ1 की संभावना है aforementioned द्वि क्यूटी की-phase के कारण के लिए1 के ischemia, जो समय के उथले ढलान में योगदान करने के लिए निर्भर क्यूटी1 8,15,16बदलें । एमआरआई डेटा दिखाया (चित्रा 2) पिछले कार्यों के अनुसार कर रहे हैं 13,14, कि कोरोनरी और contralateral गैर कोरोनरी मस्तिष्क के बीच विश्राम समय मतभेदों के समय पाठ्यक्रम पर्याप्त रूप से कर रहे हैं रैखिक कार्य द्वारा वर्णित है । यह है, तथापि, नोट करने के लिए महत्वपूर्ण है कि underpinning hydrodynamic ischemia के कारण परिवर्तन रैखिक 1,18नहीं हैं ।

स्ट्रोक के समय के लिए वर्तमान एमआरआई प्रोटोकॉल स्थाई लोंगा एट अल का उपयोग कर ischemia के अधीन चूहों में प्रदर्शन किया है । प्रक्रिया 22। हमारे अनुभव में, लोंगा एट अल. प्रक्रिया चूहों के 10-20% में MCAO प्रेरित करने के लिए विफल रहता है, तथापि, के रूप में ADC ischemia की उपस्थिति सत्यापित करने के लिए प्रयोग किया जाता है, प्रयोगों समय से पहले समाप्त किया जा सकता है. MCAO प्रेरित करने के लिए विफलता अक्सर अपूर्ण occluder धागे के कारण है । एक और प्रयोगात्मक विफलताओं में जिसके परिणामस्वरूप कारक है कि MCAO एक गंभीर एक लंबे समय तक एमआरआई सत्र के दौरान चूहों का 20% तक की मौत पैदा प्रक्रिया है ।

स्ट्रोक की शुरुआत समय प्रोटोकॉल स्थाई ischemia के लिए ही लागू होता है । reperfusion के साथ चूहा फोकल ischemia में, डीए वी और क्यूटी1 या क्यूटी2 के बीच संबंध डीए वी ठीक हो जाएगा के रूप में अलग, लेकिन क्यूटी1 और क्यूटी2 के लिए नहीं हो सकता है ischemia की अवधि के आधार पर पहले reperfusion ८,२८. इसके अतिरिक्त, कोरोनरी क्षति के विकास जैसे उंर और सह-रुग्णता (जैसे, मधुमेह, उच्च रक्तचाप, हृदय रोग) के रूप में microcirculation को प्रभावित करने वाले कारकों में व्यक्तिगत मतभेदों के कारण स्ट्रोक के रोगियों में अधिक चर होने की संभावना है । इन कारकों अनिवार्य रूप से मानव स्ट्रोक में एफ1, एफ2 और वी के समय निर्भरता को प्रभावित करेगा और इस प्रकार नैदानिक सेटिंग्स में जांच की आवश्यकता है ।

समाप्त करने के लिए, qMRI मानकों स्ट्रोक शुरुआत समय का अनुमान प्रदान करते हैं । वीओवरलैप और एफ2 सबसे सटीक अनुमान प्रदान करते हैं और यह भी ऊतक की स्थिति के जानकारीपूर्ण हो सकता है । qMRI इसलिए चिकित्सीय रूप से लाभप्रद हो सकता है अज्ञात शुरुआत समय के साथ रोगियों के लिए उपचार निर्णय सहायता के मामले में । एक मुद्दा यहां माना जाता है कि चूहे मस्तिष्क में ग्रे करने वाली सफेद बात अनुपात मनुष्यों की तुलना में बहुत अधिक है, और इन मस्तिष्क ऊतक प्रकार में hydrodynamics 18भिंन हो सकते हैं । फिर भी, एफ2के समय निर्भरता में आगे की जांच, वीओवरलैप और हाइपर एक्यूट स्ट्रोक रोगियों में क्यूटी2 वारंट है ।

Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

BLM EPSRC पीएचडी के छात्र के एक प्राप्तकर्ता है और प्रयोगात्मक मनोविज्ञान, ब्रिस्टल विश्वविद्यालय के स्कूल से पूर्वी फिनलैंड के विश्वविद्यालय के लिए एक यात्रा अनुदान प्राप्त किया । MJK एलिजाबेथ ब्लैकवेल संस्थान द्वारा और वेलकम ट्रस्ट अंतर्राष्ट्रीय सामरिक सहायता कोष द्वारा वित्त पोषित है [ISSF2:105612/z/ KTJ और OHJG फिनलैंड के अकादमी द्वारा वित्त पोषित हैं, UEF-पूर्वी फिनलैंड के विश्वविद्यालय से मस्तिष्क सामरिक वित्त पोषण और केंद्र फिनलैंड द्वारा । इस काम को Dunhill मेडिकल ट्रस्ट [अनुदान संख्या R385/1114] द्वारा समर्थित किया गया था ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Magnetic Field Strength Operation Frequency
MRI scanner Agilent, Santa Clara, CA, USA 9.4T 400.13 MHz
Linear volume transmit RF-coil RAPID Biomedical, Rimpar, Germany - 400.13MHz
Actively decoupled receive coil RAPID Biomedical, Rimpar, Germany - 400.13MHz
Rat head holder RAPID Biomedical, Rimpar, Germany
i-Stat handheld blood-gas analyzer i-Stat Co, East Windsor, NJ, USA
Pneumatic pillow breathing rate monitor SA Instruments Inc, Stony Brook, NY, USA
Rodent rectal temperarure moniring device SA Instruments Inc, Stony Brook, NY, USA
Name Company
Chemicals
Isoflurane: Attane Vet 1000mg/g Piramal Healthcare UK Ltd, Northumberland, UK
2,3,5-Triphenyltetrazolium cholide=TTC Sigma-Aldrich, Gillinham, Dorset, UK

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References

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तंत्रिका विज्ञान मुद्दा १२७ मस्तिष्क स्ट्रोक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग शुरुआत समय
स्थाई सेरेब्रल Ischemia में स्ट्रोक शुरुआत समय अनुमान के लिए एक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग प्रोटोकॉल
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McGarry, B. L., Jokivarsi, K. T., Knight, M. J., Grohn, O. H. J., Kauppinen, R. A. A Magnetic Resonance Imaging Protocol for Stroke Onset Time Estimation in Permanent Cerebral Ischemia. J. Vis. Exp. (127), e55277, doi:10.3791/55277 (2017).

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