Summary
En protokol for slagtilfælde indsættende tid skøn i en rotte model af slagtilfælde at udnytte kvantitative magnetisk resonans imaging (qMRI) parametre er beskrevet. Proceduren, der udnytter diffusion MRI til afgrænsning af akut slagtilfælde læsion og kvantitative T1 og T2 (qT1 og qT2) afslapning gange for timingen af slagtilfælde.
Abstract
Mr giver en følsom og specifik billeddannelse værktøj til at registrere akut iskæmisk slagtilfælde med en reduceret udbredelse koefficient på hjernen vand. I en rotte model af iskæmisk slagtilfælde, forskelle i kvantitative T1 og T2 Mr afslapning gange (qT1 og qT2) mellem iskæmisk læsion (afgrænset ved lav diffusion) og de kontralaterale ikke-iskæmisk halvkugle øge med tiden fra slagtilfælde debut. Tid afhængighed af Mr relaksationstiden forskelle beskrives heuristisk ved en lineær funktion og dermed giver en simpel beregning af slagtilfælde gang. Derudover mængder af unormal qT1 og qT2 inden for iskæmisk læsion stige lineært med tiden at yde en supplerende metode for slagtilfælde timing. En (semi) automatiseret computer rutine baseret på de kvantificerede diffusion koefficient præsenteres for at afgrænse akut iskæmisk slagtilfælde væv i rotte iskæmi. Denne rutine bestemmer også hemisfærisk forskelle i qT1 og qT2 afslapning gange og placering og omfang af unormal qT1 og qT2 voxels inden for læsion. Usikkerhed forbundet med debut estimater af qT1 og qT2 Mr data varierer fra ± 25 min til ± 47 minutter for de første 5 timer i streg. De mest nøjagtige debut estimater kan fremstillet ved kvantificere mængden af overlappende unormal qT1 og qT2 læsion bind, kaldt ' Voverlapper' (± 25 min) eller af kvantificere hemisfærisk forskelle i qT2 afslapning gange kun (± 28 min). Samlet set udkonkurrerer qT2 afledte parametre dem fra qT1. Den nuværende Mr protokol er testet i hyperakut fase af en permanent fokal iskæmi model, som ikke muligvis gælder for forbigående fokale hjernen iskæmi.
Introduction
Hjernevæv er særligt sårbare over for iskæmi på grund af den høje afhængighed af oxidativ fosforylering for ATPsyntesen og begrænset energireserver. Iskæmi resulterer i subtile tidsafhængig ionisk ændringer i intracellulære og ekstracellulære rum, der fører til omfordeling af hjernen vand puljer, frigivelse af neurotransmittere, excitotoxic og i sidste ende indledning af destruktive processer 1. I fokal iskæmi, vævsskader breder sig ud over den indledende kerne hvis blodgennemstrømningen ikke er genoprettet inden for en bestemt tidsramme 2. Tidspunktet for slagtilfælde debut er i øjeblikket en af de vigtigste kriterier i kliniske beslutninger for Farmakoterapi af iskæmisk slagtilfælde, herunder recanalization af trombolytisk agenter 3. Derfor, mange patienter er automatisk udelukket fra trombolytisk behandling på grund af ukendte symptom indsættende tid, på grund af slagtilfælde opstår under søvn ('wake-up slagtilfælde'), mangel på vidne, eller at være uvidende om symptomer 4,5. Der kræves derfor en procedure, der bestemmer tidspunktet for slagtilfælde debut, således at sådanne patienter kan anses for trombolyse.
Mr sonder vand in vivo. Dynamics som er stærkt rystet af akut iskæmisk energi manglende 6. Mest bemærkelsesværdigt, er diffusion af vand underlagt translationel (termisk) bevægelse af vandmolekyler reduceret i de tidlige øjeblikke af iskæmi på grund af energi fejl 7. Dette medfører igen anoxiske depolarisering af neurale celler 8. Diffusion MRI (DWI) er blevet en guldstandarden diagnostic imaging modalitet for akut slagtilfælde 9. DWI signal øger hurtigt svar på iskæmi tillader iskæmisk væv kan identificeres, men viser ikke nogen tid-afhængighed i de første par timer af iskæmisk slagtilfælde 10. Ligeledes kvantitative foranstaltninger af vand diffusion som den tilsyneladende diffusion koefficient (ADC) eller spor af diffusion tensor (Dav) falde hurtigt i iskæmiske væv, men viser ingen sammenhæng med tiden fra slagtilfælde debut i animalsk slagtilfælde modeller 10 og patienter 11.
Kvantitativ MRI (qMRI) afslapning parametre, qT1, qT2 og qT1ρ, er omfattet af roterende bevægelse og udveksling af vand brintatomer og vise komplekse tidsafhængig ændringer i hjernen parenkym følgende iskæmisk energi manglende 6. Sådanne tidsafhængig ændringer aktiveret slagtilfælde gang til estimeres i patienter 12 og dyremodeller iskæmi 13,14,15. I rotte fokale slagtilfælde, qT1ρ stiger næsten øjeblikkeligt efter iskæmi indsættende og fortsat lineært for mindst 6 timer 13,14. qT1 afslapning gange også stige i en tidsafhængig mode i iskæmisk hjernevæv, som kan beskrives ved to tiden konstanter: en hurtig startfasen efterfulgt af en langsom fase varig for timer 8,16. På grund af denne bifasisk stigning, kan anvendelse af qT1 i slagtilfælde timing være mere kompliceret end for qT1ρ Mr 15. qT2 afslapning gange også viser en bi-phasic ændring i rotte fokale slagtilfælde, hvor der er en indledende afkortning inden for den første time, efterfulgt af en lineær stigning med tid 13. Den indledende afkortning kan forklares ved to parallelt kørende faktorer herunder: (i) ophobning af deoxyhemoglobin resulterer i den såkaldte 'negativt blod iltning niveau afhængige effect' og (ii), skift af ekstracellulære vand ind i den intracellulære rum 17,18. Tidsafhængig stigning i qT2 skyldes sandsynligvis cytotoksiske og/eller vasogenic ødem med efterfølgende opdeling af intracellulære makromolekylære strukturer 18. Både qT1ρ og qT2 data give nøjagtige skøn over slagtilfælde gang i prækliniske modeller 14. qT2 12 og T2-vejede signal intensiteter 19,20 , er også blevet udnyttet for slagtilfælde indsættende tid skøn i klinisk indstillinger.
Ud over hemisfærisk forskelle i kvantitative lempelse gange, kan den geografiske fordeling af forhøjede afslapning gange inden for regionen iskæmisk også tjene som surrogater for slagtilfælde indsættende tid 14. I rotte modeller af slagtilfælde, regioner med forhøjet qT1ρ, qT2 og qT1 afslapning gange er i første omgang mindre end udbredelsen defineret iskæmisk læsion men øges med tiden 14,15, 21. Kvantificering af den geografiske fordeling af forhøjede afslapning gange som en procentdel af størrelsen af iskæmisk læsion kan dermed også slagtilfælde gang at være anslået 14,15. Her beskriver vi protokol for at bestemme slagtilfælde gang i en rotte model af streg ved hjælp af qMRI parametre.
Protocol
animalske procedurer blev udført ifølge europæiske EF Rådets direktiv 86/609/EØF retningslinjer og godkendt af Animal Care og brug Udvalget af Universitet i Eastern Finland, Kuopio, Finland.
1. dyr Model
- Anesthetize mandlige Wistar rotter vejer 300-400 g med isofluran i N 2 /O 2 flow (70% / 30%) gennem en ansigtsmaske for varigheden af drift og Mr eksperimenter. Fremkalde anæstesi i ventilerede hætte. Vedligeholde isofluran niveauer mellem 1,5 og 2,4%.
- Skærm dybde af anæstesi under Mr fra vejrtrækning frekvens via en pneumatisk pude under torso. Manglende respons til at knibe refleks er taget som et tegn på tilstrækkelig dybde til kirurgisk anæstesi. Brug isofluran skyllevæske knyttet til en magnet kede.
- Udføre permanent midt cerebral arterieokklusion (MCAO) til at fremkalde fokale iskæmisk slagtilfælde. Bruge intraluminal tråd model for MCAO og udføre handlingen efter metoder, der er givet af Longa et al. 22.
- forlader den occluding tråd (silicium-PTFE hærdet monofil glødetråd, diameter 0,22 mm) i stedet for varigheden af Mr eksperiment.
- Analysere arterielt blod gasser og pH ved hjælp af en blod analyzer.
- Under Mr, skærmen åndedrætsfrekvens med en pneumatisk pude placeret under torso og rektal temperatur ved hjælp af en rektal temperatur overvågningssystem. Opretholde en kernetemperatur tæt på 37 ° C ved hjælp af en vand varme pad under torso.
- Umiddelbart efter MCAO, sikre rat i en vugge i midten af magneten bar ved hjælp af en rotte hovedet indehaver. Injicere 2 mL saltvand intraperitoneal før overførsel af rotter i magneten kede.
2. Mr
- erhverve MRI data ved hjælp af en 9.4T / 31 cm (med 12 cm gradient indsætte) vandret magnet interface til en konsol, der er udstyret med et aktivt afkoblede lineær volumen senderen og kvadratur modtager coil par.
- Scan hver rotte for op til 5 h post MCAO. På timebasis intervaller (60, 120, 180, 240 min post MCAO), erhverve 12 coach stikprøven (0,5 mm skive-gap, Skive tykkelse = 1 mm, synsfelt = 2,56 cm x 2,56 cm) koronale skiver af spor af diffusion tensor (2.2.1.), Carr-Purcell-Meiboom-Gill T () 2 2.2.2.) og Fast lav vinkel Shot T 1 (2.2.3.).
- Få spor af diffusion tensor billeder (D av = 1/3 spor [D]) med tre bipolar forløb langs hver akse (varigheden af diffusion gradient = 5 ms, diffusion tid = 15 ms) og tre b-værdier (0, 400 og 1400 s/mm-2 s), hvor Δ = 15 ms, ∂ = 5 ms, echo tid (TE) = 36 ms, gentagelse tid (TR) = 4000 ms og erhvervelse tid = 7,36 min.
- Få Carr-Purcell-Meiboom-Gill T 2 sekvens med 12 ekkoer for T 2 kvantificering, hvor echo-afstand = 10 ms, TR = 2000 ms og erhvervelse tid = 4,20 min.
- Få Fast lav vinkel Shot (FLASH) til T 1, hvor tiden fra inversion til den første FLASH sekvens (T 10) er 7.58 ms, med 600 ms intervaller af 10 inversioner op til 5407.58 ms, TR = 5.5 ms, tid mellem inversion pulser (T slappe af ) = 10 s og erhvervelse tid = 8.20 min.
3. Billedbehandling
- beregning af relaxometry og ADC maps: beregne qT 2, qT 1 og ADC kort ved hjælp af Matlab funktioner, på University of Bristol hjemmeside [DOI:10.5523/bris.1bjytiabmtwqx2kodgbzkwso0k], for som input er en sti til placeringen af MRI data.
- For T 2 data, anvende Hamming filtrering i k-rummet før genopbygningen af billeder (eller i billedet domæne ved foldning, med tilsvarende resultater men beregningsmæssigt mindre effektiv). Beregne qT 2 maps ved at tage logaritmen af hver gang serie og løse på en voxel-wise grundlag af lineær mindste kvadraters (en bi-eksponentiel pasform kan også udføres til T 2 henfalder, men den voxel-wise F-test test viste, at voxels inden for det billede, som yderligere parametre, som ikke kunne begrundes).
- For T 1 data, anvende Hamming filtrering i k-rummet før genopbygningen af billeder. Udføre T 1 montering efter metoder, der er givet i reference 23. For at håndtere problemet med ukendt tegn (på grund af brugen af størrelsesorden billeder), det laveste intensitet punkt kan være enten udelukket, eller anslået under montering med lignende resultater.
- For diffusion-vægtede data, anvende Hamming filtrering af foldning i billedet domæne (dette er mere ligetil på grund af segmenterede k-plads bane). Passer ADC maps af metoden i 13.
- Identifikation af iskæmisk væv
- identificere iskæmisk væv på gensidige D av billeder (1/D av), da dette giver klar kontrast til læsion identifikation. For at generere iskæmisk mængder af interesse (VOI), skal du definere iskæmisk væv som voxels med værdier en median absolutte afvigelse over middelværdien af hele hjernen 1/D av distribution. For at identificere homologe regioner i den ikke-iskæmiske halvkugle, afspejle den iskæmisk VOI om den lodrette akse. Manuelt justere ikke-iskæmisk VOIs for at undgå at medtage voxels som indeholder cerebrospinalvæske.
- For at bestemme forholdet mellem qT 1 og qT 2 med tiden post MCAO, for hver rotte og tid-punkt, indlæses de iskæmisk og ikke-iskæmisk VOIs på qT 1 og qT 2 kort. Uddrag betyder afslapning gange og beregne den procentvise forskel i qT 1 og qT 2 mellem hjernehalvdele (ΔT 1 og ΔT 2) ved hjælp af følgende ligning:
< img alt = "Ligning" src = "/ filer/ftp_ Upload/55277/55277eq1.jpg"/ >
hvor T x er den valgte parameter, qT 1 eller qT 2.
refererer til den gennemsnitlige relaksationstiden af iskæmisk VOI og 
den gennemsnitlige afslapning tid i den ikke-iskæmisk VOI. Den ikke-iskæmisk VOI bør anvendes, således at hver rotte fungerer som sin egen kontrol. - Bruger følgende kriterier til at identificere voxels med forhøjet qT 1 og qT 2: enhver voxels inden for den iskæmisk VOI med afslapning gange overskrider den mediane relaksationstiden qT 1 eller qT 2 distribution i de ikke-iskæmisk VOI med mere end en halv bredde på halv-maksimum (HWMH). Disse kriterier betyder afslapning gange skal være i den 95 th fraktil eller højere for at blive klassificeret som ' høj '. Brug af den ikke-iskæmisk VOI median afslapning tid tillader hver rotte at tjene som sin egen kontrol.
- At billedet den geografiske fordeling af afslapning tid ændringer inden for områder med nedsat diffusion, identificere og farve kode voxels med forhøjet qT 1 eller qT 2 samt voxels med både forhøjet qT 1 og qT 2 kaldes ' qT 1 og qT 2 overlapper '.
- Til at bestemme størrelsen af læsion qT 1 og qT 2, beregne parameteren f (som blev indført af Knight et al. 18) fra Mr data erhvervet for hver rotte og tid-punkt. f 1 og f 2 repræt antallet af voxels med høj qT 1 eller qT 2 (henholdsvis) som en procentdel af størrelsen af den iskæmisk VOI.
- Brug følgende ligning at beregne f 1 og f 2:
hvor
refererer til afslapning tid (qT 1 eller qT 2), 
refererer til antallet af ' høj ' relaksationstiden voxels i den iskæmisk VOI, 
er antallet af ' lav ' relaksationstiden voxels i den iskæmisk VOI og 
, det samlede antal af voxels inden for den iskæmisk VOI. Kriterierne for at identificere voxels med forhøjet qT 1 og qT 2 er beskrevet i punkt 3.2.3. ' lav ' voxels er voxels med afslapning gange mindre end median qT 1 eller qT 2 af de ikke-iskæmisk VOI af én HWHM. Subtraktion af giver mulighed for falder i afslapning gange på grund af iskæmi eller andre patologier 17. - bestemme omfanget af ' qT 1 og qT 2 overlapning ' ved beregning af mængden af overlappende forhøjede qT 1 og qT 2 som en procentdel af hele hjernen diskenheder, herved henvist til som ' V overlapper '. Bruge følgende ligning:
hvor
refererer til antallet af voxels inden for den iskæmisk VOI med både ' høj ' qT 1 og ' høj ' qT 2 og 
repræsenterer det samlede antal voxels i hjernen, hele rotte. Bestem antallet af voxels i hjernen, rotte ved manuelt at oprette en VOI omkring hele hjernen på qT 2 relaxometry maps.
- Brug følgende ligning at beregne f 1 og f 2:
refererer til den gennemsnitlige relaksationstiden af iskæmisk VOI og 
den gennemsnitlige afslapning tid i den ikke-iskæmisk VOI. Den ikke-iskæmisk VOI bør anvendes, således at hver rotte fungerer som sin egen kontrol.
refererer til afslapning tid (qT 1 eller qT 2), 
refererer til antallet af ' høj ' relaksationstiden voxels i den iskæmisk VOI, 
er antallet af ' lav ' relaksationstiden voxels i den iskæmisk VOI og 
, det samlede antal af voxels inden for den iskæmisk VOI. Kriterierne for at identificere voxels med forhøjet qT 1 og qT 2 er beskrevet i punkt 3.2.3. ' lav ' voxels er voxels med afslapning gange mindre end median qT 1 eller qT 2 af de ikke-iskæmisk VOI af én HWHM. Subtraktion af 
refererer til antallet af voxels inden for den iskæmisk VOI med både ' høj ' qT 1 og ' høj ' qT 2 og 
repræsenterer det samlede antal voxels i hjernen, hele rotte. Bestem antallet af voxels i hjernen, rotte ved manuelt at oprette en VOI omkring hele hjernen på qT 2 relaxometry maps.4. Verifikation af iskæmisk læsion med Triphenyletrazolium chlorid (TTC)
- straks efter halshugning, omhyggeligt pakke rotte hjernen fra kraniet. Gennemfør denne procedure inden for 10 min fra det tidspunkt, rotten blev halshugget.
- Store hjerner i nedkølet 0,01 M phosphat bufferet saltvand (PBS) før du bruger en rotte hjernen slicer matrix til afsnit hjernen i serie 1 mm tyk koronale skiver.
- Efter skæring, inkuberes hver hjerne skive i 20 mL PBS, som indeholder TTC ved 37 ° C i 30 min. i mørke, som anbefalet i 24. Selv om 1% TTC koncentration er acceptabel, bruge 0,5% for forbedret kontrast.
- Dække beholdere af sektionerne i folie for at holde det mørke.
- Efter inkubation, fjerne den TTC løsning ved hjælp af en pipette og vaske skiver i tre ændringer af PBS.
- Straks fotografere skiver ved hjælp af en standard lysmikroskop og et digitalkamera.
5. Statistisk analyse
- udføre statistiske analyse ved hjælp af Matlab og statistisk software.
- Bestemmelse af forholdet mellem hr. parametre med tiden
- udføre Pearson ' s korrelationer på poolet rotte data til at bestemme forholdet mellem ΔT 1, ΔT 2, f 1 og f 2 og V Overlapper med tid post MCAO.
- For parametre, der viser en signifikant lineær sammenhæng (p < 0,05), udføre lineær mindste square regression for at afgøre, om slagtilfælde gang kan forudsiges af kvantificere parameter af interesse. Bruge kvadratiske fejl (RMSE) til at vurdere nøjagtigheden af debut tidsestimater.
- Kvantificering af læsion størrelse
- for at sammenligne læsion størrelser efter forskellige qMRI parametre, adfærd envejs relaterede ANOVAs og Fisher ' s mindst betydende forskel post-hoc på det gennemsnitlige antal voxels i den iskæmisk VOI og det gennemsnitlige antal voxels med høj qT 1 og qT 2. Forskellene betragtes som væsentlige på p < 0,05. Hvis kugleform forudsætninger ikke er opfyldt pr. Mauchly ' s kugleform test, korrekte frihedsgrader og betydning værdier drivhus Geisser skønner.
Representative Results
På tværs af rotter blod gas profiler var som følger: SO2 95,8 ± 3,2%, PenCO2 51.6 ± 2.9 mmHg og pH 7,30 ± 0,04.
Typiske Dav, qT2 og qT1 billeder fra en central skive af en repræsentativ rotte ved 4 tiden point post MCAO er vist i de første 3 paneler af figur 1a. Billeder i andre paneler af figur 1 viser den automatisk registrerede iskæmisk læsion i rød og regioner inden for iskæmisk læsion med forhøjet qT1, qT2 og regioner med Voverlapper er vist i grøn. Op til 2 h post-MCAO, områder med høj qT1 inden for iskæmisk læsion var betydeligt større end høj qT2 (p < 0,01), men konvergerede med tid (figur 1). Den iskæmisk læsion af Dav var også større end regioner af høj qT1 (p < 0,05) og qT2 (p < 0,05) i de første to timer.
Tid afhængigheder af qMRI parametre er vist i figur 2. Alle qMRI parametre var betydelig prædiktorer for tiden post MCAO (Δt1: R2 = 0,71, ΔT2: R2 = 0,75, f1: R2 = 0,53, f2: R2 = 0,82, V overlapper hinanden: R2 = 0.87). Baseret på RMSE for hver parameter, usikkerheder forbundet med skøn over tid, da slagtilfælde debut var ± 37 min for ΔT1, ± 28 min for ΔT2, ± 47 minutter til f1, ±34 min f2og ±25 min. Voverlapper hinanden. Således gav Voverlapper den mest præcise skøn over tid siden slagtilfælde debut.
TTC farvning af brains prøver omkring 6 h efter MCAO kontrolleret uoprettelige iskæmiske skader overvejende i grå materie (fig. 1 d).
Figur 1: ændringer i qMRI parametre på grund af iskæmisk slagtilfælde i en eksempel rotte. (en) viser eksempel qMRI billeder over en 4 h periode af iskæmi. De første fire kolonner viser Dav kort, qT2 kort, qT1 kort og T2 vægtede billeder henholdsvis. Resterende kolonner viser Dav kort med forskellige repræsentationer af automatisk segmenterede læsioner. Det automatisk detekterede Dav læsion er anført i kolonne 5 i rød. I kolonne 6 D erav læsion vist i rød med voxels med høj qT2 vist i grøn. I kolonne 7 D erav læsion vist i rød med høj qT1 voxels vist i grøn. I kolonne 8 er Dav læsion vist i rød med voxels med både forhøjet qT1 og qT2 (Voverlapper) vist i grøn. (b) viser fordelingen af qT2 i Dav læsion som funktion af tiden post MCAO, såvel som ikke-læsion qT2 distribution på tidspunktet nul. (c) viser de tilsvarende qT1 distributioner, tilstødende legenden vedrørende både paneler (b) og (c). (d) viser en TTC-farvede hjernen skive efter dyret blev ofret på 6 h post-MCAO. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: relationer mellem tid post-MCAO og qMRI parametre relevante til timingen af iskæmi. (en) viser f1, (b) f2, (c), Voverlapper, (d), ΔT1 og (e), ΔT2. Egnet bedst til hver parameter (røde streg) og RMSE barer (sorte streger) er vist. Stiplede linjer repræsenterer hver af de individuelle 5 rotter udsat for MCAO. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Discussion
Den nuværende protokol for estimering af slagtilfælde gang i rotter bruger kvantitativ diffusion og afslapning gang MRI data snarere end signal intensiteter af respektive vejede hr. kontrast billeder19. Seneste beviser peger på ringere ydeevne af billede intensiteter i estimeringen af slagtilfælde indsættende tid 14,25. I 'diffusion-positive' slagtilfælde læsion giver vores Mr protokol slagtilfælde debut gange fra qT1 og qT2 Mr data med en nøjagtighed på en halv time eller deromkring. Det er en generel tendens, at qT2 data udkonkurrerer de qT1. Den bedste nøjagtighed for debut tid bestemmelse er fremstillet af mængden af overlappende forhøjede qT1 og qT2 (Voverlapper hinanden).
Billeder i figur 1 viser, at mens den reducerede diffusion koefficient synes temmelig ensartet, regioner med unormale qT1 og qT2 er uensartet spredt inden for iskæmisk læsion. Denne konstatering er i overensstemmelse med tidligere bemærkninger og sandsynligvis skyldes forskellige følsomheder af disse qMRI parametre til patofysiologiske forandringer forårsaget af iskæmi 6. Dette tyder på qMRI parametre kan være informativ af væv status og understøtter begreber at DWI over skøn iskæmisk skade 26. Ja, de seneste prækliniske beviser peger mod heterogeniteten af iskæmisk skade inden for diffusion defineret læsioner 27. Således, kombinationen af diffusion, qT1 og qT2 potentielt giver oplysninger om slagtilfælde indsættende tid og væv status, som begge er klinisk nyttige for behandling afgørelser vedrørende patienter med ukendt debut.
Voverlapper og f2 gav de mest præcise skøn over slagtilfælde gang. Fordelen ved at kvantificere afslapning gange er i modsætning til signal intensiteter er de ufølsomme iboende ændringer forårsaget af tekniske faktorer såsom magnetfelt inhomogeneities og proton tæthed 6, herunder den forventede magnetfelt variation inden for iskæmisk læsion 18. Reduceret usikkerhed forbundet med gang estimater af qT1 og f1 er sandsynligvis på grund af ovennævnte bi-phasic svar på qT1 iskæmi, som bidrager til den lavvandede skråning af tidsafhængig qT1 ændre 8,15,16. Mr data vist (figur 2) er i overensstemmelse med tidligere værker 13,14, at tidsforløbet af afslapning gang forskelle mellem iskæmisk og kontralaterale ikke-iskæmisk hjernen er tilstrækkeligt beskrevet af lineære funktioner. Det er dog vigtigt at bemærke at understøtte hydrodynamiske ændringer på grund af iskæmi ikke er lineære 1,18.
Den nuværende Mr protokol for slagtilfælde gang er påvist hos rotter udsat for permanent iskæmi ved hjælp af Longa et al. procedure 22. Vores erfaring, Longa et al. procedure undlader at fremkalde MCAO i 10-20% af rotter, men kan som ADC bruges til at kontrollere tilstedeværelsen af iskæmi, eksperimenter afsluttes for tidligt. Manglende evne til at fremkalde MCAO skyldes ofte ufuldkommen occluder tråd. En yderligere faktor resulterer i eksperimentel fejl er, at MCAO er en alvorlig procedure forårsager død af op til 20% af rotter under en langvarig Mr session.
Slagtilfælde indsættende timing protokollen gælder kun for permanent iskæmi. I rotte fokal iskæmi med reperfusion, vil forholdet mellem Dav og qT1 eller qT2 adskille som Dav genopretter, men kan ikke for qT1 og qT2 afhængigt af varigheden af iskæmi forud for reperfusion 8,28. Desuden er udviklingen af iskæmisk skade tilbøjelige til at være mere variabel i apopleksi patienter på grund af individuelle forskelle i faktorer, der påvirker mikrocirkulationen som alder og co-morbiditet (f.eks.diabetes, hypertension, hjertesygdom). Disse faktorer vil uundgåeligt påvirke tid afhængigheden af f1, f2 og Voverlapper i menneskelige strøg og dermed kræver undersøgelser i klinisk indstillinger.
Afslutningsvis vil jeg sige, giver qMRI parametre estimater af slagtilfælde gang. Voverlapper og f2 give de mest præcise skøn og kan også være informativ væv status. qMRI kunne derfor være klinisk fordel i form af medvirken behandling beslutninger for patienter med ukendt gang. Et problem kan betragtes her er at grå til hvid substans forhold i rotte hjernen er meget højere end i mennesker, og hydrodynamik i disse hjernen vævstyper kan variere 18. Ikke desto mindre yderligere undersøgelse tid afhængighed af f2, Voverlapper og qT2 i hyper akut apopleksi patienter er berettiget.
Disclosures
Forfatterne har ikke noget at oplyse.
Acknowledgments
BLM er en modtager af EPSRC PhD studentship og modtog et rejselegat til universitetet af østlige Finland fra skolen i eksperimentel psykologi, University of Bristol. MJK er finansieret af Elizabeth Blackwell Institute og Wellcome Trust international strategisk støttefond [ISSF2: 105612/Z/14/Z]. KTJ og OHJG er finansieret af Finlands akademi, UEF-hjerne strategiske midler fra Universitet i Østfinland og Biocenter Finland. Arbejdet var støttet af The Dunhill medicinsk Trust [grant antallet R385/1114].
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 |
References
- Siesjö, B. K. Mechanisms of ischemic brain damage. Crit. Care Med. 16, 954-963 (1988).
- Astrup, J., Siesjö, B. K., Symon, L. Thresholds in cerebral ischemia: the ischemic penumbra. Stroke. 12, 723-725 (1981).
- Hacke, W., et al. Association of outcome with early stroke treatment: pooled analysis of ATLANTIS, ECASS, and NINDS rt-PA stroke trials. Lancet. 363, 768-774 (2004).
- Rudd, A. G., et al. Stroke thrombolysis in England, Wales and Northern Ireland: how much do we do and how much do we need? J Neurol Neurosurg Psychiatry. 82, 14-19 (2011).
- George, M. G., et al. Paul Coverdell National Acute Stroke Registry Surveillance - four states, 2005-2007. MMWR Surveill Summ. 58, 1-23 (2009).
- Kauppinen, R. A. Multiparametric magnetic resonance imaging of acute experimental brain ischemia. Prog NMR Spectr. 80, 12-25 (2014).
- Moseley, M. E., et al. Early detection of regional cerebral ischemia in cats: comparison of diffusion and T2-weighted MRI and spectroscopy. Magn Reson Med. 14, 330-346 (1990).
- Kettunen, M. I., et al. Interrelations of T(1) and diffusion of water in acute cerebral ischemia of the rat. Magn Reson Med. 44, 833-839 (2000).
- Wintermark, M., et al. Acute stroke imaging research roadmap. Stroke. 39, 1621-1628 (2008).
- Knight, R. A., Dereski, M. O., Helpern, J. A., Ordidge, R. J., Chopp, M. Magnetic resonance imaging assessment of evolving focal cerebral ischemia. Comparison with histopathology in rats. Stroke. 25, 1252-1261 (1994).
- Madai, V. I., et al. DWI intensity values predict FLAIR lesions in acute ischemic stroke. PLoS One. 9, e92295 (2014).
- Siemonsen, S., et al. Quantitative T2 values predict time from symptom onset in acute stroke patients. Stroke. 40, 1612-1616 (2009).
- Jokivarsi, K. T., et al. Estimation of the onset time of cerebral ischemia using T1 and T2 MRI in rats. Stroke. 41, 2335-2340 (2010).
- Rogers, H. J., et al. Timing the ischemic stroke by 1H-MRI: Improved accuracy using absolute relaxation times over signal intensities. NeuroReport. 25, 1180-1185 (2014).
- McGarry, B. L., et al. Stroke onset time estimation from multispectral quantitative magnetic resonance imaging in a rat model of focal permanent cerebral ischemia. Int J Stroke. , (2016).
- Calamante, F., et al. Early changes in water diffusion, perfusion, T1, and T2 during focal cerebral ischemia in the rat studied at 8.5 T. Magn Reson Med. 41, 479-485 (1999).
- Gröhn, O. H. J., et al. Graded reduction of cerebral blood flow in rat as detected by the nuclear magnetic resonance relaxation time T2: A theoretical and experimental approach. J Cereb Blood Flow Metab. 20, 316-326 (2000).
- Knight, M. J., et al. A spatiotemporal theory for MRI T2 relaxation time and apparent diffusion coefficient in the brain during acute ischemia: Application and validation in a rat acute stroke model. J Cereb Blood Flow Metab. 36, 1232-1243 (2016).
- Thomalla, G., et al. DWI-FLAIR mismatch for the identification of patients with acute ischaemic stroke within 4·5 h of symptom onset (PRE-FLAIR): a multicentre observational study. Lancet Neurol. 10, 978-986 (2011).
- Petkova, M., et al. MR imaging helps predict time from symptom onset in patients with acute stroke: implications for patients with unknown onset time. Radiology. 257, 782-792 (2010).
- Hoehn-Berlage, M., et al. Evolution of regional changes in apparent diffusion coefficient during focal ischemia of rat brain: the relationship of quantitative diffusion NMR imaging to reduction in cerebral blood flow and metabolic disturbances. J. Cereb. Blood Flow Metab. 15, 1002-1011 (1995).
- Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20, 84-91 (1989).
- Nekolla, S., Gneiting, T., Syha, J., Deichmann, R., Haase, A. T1 maps by K-space reduced snapshot-FLASH MRI. J Comput Assist Tomogr. 16, 327-332 (1992).
- Joshi, C. N., Jain, S. K., Murthy, P. S. An optimized triphenyltetrazolium chloride method for identification of cerebral infarcts. Brain Res Brain Res Protoc. 13, 11-17 (2004).
- McGarry, B. L., et al. Determining stroke onset time using quantitative MRI: High accuracy, sensitivity and specificity obtained from magnetic resonance relaxation times. Cerebrovasc Dis Extra 6. 6, 60-65 (2016).
- Fiehler, J., et al. Severe ADC decreases do not predict irreversible tissue damage in humans. Stroke. 33, 79-86 (2002).
- Lestro Henriques, I., et al. Intralesional Patterns of MRI ADC Maps Predict Outcome in Experimental Stroke. Cerebrovasc Dis. 39, 293-301 (2015).
- Kettunen, M. I., Gröhn, O. H. J., Silvennoinen, M. J., Penttonen, M., Kauppinen, R. A. Quantitative assessment of the balance between oxygen delivery and consumption in the rat brain after transient ischemia with T2-BOLD magnetic resonance imaging. J Ceber Blood Flow Metab. 22 (3), 262-270 (2002).
