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Bioengineering

कार्डियोवस्कुलर मैग्नेटिक रेओनेंस इमेजिंग द्वारा माउस हार्ट लेफ्ट वेंट्रिकुलर फंक्शन, मायोकार्डियल स्ट्रेन और हेमोडायनामिक फोर्सेज का क्वांटिफिकेशन

Published: May 24, 2021 doi: 10.3791/62595
Automatic Translation
1, 1,2, 2, 3, 1,4, 5, 1
1Department of Biomedical Engineering & Physics, Amsterdam University Medical Centers, Amsterdam Cardiovascular Sciences, University of Amsterdam, 2BioMedical Engineering and Imaging Institute, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, 3MR Solutions Ltd., 4Laboratory for Myology, Department of Human Movement Sciences, Faculty of Behavioral and Movement Sciences, Vrije Universiteit Amsterdam, 5Medis medical imaging systems B.V.

Summary

यह अध्ययन माउस दिल के बाएं वेंट्रिकुलर कार्यात्मक मापदंडों की मात्रा निर्धारित करने के लिए एक व्यापक हृदय चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (सीएमआर) प्रोटोकॉल का वर्णन करता है। प्रोटोकॉल सीएमआर छवियों के अधिग्रहण, पोस्ट-प्रोसेसिंग और विश्लेषण के साथ-साथ विभिन्न हृदय कार्यात्मक मापदंडों के आकलन का वर्णन करता है।

Abstract

माउस मॉडल ने स्वस्थ हृदय समारोह में शामिल आनुवंशिक और शारीरिक कारकों को समझने में महत्वपूर्ण योगदान दिया है, कैसे क्षोभ विकृति के परिणामस्वरूप विकृति होती है, और मायोकार्डियल बीमारियों का इलाज कैसे किया जा सकता है। हृदय चुंबकीय अनुनय इमेजिंग (सीएमआर) हृदय शरीर रचना विज्ञान और समारोह के वीवो मूल्यांकन में एक व्यापक के लिए एक अनिवार्य उपकरण बन गया है। यह प्रोटोकॉल माउस हार्ट लेफ्ट वेंट्रिकुलर फंक्शन, मायोकार्डियल स्ट्रेन और हेमोडायनामिक बलों के विस्तृत माप को दिखाता है जो 7-टेस्ला सीएमआर का उपयोग करके हैं। सबसे पहले, स्कैनर में पशु तैयारी और स्थिति का प्रदर्शन किया जाता है। सर्वेक्षण स्कैन विभिन्न छोटे और लंबे अक्ष विचारों में इमेजिंग स्लाइस की योजना बनाने के लिए किया जाता है। संभावित ईसीजी-ट्रिगर शॉर्ट-एक्सिस (एसए) फिल्मों (या सिने छवियों) की एक श्रृंखला शीर्ष से आधार तक दिल को कवर करने, अंत-सिस्टोलिक और एंड-डायस्टोलिक चरणों पर कब्जा करने का अधिग्रहण किया जाता है। इसके बाद, एकल-टुकड़ा, भूतलक्षी प्रभाव से गेटेड सिने छवियों को मिडवेंट्रिकुलर एसए व्यू में अधिग्रहीत किया जाता है, और 2-, 3-और 4-कक्ष दृश्यों में, कस्टम-निर्मित और खुले स्रोत सॉफ्टवेयर का उपयोग करके उच्च लौकिक संकल्प सिने छवियों में खंगाला जाता है। सिने छवियों को बाद में समर्पित सीएमआर छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर का उपयोग करके विश्लेषण किया जाता है।

एसए एंड-सिस्टोलिक और एंड-डायस्टोलिक सिने छवियों में एंडोमोयोकार्डियल और एपिकार्डियल सीमाओं को चित्रित करने से एंड-सिस्टोलिक और एंड-डायस्टोलिक वॉल्यूम, रिजेक्शन अंश और कार्डियक आउटपुट की गणना की अनुमति देता है। एक विस्तृत वॉल्यूम-टाइम वक्र निकालने के लिए सभी कार्डियक टाइम फ्रेम के लिए मिडवेंट्रिकुलर एसए सिने छवियों को चित्रित किया जाता है। इसका समय व्युत्पन्न डायस्टोलिक फ़ंक्शन की गणना के लिए जल्दी भरने और अलिंद संकुचन तरंगों के अनुपात के रूप में अनुमति देता है। अंत में, 2-, 3-और 4-कक्ष दृश्यों में बाएं वेंट्रिकुलर एंडोकार्डियल दीवारों को फीचर-ट्रैकिंग का उपयोग करके चित्रित किया जाता है, जिसमें से देशांतर मायोकार्डियल तनाव मापदंडों और बाएं वेंट्रिकुलर हेमोडायनामिक बलों की गणना की जाती है। अंत में, यह प्रोटोकॉल माउस हृदय मापदंडों के वीवो क्वांटिफिकेशन में विस्तृत प्रदान करता है, जिसका उपयोग हृदय रोग के विभिन्न माउस मॉडलों में कार्डियक फंक्शन में अस्थायी परिवर्तन का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है।

Introduction

छोटे जानवरों में हृदय चुंबकीय अनुनाद (सीएमआर) मायोकार्डियल फ़ंक्शन के वीवो माप में एक सटीक प्रदान करता है, जिससे सीएमआर हृदय रोग में प्रीक्लिनिकल अनुसंधान के लिए एक इष्टतम उपकरण बन जाता है। सीएमआर छवियों में रक्त और मायोकार्डियम के बीच उच्च स्थानिक संकल्प और उच्च विपरीत के कारण, एंडो-और एपिकार्डियल आकृति को चित्रित करना और मायोकार्डियल द्रव्यमान और वेंट्रिकुलर वॉल्यूम1,2की गणना करना संभव है। ६०० बीट्स/मिनट तक की उच्च हृदय दरों के बावजूद, इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम (ईसीजी) और श्वसन ट्रिगरिंग का उपयोग श्वसन गति कलाकृतियों के बिना विभिन्न हृदय चरणों (जिसे सिने छवियां भी कहा जाता है) के उच्च गुणवत्ता वाले मापन की अनुमति देता है । इस तरह, कई स्लाइस का उपयोग अपेक्स से आधार तक दिल को कवर करने के लिए किया जा सकता है ताकि रिजेक्शन अंश (ईएफ), एंड-सिस्टोलिक वॉल्यूम (ईएसवी), एंड-डायस्टोलिक वॉल्यूम (ईडीवी), और कार्डियक आउटपुट (सीओ)3जैसे सिस्टोलिक फ़ंक्शन पैरामीटर निकाल सकें। बुनियादी सिस्टोलिक फ़ंक्शन मूल्यांकन के अलावा, डायस्टोलिक डिसफंक्शन4,मायोकार्डियल स्ट्रेन5और हेमोडायनामिक बलों (एचडीएफ)6का आकलन करने के लिए हाल ही में अतिरिक्त सीएमआर तकनीक विकसित की गई है।

ईसीजी गेटिंग आर-पीक का पता लगाने के बाद एमआर सिग्नल अधिग्रहण शुरू करके और आर-आर अंतराल के दौरान हृदय चरणों की एक परिभाषित संख्या रिकॉर्ड करके हृदय चक्र को सिंक्रोनाइजेशन की अनुमति देता है। हालांकि, कार्डियक चरणों (फ्रेम दर) की संख्या जो इस तरह से हासिल की जा सकती है, सबसे कम संभव पुनरावृत्ति समय (टीआर) पर निर्भर करती है, जो एक स्वीकार्य सिग्नल-टू-शोर अनुपात (एसएनआर) और स्थानिक संकल्प 4 को बनाए रखतेहुएसिस्टम तक पहुंच सकता है। इसके अलावा, क्योंकि उच्च चुंबकीय क्षेत्र ढाल का उपयोग अस्थायी रूप से ईसीजी संकेत को विकृत कर सकता है, अधिग्रहण आमतौर पर अंत-डायस्टोलिक चरण से पहले बंद कर दिया जाता है। दोनों कारक सिस्टोलिक फ़ंक्शन आकलन के लिए ऐसे स्कैन के उपयोग को सीमित करते हैं, क्योंकि अन्य हृदय कार्यात्मक मापदंडों की गणना के लिए बाएं वेंट्रिकुलर (एलवी) वॉल्यूम-टाइम वक्र की बेहतर परिभाषा की आवश्यकता होती है।

उच्च फ्रेम दर सिने छवियों को पूर्वव्यापी गेटिंग द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, जिससे स्कैनिंग के दौरान एमआर सिग्नल लगातार प्राप्त किया जाता है, और रेडियोफ्रीक्वेंसी (आरएफ) उत्तेजन के बाद एक शामिल नेविगेटर गूंज हृदय और श्वसन गति का पता लगाता है। क्योंकि सीएमआर अधिग्रहण हृदय गति के साथ अतुल्णीय रूप से किया जाता है, अधिग्रहीत एमआर संकेतों को फिर हृदय फ्रेम की भूतलक्षी प्रभाव से चुनी गई संख्या को सौंपा जा सकता है। इस तरह, यदि पर्याप्त डेटा एकत्र किया जाता है, तो उच्च फ्रेम-दर सिने छवियों को4,7खंगाला जा सकता है। यह तब डायस्टोलिक फ़ंक्शन मूल्यांकन के लिए अनुमति देता है, जो पीक अर्ली फिलिंग रेट (ई') और एट्रियल संकुचन (ए') से पीक लेट फिलिंग रेट के बीच अनुपात द्वारा दर्शाया जाता है।

नैदानिक अनुसंधान में, सिने छवियों को मायोकार्डियल तनाव और एचडीएफ6,8का आकलन करने के लिए सीएमआर फीचर-ट्रैकिंग के साथ विश्लेषण किया जासकताहै। मायोकार्डियल स्ट्रेन एक कार्डियक विरूपण पैरामीटर है जो प्रारंभिक लंबाई (आमतौर पर अंत-डायस्टोलिक लंबाई में) और मायोकार्डियल सेगमेंट9के अधिकतम लंबाई (आमतौर पर अंत-सिस्टोल में) के बीच प्रतिशत में अंतर को मापता है। मायोकार्डियल स्ट्रेन माप एलवी फ़ंक्शन का आकलन करने के लिए वृद्धिशील मूल्य का हो सकता है क्योंकि तनाव मूल्य मायोकार्डियल दीवार को छोटा करने और मोटा करने की मात्रा निर्धारित करते हैं। कार्य को छोटा करने में कमी10से कम फाइबर क्षति का संकेत हो सकती है । मायोकार्डियल तनाव में परिवर्तन ईएफ से स्वतंत्र हो सकते हैं और अंतर्निहित जटिलताओं के लिए एक अग्रदूत हो सकते हैं।

विशेष रूप से, हृदय रोग 10 , 11,12की विशेषता में वैश्विक देशांतर तनाव (जीएलएस) और वैश्विक परिवर्ती तनाव (जीसीएस) को वर्धित मूल्य का दिखाया गया है। इसी प्रकार, एचडीएफ को परिवर्तित हृदय कार्य6,13को इंगित करने के लिए एक संभावित उपन्यास पैरामीटर होने का सुझाव दिया गया है । ये एचडीएफ या हस्तक्षेपीय दबाव ढाल (आईवीपीजी) हृदय के इंजेक्शन और भरने के दौरान रक्त गति को चलाते हैं और महाधमनी और माइट्रल वाल्व14,15सहित रक्त और मायोकार्डियम के बीच गति विनिमय से प्रभावित होते हैं।

इस अध्ययन में, एलवी फ़ंक्शन, मायोकार्डियल तनाव और माउस दिलों के एचडीएफ को निर्धारित करने के लिए मजबूत छोटे जानवर सीएमआर माप करने के लिए एक व्यापक प्रोटोकॉल का वर्णन किया गया है। इसमें पशु तैयारी के लिए आवश्यक कदम, दिल की संभावित और भूतलक्षी प्रभाव से गेटेड सिने छवियों का उपयोग करके डेटा अधिग्रहण, साथ ही साथ खंडीय मापन, ई/ए अनुपात, मायोकार्डियल तनाव और दिल के एचडीएफ की गणना करने में सक्षम समर्पित सॉफ्टवेयर के साथ विश्लेषण शामिल है । इस प्रोटोकॉल हृदय रोग के विभिन्न माउस मॉडल में एलवी समारोह के व्यापक मूल्यांकन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

Protocol

वर्णित पशु प्रयोगों प्रयोगशाला पशुओं के कल्याण के लिए यूरोपीय संघ के दिशा निर्देशों के अनुसार आयोजित कर रहे है (निर्देश 2010/63/EU) और अकादमिक चिकित्सा केंद्र पशु नैतिकता समिति द्वारा अनुमोदित किया गया ।

1. सेटअप और पशु तैयारी

  1. प्रयोग शुरू करने से पहले, सुनिश्चित करें कि कम से कम 2 घंटे के लिए पर्याप्त आइसोफ्लुन एनेस्थीसिया है, और ईसीजी और श्वसन निगरानी के लिए उपलब्ध बैटरी पर्याप्त रूप से चार्ज की जाती है। सुनिश्चित करें कि स्कैनर क्षेत्र अतिरिक्त आइसोफ्लाणे को हटाने के लिए एक कामकाजी धुएं निकासी ट्यूब से लैस है।
  2. माउस पालना(चित्रा 1A)तैयार करें, और तापमान को 40 डिग्री सेल्सियस तक सेट करने के साथ पशु हीटिंग सिस्टम चालू करें। ईसीजी/रेस्पिरेटरी इंटरफेस मॉड्यूल और बैटरी सेटअप(चित्रा 1B)तैयार करें और ईसीजी और श्वसन संकेतों(चित्रा 1C)की वास्तविक समय की निगरानी के लिए सॉफ्टवेयर शुरू करें ।
  3. अपने आवास पिंजरे से माउस निकालें और शरीर के वजन को मापने।
  4. माउस को एक धुएं हुड एक्सट्रैक्लैंक आर्म के नीचे एक संज्ञाहरण प्रेरण कक्ष में रखें, और 0.2 एल/न्यूनतम O2 और 0.2 L/min चिकित्सा हवा के मिश्रण में 3-4% आइसोफ्लुन प्रदान करें। जानवर पूरी तरह से एनेस्थेटाइज्ड होने के बाद, प्रत्येक आंख पर आंख मरहम की एक छोटी बूंद लगाएं, और माउस की पलकों को बंद करें।
  5. माउस पालने पर रीढ़ की स्थिति में माउस रखें। माउस पालने पर काटने के बार में माउस के छेदक हुक करें, और नाक शंकु को ठीक से फिट करने के लिए समायोजित करें(चित्रा 1A)। नेत्रहीन जांच करें कि श्वास 100 साँस/मिनट से नीचे स्थिर है, और पशु तैयारी के दौरान आइसोफ्लुन को ~ 2% तक कम करें।
  6. माउस पालने को इस तरह ले जाएं कि दिल पालना धारक के हिस्से में स्थित है जो आरएफ कुंडली और चुंबक के आईएसओ-केंद्र के केंद्र में खत्म हो जाएगा।
  7. गुदा तापमान जांच डालने के लिए पेट्रोलियम जेली का उपयोग करें, और माउस पालने के लिए तापमान जांच के फाइबर ऑप्टिक केबल टेप।
  8. माउस के निचले पेट पर श्वसन गुब्बारा रखें और इसे टेप से सुरक्षित करें। फोरपॉ की ऊंचाई पर छाती में दो ईसीजी इलेक्ट्रोड सुइयों को कम से कम डालें और आंदोलन(चित्रा 1 ए)को रोकने के लिए धीरे-धीरे उन्हें टेप करें।
  9. जांच करें कि क्या श्वसन और ईसीजी सिग्नल पर्याप्त गुणवत्ता के हैं, और क्या सॉफ्टवेयर(चित्रा 1C)द्वारा सही ट्रिगर पॉइंट्स का पता लगाया जाता है।
    1. सुनिश्चित करें कि श्वसन दर 50-80 सांस/मिनट, हृदय गति ~400-600 धड़कता है/मिनट, और शरीर के तापमान ३७ डिग्री सेल्सियस के आसपास है । जब श्वसन दर इस सीमा से बाहर होती है, तो आइसोफ्लुन प्रशासन को समायोजित करें, और यदि शरीर का तापमान 37 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो जाता है तो पशु हीटिंग सिस्टम के तापमान को कम करें।
  10. माउस के ऊपर आरएफ कुंडल रखें।
    नोट: प्रणाली के आधार पर, यह ईसीजी इलेक्ट्रोड और श्वसन गुब्बारा प्लग ईसीजी/श्वसन इंटरफेस मॉड्यूल से अस्थाई वियोग की आवश्यकता हो सकती है ।
  11. कुंडल केबल कनेक्ट करें, और पालने को चुंबक बोर में रखें। जांच करें कि ईसीजी सिग्नल अभी भी स्थिर है या नहीं।
    1. यदि ईसीजी सिग्नल सबऑप्टिमल है, तो बेहतर सिग्नल के लिए ईसीजी इलेक्ट्रोड को फिर से स्थान दिया जाए, क्योंकि यह जानवर के अभिविन्यास को काफी बदले बिना बाद के चरण में नहीं किया जा सकता है।

Figure 1
चित्रा 1:माउस दिल के सीएमआर इमेजिंग के लिए पशु तैयारी और उपकरण सेटअप। (क)रीढ़ की स्थिति में पूरी तरह से एनेस्थेटाइज्ड माउस, पेट पर रखे श्वसन वायवीय तकिए, गुदा फाइबर-ऑप्टिक तापमान सेंसर, और चमड़े के नीचे ईसीजी के साथ गर्म माउस पालने में रखा जाता है, जो फोरपॉ के पास छाती में होता है। (ख)माउस बॉडी कॉइल माउस पालने पर रखा गया, ईसीजी लीड और श्वसन तकिया के साथ एमआरआई चुंबक में धारक को रखने से पहले ईसीजी और श्वसन इंटरफेस से फिर से जुड़ा हुआ है । (ग)समर्पित छोटे पशु निगरानी सॉफ्टवेयर में ईसीजी और श्वसन संकेतों का चित्रण । ईसीजी सिग्नल के आर-पीक का पता लगाया जाता है और एमआरआई सिग्नल अधिग्रहण के लिए शुरुआती बिंदु के रूप में उपयोग किया जाता है। आर-चोटियों के बीच एक ब्लैंकिंग अवधि को दिल की धड़कन की अवधि के आधार पर मैन्युअल रूप से समायोजित किया जा सकता है। ट्रिगर केवल श्वसन पठार (मध्य पैनल में हरी रेखा) के दौरान हो सकता है जिसके लिए शुरुआत में देरी और अधिकतम चौड़ाई मैन्युअल रूप से समायोजित की जा सकती है। संक्षिप्त: सीएमआर = हृदय चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग; ईसीजी = इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम; एमआरआई = चुंबकीय अनुलाता इमेजिंग। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

2. एमआरआई स्कैन अंशांकन और ट्रिगर

  1. सिग्नल मॉनिटरिंग सॉफ्टवेयर के भीतर ईसीजी और रेस्पिरेटरी गेटिंग पैरामीटर को समायोजित करें जैसे कि आर-चोटियों पर और केवल श्वसन संकेत के फ्लैट हिस्से के दौरान ट्रिगर पॉइंट उत्पन्न होते हैं। ईसीजी गेटिंग त्रुटियों को कम करने के लिए, एक ब्लैंकिंग अवधि निर्धारित करें जो आर-आर अंतराल से 10-15 एमएस कम है।
    नोट: यदि हृदय गति में परिवर्तन होते हैं तो पूरे प्रयोग के दौरान इस ब्लैंकिंग अवधि को समायोजित किया जाना चाहिए।
  2. कोरोनल, अक्षीय और शिथिल दिशाओं में स्कैनर में माउस की स्थिति निर्धारित करने के लिए शून्य ऑफसेट के साथ एक केंद्र आवृत्ति अंशांकन और एक मानक (ungated) स्काउट स्कैन करें। यदि दिल क्षेत्र के दृश्य (FOV) केंद्र के 0.5-1 सेमी के भीतर तैनात नहीं है, तदनुसार पालने की स्थिति को समायोजित करें, और स्काउट स्कैन फिर से करना ।
  3. उपलब्ध विक्रेता विधियों का उपयोग करके एक मैनुअल शिम और आरएफ अंशांकन करें।

3. स्कैन योजना और अधिग्रहण

नोट: निम्नलिखित स्कैन के विस्तृत स्कैन मापदंडों के लिए तालिका 1 देखें।

  1. प्रारंभिक स्काउट के आधार पर, 3 ऑर्थोगोनल दिशाओं में 5 स्लाइस के साथ एक गेटेड सिंगल-फ्रेम रेडिएंट इको (जीआरई) स्काउट स्कैन(टेबल 1,स्कैन 1) करें, और दिल की सटीक स्थिति(चित्रा 2 ए)का पता लगाने के लिए दिल के अनुमानित स्थान पर स्लाइस के प्रत्येक ढेर की स्थिति करें।
  2. एक गेटेड सिंगल-फ्रेम मल्टी-स्लाइस एसए स्काउट स्कैन(टेबल 1,स्कैन 2) करें। इस उद्देश्य के लिए, पिछले जीआरई स्काउट का उपयोग मध्य-बाएं वेंट्रिकुलर स्थिति में 4-5 स्लाइस की स्थिति में करें, दिल की लंबी धुरी के लंबवत एसए व्यू का प्रारंभिक अनुमान खोजने के लिए, जो लंबी धुरी 2-कक्ष स्काउट(चित्रा 2B)की योजना बनाने के लिए आवश्यक है।
  3. निम्नलिखित संभावित स्कैन (चरण 3.4-3.6) के लिए, कार्डियक फ्रेम (एनएफराम) की संख्या को समायोजित करें जैसे कि टीआर × एनएफराम आर-आर अंतराल का ~ 60-70% है।
    नोट: आर-आर अंतराल के 60-70% के लिए अधिग्रहण हृदय चक्र के अंत-डायस्टोलिक चरण को पकड़ने के लिए पर्याप्त है, जबकि बेहतर एसएनआर के लिए एंड-डायस्टोल के दौरान अतिरिक्त टी 1 छूट की अनुमति देता है और ढाल स्विचिंग द्वारा निम्नलिखित आर-पीक की अशांति को रोकता है।
  4. लंबी धुरी 2-कक्ष (2CH) स्काउट, जो एसए स्कैन के साथ संयुक्त उत्पन्न करने के लिए एक gated एकल टुकड़ा जीआरई स्कैन प्रदर्शन, 4-कक्ष (4CH)(तालिका 1,स्कैन 3) की योजना की जरूरत है । इस उद्देश्य के लिए, बाएं और दाएं वेंट्रिकल के बीच कनेक्शन बिंदुओं के समानांतर चल रहे पिछले एसए विचारों के लिए एक स्लाइस लंबवत स्थिति। इस स्लाइस को बाएं वेंट्रिकल के बीच में ले जाएं, और जीआरई स्काउट की कोरोनल छवि में जांच करें कि स्लाइस एलवी लंबी धुरी के साथ गठबंधन किया गया है, जैसे कि इसे शीर्ष(चित्रा 2C)के माध्यम से रखा गया है।
  5. 4-कक्ष (4CH) स्काउट स्कैन उत्पन्न करने के लिए एक और गेटेड सिंगल-स्लाइस जीआरई स्कैन करें, जो मल्टी-स्लाइस एसए और 3-चैंबर स्कैन(टेबल 1,स्कैन 4) की योजना बनाने के लिए आवश्यक है। इस उद्देश्य के लिए, 2CH स्काउट स्कैन के लिए लंबवत एक टुकड़ा की स्थिति, और लंबी धुरी के केंद्र के लिए संरेखित करें जैसे कि टुकड़ा माइट्रल वाल्व और शीर्ष के माध्यम से चला जाता है। एसए विचारों में, स्लाइस को इस तरह समायोजित करें कि इसे पीछे और पूर्वकाल वेंट्रिकुलर दीवार के समानांतर और दो पेपिलरी मांसपेशियों(चित्रा 2D) केबीच रखा गया है। जांच करें कि टुकड़ा पूरे हृदय चक्र में वेंट्रिकल के केंद्र में रहता है या नहीं।
  6. सिस्टोलिक फ़ंक्शन मापन के लिए एक गेटेड अनुक्रमिक बहु-स्लाइस एसए जीआरई स्कैन(टेबल 1,स्कैन 5) करें। इस उद्देश्य के लिए, दिल के केंद्र में 2CH और 4CH विचारों में एलवी लंबी धुरी के लिए एक मिडवेंट्रिकुलर स्लाइस लंबवत स्थिति, और स्लाइस की संख्या में वृद्धि (आम तौर पर एक अजीब संख्या, जैसे, 7 या 9 स्लाइस, स्लाइस के बीच कोई अंतर) आधार से शीर्ष(चित्रा 2E)के लिए दिल को कवर करने के लिए ।
  7. निम्नलिखित भूतलक्षी प्रभाव से गेटेड स्कैन (चरण 3.8-3.9) के लिए, सभी संभावित कार्डियक और श्वसन गेटिंग कार्यक्षमता को बंद कर दें। प्रत्येक भूतलक्षी प्रभाव से गेट स्कैन से पहले और बाद में हृदय और श्वसन दर पर ध्यान दें, और बाद में पुनर्निर्माण उद्देश्यों के लिए इन मूल्यों का उपयोग करें (चरण 5.2.2)।
  8. मिडवेंट्रिकुलर एसए व्यू (ई/ए ' अनुपात के मात्राकरण के लिए), 2CH और 4CH व्यू में तीन अनुक्रमिक एकल-टुकड़ा भूतलक्षी प्रभाव से गेटेड जीआरई स्कैन करें, बाद के दो जो मायोकार्डियल स्ट्रेन और एचडीएफ मूल्यों(टेबल 1,स्कैन 6-8) के परिमाणीकरण के लिए आवश्यक हैं। यदि आवश्यक हो, तो बहु-स्लाइस एसए दृश्यों के साथ-साथ उपलब्ध 2CH और 4CH स्काउट स्कैन के आधार पर अंतिम 2CH और 4CH स्लाइस झुकाव का अनुकूलन करें।
  9. एक 3-कक्ष (3CH) दृश्य में एक अतिरिक्त भूतलक्षी प्रभाव से गेटेड सिंगल-स्लाइस जीआरई स्कैन करें, जो चरण 3.8 से 2CH और 4CH दृश्य के साथ संयुक्त है, मायोकार्डियल तनाव और एचडीएफ मूल्यों(तालिका 1,स्कैन 9) के परिमाणीकरण के लिए आवश्यक है। इस उद्देश्य के लिए, अंतिम लंबी-धुरी 4CH दृश्य की स्थिति के समान मिडवेंट्रिकुलर एसए व्यू के लिए एक स्लाइस लंबवत स्थिति, और पीछे की दीवार के निकटतम पेपिलरी मांसपेशी के लिए पूर्वकाल की दीवार से पारित करने के लिए स्लाइस 45 ° बारी। बेसल एसए स्लाइस का निरीक्षण करें ताकि यह देखा जा सके कि स्लाइस माइट्रल और महाधमनी वाल्व से गुजरता है या नहीं। अंतिम लंबी धुरी 4CH दृश्य में निरीक्षण करें यदि टुकड़ा शीर्ष(चित्रा 2F)के माध्यम से जा रहा है।

Figure 2
चित्रा 2:माउस में सीएमआर इमेजिंग के लिए स्लाइस प्लानिंग। (A)जीआरई स्काउट प्रारंभिक स्काउट स्कैन और sagittal स्लाइस पर लघु-अक्ष स्काउट योजना का उपयोग कर 3 ऑर्थोगोनल विचारों में दिल के माध्यम से योजना बना रहा है ।(B)जीआरई स्काउट कोरोनल और sagittal स्लाइस पर लघु धुरी स्काउट योजना । (ग)शॉर्ट-एक्सिस स्काउट और जीआरई स्काउट कोरोनल स्लाइस का उपयोग करके 2CH स्काउट व्यू की योजना बनाना । (घ)लघु धुरी स्काउट और 2CH स्काउट का उपयोग कर 4CH स्काउट दृश्य की योजना बना । (ई)2CH और 4CH स्काउट्स का उपयोग कर बहु-टुकड़ा लघु-अक्ष दृश्य की योजना । (एफ)(बाएं) अंतिम 2CH, 3CH, और 4CH विचारों की योजना मिडवेंट्रिकुलर शॉर्ट-एक्सिस और 2CH/4CH स्काउट विचारों का उपयोग कर । संक्षिप्त: सीएमआर = हृदय चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग; जीआरई = रेडिएंट इको; CH = चैंबर। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

स्कैन संख्या 1 2 3 4 5 6-9
नाम स्कैन करें जीआरई स्काउट बहु-स्लाइस एसए स्काउट 2CH स्काउट 4CH स्काउट मल्टी-स्लाइस एसए एसए, 2CH, 4CH, 3CH
कुल स्लाइस 15 (3 x 5)* 4-5 1 1 7-9 1
मोटाई (मिमी) 1 1 1 1 1 1
एफएसओवी (मिमी) 60 35 30 30 35 30
एफएसओवी अनुपात 1 1 1 1 1 1
फ्लिप एंगल 40 20 20 20 20 15
ते (एमएस)** 3.8 3.4 2.5 2.5 2.5 3.6
टीआर (एमएस) 200 1 आर-आर 7 7 7 8
एनएफरेस 1 1 12-14 12-14 12-14 32 ***
मैट्रिक्स आकार 192 x 192 192 x 192 192 x 192 192 x 192 192 x 192 192 x 192
ईसीजी ट्रिगर नहीं हाँ हाँ हाँ हाँ पूर्वव्यापी
श्वसन ट्रिगर हाँ हाँ हाँ हाँ हाँ पूर्वव्यापी
औसत 1 3 5 5 5 पूर्वव्यापी ****
कुल इमेजिंग समय (अनुमानित *****) 2 मिनट 2मिनट 3-4 मिनट 3-4 मिनट 20-25 मिनट 13 मिनट/

तालिका 1: सीएमआर प्रोटोकॉल के दौरान उपयोग किए जाने वाले प्रत्येक अनुक्रम के लिए अधिग्रहण पैरामीटर। * स्कैन तीन अलग-अलग ऑर्थोगोनल ओरिएंटेशन (अक्षीय, कोरोनल, सगितिटल) में किया जाता है। * * अन्य सभी मापदंडों को देखते हुए सबसे कम संभव टीई का उपयोग किया जाता है, जो विशिष्ट स्कैनर विन्यास पर निर्भर करता है। यह पूर्वव्यापी बिनिंग के बाद कार्डियक फ्रेम की संख्या है। प्रभावी औसत कुल अधिग्रहण समय के दौरान यादृच्छिक कश्मीर-अंतरिक्ष भरने पर निर्भर करता है। कुल मिलाकर, सभी कश्मीर लाइनों की ४०० पुनरावृत्ति प्रदर्शन किया गया । ईसीजी/श्वसन ट्रिगर देरी सहित । संक्षिप्त: सीएमआर = हृदय चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग; ईसीजी = इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम; जीआरई = ढाल गूंज; FOV = फील्ड-ऑफ-व्यू; TE = गूंज समय; टीआर = पुनरावृत्ति समय; Nframes = कार्डियक फ्रेम की संख्या; SA = लघु धुरी; CH = चैंबर। कृपया इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें ।

4. प्रयोग और डेटा भंडारण को अंतिम रूप दिया गया

  1. अन्य सभी माप उपकरणों को अलग करने के बाद पालने से माउस निकालें, और संज्ञाहरण बंद कर दें। देशांतर प्रयोगों के मामले में, माउस को पूर्व-गर्म आवास पिंजरे में 37 डिग्री सेल्सियस पर रिकवरी के लिए रखें जब तक कि जानवर जाग और सक्रिय न हो जाए।
  2. सफाई पोंछे या 70% शराब के साथ इस्तेमाल किया गया है कि सभी उपकरणों को साफ।
  3. संभावित रूप से गेटेड एमआरआई डेटा के लिए डिजिटल इमेजिंग और कम्युनिकेशन इन मेडिसिन (DICOM) फ़ाइलें उत्पन्न करें, और बाद के डेटा विश्लेषण के लिए एक सुरक्षित सर्वर पर भूतलक्षी प्रभाव से गेटेड स्कैन की एमआरआई कच्चे डेटा फ़ाइलों के साथ इन्हें कॉपी करें।

5. भूतलक्षी प्रभाव से अधिग्रहीत स्कैन का ऑफलाइन पुनर्निर्माण

नोट: भूतलक्षी प्रभाव से gated स्कैन के पुनर्निर्माण के लिए, एक कस्टम निर्मित खुले स्रोत सॉफ्टवेयर(चित्रा 3)का इस्तेमाल किया गया था । भूतलक्षी प्रभाव से ट्रिगर किए गए प्रत्येक डेटा के लिए निम्नलिखित चरणों को अलग से करें।

  1. पुनर्निर्माण सॉफ्टवेयर पूर्वव्यापीखोलें, और एक भूतलक्षी प्रभाव से gated एमआरआई स्कैन के अनुरूप कच्चे डेटा फ़ाइल लोड ।
  2. कच्चे नेविगेटर सिग्नल का निरीक्षण करें, और ध्यान दें कि उच्च संकेत चोटियां श्वसन आवृत्ति का प्रतिनिधित्व करती हैं और निचले सिग्नल चोटियां हृदय गति का प्रतिनिधित्व करती हैं।
    1. यदि चोटियों को उल्टा पंजीकृत किया गया है, तो सिग्नल को अप/डाउन स्विच से फ्लिप करें।
    2. इसके अतिरिक्त, जांच करें कि स्वचालित रूप से पता लगाया गया हृदय गति प्रत्येक स्कैन के दौरान देखे गए मूल्यों के 10% से मेल खाती है या नहीं। यदि नहीं, तो इन मानों को मैन्युअल रूप से समायोजित करें क्योंकि स्वचालित पहचान विफल हो गई थी।
    3. श्वसन आंदोलन के दौरान डेटा के बहिष्कार के लिए एक उपयुक्त विंडो प्रतिशत चुनें, आमतौर पर 30%।
  3. नेविगेटर विश्लेषण करने के लिए फ़िल्टर दबाएं, और हृदय नेविगेटर को श्वसन नेविगेटर से अलग करें।
  4. सिने फ्रेम की संख्या 32 (इस अध्ययन में उपयोग किए जाने वाले मूल्य) पर सेट करें, और के-स्पेस को दबाएं।
  5. कंप्रेस्ड सेंसिंग (सीएस) नियमितीकरण के लिए उपयुक्त सेटिंग्स चुनें, और पुनर्निर्माण दबाएं। निम्नलिखित विशिष्ट नियमितीकरण मापदंडों का उपयोग करें: स्थानिक (एक्स, वाई और जेड) आयामों (WVxyz) 0.001 या 0 में वेवलेट नियमितीकरण पैरामीटर; सिने आयाम (TVcine) 0.1 में कुल भिन्नता बाधा; स्थानिक आयाम (TVxyz) 0 में कुल भिन्नता बाधा; और गतिशीलता आयाम (TVdyn) 0.05 में कुल भिन्नता बाधा।
  6. एक बार पुनर्निर्माण समाप्त हो जाने के बाद, पुनर्निर्माण का मूल्यांकन करने के लिए सिने फिल्म का पूर्वावलोकन करें। निर्यात डीसीएम के साथ आगे के विश्लेषण के लिए DICOMछवियों का निर्यात करें ।

Figure 3
चित्र 3:ग्राफिकल यूजर इंटरफेस को ट्रिगर करने वाला 'पूर्वव्यापी'। 'पूर्वव्यापी' भूतलक्षी प्रभाव से शुरू हुई कार्डियक चुंबकीय अनुलाने इमेजिंग स्कैन के लिए एक कस्टम-निर्मित पुनर्निर्माण अनुप्रयोग है। यूजर इंटरफेस में, नेविगेटर सिग्नल का मूल्यांकन करना, पुनर्निर्माण किए जाने वाले सिने फ्रेम की संख्या को समायोजित करना, पुनर्निर्माण में सुधार के लिए संकुचित संवेदन मापदंडों को समायोजित करना, एक गतिशील फिल्म के रूप में सिने छवियों का पूर्वावलोकन करना और पुनर्निर्मित डेटा का निर्यात करना संभव है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

6. छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर

नोट: छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर(चित्रा 4)DICOM छवियों के उपयोग की आवश्यकता है और इस तरह के वॉल्यूमेट्रिक माप के लिए प्लगइन और तनाव और HDF विश्लेषण के लिए प्लगइन के रूप में विभिन्न हृदय विश्लेषण अनुप्रयोगों के लिए कई प्लगइन है।

  1. एलवी के वॉल्यूमेट्रिक मूल्यांकन के लिए, मल्टी-स्लाइस एसए स्कैन का चयन करें, और इसे वॉल्यूमेट्रिक मापों के लिए प्लगइन में लोड करें।
    1. इसी कार्डियक फ्रेम के लिए एंड-सिस्टोलिक (ईएस) और एंड-डायस्टोलिक (ईडी) लेबल असाइन करें।
    2. ईएस और ईडी फ्रेम में एंडोमोयोकार्डियल सीमाओं को खंडित करने के लिए समोच्च उपकरणों का उपयोग करें।
      नोट: विश्लेषण सॉफ्टवेयर, इस प्रोटोकॉल के लिए इस्तेमाल किया, स्वचालित रूप से एलवी EF, EDV, ESV मापदंडों प्रदर्शित करता है जब सभी आवश्यक एनोटेशन किया गया है ।
  2. डायस्टोलिक माप के लिए, मिडवेंट्रिकुलर एसए सिने छवियों का चयन करें, और वॉल्यूमेट्रिक माप के लिए प्लगइन में इन्हें लोड करें।
    1. ईडी और ईएस लेबल को संबंधित कार्डियक फ्रेम में असाइन करें।
    2. सभी फ्रेम के लिए एंडोकार्डियल सीमा को खंडित करने के लिए समोच्च उपकरण का उपयोग करें। हृदय चक्र में विभाजन के चिकनी संक्रमण सुनिश्चित करने के लिए पड़ोसी फ्रेम के विभाजन की तुलना करें।
    3. सभी कार्डियक फ्रेम और इसी एलवी एंडोमोकार्डियल वॉल्यूम (एलवी एंडो) से समय विकास का निर्यात करें। ई/ए अनुपात की गणना करने के लिए कस्टम-निर्मित स्क्रिप्ट (पूरक सामग्रीदेखें) लागू करें।
      नोट: स्क्रिप्ट dV/dt घटता की मजबूत गणना के लिए एक Savitzky-Golay फिल्टर लागू होता है और अर्द्ध स्वचालित पीक का पता लगाने का उपयोग करता है ई ' और एक ' चोटियों को खोजने के लिए ।
  3. तनाव और एचडीएफ गणना के लिए, 2CH, 3CH और 4CH लंबी-अक्ष सिने छवियों का चयन करें, और उन्हें वॉल्यूमेट्रिक माप के लिए प्लगइन में लोड करें।
    1. प्रत्येक स्लाइस ओरिएंटेशन में संबंधित कार्डियक फ्रेम के लिए ईडी और ईएस लेबल असाइन करें।
    2. सभी 3 झुकाव में सभी फ्रेम के लिए एंडोकार्डियल सीमा को खंडित करने के लिए समोच्च उपकरण का उपयोग करें। हृदय चक्र में विभाजन के चिकनी संक्रमण सुनिश्चित करने के लिए पड़ोसी फ्रेम के विभाजन की तुलना करें।
    3. एक बार जब वॉल्यूमेट्रिक माप के लिए प्लगइन में आकृति तैयार की जाती है, तो तनाव और एचडीएफ विश्लेषण के लिए प्लगइन चलाएं।
    4. प्रत्येक अधिग्रहीत डेटासेट को 2CH, 3CH और 4CH दृश्यों के लिए संबंधित लेबल पर असाइन करें, और तनाव विश्लेषण निष्पादित करें।
    5. एचडीएफ विश्लेषण के लिए, सभी 3 झुकाव में अंत-डायस्टोलिक फ्रेम पर माइट्रल वाल्व का व्यास आकर्षित करें, और 3-कक्ष लंबी-धुरी छवि में महाधमनी का व्यास आकर्षित करें।

Figure 4
चित्रा 4:छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर ग्राफिकल यूजर इंटरफेस। छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर में वॉल्यूमेट्रिक माप के लिए प्लगइन, जिसका उपयोग एंडोमोकार्डियल सीमा के समोच्च के लिए किया जाता है। प्रत्येक डेटासेट के लिए, एंड-डायस्टोलिक और एंड-सिस्टोलिक कार्डियक चरणों का चयन किया जाता है, और एंडोमोयोकार्डियल सीमा सभी फ्रेम के लिए खंडित होती है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Representative Results

पहले वर्णित प्रोटोकॉल का उपयोग करते हुए, स्वस्थ C57BL/6 वाइल्डटाइप चूहों के एक समूह (एन = 6, आयु 14 सप्ताह) एक 38 मिमी व्यास बर्डकेज कुंडली का उपयोग कर एक 7-टेस्ला एमआरआई स्कैनर का उपयोग कर स्कैन किया गया था । प्रत्येक स्कैन सत्र के दौरान, बहु-स्लाइस सिने एसए छवियों को संभावित रूप से गेटेड जीआरई दृश्यों का उपयोग करके प्राप्त किया गया था, जबकि एकल-स्लाइस मिडवेंट्रिकुलर एसए, 2CH, 3CH और 4CH विचारCINE छवियों को पूर्वव्यापी गेटिंग का उपयोग करके प्राप्त किया गया था। कस्टम-निर्मित, पोस्ट-प्रोसेसिंग सॉफ्टवेयर का उपयोग करके भूतलक्षी प्रभाव से गेटेड स्कैन के प्रतिनिधि उच्च-फ्रेम दर पुनर्निर्माण पूरक वीडियो 1में देखे जा सकते हैं। परिणामस्वरूप छवियों से, कार्डियक चक्र(चित्रा 5A)के दौरान मात्रा-समय घटता निर्धारित किया गया था और साथ ही सिस्टोलिक (ईएफ = 72.4 ± 2.8%) और डायस्टोलिक कार्य मापदंडों (ई/ए अनुपात = 1.5 ± 0.3) की गणना के लिए संबंधित प्रथम-डेरिवेटिव घटता (dV/dt) क्रमशः निर्धारित किया गया था।

2CH, 3CH, और 4CH दृश्य सिने छवियों को इमेज एनालिसिस सॉफ्टवेयर का उपयोग करके हृदय चक्र(चित्रा 5B)और इसी चोटी जीएलएस मूल्यों (-22.8 ± 2.4%) में परिवर्तन निर्धारित करने के लिए विश्लेषण किया गया था। इसके अतिरिक्त, सॉफ्टवेयर देशांतर (शीर्ष आधार) (135.2 ± 31.7%) और ट्रांसवर्सल (इनफेरोलेटरल-एंटेरोसप्टल) (12.9 ± 5.0%) दिशाओं में रूट मीन स्क्वायर (आरएमएस) एचडीएफ की गणना करता है। प्रत्येक जानवर के लिए, एचडीएफ समय प्रोफ़ाइल का उत्पादन करना भी संभव है, जो सकारात्मक और नकारात्मक चोटियों के एक सुसंगत पैटर्न का पालन करता है जो हृदय चक्र(चित्रा 5 सी)के दौरान एचडीएफ की परिमाण और दिशा का प्रतिनिधित्व करता है। सभी परिणाम मापदंडों के वर्णनात्मक परिणाम चित्र 5 डीमें संक्षेप में प्रस्तुत किए जाते हैं ।

Figure 5
चित्र 5-माउस हार्ट के आधार पर एलवी फंक्शनल पैरामीटर्स का क्वांटिफिकेशन। (ए)रिप्रेजेंटेटिव वॉल्यूम-टाइम कर्व और इसी डीवी/डीटी कर्व। उत्तरार्द्ध में प्रवाह वेग को अलग शुरुआती भरने वाली चोटी (ई') और अलिंद संकुचन (ए') चोटी के साथ दर्शाया गया है। (ख)प्रतिनिधि जीएलएस वक्र पूरे हृदय चक्र में देशांतर दिशा में तनाव विरूपण का संकेत देता है। (ग)शीर्ष आधार दिशा में अलग बल चोटियों के साथ प्रतिनिधि HDF वक्र, सिस्टोलिक इंजेक्शन बल के साथ शुरू और सिस्टोल और डायस्टोल, ई-वेव मंदी बल, एक लहर त्वरण, और मंदी बल के बीच संक्रमण पर एक नीचे बल के बाद । (घ)ईएफ, ई/ए अनुपात, पीक जीएलएस और शीर्ष-आधार और अफरटोलेरल-एंट्रोसेटल दिशाओं में एचडीएफ के रूट मीन स्क्वायर के मूल्यों के लिए सभी पशुओं के वर्णनात्मक परिणाम । मूल्यों को एसडी संक्षिप्त ± मतलब के रूप में व्यक्त किया जाता है: एलवी = लेफ्ट वेंट्रिकल; V = मात्रा; टी = समय; GLS = वैश्विक देशांतर तनाव; HDF = हीडायनामिक बल; EF = इंजेक्शन अंश। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

पूरक वीडियो 1: एसए, 2CH, 3CH और 4CH विचारों में भूतलक्षी प्रभाव से गेटेड सिने छवियों का प्रतिनिधि पुनर्निर्माण। संक्षिप्त रूप: एसए = लघु धुरी; CH = चैंबर। कृपया इस वीडियो को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें ।

पूरक सामग्री: कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें ।

Discussion

प्रस्तुत प्रोटोकॉल चूहों में दिल समारोह का विश्लेषण करने के लिए वीवो प्रयोगों में देशांतर, गैर-आक्रामक के लिए सीएमआर इमेजिंग के उपयोग का वर्णन करता है। ये परिणाम स्वस्थ जानवरों के उदाहरण हैं जो कार्डियक मापदंडों की मात्रा निर्धारित करने के लिए सिने छवियों का उपयोग करने की व्यवहार्यता प्रदर्शित करते हैं। हालांकि, वर्णित तरीकों का उपयोग विभिन्न पशु मॉडलों के लिए किया जा सकता है। हालांकि विशिष्ट रोग मॉडल प्रोटोकॉल के लिए छोटे परिवर्तन की आवश्यकता हो सकती है, इसकी बुनियादी संरचना विभिन्न हृदय कार्यात्मक मापदंडों का आकलन करने के लिए बहुत समान होगा। उल्लेख के लायक एक विशेष मामला एक मायोकार्डियल इंफार्क्शन मॉडल है जहां दिल के हिस्से को संकुचन में महत्वपूर्ण नुकसान होता है। यह इस स्लाइस के भीतर कार्डियक नेविगेटर सिग्नल की कम गुणवत्ता का कारण बन सकता है। इस मामले में, एक वैकल्पिक विकल्प एक अलग टुकड़ा से नेविगेटर प्राप्त होगा, जैसा कि कूलन एट अलद्वारापिछले अध्ययन में वर्णित है। विभिन्न दृश्यों में सिने छवियों को सीएस एल्गोरिदम का उपयोग करके भूतलक्षी प्रभाव से गेटेड डेटा से खंगाला जाता है और तनाव और एचडीएफ मूल्यों की गणना करने के लिए छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर का उपयोग करके विश्लेषण किया जाता है।

अधिग्रहीत छवियों की गुणवत्ता स्वाभाविक रूप से सभी तैयारी चरणों पर निर्भर करती है, जिन्हें कार्डियक एमआरआई प्रोटोकॉल शुरू करने से पहले सावधानीपूर्वक किए जाने की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, यदि एमआरआई स्कैनर के अंदर जानवर को रखने के दौरान कोई स्पष्ट ईसीजी और श्वसन संकेत नहीं देखे जाते हैं, तो इससे उप-ऑप्टिमल अधिग्रहण और यहां तक कि मैग्नेटोहाइड्रोड्राडायनामिक विकृतियों के अतिरिक्त प्रभाव के कारण स्कैन समय में वृद्धि होने की संभावना होगी17। यह महसूस करना महत्वपूर्ण है कि स्लाइस झुकाव की अनुक्रमिक योजना के कारण, जानवरों को स्कैन के बीच में फिर से तैनात नहीं किया जा सकता है। इसलिए स्कैन के बीच में ईसीजी लीड को फिर से समायोजित करना संभव नहीं है, क्योंकि इससे स्कैनर में माउस की स्थिति बदल जाएगी। स्कैनिंग के दौरान, तापमान नियंत्रण एक निरंतर हृदय और श्वसन अंतराल को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है, जो विशेष रूप से भूतलक्षी प्रभाव से गेटेड स्कैन की गुणवत्ता को लाभ पहुंचाता है जो लंबे समय तक प्राप्त किए जाते हैं। इस उच्च शुल्क चक्र स्कैन के दौरान, जानवर के तापमान में तेजी से वृद्धि हो सकती है, जिससे हृदय गति और श्वसन दर में वृद्धि हो सकती है। हीटिंग सिस्टम और संज्ञाहरण के तापमान को समायोजित करने से पहले या स्कैनिंग के दौरान श्वसन दर को स्थिर करने में बहुत योगदान हो सकता है।

विश्लेषण के दौरान एक महत्वपूर्ण कदम समोच्च ड्राइंग में स्थिरता है। जबकि स्वचालित विभाजन नैदानिक डेटा के लिए अच्छी तरह से काम करता है, यह माउस कार्डियक डेटा (चूहों के लिए परीक्षण नहीं) के मामले में मजबूती से प्रदर्शन नहीं करता है। विशिष्ट हृदय चरणों के दौरान उच्च हृदय गति और उच्च रक्त प्रवाह, विशेष रूप से एलवी भरने की शुरुआत में, इंट्रावोक्सेल डिफिंग्सिंग और सिग्नल शून्य का कारण बन सकता है, मायोकार्डियल दीवार चित्रण से समझौता कर सकता है। इसलिए प्रत्येक फ्रेम का स्वतंत्र रूप से विश्लेषण करने की सलाह नहीं दी जाती है, लेकिन नेत्रहीन फ्रेम के बीच मायोकार्डियल दीवार की गति का निरीक्षण करते हैं और सभी फ्रेम में आकृति खींचते समय इसे ध्यान में रखते हैं। विश्लेषण में अधिक प्राकृतिक संकुचन गति बनाए रखने के लिए लगातार दो फ्रेम के बीच एंडोकार्डियल समोच्च को कॉपी और समायोजित करने की सलाह दी जाती है। इस प्रोटोकॉल में, पैपिलरी मांसपेशियों को सिस्टोलिक और डायस्टोलिक फ़ंक्शन मूल्यांकन के लिए एसए छवियों में वेंट्रिकुलर ल्यूमेन वॉल्यूम से बाहर रखा जाता है, जबकि उन्हें तनाव और एचडीएफ विश्लेषण के लिए 2CH, 3CH और 4CH विचारों में शामिल किया जाता है क्योंकि बाद में वेंट्रिकुलर ल्यूमेन की सटीक मात्रा के बजाय मायोकार्डियल दीवार की सटीक गति के ज्ञान पर निर्भर करता है।

जबकि सिस्टोलिक और डायस्टोलिक फ़ंक्शन पैरामीटर पूरे कार्डियक चक्र में एलवी वॉल्यूम को मापने पर आधारित होते हैं, तनाव और एचडीएफ पैरामीटर मायोकार्डियल दीवार के भीतर गति पैटर्न पर भी निर्भर करते हैं। इसके लिए, सुविधा-ट्रैकिंग तकनीकों का उपयोग किया जाता है जहां बाद के सिने चरणों के बीच विशिष्ट शारीरिक विशेषताओं और सिग्नल तीव्रता को पहचानकर मायोकार्डियल सेगमेंट के विस्थापन का आकलन किया जा सकता है। सीएमआर छवियों में रक्त पूल और मायोकार्डियम के बीच मजबूत विपरीत बाद के तनाव और एचडीएफ विश्लेषण8के लिए सुविधा-ट्रैकिंग के उपयोग की सुविधा प्रदान करता है। सीएमआर फीचर-ट्रैकिंग से पहले मायोकार्डियल स्ट्रेन का निर्धारण स्पेक्टल ट्रैकिंग एचोग्राफी और सीएमआर टिश्यू टैगिंग के साथ किया गया था । सीएमआर फीचर - ट्रैकिंग के लिए सीएमआर टिश्यू टैगिंग की तुलना में अतिरिक्त स्कैनिंग टाइम की जरूरत नहीं होती है। हालांकि, पूर्वव्यापी ट्रिगरिंग के उपयोग के बावजूद, सीएमआर में अभी भी एक सीमित लौकिक संकल्प है, जिससे हृदय चक्र के भीतर तेजी से विकृतियों का सही ढंग से मूल्यांकन करना मुश्किल हो सकता है।

कार्डियक चक्र के दौरान एचडीएफ के मूल्यांकन के लिए पहले वर्णित समीकरणों का उपयोग करके शीर्ष-आधार और अनुमान-पूर्वी दिशाओं में एचडीएफ की गणना करने के लिए माइट्रल और महाधमनी वाल्व के व्यास के माप की आवश्यकता होती है18। इस विधि ने संदर्भ मानक 4डी-फ्लो एमआरआई की तुलना में एचडीएफ के लगातार अनुमानों को दिखाया है, जिसकी जटिलता6के कारण नैदानिक उपयोग में सीमित उपलब्धता है। यह जानना महत्वपूर्ण है कि वाल्व व्यास का मजबूत अनुमान मुश्किल है, और इसलिए, वाल्व व्यास को जानवरों के एक समूह के लिए और एक देशांतर अध्ययन में दोहराया माप के पार स्थिर रखा जाना चाहिए, क्योंकि गलत अनुमानों द्वारा इस पैरामीटर में भिन्नता आसानी से एचडीएफ मापदंडों में सूक्ष्म परिवर्तनों को साया कर सकती है। जीएलएस और एचडीएफ मापदंडों की गणना करने के लिए उपयोग किया जाने वाला विशिष्ट सॉफ्टवेयर सभी उपयोगकर्ताओं के लिए उपलब्ध नहीं हो सकता है। इसलिए, कोई भी Voigt एट अल19 (जीएलएस) के साथ-साथ पेड्रिजेट्टी एट अल6,20 (एचडीएफ) का उल्लेख कर सकता है, जिसमें सभी गणितीय विवरण होते हैं जो विश्लेषण सॉफ्टवेयर द्वारा किए गए संबंधित गणनाओं का आधार बनाते हैं।

इस अध्ययन के उद्देश्य के लिए, प्रोटोकॉल स्वस्थ जानवरों (एन = 6) में मूल्यांकन किया गया था। एलवी वॉल्यूम, डीवी/डीटी, एंडोग्ल्स और एचडीएफ के लिए समय घटता का एक प्रतिनिधि सेट चित्रा 5A-Cमें दिखाया गया है । कई कार्डियक फंक्शनल पैरामीटर्स (ईएफ, ई'/ए'-रेशियो, पीक जीएलएस और एचडीएफ) के मतलब मान चित्रा 5डीमें दिखाए गए हैं। ये साहित्य में उपयोग किए जाने वाले तुलनीय प्रोटोकॉलसेभली - बार सहमत हैं . चूहों में जीएलएस और एचडीएफ डेटा पर साहित्य दुर्लभ है। -22.8% का एक मतलब जीएलएस मूल्य मापा गया था, जो नैदानिक डेटा8के समान सीमा में है, यह दर्शाता है कि वर्णित विधि के साथ प्राप्त जीएलएस माप चूहों में संभव हैं। चूहों में प्राप्त एचडीएफ घटता भी मानव डेटा में देखे गए समान विशिष्ट चरणों को दिखाता है, जो इस तकनीक के सफल अनुवाद को पूर्व नैदानिक अनुसंधान के लिए दिखाता है। जबकि एचडीएफ पैरामीटर हृदय रोग के प्रारंभिक बायोमार्कर के रूप में सेवा करने के लिए परिकल्पना कर रहे हैं, इस नए पैरामीटर के नैदानिक और भविष्य कहनेवाला मूल्य की जांच करने के लिए अधिक अध्ययन की आवश्यकता है। इस प्रोटोकॉल के परिणामों से पता चलता है कि एचसीएफ और जीएलएस परिणाम जानवरों में अधिक परिवर्तनशील होने की उम्मीद है, जिसे पशु मॉडल या उपचार प्रभावों में सूक्ष्म अंतर की उम्मीद होने पर ध्यान में रखा जाना चाहिए ।

Disclosures

रुसलान गरिपोव एमआर सॉल्यूशंस लिमिटेड, गिल्डफोर्ड, यूनाइटेड किंगडम के कर्मचारी हैं। डेविड हौटमैन मेडिस मेडिकल इमेजिंग सिस्टम्स बीवी, लीडेन, नीदरलैंड के कर्मचारी हैं ।

Acknowledgments

लेखक माउस माप और डेटा विश्लेषण के साथ सहायता के लिए डोरिता Dekkers और फातिमा अल Darwish शुक्रिया अदा करते हैं ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Equipment
AccuSens single and multi-channel signal conditioner Opsens solutions inc., Canada  ACS-P4-N-62SC Used with fiber optic temperature sensor to monitor body temperature
Duratears eye ointment Alcon Nederland B.V., Netherlands
Mouse cell Équipment Vétérinaire Minerve, France referred to as mouse cradle
MR-compatible Monitoring & Gating System for Small animals SA Intuments, Inc., United States Model 1030 ERT Module (ECG/respiratory interface module) , ERT Control/Gating Module, battery pack and subdermal ECG Electrode Set
MRI scanner MR Solutions Ltd., United Kingdom Model: MRS-7024   Preclinical MRI System 7.0T/24 cm
Multistation temperature control unit and High Flow PCA Équipment Vétérinaire Minerve, France Model: URT Multipostes animal heating system
Respiration Sensor Graseby Medical Limited, United Kingdom Ref 2005100
RF coil MR Solutions Ltd., United Kingdom MRS-MVC 38mm mouse volume RF coil for mouse body studies
SF flowmeter flow-meter, Italy SF 3
Vaporizer sigma delta Intermed Penlon Ltd., United Kingdom
Materials
Isoflurane AST farma, Netherlands
Vaseline petroleum jelly Unilever, United Kingdom
Software
BART toolbox https://mrirecon.github.io/bart/
Mathematica 12.0 Wolfram Research, Inc., United States
MATLAB 2019a The MathWorks,Inc., United States
MEDIS Suite MR Medis Medical Imaging Systems B.V. ,Netherlands Image analysis software
PC-SAM SA Intuments, Inc., United States
Preclinical Scan MR Solutions Ltd., United Kingdom Scanning software
Retrospective version 7.0 Amsterdam UMC, the Netherlands Reconstuction software: https://github.com/Moby1971?tab=repositories

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References

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