Noninvaziv In Vivo Küçük Hayvan MRG ve MRS: Temel Deneysel Prosedürler

Bu deneye başlamak için, anestezi uygulanmış bir fare, ardından bir radyo frekansı veya RF bobinine yerleştirilen bir hayvan tutucu üzerine konur. Bir MRI veya MRS deneyinden önce, RF bobini rezonans frekansında ayarlanır ve 50 ohm karakteristik empedansa uydurulur. Ardından, puls dizisi optimize edildikten sonra MRI veya MRS veri toplama işlemi gerçekleştirilir ve son olarak görüntüler veya spektrumlar analiz programları kullanılarak analiz edilir.

Merhaba, ben Washington Üniversitesi Radyoloji Bölümü'ndeki R Araştırma Laboratuvarı'ndan Dawn Lee. Ben de Washington Üniversitesi'ndeki R Araştırma Laboratuvarı ile radyoloji ve biyomühendislik bölümlerinden David Senek. Bugün size farelerde manyetik rezonans görüntüleme ve manyetik rezonans spektroskopisi prosedürünü göstereceğiz.

Laboratuvarımızda, fare tümör modellerini, musküler distrofiyi ve kas metabolizmasını incelemek için bu prosedürleri kullanıyoruz. Öyleyse başlayalım. Bu protokolün amacı, küçük hayvan MRI/MRS'nin her yönünü kapsamak değil, fare MRI/MRS deneylerinin temel prosedürlerini tanıtmaktır.

Amaç, MR alanında yeni olan araştırmacıların çalışmalarının MR dışı bileşenlerini daha iyi planlayabilmeleri için küçük hayvanlar üzerinde gerçekleştirilen in vivo MR deneylerinin temel prosedürlerine dair daha iyi bir anlayış sağlamaktır. Böylece nihayetinde, hem MR hem de MR dışı prosedürler sorunsuz bir şekilde entegre edilebilir. Manyetik rezonans görüntüleme veya MRI deneyi hazırlıklarına başlamak için, izofluran ile anestezi uygulanmış bir fareyi, burnu bir burun konisine yerleştirilmiş şekilde bir hayvan tutucuya yerleştirin.

Kafa görüntüleme için bir kafa sabitleyici ve vücut görüntüleme için bir vücut tutucu kullanılabilir. Hayvanın gözlerini steril bir göz kayganlaştırıcı pomad ile nemli tutun.

Hayvan, deney boyunca sıcak su sirkülasyon sistemi içerisinde 35 ile 37 degrees Celsius arasında tutulmalıdır. Hem vücut sıcaklığını, solunumu ve kardiyak döngüyü izlemek hem de solunum ve kardiyak tetiklemeyi görüntü alımları ile senkronize etmek için bir hayvan izleme sistemi kullanılır. Ardından, ani sinyal değişimlerini izlemek için hayvanın yanına standart bir agar numunesi yerleştirin.

Bu standart tarım örneği, özellikle çoklu kesit ve çoklu zaman noktası görüntüleme için kullanışlıdır. Elde edilen görüntülerdeki bir kesitte beklenmedik bir sinyal değişikliği tespit edildiğinde, bu kesit elenebilir. Hayvan sabitlendikten ve tüm izleme bileşenleri yerleştirildikten sonra, hayvan tutucuyu bir radyo frekansı veya RF bobininin merkezine yerleştirin.

RF bobini mıknatıs odasına taşıyın ve mıknatısın içine yerleştirilmiş olan sıcak su sirkülasyon sistemine yerleştirin. Şimdi MRI veri toplama işlemine başlayın. Görüntüleme süresi boyunca, akış ölçeri dakikada 0,4 ila 0,8 mililitre arasına ayarlayın ve izofloran buharlaştırıcısını %1,2 ila %1,5 arasına düşürün. Fare burun konisinden gelen ekshale gaz, kurum içi bir vakum sistemine tahliye edilir.

Sinyal alımını optimize etmek için RF bobini proton H1 rezonans frekansına ayarlayın ve bobinin karakteristik empedansını 50 ohm ile eşleştirin. MR tarayıcısındaki ayarlama paneli kullanıldığında, çoğu insan MRI tarayıcısı, MRS prosedürleri hariç, ayrı bir eşleştirme işlemi gerektirmez. Tek bir puls dizisi kullanarak shimleme işlemine başlayın.

Shimleme işlemi, ilgi alanındaki manyetik alanın homojenliğini optimize eder. Her tarayıcı, hızlı haritalama (fast map) ve gradyan shimleme gibi otomatik hızlı shimleme süreçleri dahil olmak üzere, shimleme işlemini gerçekleştirmenin kendine özgü yöntemine sahiptir. Shimleme tamamlandığında, RF pulsunu optimize edin.

Tek boyutlu görüntü profili maksimize edilerek. Puls uzunluğu sabit tutulurken ve yeterince uzun bir geri dönüş gecikmesi korunurken RF puls güçleri dizilenebilir. TR, dokunun T1 değerinin yaklaşık üç ila beş katı olmalıdır; aksiyel, koronal ve sagital görüntüler oluşturmak için üç ortogonal yön boyunca scout görüntüler alınmalıdır.

Scout görüntülerin elde edilmesi için hızlı bir görüntüleme sekansı kullanılabilir. Elde edilen görüntüler, görüntüleme düzlemlerinin belirlenmesiyle birlikte asıl görüntüleme planlaması için kullanılacaktır. Asıl görüntüleme sırasında ise bir spin eko sekansı kullanılır.

T2 ölçümleri, ya çoklu eko görüntüleme ya da birden fazla T değerine sahip tekli eko görüntüleme kullanılarak yapılabilir. MRI deneyini tamamlamak için, fare arka bacak iskelet kası için in vivo manyetik rezonans spektroskopisi veya MRS'ye, dinlenme ve maksimum mitokondriyal durumlar için bakalım. İskemi sırasında ve hemen sonrasında fosfokreatindeki değişiklikleri ölçmek için MRS kullanarak ATP üretimi belirlenebilir.

Reversibl iskemi oluşturmak için bir manşet hazırlayarak başlayın. Yaklaşık beş ila yedi milimetre genişliğinde ve 12 ila 15 milimetre iç çapta bir PVC boru parçasıyla başlayın. Boru duvarı boyunca küçük bir delik açın ve bir balon parçasını her iki ucu açık olacak şekilde kesin.

Helyum kalite balonlar en iyi sonucu verir. Bu parçayı PVC parçanın içinden geçirin ve geri sarın. Uçlarını PVC parçanın dış duvarında bantla birbirine sabitleyin.

Ardından, balon uçlarını tüpün etrafında mühürlemek için daralan makaron kullanın. Katı bir dış duvara ve şişirilebilir bir iç duvara sahip bir manşon elde etmiş olmalısınız. Dişli deliğin etrafındaki daralan makaron ve balon bölgesini kesin.

Delik ile PVC parçanın kenarı arasında yeterli malzeme bıraktığınızdan emin olarak, PVC'deki deliğe 1,5 santimetre uzunluğunda ferromanyetik olmayan metal bir parça yerleştirin. Bu, manşetin şişirilmesini sağlayacaktır. Bölgeyi beş dakikalık epoksi ile sızdırmaz hale getirin.

Şimdi manşeti MRS probundaki RF bobinin yanına sabitleyin ve harici bir sinyal monitörü manometresine bağlayın. Daha sonra, anestezi uygulanmış bir fareyi sırtüstü olacak şekilde fare destek ünitesine yerleştirerek MRS probuna konumlandırın.

Sıvı dolu balonu farenin ventral tarafına yerleştirin ve fare destek kayışlarıyla sabitleyin. Fareyi ve vücut desteğini MRS probunun içine yerleştirin. Bir arka ekstremiteyi iskemik manşet ve MRS bobininin içinden geçirin.

Bacak, bobinin merkezine mümkün olduğunca ortalanmalıdır. Bu düzenleme, hayvanın vücudunun yatay olarak konumlandırılmasına olanak tanır. Dikey bir bore mıknatıs içerisinde, prob gövdesini mıknatısa yerleştirin; MRI için açıklandığı şekilde MRS sinyal-gürültü oranını optimize etmek için tune, match ve shim işlemlerini gerçekleştirin; ancak MRS'de RF darbesi, spektrum genliği maksimize edilerek optimize edilir.

Şimdi yüksek sinyal-gürültü oranlı, tamamen rahatlamış spektralar toplamak için P 31 MRS veya tamamen rahatlamış koşullar altında inorganik fosfat ve fosfokreatinin TP'ye oranlarını belirlemek için FRS kullanın. İskemik bir deney gerçekleştirmek için, öncelikle yaklaşık beş dakika boyunca dinlenme spektralarını toplayın. Şimdi, manşeti 10 ila 12 dakika boyunca 270 ila 300 milimetre cıva değerine şişirerek iskemi indükleyin.

Manşeti serbest bırakın ve beş dakika boyunca toparlanma spektrumlarını toplayın. Deneyler sonraki günlerde tekrarlanabilir. Şimdi, in vivo MRI ve MRS'nin bazı temsili sonuçlarını göstereceğiz.

Nüd farenin sırtında bir xenograft D 2 82 beyin tümörü bulunmaktadır ve fare, farklı relaksasyon etkilerine sahip geleneksel bir spin ekosu sekansı kullanılarak görüntülenmiştir. T one ağırlıklı görüntüde tümör, komşu dokuyla benzer bir yoğunlukta görünmektedir. Buna karşın, ilgili T two görüntüsü tümörü hiperintens bir bölge olarak net bir şekilde görselleştirmektedir.

Çoklu eko kazanımı, hayvan vücudundaki T two varyasyonuna ilişkin kantitatif bilgiler içeren bir T two haritasının hesaplanmasına olanak tanır. Tümör bölgesindeki bölgesel T two değişiklikleri, üst üste bindirilmiş görüntü üzerinden boylamsal olarak izlenebilir. Burada, bir fare arka ekstremitesinden alınan tam gevşemiş bir P 31 MRS spektrumu gösterilmektedir.

Bu spektrum, toplanmış 16 fis'i temsil etmektedir. Soldan sağa doğru piklerin sırası şu kas metabolitlerini temsil eder: inorganik fosfat pi, fosfokreatin, PCR ve bir ATP'nin gama, alfa ve beta fosfatları. Dinamik iskemi Reperfüzyon deneyi boyunca toplanan P 31 MRS spektrumları gösterilmiştir; iskemi sırasında PCR azalır ve PI artar. İskemi sırasında PCR'deki azalma hızı, dinlenme halindeki mitokondriyal ATP üretimine eşittir.

İskemi sonrası PCR toparlanması, maksimal mitokondriyal ATP üretimini hesaplamak için kullanılabilir. Manyetik rezonans spektroskopi ve manyetik rezonans görüntüleme kullanarak in vivo fare görüntülerini nasıl elde edeceğinizi ve in vivo fare kas metabolizmasını nasıl ölçeceğinizi az önce gösterdik. MRS için, fare vücudunun dikey bir bore mıknatıs içinde yatay pozisyonda tutulmasına olanak tanıyan özel bir RF probu oluşturduk.

Bu nedenle, bu deneyler herhangi bir geniş açıklıklı dikey sistemde gerçekleştirilebilir. Bu prosedür uygulanırken, RF bobininde daha iyi ayarlama ve eşleştirme ile manyetik alan akışındaki iyileştirmeler gibi optimum koşullarda işlem yapılması gerektiğini unutmamak önemlidir. Ayrıca, hayvanın fizyolojik durumunu stabil tutmak ve olası artefakt ölçümleri önlemek için bir hayvan izleme sistemiyle hayvanın durumunun takip edilmesi önem taşımaktadır.

İşte bu kadar. İzlediğiniz için teşekkürler ve deneylerinizde başarılar dileriz.