Sıçan Modelinde Transkraniyal Odaklanmış Ultrason kullanarak Kan-beyin bariyeri MRG eşliğinde bozulması

Bu prosedürün genel amacı, normalde beyin damar yapısıyla sınırlı kalan moleküllerin dokuya geçişine izin vermek için kan-beyin bariyerini lokal olarak bozmaktır. Bu işlem, öncelikle hayvanın hazırlanması ve sırt üstü pozisyonda, odaklanmış bir ultrason dönüştürücüsü ile üç eksenli dönüştürücü konumlandırma sisteminin üzerindeki bir su banyosuna yerleştirilmesiyle gerçekleştirilir. Prosedürün ikinci adımı, konumlandırma sistemine hedefleme bilgisi sağlamak amacıyla MRI görüntüleri elde etmektir.

Prosedürün üçüncü adımı, mikro kabarcık solüsyonunun hazırlanması ve enjekte edilmesidir. Prosedürün son adımı ise ultrason parametrelerinin ayarlanması ve ultrasonun uygulanmasıdır. Sonuç olarak, kontrastla desteklenmiş T1 ağırlıklı MRI aracılığıyla, sonikasyon uygulanan bölgelerde kan-beyin bariyerinin geçirgenliğini gösteren sonuçlar elde edilebilir.

Bu tekniğin etkileri, kan-beyin bariyerinin yerel ve tekrarlanabilir şekilde bozulması, daha önce ilaç tedavisinele düşük yanıt veren durumlar için farmakolojik müdahalelerin araştırılmasına olanak tanıdığından, beyin ve MSS bozukluklarının tedavisine kadar uzanmaktadır. Genel olarak, bu yöntemde yeni olan kişiler zorluk yaşayacaklardır; çünkü kabarcıkların hedef bölgeye ulaşmadan önce patlamasını önlemek için kabarcıkların taşınması ve enjekte edilmesi sabır ve özen gerektirir. Hayvan hazırlığının gösterimi ayrıca sunulacaktır.

Laboratuvarımızdan bir teknisyen uygun kalibre edilmiş bir ultrason transduseri seçer. Ardından, 1,5 Tesla veya üç Tesla MRI cihazının tablası üzerinde, gazı alınmış deiyonize su ile doldurulmuş bir su banyosu kullanılır; ultrason transduseri, tank içinde su yüzeyine bakan MRI uyumlu üç eksenli bir konumlandırma tablasına veya sistemine monte edilir. Su banyosu, hayvanları tutmak için bir üst plakaya sahip olmalıdır; isoflurane gazı ile anestezi uygulandıktan sonra başın ve boynun üst kısmındaki tüyler tıraşlanır.

Ardından, kalan tüyleri epilasyon kremi kullanarak temizleyin. Kuyruk venine üç yollu musluklu 22 gauge bir kateter yerleştirin ve kateterde pıhtı oluşumunu önlemek için heparinli salin karışımı ile yıkayın. Enjekte edilebilir anestezikleri kas içi enjeksiyon yoluyla uygulayın ve hayvanı izoflorin ortamından çıkarın.

Deneyin başlamasından 10 dakika önce, hapsolmuş hava kabarcığı olasılığını en aza indirmek için hayvanın başının üst kısmına az miktarda ultrason jeli uygulayın. Ardından, anestezi altındaki hayvanı, başının üst kısmı üst plakadaki bir delik aracılığıyla su banyosuyla temas edecek şekilde ultrason konumlandırma sistemine sırtüstü yerleştirin.

Baş, varsa bir ısırma çubuğu veya çene üzerine sıkıca yerleştirilen bir bant kullanılarak sabitlenebilir. Ardından bacakları konumlandırma sistemine bantlayın. Hayvanı sıcak tutmak için bir havlu veya battaniye ile örtün.

Deney süreci boyunca, uygun tarama parametrelerini kullanarak beynin bazal aksiyel T2 ağırlıklı ve T1 ağırlıklı MR görüntülerini edinin. Ventriküllerden ve beyin orta hattından kaçınarak ve orta beyin derinliğini seçerek, T2 ağırlıklı taramalardan hedef bölgeyi belirleyin.

Transduser odağını hedef konuma getirin. Üretici protokolüne uygun olarak definitif mikrobaloncukları aktive edin ve bir mililitrelik şırıngaya yavaşça küçük bir hacim çekin. 18 gauge bir iğne kullanarak, pistonu hafifçe ileri geri hareket ettirerek (vurmak yerine) şırıngadaki hapsolmuş havayı uzaklaştırın.

Bu işlem mikrobaloncukları parçalayabileceğinden, gerekli mikrobaloncuk hacmini bir şırınga normal saline yavaşça enjekte ederek, 10 birim salineye 1 birim mikrobaloncuk oranında seyrelterek hazırlayın. Homojen bir görünüm elde edilene kadar, mikrobaloncukları ve salineyi iyice karıştırmak için şırıngayı nazikçe ters çevirin. Gerekli doz hacmini, kilogram başına 0,02 mililitre mikrobaloncuk veya kilogram başına 0,2 mililitre solüsyon üzerinden hesaplayın.

10'ta bir seyreltmede. Sonikasyon parametrelerini, sürekli dalga sonikasyonu yerine düşük görev döngüsü patlamaları kullanarak ayarlayın. Hayvanın başının hâlâ suyla temas ettiğini kontrol edin.

Mikrokabarcıkları kuyruk ven kateterinden yavaşça enjekte ederken aynı anda sonikasyona başlayın. Ardından, sonikasyonun ardından 0,5 mililitre normal salin ile yıkayın. Kuyruk ven kateteri aracılığıyla bir MRI kontrast maddesi enjekte edin ve ardından 0,5 mililitre salin ile yıkayın.

Kontrast pik noktası geçene kadar T bir ağırlıklı görüntüleme yapın. Sonikasyon. Başarıyla yıkıma uğramış bölgeler, çevre dokuya göre daha yüksek kontrastlanma gösterecektir. Sonikasyon bölgelerinde ödemin göstergesi olan yüksek sinyali kontrol etmek için T iki ağırlıklı görüntüleme yapın.

Tipik FUST öncesi ve sonrası T1 ağırlıklı MR görüntüleri burada gösterilmiştir. Belirgin fokal açıklıklara sahip, kontrastla güçlendirilmiş bir T1 ağırlıklı görüntü görülmektedir. Birinci ve ikinci konumların özellikle parlak kontrast artışı gösterdiği, sonikasyon uygulanmış dört konum gösterilmiştir.

Birinci ve ikinci bölgeler, FUS sonrası T2 ağırlıklı görüntülemede ödemi belirten yüksek sinyal gücü göstermektedir. T2 ağırlıklı ödemin kapsamı bazen sagital kesitlerde daha kolay görselleştirilebilir; burada, sonikasyon üzerinden T1 ağırlıklı ve T2 ağırlıklı sagital kesitler yer almaktadır. Birinci ve üçüncü bölgeler gösterilmiştir; birinci bölgede FUS sonrası ödem görülürken, üçüncü bölgede görülmemektedir.

Yakalanan akustik emisyon verilerinin spektral analizi, stabil kavitasyon meydana geldiğinde harmonik emisyonlar ve/veya alt ve ultra harmonik emisyonlar gösterebilir. 551,5 kilohertz'de tek bir 10 milisaniyelik patlama sırasında yakalanan veriler, temel frekansın yanı sıra harmonikleri ve hem alt hem de ultra harmonikleri göstermektedir. Daha yüksek sonikasyon frekanslarının kullanımı, burada gösterildiği gibi, daha küçük odak noktası boyutu nedeniyle daha lokalize açıklıklara yol açar.

Kafatasıya yakın etkileri azaltarak orta beyin incelemelerine olanak tanımak için, daha küçük açıklık bölgeleri oluşturmak amacıyla daha yüksek frekanslar kullanılabilir. Bu prosedür uygulanırken, iyi sonuçlar elde etmek için mikro kabarcıkların dikkatli yönetilmesinin kritik olduğunu unutmamak önemlidir. Bu teknik geliştirildikten sonra araştırmacılar, beyindeki spesifik bir hedefe terapötik madde iletiminin etkinliği nedir gibi diğer soruları yanıtlamaya başlayabilirler.