MRI-Abbildung von zerebrovaskuläre Reaktivität über Gas Einatmen Herausforderungen

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die zerebrale Gefäßreaktivität zu messen, indem der Kohlendioxidgasgehalt im Blut während der Aufzeichnung moduliert wird. Die Durchblutung des Gehirns verändert sich mit der MRT. Dies wird erreicht, indem zunächst das MRT-kompatible Gasversorgungssystem eingerichtet wird.

Der zweite Schritt besteht darin, die Geräte einzurichten, die zur Erfassung physiologischer Parameter wie Kohlendioxid am Ende der Tidzeit erforderlich sind. Als nächstes erhält der Proband einen Nasenclip und ein Mundstück und wird angewiesen, mit einem angenehmen Atemrhythmus durch den Mund zu atmen. Der letzte Schritt ist die Durchführung einer MRT-Untersuchung, bei der das eingeatmete Gas periodisch zwischen Raumluft und Kohlendioxid umgeschaltet wird.

Letztendlich wird eine lineare Regressionsanalyse zwischen den MRT-Daten und dem tidalen CO2 verwendet, um die zerebrale Gefäßreaktivität zu bestimmen. Der Hauptvorteil dieser CVR-Mapping-Technik gegenüber bestehenden Methoden in der Literatur besteht darin, dass das Gasversorgungssystem einfach ist. Das Verfahren erfordert weniger Schulungszeit und die Ausrüstung ist kostengünstiger.

Ich werde dieses Verfahren mit zwei meiner Kollegen und Yame Chan vor dem Experiment demonstrieren. Überprüfen Sie zunächst das Diagramm des Gasversorgungssystems, wie hier zu sehen. Beginnen Sie dann mit der Einrichtung, indem Sie einen 200-Liter-Douglasie-Beutel mit einem medizinischen Gasgemisch füllen, das 5 % Kohlendioxid, 21 % Sauerstoff und 74 % Stickstoff enthält.

Als nächstes werden zwei Membranen in das Zweiwege-Rückatmungsventil eingeführt, um einen Einweg-Gasfluss zu gewährleisten. Bringen Sie dann dieses zusammengebaute Zweiwegeventil und den gasgefüllten Douglasie-Beutel in den Magnetraum. Verbinden Sie das Gasförderrohr mit dem Eingangsende des Zweiwegeventils und befestigen Sie es dann zur Gewichtsunterstützung an der Seite des Kopfschlangen.

Verbinden Sie das andere Ende des Förderschlauchs mit dem gasgefüllten Douglasiebeutel. Verbinden Sie das Mundstück mit einem Winkelverbinder mit einem abgedichteten Gasprobenahmeanschluss mit dem U-förmigen Rohr. Verbinden Sie dann den Gasentnahmeschlauch über einen weiteren Winkelverbinder mit dem U-förmigen Rohr.

Schließen Sie einen kleinen Luftfilter an das andere Ende des Gasentnahmeschlauchs an. Verbinden Sie dann das andere Ende des Luftfilters mit dem Kohlendioxid-Monitor. Im Kontrollraum des MRT-Raumes.

Schalten Sie Kohlendioxid- und Pulsoximetrie-Monitore ein und führen Sie eine automatische Kalibrierung für den Kohlendioxidmonitor durch. Schließen Sie als Nächstes die Monitore über USB-Anschlüsse an einen Laptop an. Öffnen Sie dann die Hyper-Terminal-Software, die mit den Monitoren kommuniziert.

Um die Monitore zu synchronisieren, verwenden Sie einen Timer und notieren Sie sich die Uhrzeit jedes Monitors. Der Unterschied im Timing kann später nachvollzogen werden. Stecken Sie bei der Datenverarbeitung ein Ende eines Signalstabs in einen Wellenleiter, so dass sich ein Ende im Magnetraum und das andere im Kontrollraum befindet.

Dieser Balken wird verwendet, um den Forscher im Magnetraum zu benachrichtigen, wenn es notwendig ist, das Dreiwegeventil während des Scans zu schalten. Lassen Sie den Probanden nach dem Screening auf MRT-Sicherheit und der Einholung einer Einverständniserklärung auf dem MRT-Tisch liegen. Stellen Sie die Schwesternruftaste bereit, falls sie sich während des Scanvorgangs unwohl fühlen.

Bitten Sie dann die Person, sich mit einem Handtuch die Nase abzuwischen. Um jegliches Öl von der Haut zu entfernen, weisen Sie die Person an, mit dem Mund zu atmen und einen Atemrhythmus zu etablieren und aufrechtzuerhalten, und legen Sie die Nasenklammer auf die Person. Verbinden Sie dann das offene Ende des U-förmigen Rohrs über den Winkelverbinder mit dem mittleren Anschluss des Zweiwegeventils.

Platzieren Sie dann das Mundstück vorsichtig so, dass der Proband durch das Mundstück atmen kann. Bringen Sie dann vorsichtig den Fingersensor für die Pulsoximetrie an. Stellen Sie sicher, dass sich der Kopf des Motivs in der ISO-Mitte der Kopfspule befindet.

Schieben Sie dann den MRT-Tisch in die Magnetbohrung. Zu diesem Zeitpunkt sollte ein Forscher im Magnetraum bleiben, um das Motiv zu überwachen und das Dreiwegeventil an der Douglasie-Tasche zu schalten. Stellen Sie sicher, dass dieser Forscher Ohrstöpsel und ein Headset trägt, um MRT-Geräusche im Kontrollraum zu blockieren.

Überprüfen Sie die Parameter für die CO2- und arterielle Sauerstoffsättigungsfraktion, die auf den Kohlendioxid- und Pulsoximetriemonitoren angezeigt werden. Starten Sie die Aufzeichnung der Parameter auf dem Laptop. Beginnen Sie mit dem Scannen mit einer vom Blutsauerstoffgehalt abhängigen oder fetten Sequenz für einen Drei-Tesla-MRT-Scanner.

Die bildgebenden Parameter sind hier genau zu betrachten. Überwachen Sie die physiologischen Messungen des Probanden während des gesamten Scans. Überprüfen Sie ein vorbereitetes Blatt, auf dem der Zeitpunkt der Ventilumschaltung aufgeführt ist, und schwingen Sie vorsichtig die Signalleiste, wenn ein Schalter erforderlich ist.

Wenn es signalisiert wird, sollte der Forscher im Magnetraum den Douglasienbeutel basierend auf der Bewegung des Signalbalkens einschalten, der die Art des Gases steuert, das das Subjekt anregt. Setzen Sie dieses Verfahren für die Dauer der Studie während der neunminütigen Bildgebungsphase fort. Stellen Sie sicher, dass die Ventilumschaltung etwa einmal pro Minute erfolgt.

Beachten Sie, dass das Timing des Schalters nicht genau sein muss, solange der CO2-Zeitverlauf des Endtitels aufgezeichnet wird. Verwenden Sie die Gegensprechanlage, um den Probanden zu benachrichtigen, wenn der Scan abgeschlossen ist. Schieben Sie dann den Scannertisch heraus und entfernen Sie vorsichtig den Nasenclip und das Mundstück vom Motiv, während Sie ein Reinigungstuch bereitstellen. Um einen Speichel abzuwischen, entfernen Sie vorsichtig den Fingersensor.

Lassen Sie dann den Probanden sich aufsetzen und von der MRT-Liege aufstehen. Entsorgen Sie den Gasentnahmeschlauch, den Luftfilter, das Mundstück und den Nasenclip, aber reinigen Sie alle wiederverwendbaren Komponenten. Trennen Sie das Zweiwegeventil von den anderen Komponenten und entfernen Sie die Membranen vom Ventil.

Weichen Sie das Zweiwegeventil, die Membran und das U-förmige Rohr in einem konzentrierten phosphatfreien Desinfektionsmittel ein, das Tenside enthält, z. B. Reinigungs- und Desinfektionsmittel nach unten. 20 Minuten in einem Behälter einweichen und dann gründlich mit destilliertem Wasser abspülen. Trocknen Sie das U-förmige Rohr mit Druckluft.

Stellen Sie das Zweiwegeventil und die Membranen auf eine durchsichtige Arbeitsplatte und lassen Sie sie an der Luft trocknen, entleeren Sie den Douglasie-Beutel vollständig und legen Sie die Signalstange und den grauen Schlauch weg. Führen Sie schließlich eine Datenanalyse des aufgezeichneten Endtitels, der CO2-Zeitkerne und fettgedruckter Bilder mit MATLAB und statistisch-parametrischer Kartierungssoftware durch. Führen Sie eine lineare Voxel-für-Voxel-Regression mit SPM durch, bei der der verschobene CO2-Zeitverlauf am Ende der Gezeiten die unabhängige Variable und der Zeitverlauf des MRT-Signals die abhängige Variable ist.

Das Ergebnis ist eine zerebrale vaskuläre Reaktivitätskarte. Diese Abbildung zeigt repräsentative fette Bilder zu verschiedenen experimentellen Zeitpunkten. In der unteren Zeile wird auch die durchschnittliche Signalintensität angezeigt.

Es ist zu erkennen, dass das fette Signal im Gehirn eine Zunahme mit der Inhalation von Kohlendioxid zeigt. Beachten Sie, dass die Signaldifferenz zwischen Raumluft- und Kohlendioxidperioden in der Größenordnung von 1 bis 3 % Amplitude liegt. Diese Abbildung zeigt repräsentative Karten der zerebralen vaskulären Reaktivität in Einheiten der prozentualen Signaländerung pro Millimeter Quecksilber.

Kohlendioxid. Wechsel eines gesunden Probanden, der fünf verschiedene Tage gescannt wurde, was eine hervorragende Reproduzierbarkeit der Ergebnisse nach der Beherrschung zeigt. Diese Technik kann innerhalb von neun Minuten durchgeführt werden, wenn sie ordnungsgemäß durchgeführt wird und mit der richtigen Datenanalyse, wie in unserer Arbeit beschrieben, eine zerebrale vaskuläre Reaktivitätskarte erhalten wird.