마우스 대뇌 저산소증 - 허혈 동안 동시 PET / MRI 영상
Summary
여기에 제시된 방법은 동시 양전자 방출 단층 촬영 및 자기 공명 영상 법을 사용한다. 대뇌 저산소증 – 허혈 모델에서, 확산 및 당 대사에 역동적 인 변화는 동안과 손상 후 발생합니다. 의미있는 멀티 모달 촬상 데이터를 취득 할 경우에이 모델 진화 재생 불가능한 손상 동시 획득을 필요.
Abstract
조직 물 확산 및 포도당 대사의 동적 변화는시와 영향을받는 세포의 생체 에너지 교란을 반영하는 대뇌 저산소증 – 허혈에 저산소증 후에 발생합니다. 확산 강조 자기 공명 영상 (MRI)을 저산소 허혈, 잠재적으로 비가 역적으로, 손상된 영역을 식별한다. 영향을받는 조직에서의 포도당 수치의 변화는 양전자 방출 단층 촬영 2- 데 옥시 -2- (18 F) 플루오로 ᴅ 포도당 ([18 F] FDG) 흡수 (PET) 영상으로 검출 할 수있다. 이로써 동물 모델에서 상처의 급속한 가변 특성으로 데이터의 두 모드의 획득은 의미 PET과 MRI 데이터를 상호 연관시키기 위해 동시에 수행되어야한다. 또한 인한 혈관 차이 저산소 – 허혈 손상에 간 동물 변이성 멀티 모달 데이터를 분석하고 데이터 개별 피험자에서 동시에 획득되지 않는 경우 기 현명한 방식으로 변화를 관찰 할 수있는 능력을 제한한다. 메소드 P여기 분개 중 하나는 이전과 동일한 동물에서 확산 강조 MRI 및 [F 18] FDG 흡수 데이터 모두를 취득 할 수 있고, 저산소 접종 후 즉시 생리적 변화를 심문하기 위해.
Introduction
전 세계적으로, 스트로크는 두 번째로 높은 사망 원인 1 및 장애의 주요 원인이다. 동안 발생 및 급성 뇌졸중 이벤트를 다음과 같은 생화학 적 및 생리 학적 사건의 폭포는 신속하고 조직의 생존 및 궁극적으로 결과 2의 영향으로 발생합니다. 저산소 성 허혈성 뇌증 (HIE)로 연결 대뇌 저산소증 – 허혈 (HI), 0.3 % 및 전체 기간 및 미숙아 출산, 각각 3, 4의 4 %에 영향을 미치는 것으로 추정된다. HIE 영아의 사망률은 약 15 % 내지 20 %이다. HIE 생존자의 25 %에서, 영구 합병증 정신 지체, 모터 적자, 뇌성 마비, 간질 및 3,4- 포함 부상의 결과로 발생한다. 과거 치료 개입은 치료의 표준으로 채택의 가치가 입증되지 않은, 그리고 저체온증을 기반으로 가장 진보 된 방법은, 효과적으로 이환율 3,5를 줄이는 것을 합의는 아직 도달 할 수있다. 다른 문제 OF 경합은 저체온증과 환자의 선택 (6)의 관리 방법을 포함한다. 따라서, 신경 및 신경 복원을위한 전략은 여전히 연구 7 비옥 한 지역이다.
대뇌 HI의 쥐 모델은 마우스 8,9에 적응 된 이후 1960 년대부터 사용할 수, 그리고있다. 인해 모델 및 결찰 위치의 특성으로 인해 동물 (10) 사이의 측부 흐름의 차이에 대한 결과 고유의 변동이있다. 따라서, 이러한 모델은 중간대 뇌동맥 폐색 (MCAO)과 유사한 모델에 비해 더 가변되는 경향이있다. 생리적 변화의 실시간 측정은 레이저 도플러 flowmetry뿐만 아니라 확산 강조 MRI 11 입증되었다. 동안 즉시 저산소증 후뿐만 아니라, 경색 량과 같은 신경계의 급성 대뇌 결과에 혈액 유동 관찰 인트라 동물 변이성적자, 복합 데이터를 동시에 수집 및 상관 관계가 도움이 될 것이라는 점을 시사한다.
동시 양전자 방출 단층 촬영 (PET) 및 자기 공명 영상 (MRI)의 최근 발전은 전임상 촬상 12-14에 새로운 가능성을 허용하고있다. 전임상 애플리케이션이 하이브리드 조합 시스템의 잠재적 이점들은 문헌 15, 16에 기재되어있다. 뇌졸중과 같은 이벤트의 각 인스턴스가 고유하게 드러난다 때 빠르게 병태 생리를 진화로, 예를 들어 – – 많은 전임상 질문 개인 동물 순차적으로 이미징 또는 별도의 동물 그룹, 특정 상황 이미징에 의해 해결 될 수 있지만 것이 바람직하고도 필요한 확인 동시 측정을 사용할 수 있습니다. 기능적 뇌 영상은 하나의 예를 들어, 동시 2- 데 옥시 -2- (18 F) 플루오로 ᴅ 포도당 ([18 F] FDG) 애완 동물과 (B100)를 제공종속 (BOLD) MRI는 최근에 쥐 수염 자극 입증되었다 D-산소 레벨 14을 연구.
여기서는 뇌 생리학 정상 상태에 있지 않은 저산소 허혈성 뇌졸중의 발병 동안 동시 PET / MRI 영상을 보여으나 신속하고 비가 역적으로 저산소 도전 중에 변화된다. , MRI에 의해 측정하고, 확산 강조 영상 (DWI) 유래의 명백한 확산 계수 (ADC)에 의해 정량화로서 물 확산의 변화는 잘 임상 및 임상 데이터 (17, 18)의 스트로크 특징으로하고있다. 같은 MCAO 같은 동물 모델에서 영향을받는 뇌 조직에 물 확산으로 인해 세포 독성 부종 (18)로 이어지는 바이오 에너지 폭포로 빠르게 떨어진다. ADC에서 이러한 급성 변화는 대뇌 저산소증 – 허혈 11,19의 쥐 모델에서 관찰된다. [F 18] FDG PET 이미징 로컬 GL의 변화를 평가하는 뇌졸중 환자에서 사용되고ucose 대사 (20) 및 생체 내 동물 실험의 소수는 또한 대뇌 저산소 허혈 모델 (22)을 포함하여, [F 18] FDG (21)를 사용했다. 재관류 모델을 이용하여 연구 개발 경색 후 23와 이러한 대사 변화의 상관 관계가 발견되지 않지만, 일반적으로,이 연구는, 허혈 영역 글루코스 활용을 감소 나타낸다. 이 비가 역적으로 손상을 코어 (21)와 연관되어 확산 변경 대조적이다. 이 손상의 진행과의 영향에 대해 의미있는 정보를 얻을 가능성 같이 따라서, 스트로크의 진화 동안 동시 방식 [18 F] FDG PET 및 DWI 유래의 상보적인 정보를 얻을 수있는 것이 중요하다 치료 적 개입. 우리는 여기에서 설명하는 방법은 PET 추적자 및 MRI 시퀀스의 다양한 사용하기 용이 의무이다. 예를 들어, [15 O] H 2 O PETMRI에서 DWI 및 관류 강조 영상 (PWI)와 함께 촬상 더 스트로크 촬상 시야 내에서 현재의 기술을 허혈성 주변부의 개발을 모색하고 검증하기 위해 사용될 수있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
동시 해부학 MRI, 동적 DWI-MRI 및 [18 F] FDG PET 데이터가 성공적으로 경동맥 결찰 다음 저산소 도전하는 동안 실험 동물로부터 획득했다. 이는 뇌 허혈 욕설과 관련된 급변 병태 생리 조영을위한 강력한 실험 패러다임을 나타내고 용이하게 다른 PET 용 및 MRI 시퀀스 (신경 염증의 예시적인 마커) 방사성 트레이서뿐만 아니라 중재 전략의 효과를 연구하기 위해 확장 될 수있다 중 또는 직후 허혈?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 UC 데이비스에서 분자 게놈 영상 센터와 제넨 테크의 바이오 메디컬 이미징 부서에 감사드립니다. 이 작품은 건강 생명 공학 연구 파트너십 허가 번호 R01 EB00993의 국립 연구소에 의해 지원되었다.
Materials
| Surgery | |||
| Surgical scissors | Roboz | RS-5852 | |
| Forceps | Roboz | RS-5237 | |
| Hartman mosquito forceps | Miltex | 7-26 | |
| 2x McPherson suturing forceps, 8.5 cm | Accurate Surgical & Scientific Instruments | 4473 | It is useful to reduce the opening width with a band on the forceps used to hold the carotid artery |
| 6-0 silicone coated braided silk suture with 3/8 C-1 needle | Covidien Sofsilk | S-1172 | |
| Homeothermic blanket system | Harvard Apparatus | 507220F | |
| Super glue | (Generic) | ||
| Hypoxia | |||
| Flowmeter for O2 | Alicat Scientific | MC-500SCCM-D | |
| Flometer for N2 | Alicat Scientific | MC-5SLPM-D | |
| O2 meter | MSA | Altair Pro | |
| Imaging | |||
| 7.05 Tesla MRI System | Bruker | BioSpec | 20 cm inner bore diameter with gradient set. Paravision 5.1 software. |
| Volume Tx/Rx 1H Coil, 35mm ID | Bruker | T8100 | |
| PET system | (In-house) | 4×24 LSO-PSAPD detectors, 10×10 LSO array per detector, 1.2mm crystal pitch and 14mm depth. 14 x 14 mm PSAPD. FOV: 60x35mm. 350-650 keV energy window. 16 ns timing window. |
|
| Vessel cannulation Dumont forceps | Roboz | RS-4991 | |
| PE-10 polyethylene tubing | BD Intramedic | 427401 | |
| Infusion pump | Braintree Scientific | BS-300 | |
| Animal monitoring & gating equipment | Small Animal Instruments Inc. | Model 1025 | Only respiration monitoring used |
| Animal bed with temperature regulation | (In-house) |
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