Summary
यहाँ प्रस्तुत विधि एक साथ पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग का उपयोग करता है। मस्तिष्क hypoxia-ischemia के मॉडल में, प्रसार और ग्लूकोज चयापचय में गतिशील परिवर्तन के दौरान और चोट के बाद हो। सार्थक मल्टी मॉडल इमेजिंग डेटा का अधिग्रहण किया जा रहे हैं इस मॉडल में विकसित हो रहा है और irreproducible क्षति एक साथ अधिग्रहण जरूरी है।
Abstract
ऊतक पानी प्रसार और ग्लूकोज चयापचय में गतिशील परिवर्तन के दौरान और प्रभावित कोशिकाओं में एक बायोइनरजेटिक्स अशांति को दर्शाती मस्तिष्क hypoxia-ischemia में हाइपोक्सिया के बाद हो। प्रसार भारित चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) हाइपोक्सिया-ischemia के द्वारा, संभावित अचल क्षतिग्रस्त कर रहे हैं कि क्षेत्रों की पहचान। प्रभावित ऊतकों में ग्लूकोज के उपयोग में बदलाव पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी 2-Deoxy-2- (18 एफ) फ्लोरो ᴅ ग्लूकोज ([18 एफ] FDG) तेज की (पीईटी) इमेजिंग द्वारा detectable हो सकता है। इस वजह से यह पशु मॉडल में चोट के तेजी से और चर प्रकृति के कारण, डेटा के दोनों मोड के अधिग्रहण के लिए सार्थक पीईटी और एमआरआई डेटा सहसंबंधी क्रम में एक साथ किया जाना चाहिए। इसके अलावा, कारण संवहनी मतभेद के hypoxic इस्कीमिक चोट में अंतर-पशु परिवर्तनशीलता मल्टी मॉडल डेटा का विश्लेषण और डेटा व्यक्ति विषयों में एक साथ नहीं प्राप्त कर लिया जाता है, तो एक समूह-वार दृष्टिकोण में परिवर्तन का पालन करने की क्षमता की सीमा। विधि पीयहां विरोध के दौरान, एक से पहले ही पशुओं में प्रसार भारित एमआरआई और [18 एफ] FDG तेज डेटा दोनों के अधिग्रहण की अनुमति देता है, और hypoxic चुनौती के बाद तत्काल शारीरिक परिवर्तन से पूछताछ करने के क्रम में।
Introduction
दुनिया भर में, स्ट्रोक मृत्यु का दूसरा प्रमुख कारण है और विकलांगता 1 का एक प्रमुख कारण है। के दौरान हो और तीव्रता से एक स्ट्रोक घटना के बाद कि जैव रासायनिक और शारीरिक घटनाओं का झरना तेजी से और ऊतक व्यवहार्यता और अंततः परिणाम 2 के लिए निहितार्थ के साथ होता है। Hypoxic इस्कीमिक मस्तिष्क विकृति (जल्दी करना) की ओर जाता है जो मस्तिष्क hypoxia-ischemia (HI), 0.3% और पूर्ण अवधि और अपरिपक्व जन्म, क्रमश: 3,4 के 4% से प्रभावित होने की संभावना है। जल्दी करना साथ शिशुओं में मृत्यु दर लगभग 15% से 20% है। जल्दी करना जीवित बचे लोगों के 25% में, स्थायी जटिलताओं मानसिक मंदता, मोटर घाटे, सेरेब्रल पाल्सी, और मिर्गी 3,4 सहित चोट का एक परिणाम के रूप में उत्पन्न होती हैं। विगत उपचारात्मक उपायों की देखभाल के मानक के रूप में गोद लेने के योग्य साबित नहीं किया है, और हाइपोथर्मिया के आधार पर सबसे उन्नत तरीकों, प्रभावी ढंग से रुग्णता 3,5 कम कर रहे हैं कि आम सहमति अभी तक पहुँचा जा करने के लिए किया गया है। अन्य मुद्दों ओच विवाद हाइपोथर्मिया और रोगी चयन 6 के प्रशासन की विधि शामिल हैं। इस प्रकार, neuroprotection और neurorestoration के लिए रणनीति अभी भी अनुसंधान 7 के लिए एक उपजाऊ क्षेत्र हैं।
मस्तिष्क एचआई के चूहे मॉडल चूहों 8,9 करने के लिए अनुकूलित किया गया बाद में 1960 के दशक के बाद से उपलब्ध किया गया है, और है। कारण मॉडल और बंधाव के स्थान की प्रकृति के कारण जानवरों के बीच 10 जमानत के प्रवाह में अंतर के परिणाम में निहित परिवर्तनशीलता है। नतीजतन, इन मॉडलों में इस तरह के मध्य मस्तिष्क धमनी रोड़ा (MCAO) के रूप में इसी तरह के मॉडल की तुलना में अधिक चर हो जाते हैं। शारीरिक परिवर्तन का वास्तविक समय माप लेजर डॉपलर Flowmetry के साथ ही प्रसार भारित एमआरआई 11 के साथ प्रदर्शन किया गया है। के दौरान और तुरंत हाइपोक्सिया के बाद, साथ ही इस तरह रोधगलितांश मात्रा और तंत्रिका विज्ञान के रूप में तीव्र परिणामों में मस्तिष्क प्रवाह रक्त में मनाया इंट्रा-पशु परिवर्तनशीलताघाटा, बहुविध डेटा के एक साथ अधिग्रहण और सहसंबंध फायदेमंद होगा कि सुझाव।
एक साथ पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी (पीईटी) और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) में हाल के अग्रिमों प्रीक्लीनिकल इमेजिंग 12-14 में नई संभावनाओं के लिए अनुमति दी है। प्रीक्लीनिकल अनुप्रयोगों के लिए इन संकर, संयुक्त प्रणाली के संभावित लाभ साहित्य 15,16 में वर्णित किया गया है। इस तरह के स्ट्रोक के रूप में एक घटना के प्रत्येक उदाहरण के विशिष्ट ही प्रकट होता है जब तेजी से विकसित हो रहा pathophysiology के साथ - उदाहरण के लिए - कई प्रीक्लीनिकल सवाल एक व्यक्ति जानवर क्रमिक इमेजिंग द्वारा या अलग जानवर समूहों, कुछ स्थितियों इमेजिंग द्वारा संबोधित किया जा सकता है, जबकि यह वांछनीय और भी आवश्यक है एक साथ माप का उपयोग करने के लिए। कार्यात्मक न्यूरोइमेजिंग ऐसा ही एक उदाहरण है, जहां एक साथ दो-Deoxy-2- (18 एफ) फ्लोरो ᴅ ग्लूकोज ([18 एफ] FDG) पीईटी और Bloo प्रदान करता हैनिर्भर (बोल्ड) एमआरआई हाल ही में चूहे गलमुच्छा उत्तेजना में प्रदर्शन किया गया है डी-ऑक्सीजन स्तर के 14 अध्ययन करता है।
यहाँ, हम मस्तिष्क शरीर क्रिया विज्ञान स्थिर अवस्था में नहीं है, जिसमें एक hypoxic इस्कीमिक स्ट्रोक की शुरुआत के दौरान एक साथ पीईटी / एमआरआई इमेजिंग का प्रदर्शन, लेकिन इसके बजाय तेजी से और अचल hypoxic चुनौती दौरान बदल रहा है। एमआरआई से मापा और प्रसार भारित इमेजिंग (DWI) से ली गई स्पष्ट प्रसार गुणांक (एडीसी) द्वारा मात्रा के रूप में पानी प्रसार में परिवर्तन, अच्छी तरह से नैदानिक और preclinical डेटा 17,18 में स्ट्रोक के लिए बताया गया है। ऐसे MCAO के रूप में पशु मॉडल में, प्रभावित मस्तिष्क के ऊतकों में पानी के प्रसार के कारण साइटोटोक्सिक शोफ 18 के लिए अग्रणी bioenergetic झरना के लिए तेजी से चला जाता है। एडीसी में ये तीव्र परिवर्तन भी मस्तिष्क hypoxia-ischemia 11,19 के कृंतक मॉडल में मनाया जाता है। [18 एफ] FDG पीईटी इमेजिंग स्थानीय जीएल में परिवर्तन का आकलन करने के लिए स्ट्रोक रोगियों में इस्तेमाल किया गया हैucose चयापचय 20, और इन विवो जानवरों के अध्ययन की एक छोटी संख्या भी मस्तिष्क hypoxia-ischemia के मॉडल 22 में शामिल है, [18 एफ] FDG 21 का इस्तेमाल किया है। Reperfusion के साथ एक मॉडल का उपयोग कर एक अध्ययन बाद में रोधगलन विकास 23 के साथ इन चयापचय परिवर्तनों का कोई संबंध नहीं पाया गया है, हालांकि सामान्य तौर पर, इन अध्ययनों, इस्कीमिक क्षेत्रों में ग्लूकोज के उपयोग में कमी आई दिखा। यह अचल क्षतिग्रस्त कोर 21 के साथ संबद्ध किया गया है, जो प्रसार परिवर्तन के विपरीत है। इस चोट की प्रगति और के प्रभाव के बारे में सार्थक जानकारी मिलने की संभावना है के रूप में इस प्रकार, यह स्ट्रोक के विकास के दौरान एक साथ ढंग से [18 एफ] FDG पीईटी और DWI से निकाली गई पूरक जानकारी प्राप्त करने के लिए सक्षम होने के लिए महत्वपूर्ण है उपचारात्मक उपायों। हम यहाँ वर्णन विधि पीईटी ट्रेसर और एमआरआई दृश्यों की एक किस्म के साथ उपयोग करने के लिए आसानी से उत्तरदायी है। उदाहरण के लिए, [15 ओ] एच 2 ओ पीईटीएमआरआई से DWI और छिड़काव भारित छवियों (पीडब्ल्यूआई) के साथ इमेजिंग आगे स्ट्रोक इमेजिंग क्षेत्र के भीतर मौजूदा तकनीक इस्कीमिक Penumbra के विकास का पता लगाने और मान्य करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
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Protocol
सभी जानवर से निपटने और प्रक्रियाओं के साथ साथ वर्णित है, और पशु अनुसंधान के अनुसार: प्रयोगशाला पशु की देखभाल के प्रत्यायन के आकलन के लिए एसोसिएशन द्वारा अनुमोदित प्रोटोकॉल के अनुसार में प्रदर्शन कर रहे थे, vivo प्रयोगों (पहुंची) के दिशा निर्देशों में रिपोर्टिंग (AAALAC) अंतर्राष्ट्रीय संस्थागत पशु की देखभाल मान्यता प्राप्त और कैलिफोर्निया, डेविस विश्वविद्यालय में उपयोग समिति। उचित सर्जरी जानवर में कोई दर्द या बेचैनी के लक्षण में परिणाम नहीं चाहिए, लेकिन उचित कदम इन संकेतों इच्छामृत्यु, दर्दनाशक दवाओं का या कुछ मामलों में प्रशासन सहित मनाया जाता है लिया जाना चाहिए। जानवरों के अधिकार के पक्ष में वर्णित एकतरफा प्रक्रिया के लिए मनमाने ढंग से चुना गया था।
1. एकतरफा आम मन्या धमनी (सीसीए) बंधाव
- आसानी से तैनात निष्फल सर्जिकल उपकरण और सामग्री के साथ बाँझ क्षेत्र तैयार करें। सुनिश्चित हीटिंग पैड पैड पर सुरक्षित रखा तापमान जांच के साथ 37 डिग्री सेल्सियस तक गर्म है। & #160; शल्य साइट को कवर करने के लिए एक बाँझ कपड़ा का उपयोग सुनिश्चित करें।
- (0.5-1 एल / मिनट पर isoflurane, हवा में 1-3%) पशु anesthetize, और पूंछ दूर का सामना करना पड़ के साथ एक लापरवाह स्थिति में जानवरों की जगह। पैर की अंगुली बन्द रखो द्वारा anesthetization चेक - पशु ठीक anesthetized जाता है, तो यह कोई प्रतिक्रिया प्रकाश में लाना चाहिए। आंखों को नेत्र मरहम लागू करें।
- 1-2 रुई का उपयोग कर ऊपरी छाती क्षेत्र के लिए कम गर्दन को लोभशातन क्रीम लगाओ। गीला धुंध या शराब swabs का उपयोग करते हुए बाल और क्रीम हटाने तब 1-3 मिनट रुको, और। झाड़ू चीरा अंदर से बाहर करने के लिए एक परिपत्र ढंग से betadine के साथ क्षेत्र है, और फिर बाँझ सर्जिकल दस्ताने में बदल जाते हैं।
- शल्य कैंची का प्रयोग, कम गर्दन के midline के साथ लगभग 1 सेमी की एक चीरा बनाते हैं। ध्यान से शल्य कैंची का उपयोग प्रावरणी आसपास से बाहरी त्वचा अलग।
- दो मैकफर्सन सूक्ष्म आईरिस suturing संदंश का प्रयोग, हानिकारक नसों या distur से बचने के लिए, देखभाल करने के प्रावरणी से सही आम मन्या धमनी अलगवेगस तंत्रिका बिंग।
- सही पर संदंश का प्रयोग, एक स्थिर स्थिति में सही सीसीए अमल में। सुखाने को रोकने के लिए खारा की कई बूँदें लागू करें। एक डबल वर्ग गाँठ का उपयोग करते हुए 6-0 रेशम सही सीसीए के नीचे सीवन, और Ligate का एक उपयुक्त लंबाई (2-3 सेमी) से गुजरती हैं। वैकल्पिक रूप से, फिर 6-0 रेशम सीवन के एक दूसरे लंबाई का उपयोग कर ligate।
- सही सीसीए का स्थान बदलें और एक बाँझ स्पंज का उपयोग खोलने से अधिक तरल पदार्थ को साफ झाड़ू इत्तला दे दी। 6-0 रेशम सीवन के साथ चीरा बंद करें। Topically 7 मिलीग्राम / किलो तक lidocaine लागू करें।
- पशु चल (लगभग 30 मिनट) तक संज्ञाहरण से उबरने और पशु इमेजिंग के लिए तैयार है जब तक शल्य चिकित्सा के बाद निगरानी प्रदर्शन करने की अनुमति दें।
इमेजिंग के लिए 2. तैयारी: सिस्टम और हार्डवेयर की जाँच करता है
- एमआरआई और पीईटी की व्यवस्था के लिए हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर की स्थापना की और इस प्रकार के रूप में उनकी कार्यक्षमता की जाँच करें। सुनिश्चित करें सभी भौतिक कनेक्शन सुरक्षित हैं और सॉफ्टवेयर सेटिंग्स उचित रूप से चुने गए हैं।
- नाम से जाना जाता अक्षीय ऑफसेट का उपयोग कर दृश्य (FOV) केन्द्रों की पीईटी और एमआरआई क्षेत्र aligning एमआरआई बोर के अंदर माउंट पीईटी प्रणाली। पालतू सिस्टम के बोर के अंदर एमआरआई कुंडल माउंट और पालतू सिस्टम और एमआरआई चुंबक केन्द्रों के साथ तार केंद्र।
- बिजली और पूर्वाग्रह वोल्टेज के लिए पीईटी इलेक्ट्रॉनिक्स चालू करें (नोट: कदम साधन द्वारा अलग अलग होंगे)। एक 68 जीई सिलेंडर का उपयोग करते हुए एक त्वरित (5 मिनट) स्कैन प्रदर्शन और सभी डिटेक्टरों परिचालन कर रहे हैं सुनिश्चित करने के परिणामस्वरूप sinogram की जाँच करें।
- वैकल्पिक रूप से सह पंजीकरण प्रयोजनों के लिए एक पीईटी / एमआरआई परिवर्तन मैट्रिक्स के लिए इस्तेमाल किया जा करने के लिए डेटा प्राप्त: 18 एफ जलीय समाधान के 200 μCi के साथ एक तीन आयामी प्रेत (जैसे, तीन भरे क्षेत्रों) भरें और पीईटी के साथ 15 मिनट के लिए हासिल। संरचनात्मक एमआरआई डेटा मोल: स्कैन नियंत्रण विंडो में, बहु गूंज (एमएसएमई) अनुक्रम बहु टुकड़ा का चयन करें (देखें तालिका 1
- प्रेरणा पंप सेटिंग और ऑपरेशन की जाँच करें। निरंतर प्रेरणा के 45 मिनट में 200 μl, एक 20 ग्राम जानवर में चतुर्थ इंजेक्शन के लिए विशिष्ट सिफारिश की सीमा की कुल मात्रा बचाता है, जो प्रति मिनट 4.44 μl, पंप सेट करें।
- हीटर ऑपरेशन की जांच और तापमान उत्पादन पशु गर्म (37 डिग्री सेल्सियस) रखने के लिए पर्याप्त है कि इस बात की पुष्टि। तापमान और सांस की निगरानी पशु बिस्तर पर पशु प्लेसमेंट के लिए तैयार करने में कार्य कर रही है कि जाँच करें।
- (0.5 एल / मिनट के लिए: हे 2 57.2 मिलीग्राम / मिनट और 0.575 ग्राम / मिनट पर एन 2 पर) ओ 2 और 2 एन flowmeters के ऑपरेशन की जांच संपीड़ित हवा बंद स्रोत और ओ 2 और एन 2 के साथ दोनों पर शक्ति द्वारा पर सूत्रों का कहना है। Flowmeters हानिकारक के जोखिम से बचने के लिए पर्याप्त इनपुट दबाव के बिना उन पर बारी नहीं है।
- कि isoflurane वी सुनिश्चित करेंaporizer पर्याप्त रूप से भर जाता है। इमेजिंग के लिए पहले, 1-2% से कम isoflurane संज्ञाहरण प्रवाह शुरू और 0.5 एल 1 / मिनट।
- संज्ञाहरण, सांस की पैड, और हीटर सिस्टम को सुरक्षित और कार्यात्मक तैनात कर रहे हैं कि सुनिश्चित करने के द्वारा पशु बिस्तर तैयार करें। अतिरिक्त पीईटी / एमआरआई सह पंजीकरण सटीकता के लिए, विश्वस्त मार्कर (जैसे, इमेजिंग के लिए इंजेक्शन के रूप में एक समान एकाग्रता में radiotracer के साथ भरा केशिका ट्यूब) देखने के क्षेत्र के भीतर पशु बिस्तर से जुड़ा जा सकता है।
3. इमेजिंग कार्यप्रवाह
सभी आवश्यक उपकरण की जाँच के पूरा हो जाने के बाद इस प्रकार है, इमेजिंग के लिए आगे बढ़ें:
- Isoflurane साथ पशु anesthetize और (10 मिलीलीटर खारा में, 0.5 मिलीग्राम हेपरिन, 1000 खासियत / एमएल) heparinized खारा से भरा पूंछ नस कैथेटर (28 जी सुई, पीई 10 कम से कम 5 सेमी ट्यूबिंग) डालें। पशु वार्मिंग और / या पूंछ कैथेटर प्रविष्टि सटीकता में सुधार हो सकता है। वैकल्पिक रूप से प्रविष्टि की साइट पर cyanoacrylate चिपकने वाला की एक बूंद जगहचतुर्थ लाइन को सुरक्षित करने के लिए।
- तैयार पशु बिस्तर पर जानवर स्थानांतरण। इस्तेमाल किया जा रहा है, तो ऊपरी कृन्तक जगह में दांत बार और कान सलाखों के द्वारा सुरक्षित के साथ पशु के सिर, सुरक्षित है कि सुनिश्चित करें।
- सुखाने को रोकने के लिए आंखों को नेत्र मरहम लागू करें। गुदा जांच थर्मामीटर डालें। कि तापमान सुनिश्चित और श्वसन रीडिंग कार्य कर रहे हैं।
- लगभग 3 पीई 10 ट्यूबिंग के लिए मीटर और 200 μl की मात्रा - radiotracer खुराक ड्रा (200 μl में 600 μCi के आसपास) उचित लंबाई के heparinized पीई 10 ट्यूबिंग में इंजेक्ट किया। ट्यूबिंग में पंचर बनाने के लिए नहीं ख्याल रख रही है, आसव पंप सिरिंज को यह ट्यूबिंग, और पूंछ नस कैथेटर लाइन के लिए अन्य के एक छोर से कनेक्ट।
- सुनिश्चित करें कि एमआरआई तार की स्थिति और किसी भी लाइनों या केबल, विशेष रूप से संज्ञाहरण ट्यूबिंग परेशान करने के लिए नहीं कर रही है, चुंबक के बोर में आगे पशु बिस्तर स्लाइड। मस्तिष्क के केंद्र एम के केन्द्रों के साथ गठबंधन किया है कि यह सुनिश्चित करेंआरआई कुंडल, पीईटी प्रणाली है, और एमआरआई चुंबक।
- उच्च शक्ति preamplifier के प्रदर्शन को देख कर प्रतिबाधा (कुंडल विशिष्टताओं की जांच) और आवृत्ति बेमेल (7 टेस्ला पर 1 घंटे के लिए 300 मेगाहर्ट्ज) को कम करने, तार पर समायोजन knobs घूर्णन द्वारा एमआरआई कुंडल की ट्यूनिंग और मिलान को पूरा करें।
- ट्यूनिंग और मिलान के बाद (एमआरआई), एक स्काउट छवि अधिग्रहण: एक दुर्लभ tripilot अनुक्रम का चयन और स्कैन नियंत्रण खिड़की से अनुक्रम चलाते हैं। कदम 3.5 और 3.6 के रूप में आवश्यक दोहरा, जानवर की स्थिति की जाँच करें। शून्य मान के लिए shims रीसेट।
- (एमआरआई) मस्तिष्क के भीतर एक मात्रा में एक स्थानीय, बिंदु का समाधान स्पेक्ट्रोस्कोपी स्कैन (प्रेस) मोल: आयाम 3.9 मिमी × 6 मिमी × 9 मिमी के साथ एक आयताकार मात्रा में एक संवाददाता अनुक्रम (देखें तालिका 1) चलाएँ। CalcLineWidth मैक्रो आदेश का उपयोग पानी की लाइन चौड़ाई की जाँच करें। आधा अधिकतम (FWHM) मूल्य पर पूरी चौड़ाई स्वीकार्य है (उदाहरण के लिए, 0.2 पीपीएम), 3.10 कदम करने के लिए जारी है। यदि नहीं, तो 3 कदम आगे बढ़ना।9।
- (एमआरआई) एक क्षेत्र के नक्शे मोल: एक FieldMap अनुक्रम (देखें तालिका 1) चलाएँ। MAPSHIM मैक्रो आदेश चल रहा है और रैखिक और दूसरा आदेश (Z 2) स्थानीय समायोजन का चयन करके एक बहु कोण प्रक्षेपण शिम (MAPSHIM) के लिए परिणामी डेटा का प्रयोग करें। दोहराएँ कदम 3.8।
- (एमआरआई) DWI स्कैन (देखें तालिका 1) के लिए टुकड़ा योजना स्थिति: ज्यामिति संपादक का उपयोग, अधिग्रहण FOV मस्तिष्क के भीतर ब्याज की वांछित मात्रा प्राप्त करने के लिए तैनात किया गया है कि यह सुनिश्चित करें। वांछित के रूप में जिसके परिणामस्वरूप टुकड़ा योजना गठबंधन किया है, बाद के सभी DWI के स्कैन के लिए स्कैन नियंत्रण विंडो में इस टुकड़ा योजना की नकल। अधिग्रहण शुरू।
- पीईटी अधिग्रहण के साथ (पीईटी), शुरू प्रेरणा पंप शुरू करने के लिए और तैयार तैयार किया। कैथेटर से खारा इंजेक्शन दिया गया है जिसमें पूर्व निर्धारित अंतराल के बाद, radiotracer के प्रवेश पर कब्जा करने के क्रम में पीईटी अधिग्रहण (देखें तालिका 1) शुरू करते हैं। गिनती दर पर नजर रखने और क्रमिक वृद्धि के लिए देखोएक सफल इंजेक्शन का संकेत मायने में।
- 10-15 मिनट के बाद, कदम 3.12 के साथ hypoxic चुनौती समवर्ती आरंभ करें। , Hypoxic चुनौती आरंभ 8% ऑक्सीजन और 92% नाइट्रोजन देने के लिए पूर्व निर्धारित सेटिंग्स के साथ ओ 2 और 2 एन flowmeters पर चिकित्सा हवा का प्रवाह और तुरंत सत्ता से दूर कर देते हैं, और 0.8% isoflurane कम। इनपुट दबाव के बिना flowmeters पर बिजली नहीं करना है।
- कदम 3.12 के रूप में एक ही समय में (एमआरआई), कदम 3.10 में तैयार DWI के अधिग्रहण शुरू ("एच 1" स्कैन)।
- (एमआरआई) स्कैन एच 1 पूरा हो गया है, तुरंत बाद कदम 3.10 में तैयार, DWI के अधिग्रहण ("एच 2" स्कैन) शुरू करते हैं। Flowmeters, बंद शक्ति चिकित्सा हवा का प्रवाह बहाल करने, और शारीरिक निगरानी के आधार पर एक उचित मूल्य के लिए isoflurane एकाग्रता लौटने से hypoxic चुनौती खत्म होता है।
- (एमआरआई) एक के बाद हाइपोक्सिया DWI कदम 3.10 में तैयार स्कैन मोल। इस स्कैन पूरा होने के बाद प्रेरणा पंप बंद कर दें।
- (एमआरआई) मोल Anatअक्षीय और बाण के विमानों में omical छवियों। स्कैन नियंत्रण विंडो में - एमएसएमई अनुक्रम (देखें तालिका 1) का चयन करें। ज्यामिति संपादक का उपयोग करना, अधिग्रहण FOV मस्तिष्क को शामिल किया गया है यह सुनिश्चित।
- एक माध्यमिक विधि के रूप में ग्रीवा अव्यवस्था के बाद सीओ 2 के प्रशासन के साथ यदि आवश्यक euthanizing, पशु निकालें पिंजरे जब चल लौटने और रुग्णता के संकेत के लिए निगरानी।
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Representative Results
चित्रा 1 6-0 रेशम सीवन के साथ घाव को बंद करने से पहले आम मन्या धमनी की एक उचित बंधाव का परिणाम यह दर्शाता है।
इस विधि में, इमेजिंग से प्राप्त आंकड़ों के बदले में पैदा करती है और यह भी छवि अधिग्रहण योजनाओं और उपकरण सेटअप सहित प्रयोगात्मक सीमाओं से निर्धारित होता है जो प्रयोग के अस्थायी व्यवस्था पर बहुत निर्भर है। ये और अन्य कारणों से आगे चर्चा खंड में पता लगाया है। यहाँ बताया प्रोटोकॉल के साथ, उपकरण (2A चित्रा) के भौतिक सेटअप के दौरान, पहले निर्बाध मल्टी मॉडल छवि अधिग्रहण के लिए अनुमति देता है, और (चित्रा 2 बी) hypoxic चुनौती (चित्रा -2) की तेजी से परिचय के बाद।
इस पशु मॉडल में, कई इस्कीमिक स्ट्रोक मॉडलों के साथ के रूप में, प्रसार में परिवर्तन अपमान (एक representat के लिए चित्रा 3A देखें तेजी के बाद पता लगता है) उदाहरण ive। मौलिक मस्तिष्क HI मॉडल में परिवर्तन नहीं करता हमारे विधि, प्रसार परिवर्तन एक मजबूत ढंग से reproduced किया जा सकता है - चित्रा 3 बी contralateral (गैर occluded, बाएं) के बीच (जेड-दिशा में एडीसी) विकसित हो प्रतिशत एडीसी Z में मतभेदों को दर्शाता है और (occluded, दाएं) मस्तिष्क,% एलआर, के पक्ष (स्कैन एच 2 के लिए एन = 6, एन = 5 अन्य सभी समय बिंदुओं के लिए) ipsilateral। जैसी कि उम्मीद थी, चोट के रूप में मस्तिष्क कमी की अवरोधित तरफ एडीसी मूल्यों प्रगति। चित्रा -3 सी DWI के क्रम से एक उदाहरण के राज्याभिषेक टुकड़ा, साथ ही साथ के लिए FOV (8 मिमी) की सीमित अक्षीय हद प्रदर्शन एक बाण टुकड़ा से पता चलता है अनुक्रम का इस्तेमाल किया। DWI के लिए इस्तेमाल किया गूंज तलीय इमेजिंग (ईपीआई) अनुक्रम पर लगाया सीमाओं के बारे में विवरण चर्चा खंड में वर्णित हैं। संक्षेप में, प्रस्तावित इमेजिंग ढांचे के साथ प्राप्त की छवि गुणवत्ता प्रणाली के प्रदर्शन विशेषताओं पर निर्भर है, और particul में DWI के दृश्यों महामारी आधारितएआर हार्डवेयर की स्थिति या अधिग्रहण पैरामीटर उपअनुकूलित पर्दाफाश हो सकता है (चित्रा 5 ब देखें)। यही कारण है कि महत्वपूर्ण मतभेद आधारभूत और बाद एडीसी% एलआर मूल्यों (पी <0.05, unpaired टी -Test) के बीच मनाया गया यह हमारे प्रयोगात्मक सेटअप का उपयोग कर पूछताछ करने के लिए एक मजबूत पैरामीटर है कि पता चलता है।
एडीसी में परिवर्तन के साथ समवर्ती, अर्धगोल मतभेद hypoxic चुनौती शुरुआत के बाद और स्कैन एच 2 के दौरान [18 एफ] FDG के तेज में मनाया गया (एन =,% 11 मतलब एलआर अंतर 3)। तीन में से दो मामलों में, ipsilateral [18 एफ] FDG तेज इस कारण पशु परिवर्तनशीलता के सभी मामलों में होने की संभावना सच नहीं था, हालांकि हाइपोक्सिया (एक प्रतिनिधि उदाहरण के लिए चित्रा 4 देखें) के बाद contralateral तेज करने के रिश्तेदार की कमी हुई। चित्रा 5A एक उदाहरण है, जहां से पता चलता है दो गोलार्द्धों के बीच [18 एफ] FDG तेज में रिश्तेदार अंतर एक जानवर (नीला)। चित्रा में होने की उम्मीद नहीं कर रहा था के रूप में5 ए भी हाइपोक्सिया निम्नलिखित उम्मीद के रूप में [18 एफ] FDG तेज था, जबकि पशु स्कैन एच 2 के अंत में मृत्यु हो गई है, जहां एक उदाहरण दिखाता है।
उसके सिर छवि के नीचे की ओर इशारा के साथ चित्रा 6-0 रेशम सीवन के साथ ligated सही आम मन्या धमनी की 1. उदाहरण। पशु लापरवाह है। चीरा के आसपास के क्षेत्र depilated कर दिया गया है, और चीरा दृश्य के लिए संदंश के साथ खुला आयोजित की जा रही है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 2 (ए) के भौतिक व्यवस्था के प्रतिनिधि आरेख उपकरण। पीईटी डालने चुंबक के बोर में तैनात है, और एमआरआई कुंडल पीईटी डालने के बोर में तैनात बारी में है। के रूप में दिखाया शारीरिक निगरानी (नहीं दिखाया श्वसन पैड), संज्ञाहरण लाइन, और चतुर्थ कैथेटर के साथ-साथ पशु बिस्तर, बोर में चलाता है। बिंदीदार अंगूठी आवारा चुंबकीय क्षेत्र के लिए एक सुरक्षा मार्जिन को दर्शाता है। - यह इस क्षेत्र के बाहर है, लेकिन (सभी सुरक्षा सावधानियों के बाद) एमआरआई कमरे के भीतर चुंबकीय घटकों के साथ उपकरणों की जगह आवश्यक हो सकता है (बी) आरेख प्रयोग के अस्थायी प्रगति का सारांश । (सी) तुरंत हाइपोक्सिया चुनौती की शुरुआत के बाद जानवर के लिए दिया हे 2 स्तर में प्रारंभिक परिवर्तन के प्रतिनिधि परिणाम है। (नहीं दिखाया गया है) एक 0.5 एल प्रेरण बॉक्स में रखा गया एक हे 2 मीटर से मापा के रूप में लगभग 1 मिनट के भीतर, की कमी वाली स्थिति में लाइन संज्ञाहरण प्रणाली के साथ प्राप्त किया जा सकता है। rge.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा बेस लाइन पर और बाद हाइपोक्सिया के माध्यम से हासिल पैरामीट्रिक एडीसी Z नक्शे का 3. (क) उदाहरण। (बी) के आधारभूत से एडीसी Z में% एलआर अंतर दिखा प्लॉट पोस्ट-हाइपोक्सिया के लिए। तारों के आधारभूत मूल्य की तुलना में एक महत्वपूर्ण अंतर (पी <0.05, unpaired टी -Test) से संकेत मिलता है। त्रुटि सलाखों प्रतिनिधित्व +/- (FOV की हद को दिखाने के लिए अक्षीय, बाण, और 3 डी विचारों) एक महामारी-DWI के अधिग्रहण के एक मानक विचलन। (सी) उदाहरण। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
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चित्रा 4. (क) एक जानवर दिखा [18 एफ] FDG तेज की राज्याभिषेक और अनुप्रस्थ टुकड़ा। पीईटी की छवि अग्रभूमि में है और पंजीकृत है और दृश्य के लिए पृष्ठभूमि में एक संरचनात्मक एमआरआई छवि के साथ जुड़े हुए है। पीईटी डेटा सभी फ्रेम में अभिव्यक्त कर रहे हैं। (बी) एक ही पशु में, contralateral गोलार्द्ध (नीला) और ipsilateral गोलार्द्ध (लाल)। [18 एफ] FDG समय गतिविधि वक्र कृपया यहाँ क्लिक करें यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए ।
Contralateral (ठोस) और ipsilateral (बिंदीदार) गोलार्द्ध [18 एफ] FDG तेज की चित्रा 5 (ए) समय गतिविधि घटता - एक ही धुरी पर दिखाया एक अप्रत्याशित [18 एफ] FDG समय के उदाहरण हैंएच 2 के अंत में गतिविधि की अवस्था (नीला) और पशु मौत (45 मिनट, हरे पर)। के कारण संभावित हार्डवेयर आधारित आरएफ दोष (बी) ghosting कलाकृतियों। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
इमेजिंग acquistion पैरामीटर और हार्डवेयर अधिग्रहण | |
प्रसार एमआरआई (ईपीआई-DWI) | |
Acqusition समय | 15 मिनट |
मैट्रिक्स आकार | 256 x 64 |
स्लाइस | 10 |
FOV | 30 x 14 x 8 मिमी |
Voxel आकार | 0.117 x 0.219 x 0.8 मिमी |
प्रभावी वर्णक्रमीय बैंडविड्थ | 150 किलोहर्ट्ज़ |
ते | 41 मिसे |
टी.आर. | 3,000 मिसे |
मूविंग | 6 |
कश्मीर अंतरिक्ष खंडों | 16 |
बी-मूल्यों | 0, 400, 800 सेकंड / 2 मिमी |
संरचनात्मक एमआरआई (एमएसएमई) | |
अधिग्रहण के समय | 5 मिनट |
मैट्रिक्स आकार | 256 x 256 |
स्लाइस | 16 |
FOV | 30 x 22 x 12.8 मिमी |
Voxel आकार | 0.117 x 0.086 x 0.8 मिमी |
ते | 14 मिसे |
टी.आर. | 1000 मिसे |
मूविंग | 1 |
Repetitions | 1 |
प्वाइंट हल स्पेक्ट्रोस्कोपी स्कैन (प्रेस) | |
15 एस | |
Voxel आकार | 3.9 एक्स 6 एक्स 9 मिमी |
ते | 20 मिसे |
टी.आर. | 2500 मिसे |
मूविंग | 6 |
FieldMap | |
अधिग्रहण के समय | 1 मिनट 21 सेकंड |
1 ते | 1.49 मिसे |
2 ते | 5.49 मिसे |
टी.आर. | 20 मिसे |
मूविंग | 1 |
पीईटी अधिग्रहण, हिस्टोग्राम, और पुनर्निर्माण पैरामीटर्स | |
दरियाफ्त | [18 एफ] FDG |
आसव दर | 4.44 μL / मिनट |
अधिग्रहण के समय | 60 मिनट |
टुकड़ा प्रति छवि का आकार | 128 x 128 |
स्लाइस | 99 |
Voxel आकार | 0.4 x 0.4 x 0.6 मिमी |
गतिशील तैयार | 12 एक्स 300 सेकंड |
पुनर्निर्माण के प्रकार | ओएस MLEM (6 सबसेट, 6 पुनरावृत्तियों) |
प्रोटोकॉल में वर्णित स्कैन, और पीईटी अधिग्रहण, हिस्टोग्राम, और पुनर्निर्माण के मापदंडों के लिए तालिका 1. एमआरआई पल्स अनुक्रम मापदंडों।
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Discussion
एक साथ शारीरिक एमआरआई, और गतिशील DWI-एमआरआई और [18 एफ] FDG पीईटी डेटा को सफलतापूर्वक आम मन्या धमनी बंधाव निम्नलिखित hypoxic चुनौती दौरान प्रायोगिक पशुओं से हासिल किया गया। यह मस्तिष्क में इस्कीमिक अपमान के साथ जुड़े तेजी से विकसित हो pathophysiology के बहुविध इमेजिंग के लिए एक शक्तिशाली प्रयोगात्मक प्रतिमान का प्रतिनिधित्व करता है और आसानी से दूसरे पीईटी और एमआरआई दृश्यों (neuroinflammation का उदाहरण मार्करों के लिए) रेडियोअनुरेखक, साथ ही हस्तक्षेप रणनीतियों के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए बढ़ाया जा सकता है के दौरान या शीघ्र ही इस्कीमिक चुनौती के बाद।
मस्तिष्क HI मॉडल में hypoxic चैलेंज के दौरान एक साथ पीईटी / एमआरआई इमेजिंग के सफल क्रियान्वयन के लिए, रसद माना जाता है और तरीकों के अनुसार समायोजित किया जाना चाहिए। संभावित प्रयोग की अस्थायी व्यवस्था को प्रभावित करने वाले कारकों में शामिल हैं, लेकिन तक सीमित नहीं हैं: रेडियोधर्मिता का 1) स्रोत - आर ए के आधार पररेडियोन्यूक्लाइड का इस्तेमाल किया है, आधा जीवन, और विशिष्ट गतिविधि आवश्यकताओं diotracer, इस imaged जानवरों के संभावित कुल संख्या को प्रभावित कर सकते हैं; 2) कमरे लेआउट - इस का इस्तेमाल ट्यूबिंग और इस प्रकार इंजेक्शन की खुराक की लंबाई को प्रभावित कर सकता है, या इंजेक्शन की खुराक बनाए रखने के लिए अतिरिक्त कदम की आवश्यकता हो सकती है। यह भी संज्ञाहरण ट्यूबिंग में गैस के मिश्रण के लिए संतुलन तक पहुँचने के लिए समय पर एक छोटा सा प्रभाव हो सकता है; 3) पशु वजन - कुछ संस्थाओं संभावित ट्यूबिंग लंबाई और प्रेरणा पंप दर सेटिंग्स को प्रभावित करने के बदले में, अस्तित्व प्रक्रियाओं (जैसे, शरीर के वजन के कम से कम 1%) के लिए कुल इंजेक्शन की मात्रा पर एक सीमा लगाया जा सकता है; 4) दरियाफ्त वितरण - radiotracer फार्माकोकाइनेटिक्स द्वारा निर्धारित और नमूदार परिवर्तन की उम्मीद के रूप में एक सांस में, संचार, या सांस प्लस अर्क वितरण, इस्तेमाल किया जा सकता है - बाद के दो गतिशील परिवर्तन 24 का पालन करने के लिए विशेष रूप से उपयोगी होते हैं।
पीईटी और एमआरआई छवि अधिग्रहण प्रोटोकॉल के डिजाइन, विशेष रूपLy जो काम करने के साथ सीमित समय दिया, इस प्रयोग में एक और महत्वपूर्ण कारक है। एक गूंज-तलीय इमेजिंग (ईपीआई) यहाँ प्रस्तुत के रूप में आधारित DWI के अनुक्रम (ईपीआई-DWI) का उपयोग करते हैं, महत्वपूर्ण विचार अवधि, देखने के क्षेत्र, और प्रसार ढाल भार और दिशाओं स्कैन शामिल हैं। इन मानकों का समायोजन करते हुए, महामारी-DWI के साथ अंतर्निहित मुद्दों को भी ghosting, संकेत ख़ारिज किया है, और ढाल कर्तव्य चक्र सीमाओं सहित संबोधित किया जाना चाहिए। श्वसन gating के उपयोग की वजह से मुद्दों का समाधान करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है प्रस्ताव। तालिका 1 पीईटी हार्डवेयर, अधिग्रहण पैरामीटर, और दरियाफ्त वितरण के मापदंडों के बारे में जानकारी के साथ प्रयोग किया एमआरआई अधिग्रहण मापदंडों का वर्णन है। पीईटी डेटा की मात्रा का ठहराव के लिए, डिटेक्टर सामान्यीकरण लागू किया जाना चाहिए। हमारे मामले में ऐसा नहीं किया है, हालांकि आगे कदम खंडों एमआरआई डेटा और बिखराव सुधार का उपयोग क्षीणन सुधार सहित अधिक सटीक मात्रा का ठहराव, लक्ष्य को हासिल करने के लिए लिया जा सकता है। पूर्व टी के रूप में छोटे जानवरों में आवश्यक नहीं हो सकताक्षीणन की वह डिग्री छोटा है और इसी तरह के आकार अंशांकन वस्तुओं का उपयोग के लिए जिम्मेदार हो सकता है। इस्तेमाल किया एमआरआई क्रम पर निर्भर करता है, यह भी टी 2 * 25 पर किसी भी महत्वपूर्ण बोल्ड प्रभाव पर विचार करना आवश्यक हो सकता है। इसके अलावा, रक्त ग्लूकोज पर संवेदनाहारी और वाहक गैस के प्रभाव [18 एफ] FDG 26 का उपयोग करते समय विचार करने की आवश्यकता हो सकती है।
जाँच करता है कि वहाँ पीईटी और एमआरआई प्रणालियों के बीच कोई महत्वपूर्ण आपसी हस्तक्षेप है, या प्रयोग में इस्तेमाल किया इमेजिंग सिस्टम और अन्य उपकरण के बीच सुनिश्चित करने के लिए बाहर किया जाना चाहिए। हम के कारण तेजी से ढाल स्विचिंग से प्रेरित PSAPD आधारित डिटेक्टरों में नकली संकेतों को पीईटी प्रणाली में मायने में क्षणिक हानि मनाया है, हालांकि अलग-अलग या एक साथ हासिल कर ली जब हमारे अनुभव में, पीईटी या एमआरआई छवि गुणवत्ता में कोई महत्वपूर्ण अंतर था दूसरों 12 से उल्लेख किया गया है कि एक प्रभाव। मनाया एक और मुद्दा कोई आरएफ थाआईएसई प्रेरणा पंप बिजली की आपूर्ति से डेटा के नुकसान में जिसके परिणामस्वरूप पीईटी डिटेक्टर अधिग्रहण परेशान। यह एक प्रयोगशाला गुणवत्ता वाले बिजली की आपूर्ति के साथ मूल एसी एडाप्टर जगह से हल किया गया था। अधिक पालतू / एमआरआई हार्डवेयर विन्यास साहित्य में वर्णित हैं, और इस प्रोटोकॉल के लिए समायोजन अद्वितीय setups 12,27 समायोजित करने के लिए आवश्यक हो सकता है।
इमेजिंग कार्यप्रवाह अलग एमआरआई पल्स दृश्यों या पीईटी ट्रेसर और अधिग्रहण योजनाओं के लिए शर्तों का अनुकूलन करने के लिए संशोधित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, मस्तिष्क HI मॉडल में चोट की गंभीरता, अन्य परिस्थितियों के बीच से हाइपोक्सिया 11 वर्ष की अवधि संग्राहक जा करने के लिए दिखाया गया है। महीन अस्थायी समाधान पर DWI के डेटा के अधिग्रहण की अनुमति है, या पीईटी ट्रेसर के लिए और अधिक मजबूत अर्धगोल तेज तुलना के लिए अनुमति दे सकता है hypoxic चुनौती की लंबाई बढ़ाने से। प्रोटोकॉल के अन्य पहलुओं उपलब्ध संसाधनों और कर्मियों के आधार पर समायोजित किया जा सकता है। के लिएउदाहरण के लिए, सर्जरी कंपित और सीसीए बंधाव और हाइपोक्सिया के बीच के समय में परिवर्तनशीलता को कम करने के क्रम में इमेजिंग सत्र के समानांतर चलाया जा सकता है।
इस प्रोटोकॉल, एक साथ पीईटी और एमआरआई अधिग्रहण में, शारीरिक चुनौती के अलावा, समय के संदर्भ में एक दूसरे पर आपसी सीमा लगाता है। महामारी-DWI के अनुक्रम का अनुकूलन में, यह छवि गुणवत्ता को बनाए रखने की कमी वाली चुनौती के दौरान कई अधिग्रहण के प्रदर्शन के लिए स्वीकार्य सीमा से परे अधिग्रहण के समय में वृद्धि होगी, जबकि अतिरिक्त प्रसार दिशाओं होने कि पाया गया था। इस प्रकार, प्रसार ढ़ाल केवल जेड अक्ष के साथ लागू किया गया। इसके अलावा, एक इमेजिंग प्रोटोकॉल के पशु मॉडल का अनुकूलन कुछ संशोधन की आवश्यकता हो सकती है - हमारे मामले में मानक मस्तिष्क hypoxia-ischemia के मॉडल की कमी वाली चुनौती के दौरान अतिरिक्त तरल पदार्थ (radiotracer के 0.2 एमएल) के इंजेक्शन द्वारा बदल दिया गया था।
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Disclosures
जेएम और दप Genentech के कर्मचारी हैं।
Acknowledgments
लेखकों यूसी डेविस में आण्विक और जीनोमिक इमेजिंग के लिए केंद्र और Genentech में बायोमेडिकल इमेजिंग विभाग को स्वीकार करना होगा। इस काम के स्वास्थ्य जैव अभियांत्रिकी अनुसंधान भागीदारी अनुदान संख्या R01 EB00993 का एक राष्ट्रीय संस्थान द्वारा समर्थित किया गया।
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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, 35 mm ID | Bruker | T8100 | |
PET system | (In-house) | 4x24 LSO-PSAPD detectors, 10x10 LSO array per detector, 1.2 mm crystal pitch and 14 mm depth. 14 x 14 mm PSAPD. FOV: 60x35 mm. 350-650 keV energy window. 16 nsec 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) |
References
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