同时PET / MRI成像在小鼠脑缺氧缺血
Summary
这里介绍的方法使用同时正电子发射断层扫描和磁共振成像。在脑缺氧缺血模型，扩散和糖代谢的动态变化过程及伤后发生。在这个模型中不断变化和不可重复的损害就必须同时获得，如果有意义的多模态成像的数据是被收购。
Abstract
在缺氧脑缺氧缺血反映在受影响细胞生物能量扰动后组织水扩散和葡萄糖代谢的动态变化会发生。磁共振弥散加权成像（MRI）标识被损坏，造成无法恢复的区域，缺氧，缺血。在受影响的组织对葡萄糖的利用改变可以是可检测的正电子发射断层摄影术的2-脱氧-2-（18 F）的氟ᴅ葡萄糖（[18 F] FDG）摄取（PET）成像。由于损伤的动物模型的快速和可变性质，采集数据的两种模式的必须同时以有意义地关联的PET和MRI数据执行。此外，在缺氧缺血损伤由于血管差异的动物间变异性限制来分析多模态的数据和观察到的变化的一组，明智的做法，如果未在个体对象同时采集的数据的能力。该方法P反感这里允许一个之前在相同的动物获得两个扩散加权MRI和[18 F] FDG摄取数据，在此期间，为了询问即时的生理变化的缺氧攻击后。
Introduction
在世界范围内，中风死亡的第二大原因和残疾1的一大原因。发生期间和之后急性中风事件生理生化事件的级联反应迅速，与组织的活力，最终的结果2含义发生。脑缺氧缺血（HI），这导致缺氧缺血性脑病（HIE），估计影响高达0.3％和足月和早产，分别3,4- 4％。死亡率在HIE患儿是约15％至20％。在HIE幸存者的25％，永久性并发症发生的伤害，包括智力低下，运动障碍，脑瘫和癫痫3,4的结果。以往的治疗干预还没有被证明值得采纳的护理标准，并达成共识尚未达成，最先进的方法，基于低温，有效降低发病率3,5。其他问题Ø˚F争夺包括低温和患者选择6给药方法。因此，对神经保护和神经复原的战略仍然是一个肥沃的地区研究7。
自1960年以来脑HI大鼠模型已经面世，并随后进行了调整，以小鼠8,9。由于模型和结扎的位置的性质，有对结果因在动物10之间侧支血流差异固有可变性。其结果是，这些车型往往比同类机型，如大脑中动脉闭塞（缺血），更变数。生理变化的实时测量已被证实与激光多普勒血流仪以及弥散加权成像11。脑血液流所观察到的帧内动物变性期间，并立即缺氧后，以及在急性成果，如梗死体积和神经赤字，建议同时采集多的数据和关联将是有益的。
在同时进行正电子发射断层扫描（PET）和磁共振成像（MRI）的最新进展已经允许在临床前成像12-14中的新的可能性。这些混合，结合系统临床前应用的潜在优势在文献15,16已经描述。例如，当事件如中风的每个实例本身表现独特，迅速变化的病理生理 – – 尽管许多临床前的问题可以通过成像个别动物顺序的或通过成像单独动物组，某些情况下加以处理，使其理想，甚至是必要使用同步测量。脑功能成像提供了这样一个例子，在这里同时2-脱氧-2-（18 F）氟ᴅ葡萄糖（[18 F-FDG）PET和布卢D-氧水平依赖（BOLD）MRI最近被证明在大鼠胡须刺激研究14。
在这里，我们展示了一个发生缺氧缺血性中风的大脑生理学是不是在稳定状态的过程中同时进行PET / MRI成像，但在缺氧的挑战，而不是迅速和不可逆的变化。变化水扩散，如通过MRI测定，通过从弥散加权成像（DWI）衍生的表观扩散系数（ADC）量化的，已被充分表征的冲程在临床和临床前数据17,18。在动物模型如MCAO，水在受影响的脑组织的扩散迅速下降是由于生物能量级联导致细胞毒性水肿18。在ADC这些急性变化也观察到脑缺氧缺血11,19的啮齿动物模型。 [18楼] FDG PET显像已应用于中风患者，以评估改变当地的冰川ucose代谢20，和一个小数目的体内动物研究还使用[18 F] FDG的21，包括在脑缺氧缺血模型22。总的来说，这些研究显示，缺血区减少葡萄糖的利用，尽管使用再灌注模型的一项研究发现，与后来的心肌梗塞发展23这些代谢的变化无关。这是相对于已与不可逆受损芯 21相关联的扩散变化。因此，为了能够获得笔划的进化过程中，来自于[18 F] FDG PET及DWI以同时的方式中的补充信息是很重要的，因为这是可能产生关于损伤的进展，产生的影响的有意义的信息治疗干预。我们在这里描述的方法很容易适合与各种PET示踪剂和MRI序列的使用。例如，[15 O] H 2 O宠物随着DWI和灌注加权图像（PWI）从MRI图像可以被用于进一步探索缺血半暗带的开发和验证行程摄像视野内的电流的技术。
Protocol
Representative Results
Discussion
同时解剖MRI和动态DWI-MRI和[18 F] FDG PET数据成功地从实验动物中以下颈总动脉结扎缺氧挑战获得的。这代表了一个强有力的实验范例用于与在大脑局部缺血损伤相关联的快速变化的病理生理的多模成像和可以很容易地扩展到研究其它的PET放射性示踪剂（对于神经炎症的示例标记）和MRI序列，以及介入战略的影响期间或缺血性的挑战后不久。
期间在?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者要感谢中心的分子和基因组成像加州大学戴维斯分校的生物医学成像部门在Genentech公司。这项工作是由卫生部生物工程研究合作伙伴的授权号R01 EB00993一个国家机构的支持。
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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