Fase Contrast magnetische resonantie beeldvorming in de gemeenschappelijke halsslagader Rat
Summary
Het algemene doel van deze procedure is voor het meten van de bloedstroom in de gemeenschappelijke halsslagader rat met behulp van de noninvasive fase contrast magnetische resonantie beeldvorming.
Abstract
Fase contrast magnetische resonantie beeldvorming (PC-MRI) is een noninvasive benadering die stroom-gerelateerde parameters zoals de bloedstroom kan kwantificeren. Eerdere studies hebben aangetoond dat abnormale bloedstroom kan gepaard gaan met systemische vasculaire risico. Dus, PC-MRI kan het vergemakkelijken van de vertaling van gegevens die zijn verkregen uit dierlijke modellen van cardiovasculaire ziekten relevante klinische onderzoeken. In dit verslag, we beschrijven van de procedure voor het meten van de bloedstroom in de gemeenschappelijke halsslagader (CCA) van ratten met behulp van cine-gated PC-MRI en bespreken van relevante analysemethoden. Deze procedure kan worden uitgevoerd in een live, narcose dier en vereist geen euthanasie na de ingreep. De voorgestelde scannen parameters opbrengst herhaalbare metingen voor de doorbloeding, met vermelding van uitstekende reproduceerbaarheid van de resultaten. De PC-MRI-procedure die wordt beschreven in dit artikel kan worden gebruikt voor farmacologische testen, pathofysiologische beoordeling en evaluatie van de cerebrale hemodynamiek.
Introduction
Magnetische resonantie beeldvorming (MRI) is een veelzijdige aanpak die verstrekt gedetailleerde informatie over het interne lichaam structuren en fysiologie, en wordt steeds vaker gebruikt voor klinische diagnose en in preklinische dierstudies. Dierlijke modellen zijn van vitaal belang voor een beter begrip van aanzienlijke klinische implicatie 1. Zoals dierlijke modellen aanzienlijk van de mens met betrekking tot de eisen van de verdoving en fysiologische parameters verschillen, neemt optimalisatie van de MRI procedures voor dergelijke dieren belang.
Fase contrast MRI (PC-MRI) is een gespecialiseerde vorm van MRI die gebruikmaakt van de snelheid van stromende spins te kwantificeren stroom-gerelateerde parameters zoals de bloedstroom. Met PC-MRI, kan mapping stromingspatronen in de grote slagaders met behulp van diermodellen helpen licht werpen op cardiovasculaire aandoeningen, 2. PC-MRI Activiteitenweergave bovendien niet-gebeurt de inherente afwisseling in de bloedstroom in de pathofysiologische omstandigheden 3. Deze opmerkingen suggereren dat PC-MRI is een waardevolle aanpak die in diermodellen van cardiovasculaire ziekten bij de mens kan worden gebruikt.
In dit verslag beschrijven we een methode voor de kwantificering van de bloedstroom in de gemeenschappelijke halsslagader (CCA) van ratten. De twee CCAs leveren het hoofd en de nek met zuurstofrijk bloed, en de ziekte van de halsslagader is een belangrijke oorzaak van een beroerte. Opsporen van de vroege pathologie in het CCA is daarom cruciaal. Deze procedure heeft een looptijd van ongeveer 15 min en potentieel kan worden toegepast op voorwaarden met de hemodynamica veranderingen, dergelijke atherosclerose of beroerte.
Protocol
Representative Results
Discussion
PC-MRI is een alomvattende aanpak voor niet-invasieve en longitudinale evaluatie van de bloedstroom. Presenteren we een protocol voor het uitvoeren van PC-MRI van de rat CCA. Deze procedure is gemakkelijk uit te voeren bij geen enkel dier MRI-scanner, en toont goede reproduceerbaarheid.
De PC-MRI-techniek heeft steeds meer populariteit in menselijke 10,11 , alsmede dierstudies 4,12</…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door subsidies van het ministerie van wetenschap en technologie, Taiwan, onder grant nummer van MOST-105-2314-B-039-044-MY2.
Materials
| 7T small animal MRI system | Bruker | ||
| Isoflurane | Baxter | 1001936040 | anesthetic |
| ECG lead | 3M | 2269T | |
| Matlab | MathWorks | sofeware for image processing | |
| Monitoring and gating system | SA instruments, Inc | Model 1030 |
References
- Zakszewski, E., Schmit, B., Kurpad, S., Budde, M. D. Diffusion imaging in the rat cervical spinal cord. J Vis Exp. (98), (2015).
- Wise, R. G., Al-Shafei, A. I., Carpenter, T. A., Hall, L. D., Huang, C. L. Simultaneous measurement of blood and myocardial velocity in the rat heart by phase contrast MRI using sparse q-space sampling. J Magn Reson Imaging. 22 (5), 614-627 (2005).
- Skardal, K., Espe, E. K., Zhang, L., Aronsen, J. M., Sjaastad, I. Three-Directional Evaluation of Mitral Flow in the Rat Heart by Phase-Contrast Cardiovascular Magnetic Resonance. PLoS One. 11 (3), e0150536 (2016).
- Peng, S. L., et al. Phase-contrast magnetic resonance imaging for the evaluation of wall shear stress in the common carotid artery of a spontaneously hypertensive rat model at 7T: Location-specific change, regional distribution along the vascular circumference, and reproducibility analysis. Magn Reson Imaging. 34 (5), 624-631 (2016).
- Yu, H. Y., Peng, H. H., Wang, J. L., Wen, C. Y., Tseng, W. Y. Quantification of the pulse wave velocity of the descending aorta using axial velocity profiles from phase-contrast magnetic resonance imaging. Magn Reson Med. 56 (4), 876-883 (2006).
- Peng, S. L., et al. Optimization of phase-contrast MRI for the quantification of whole-brain cerebral blood flow. J Magn Reson Imaging. 42 (4), 1126-1133 (2015).
- Peng, S. L., Shih, C. T., Huang, C. W., Chiu, S. C., Shen, W. C. Optimized analysis of blood flow and wall shear stress in the common carotid artery of rat model by phase-contrast MRI. Sci Rep. 7 (1), 5253 (2017).
- Bozgeyik, Z., Berilgen, S., Ozdemir, H., Tekatas, A., Ogur, E. Evaluation of the effects of sildenafil citrate (viagra) on vertebral artery blood flow in patients with vertebro-basilar insufficiency. Korean J Radiol. 9 (6), 477-480 (2008).
- Swampillai, J., Rakebrandt, F., Morris, K., Jones, C. J., Fraser, A. G. Acute effects of caffeine and tobacco on arterial function and wave travel. Eur J Clin Invest. 36 (12), 844-849 (2006).
- Neff, K. W., Horn, P., Schmiedek, P., Duber, C., Dinter, D. J. 2D cine phase-contrast MRI for volume flow evaluation of the brain-supplying circulation in moyamoya disease. AJR Am J Roentgenol. 187 (1), W107-W115 (2006).
- Stalder, A. F., et al. Quantitative 2D and 3D phase contrast MRI: optimized analysis of blood flow and vessel wall parameters. Magn Reson Med. 60 (5), 1218-1231 (2008).
- Dall’Armellina, E., et al. Improved method for quantification of regional cardiac function in mice using phase-contrast MRI. Magn Reson Med. 67 (2), 541-551 (2012).
- Peng, S. L., Ravi, H., Sheng, M., Thomas, B. P., Lu, H. Searching for a truly "iso-metabolic" gas challenge in physiological MRI. J Cereb Blood Flow Metab. 37 (2), 715-725 (2017).
- Liu, P., et al. Quantitative assessment of global cerebral metabolic rate of oxygen (CMRO2) in neonates using MRI. NMR Biomed. 27 (3), 332-340 (2014).
- Xu, F., Ge, Y., Lu, H. Noninvasive quantification of whole-brain cerebral metabolic rate of oxygen (CMRO2) by MRI. Magn Reson Med. 62 (1), 141-148 (2009).
- Lotz, J., Meier, C., Leppert, A., Galanski, M. Cardiovascular flow measurement with phase-contrast MR imaging: basic facts and implementation. Radiographics. 22 (3), 651-671 (2002).
- Pelc, N. J., Herfkens, R. J., Shimakawa, A., Enzmann, D. R. Phase contrast cine magnetic resonance imaging. Magn Reson Q. 7 (4), 229-254 (1991).
- Kim, D., et al. Accelerated phase-contrast cine MRI using k-t SPARSE-SENSE. Magn Reson Med. 67 (4), 1054-1064 (2012).
- Valvano, G., et al. Accelerating 4D flow MRI by exploiting low-rank matrix structure and hadamard sparsity. Magn Reson Med. 78 (4), 1330-1341 (2017).
