JoVE Journal > Neuroscience
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Ergebnisse
Discussion
Offenlegungen
Acknowledgements
Materials
Referenzen
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Neurowissenschaften

영구적인 뇌 허 혈에서 뇌졸중 발병 시간 추정에 대 한 자기 공명 화상 진 찰 프로토콜

Published: September 16, 2017
doi:
10.3791/55277
, , , ,
1School of Experimental Psychology and Clinical Research and Imaging Center Bristol,University of Bristol, 2Department of Neurobiology, A.I. Virtanen Institute,University of Eastern Finland

Summary

정량적 자기 공명 영상 (qMRI) 매개 변수를 이용 하는 뇌졸중의 쥐 모델에서 뇌졸중 발병 시간 추정에 대 한 프로토콜을 설명 합니다. 절차는 급성 뇌졸중 병 변 및 양적 T1 과 T2 (qT1 과 qT2) 이완 시간 선의 타이밍의 묘사에 대 한 MRI 확산을 이용 한다.

Abstract

MRI는 급성 허 혈 성 뇌졸중 뇌 물 감소 확산 계수에 의하여 감지 하 과민 하 고 특정 이미징 도구를 제공 합니다. 허 혈 성 뇌졸중의 쥐 모델에서 허 혈 성 병 변 (낮은 확산에 의해 delineated)와 contralateral 비-허 혈 성 반구 양적 T1 과 T2 MRI 휴식 시간 (qT1 과 qT2) 차이 증가 와 함께 뇌졸중 발병에서 시간. MRI 휴식 시간 차이의 시간 종속성 선형 함수에 의해 스스로 설명 하 고 따라서 뇌졸중 발병 시간의 간단한 견적을 제공 합니다. 또한, 비정상적인 qT1 과 qT2 허 혈 성 병 변에서의 볼륨 스트로크 타이밍에 대 한 보완 방법을 제공 하는 시간 선형으로 증가. (반) 자동화 기반 컴퓨터 루틴 정량된 보급에 계수는 급성 허 혈 성 뇌졸중 조직 허 혈 쥐에에서 윤곽을 그리 다 제공 됩니다. 이 루틴은 또한 qT1 qT2 휴식 시간 및 위치와 비정상적인 qT1 병 변 내에서 qT2 복의 볼륨에 반구형 차이 결정합니다. QT1 의 발병 시간 추정과 관련 된 불확실성 고 qT2 MRI 데이터 선의 첫 번째 5 시간 47 분 ± ± 25 분에서에서 다. 가장 정확한 발병 시간 견적을 겹치는 비정상적인 qT1 과 qT2 병 변 볼륨의 볼륨을 측정 하 여 얻을 수 있습니다, ‘ V오버랩‘ 되 나 (± 25 분) 또는 qT2 반구형 차이 측정 하 여 휴식 시간에만 (± 28 분). 전반적으로, qT2 파생 된 매개 변수 qT1에서 뛰어나다. 현재 MRI 프로토콜 hyperacute 단계의 초점 일시적 뇌 허 혈에 적용 되지 않을 수 있습니다 영구적인 초점 허 혈 모델에서 테스트 됩니다.

Introduction

뇌 조직의 국 소 빈 혈의 산화 인 산화 ATP 합성 및 제한 된 에너지 매장 량에 대 한 높은 의존 때문에 특히 취약 하다. 허 혈 뇌 물 웅덩이의 재분배, 릴리스 excitotoxic 신경 전달 물질의 궁극적으로 파괴 프로세스 1개시 이어질 세포내와 세포 외 공간에 미묘한 시간에 따라 이온 변화에서 발생 합니다. 초점 허 혈에서 혈 특정 시간 프레임 2내에서 복원 되지 않습니다 경우 조직 손상 초기 핵심 넘어 펼쳐집니다. 뇌졸중 발병의 시간 현재는 pharmacotherapy recanalization thrombolytic 요원 3포함 한 허 혈 성 뇌졸중의 임상 결정에 주요 기준 중 하나입니다. 따라서, 많은 환자 수 면 (‘웨이크 업 스트로크’), 증인, 또는 증상 4,5인식 되 고의 부족 중 발생 하는 뇌졸중으로 인하여 알 수 없는 증상 발병 시간이 thrombolytic 치료에 대 한 자동으로 적용 되지 않습니다. 뇌졸중 발병의 시간을 결정 하는 절차는 그러므로 필요 같은 환자 thrombolysis에 대 한 간주 될 수 있습니다.

MRI 프로브 물 비보 역학은 급성 허 혈 성 에너지 실패 6심각 하 게 교란 된다. 특히, 물 물 분자의 변환 (열) 모션 적용의 확산 때문에 에너지 실패 7허 혈의 초기 순간에 감소 된다. 이 차례로 무산 소 도발은 신경 세포 8의 결과. 보급 MRI (뒤) 급성 뇌졸중 9금 표준 진단 이미징 적임 되고있다. 뒤 신호 식별 허 혈 성 조직을 허용 하는 국 소 빈 혈에 급속 하 게 증가 하지만 허 혈 성 뇌졸중 10의 처음 몇 시간 동안 어떤 시간 종속성을 표시 하지 않습니다. 마찬가지로, 명백한 확산 계수 (ADC) 등 물 보급의 양적 측정 또는 유포 텐서 (Dav)의 추적, 허 혈 성 조직에 급속 하 게 감소 하지만 동물 뇌졸중 뇌졸중 발병에서 시간 아무 관계가 표시 모델 10 및 환자 11.

정량적 MRI (qMRI) 휴식 매개 변수, qT1,2 qT 및 qT1ρ, 회전 운동 및 물 수소 원자의 교환에 의해 규율 됩니다 및 허 혈 성 뇌 실질 다음에 복잡 한 시간에 따른 변화를 표시 에너지 실패 6. 이러한 시간에 따른 변화 뇌졸중 발병 시간 환자 12 및 허 혈 13,,1415의 동물 모델에서 추정을 사용할 수 있습니다. 에 쥐 초점, qT1ρ 허 혈 발병 후 거의 즉시 증가 하 고 적어도 6 시간 13,14에 대 한 선형으로 계속. qT1 휴식 시간 두 시간 상수에 의해 기술 될 수 있는 허 혈 성 뇌 조직에서 시간에 따른 패션 또한 증가: 초기 빠른 단계 지속 시간 8,16느린 단계 뒤. 이 복 형 증가 때문에 qT1 스트로크 타이밍에서의 사용은 qT1ρ MRI 15의 그것 보다 더 복잡 있을 수 있습니다. qT2 휴식 시간 또한 표시 bi phasic 변화에 쥐 초점, 그것에 의하여 거기는 초기 단축 첫 번째 시간 시간 13선형 증가 다음. 초기 단축 등 두 개의 병렬 실행 요인에 의해 설명 될 수 있다: (i)의 형성에는 소위 결과 헤모글로빈 ‘부정적인 혈액 산소 수준 의존 효과’와 (ii), 세포 외 물에의 변화는 세포내 공간 17,18. QT2 의 시간에 따른 증가 세포 독성으로 인해 및/또는 고분자 세포내의 연속적인 붕괴와 부 종 vasogenic 구조 18. QT1ρ 와 qT2 데이터 뇌졸중 발병 시간 전 임상 모델 14의 정확한 견적을 제공합니다. qT2 12 및 T2-가 중된 신호 강도 19,20 는 또한 임상 설정에서 뇌졸중 발병 시간 추정에 대 한 악용 되었습니다.

반구형 차이 양적 휴식 시간에, 뿐만 아니라 허 혈 성 지역 내에서 높은 휴식의 공간 분포 또한 뇌졸중 발병 시간 14에 대 한 대리 모 알선으로 봉사 할지도 모른다. 뇌졸중, qT, qT2 와 상승 된 qT1ρ지역의 쥐 모델에서1 휴식 시간 처음 보급 정의 허 혈 성 병 변 보다 작은 하지만 시간 14,15, 증가 21. 따라서 허 혈 성 병 변의 크기의 비율로 상승 된 휴식의 공간 배급의 정량화는 또한 예상된 14,15뇌졸중 발병 시간을 수 있습니다. 여기, 우리는 qMRI 매개 변수를 사용 하 여 획의 쥐 모델에서 뇌졸중 발병 시간을 결정 하기 위해 프로토콜을 설명 합니다.

Protocol

동물 절차는 유럽 공동체 위원회 지시 86/609/EEC 지침에 따라 실시 되었고 동물 관리 및 사용 위원회의는 대학의 동부 핀란드 쿠오 피 오, 핀란드에 의해 승인. 1. 동물 모델 Anesthetize 남성 Wistar 쥐 작업 및 MRI 실험의 기간에 대 한 300-400 g N 2 /O 2 흐름 (70% / 30%)에서 isoflurane와는 안 면을 통해 무게. 환기 후드에서 마 취 유도. 1.5과 2.4% 사이 isoflurane 수준을 유지. 몸통 아래 공기 베개를 통해 주파수를 호흡에서 MRI 동안 마 취 모니터 깊이 . 반사를 꼬집어 응답의 부족은 수술 마 취에 대 한 충분 한 깊이의 표시로가지고 간다. 자석에 부착 된 사용 isoflurane 폐품 낳았다. 수행 영구 중간 대뇌 동맥 폐색 (MCAO) 초점 허 혈 성 뇌졸중을 유발 하. MCAO 위한 intraluminal 스레드 모델을 사용 하 고 방법 롱가 외에 의해 주어진 작업을 수행 22. occluding 스레드를 두고 (실리콘-PTFE 강화 monofil 필 라 멘 트, 지름 0.22 m m) MRI 실험의 기간에 대 한 장소에서. 동맥 혈 가스와 pH는 혈액 분석기를 사용 하 여 분석. MRI 동안 공기 베개와 호흡 속도 몸통과 직장 온도 직장 온도 모니터링 시스템을 사용 하 여 아래에 배치 하는 모니터. 몸통 아래 패드를가 열 물을 사용 하 여 37 ° C 가까이 코어 온도 유지. MCAO, 직후 보안 자석의 센터에서 요람에서 쥐 구멍 쥐 머리 홀더를 사용 하 여. 보어는 자석으로 쥐를 전송 하기 전에 intraperitoneally 염의 2 개 mL를 주사. 2. MRI 취득 MRI 데이터는 9.4T를 사용 하 여 / 31 cm (12 cm 그라데이션 삽입)로 수평 자석 적극적으로 분리 된 선형 볼륨 송신기와 구적 수신기 코일 쌍 콘솔 인터페이스. 스캔 최대 5 h 게시물 MCAO 각 쥐. 취득 12 congruently 샘플링 간격 시간 (60, 120, 180, 240 분 게시물 MCAO), (0.5 m m 조각 간격, 슬라이스 두께 1mm, 보기의 필드 = = 2.56 cm x 2.56 m) 확산 텐서 (2.2.1.), 카-퍼셀-Meiboom-길 T 2 (의 추적의 코로나 조각 2.2.2.) 빠른 낮은 각도 촬영 T 1 (2.2.3). 얻기 확산 텐서 이미지의 추적 (D av = 1/3 추적 [D]) 각 축 3 바이 폴라 그라디언트 (확산 그라데이션의 기간 = 5 ms, 확산 시간 = 15 ms)과 3 개의 b 값 (0, 400와 1400 s/m m-2 s), 어디, Δ 15 ms = ∂ = 5 ms, 에코 시간 (TE) = 36 석사, 반복 시간 (TR) = 4000 ms와 인수 시간 7.36 분 = T 2 정량화에 대 한 12 재 탕 카-퍼셀-Meiboom-길 T 2 시퀀스를 얻을, 에코 간격 = 10 ms, TR = 2000 ms와 인수 시간 4.20 분 = 얻을 빠른 낮은 각도 샷 (플래시)에 대 한 T 1 시간 반전에서 첫 번째 플래시 시퀀스 (T 10)을가 10 여 600 ms 단위로 7.58 ms 최대 5407.58 ms, TR = 5.5 석사, 반전 펄스 사이의 시간 (T 휴식 ) = 10 s 및 수집 시간 = 8.20 분 3. 이미지 처리 relaxometry의 계산 및 ADC 지도: qT 2, qT 1, 브리스톨 대학 웹사이트 [DOI:10.5523/bris.1bjytiabmtwqx2kodgbzkwso0k]에서 제공 하는 Matlab 함수를 사용 하 여 ADC 지도 계산 입력 MRI 데이터의 위치를 파일 경로입니다. 위한 T 2 데이터는 해밍 k-공간 이미지의 (또는 회선, 동일한 결과 이지만 계산 덜 효율적인 이미지 도메인) 재건 이전에 필터링 적용 됩니다. 각 시계열에 대 한 로그에 해결 함으로써 qT 2 지도 계산는 복-현명한 선형 최소 제곱법에 의해 기초 (bi 지 수 맞는 T 2 자연 붕괴를 수행할 수 있습니다 하지만 복-현명한 F 테스트 테스트 밝혀 그 복 이미지는 추가 매개 변수 없는 정당화 될 수 없는) 내. 에 대 한 T 1 데이터, 해밍 k-공간 이미지의 재건 이전에 필터링 적용 됩니다. T 1 방법 참조 23에 피팅 수행 합니다. 알 수 없는 기호 (때문에 크기 이미지를 사용 하 여)의 문제를 다루는 최저 강도 포인트 수 수 제외, 또는 비슷한 결과와 피팅 과정에서 추정. 확산 중 데이터에 대 한 해밍 회선 (이것은 더 간단한 세그먼트 k-공간 궤적 때문) 이미지 도메인 필터링 적용. 13에서 메서드에서 ADC 지도 맞게. 허 혈 성 조직의 병 변 식별에 대 한 명확한 대조를 제공 하는이 상호 D av 이미지 (1/D av)에 허 혈 성 조직을 식별. 관심 (목소리 야)의 허 혈 성 볼륨을 생성 하려면 값 하나의 평균 절대 편차와 중앙값의 위 전체-뇌 1/D av 유통의 복으로 허 혈 성 조직을 정의 합니다. 비 허 혈 성 반구에 동종 영역을 식별, 수직 축에 대 한 허 혈 성 목소리 야를 반영 합니다. 수동으로 조정 하는 중추 신 경계를 포함 하는 복을 포함 하 여 방지 하려면 비-허 혈 성 내가. 1 qT 및 qT 2 시간 관계를 결정 하기 위해 게시 MCAO, 각 쥐 및 시간-포인트, 1 qT 및 qT 2 지도에 허 혈 성 및 비-허 혈 성 내가 로드. 말은 휴식 시간을 추출 하 고 차이 계산 백분율 qT 1과 qT 2 반구 (δ T 1과 δ T 2)는 다음 수식을 사용 하 여: 방정식 어디 T x는 선택한 매개 변수, qT 1 또는 qT 2. 허 혈 성 목소리 야의 말은 휴식 시간을 의미 하 고 비-허 혈 성 목소리 야에 평균 휴식 시간. 비 허 혈 성 목소리 야 각 쥐 자체 제어 역할을 사용 해야 합니다. 사용 하 여 다음 조건을 확인 복 1 높은 qT qT 2: qT 1 또는 qT 2 분포의 중간 휴식 시간을 초과 하는 휴식 시간으로 허 혈 성 목소리 야 내 모든 복은 1 반-폭 절반-최대 (HWMH) 보다 더 많은 비-허 혈 성 목소리 야. 이러한 기준 휴식 시간으로 분류 될 95 번째 백분위 수에 이상 이어야 의미 ' 높은 '. 비 허 혈 성 목소리 야의 중간 휴식 시간 사용 하면 자체 제어 역할을 각 쥐. 감소 확산의 지역 내에서 휴식 시간 변경의 공간적 분포를 그림 식별 하 고 높은 qT 1 또는 qT 2 색상 코드 복 뿐만 아니라 둘 다 복 qT 1과 qT 2 상승 되 나 ' qT 1과 qT 2 중첩 '. 1 qT 및 qT 2, 병 변 크기를 결정 하기 위해 계산 매개 변수 f (로 기사 외에 의해 도입 18) MRI 데이터 각 쥐와 시간 포인트를 획득. f 1과 f 2 represent 1 높은 qT qT 2 복 수 허 혈 성 목소리 야의 크기의 비율 (각각). F 1과 f 2를 계산 하는 사용 다음 방정식: 어디 참조 휴식 시간 (qT 1 또는 qT 2), 의 수를 나타냅니다 ' 높은 '에 허 혈 성 목소리 야, 휴식 시간 복 의 수는 ' 낮은 ' 허 혈 성 목소리 야에 휴식 시간 복 및 , 내 복의 총 수 허 혈 성 목소리 야입니다. 1 높은 qT qT 2 복을 식별 하기 위한 기준은 섹션 3.2.3에에서 설명 되어 있습니다. ' 낮은 ' 복 복 휴식 시간 중간 qT 1 또는 한 HWHM에 의해 허 혈 성 비 목소리 야의 qT 2 보다는. 빼기 허 혈 또는 다른 병 리 17 휴식 시간 감소에 대 한 수 있습니다. 의 범위를 결정 ' qT 1 및 qT 2 중복 ' 뇌 볼륨의 비율으로 상승 된 qT 1과 qT 2 중복의 볼륨을 계산 하 여 이로써 라고도 ' V 중복 '. 다음과 같은 방정식을 사용 하 여: 어디, 모두 허 혈 성 목소리 야 내 복의 수를 나타냅니다 ' 높은 ' qT 1 및 ' 높은 ' qT 2와 전체 쥐 뇌에서 복의 총 수를 나타냅니다. QT 2 relaxometry 지도에 전체 뇌 주변의 목소리 야를 수동으로 생성 하 여 쥐 뇌에서 복의 수를 확인. 4. 허 혈 성 병 변 Triphenyletrazolium 염화 (TTC)의 확인 잘린, 직후 신중 하 게 두개골에서 쥐 뇌를 추출. 쥐 참 된 시간에서 10 분 이내이 절차를 완료. 냉장된 0.01 M 인산 염에 게 두뇌 두뇌 직렬 1 m m 두께 코로나 조각으로 섹션을 쥐 뇌 슬라이서 매트릭스를 사용 하기 전에 식 염 수 (PBS) 버퍼링. 단면, 후 품 어 각 뇌 조각, 어둠 속에서 30 분 동안 37 ° C에서 TTC를 포함 20 mL PBS에 24에서 권장 하는 대로. 1%의 TTC 농도 허용, 0.5%를 사용 하 여 향상 된 대비. 어두운 유지를 호 일에 섹션의 컨테이너 커버. 인큐베이션, 후 한 피 펫을 사용 하 여 TTC 솔루션을 제거 하 고 PBS의 세 가지 변화에 분할 영역을 씻어. 즉시 표준 가벼운 현미경과 디지털 카메라를 사용 하 여 슬라이스 사진. 5. 통계 분석 Matlab 및 통계 소프트웨어를 사용 하 여 통계 분석을 수행. 수행 피어슨 시간 매개 변수 씨의 관계를 결정 ' δ T 1의 관계를 확인 하려면 풀링된 쥐 데이터 상관 관계 s δ T 2, f 1과 f 2와 V 겹치는 시간 게시물 MCAO. 중요 한 선형 관계를 표시 하는 매개 변수 (p < 0.05), 관심의 매개 변수를 측정 하 여 뇌졸중 발병 시간을 예측할 수 있는지 여부를 확인 하려면 선형 최소 제곱 회귀를 수행. 제곱 평균 오차 (RMSE)를 사용 하 여 발병 시간 예측의 정확도 평가. 병 변 크기의 부 량 다른 qMRI 매개 변수에 따라 병 변 크기 비교를 단방향 행위 관련 ANOVAs와 ' s 최하위 차이 게시물-임시에 복의 평균 수에 허 혈 성 목소리 야 고 1 높은 qT qT 2 복의 평균 수. 차이 p에서 중요 하 게 고려 < 0.05. 구형 가정 Mauchly 당 충족 되지 않는 경우 ' s 구형 테스트, 올바른도 자유와 온실 Geisser 견적에 따르면 의미 값.

Representative Results

쥐에서 혈액 가스 프로 파일은 다음과 같습니다: 등2 95.8 ± 3.2%, P는는CO2 51.6 ± 2.9 mmHg, pH 7.30 ± 0.04. 일반적인 Dav, qT2 및 4 시간 포인트 게시물 MCAO 그림 1a의 처음 3 패널에 표시 됩니다에 대표적인 쥐의 중앙 조각에서 qT1 이미지. 그림 1 의 다른 패널에서 이미지 표시 빨간색과 높은 qT1, qT2 와 V중복 지역 허 혈 성 병 변 내에서 영역에 자동으로 검색 된 허 혈 성 병 변은 녹색으로 표시 됩니다. 최대 2 시간 포스트-MCAO, 높은 qT1 허 혈 성 병 변 내에서 지역 했다 높은 qT2 보다 훨씬 더 큰 (p < 0.01), 하지만 수렴 시간 (그림 1). Dav 에 의해 허 혈 성 병 변은 또한 높은 qT1 지구 보다 더 큰 (p < 0.05)과 qT2 (p < 0.05) 첫 두 시간 동안에서. QMRI 매개 변수에 시간 종속성은 그림 2에 표시 됩니다. 모든 qMRI 매개 변수가 시간 게시물 MCAO의 중요 한 예측 했다 (ΔT1: R2 = 0.71, δ T2: R2 = 0.75, f1: R2 = 0.53, f2: R2 = 0.82, V 중복: R2 = 0.87). 각 매개 변수에 대 한 RMSE에 따라 불확실성와 관련 된 시간 견적 이후 뇌졸중 발병 했다 ± δ T1, ± δ T2, ± f1와 f2, ±34 분 V중복에 대 한 ± 25 분 47 분 28 분 37 분. 따라서, V오버랩 뇌졸중 발병 이후 시간의 가장 정확한 견적을 했다. TTC의 얼룩 MCAO 주로 회색 문제 (그림 1의 d)에 돌이킬 수 없는 허 혈 성 손상을 확인 한 후 샘플 주위 6 h 두뇌. 그림 1: qMRI 매개 변수 예를 들어 쥐에서 허 혈 성 뇌졸중으로 인해 변화. (한) 보여줍니다 예제 qMRI 허 혈의 4 h 동안. 처음 네 개의 열 쇼 Dav 지도, qT2 지도, qT1 지도 T2 이미지를 각각가 중. 나머지 열 Dav 지도 자동으로 세그먼트 장애의 다양 한 표현으로 보여 줍니다. 자동으로 검색 된 Dav 병 변은 빨간색으로 5 열에 표시 됩니다. 열 6 Dav 병 변 높은 qT2 녹색으로 표시 된 빨간색 복으로 표시 됩니다. 열 7 D에에서av 병 변 높은 qT1 복 녹색에서 빨간색으로 표시 됩니다. 열 8 Dav 병 변 빨간색 복1 상승 된 qT qT2 (V오버랩)과 같이 녹색으로 표시 됩니다. (b)는 시간 0에 비 병 변 qT2 배포 시간 게시물 MCAO의 기능으로 Dav 병 변에서 qT2 의 분포를 보여줍니다. (c) 보여줍니다 해당 qT1 배포판 패널 (b)와 (c)에 인접 한 전설. (d) 동물 6 h 포스트 MCAO에 희생 했다 후 TTC 스테인드 두뇌 분할을 보여 줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오. 그림 2: 시간 게시물 MCAO 및 qMRI 매개 변수 사이 허 혈의 타이밍에 관련 된 관계. f1, (b)는 f2, (c), V중복, (d), δ T1 및 (e), (한) 표시 δ T2. 각 매개 변수 (빨간 실선)에 대 한 가장 적합 하며 RMSE 바 (검은 실선) 표시 됩니다. 점선은 MCAO 대상이 indivudual 5 쥐의 각을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Discussion

쥐에서 뇌졸중 발병 시간 추정에 대 한 현재 프로토콜 양적 확산 및 휴식 시간 MRI 데이터 신호 보다는 농도의 각각가 중된 미스터 대비 이미지19을 사용합니다. 최근의 증거 뇌졸중 발병 시간 14,25견적에서 이미지 농도의 열 등 한 성과를 가리킵니다. ‘ 확산-긍정적인 ‘ 선 병 변에서 우리의 MRI 프로토콜 제공 합니다1 qT 및 qT2 MRI 데이터에서 뇌졸중 발병 시간 정확도 절반 한 시간 정도. 그것은 qT2 데이터 능가 qT1의 일반적인 추세입니다. 개시 시간 결정에 대 한 최고의 정확도 겹치는 높은 qT1 과 qT2 (V오버랩)의 볼륨에서 얻은 것입니다.

유니폼, 비정상적인 qT1 영역 및 qT2 허 혈 성 병 변 내에서 흩어져 heterogeneously 감소 확산 계수 오히려 나타나는 동안 그림 1 에서 이미지를 보여줍니다. 이 발견 이전 관측은 고 6허 혈 인 한 병 태 생리 변화에 이러한 qMRI 매개 변수는 다른 감도 인해 가능성이 높습니다. 이 qMRI 매개 변수 뒤-허 혈 성 손상 26견적 조직 상태 및 개념의 형성 수 있습니다 제안 합니다. 실제로, 최근 전 임상 증거 포인트는이 쪽으로 확산 내 허 혈 성 손상의 정의 병 변 27. 따라서, 보급,1 qT 및 qT2 의 조합 잠재적으로 제공 정보를 뇌졸중 발병 시간 및 조직 상태, 둘 다 알 수 없는 증상을 가진 환자에 대 한 치료 결정에 대 한 임상적으로 유용 하다.

V중복 및 f2 뇌졸중 발병의 가장 정확한 견적 했다. 휴식 시간 측정의 혜택은 신호 농도 달리 그들은 되지 않습니다 자기장 이질성 및 양성자 밀도 6, 예상된 자기장을 포함 하 여와 같은 기술적 요인에 의해 발생 하는 고유의 변화에 민감한 18허 혈 성 병 변 내에서 변화입니다. QT1 와 f1 의 견적은 허 혈 시간에 따라 qT1 의 얕은 사면에 기여 하는 qT1 의 전술 bi phasic 반응으로 인해 발병 시간와 관련 된 불확실성을 감소 8,,1516변경 합니다. (그림 2)와 MRI 데이터는 이전 작품 13,14, 그에 따라 허 혈 성 및 contralateral 비-허 혈 성 뇌 사이의 차이점은 적절 하 게 휴식 시간의 시간 코스 선형 함수에서 설명합니다. 그러나 그것은,, 허 혈 때문 underpinning 유체역학 변경 하지 선형 1,18가지.

스트로크 시간에 대 한 현재 MRI 프로토콜 롱가 외. 절차 22를 사용 하 여 영구 허 혈을 복종 하는 쥐에 시연입니다. 그러나 우리의 경험에서는, MCAO의 쥐, 10-20%에서 유도 프로시저가 실패 롱가 외., ADC, 허 혈의 존재를 확인 하는 데 사용은 실험 수 종료 될 중간. MCAO 유도 종종 불완전 한 오 클 루 더 실을 예정 이다. 실험 실패에 따른 추가 요소 MCAO 장기간된 MRI 세션 동안 쥐의 최대 20%의 죽음을 일으키는 원인이 되는 심각한 절차입니다.

뇌졸중 발병 타이밍 프로토콜 영구 허 혈에만 적용 됩니다. 쥐 초점 국 소 빈 혈 reperfusion와, Dav 와 qT1 또는 qT2 사이 관계 Dav 복구, 하지만 하지 qT1 , 이전에 국 소 빈 혈의 기간에 따라 qT2 에 대 한 수 있습니다 해리는 reperfusion 8,28. 또한, 허 혈 성 손상의 진화 미세 나이 등 공동 morbidities (예를들면, 당뇨병, 고혈압, 심장 질환)에 영향을 미치는 요인의 개인 차이로 인해 뇌졸중 환자에서 더 많은 변수가 될 것입니다. 이러한 요소는 필연적으로 f1와 f2 V 인간의 선겹치는 시간 의존 좌우 하 고 따라서 임상 설정에서 조사 해야.

결론, qMRI 매개 변수는 뇌졸중 발병 시간 견적을 제공 합니다. V중복 및 f2 가장 정확한 견적을 제공 하 고 또한 수 있습니다 조직 상태의 유익. qMRI 따라서 임상 유익한 측면에서 알 수 없는 발병 시간으로 환자 치료 결정을 도울 수 있습니다. 여기 고려해 야 할 문제는 쥐 두뇌에서 회색-흰색 물질 비율 보다 훨씬 높습니다 인간, 이러한 뇌 조직의 종류에 유체역학 18다를 수 있습니다. 그럼에도 불구 하 고, f2, V오버랩 의 시간 의존에 조사를 추가 하 고 하이퍼 급성 뇌졸중 환자에서 qT2 보증.

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

BLM은 EPSRC 박사 재학의 받는 고에서 학교의 실험 심리학, 브리스톨 대학 동부 쪽 핀란드의 대학에 여행 허가 받았다. MJK는 엘리자베스 블랙 웰 연구소 및 Wellcome 신망 국제 전략적 지원 기금에 의해 자금 지원 [ISSF2: 105612/Z/14/Z]. KTJ와 OHJG는 핀란드의 아카데미, UEF 뇌 동부 쪽 핀란드의 대학에서와 Biocenter 핀란드 자금 전략에 의해 자금. 일 던 의료 신탁 [보조금 번호 R385/1114]에 의해 지원 되었다.

Materials

Magnetic Field Strength Operation Frequency
MRI scanner Agilent, Santa Clara, CA, USA 9.4T 400.13 MHz
Linear volume transmit RF-coil RAPID Biomedical, Rimpar, Germany – 400.13MHz
Actively decoupled receive coil RAPID Biomedical, Rimpar, Germany – 400.13MHz
Rat head holder RAPID Biomedical, Rimpar, Germany
i-Stat handheld blood-gas analyzer i-Stat Co, East Windsor, NJ, USA
Pneumatic pillow breathing rate monitor SA Instruments Inc, Stony Brook, NY, USA
Rodent rectal temperarure moniring device SA Instruments Inc, Stony Brook, NY, USA
Name Company
Chemicals
Isoflurane: Attane Vet 1000mg/g Piramal Healthcare UK Ltd, Northumberland, UK
2,3,5-Triphenyltetrazolium cholide=TTC Sigma-Aldrich, Gillinham, Dorset, UK
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referenzen

  1. Siesjö, B. K. Mechanisms of ischemic brain damage. Crit. Care Med. 16, 954-963 (1988).
  2. Astrup, J., Siesjö, B. K., Symon, L. Thresholds in cerebral ischemia: the ischemic penumbra. Stroke. 12, 723-725 (1981).
  3. Hacke, W., et al. Association of outcome with early stroke treatment: pooled analysis of ATLANTIS, ECASS, and NINDS rt-PA stroke trials. Lancet. 363, 768-774 (2004).
  4. Rudd, A. G., et al. Stroke thrombolysis in England, Wales and Northern Ireland: how much do we do and how much do we need?. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 82, 14-19 (2011).
  5. George, M. G., et al. Paul Coverdell National Acute Stroke Registry Surveillance – four states, 2005-2007. MMWR Surveill Summ. 58, 1-23 (2009).
  6. Kauppinen, R. A. Multiparametric magnetic resonance imaging of acute experimental brain ischemia. Prog NMR Spectr. 80, 12-25 (2014).
  7. Moseley, M. E., et al. Early detection of regional cerebral ischemia in cats: comparison of diffusion and T2-weighted MRI and spectroscopy. Magn Reson Med. 14, 330-346 (1990).
  8. Kettunen, M. I., et al. Interrelations of T(1) and diffusion of water in acute cerebral ischemia of the rat. Magn Reson Med. 44, 833-839 (2000).
  9. Wintermark, M., et al. Acute stroke imaging research roadmap. Stroke. 39, 1621-1628 (2008).
  10. Knight, R. A., Dereski, M. O., Helpern, J. A., Ordidge, R. J., Chopp, M. Magnetic resonance imaging assessment of evolving focal cerebral ischemia. Comparison with histopathology in rats. Stroke. 25, 1252-1261 (1994).
  11. Madai, V. I., et al. DWI intensity values predict FLAIR lesions in acute ischemic stroke. PLoS One. 9, e92295 (2014).
  12. Siemonsen, S., et al. Quantitative T2 values predict time from symptom onset in acute stroke patients. Stroke. 40, 1612-1616 (2009).
  13. Jokivarsi, K. T., et al. Estimation of the onset time of cerebral ischemia using T1 and T2 MRI in rats. Stroke. 41, 2335-2340 (2010).
  14. Rogers, H. J., et al. Timing the ischemic stroke by 1H-MRI: Improved accuracy using absolute relaxation times over signal intensities. NeuroReport. 25, 1180-1185 (2014).
  15. McGarry, B. L., et al. Stroke onset time estimation from multispectral quantitative magnetic resonance imaging in a rat model of focal permanent cerebral ischemia. Int J Stroke. , (2016).
  16. Calamante, F., et al. Early changes in water diffusion, perfusion, T1, and T2 during focal cerebral ischemia in the rat studied at 8.5 T. Magn Reson Med. 41, 479-485 (1999).
  17. Gröhn, O. H. J., et al. Graded reduction of cerebral blood flow in rat as detected by the nuclear magnetic resonance relaxation time T2: A theoretical and experimental approach. J Cereb Blood Flow Metab. 20, 316-326 (2000).
  18. Knight, M. J., et al. A spatiotemporal theory for MRI T2 relaxation time and apparent diffusion coefficient in the brain during acute ischemia: Application and validation in a rat acute stroke model. J Cereb Blood Flow Metab. 36, 1232-1243 (2016).
  19. Thomalla, G., et al. DWI-FLAIR mismatch for the identification of patients with acute ischaemic stroke within 4·5 h of symptom onset (PRE-FLAIR): a multicentre observational study. Lancet Neurol. 10, 978-986 (2011).
  20. Petkova, M., et al. MR imaging helps predict time from symptom onset in patients with acute stroke: implications for patients with unknown onset time. Radiology. 257, 782-792 (2010).
  21. Hoehn-Berlage, M., et al. Evolution of regional changes in apparent diffusion coefficient during focal ischemia of rat brain: the relationship of quantitative diffusion NMR imaging to reduction in cerebral blood flow and metabolic disturbances. J. Cereb. Blood Flow Metab. 15, 1002-1011 (1995).
  22. Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20, 84-91 (1989).
  23. Nekolla, S., Gneiting, T., Syha, J., Deichmann, R., Haase, A. T1 maps by K-space reduced snapshot-FLASH MRI. J Comput Assist Tomogr. 16, 327-332 (1992).
  24. Joshi, C. N., Jain, S. K., Murthy, P. S. An optimized triphenyltetrazolium chloride method for identification of cerebral infarcts. Brain Res Brain Res Protoc. 13, 11-17 (2004).
  25. McGarry, B. L., et al. Determining stroke onset time using quantitative MRI: High accuracy, sensitivity and specificity obtained from magnetic resonance relaxation times. Cerebrovasc Dis Extra 6. 6, 60-65 (2016).
  26. Fiehler, J., et al. Severe ADC decreases do not predict irreversible tissue damage in humans. Stroke. 33, 79-86 (2002).
  27. Lestro Henriques, I., et al. Intralesional Patterns of MRI ADC Maps Predict Outcome in Experimental Stroke. Cerebrovasc Dis. 39, 293-301 (2015).
  28. Kettunen, M. I., Gröhn, O. H. J., Silvennoinen, M. J., Penttonen, M., Kauppinen, R. A. Quantitative assessment of the balance between oxygen delivery and consumption in the rat brain after transient ischemia with T2-BOLD magnetic resonance imaging. J Ceber Blood Flow Metab. 22 (3), 262-270 (2002).

Tags

Magnetic Resonance ImagingStroke Onset TimeIschemic StrokeApparent Diffusion CoefficientT1 And T2 Relaxation TimesPermanent Focal IschemiaMiddle Cerebral Artery OcclusionRat ModelSemi-automated Computer Routine

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Diesen Artikel zitieren
McGarry, B. L., Jokivarsi, K. T., Knight, M. J., Grohn, O. H., Kauppinen, R. A. A Magnetic Resonance Imaging Protocol for Stroke Onset Time Estimation in Permanent Cerebral Ischemia. J. Vis. Exp. (127), e55277, doi:10.3791/55277 (2017).
Zitat herunterladen
Nachdrucke und Berechtigungen

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image