A Magnetic Resonance Imaging Protocol for Stroke Onset Time Estimation in Permanent Cerebral Ischemia

Bryony L. McGarry; Kimmo T. Jokivarsi; Michael J. Knight; Olli H.J. Grohn; Risto A. Kauppinen

doi:10.3791/55277

JoVE Journal > Neuroscience

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Neurociencias

Магнитно-резонансная томография протокол для оценки времени начала инсульта в постоянных церебральной ишемии

Published: September 16, 2017

doi:

10.3791/55277

Bryony L. McGarry*¹, Kimmo T. Jokivarsi*², Michael J. Knight¹, Olli H.J. Grohn², Risto A. Kauppinen¹

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

Протокол для оценки времени начала инсульта в мышиной модели инсульта, используя параметры количественных магнитно-резонансная томография (qMRI) описано. Процедура использует диффузии МРТ для разграничения острого инсульта поражения и количественные T₁ и T₂ (qT₁ и₂qT) времена релаксации для сроков инсульта.

Abstract

МРТ обеспечивает чувствительных и конкретных изображений инструмент для выявления острого ишемического инсульта при помощи коэффициент снижения диффузии воды мозга. В мышиной модели ишемического инсульта увеличить различия в количественных T₁ и T₂ МРТ времена релаксации (qT₁ и₂qT) ишемического поражения (разделенное низкой диффузии) и контралатеральной полушарии не ИБС с время от начала инсульта. Время зависимость МРТ время релаксации различия эвристически описывается линейной функцией и таким образом обеспечивает простой оценки времени начала инсульта. Кроме того объемы аномальные qT₁ и₂ qT в пределах ишемического поражения линейно возрастать со временем, предоставление дополнительного метода для ход времени. (Полу) автоматического обычной компьютер основанный на количественных диффузии коэффициент представлено разграничение ишемическим инсультом ткани в крыса ишемии. Эта процедура также определяет полушария различия в qT₁ и qT₂ времена релаксации местоположение и объем аномальные qT₁ и₂ вокселей qT в пределах очага поражения. Неопределенности, связанные с началом времени оценки qT₁ , qT₂ МРТ данных отличаться от ± 25 мин ± 47 мин за первые 5 часов инсульта. Наиболее точные оценки времени начала может быть получен путем определения количественных показателей объема дублирования томов для поражения аномальные qT₁ и qT₂ , называется «V^{Перекрытие}» (± 25 мин) или путем определения количественных показателей полушария различия в qT₂ времена релаксации только (± 28 min). В целом qT₂ производных параметров превосходят те от qT₁. Текущий протокол МРТ проверяется на hyperacute этапе постоянного фокуса ишемии модели, которые не могут быть применимы к ишемии переходных фокуса мозга.

Introduction

Ткани мозга особенно подвержена ишемии из-за высокой зависимости окислительного фосфорилирования синтез АТФ и ограниченные энергетические запасы. Ишемия приводит к Тонкие время зависимых ионных изменения внутриклеточной и внеклеточного пространства, которые ведут к перераспределению воды бассейнов мозга, релиз excitotoxic нейротрансмиттеров и в конечном итоге начало деструктивных процессов ¹. В фокуса ишемии повреждение тканей распространяется за пределы первоначального ядра, если поток крови не восстанавливается в течение определенного периода времени ². Время наступления инсульта в настоящее время является одним из ключевых критериев клинических решений для медикаментозного лечения ишемического инсульта, включая реканализации тромболитической агентов ³. Следовательно многие пациенты автоматически непригодной для тромболитической терапии из-за неизвестных симптомов наступления времени, ввиду штриха, происходящих во время сна («ход wake-up»), отсутствие свидетелей, или не знают о симптомы ⁴^,⁵. Процедура, которая определяет время наступления инсульта требуется таким образом так, что такие пациенты могут быть рассмотрены для тромболизиса.

МРТ датчики воды в естественных условиях. Динамика которых сильно возмущенного острых ишемических энергетической недостаточности ⁶. Прежде всего диффузии воды регулируется поступательное движение (тепловые) молекул воды уменьшается в начале моменты ишемии из-за недостаточности энергии ⁷. Это в свою очередь приводит к деполяризации аноксии нервные клетки ⁸. Диффузия МРТ (DWI) стал золотым стандартом диагностики изображений модальности для острого инсульта ⁹. Сигнал DWI быстро увеличивается в ответ на ишемию, позволяя ишемии ткани должны быть определены, но не показывают любое время зависимость в течение первых нескольких часов ¹⁰ишемического инсульта. Кроме того количественные показатели воды диффузии например коэффициент диффузии очевидной (ADC) или след тензора диффузии (D_av) быстро снижаются в ишемичных тканях, но показывают никакого отношения с время от начала инсульта в животных инсульта модели ¹⁰ и больных ¹¹.

Количественные параметры релаксации МРТ (qMRI), qT₁, qT₂ и qT_1ρ, регулируются вращательное движение и обмена воды атомов водорода и показать сложные зависящих от времени изменения в следующем паренхимы мозга ишемической энергетической недостаточности ⁶. Такие зависимые от времени изменения позволили время наступления инсульта оценивается в ¹² пациентов и Животные модели ишемии ¹³^,¹⁴^,¹⁵. В крыса фокуса инсульт qT_1ρувеличивается почти мгновенно после начала ишемии и линейно продолжается по крайней мере 6 часов ¹³^,¹⁴. времена релаксации₁ qT также увеличить в зависимости от времени моды в ишемического мозговой ткани, которые могут быть описаны две константы времени: первоначальный этап быстро последовали медленная фаза длится часов ⁸^,¹⁶. Из-за этого увеличения двухфазный использование qT₁ в ход времени может быть более сложной, чем qT_1ρ МРТ ¹⁵. времена релаксации₂ qT также показывают Би фазовые изменения в крыса фокуса инсульт, whereby там первоначального сокращения в течение первого часа, а затем линейное увеличение времени ¹³. Первоначальное сокращение можно объяснить два параллельных работает факторов, включая: (i) накопление deoxyhemoglobin в так называемые «негативные крови оксигенации уровня зависимых эффект» и (ii), сдвиг в внеклеточной воды внутриклеточное пространство ¹⁷^,¹⁸. Время зависимых увеличение qT₂ вероятно вследствие цитотоксической и/или отек vasogenic с последующей разбивкой внутриклеточных макромолекулярных структур ¹⁸. QT_1ρ и qT₂ данных предоставляют точные оценки времени начала инсульта в доклинических моделей ¹⁴. qT₂ ¹² и T₂-взвешенный сигнал интенсивности ¹⁹^,²⁰ также были использованы для оценки времени начала инсульта в клинических условиях.

В дополнение к полушария различия в количественных времена релаксации пространственное распределение повышенных времена релаксации в регионе ишемического может также служить суррогатов для инсульта начала время ¹⁴. В моделях крыса инсульта, регионы с повышенными qT_1ρ, qT₂ и qT₁ времена релаксации изначально меньше, чем диффузии определяется ишемического поражения, но увеличить время ¹⁴^,¹⁵^, ²¹. Поэтому количественная оценка пространственного распределения повышенных времена релаксации как процент от размера ишемического поражения также позволяет время наступления инсульта быть примерно ¹⁴^,¹⁵. Здесь мы описываем протокол для определения времени начала инсульта в мышиной модели инсульта, с помощью параметров qMRI.

Protocol

животных процедуры были проведены согласно рекомендации 86/609/EEC директивы Совета Европейского сообщества и одобрены животное уход и использование комитета университета Восточной Финляндии, Куопио, Финляндия. 1. животное модель Anesthetize самцов крыс Wistar весом 300-400 г с изофлюрановая в N 2/o 2 потока (70% / 30%) через маску для продолжительности операции и МРТ экспериментов. Побудить анестезии в вентилированные капюшон. Поддерживать уровень изофлюрановая между 1,5 и 2,4%. Монитор глубины анестезии во время МРТ от дыхания частоты через пневматические подушки под туловище. Отсутствие реакции на щепотку рефлекс воспринимается как знак достаточной глубины для хирургического наркоза. Использование изофлюрановая мусорщик прилагается к магниту родила. Выполнять постоянный средней мозговой артерии окклюзии (СМАо) чтобы побудить фокуса ишемического инсульта. Использовать модель потоков внутрипросветная для СМАо и осуществлять операции согласно методы, предоставленные Лонга и др. 22. оставить наложения поток (кремний ПТФЭ накаливания закаленное монофил, диаметр 0,22 мм) на месте в течение всего эксперимента МРТ. Анализ газов артериальной крови и рН, используя анализатор крови. Во время МРТ, монитор, частота дыхания с пневматической подушкой под туловище и ректальной температуры, с использованием ректальной температуры, система мониторинга. Поддерживать температуру ядра недалеко от 37 ° C, с использованием воды, грелку под туловище. Сразу же после СМАо, безопасный крыса в колыбели в центре магнита родила с помощью крыса держатель. Придать 2 мл физраствора внутрибрюшинно до передачи крыс в магнит родила. 2. МРТ приобрести МРТ данных с использованием 9.4T / 31 см (с 12-см градиента вставки) горизонтальные магнит интерфейсом к консоли с активно отделенных линейный объем передатчика и квадратурных приемник катушки пару. Сканировать каждый Крыса до 5 h пост СМАо. Часовые интервалы (60, 120, 180, 240 мин пост СМАо), приобрести 12 конгруэнтно пробы (0,5 мм срез разрыв, толшины = 1 мм, поле зрения = 2.56 x 2.56 см) корональные срезы след тензора диффузии (2.2.1.), (2) T Карр-Перселл-Meiboom-Гилл 2.2.2.) и быстро низкий угол выстрела T 1 (2.2.3.). Получить след изображения тензора диффузии (D av = 1/3 след [D]) с тремя биполярного градиентов вдоль каждой оси (продолжительность градиент диффузии = 5 мс, то время диффузии = 15 мс) и три b значения (0, 400 и 1400 s/мм-2 s), где, Δ = 15 мс, ∂ = 5 мс, эхо времени (TE) = 36 МС, время повторения (TR) = 4000 мс и приобретение время = 7.36 мин Получить Карр-Перселл-Meiboom-Гилл T 2 последовательности с 12 эхо для количественной оценки 2 T, где эхо интервал = 10 мс, TR = 2000 мс и приобретение время = 4.20 мин Получить быстро низкий угол выстрела (FLASH) для T-1, где время от инверсии первой вспышки последовательности (10 Т) является 7.58 МС, с шагом 600 мс 10 инверсий до 5407.58 МС, TR = 5.5 мс, время между импульсами инверсии (T отдыха ) = 10 s и приобретение время = 8,20 мин 3. Обработка изображений Расчет relaxometry и ADC карты: вычислить qT 2, qT 1 и ADC карты с использованием функций Matlab, представленная на сайте Бристольский университет [DOI:10.5523/bris.1bjytiabmtwqx2kodgbzkwso0k], для Это входные данные файла путь к расположению данных МРТ. Для T 2 данных, применять Хемминга, фильтрация в k пространстве до реконструкции изображений (или в области изображения, свертки, эквивалентные результаты, но вычислительно менее эффективно). Вычислить, qT 2 карты, принимая логарифма каждого временных рядов и решения на voxel мудрый основе линейных наименьших квадратов (Би экспоненциальный подходят также могут быть выполнены до T 2 распадов, но voxel мудрый F-тесты тесты показали, что вокселей в пределах изображения, для которого дополнительные параметры не могут быть оправданы). Для T 1 данные, применять Хемминга, фильтрация в k пространстве до реконструкции изображений. Выполняет T 1 монтаж согласно методов, указанных в ссылке 23. Чтобы справиться с проблемой неизвестный знак (за счет использования масштаба изображения), точку наименьшей интенсивности могут быть исключены или оценивается в ходе установки с аналогичными результатами. Для диффузии взвешенных данных, применять Хемминга, фильтрация по свертки в домене изображения (это более простым благодаря траектории сегментирована k пространства). Fit ADC карты методом в 13. Идентификации ишемии ткани выявления ишемии ткани на взаимные D av изображений (av 1/D), как это обеспечивает четкий контраст для идентификации поражения. Для создания ишемического томов интерес (VOI), определите ишемии ткани как вокселей с значения один средний абсолютное отклонение выше значение медианы целом мозг 1/D av распределения. Для выявления гомологичных регионов в не ИБС полушарии, отражают ишемического VOI относительно вертикальной оси. Вручную настроить не связанная с ИБС VOIs во избежание включая вокселей, содержащие спинномозговой жидкости. Для определения отношения qT 1 и 2 qT с временем должность СМАо, для каждого крыса и время точка, загрузить ишемического и не связанная с ИБС VOIs на qT 1 и 2 карты на qT. Экстракт средние времена релаксации и рассчитать процентную разницу в qT 1 и 2 qT между полушариями (ΔT 1 и ΔT 2), используя следующее уравнение:

где T x является выбранный параметр, qT 1 или 2 qT. относится к среднее время релаксации ишемического VOI и Среднее время релаксации в не ИБС VOI. Не связанная с ИБС VOI должны использоваться таким образом, чтобы каждый Крыса служит в качестве своего собственного управления. Использовать следующие критерии для выявления вокселей с повышенными qT 1 и 2 qT: любой вокселей в течение ишемической VOI с времен релаксации, превышающий средний время релаксации qT 1, qT 2 распространение в не связанная с ИБС VOI более чем на половину ширины на половину максимум (HWMH). Эти критерии означают времена релаксации должен находиться в ой персентили 95 или выше, чтобы быть классифицированы как ' высокой '. Использование средний время релаксации не связанная с ИБС VOI позволяет каждый Крыса в качестве своего собственного управления. Картина пространственного распределения времени релаксации изменений в регионах снижение диффузии, идентифицировать и вокселей цветовой код с повышенными qT 1 или 2 qT, а также вокселей как с повышенными qT 1 и qT 2 назвать ' qT 1 и qT 2 перекрываются '. Для определения размера поражения согласно qT 1 и 2 qT, вычислить параметр f (как представленный рыцарь и др. 18) от данных МРТ, приобретенных для каждого крыса и момент времени. 1 f и f 2 представителиt количества вокселей с высоким qT 1 или 2 qT (соответственно) в процентах от размера ишемического VOI. Использовать следующее уравнение для расчета 1 f и f 2: где относится к время релаксации (qT 1 или 2 qT), относится к числу ' высокой ' вокселей время релаксации в ишемичных VOI, количество ' низкой ' вокселей время релаксации в ишемичных VOI и , общее количество вокселей в пределах ишемические VOI. В раздел 3.2.3 излагаются критерии для выявления вокселей с повышенными qT 1 и 2 qT. ' низкий ' вокселей являются вокселей с релаксации раз меньше, чем средний qT 1 или 2 qT не связанная с ИБС VOI, один HWHM. Вычитание из позволяет для уменшения в времена релаксации благодаря ишемии или других патологий 17. определить степень ' qT 1 и qT 2 перекрытия ' путем расчета объема перекрывающихся повышенных qT 1 и qT 2 в процентном отношении весь мозг томов, настоящим называют ' V, перекрываются '. Используйте следующее уравнение: где, относится к числу вокселей в течение ишемической VOI с обоими ' высокой ' qT 1 и ' высоких ' qT 2 и представляет общее количество вокселей в мозг всего крыса. Определить количество вокселей в мозге крыс можно вручную создать VOI вокруг весь мозг на картах relaxometry qT 2. 4. Проверка ишемического поражения с Triphenyletrazolium хлорид (TTC) сразу же после обезглавливания, тщательно извлечь мозга крысы из черепа. Выполнить эту процедуру в течение 10 минут от времени крыса была обезглавлена. Магазин мозги в охлажденных фосфата 0,01 М буфер солевой раствор (PBS) перед использованием матрицы срез мозга крысы к разделу мозга ломтиками серийный 1 мм толстой корональных. После разрезания, инкубировать каждый ломтик мозга в PBS 20 мл, содержащих TTC при 37 ° C на 30 мин в темноте, как это рекомендовано в 24. Хотя концентрация TTC 1% является приемлемым, используют 0,5% для улучшения контрастности. Обложка контейнеры секций в фольгу, чтобы держать его темные. После инкубации, удалите TTC решения с помощью пипетки и вымойте ломтики в три изменения PBS. Сразу же фотография ломтиками, используя стандартный световой микроскоп и цифровой фотоаппарат. 5. Статистический анализ проводить статистический анализ с использованием Matlab и статистического программного обеспечения. Определение взаимосвязи параметров MR со временем выполнять Пирсон ' s корреляции на Объединенные Рац данных для определения отношения ΔT 1, ΔT 2, f 1 и f 2 и V Перекрываются с поста время СМАо. Для параметров, которые показывают значительное линейной зависимости (p < 0,05), выполняют линейной регрессии наименее квадратных определить ли время наступления инсульта могут быть предсказаны количественного параметра интерес. Для оценки точности оценки времени начала использовать корень квадратный из среднего квадрата ошибки (СКО). Количественная оценка размера поражения для сравнения размеров поражения согласно различных qMRI параметры, одностороннего поведения связанных с ANOVAs и Фишер ' s наименее значительные различия пост hoc на среднее количество вокселей в Ишемическая VOI и среднее количество вокселей с высоким qT 1 и 2 qT. Различия являются значительными в p < 0,05. Если предположения сферичности не удовлетворяются за Mauchly ' s шарообразности тест, правильный степеней свободы и значение значения согласно оценкам парниковых Geisser.

Representative Results

Через крыс газ профили крови были следующие: так2 95,8 ± 3,2%, PCO2 51,6 ± 2,9 мм рт.ст и рН 7.30 ± 0,04. Типичный Dav, qT2 и qT1 изображения из Центральной ломтик представитель крысы на 4 пост точки время СМАо отображаются в первых 3 панели Рисунок 1a. Изображения в других панелях на рисунке 1 показывают, автоматически обнаруженных ишемического поражения в красном и регионах в пределах ишемического поражения с повышенными qT1, qT2 и регионах с VПерекрытие отображаются зеленым цветом. До 2 h пост СМАо, регионы с высоким qT1 в пределах ишемического поражения были значительно больше, чем высокие qT2 (p < 0,01), но конвергентных со временем (рис. 1). Ишемического поражения, Dav также был больше, чем в регионах высокого qT1 (p < 0,05) и qT2 (p < 0,05) в первые два часа. На рисунке 2показаны зависимости времени qMRI параметров. Все параметры qMRI были достоверными предикторами поста время СМАо (ΔT1: R2 = 0,71, ΔT2: R2 = 0,75, f1: R2 = 0,53, f2: R2 = 0,82, V Перекрытие: R2 = 0,87). Основываясь на RMSE для каждого параметра, неопределенности, связанные с оценки времени после наступления инсульта были ± 37 мин для ΔT1, ± 28 мин для ΔT2, ± 47 мин для f1, ±34 мин для f2и ±25 мин для Vперекрываются. Таким образом VПерекрытие дал наиболее точную оценку времени с момента начала инсульта. TTC окрашивание мозги образцы около 6 ч после СМАо проверки необратимые ишемические повреждения преимущественно в серое вещество (рис. 1 d). Рисунок 1: изменения в параметрах qMRI благодаря ишемического инсульта в примере крыса. () показывает пример qMRI изображения в течение 4 ч ишемии. Первые четыре колонки показывают Dav карты, qT2 карты, карты1 qT и T2 взвешенных изображений соответственно. Оставшиеся столбцы показывают, что Dav карты с различных представлений автоматически сегментирована поражений. Автоматически обнаруженных очага пораженияav D приводится в колонке 5 в красный цвет. В колонке 6 Dav поражения показано в красном с вокселей с высоким qT2 показаны зеленым цветом. В колонке 7 Dav поражения показано в красном с высоким qT1 вокселей показано зеленым цветом. В колонке 8 Dav поражения показано в красном с вокселей с повышенными qT1 и qT2 (VПерекрытие) показаны зеленым цветом. (b) показывает распределение qT2 Dav поражения как функция времени пост СМАо, а также распределение2 qT не поражения во время ноль. (c) показывает соответствующий qT1 дистрибутивы, прилегающих легенда, относящихся к панели (b) и (c). (d) показывает ломтиком TTC-окрашенных мозга после животного был пожертвован в пост СМАо 6 ч. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры. Рисунок 2: отношения между время пост СМАо и qMRI параметров, имеющих отношение к времени ишемии. () показывает f1, (b) в f2, (c), V,перекрываются, (d), ΔT1 и (e), ΔT2. Лучше всего подходят для каждого параметра (сплошная красная линия) и отображаются RMSE полосы (сплошные черные линии). Пунктирные линии представляют каждый из indivudual 5 крыс, подвергается СМАо. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Discussion

Текущий протокол для оценки времени начала инсульта в крыс использует количественных диффузии и время релаксации МРТ данных, вместо того, чтобы сигнал интенсивности соответствующих взвешенных MR контраст изображения¹⁹. Последние данные указывают на уступает производительности изображения интенсивностей в оценке ход начала время ¹⁴^,²⁵. В «диффузии положительных» инсульта поражения наших МРТ протокол обеспечивает ход начала раз от qT₁ , qT₂ МРТ данных и с точностью до половины часа или около того. Это общая тенденция, что qT₂ данных превосходит qT₁. Самую высокую точность для определения времени начала получается из объема перекрывающихся повышенных qT₁ и qT₂(V^{перекрываются}).

Изображения в Рисунок 1 продемонстрировать, что в то время как коэффициент снижения диффузии появляется довольно равномерным, регионы с ненормальным qT₁ и₂ qT гетерогенно разбросаны в пределах ишемического поражения. Этот вывод в соответствии с предыдущими замечаниями и вероятно из-за различных особенностей этих параметров qMRI патофизиологических изменений, вызванных ишемии ⁶. Это предполагает, что параметры qMRI может быть информативным ткани статус и поддерживает понятий, что дви чрезмерно оценкам ишемического повреждения ²⁶. Действительно недавние Доклинические данные баллы неоднородность ишемического повреждения в течение диффузии определяется поражения ²⁷. Таким образом сочетание диффузии qT₁ , qT₂ потенциально предоставляет информацию о инсульта начала время и тканей, оба из которых являются клинически полезными для лечения решений относительно пациентов с неизвестного начала.

V^{перекрываются} и f₂ дал наиболее точные оценки времени начала инсульта. Преимущество количественного времена релаксации заключается в том, что в отличие от интенсивности сигнала они нечувствительны к присущие изменения, вызванные технических факторов, таких как неоднородности магнитного поля и протонной плотности ⁶, включая ожидаемый магнитного поля вариации в пределах ишемического поражения ¹⁸. Снижение неопределенности, связанной с начала времени оценки qT₁ и f₁ , вероятно, из-за вышеупомянутых Би фазовые ответ₁ qT ишемии, которая способствует мелкой наклон₁ время зависимых qT Измените ⁸^,^,¹⁵¹⁶. Данные МРТ (рис. 2) в соответствии с предыдущих работ ¹³^,¹⁴, в том время курсы времени релаксации, различия между ишемической и контралатерального мозга не связанная с ИБС, адекватно описывается линейной функции. Это, однако, важно отметить, что основу гидродинамических изменения, обусловленные ишемией, не линейная ¹^,¹⁸.

Текущий протокол МРТ для инсульта время проявляется в крыс, подвергается постоянным ишемии, с помощью процедуры Longa et al. ²². По нашему опыту, Longa et al., процедура не может побудить СМАо в 10-20% крыс однако, как ADC используется для проверки наличия ишемии, эксперименты могут быть прекращены досрочно. Неспособность побудить СМАо, часто из-за несовершенной окклюдера потока. Еще одним фактором, что приводит к экспериментальной сбоев, что СМАо является тяжелая процедура гибели до 20% крыс во время продолжительной сессии МРТ.

Протокол сроков наступления инсульта применяется только к постоянным ишемии. В крыса фокуса ишемии с реперфузии отношения между D_av и qT₁ или₂ qT будет отделить как D_av восстанавливается, но может не для qT₁ и₂ qT в зависимости от продолжительности ишемии до реперфузии ⁸^,²⁸. Кроме того эволюция ишемического повреждения склонны быть более переменной в инсульт пациентов из-за индивидуальных различий в факторы, влияющие на микроциркуляцию, таких как возраст и сопутствующие заболевания (например, сахарный диабет, гипертония, болезни сердца). Эти факторы неизбежно окажет влияние зависимость f₁, f₂ и V^{перекрываются} в человека штрихов и таким образом требует расследования в клинических условиях.

В заключение, qMRI параметры предоставляют оценки времени начала инсульта. V^{перекрываются} и f₂ предоставить наиболее точные оценки и может также быть информативным ткани статуса. qMRI таким образом может быть клинически полезным с точки зрения пособничество решений лечения для пациентов с неизвестного начала времени. Вопрос должен рассматриваться здесь, что соотношение серого до белого вещества в мозге крыс намного выше, чем в организме человека, и гидродинамики в эти типы ткани мозга могут различаться ¹⁸. Тем не менее, дальнейшее расследование в зависимость от времени f₂, V,^{перекрываются} и₂ qT в гипер острый инсульт пациентов является оправданным.

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

BLM является получателем EPSRC PhD студенчества и получил грант путешествия в Университете Восточной Финляндии от школа экспериментальной психологии, Бристольский университет. MJK финансируется Элизабет Blackwell институтом и Фондом международной стратегической поддержки Wellcome Trust [ISSF2: 105612/Z/14/Z]. Академия Финляндии, УЭФ-мозг стратегического финансирования от Университет Восточной Финляндии и Финляндией биоцентр финансируются Наметилась и OHJG. Работа была поддержана Dunhill медицинской доверять [номер R385/1114 гранта].

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

Referencias

Siesjö, B. K. Mechanisms of ischemic brain damage. Crit. Care Med. 16, 954-963 (1988).
Astrup, J., Siesjö, B. K., Symon, L. Thresholds in cerebral ischemia: the ischemic penumbra. Stroke. 12, 723-725 (1981).
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).
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).
George, M. G., et al. Paul Coverdell National Acute Stroke Registry Surveillance – four states, 2005-2007. MMWR Surveill Summ. 58, 1-23 (2009).
Kauppinen, R. A. Multiparametric magnetic resonance imaging of acute experimental brain ischemia. Prog NMR Spectr. 80, 12-25 (2014).
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).
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).
Wintermark, M., et al. Acute stroke imaging research roadmap. Stroke. 39, 1621-1628 (2008).
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).
Madai, V. I., et al. DWI intensity values predict FLAIR lesions in acute ischemic stroke. PLoS One. 9, e92295 (2014).
Siemonsen, S., et al. Quantitative T2 values predict time from symptom onset in acute stroke patients. Stroke. 40, 1612-1616 (2009).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
Longa, E. Z., Weinstein, P. R., Carlson, S., Cummins, R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats. Stroke. 20, 84-91 (1989).
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).
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).
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).
Fiehler, J., et al. Severe ADC decreases do not predict irreversible tissue damage in humans. Stroke. 33, 79-86 (2002).
Lestro Henriques, I., et al. Intralesional Patterns of MRI ADC Maps Predict Outcome in Experimental Stroke. Cerebrovasc Dis. 39, 293-301 (2015).
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).

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Citar este artículo

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).