עבור קו תחילת זמן להערכת במודל של עכברים של שבץ ניצול פרמטרים כמותיים תהודה מגנטית (qMRI) פרוטוקול המתואר. ההליך מנצלת דיפוזיה MRI על תיחום של הנגע שבץ חריפה ו T כמותי1 , T פי2 (qT1 ו- qT2) הרפיה לתזמון של שבץ.
MRI מספקת כלי הדמיה רגיש וספציפי כדי לזהות שבץ איסכמי אקוטי באמצעות מקדם דיפוזיה מופחתת של מים במוח. במודל של עכברים של שבץ איסכמי, להגדיל את ההבדלים T כמותי1 ו- T פי של הרפיה2 MRI (qT1 ו- qT2) בין הנגע איסכמי (המותווית על ידי דיפוזיה נמוך) והצד שאינו-איסכמי contralateral עם הזמן בין תחילת העבודות. התלות בזמן של MRI בזמן רגיעה ההבדלים בשיטה יוריסטית מתואר על ידי פונקציה קווית, ובכך מספק הערכה פשוטה של קו תחילת הזמן. בנוסף, אמצעי האחסון של qT חריג1 ו- qT2 בתוך הנגע איסכמי להגדיל באופן ליניארי עם הזמן לספק שיטה משלימה לתזמון שבץ. (חצי) אוטומטי שגרתי מחשב מבוסס על כימות פעפוע מקדם מוצג על רקמות שבץ איסכמי אקוטי עכברוש איסכמיה. רוטינה זו קובעת גם הבדלים hemispheric qT1 ו- qT2 הרפיה פעמים ואת מיקום נפח של qT חריג1 ו- qT voxels2 בתוך הנגע. אי הוודאויות הקשורים עם תחילת הערכות זמן של qT1 , נתונים2 MRI qT להשתנות מ ± 25 דקות ± 47 דקות 5 השעות הראשונות של שבץ. הערכות זמן תחילת המדויקות ביותר יכול להיות מתקבל על ידי לכימות נפח חופפיםqT חריג1 ו- qT הנגע כרכים , כינה ‘ Vחופפים‘ (± 25 דקות) או על-ידי לכימות hemispheric הבדלים qT2 הרפיה פעמים בלבד (± 28 דקות). בסך הכל, qT2 נגזר פרמטרים לפעול טוב יותר אלה של qT1. פרוטוקול MRI הנוכחי נבדק בשלב hyperacute של מודל איסכמיה מוקד קבוע, אשר עשוי להיות לא החלים במוח מוקד ארעי איסכמיה.
רקמת המוח פגיע במיוחד איסכמיה בשל התלות הגבוהה של זרחון חמצוני סינתזת ATP, עתודות אנרגיה מוגבלת. איסכמיה גורמת שינויים עדינים של יונית תלוית זמן בחללים תאיים, חוץ-תאית להוביל הפצה של בריכות מים במוח, בשחרור של נוירוטרנסמיטרים excitotoxic ובסופו של דבר חניכה של תהליכי 1. במוקד איסכמיה, נזק לרקמות מתפשט מעבר הגרעין הראשוני אם זרימת הדם לא ישוחזר בתוך מסוימים מסגרת הזמן 2. שעת תחילת העבודות נחשב כיום לאחד הקריטריונים המרכזיים בקבלת החלטות קליניות עבור pharmacotherapy של שבץ איסכמי, לרבות recanalization על ידי סוכנים thrombolytic 3. כתוצאה מכך, חולים רבים נמצאים באופן אוטומטי מושעים. טיפול thrombolytic עקב בפעם התפרצות סימפטום לא ידוע, בשל הקו המתרחשים במהלך השינה (‘קו השכמה’), חוסר העד, או להיות מודעים לסימפטומים 4,5. הליך זה קובע את הזמן של תחילת העבודות ולכן נדרש כך לחולים כאלה עשויים להיחשב עבור thrombolysis.
MRI הגששים מים בתוך vivo. הדינמיקה של אשר הן קשות מוטרד על ידי אנרגיה איסכמי אקוטי כשל 6. בעיקר, הרגעים הראשונים של איסכמיה עקב כשל אנרגיה 7מופחת פעפוע של מים נשלטת על ידי translational (תרמית) תנועה של מולקולות המים. בתורו התוצאה אנאוקסיים דפולריזציה של תאים עצביים 8. דיפוזיה MRI (DWI) הפך להיות תקן הזהב מודאליות הדמיה אבחון שבץ חריפה 9. האות DWI מגדיל במהירות בתגובה איסכמיה ומאפשר רקמות איסכמי להיות מזוהה אך אינם מראים כל הזמן-תלות במהלך בשעות הראשונות של שבץ איסכמי 10. באופן דומה, מדדים כמותיים של דיפוזיה מים כגון מקדם דיפוזיה נראית לעין (ADC) או את עקבות טנזור דיפוזיה (Dav) ירידה במהירות בתוך הרקמה איסכמי, אבל להראות שום קשר עם הזמן בין תחילת העבודות המוחי בעלי חיים מודלים 10 וחולים 11.
פרמטרים הרפיה MRI (qMRI) כמותית, qT1, qT2 ו- qT1ρ, נשלטים על ידי תנועה סיבובית, ההחלפה של אטומי המימן של המים, להציג שינויים תלויי-זמן מורכבים בעקבות parenchyma מוח איסכמי אנרגיה כשל 6. שינויים כאלה תלויי-זמן מופעל קו בפעם התפרצות להערכה חולים 12 , מודלים חייתיים של איסכמיה 13,14,15. המוחי מוקד עכברוש, qT1ρ מגביר באופן כמעט מיידי לאחר תחילת איסכמיה וממשיך באופן ליניארי לפחות 6 שעות 13,14. qT1 הרפיה פעמים גם להגדיל באופן תלוי-זמן בתוך רקמת מוח איסכמי, אשר יכול להיות מתואר על ידי שני קבועי זמן: השלב הראשוני מהיר בעקבות שלב איטי שנמשך שעות 8,16. בשל עלייה זו biphasic, השימוש של qT1 בתזמון הקו עשוי להיות מסובך יותר של qT1ρ MRI 15. qT2 הרפיה פעמים גם להראות שינוי דו-phasic המוחי מוקד עכברוש, לפיה שם הוא ראשי תיבות קיצור בתוך השעה הראשונה, ואחריה גידול לינארי עם הזמן 13. לקיצור הראשונית יכולה להיות מוסברת על ידי שני גורמים פועל במקביל כולל: (i) הצטברות של deoxyhemoglobin וכתוצאה מכך מה שמכונה ‘סוג דם חמצון רמת התלויים אפקט’ ו (ii), המשמרת של חוץ-תאי מים לתוך שטח תאיים 17,18. הגידול תלויי-זמן ב- qT2 הוא ככל הנראה בגלל ציטוטוקסיות ו/או בצקת vasogenic עם פירוט עוקבות של תאיים macromolecular מבני 18. QT1ρ והן qT2 נתונים מספקים הערכות מדויקות של קו זמן תחילת במודלים פרה 14. qT2 12 ו- T2-אות משוקלל עוצמות 19,20 גם נוצלה על קו תחילת זמן להערכת בהגדרות קליניים.
בנוסף hemispheric הבדלים כמותיים פעמים הרפיה, התפוצה המרחבית של מוגברות פעמים רגיעה בתוך אזור איסכמי לשמש גם כתחליף עבור קו תחילת הזמן 14. עכברוש דגמים של שבץ, אזורים עם qT גבוהות1ρ, qT2 ו- qT1 הרפיה פעמים הם בתחילה קטן יותר פעפוע שהוגדרו איסכמי הנגע אבל להגדיל עם הזמן 14,15, 21. ומכאן כימות של התפלגות מרחבית מוגברות פעמים הרפיה כאחוז מגודלו של הנגע איסכמי מאפשר גם קו תחילת זמן משוער 14,15. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול כדי לקבוע קו זמן תחילת במודל של עכברים של קו באמצעות פרמטרים qMRI.
בפרוטוקול הנוכחי עבור הערכה של קו זמן תחילת בחולדות משתמש כמותיים דיפוזיה, בזמן רגיעה MRI נתונים במקום האות עוצמות בהתאמה משוקלל מר חדות תמונות19. ראיות האחרונות מצביע על ביצועים נחותים של התמונה עוצמות באומדן קו תחילת הזמן 14,25. בהנגע ‘דיפוזיה-חיובית’ קו פרוטוקול MRI שלנו מספק קו פעמים התחלתה של qT1 ו- qT2 MRI נתונים עם דיוק של חצי שעה בערך. זה כי המגמה הכללית qT2 נתונים outperforms של qT1. למידת הדיוק לקביעת זמן תחילת מתקבל מאמצעי האחסון של qT מוגברות חופפים1 ו- qT2 (Vחופפים).
התמונות באיור 1 להדגים את זה בזמן מקדם דיפוזיה מופחתת מופיע במקום מדים, אזורים עם qT חריג1 ו- qT2 heterogeneously פזורים בתוך הנגע איסכמי. ממצא זה תואם את התצפיות הקודמות, והוא ככל הנראה בגלל רגישויות שונות של פרמטרים אלה qMRI לשינויים הקשורים pathophysiological הנגרמת על ידי איסכמיה 6. הדבר מצביע על פרמטרים qMRI עשוי להיות אינפורמטיבי של רקמות מצב ותומך המושגים DWI יתר הערכות נזק איסכמי 26. אכן, הנקודות האחרונות עדויות פרה לכיוון הטרוגניות של נזק איסכמי בתוך דיפוזיה מוגדר נגעים 27. לפיכך, השילוב של דיפוזיה, qT1 ו- qT2 פוטנציאל מספק מידע על קו תחילת הזמן ורקמות מצב, אשר שניהם שימושיים קלינית טיפול ההחלטות לגבי חולים עם תחילת לא ידוע.
Vחופפים ו f2 נתן את הערכות מדויקות ביותר של קו תחילת זמן. היתרון של לכימות הרפיה פעמים הוא כי בניגוד עוצמות האות הם רגישות לווריאציות הגלום הנגרמת על ידי גורמים טכניים כגון שדה מגנטי inhomogeneities ופרוטון צפיפות 6, כולל השדה המגנטי הצפויות וריאציה בתוך הנגע איסכמי 18. צמצום אי ודאות המשויך בפעם התפרצות הערכות של qT1 ו- f1 הם כנראה עקב התגובה דו-phasic הנ של qT1 איסכמיה, אשר תורמת המדרון רדוד של qT תלויי-זמן1 שנה 8,15,16. הנתונים MRI המוצגת (איור 2) הם בהתאם הקודם עובד 13,14, כי הקורסים זמן בזמן רגיעה הבדלים בין המוח-איסכמי איסכמי, contralateral הם במידה מספקת מתוארת על ידי פונקציות קוויות. זה, עם זאת, חשוב לציין כי השינויים hydrodynamic underpinning עקב איסכמיה אינם ליניארית 1,18.
פרוטוקול MRI הנוכחי עבור קו הזמן הוא הפגין בחולדות נתון קבוע איסכמיה באמצעות הליך Longa et al. 22. מניסיוננו, ואח Longa ההליך נכשל כדי לגרום MCAO % 10-20 של חולדות, עם זאת, כפי ADC משמש לאימות הנוכחות של איסכמיה, הניסויים יכולה להיפסק בטרם עת. כשל לזירוז MCAO לעתים קרובות בשל חוט occluder לא מושלם. גורם נוסף וכתוצאה מכך כשלים ניסיוני הוא MCAO הוא הליך קשה גרימת מוות של עד 20% של חולדות במהלך מפגש MRI ממושך.
פרוטוקול עיתוי תחילת קו חל רק על איסכמיה קבוע. בעכברוש איסכמיה מוקד עם פגיעה reperfusion, היחסים בין Dav ו- qT1 או qT2 מביצועם Dav משחזרת, אבל אולי לא בשביל qT1 ו- qT2 בהתאם משך איסכמיה לפני פגיעה reperfusion 8,28. בנוסף, האבולוציה של נזק איסכמי הוא עשוי להיות משתנה יותר בחולי שבץ בשל הבדלים אינדיבידואליים של גורמים המשפיעים על microcirculation כגון גיל, שותף morbidities (למשל, סוכרת, יתר לחץ דם, מחלות לב). גורמים אלה תשפיע באופן בלתי נמנע את התלות בזמן של f1, f2 ו- Vחופפים משיכות האנושי, ולכן דורש חקירה בהגדרות קליניים.
לסיכום, הפרמטרים qMRI מספקים הערכות של קו תחילת הזמן. Vחופפים ו f2 לספק את הערכות מדויקות ביותר, עשוי גם להיות אינפורמטיבי של מצב הרקמות. qMRI ולכן יכול להיות מועיל קלינית מבחינת סיוע החלטות לטיפול בחולים בפעם התפרצות לא ידוע. בעיה להיחשב כאן היא כי היחס ללבן-האפורים במוח עכברוש הוא הרבה יותר גבוה מאשר אצל בני אדם, הידרודינמיקה אלו סוגים של רקמות המוח עשוי להשתנות 18. למרות זאת, להמשך החקירה לתוך התלות בזמן של f2, Vחופפים , qT2 בחולים היפר קו חריפה היא מוצדקת.
The authors have nothing to disclose.
BLM נמען של ד ר EPSRC studentship, קיבלה מענק נסיעות ל אוניברסיטת מזרח פינלנד של בית הספר ניסיוני לפסיכולוגיה, אוניברסיטת בריסטול. MJK ממומן על ידי אליזבת בלקוול המכון ועל ידי קרן סיוע אסטרטגי בינלאומי טרסט [ISSF2: 105612/Z/14/Z]. KTJ, OHJG ממומנות על ידי האקדמיה של פינלנד, UEF-מוח אסטרטגי מימון של אוניברסיטת מזרח פינלנד ועל ידי Biocenter פינלנד. העבודה נתמכה על ידי דאנהיל רפואי הקרן [גרנט מספר R385/1114].
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 |