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非侵入性评估BBI渗透性在老鼠大脑上的实验数据采集

非侵入性评估BBI渗透性在老鼠大脑上的实验数据采集 妙手医生2022-10-19 433次阅读
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作者:李东 北京市朝阳区团结湖社区卫生服务中心

实验设置所有实验均按照欧洲委员会指令86/609/EEC(欧洲保护用于实验和其他科学目的的脊椎动物公约)和英国内政部(科学程序)法案在小鼠身上进行。所有小鼠在采集数据前分别在动物室内适应2周,温度为21 ± 2°C,相对湿度为55 ± 10%在12小时的光照/12小时的黑暗循环中,自由提供食物和水。女性C57/BL6 WT老鼠(查尔斯河实验室)在18 ± 3周被用来建立技术的非侵入性评估BBI渗透性在老鼠大脑(n=5TI=400 ms和n=6所有其他流入时间(注意,在TI=1500 ms数据采集只可能在5只老鼠由于实际原因))。我们使用6个月大的雄性Aqp4-/-小鼠(=9)和雄性C57/BL6 WT年龄匹配的对照组(=9)(查尔斯河实验室)来评估AQP4在BBI对水的渗透性中的贡献
所有动物在1.0L/min医疗空气混合物中以2%异氟烷麻醉诱导,并在整个扫描过程中手动调整异氟烷水平,以将呼吸速率维持在~100bpm。使用直肠探头(SA仪器)监测核心体温,并通过调节可调温度的水浴保持在37±0.5°C。动物用鼻锥、耳条和咬合条固定在核磁共振支架中,以在扫描过程中尽量减少头部运动。
图像采集图像采用9.4T VNMRS水平孔MRI扫描仪(安捷伦Inc.),安捷伦205/120HD梯度集。一个72mm的内径体积线圈和一个双通道阵列表面线圈(快速生物医学)分别用于射频传输和接收。在数据采集之前,我们进行了一阶和二阶摆幅,以减少整个大脑的磁场不均匀性。采用t2加权多层快速自旋回波序列进行解剖参考扫描,参数: 30个切片,切片厚度= 0.6mm,视场= 35 x 35mm,矩阵尺寸= 256 x 256,有效回波时间(TE)=48 ms,重复时间(TR)= 4s,回波序列长度=8。主要的ASL成像协议基于流动交替反演恢复(FAIR)序列,全局倒置宽度= 216mm,切片选择宽度= 16mm,双镜头分段自旋回波回波平面成像(SE-EPI)读出。下面提供了进一步的序列参数细节
使用Matlab R2015a(Mathworks Inc.)进行分析。平均ASL图像是通过在每个回声时间或流入时间对控制图像和标记图像进行两两减去生成的,并在所有重复中取平均值。
动脉转运时间和脑血流估计动脉转运时间反映了标记的血水到达感兴趣的成像区域的时间,在这项工作中,我们使用单独的多重短流入时间(multi-TI)ASL采集来估计δa。根据脉冲动脉自旋标记(PASL)生物物理模型:∆=0,当δa > TI (1)∆_x0016_)=.,在短时间内,ASL信号∆M符合与TI的线性模型_x0016_ − δa) . − ! "当δa < TI (2)时,其中A是一个常数因子,依赖于CBF (A = 2α。MOA .CBF/ λ),T1a是动脉血液的纵向弛豫,M0A是血液的平衡磁化。与∆_x0016_的直接匹配)。因此,exp_x0016_/1()作为TI的一个函数,可以同时估计两者)(和CBF。
multi-TI协议使用了以下序列参数:TI=200 ms,300 ms,400 ms,500 ms;回声时间(TE)=12 ms;重复时间(TR)=5000 ms,视场(FOV)=20x25x25mm;矩阵大小= 32 x 32;k空间线数(k0)= 20,重复= 20,(重复= 10用于评估AQP4对BBI渗透性的贡献)
Multi-TE采集协议技术验证应用多TEASL序列,成像参数:流入时间(TI)=400 ms、1000 ms、1500 ms和3500 ms,每个采集范围为TE = 15、23、30、40、40、50、65 ms;TR=5000 ms除了TI=3500 ms,其中TR=7000 ms,FOV=25x25mm;矩阵尺寸= 32 x 32;k0 = 20,重复= 20
单室模型表观横向松弛,T2应用,通过拟合ASL信号衰减作为回声时间的函数到一个简单的单指数模型,并反映了血管内(IV)空间和血管外(EV)组织对整体ASL信号的相对贡献。
对于T2应用分析,从人工定义的皮质感兴趣区域中提取ASL信号,拟合到单指数模型中,在每个流入时间提取每个受试者的皮质T2应用。T2应用程序地图是通过将所有回波时间内的ASL图像拟合为单指数衰减而生成的,以达到可视化的目的。
双室模型通过在中间流入时间将ASL信号衰减拟合到(1000 ms和1500 ms)的两室双指数模型,其中∆MIV和∆MEV分别为血管内和血管外ASL信号加权因子,TE为回声时间,T2IV为静脉动脉腔室的T2值,T2EV为EV组织的T2值。T2EV是由对控制图像数据的单指数衰减拟合确定的,假设控制图像主要由EV效应主导。美国手语信号加权因素使估计血管内分数在一个给定的流入时间动力学灌注模型提出的高山和德特和适应王应用于美国手语信号加权因素估计组织运输时间。

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