动物核磁共振是一种先进的非侵入性成像技术,广泛应用于生物医学研究中,特别是在动物模型的研究中发挥着重要作用。动物核磁共振成像技术利用原子核自旋运动的特点,在外加磁场内,经射频脉冲激发后产生信号,用探测器检测信号并输入计算机,经过计算机处理转换后在屏幕上显示图像。这一过程中,不需要使用放射性物质或有害的化学物质,因此不会对动物实验造成潜在的伤害。
1、设备准备
仪器组成:小动物核磁共振成像系统包括MRI采集线圈、生理监护系统、呼吸麻醉机等关键组件。这些设备必须处于正常运转状态,以保证实验顺利进行。
线圈选择:根据小动物的大小选择合适的动物载床,并将小动物固定在载床上。通常采用立体框架结构固定或缠绕固定,使小动物呈俯卧姿势,确保头正中矢状面与身体长轴平行,身体中轴线与床板中轴重合。将扫描部位放置于磁场中心位置。
2、麻醉管理
气体麻醉:使用异氟烷吸入性麻醉药剂,大小鼠一般使用2%的异氟烷与氧气混合使用,30秒即可进入麻醉状态。根据呼吸或心率调节麻醉剂浓度,确保小鼠心率控制在300至400次/分钟,呼吸平稳。
生理监护:在整个MRI扫描过程中,持续监测小动物的生命活动和生理状态,包括呼吸、心电、体温等。利用心电和呼吸信号作为门控进行采集触发,防止因呼吸运动或心脏跳动产生伪影。同时,使用热风等方法维持小动物体温。
3、参数设置
预扫描定位:通过扫描横轴面、冠状面和矢状面定位像,设定具体扫描平面。视场角(FOV)应覆盖整个待扫描部位,必要时可缩小或放大FOV。
序列选择:根据扫描部位选择合适的线圈(如头线圈、心脏线圈或体线圈等),并决定重复时间(TR)、回波时间(TE)、扫描层数、层厚、层间距、FOV大小、扫描矩阵等参数。在扫描前进行脉冲校正和匀场操作,以优化图像质量。
4、数据处理
数据格式:小动物MRI所获得的资料通常以DICOM格式储存。为了方便观察和计算肿瘤体积、缺血面积、室壁厚度等方面的数据,建议采用专业的DICOM Viewer软件。
数据分析:对于更高层次的脑功能分析,如BOLD、DTI等,需要使用Linux、MATLAB等工具;要深入研究图像组学,则需要掌握Python、R语言等程序。