Pilot study on the feasibility of replacing invasive heart pressure measurements with non-invasivemagnetic resonance elastography as a way to reduce rodent numbers in pre-clinical research

  • Neuza Filipa Botelho da Silva (Aluno)

Tese do aluno

Resumo

Background: Imagem e Espectroscopia por Ressonância Magnética são técnicas fenotípicas que permitem a caracterização não-invasiva da função cardíaca em roedores. No entanto, ao avaliar a função miocárdica, as fases do ciclo cardíaco onde ocorrem as taxas máximas de geração de pressão e relaxamento não são directamente acessíveis com técnicas de imagem. Esta informação está apenas disponível recorrendo a cateterismo, sendo que se trata de um procedimento invasivo e terminal em roedores. A Elastografia por Ressonância Magnética mensura a deformação de um tecido após a estimulação mecânica e tem o potencial de aceder de forma não-invasiva à pressão ventricular in vivo, como foi demonstrado com sucesso em porcos e corações humanos. Este projecto tem como objectivo a construção de um sistema que permite a excitação mecânica no interior do magnete com a adequada amplitude e gama de frequência, necessárias para experiências murinas. Metodologia: Foi necessário o desenvolvimento do hardware de Elastografia necessário à estimulação mecânica de tecidos, compatível com o sistema existente de manipulação dos animais. Sequências de Ressonância Magnética foram ainda implementadas e equipadas com um gradiente de sensibilização de movimento por forma a codificar a deformação das ondas de cisalhamento. O sistema de Elastografia bem como as sequências formam testados em géis de agarose com uma gama de frequências até aos 1,5 kHz de vibração, essenciais para dimensões do coração de ratos. Posteriormente, um gel de dois compartimentos com diferentes concentrações de agarose foi excitado utilizando a configuração de Elastografia. Finalmente, um rato morto foi submetido a exames de Elastografia por Ressonância Magnética. Resultados: Houve uma clara e uniforme penetração das ondas de cisalhamento nas experiências com géis de agarose. Todos os espectros mostraram um padrão de deslocamento de fase em toda a amostra, o que correspondeu à propagação das vibrações mecânicas. O gel de 0,5% de agarose deformou mais do que o gel de 1%, resultando num comprimento de onda mais curto que o comprimento de onda encontrado no gel mais rígido. Os resultados também mostram maior atenuação das ondas no gel de 1%, quer a 500 Hz quer a 1000 Hz de frequência de vibração, quando comparado com a propagação de ondas no gel de 0,5%. Na amostra de dois compartimentos, observou-se que as ondas penetraram não-uniformemente os dois compartimentos. Houve uma melhor propagação das ondas no gel de 0,5% de agarose do que no gel de 2%, resultando num comprimento de onda mais curto no gel menos rígido. No gel com maior rigidez não foi observável uma onda inteira numa única imagem, enquanto que no gel mais soft são observados seis ciclos completos de vibração. Nas experiências com o rato, verificou-se uma forte distinção dos tecidos aquando da passagem das vibrações. Os tecidos deformaram-se em função da sua rigidez que se traduziu em diferentes variações de fase no fígado e no coração. Conclusões: Neste projecto foi concebível um sistema bem-sucedido de estimulação mecânica dos tecidos. Foi qualitativamente demonstrado que a aplicação de excitação mecânica por ondas de cisalhamento pode ser um método para codificar propriedades mecânicas de um objecto heterogéneo. Assim, este projecto representou um enorme passo no desenvolvimento de uma técnica capaz de fazer medições de pressão ventricular em ratos.
Data do prémio2013
Idioma originalEnglish
Instituição de premiação
  • Universidade Católica Portuguesa
SupervisorJürgen Schneider (Supervisor) & Mahon Maguire (Co-Orientador)

Designação

  • Mestrado em Engenharia Biomédica

Citação

'