Měření průtoku tekutin v mozku pomocí alkoholu a MRI u zdravých účastníků

Studijní hypotéza:

Pro adekvátní odstranění extracelulárních odpadních produktů z mozkového parenchymu je rozhodující průtok intrakraniální intersticiální tekutiny (ISF). Nedávné demonstrace ukázaly, že jeho nedostatek vede k jejich hromadění u neurodegenerativních poruch. Hypotézou tohoto projektu je, že MRS a/nebo MTI lze použít ke kvantitativnímu měření intrakraniálního intersticiálního průtoku tekutiny.

cíle:

Primárním cílem je poskytnout kvantitativní měření rychlosti průtoku ISF mozkovým parenchymem. To bude provedeno provedením vícenásobných měření charakteristického vrcholu ethanolu v různých časových bodech s MRS nebo poklesem signálu nasycení vodou v MTI souvisejícím s ethanolem po jeho požití. To umožní získat a vykázat tranzit etanolu, který se rovná tranzitu ISF, pomocí běžných parametrů transportu, jako je doba do vrcholu (TTP) a střední doba přepravy (MTT).

Sekundární cíle zahrnují stanovení rozsahu hodnot, které lze považovat za normální rozsahy pro průtoky ISF u zdravých jedinců. To bude užitečné v budoucích experimentech, kdy budou tyto hodnoty srovnávány s četnostmi měření u jedinců s různými různými typy intrakraniální patologie.

NÁVRH VYŠETŘOVACÍ STUDIE:

Tento pilotní projekt bude experimentální s cílem určit nejlepší kvantitativní kritéria z etanolového značení MRS nebo MTI dat intrakraniálního průtoku ISF, aby byla poskytnuta spolehlivá metrika clearance. Aby toho bylo dosaženo, bude počáteční studie proof of concept zahrnovat 10 zdravých mužských dobrovolníků ve věku 20-75 let, kteří podstoupí protokol etanol-MRS nebo MTI. Tato práce bude mít kvantitativní charakter, protože budou měřeny a analyzovány diskrétní MR signály.

Od účastníků studie sběru dat se bude vyžadovat, aby se postili minimálně 6 hodin před zahájením experimentu a po dobu 12 hodin se zdrželi požívání alkoholu. Člen výzkumného týmu provede rychlý screening léků, konzumace alkoholu a jakýchkoli neurologických stavů účastníka předtím, než se pohne s vyšetřením, aby se ověřilo, že všichni dobrovolníci splňují všechna kritéria pro zařazení do studie.

Data budou získávána buď pomocí magnetické rezonanční spektroskopie (MRS), magnetického rezonančního spektroskopického zobrazování (MRSI) nebo magnetizačního transferového zobrazování (MTI). Relativně krátká akvizice (5-7 minut) bude opakována, aby se získal časový průběh pro průchod etanolu mozkem.

Každý účastník studie podstoupí akvizici MR před požitím etanolu. Dobrovolníkovi pak bude podán nápoj obsahující etanol. Obsah ethanolu bude přibližně 0,5 g/kg, smíchaný ve 355 ml syceného nápoje bez kofeinu a cukru, jak bylo provedeno dříve v jiných experimentech s lidským ethanolem MRS (7). Nápoj musí být spotřebován do 5 minut a může být podáván průhlednou plastovou hadičkou, takže subjekt nemusí být odstraňován ze skeneru. Očekává se, že koncentrace alkoholu v krvi (BAC) pro tuto práci na konci experimentu nepřekročí 0,05 %, což je považováno za nízkou hladinu.

Po konzumaci nápoje obsahujícího etanol budou znovu pořízeny průzkumné snímky, aby se znovu lokalizovaly voxely pro každý následující spektrální snímek, pokud je třeba účastníky studie umístit zpět do MR skeneru (tj. nepožily ethanol hadičkou). MRS, MRSI nebo MTI budou prováděny při ~5-7 minutách/spektrum nebo snímek, přičemž proces se nepřetržitě opakuje po dobu 60-90 minut. Během skenování může být pacient požádán, aby dýchal přes ClearMateTM, speciálně navržený, MR kompatibilní nedýchací okruh, který poskytuje kyslík a oxid uhličitý, který rychle snižuje hladinu alkoholu v krvi člověka.

Po konečné akvizici bude pacient převezen do oblasti pod dohledem, kde zůstane, dokud hladina etanolu v krvi nebude registrována pod 0,05 % standardním dechovým testem. Jakmile účastník splní tento požadavek a prohlásí, že se cítí bezpečně opustit prostory, bude se moci řídit doporučeními studie a svou účast považovat za dokončenou. Odběry dechu se budou provádět v 30minutových intervalech, pokud je stále vysoká.

A konečně, protože nejpřesnějším způsobem hodnocení kinetiky alkoholu v krvi je porovnání hladin v arteriální a venózní krvi, budou u několika vybraných účastníků studie vloženy periferní arteriální linie (anesteziologem ze Sunnybrooku). Pravidelné vzorky arteriální krve u těchto jedinců budou měřeny na obsah alkoholu v krvi a porovnány s hodnotami vzorků krve odebraných současně z periferní intravenózní linky.