Måling af væskeflow i hjernen ved hjælp af alkohol og MR hos raske deltagere

Studiehypotese:

Intrakraniel interstitiel væske (ISF) flow er afgørende for tilstrækkelig clearance af ekstracellulære affaldsprodukter fra hjerneparenkymet. Nylige demonstrationer har vist, at dens mangel fører til deres ophobning i neurodegenerative lidelser. Hypotesen for dette projekt er MRS og/eller MTI kan bruges til at give et kvantitativt mål for intrakraniel interstitiel væskestrøm.

Mål:

Det primære mål er at give et kvantitativt mål for ISF-flowhastighed gennem hjerneparenkymet. Dette vil blive udført ved at foretage flere målinger af den karakteristiske ethanoltop på forskellige tidspunkter med MRS eller ethanol-relaterede fald i vandmætningssignalet i MTI, efter dets indtagelse. Dette vil gøre det muligt at opnå og rapportere transit af ethanol, som er lig med transit af ISF, ved hjælp af almindelige transportparametre såsom time-to-peak (TTP) og gennemsnitlig transittid (MTT).

Sekundære mål inkluderer at bestemme en række værdier, der kan betragtes som normale intervaller for ISF-flowhastigheder hos raske individer. Dette vil være nyttigt i fremtidige eksperimenter, når sådanne værdier vil blive sammenlignet med hastigheder, der måles for personer med forskellige typer af intrakraniel patologi.

UNDERSØGELSESSTUDIE DESIGN:

Dette pilotprojekt vil være eksperimentelt med det formål at bestemme de bedste kvantitative kriterier ud fra ethanol MRS- eller MTI-mærkning af intrakranielle ISF-flowdata for at give en pålidelig clearance-metrik. For at opnå dette vil det indledende proof of concept-studie involvere 10 raske mandlige frivillige i alderen 20-75 år, der gennemgår ethanol-MRS eller MTI-protokollen. Dette arbejde vil være af kvantitativ karakter, da diskrete MR-signaler vil blive målt og analyseret.

Deltagere i dataindsamlingsundersøgelsen skal have fastet mindst 6 timer før påbegyndelse af forsøget og afstået fra alkoholindtagelse i 12 timer. En hurtig screening vil blive udført af et forskerholdsmedlem af deltagerens medicin, alkoholforbrug og eventuelle neurologiske tilstande, inden undersøgelsen går videre for at verificere, at alle frivillige opfylder alle inklusionskriterier for undersøgelsen.

Data vil blive indsamlet ved hjælp af enten magnetisk resonansspektroskopi (MRS), magnetisk resonansspektroskopisk billeddannelse (MRSI) eller magnetiseringsoverførselsbilleddannelse (MTI). En relativt kort tilegnelse (5-7 minutter) vil blive gentaget for at opnå et tidsforløb for ethanoltransit gennem hjernen.

Hver undersøgelsesdeltager vil gennemgå MR-opsamling før ethanolindtagelse. Den frivillige vil derefter få en ethanolholdig drik. Ethanolindholdet vil være ca. 0,5 g/kg, blandet i 355 ml af en ikke-koffeinholdig, sukkerfri kulsyreholdig drik som tidligere gjort i andre humane ethanol MRS-eksperimenter (7). Drikken skal indtages inden for 5 minutter og kan leveres gennem klar plastikslange, så motivet ikke skal fjernes fra scanneren. Blodalkoholkoncentrationen (BAC) niveauer for dette arbejde forventes ikke at overstige 0,05 %, betragtet som et lavt niveau, ved afslutningen af ​​eksperimentet.

Efter indtagelse af den ethanolholdige drik, vil spejderbilleder blive erhvervet igen for at re-lokalisere voxels for hvert efterfølgende spektralbillede, hvis undersøgelsesdeltagere skal placeres tilbage i MR-scanneren (dvs. ikke indtog ethanol gennem slanger). MRS, MRSI eller MTI udføres ved ~5-7 minutter/spektrum eller billede, og processen gentages kontinuerligt i 60-90 minutter. Under scanningen kan patienten blive bedt om at trække vejret gennem ClearMateTM, et specialdesignet, MR-kompatibelt ikke-genåndingskredsløb, der giver ilt og kuldioxid, der hurtigt sænker en persons promille.

Efter den endelige erhvervelse vil patienten blive ført til et overvåget område, hvor han/hun bliver, indtil blodets ethanolniveauer er registreret under 0,05 % via en standard alkometertest. Når deltageren har opfyldt dette krav og erklærer, at de føler sig trygge ved at forlade lokalerne, vil de frit kunne følge undersøgelsens anbefalinger, og deres deltagelse anses for at være fuldstændig. Åndedrætsprøvetagning vil blive udført med 30 minutters intervaller, hvis den stadig er høj.

Endelig, da den mest nøjagtige måde at vurdere blodalkoholkinetikken på er ved at foretage sammenligninger af arterielle og venøse blodniveauer, vil perifere arterielle linier blive indsat (af en Sunnybrook anæstesiolog) hos nogle få udvalgte undersøgelsesdeltagere. Periodiske arterielle blodprøver fra disse individer vil blive målt for alkoholindholdet i blodet og sammenlignet med værdierne for blodprøver udtaget samtidigt fra den perifere intravenøse linje.