Entwicklung regionaler Veränderungen im scheinbaren Diffusionskoeffizienten während der fokalen Ischämie des Rattenhirns: Die Beziehung zwischen quantitativer Diffusions-NMR-Bildgebung und der Reduktion des zerebralen Blutflusses sowie metabolischen Störungen

Die Okklusion der Mittleren Hirnarterie wurde an Ratten durchgeführt, während sich die Tiere im Kernspin-Tomographen (NMR) befanden. Der erfolgreiche Verschluss wurde durch den Kollaps der Amplitude eines Elektrodenkortikogramms bestätigt. Die ultrafast NMR-Bildgebungstechnik UFLARE wurde verwendet, um den scheinbaren Diffusionskoeffizienten (ADC) unmittelbar nach der Induktion der zerebralen Ischämie zu messen. Die ADC-Werte des normalen Kortex und des Caudatus-Putamen betrugen 726 +/- 22 x 10(-6) mm2/s bzw. 659 +/- 17 x 10(-6) mm2/s. Innerhalb von Minuten nach der Okklusion wurde ein großes Gebiet mit reduziertem ADC in der ipsilateralen Hemisphäre sichtbar. Über den 2-stündigen Beobachtungszeitraum wuchs dieses Gebiet kontinuierlich. Die quantitative Analyse der ADC-Reduktion in dieser Region zeigte einen allmählichen ADC-Rückgang von der Peripherie zum Kern, wobei der niedrigste ADC-Wert etwa 60 % der Kontrolle betrug. Zwei Stunden nach Beginn der Okklusion wurden die regionale Verteilung von ATP und das GewebepH mit Biolumineszenz- und Fluoreszenztechniken bestimmt. Es gab eine Erschöpfung von ATP im Kern des ischämischen Gebiets (32 +/- 20 % der Hemisphäre) und ein Gebiet der Gewebsazidose (57 +/- 19 % der Hemisphäre), das über das Gebiet der ATP-Erschöpfung hinausging. Der regionale CBF (rCBF) wurde autoradiografisch mit der Iodo14Cantipyrin-Methode gemessen. Der CBF nahm allmählich von der Peripherie zum ischämischen Kern ab, wo er auf Werte von bis zu 5 ml 100 g-1 fiel. Als die Reduktionen des CBF und des ADC den entsprechenden Bereichen des Energieabbaus und der Gewebsazidose zugeordnet wurden, entsprach die Region der Energieerschöpfung einem Schwellenwert in rCBF von 18 +/- 14 ml 100 g-1 min-1 und einer ADC-Reduktion auf 77 +/- 3 % der Kontrolle. Die Gewebsazidose entsprach einem Durchflusswert unter 31 +/- 11 ml 100 g-1 min-1 und einem ADC-Wert unter 90 +/- 4 % der Kontrolle. Somit ermöglicht die Quantifizierung des ADC im ischämischen Gebiet die Unterscheidung zwischen einer Kernregion mit totalem Abbau des Energiestoffwechsels und einer Corona mit normalem Energiehaushalt, aber schwerer Gewebsazidose.