Anwendung von Ultraschall- und Scherwellen-Elastographie-Bildgebung in einem Rattenmodell von NAFLD / NASH

Die Verwendung von Ultraschall und Scherwellen-Elastographie ermöglicht es Forschern, die Veränderungen des Leberfetts und der Fibrose zu messen, die in Modellen der nichtalkoholischen Steatohepatitis implizit sind. Diese Bildgebungsmodalität ist eine nicht-invasive, hochdurchsatzfähige und klinisch übersetzbare Technik und kann verwendet werden, um das Krankheitsstadium und die Wirksamkeit in nichtalkoholischen Steatohepatitis-Modellen während der Arzneimittelentdeckung zu beurteilen. Platzieren Sie zunächst sechs bis sieben Wochen alte männliche Wistar Han-Ratten mit einem Gewicht von 150 bis 175 Gramm paarweise in einzeln belüfteten Käfigen mit geeigneter Einstreu bei etwa 22 Grad Celsius und 40 bis 70% relativer Luftfeuchtigkeit mit einem Hell-Dunkel-Zyklus von 12 bis 12 Stunden.

Versorgen Sie 20 Ratten mit einer cholinarmen, fettreichen Diät mit 1% Cholesterin und weitere 20 Ratten mit dem Standard-Labor-Nagetier-Chow. Um das Bildgebungsinstrument einzurichten, legen Sie eine erwärmte Oberfläche in den Bildgebungsbereich, um das Tier während der Bildgebung warm zu halten, und fixieren Sie den Anästhesienasekonus für die Abgabe der Inhalationsanästhesie. Verwenden Sie den Ultraschallsondenhalter, um die Ultraschallsonde an die gewünschte Stelle zu bewegen und zu verhindern, dass die Sonde auf dem Tier ruht.

Sobald die Ratte vollständig betäubt ist, übertragen Sie sie aus der Induktionskammer in eine warme, heiße Wasserzirkulationsdecke. Verwenden Sie chemische Enthaarungscreme, um das Haar vom Brustkorb bis zum Becken auf der rechten Seite der Ratte zu entfernen. Legen Sie die Ratte in die linke seitliche Liegeposition und kleben Sie die oberen Pfoten über dem Kopf auf eine warme Bildgebungsplattform.

Drücken Sie die Patiententaste auf dem Bedienfeld des Instruments und identifizieren Sie den Probanden entsprechend dem Studiendesign. Tragen Sie eine kleine Menge erwärmtes Ultraschallgel auf die enthaarte Hautregion der Ratte auf. Bewegen Sie die Ultraschallsonde, um den gelbedeckten Bereich zu berühren.

Sobald das Live-B-Modus-Bild der inneren Organe auf dem Bildschirm erscheint, bewegen Sie die Ultraschallsonde in den Bereich etwas oberhalb der Hüfte, nur parallel zu den Lendenwirbeln. Verwenden Sie die Anzeige im B-Modus, um die rechte Niere zu lokalisieren, indem Sie die große Nierenarterie und die Kortex-Medulla-Trennung identifizieren. Beobachten Sie einen Teil der Leber in einer einzigen Ebene des Bildes und stellen Sie sicher, dass keine Luftblasen oder Schatten im Bild vorhanden sind.

Stellen Sie den Fokus ein und stellen Sie sicher, dass sich die Nierenrinde und das Leberparenchym in derselben Ebene befinden, um ein klares Bild zu erhalten. Stellen Sie sicher, dass sich das Tier beim Einfrieren des Bildschirms zwischen den Atemzügen befindet, um verschwommene Bilder zu vermeiden. Wählen Sie das B-Modus-Verhältnis, um die relative Helligkeit des Gewebes aus dem ausgewählten interessierende Bereich zu messen.

Erstellen Sie einen Zwei-Millimeter-Kreis und platzieren Sie ihn auf dem interessierenden Bereich im Bild der Leber, der sich rechts von der Niere befindet. Platzieren Sie einen neuen Kreis auf dem Bild der Nierenrinde, wobei die Tiefen der Kreise auf der Leber und der Nierenrinde gleich bleiben. Drücken Sie die Auswahltaste auf dem Bedienfeld, um den Hepato-Nieren-Index als B-Modus-Verhältnis anzuzeigen, wiederholen Sie die Messung dreimal in verschiedenen Tiefen und Ebenen des Gewebes und berechnen Sie dann den Durchschnitt.

Bewegen Sie die Sonde quer in den rechten subkostalen Bereich, um die Leber im B-Modus zu lokalisieren. Lokalisieren Sie einen klaren Bereich der Leber, der hauptsächlich Parenchym ist und frei von großen Blutgefäßen ist, wie die Pfortader und die Leberarterie, und drücken Sie dann die SWE-Taste auf dem Bedienfeld, um eine Scherelastizitätskarte des Gewebes zu erstellen. Passen Sie die Größe und Position der SWE-Box unter der Leberkapsel in einem bereich an, der frei von Schatten ist.

Wenn die Box voll und stabil ist, drücken Sie die Freeze-Taste auf dem Bedienfeld, während sich die Ratte zwischen den Atemzügen befindet. Tippen Sie auf die Q-Box auf dem Touch-Display des Instruments, um die Elastizität aus dem interessierenden Bereich auf der Scherwellen-Elastizitätskarte zu berechnen. Ein Kreis und ein Datenfeld werden angezeigt.

Positionieren Sie den Kreis im schattenfreien Bereich mit gleichmäßiger Färbung und vermeiden Sie Steifigkeitsbereiche. Wiederholen Sie den Vorgang dreimal, indem Sie die Sonde auf und ab oder seitlich am Bauch bewegen, um SWE-kartierte Bilder aus verschiedenen Bereichen der Leber zu sammeln. Wenn Sie fertig sind, entfernen Sie das Klebeband von den Pfoten und wischen Sie das überschüssige Gel ab.

Legen Sie die Ratte wieder in einen warmen und trockenen Käfig und lassen Sie sie sich vollständig erholen. Wählen Sie alle für die Datenanalyse erforderlichen Scans aus, indem Sie das Kontrollkästchen neben dem Namen des Patienten mit dem Trackball und der Schaltfläche Auswählen aktivieren. Öffnen Sie nach dem Exportieren der Dateien eine einzelne JPG-Datei jedes Scans und beobachten Sie die Daten auf der rechten Seite des Bildes.

Kopieren Sie alle Daten in eine Tabellenkalkulation oder eine andere Datenbankverwaltungssoftware und führen Sie die gewünschten statistischen Analysen durch. Die repräsentativen Bilder von Hepato-Nieren-Indizes aus den Kontroll- und Cholin-defizienten, fettreichen Diätgruppen zeigen, dass die Helligkeit der Leber in der Nierenrinde fast gleich war und der Hepato-Nieren-Index in der Kontrollgruppe weniger als eins war. In der fettreichen Diätgruppe nahm die Helligkeit der Leber zu, und der Hepato-Nierenindex war nach sechs Wochen auf 1,91 und nach 12 Wochen auf 1,79 erhöht.

Die Hepato-Nierenindexwerte der fettreichen Diätgruppe stiegen in den ersten drei bis sechs Wochen schnell an, bevor sie ein Plateau erreichten. Leberabschnitte, die mit ölrotem O-Farbstoff gefärbt waren, zeigten eine signifikant erhöhte gefärbte Fläche in der fettreichen Diätgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe. Es wurde auch eine Korrelation zwischen der prozentual gefärbten Fläche und dem Hepato-Nieren-Index gefunden.

Die Gewebesteifigkeit nahm in der fettreichen Diätgruppe über 12 Wochen allmählich zu und erreichte aufgrund von Fibrose 23,1 Kilopascal. Die Leberproben wurden mit Picrosirius rot gefärbt, um Kollagen als Indikator für Fibrose zu lokalisieren. Ein signifikanter Anstieg der prozentual gefärbten Fläche wurde in der fettreichen Diätgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe beobachtet.

Und es wurde auch eine starke Korrelation zwischen der prozentual gefärbten Fläche und den E-Modulzahlen der Scherwelle gefunden. Es ist wichtig, den Messumformer und die Messkreise oder -boxen richtig zu platzieren. Die Vermeidung von Artefakten in den Bildern ermöglicht wiederholbare und konsistente Messungen.

Nach dem Eingriff können ex vivo Messungen von Lebertriglyceriden und Kollagengenexpression auch an Nekropsiegewebe durchgeführt werden, um die in der Bildgebung beobachteten Ergebnisse zu bestätigen.