Ecografía de alta frecuencia no invasiva e imágenes Doppler de la hemodinámica del cerebro de rata

Resumen

Fuente: Giustetto, P., et. al., Ultrasonido de alta frecuencia parenquimatoso, vascular y metabólico no invasivo e imágenes cerebrales profundas fotoacústicas de rata. J. Vis. Exp. (2015)

En este video, demostramos el uso de ultrasonido de alta frecuencia e imágenes fotoacústicas para estudiar la vasculatura y el contenido de hemoglobina en el cerebro de rata. Este método proporciona información detallada sobre la perfusión cerebral y la oxigenación de la sangre, lo que permite el análisis no invasivo de las estructuras vasculares cerebrales y la distribución del oxígeno.

Protocolo

Todos los procedimientos que involucran modelos animales han sido revisados por el comité institucional local de cuidado animal y la junta de revisión veterinaria de JoVE.

1. Preparación

1. Anesthesia
   1. Coloque al animal dentro de la cámara de isoflurano apropiada para anestesiarlo.
   2. Llene la cámara con una mezcla de O₂ e isoflurano gaseoso para uso veterinario a una concentración del 2,5% en una cámara de gas de 2 L y espere unos 3 minutos para que la rata se duerma. Verifique el efecto de la anestesia con un pellizco en el dedo del pie.
   3. Una vez que la anestesia haga efecto, retire la rata y pésela.
   4. Extender una fina capa de gel oftálmico hidrosoluble en agua sobre los ojos del animal para protegerlos y mantener la hidratación fisiológica ocular.
   5. Coloque a la rata sobre la encimera de una estación de ultrasonido e imágenes fotoacústicas. Para mantener el efecto anestésico, coloque rápidamente la nariz dentro de la máscara adecuada que proporcione un flujo de anestesia constante (isoflurano 2%-2,5% en oxígeno 1 L/min).
2. Afeitar el animal
   1. Extienda una capa consistente de crema depiladora en la superficie de la cabeza, prestando atención a cubrir las áreas que rodean las orejas y el cuello. Deje que la crema actúe durante varios minutos y sáquela suavemente con una espátula. Retire suavemente todos los restos de crema con una esponja húmeda para limpiar con precisión la piel.
      NOTA: El pelaje del animal atrapa el aire que afecta negativamente a la adquisición de imágenes basadas en ultrasonidos, por lo que debe eliminarse necesariamente en la medida de lo posible.
3. Colocando el animal
   1. Coloca al animal en una posición de águila extendida. Controle los signos vitales por medio de sensores de parámetros vitales apropiados en la encimera (si están presentes). Apoye las patas en los sensores después de aplicar unas gotas de crema de electrodos para uso profesional.
      NOTA: Durante la anestesia, asegúrese de que los parámetros vitales tengan los siguientes valores: la temperatura corporal de la rata ≈ 37,5 °C, los latidos cardíacos por minuto (BPM) varían entre 250 y 350 y la frecuencia respiratoria está comprendida en el rango de 40-80 respiraciones por minuto.
   2. Por último, sujete las extremidades con un parche de seda artificial hipoalergénico. Si es necesario, extienda de nuevo una fina capa de gel oftálmico soluble en agua para proteger los ojos del animal.

2. Adquisición de imágenes desde el punto de vista temporal

1. Posicionamiento del animal
   1. Manteniendo al animal en posición prona, gire su cuerpo ligeramente hacia un lado, con un ángulo de inclinación de unos 45° con respecto al eje sagital del cuerpo. Utilice pequeños rollos de gasa de algodón como soportes para organizar correctamente el triturador (Figura 1a).
   2. Levante la cabeza del animal y gírela ligeramente hacia un lado (Figura 1a). Utilice un rollo de algodón como soporte, manteniendo el hocico bien insertado en la máscara de anestesia.
   3. Incline la encimera en un ángulo de unos 30° con respecto al plano horizontal.
   4. Gire el transductor de imágenes en un ángulo de unos 30° con respecto al plano vertical.
2. Adquisición de imágenes anatómicas y vasculares ultrasónicas y fotoacústicas
   1. Encienda el escaneo de imágenes, ingrese a la adquisición de imágenes en el modo B y configure correctamente todos los parámetros de adquisición de imágenes para respetar los posibles requisitos dados del experimento (Figura 2a).
      NOTA: Establezca la frecuencia central de transmisión lo más baja posible (16 MHz, Figura 2b)), con el fin de tener la máxima profundidad de penetración posible para el transductor.
   2. Coloque una capa consistente (de aproximadamente 1 cm de grosor) de gel de transmisión de ultrasonidos hipoalergénico soluble en agua en la cabeza del animal (Figura 1b). Cubra la cabeza del transductor con una capa delgada del mismo gel y póngala en contacto con la capa de la rata. Use gel tibio para minimizar la hipotermia localizada.
   3. Inicie la adquisición de imágenes en el modo B y ajuste la posición del transductor en tiempo real, identificando referencias anatómicas y centrando la región de interés en el punto medio del monitor. Asegúrese de eliminar las burbujas de aire a cualquier nivel atrapadas en la capa de gel, ya que afectan negativamente a la adquisición.
   4. Coloque el transductor para alinearlo con el eje virtual que conecta el oído con el ojo (Figura 3a) para obtener una focalización óptima del haz. Adquirir diferentes vistas del volumen interno del cerebro, por rotación en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj (Figura 3b y c).
   5. Finalmente, fije el transductor en un soporte mecánico para asegurar la posición de manera estable y ajustar la orientación de manera fina.
   6. Asegúrese de que la región cerebral de interés se localice a 10 mm de profundidad con respecto a la fuente del transductor US-LASER para recibir una señal de respuesta fotoacústica óptima (Figura 4). Luego, coloque el indicador de la focalización de la onda US exactamente en el centro del área analizada.
      NOTA: Durante la investigación de áreas de interés, evite la activación de la opción de puerta de respiración, para acelerar el procedimiento de posicionamiento.
   7. Ingrese al modo Doppler color para visualizar los vasos sanguíneos internos del cerebro de una manera altamente sensible.
   8. Una vez que se ha establecido el posicionamiento de manera adecuada para visualizar las regiones deseadas, active la opción de puerta de respiración para evitar efectos no deseados relacionados con el movimiento (Figura 5a).
   9. Elija el conjunto de parámetros de adquisición deseados en modo Doppler color (Figura 5b) y adquiera imágenes en esta modalidad para distinguir las velocidades y direcciones del torrente sanguíneo, hasta varios milímetros de profundidad de penetración.

Resultados

Figura 1: Disposición de animales para la adquisición de imágenes temporales. a) La disposición del animal en la encimera para la adquisición de imágenes: después del afeitado de la cabeza, el animal se coloca en posición prona con el cuerpo ligera...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Estación de ultrasonido de alta frecuencia e imágenes fotoacústicas (sistema VEVO LAZR 2100)	FUJIFILM VisualSonics Inc.
Vevo Sistema Compacto de Anestesia Dual (Versión de Mesa)	FUJIFILM VisualSonics Inc.		http://www.visualsonics.com/anesthesiasystem#sthash.opODtSht.dpuf
Gel de transmisión de ultrasonido (Aquasonic 100)	PARKER LABORATORIES INC.	01-08	http://www.parkerlabs.com/aquasonic-100.asp
Ratas Sprague-Dawley	Charles River Laboratories		Tres ratas Sprague-Dawley de 6 semanas de edad fueron compradas por Charles River Laboratories y mantenidas en alojamiento estándar (12 h ciclos de luz-oscuridad) con un alimento estándar para roedores y agua disponible ad libitum. Proporcionado por: http://www.criver.com/