Name: Ocena prędkości fali tętna na podstawie ultradźwięków u myszy (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 7 s
Description: Poznaj algorytm przetwarzania obrazu do oceny sztywności tętnic u myszy przy użyciu ultrasonografii. Ta metoda umożliwia nieinwazyjne obliczanie prędkości fali tętna i badanie chorób układu krążenia.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Doświadczenia na zwierzętach przeprowadzono zgodnie z dyrektywą europejską (2010/63/UE) oraz prawem włoskim (D.Lvo 26/2014), z zachowaniem zasad opieki nad zwierzętami laboratoryjnymi. Badanie zostało zatwierdzone przez Lokalną Komisję Etyczną.
1. Procedura obrazowania
<ol>
	<li>Umieść mysz w komorze do indukcji znieczulenia wypełnionej 2,5% izofluranem w 1 L/min czystego tlenu. Zweryfikuj głębokość znieczulenia, sprawdzając brak reakcji na uciśnięcie palca u nogi.</li>
	<li>Umieść zwierzę na platformie z kontrolą temperatury w pozycji grzbietnej. Nawilż oczy zwierzęcia maścią do oczu, aby zapobiec ich wysychaniu. Podawaj gaz anestetyczny (1,5% izofluranu), umieszczając nos myszy w dedykowanym stożku nosowym. W razie potrzeby dostosuj stężenie izofluranu indywidualnie, w zależności od badanego zwierzęcia. Ustaw temperaturę platformy na 40 °C.</li>
	<li>Pokryj cztery kończyny zwierzęcia pastą przewodzącą i przymocuj je taśmą do elektrod EKG wbudowanych w platformę. Zmierz temperaturę ciała za pomocą sondy rektalnej nasmarowanej wazeliną. Sprawdź, czy wszystkie pomiary fizjologiczne (sygnał EKG i oddechowy oraz temperatura) są prawidłowo rejestrowane i wyświetlane.</li>
	<li>Usuń chemicznie owłosienie z brzucha za pomocą kremu do depilacji i pokryj go żelem do sprzęgania akustycznego.</li>
	<li>Umieść głowicę US (13-24 MHz) w ramieniu mechanicznym.</li>
	<li>Ustaw głowicę US równolegle do zwierzęcia i dostosuj jej pozycję tak, aby uzyskać obrazy podłużne aorty brzusznej z obszarem zainteresowania znajdującym się w strefie ogniskowania.</li>
	<li>Zbierz informacje anatomiczne.
	<ol>
		<li>Kliknij przycisk umożliwiający akwizycję bramkowaną EKG z wysoką częstotliwością klatek9, wybierz częstotliwość akwizycji równą 700 fps i rozpocznij rejestrację. Uwaga: W ten sposób można pozyskać obrazy anatomiczne naczynia odpowiadające pojedynczemu cyklowi serca.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zbierz informacje o prędkości przepływu.
	<ol>
		<li>Korzystając z tej samej projekcji skanowania, kliknij przycisk PW-Doppler, umieść objętość próbkowania w centrum naczynia i zarejestruj obrazy, upewniając się, że pętla cine nie jest krótsza niż 3 s. Pozyskaj te dane, utrzymując korekcję kąta na możliwie najniższym poziomie, dostosowując ją indywidualnie na podstawie uzyskanej projekcji US.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zdejmij zwierzę z platformy z kontrolą temperatury i odczekaj do pełnego wybudzenia. 
	UWAGA: Z naszego doświadczenia wynika, że trwa to około 10 min. Nie pozostawiaj zwierzęcia bez opieki, dopóki nie odzyska wystarczającej świadomości, aby utrzymać pozycję sternalną.</li>
</ol>
2. Przetwarzanie końcowe
<ol>
	<li>Wyeksportuj obrazy w trybie B oraz obrazy dopplerowskiego badania pulsacyjnego (PW-Doppler) do plików DICOM i zapisz je na komputerze osobistym. Przekonwertuj pliki DICOM z badania PW-Doppler na obrazy w formacie .tiff.</li>
	<li>Przetwarzaj obrazy w trybie B.
	<ol>
		<li>Zaimportuj odpowiedni plik DICOM, korzystając z dedykowanego interfejsu graficznego użytkownika (GUI).</li>
		<li>Aby zainicjować kontury, narysuj linię blisko przeciwległej ściany naczynia (pojedyncze kliknięcie w celu rozpoczęcia i podwójne kliknięcie w celu zakończenia), a następnie dwukrotnie kliknij blisko bliższej ściany. Linia równoległa do niej, znajdująca się blisko przeciwległej ściany, pojawi się automatycznie. Zastosuj algorytm na pojedynczej klatce, naciskając przycisk „ANALYSE”.</li>
		<li>Sprawdź wynik. Jeśli krawędzie zostały prawidłowo zidentyfikowane (t. j.., gdy ewolucja punktów inicjujących pozwoli na wykrycie zarówno ściany tylnej, jak i przedniej), zastosuj algorytm dla całego cyklu cine, klikając przycisk „GO”. Jeśli krawędzie nie zostały poprawnie zidentyfikowane, usuń je, klikając „Clear Contour”, a następnie zainicjuj je ponownie, powtarzając krok 2.2.2. 
		UWAGA: Algorytm opiera się na technikach detekcji krawędzi i śledzenia konturów i został wcześniej opisany szczegółowo10.</li>
		<li>Otrzymać końcowy wynik, naciskając przycisk „RECORD”, a następnie zapisać odpowiadający mu plik .mat, który zawiera wartości średnicy chwilowej dla pojedynczego cyklu serca.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Otwórz interfejs graficzny użytkownika (GUI) dla implementacji pętli lnD-V.</li>
	<li>Kliknij przycisk „VELOCITY”, aby rozpocząć przetwarzanie obrazu PW-Doppler, co pozwoli na uzyskanie krzywej średniej prędkości z jednego cyklu pracy serca.
	<ol>
		<li>Zidentyfikuj zapis PW-Doppler i zlokalizuj linię odpowiadającą wartości prędkości równej zero, naciskając przycisk „WHITE LINE”.</li>
		<li>Przeprowadź kalibrację prędkości oraz kalibrację czasu, korzystając odpowiednio z przycisków „VELOCITY” i „TIME” (w panelu kalibracji). Naciśnięcie tych przycisków umożliwia narysowanie linii, której długość odpowiada wprowadzonemu współczynnikowi kalibracji.</li>
		<li>Ręcznie wybierz ROI zawierający sygnały fizjologiczne, korzystając z przycisku „ROI PHYSIO”.</li>
		<li>Ręcznie wybierz obszar zainteresowania (ROI) zawierający ślad PW-Dopplera, naciskając przycisk „ROI SIGNAL”.</li>
		<li>Kliknij przycisk „ANALYSE” i sprawdź, czy obwiednia została zidentyfikowana. Jeśli wynik nie jest satysfakcjonujący, zmień próg (wpisując nową wartość w edytowalnym polu tekstowym „Velocity Threshold”) i ponownie naciśnij przycisk „ANALYSE”. Dostosuj próg indywidualnie dla każdego przypadku, w zależności od jakości obrazów. Naciśnij przycisk „ELABORATION”.</li>
		<li>Zlokalizuj piki R sygnału EKG i odpowiednio podziel sygnał obwiedni prędkości, klikając przycisk „UPDATE”. Wybierz uderzenia, które nie są zniekształcone przez szum ani nie znajdują się w fazie wdechu, klikając przycisk „CHOOSE BEATS”. W ten sposób uzyskaj średni kształt fali prędkości dla pojedynczego uderzenia.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Aby zinterpolować wybrane zespoły uderzeń w dziedzinie częstotliwości i sprawić, by wszystkie składały się z tej samej liczby punktów, należy zastosować metodę szybkiej transformaty Fouriera (Fast Fourier Transform), zgodnie ze szczegółami opisanymi w literaturze.11Operację tę należy wykonać automatycznie, naciskając klawisz enter na klawiaturze komputera po wybraniu uderzeń. Jeśli pole wyboru „MEAN VELOCITY” jest zaznaczone, sygnał średniej prędkości pojedynczego uderzenia uzyskuje się poprzez podzielenie krzywej maksymalnej prędkości przez dwa, przyjmując hipotezę o parabolicznym profilu prędkości.12Naciśnij przycisk „OK”.</li>
	<li>Kliknij przycisk „DIAMETER”. Przeciągnij przebieg średnicy dla pojedynczego uderzenia w dziedzinie czasu, aby uzyskać sygnał średnicy dla pojedynczego uderzenia o tej samej częstotliwości próbkowania co sygnał prędkości dla pojedynczego uderzenia, naciskając przycisk „INTERPOLATE”. Kliknij przycisk „OK”. 
	UWAGA: Aby krzywe średnicy i średniej prędkości dla pojedynczego uderzenia posiadały tę samą częstotliwość próbkowania oraz tę samą liczbę punktów danych, poddano je interpolacji w dziedzinie częstotliwości.</li>
	<li>Wybierz podejście „Druga pochodna” (Second derivative) jako metodę dopasowania (nad wykresem przedstawiającym przebiegi średnicy i prędkości), a następnie kliknij przycisk „UPDATE”. Obie krzywe zostaną automatycznie wyrównane w czasie przy użyciu metody drugiej pochodnej.14.</li>
	<li>Wykreśl końcową pętlę lnD-V, nanosząc wartości naturalnego logarytmu średnic z pojedynczego uderzenia względem wartości średniej prędkości z pojedynczego uderzenia. Czynność ta jest wykonywana automatycznie podczas wyrównywania obu przebiegów. Uwaga: Punkty znajdujące się w zakresie od 5% do 90% wartości maksymalnej krzywej średniej prędkości z pojedynczego uderzenia są lokalizowane automatycznie, a następnie stosowana jest interpolacja liniowa tych punktów w celu wyznaczenia nachylenia liniowej części pętli.</li>
	<li>Oblicz PWV zgodnie z poniższym równaniem7 
	<img alt="Wzór obliczeniowy PWV, równanie prędkości fali tętna na podstawie nachylenia w badaniach hemodynamicznych." src="/files/ftp_upload/54362/54362eq1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Równanie 1"></li>
</ol>

<ol><li>Zaragoza, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+Models+of+Cardiovascular+Diseases%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Animal Models of Cardiovascular Diseases.</a> J Biomed Biotechnol. 2011, 497-841 (2011).</li>
<li>Laurent, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expert+consensus+document+on+arterial+stiffness%3A+methodological+issues+and+clinical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Heart+J%22%5BJournal%5D)">Expert consensus document on arterial stiffness: methodological issues and clinical applications.</a> Eur Heart J. 27, 2588-2605 (2006).</li>
<li>Wang, Y. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+aortic+stiffness+assessed+by+pulse+wave+velocity+in+apolipoprotein+E-deficient+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol.+Heart+Circ.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Increased aortic stiffness assessed by pulse wave velocity in apolipoprotein E-deficient mice.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 278, 428-434 (2000).</li>
<li>Mitchell, G. F., Pfeffer, M. A., Finn, P. V., Pfeffer, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+techniques+for+measuring+pulse-wave+velocity+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Comparison of techniques for measuring pulse-wave velocity in the rat.</a> J Appl Physiol. 82 (1), 203-210 (1997).</li>
<li>Parczyk, M., Herold, V., Klug, G., Bauer, W. R., Rommel, E., Jakob, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+in+vivo+transit+time+measurements+of+aortic+pulse+wave+velocity+in+mice+with+high-field+CMR+at+17.6+Tesla%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cardiovasc+Magn+Reson%22%5BJournal%5D)">Regional in vivo transit time measurements of aortic pulse wave velocity in mice with high-field CMR at 17.6 Tesla.</a> J Cardiovasc Magn Reson. 12, 72(2010).</li>
<li>Hartley, C. J., Taffet, G. E., Michael, L. H., Pham, T. T., Entman, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+determination+of+pulse-wave+velocity+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Noninvasive determination of pulse-wave velocity in mice.</a> Am J Physiol. 273 (1), Pt 2 494-500 (1997).</li>
<li>Feng, J., Khir, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+wave+speed+and+wave+separation+in+the+arteries+using+diameter+and+velocity%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Determination of wave speed and wave separation in the arteries using diameter and velocity.</a> J Biomech. 43 (3), 455-462 (2010).</li>
<li>Borlotti, A., Khir, A. W., Rietzschel, E. R., De Buyzere, M. L., Vermeersch, S., Segers, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+determination+of+local+pulse+wave+velocity+and+wave+intensity%3A+changes+with+age+and+gender+in+the+carotid+and+femoral+arteries+of+healthy+human%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Noninvasive determination of local pulse wave velocity and wave intensity: changes with age and gender in the carotid and femoral arteries of healthy human.</a> J Appl Physiol. 113 (5), 727-735 (2012).</li>
<li>Chérin, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh+frame+rate+retrospective+ultrasound+microimaging+and+blood+flow+visualization+in+mice+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh frame rate retrospective ultrasound microimaging and blood flow visualization in mice in vivo.</a> Ultrasound Med Biol. 32 (5), 683-691 (2006).</li>
<li>Gemignani, V., Faita, F., Ghiadoni, L., Poggianti, E., Demi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+system+for+real-time+measurement+of+the+brachial+artery+diameter+in+B-mode+ultrasound+images%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Med+Imaging%22%5BJournal%5D)">A system for real-time measurement of the brachial artery diameter in B-mode ultrasound images.</a> IEEE Trans Med Imaging. 26 (3), 393-404 (2006).</li>
<li>Di Lascio, N., Stea, F., Kusmic, C., Sicari, R., Faita, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+assessment+of+pulse+wave+velocity+in+mice+by+means+of+ultrasound+images%5BTitle%5D)+AND+%22Atherosclerosis%22%5BJournal%5D)">Non-invasive assessment of pulse wave velocity in mice by means of ultrasound images.</a> Atherosclerosis. 237 (1), 31-37 (2014).</li>
<li>Nichols, W. W., O'Rourke, M. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNichols%2C+WW+%22McDonald%27s+Blood+Flow+in+Arteries%3A+Theoretical%2C+Experimental%2C+and+Clinical+Principles%22">McDonald's Blood Flow in Arteries: Theoretical, Experimental, and Clinical Principles</a>. , Arnold. London. 215-358 (1998).</li>
<li>Williams, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+ultrasonic+measurement+of+regional+and+local+pulse+wave+velocity+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">Noninvasive ultrasonic measurement of regional and local pulse wave velocity in mice.</a> Ultrasound Med Biol. 33 (9), 1368-1375 (2007).</li>
<li>Penny, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aortic+wave+intensity+of+ventricular-vascular+interaction+during+incremental+dobutamine+infusion+in+adult+sheep%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Heart+Circ+Physiol%22%5BJournal%5D)">Aortic wave intensity of ventricular-vascular interaction during incremental dobutamine infusion in adult sheep.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 294, 481-489 (2008).</li>
<li>Segers, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wave+reflection+leads+to+over-+and+underestimation+of+local+wave+speed+by+the+PU-+and+QA-loop+methods%3A+theoretical+basis+and+solution+to+the+problem%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Meas%22%5BJournal%5D)">Wave reflection leads to over- and underestimation of local wave speed by the PU- and QA-loop methods: theoretical basis and solution to the problem.</a> Physiol Meas. 35 (5), 847-861 (2014).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

W niniejszej pracy szczegółowo opisano algorytm przetwarzania obrazu oparty na pętli lnD-V do oceny PWV u myszy. Proponowane podejście opiera się wyłącznie na przetwarzaniu obrazów amerykańskich, a zatem może stanowić ważną alternatywę dla istniejących technik 6,13 do oceny sztywności tętnic w modelach mysich. W rzeczywistości, w przeciwieństwie do metod inwazyjnych6 , które opierają się na pozyskiwaniu sygnałów ciśnienia wewnątrztętniczeg...

Modele mysie są coraz częściej wykorzystywane do badania chorób sercowo-naczyniowych (CVD) i szczególnie używane w badaniach podłużnych, które pozwalają na scharakteryzowanie różnych faz rozwoju choroby1. Właściwości elastyczne dużych tętnic są związane z różnymi stanami patologicznymi; Z technicznego punktu widzenia sztywność tętnic można ocenić, mierząc prędkość fali tętna (PWV), która reprezentuje prędkość, z jaką fala tętna przemieszcza się w naczyniu przewodowym2. Ze względu na swoje znaczenie kliniczne, jest on coraz częściej mierzony nawet w przedklinicznych modelach małych zwierząt3.
Dostępne są różne techniki oceny PWV u myszy. Podejścia inwazyjne opierają się na zastosowaniu przetworników ciśnienia na końcówce cewnika. PWV ocenia się, zbierając sygnały ciśnienia w dwóch różnych miejscach tętniczych i dzieląc odległość między dwoma miejscami pomiaru przez przesunięcie czasowe między sygnałami4. Główną wadą związaną z tego rodzaju technikami jest to, że wymagają one poświęcenia zwierząt w celu oceny odległości między dwoma miejscami pomiaru, a zatem nie mogą być stosowane w badaniach podłużnych. Aby przezwyciężyć to ograniczenie, opracowano podejścia nieinwazyjne, oparte na różnych technikach obrazowania. Wcześniejsze badania donosiły o ocenach PWV u myszy uzyskanych przez zastosowanie metody czasu przejścia na danych obrazowania rezonansu magnetycznego zakodowanych prędkością5 i sygnały pulsacyjno-dopplerowskie6. Jednak wartość PWV uzyskana tymi metodami jest regionalną oceną sztywności tętnic. W rzeczywistości jest to wartość średnia, uwzględniająca różne tętnice pod względem wielkości i właściwości elastycznych. Ponadto tego rodzaju oceny wymagają oceny odległości między dwoma miejscami pomiarów, co jest źródłem błędu, który może mieć wpływ na ostateczny wynik.
PWV można ocenić za pomocą pętli średnica-prędkość (lnD-V)7. Metoda ta opiera się na jednoczesnej ocenie wartości średnicy i prędkości przepływu w wybranym zbiorniku. Zgodnie z tym podejściem pętlę lnD-V uzyskuje się przez wykreślenie wartości średnicy logarytmu naturalnego w funkcji średnich wartości prędkości, a PWV szacuje się poprzez obliczenie nachylenia części liniowej otrzymanej pętli odpowiadającej wczesnej fazie skurczowej. Jeśli chodzi o praktyczne zastosowanie tej metody, wcześniejsze prace przyniosły już wyniki dotyczące jej zastosowania w systemie konfiguracji in vitro7 oraz jej zastosowania do oceny PWV zarówno tętnicy szyjnej, jak i kości udowej u ludzi8.
Głównym celem niniejszego badania jest dostarczenie szczegółowego opisu algorytmu przetwarzania obrazu, który zapewnia nieinwazyjny pomiar tętniczego PWV u myszy przy użyciu tylko obrazów amerykańskich. Proponowane podejście pozwala na ocenę miejscowej sztywności tętnic poprzez przetwarzanie obrazów dopplerowskich zarówno w trybie B, jak i dopplerowskim falą pulsacyjną (PW-Doppler) i może być stosowane na tętnicach o kluczowym znaczeniu, takich jak aorta brzuszna.

<table><tbody><tr><td>VEVO2100</td><td>FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Kanada</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonda ultradźwiękowa MS250</td><td>FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Kanada</td><td></td><td>Mikrosonda ultradźwiękowa</td></tr><tr><td>Oprogramowanie</td><td>EKV FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Kanada</td><td></td><td>Oprogramowanie</td></tr><tr><td>Matlab R2015a&nbsp;</td><td>MathWorks Inc, Natick, MA, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie Pasta przewodząca</td><td>Wybrane przez operatora</td><td></td><td>Materiał laboratoryjny</td></tr><tr><td>Wazelina</td><td>Wybrane przez operatora</td><td></td><td>Materiał laboratoryjny</td></tr><tr><td>Krem do depilacji</td><td>Wybrany przez operatora</td><td></td><td>Materiał laboratoryjny</td></tr><tr><td>Akustyczny żel sprzęgający&nbsp;</td><td>Wybrany przez operatora</td><td></td><td>Materiał laboratoryjny</td></tr><tr><td>Opracowany program</td><td></td><td></td> Matlab <td>Autorzy są chętni do współpracy z tymi badaczami, którzy są zainteresowani oprogramowaniem i udostępnienia go pod swoim nadzorem</td></tr></tbody></table>

ocena prędkości fali tętna na podstawie ultradźwięków u myszy

Ultrasound-based Pulse Wave Velocity Evaluation in Mice

Sztywność tętnic można ocenić obliczając prędkość fali impulsowej (PWV), tj. prędkość, z jaką fala pulsacyjna przemieszcza się w naczyniu przewodowym. Parametr ten jest coraz częściej badany w modelach małych gryzoni, w których jest używany do oceny zmian w funkcji naczyń krwionośnych związanych z określonymi genotypami/leczeniem lub do charakteryzowania progresji chorób sercowo-naczyniowych. Protokół ten opisuje algorytm przetwarzania obrazu, który prowadzi do nieinwazyjnego pomiaru tętniczego PWV u myszy wyłącznie przy użyciu obrazów ultrasonograficznych (USG). Zaproponowana technika została wykorzystana do oceny PWV aorty brzusznej u myszy i oceny jej zmian związanych z wiekiem.
Skany USG aorty brzusznej są uzyskiwane od myszy w znieczuleniu gazowym za pomocą specjalnego amerykańskiego urządzenia wyposażonego w sondy amerykańskie o wysokiej częstotliwości. Obrazy w trybie B i Dopplera fal pulsacyjnych (PW-Doppler) są analizowane w celu uzyskania odpowiednio wartości chwilowych średnicy i średniej prędkości. W tym celu stosuje się techniki wykrywania krawędzi i śledzenia konturów. Przebiegi średniej średnicy i prędkości pojedynczego uderzenia są wyrównane w czasie i połączone w celu uzyskania pętli średnica-prędkość (lnD-V). Wartości PWV uzyskuje się z nachylenia liniowej części pętli, które odpowiada wczesnej fazie skurczowej.
Przy obecnym podejściu, anatomiczne i funkcjonalne informacje o aorcie brzusznej myszy mogą być uzyskane nieinwazyjnie. Wymagając przetwarzania tylko obrazów amerykańskich, może stanowić użyteczne narzędzie do nieinwazyjnej charakterystyki różnych miejsc tętniczych u myszy pod względem właściwości elastycznych. Zastosowanie obecnej techniki można łatwo rozszerzyć na inne obszary naczyniowe, takie jak tętnica szyjna, dając w ten sposób możliwość uzyskania wielomiejscowej oceny sztywności tętnic.

Zaproponowane podejście zostało zastosowane w poprzednim badaniu w odniesieniu do aorty brzusznej myszy11. Poniższe rysunki przedstawiają wyniki zastosowania opisanego podejścia na rzeczywistych obrazach myszy. Dane te pochodzą od jednego zwierzęcia (mysz typu dzikiego, w wieku 13 tygodni, szczep: C57BL6, waga: 33 g). W szczególności Rysunek 1 przedstawia wynik analizy obrazów US. Techniki wykrywania krawędzi i śledzenia konturów zastosowane do obr...

Sztywność tętnic stanowi kluczowy czynnik w chorobach sercowo-naczyniowych, a prędkość fali tętna (PWV) może być uważana za wskaźnik zastępczy sztywności tętnic. Protokół ten opisuje algorytm przetwarzania obrazu do obliczania PWV u myszy na podstawie przetwarzania obrazu ultrasonograficznego, który ma zastosowanie w różnych miejscach tętnic.

Ocena prędkości fali tętna na podstawie ultradźwięków u myszy

Arterial stiffness can be evaluated by calculating pulse wave velocity (PWV), i.e., the speed with which the pulse wave travels in a conduit vessel. This ...

Ogólnym celem tej procedury jest zapewnienie algorytmu przetwarzania obrazu do oceny sztywności tętnic u myszy na podstawie obrazowania ultrasonograficznego różnych miejsc tętnic. Sztywność tętnic jest związana z chorobami sercowo-naczyniowymi i jest coraz częściej stosowana jako cel terapeutyczny ze względu na jej wartość prognostyczną. Po potwierdzeniu odpowiedniego poziomu sedacji poprzez uszczypnięcie palca u nogi, umieść zwierzę na desce o kontrolowanej temperaturze 40 stopni Celsjusza w pozycji leżącej na plecach i zwilż oczy zwierzęcia maścią.Pokryj cztery kończyny zwierzęcia pastą przewodzącą i przyklej kończyny do elektrod EKG osadzonych w tablicy. Zmierz temperaturę ciała za pomocą sondy doodbytniczej nasmarowanej wazeliną i potwierdź, że wszystkie pomiary fizjologiczne są prawidłowo wyświetlane. Następnie użyj kremu do depilacji, aby chemicznie usunąć włosy z brzucha i pokryj odsłoniętą skórę akustycznym żelem sprzęgającym.Umieść sondę ultradźwiękową o częstotliwości od 13 do 24 megaherców w ramieniu mechanicznym i zamocuj sondę równolegle do zwierzęcia. Wyreguluj sondę tak, aby można było uzyskać pożądane obrazy podłużne aorty brzusznej znajdującej się w strefie ogniskowej i wybierz bramkę EKG o wysokiej liczbie klatek na sekundę podczas akwizycji z akwizycją 700 klatek na sekundę. Rozpocznij akwizycję, a następnie za pomocą tej samej projekcji skanu wybierz Dopplera fali impulsowej i przesuń objętość próbki do środka naczynia.Uzyskuj obrazy za pomocą cineloop przez co najmniej trzy sekundy, zachowując jak najmniejszą poprawkę kąta. Po uzyskaniu wszystkich obrazów usuń zwierzę z planszy z monitorowaniem do czasu pełnego wyzdrowienia. Aby przeprowadzić analizę danych ultradźwiękowych, najpierw wyeksportuj obrazy dopplerowskie w trybie B i po fali jako pliki dicom.Po zapisaniu plików przekonwertuj pliki dicom dopplera po fali na obrazy tif Następnie za pomocą dedykowanego graficznego interfejsu użytkownika zainicjuj kontury, rysując linię blisko przeciwległej ściany naczynia i kliknij dwukrotnie blisko bliskiej ściany. Automatycznie pojawi się linia równoległa do narysowanej linii. Kliknij przycisk Analizuj, aby zastosować algorytm do pojedynczej klatki.Jeśli krawędzie zostały poprawnie zidentyfikowane, kliknij przycisk "Go", aby zastosować algorytm do całego cineloop. Następnie kliknij rekord" i zapisz odpowiedni plik maty zawierający chwilowe wartości średnicy związane z pojedynczym cyklem pracy serca. Aby zaimplementować pętlę prędkości średnicy, otwórz dedykowany graficzny interfejs użytkownika.Aby rozpocząć przetwarzanie obrazu dopplerowskiego fali tętna, kliknij prędkość"generując krzywą średniej prędkości pojedynczego uderzenia. Po zidentyfikowaniu śladu dopplerowskiego po fali wybierz białą linię", aby zlokalizować linię odpowiadającą wartości prędkości równej zero. Następnie w panelu kalibracji kliknij prędkość"aby narysować linie o długościach odpowiadających współczynnikowi kalibracji.Powtórz operację dla kalibracji czasu, klikając czas. Korzystając z przycisku fizjo obszaru zainteresowania, ręcznie wybierz obszar zainteresowania zawierający sygnały fizjologiczne, a następnie kliknij sygnał obszaru zainteresowania, aby ręcznie wybrać obszar zainteresowania zawierający ślad dopplerowski po fali. Wybierz analizuj", aby sprawdzić, czy koperta została zidentyfikowana.Jeśli wynik nie jest zadowalający, wprowadź nową wartość w edytowalnym polu tekstowym progu prędkości i ponownie przeanalizuj obwiednię. Następnie kliknij opracowanie" i sprawdź, czy nie ma błędów w naszym wykrywaniu szczytów sygnału EKG. Zmień minimalną wartość odległości szczytów, a następnie kliknij aktualizuj", aby poprawnie zidentyfikować nasze szczyty.Kliknij wybierz bity, zaznacz wszystkie uderzenia, które nie są zniekształcone przez szum lub znajdują się w fazie wdechu. Naciśnij przycisk powrotu na klawiaturze, aby ponownie próbkować wybrane uderzenia i uzyskać kształt fali prędkości pojedynczego uderzenia, a następnie zaznacz pole wyboru średniej prędkości, aby uzyskać sygnał średniej prędkości pojedynczego uderzenia i kliknij przycisk OK. Teraz kliknij średnicę" i naciśnij przycisk interpolacji na klawiaturze, aby uzyskać sygnał o pojedynczej średnicy uderzenia o tej samej częstotliwości próbkowania, co sygnał prędkości pojedynczego uderzenia.Kliknij przycisk OK, a następnie wybierz drugą metodę pochodną jako metodę wyrównania i kliknij przycisk aktualizuj. Dwie krzywe zostaną automatycznie wyrównane w czasie przy użyciu drugiej metody pochodnej. Logarytm naturalny wartości średnicy pojedynczego uderzenia jest automatycznie wykreślany w stosunku do średnich wartości prędkości pojedynczego uderzenia.I oceniana jest odpowiednia wartość fali tętna. Na tym obrazie techniki wykrywania krawędzi i śledzenia konturów zostały zastosowane do obrazów w trybie B uzyskanych z dużą liczbą klatek na sekundę, modalnością bramkowaną EKG, aby zapewnić kształt fali średnicy. Identyfikacja obwiedni sygnału dopplerowskiego po fali i średniej danych z różnych cykli serca prowadzi do oceny krzywej średniej prędkości pojedynczego uderzenia.Pojedyncze kształty fal o średnicy i średniej prędkości są interpolowane zarówno w dziedzinie częstotliwości, jak i czasu, a następnie wyrównywane w czasie. Pętlę prędkości średnicy uzyskuje się przez wykreślenie wartości średnicy logarytmu naturalnego w stosunku do pomiarów prędkości średniej, co pozwala na ocenę wartości prędkości fali impulsowej. Jest to możliwe dzięki obliczeniu nachylenia liniowej części pętli, o której wiadomo, że odpowiada wczesnej fazie skurczowej, tak jak ma to miejsce u ludzi przy użyciu podobnego podejścia.do oceny miejscowej sztywności tętnic, nieinwazyjnie.

ultrasound-based-pulse-wave-velocity-evaluation-in-mice

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Echokardiografia przezklatkowa stanowi nieinwazyjną metodę oceny funkcji serca u myszy. Połączenie obrazowania ultradźwiękowego i dopplerowskiego pozwala na wykonanie pomiarów wymiarów serca oraz przepływu krwi wewnątrzsercowego, co łącznie umożliwia ocenę funkcji skurczowej i rozkurczowej serca.

Echokardiografia przezklatkowa u myszy

W niniejszym filmie zaprezentowano zastosowanie zamontowanej na szynie głowicy ultradźwiękowej o wysokiej częstotliwości do wykonywania echokardiografii u znieczulonej myszy. Metody obejmują zarówno konwencjonalne pomiary funkcji serca w trybie dwuwymiarowym i M-mode, jak i nowsze, bardziej zaawansowane narzędzia, takie jak kolorowy Doppler, analiza odkształceń (strain) oraz ogólne i ukierunkowane obrazowanie kontrastowe.

Echokardiografia i obrazowanie ultrasonograficzne u myszy

Dysfunkcja prawej komory (RV) jest kluczowa dla patogenezy chorób sercowo-naczyniowych, jednak dostępne są ograniczone metodologie jej oceny. Ostatnie postępy w obrazowaniu ultrasonograficznym zapewniają nieinwazyjną i dokładną opcję podłużnego badania RV. W tym artykule szczegółowo opisujemy krok po kroku metodę echokardiograficzną wykorzystującą mysi model przeciążenia ciśnienia RV.

Ocena struktury i funkcji prawej komory serca w mysim modelu zwężenia tętnicy płucnej za pomocą echokardiografii przezklatkowej

Opisujemy technikę pomiaru sztywności aorty na podstawie jej relacji ciśnienie-średnica in vivo u myszy. Średnica aorty jest rejestrowana za pomocą ultradźwięków, a ciśnienie w aortze jest mierzone inwazyjnie za pomocą półprzewodnikowego cewnika ciśnieniowego. Ciśnienie krwi zmienia się stopniowo i mierzy się uzyskaną średnicę.

Pomiar sztywności aorty wstępującej in vivo u myszy za pomocą ultradźwięków

Rezerwa przepływu wieńcowego (CFR) jest przydatna do oceny zapotrzebowania tlenu w mięśniu sercowym i oceny ryzyka sercowo-naczyniowego. W badaniu tym ustanowiono krok po kroku metodę echokardiografii dopplerowskiej przezklatkowej (TTDE) do podłużnego monitorowania zmian CFR, mierzonych z tętnicy wieńcowej u myszy, pod eksperymentalnym przeciążeniem ciśnieniowym pasma aorty.

Ultradźwiękowa ocena przepływu w tętnicach wieńcowych i rezerwy przepływu wieńcowego przy użyciu modelu przeciążenia ciśnieniowego u myszy

Celem tego protokołu jest nieinwazyjna ocena zmian strukturalnych i funkcjonalnych w mysim modelu choroby serca powstałych w wyniku poprzecznego zwężenia aorty, przy użyciu echokardiografii w trybie B i M oraz obrazowania dopplerowskiego kolorem/falą tętna.

Ocena zmian morfologicznych i czynnościowych serca w mysim modelu poprzecznego zwężenia aorty za pomocą obrazowania echokardiograficznego

Ten protokół zawiera szczegółowy opis podejścia echokardiograficznego do kompleksowego fenotypowania funkcji serca i zastawki serca u myszy.

Podejścia echokardiograficzne i protokoły do kompleksowej charakterystyki fenotypowej choroby zastawkowej serca u myszy

Ten manuskrypt opisuje szczegółowy protokół korzystania z obrazowania ultradźwiękowego o wysokiej częstotliwości do pomiaru średnicy światła, prędkości propagacji impulsów, rozciągliwości i odkształcenia promieniowego na mysim modelu tętniaka aorty brzusznej.

Pomiar prędkości, rozciągliwości i odkształcenia impulsu w mysim modelu tętniaka aorty brzusznej

Ultraszybkie ultrasonografie dopplerowskie (UFUS) o wysokiej rozdzielczości przestrzennej (100 μm) i czułości stanowi odpowiednią nieinwazyjną metodę obrazowania w celu uzyskania kompleksowego jakościowego przeglądu naczyń wątrobowych. UFUS ułatwia również ilościowe pomiary mikrokrążenia, mając na celu pogłębienie naszej wiedzy na temat mechanizmów chorób naczyniowych.

Obrazowanie i kwantyfikacja unaczynienia wątroby myszy za pomocą ultraszybkich ultradźwięków dopplerowskich

Zmiany w przepływie krwi w jajnikach w okresie przedowulacyjnym są niezbędne do owulacji. Ultrasonografia Dopplera była stosowana u ludzi i dużych zwierząt do oceny hemodynamiki jajnika i perfuzji. Przedstawiono protokół stosowania ultrasonografii Dopplera w celu oceny hemodynamiki jajników w fazie przedowulacyjnej i okołoowulacyjnej u myszy.

Ultrasonografia Dopplera do obrazowania na żywo i ilościowej funkcji naczyń jajników u myszy

Poznaj algorytm przetwarzania obrazu do oceny sztywności tętnic u myszy przy użyciu ultrasonografii. Ta metoda umożliwia nieinwazyjne obliczanie prędkości fali tętna i badanie chorób układu krążenia.

Ocena prędkości fali tętna na podstawie ultradźwięków u myszy

Przeglądaj więcej filmów