A rigidez arterial representa um factor essencial na velocidade de onda de pulso e doença cardiovascular (PWV) pode ser considerado como um substituto para o índice de rigidez arterial. Este protocolo descreve um algoritmo de processamento de imagem para calcular a VOP em camundongos com base em processamento de imagem de ultra-som que é aplicável em locais arteriais diferentes.
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Artigo de método
O ultra-som à base de pulso de onda Velocity Avaliação em ratos
Neste artigo
Resumo
Resumo
A rigidez arterial pode ser avaliada por meio do cálculo da velocidade da onda de pulso (PWV), isto é, a velocidade com a qual a onda de pulso viaja num vaso de conduto. Este parâmetro está a ser cada vez mais pequenas investigado em modelos de roedores em que é utilizada para avaliar alterações na função vascular relacionada com determinados tratamentos genótipos / ou para caracterizar a progressão da doença cardiovascular. Este protocolo descreve um algoritmo de processamento de imagem que leva a não-invasiva de medição VOP arterial em ratos usando apenas as imagens de ultra-sons (US). A técnica proposta tem sido utilizado para avaliar a VOP aorta abdominal em ratinhos e avaliar suas alterações associadas com a idade.
aorta abdominal exames de US são obtidos a partir de ratos sob anestesia gasosa utilizando um dispositivo específico US equipados com sondas norte-americanas de alta frequência. B-mode e as imagens de pulso-Wave Doppler (PW-Doppler) são analisados a fim de obter diâmetro e significa valores instantâneos de velocidade, respectivamente. Para este propósito, as técnicas de detecção de borda e de seguimento de contorno são utilizados. O único batimento diâmetro médio e são formas de onda de velocidade vez alinhados e combinada, a fim de alcançar o diâmetro da velocidade (lnD-V) loop. PWV valores são obtidos a partir do declive da parte linear do circuito, que corresponde à fase sistólica no início.
Com a presente abordagem, anatômica e funcional informações sobre o mouse aorta abdominal pode ser alcançado de forma não invasiva. Exigindo o processamento de imagens dos EUA só, pode representar uma ferramenta útil para a caracterização não-invasivo de diferentes locais arteriais no rato em termos de propriedades elásticas. A aplicação da presente técnica pode facilmente ser estendido a outras regiões vasculares, tais como a artéria carótida, proporcionando assim a possibilidade de obter uma avaliação da rigidez arterial multi-local.
Introdução
Modelos de ratinho são cada vez mais utilizados para a investigação de doenças cardiovasculares (CVD) e particularmente utilizado em estudos longitudinais que permitem a caracterização de diferentes fases do desenvolvimento da doença 1. propriedades elásticas das grandes artérias estão relacionados com diferentes condições patológicas; a partir de um ponto de vista técnico, a rigidez arterial pode ser avaliada por medição da velocidade de onda de pulso (PWV), que representa a velocidade com a qual a onda de pulso viaja num vaso de conduta 2. Por causa de seu significado clínico, é cada vez mais medida mesmo em pré-clínicos pequenos modelos animais 3.
Diferentes técnicas estão disponíveis para avaliar a VOP em camundongos. abordagens invasivos baseiam-se na utilização de transdutores de pressão de ponta de cateter. VOP é avaliada através da aquisição de sinais de pressão arterial em dois locais diferentes e dividindo a distância entre os dois s mediçãoites pelo desvio de tempo entre os sinais 4. A principal desvantagem relacionada com estes tipos de técnicas é que eles exigem o sacrifício de animais para a avaliação da distância entre os dois locais de medição e, assim, não pode ser utilizado em estudos longitudinais. Para superar esta limitação, abordagens não invasivas, com base em técnicas de imagem diferentes, têm sido desenvolvidos. Estudos anteriores relataram avaliações VOP em camundongos obtidos por aplicação do método de tempo de trânsito em dados de ressonância magnética codificada em velocidade 5 e sinais pulsados-Doppler 6. No entanto, o valor VOP obtida com estes métodos é uma avaliação regional da rigidez arterial. Na verdade, ela representa um valor médio, o que representa artérias diferentes em termos de tamanho e propriedades elásticas. Além disso, estes tipos de avaliações requerem a avaliação da distância entre os dois locais de medição que é uma fonte de erro que pode influence o resultado final.
VOP pode ser avaliada utilizando o diâmetro-velocidade (lnD-V) ciclo 7. Este método baseia-se na avaliação simultânea de valores de diâmetro e velocidade de fluxo num recipiente seleccionado. De acordo com esta abordagem, o loop lnD-V é obtido traçando os valores de logaritmos naturais de diâmetro contra os valores médios de velocidade e VOP é estimado por cálculo da inclinação da parte linear do loop obtido correspondente à fase sistólica no início. No que diz respeito à aplicação prática deste método, trabalhos anteriores já relataram resultados sobre a sua aplicação em um set-up sistema in vitro 7 e seu uso para a avaliação de ambos carótida e VOP femoral em humanos 8.
O principal objetivo do presente estudo é fornecer uma descrição detalhada de um algoritmo de processamento de imagem que fornece uma medida da VOP arterial não invasiva em ratos usando Uapenas imagens S. A abordagem proposta permite a avaliação da rigidez arterial local por meio do processamento de tanto em modo-B e pulsada-Doppler (PW-Doppler) e as imagens podem ser aplicados em artérias de grande importância, tal como a aorta abdominal.
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Protocolo
Experimentos em animais foram realizados de acordo com a Directiva Europeia (2010/63 / UE) e da lei italiana (D.Lvo 26/2014), e seguiu os princípios de cuidados com animais de laboratório. O Painel de aprovação ética local aprovou o estudo.
1. Processo de imagem
- Colocar o rato numa câmara de indução de anestesia cheio com 2,5% de isoflurano em 1 L / min de oxigénio puro. Verifique a profundidade da anestesia por falta de resposta a pitada dedo do pé.
- Colocar o animal em uma placa de temperatura controlada em posição supina. Umedeça os olhos do animal com colírio, para evitá-los secando. Fornecer fluxo de gás anestésico (isoflurano a 1,5%), colocando o nariz do rato no cone do nariz dedicado. Se necessário, ajustar a percentagem de isoflurano de caso para caso, dependendo do animal em estudo. Fixar a temperatura da placa a 40 ° C.
- Brasão os quatro membros do animal com pasta condutora e gravá-los sobre os eletrodos de ECG embutidos noborda. Medir a temperatura corporal com uma sonda rectal lubrificada com vaselina. Verifique se todas as medições fisiológicas (ECG e sinal de respiração, bem como de temperatura) estão correctamente adquirido e exibido.
- Remova o cabelo quimicamente a partir do abdômen com creme depilatório e bata-a com gel de acoplamento acústico.
- Coloque o (13-24 MHz) sonda norte-americana no braço mecânico.
- Fixar os EUA sonda paralela ao animal e ajustar a sua posição, a fim de obter imagens longitudinais de aorta abdominal com a região de interesse localizado na zona focal.
- Coletar informações anatômicas.
- Clique no botão permitindo que a alta taxa de quadros de aquisição 9 ECG-fechado, escolha uma aquisição de taxa de quadros igual a 700 fps e começar a aquisição. Nota: Neste modo imagens anatómicas do vaso relacionado a um único ciclo cardíaco possa ser adquirido.
- Coletar informações de velocidade de fluxo. </ Strong>
- Usando a mesma projeção de digitalização, clique no botão PW-Doppler, coloque o volume da amostra no centro do navio e adquirir imagens, garantindo que o loop de cine não é inferior a 3 s. Obter estes dados, mantendo a correção do ângulo tão pequeno quanto possível, ajustando-o de caso para caso em função da projeção US obtido.
- Remover o animal da placa de temperatura controlada e esperar para a recuperação completa.
NOTA: Em nossa experiência isso leva cerca de 10 min. Não deixe e animal sem supervisão até que tenha recuperado a consciência suficiente para manter decúbito esternal.
2. Pós-Processamento
- B-mode exportação e imagens PW-Doppler como arquivos DICOM e salvá-los em um computador pessoal. Transformar arquivos PW-Doppler DICOM para imagens .tiff.
- Imagens no modo B processo.
- Importar o arquivo DICOM correspondente usando a interface gráfica do usuário dedicado (GUI).
- Para inicializar contornos, desenhe uma linha perto da parede do fundo do navio (clique único para iniciá-lo e clique duas vezes para acabar com ela) e clique duas vezes perto da parede perto. Uma linha paralela à que perto da parede distante aparecerá automaticamente. Aplicar o algoritmo sobre um único quadro, premindo o botão "ANALISE".
- Verifique o resultado. Se as bordas foram identificados corretamente (ie., A evolução dos pontos inicializados detectaram tanto o posterior e da parede anterior), aplicar o algoritmo em geral cine-circuito clicando no botão "Go". Se as bordas não estão correctamente identificados, limpá-las clicando em "Limpar Contour" e inicializar novamente pelo ponto 2.2.2 repetir.
NOTA: O algoritmo é baseado na detecção de borda e de contorno e técnicas de rastreio foi previamente descrito em pormenor 10. - Obter o resultado final, pressionando o botão "RECORD" e salvar o corrm resposta .mat ficheiro que contém os valores instantâneos de diâmetro relacionadas com um único ciclo cardíaco.
- Abra a GUI para a execução de loop lnD-V.
- Clique no botão "velocidade", a fim de iniciar o processamento de imagem PW-Doppler o que leva a um único batimento significa curva de velocidade.
- Identificar o traço PW-Doppler e localize a linha que corresponde a um valor de velocidade igual a zero, premindo o botão "LINHA BRANCA".
- Executar a calibração de velocidade e calibração tempo usando a "velocidade" e botões de "tempo" (no painel Calibração), respectivamente. Pressionando esses botões permite desenhar uma linha cujo comprimento corresponde ao fator de calibração inserido.
- seleccionar manualmente um ROI contendo os sinais fisiológicos utilizando o botão "ROI PHYSIO".
- seleccionar manualmente um ROI contendo o traço PW-Doppler, premindo o botão "ROI SINAL".
- click no botão "ANALISAR" e verifique se o envelope for identificado. Se o resultado não for satisfatório, alterar o limite (digitando o novo valor no campo de texto "Velocity Threshold" editável) e pressione o botão "ANALISAR" novamente. Sintonize o limiar de caso para caso, dependendo da qualidade das imagens. Pressione o botão "elaboração".
- Localize-R picos do sinal de ECG e dividir o sinal de velocidade envelope em conformidade clicando no botão "Update". Escolha batidas que não estão corrompidos pelo ruído ou localizados na fase de inspiração, clicando no botão "Escolher BEATS". Desta forma, se obter um único batimento dizer onda de velocidade.
- Use o Fast Fourier Transform método para interpolar as batidas selecionadas no domínio da frequência e torná-los todos composta pelo mesmo número de pontos, conforme detalhado na referência 11. Executar esta operação automaticamente, simplesmente pressionando o retchave de urna no teclado do PC uma vez que as batidas foram selecionados. Se a opção "velocidade média" está marcada a única batida significa sinal de velocidade é alcançada dividindo a curva de velocidade máxima por dois, levantando a hipótese de um perfil de velocidade parabólico 12. Pressione o botão "OK".
- Clique no botão "de diâmetro". Interpolar a forma de onda diâmetro batimento única no domínio do tempo, a fim de obter um sinal de batimento diâmetro único com a mesma frequência de amostra, tal como o sinal de velocidade-batida única premindo o botão "interpoladas". Clique no botão "OK".
NOTA: Para ter o diâmetro-beat única e significa curvas de velocidade com a mesma freqüência de amostragem e o mesmo número de pontos de dados, eles são interpoladas no domínio da frequência. - Escolha a abordagem "Second derivado" como o método de alinhamento (acima do gráfico que indica as formas de onda de diâmetro e velocidade) e clique no Butto "UPDATE"n. As duas curvas serão automaticamente usando o segundo método derivado 14-alinhados tempo.
- Construir o ciclo final, lnD-V traçando o logaritmo natural dos valores de diâmetro-beat única contra o single-beat valores médios de velocidade. Isso é feito automaticamente quando as duas formas de onda são alinhados. Nota: Os pontos compreendidos entre os 5% e os 90% do valor máximo do único batimento significa curva de velocidade são automaticamente localizado e uma interpolação linear sobre estes pontos é aplicado para avaliar a inclinação da parte linear do loop.
- Calcular VOP de acordo com a seguinte equação 7
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Resultados
A abordagem proposta foi aplicada a ratos aorta abdominal em um estudo anterior 11. As figuras seguintes mostram os resultados da aplicação da abordagem descrita em imagens reais ratos. Estes dados são a partir de um único animal (ratinhos de tipo selvagem, 13 semanas de idade, estirpe: C57BL6, peso: 33 g) Em particular, a Figura 1 representa o resultado da análise das imagens dos EUA. técnicas de detecção de borda e de rastreamento do contorno ap...
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Discussão
Neste estudo, um algoritmo de processamento de imagem com base no ciclo lnD-V para a avaliação VOP em ratinhos foi descrita em detalhe. A abordagem proposta baseia-se no processamento de imagens dos EUA só e, por isso, poderia representar uma alternativa válida às técnicas existentes 6, 13, para a avaliação da rigidez arterial em modelos de ratos. Na verdade, ao contrário de métodos invasivos 6, que são baseados na aquisição de sinais de ...
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| VEVO2100 | FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Canadá | de micro-ultrassom | |
| MS250 Sonda de ultrassom | FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Canadá | sonda de micro-ultrassom | |
| EKV Software | FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Canadá | Software | |
| Matlab R2015a | MathWorks Inc, Natick, MA, USA | Software | |
| Pasta Condutora | Escolhida pelo operador | Material de laboratório | |
| Vaselina Escolhida | pelo operador | Material de laboratório | |
| Creme Depilatório Escolhido | pelo operador | Material de laboratório | |
| Gel de Acoplamento Acústico | Escolhido pelo operador | Material de laboratório | |
| Software Matlab | Os autores estão dispostos a colaborar com os pesquisadores interessados no software e a disponibilizá-lo sob sua supervisão |
Referências
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Reimpressões e permissões
