Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Диагностическая ультразвуковая Визуализация Мышь диафрагмы функции

16.2K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/51290

⸱

21 апреля 2014 г.

 ,  , 
1Radiologic Sciences & Respiratory Therapy Division, School of Health and Rehabilitation Sciences, Davis Heart and Lung Research Institute, The Ohio State University College of Medicine, 2Department of Biological Sciences, Oakland University

В этой статье

Краткое содержание

Диагностический ультразвуковое исследование доказало свою эффективность в диагностике различных заболеваний органов дыхания в людей и животных. Мы демонстрируем комплексный протокол ультразвукового используются лаборатории доктора Цзо проанализировать мембранные кинетики специально на мышах. Это также неинвазивный метод исследования, который может обеспечить количественную информацию о функции дыхательных мышц мыши.

Аннотация

Функция анализ грызунов дыхательных скелетных мышц, особенно диафрагма, обычно проводится путем выделения мышечные полоски с помощью инвазивных хирургических процедур. Хотя это является эффективным методом оценки в пробирке деятельность диафрагмы, это включает в себя операции, не выживания. Применение неинвазивной ультразвуковой визуализации в качестве процедуры в естественных выгодно, поскольку он не только уменьшает количество животных, умерщвленных, но также подходит для мониторинга прогрессирования заболевания у живых мышей. Таким образом, наш метод ультразвукового изображения может скорее помочь в разработке новых методов лечения, которые облегчить повреждения мышц, вызванную различными заболеваниями органов дыхания. В частности, в клинических диагнозов обструктивные заболевания легких, ультразвуковое исследование имеет потенциал, который будет использоваться в сочетании с другими стандартными тестами для выявления раннее начало диафрагма мышечной усталости. В текущем протоколе, мы опишем, как точно оценить диафрагмы contractiLITY в мышиной модели с помощью диагностический метод ультразвукового изображения.

Введение

В последнее время методы диагностики Ультразвуковое исследование были применены к мышиных моделях реноваскулярной гипертонии и поджелудочной 1,2 рака. Однако эти методы не были широко использованы в грызунов дыхательной функции мышц анализа. Таким образом, мы разработали метод диагностики УЗИ изображений в качестве ценного инструмента для в естественных условиях продольных оценок подвижности диафрагмы у мышей.

Есть несколько преимуществ для диагностической визуализации ультразвука. Например, это неинвазивный, безопасный, портативный, и позволяет для измерений в реальном масштабе времени при относительно низкой стоимости 3. В частности, некоторые ультразвуковые устройства низкочастотные смогли обнаружить пузырьков воздуха, клиническое характеристику хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) с легкой до тяжелой ограничения скорости воздушного потока 4. Таким образом, диагностическая визуализация УЗИ может служить легко доступной и воспроизводимый метод скрининга для мониторинга в реальном времени дыхательных расстройств.

Диагностические методики ультразвукового изображения часто применяется для более крупных животных или людях. Тем не менее, было ограниченное количество ультразвуковых изображений исследований по мышиных моделях, которые, вероятно, из-за вызовы выполнения УЗИ на мелких предметов. Текущий протокол описывает процедуру роман для измерения функции диафрагмы у мышей. Кроме того, хотя было несколько исследований на грызунах на функцию диафрагмы, большинство результатов были получены путем изоляции мышц полосы непосредственно из эвтаназии животного 5-7. В противоположность этому, с помощью ультразвуковой диагностический метод в естественных изображений для анализа активности мембраны бы уменьшить количество животных, умерщвленных для экспериментов. Кроме того, долгосрочные процедуры, направленные на повышение диафрагмы сократимость может быть точно оценены через ультразвука в моделях грызунов, не жертвуя животных.

ntent "> В нашей лаборатории мы разработали эффективный метод для визуализации, а также анализа мыши деятельность диафрагмы с использованием ультразвукового аппарата, который помогает понимание функции диафрагмы в естественных условиях, позволяет избежать инвазивных методов к животным, и помогает в разработке терапевтических лечения дыхательной дисфункции.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

Все процедуры, связанные с предметов животных были одобрены и завершены в соответствии и с соблюдением Государственного Университета Огайо Institutional уходу и использованию животных комитета (IACUC) правил и руководств.

1. Мышь Анестезия

  1. Настройка чистый стол процедуры с подогревом изотермического площадку, завернутый в хирургической полотенцем. Грелку следует поддерживать в диапазоне от 30 ° С до 34 ° С, чтобы стабилизировать температуру внутри животного при одновременном снижении потенциального стресс для животного.
  2. Место мыши в индукционной камере анестезии со следующими параметрами: скорость потока кислорода установлен в 1,5 л / мин и изофлуран испаритель установлен в 3,5%. Полный седации должно происходить в течение 1-2 мин. Если индукции камера отсутствует, колпак может быть использован с проволочной сеткой, расположенной внизу экрана, чтобы избежать прямого контакта животных с изофлураном.
  3. Немедленно снять мышь от индукции камеры, как только онполностью под наркозом (достигается, когда мышь теряет добровольное моторную функцию). Нанесите носовой конус для животного для поддержания анестезии. Скорость потока кислорода должна быть снижена до приблизительно 0,5 л / мин и изофлуран испаритель должен быть установлен в пределах от 1,5 до 2,5%.
    1. Нанесите небольшое количество глазной мази непосредственно к роговицы, чтобы уменьшить сухость глаз 8. Кроме того, во время анестезии, мышь должна поддерживать отсутствие педали отмены рефлекса, слизистых оболочек должна оставаться розовый цвет, и дыхание должны появиться устойчивым.

2. Подготовка к диагностической ультразвуковой процедуры визуализации

  1. Сдерживать каждую ногу мыши на столе процедуры подогревом со съемным клеем, например, хирургической лентой.
  2. Использование электрическую бритву, удалить волосы на вентральной поверхности тела между брюшной полости и половина пути грудной полости. Применить удаления крем для волос, чтобы последующего реэкспортапереместить оставшиеся волосы, не разрезать бритвой. Протрите крем влажной марлевой салфеткой после 2-3 мин.
  3. Удалите лишние волосы с использованием водяной смачивают марлевый тампон и очистить бритой области с 70% спиртом или эквивалент антисептик. Ультразвуковой зонд будет применяться к этой области, чтобы визуализировать функцию диафрагмы. Актуальным анальгетик может быть предоставлена ​​животных, испытывающих незначительное раздражение кожи из-за удаления волос.

3. Диагностическая ультразвуковая томография протокол

  1. Включите ультразвукового устройства и регулировать выходную мощность (при необходимости) на аппарате в процентах для получения оптимального разрешения.
  2. Установите машину ультразвука либо B (яркости) режиме, М (движения) режиме, или как до визуализации, что позволяет для правильного визуализации сокращениями диафрагмы мыши.
  3. Нанесите небольшое количество ультразвукового геля на верхней части живота мыши и массаж гель к грудной полости.
  4. Наведите ультразвук датчик в этой области и угол ее вверх к сердцу. Отрегулируйте датчик до оптимизированное разрешение изображения не будет достигнута. Примечание: для этого протокола, микро-выпуклый массив или линейный поэтапный антенная решетка является идеальным зонд использовать в связи с малой площадью основания и отличным разрешением осевой 9; частота должна быть скорректирована по полосе частот и для этих экспериментов диапазон 6.5-12 МГц может быть использован.
  5. Нажмите кнопку замораживания временно сохранять изображения диафрагмы и просматривать выбранные сокращения.
  6. Сохранить запись как кинопетли, что позволяет более поздних измерениях диафрагмальной экскурсии, а также частоты дыхания. Примечание: кадры из изображений могут быть сохранены в памяти компьютера или на внешнем жестком диске для последующего анализа 9.
    1. Именно измерить глубину движения диафрагмы от релаксации к сокращению использования электронных суппорты, которые являются частью программного обеспечения ультразвука.
    2. Преобразованиекино файл контур в файл MPEG и определяют частоту дыхания путем подсчета количества диафрагмальных сокращений в течение периода записи. С другой стороны, количество сокращений в минуту (частота дыхания) может быть отнесен от образа М-режиме.

4. Сообщение Анестезия животных восстановления

  1. Мышь должна полностью оправиться от наркоза в течение 1 часа. Не оставляйте животное без присмотра, пока он не пришел в достаточной сознание поддерживать грудины лежачее положение.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Типичный ультразвуковое изображение диафрагмы мыши показано на фиг.1А. Мембрана мышь максимальное вертикальное перемещение было записано. Это расстояние была рассчитывается путем точного измерения глубины движения диафрагмы от релаксации к сокращению использования электронных суппорты, которые являются частью ультразвукового программного обеспечения. Таблица 1 показывает эти измерения расстояния из диафрагмальных сокращений из трех разных мышей. После преобразования файла кинопетли в фа...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Нынешний экспериментальный протокол развивает диагностические методы ультразвуковой визуализации, относящиеся к деятельности диафрагмы в модели мыши с помощью неинвазивного, в естественных условиях подхода. Настройки аппарата анестезии аппроксимируются значения, которые могут быть немного скорректированы для каждого животного, так как индивидуальный мыши могут по-разному реагировать на анестезию. Для предотвращения неправильного администрирования анестезии, важно регулярно контролировать жизненно важные признак...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторы заявляют, что они не имеют конкурирующие финансовые интересы.

Благодарности

Работа выполнена при поддержке грантами НУ Общий фонд G110 и научно-исследовательского мастерства фонда биомедицинских исследований и ОГУ-HRS фонда 013 000. Авторы хотели бы поблагодарить Лорен Чен за ее помощь в подготовке рукописи.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Ветеринарная цифровая ультразвуковая диагностическая система визуализацииEdanDUS 3 VETUltra включает в себя: частоту 6,5 МГц, глубину 29 мм. Примечание: Для данного протокола может быть использован эквивалентный ультразвуковой аппарат
Микровыпуклый матричный преобразовательEdanC611или эквивалентный
GE Logiq i ручной аппарат (HCU);GE HealthcareGE Logiq i ручной блок (HCU)Или эквивалентный
датчик GE 12 МГц с линейной матрицейGE Healthcare12L-RSИли эквивалентный
ветеринарный анестетик-вапорайзерWebster VeterinarySerial #: W422021Изофлуран использовался исключительно с этим испарителем (или эквивалентом). Для первичной анестезии была собрана изготовленная по индивидуальному заказу индукционная камера для анестезии. Поддерживающая анестезия проводилась с использованием носового конуса
Isothesia (Isoflurane, USP)Butler Schein29405 250ML PVLили эквивалентного
абсорбирующего канистры для анестезии Enviro-pureSurgivet Smiths Medical PM, Inc.Часть #: 32373B10Или эквивалентный
гель для пропускания ультразвукаHM SonicN/AИли эквивалент 
Puralube vet мазьPuralubeNDC 17033-211-38или эквивалент
изотермической прокладки DeltaphaseBraintree Scientific Inc.39DPИли эквивалент
Средство для удаления волосNairN/AИли эквивалент
Электрическая бритваRemingtonHC-5015Или эквивалент
Хирургическая лента3M Micropore1530-1Или эквивалент
Марлевые губкиDynarex3262Или эквивалент

Ссылки

  1. Snyder, C. S., et al. Complementarity of ultrasound and fluorescence imaging in an orthotopic mouse model of pancreatic cancer. BMC Cancer. 9, 106(2009).
  2. Franchi, F., et al. Non-invasive assessment of cardiac function in a mouse model of renovascular hypertension. Hypertension Research: Official Journal of the Japanese Society of Hypertension. , (2013).
  3. Coatney, R. W. Ultrasound imaging: principles and applications in rodent research. ILAR Journal / National Research Council, Institute of Laboratory Animal Resources. 42, 233-247 (2001).
  4. Morenz, K., et al. Detection of air trapping in chronic obstructive pulmonary disease by low frequency ultrasound. BMC Pulmonary Medicine. 12, 8(2012).
  5. Gilliam, L. A., Moylan, J. S., Ann Callahan, L., Sumandea, M. P., Reid, M. B. Doxorubicin causes diaphragm weakness in murine models of cancer chemotherapy. Muscle & Nerve. 43, 94-102 (2011).
  6. Ferreira, L. F., Campbell, K. S., Reid, M. B. Effectiveness of sulfur-containing antioxidants in delaying skeletal muscle fatigue. Medicine and Science in Sports and Exercise. 43, 1025-1031 (2011).
  7. Zuo, L., Clanton, T. L. Reactive oxygen species formation in the transition to hypoxia in skeletal muscle. American Journal of Physiology. Cell Physiology. 289, 207-216 (2005).
  8. Helms, M. N., Torres-Gonzalez, E., Goodson, P., Rojas, M. Direct tracheal instillation of solutes into mouse lung. J. Vis. Exp. , (2010).
  9. Hedrick, W. R., Hykes, D. L., Starchman, D. E. Ultrasound Physics and Instrumentation. , 4th edn, Elsevier Mosby. 445 (2005).
  10. von Sarnowski, B., Khaw, A. V., Kessler, C., Schminke, U. Evaluation of a microconvex array transducer for the ultrasonographic examination of the intrathoracic segments of the supraaortic arteries. Journal of Neuroimaging: Official Journal of the American Society of Neuroimaging. 20, 246-250 (2010).
  11. Stocksley, M. Abdominal Ultrasound. , Cambridge University Press. 7-8 (2001).
  12. Kremkau, F. W., Taylor, K. J. Artifacts in ultrasound imaging. Journal of Ultrasound in Medicine: Official Journal of the American Institute of Ultrasound in Medicine. 5, 227-237 (1986).
  13. Kremkau, F. W. Diagnostic Ultrasound: Principles and Instruments. Saunders Elsevier. , 7th edn, 521 (2006).
  14. Laing, F. C., Kurtz, A. B. The importance of ultrasonic side-lobe artifacts. Radiology. 145, 763-768 (1982).
  15. Abu-Zidan, F. M., Hefny, A. F., Corr, P. Clinical ultrasound physics. Journal of Emergencies, Trauma, and Shock. 4, 501-503 (2011).
  16. Gargani, L. Lung ultrasound: a new tool for the cardiologist. Cardiovascular Ultrasound. 9, 6(2011).
  17. Sanders, R. C., Winter, T. Clinical Sonography A Practical Guide. , 4th edn, Lippincott Williams & Wilkins. 632 (2007).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

M
Диагностическая ультразвуковая Визуализация Мышь диафрагмы функции
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.