Summary
Bunların diagnostik ultrason görüntülemede insan ve hayvan deneklerde çeşitli solunum hastalıkları teşhis etkili olduğu kanıtlanmıştır. Biz özellikle fare modellerinde diyafram kinetik analiz Dr Zuo'nun laboratuvarı tarafından kullanılan kapsamlı bir ultrason protokol göstermektedir. Bu aynı zamanda fare solunum kas fonksiyonu üzerine nicel bilgi verebilir bir non-invaziv bir araştırma tekniğidir.
Abstract
Kemirgen solunum iskelet kaslarının fonksiyonu analizi, özellikle diyafram, genel olarak invazif cerrahi prosedürler kullanılarak kas şeritleri izole edilmesi ile gerçekleştirilir. Bu vitro diyafram aktivite değerlendirilmesi etkili bir yöntem olmasına rağmen, hayatta olmayan ameliyat gerektirir. , Bir in vivo işlem olarak non-invazif ultrason görüntüleme uygulaması kurban hayvan sayısını azaltır sadece bu yana faydalı değil, aynı zamanda canlı farelerde hastalığın ilerlemesinin izlenmesi için uygundur. Böylece, ultrason görüntüleme yöntemi olasılıkla çeşitli solunum yolu hastalıklarına neden olduğu kas hasarı hafifletmek yeni tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olabilir. Özel olarak, obstrüktif akciğer hastalıklarının klinik tanıları, ultrason görüntüleme diyafram kas yorgunluğu erken başlamasını tespit etmek için diğer standart testler ile bağlantılı olarak kullanılmak üzere bir potansiyele sahiptir. Geçerli protokol, doğru diyafram contracti değerlendirmek için nasıl tarifbir tanı ultrason görüntüleme tekniği kullanılarak bir fare modelinde ğı.
Introduction
Son zamanlarda tanısal ultrason görüntüleme teknikleri renovasküler hipertansiyon ve pankreas kanseri 1,2 fare modelleri ile uygulanmıştır. Bununla birlikte, bu teknikler geniş bir kemirgen solunum kası fonksiyonu deneyde kullanılan edilmemiştir. Bu nedenle, farelerde diyafram hareketlilik in vivo boyuna değerlendirmeler için değerli bir araç olarak bir teşhis ultrason görüntüleme yöntemi geliştirdik.
Tanısal ultrason görüntüleme için çeşitli avantajları vardır. Örneğin, bu, invaziv olmayan güvenli, taşınabilir ve nispeten düşük maliyetle 3 gerçek zaman ölçümleri sağlar. Özellikle, bazı düşük frekanslı ultrason cihazları hava hapsi, şiddetli hava akımı kısıtlanması ile 4 hafif kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH) bir klinik özelliklerini tespit başardık. Böylece, tanısal ultrason görüntüleme, gerçek zamanlı izleme için kolay erişilebilir ve tekrarlanabilir tarama yöntemi olarak hizmet edebilir solunum bozuklukları.
Teşhis ultrason görüntüleme teknikleri sık sık büyük bir hayvan veya insan deneklere uygulanır. Ancak, küçük ölçekli konularda ultrason gerçekleştirme zorlukları muhtemelen fare modelleri üzerinde ultrason görüntüleme çalışmaları, sınırlı sayıda olmuştur. Mevcut protokol fare diyafram fonksiyonu ölçmek için yeni bir yöntem açıklar. Diyafram fonksiyonu çeşitli kemirgen çalışmalar olmuştur rağmen ek olarak, sonuçların en ötenazi hayvan 5-7 doğrudan kas şeritleri izole tarafından üretildi. Buna karşılık, diyafram aktivitesini analiz etmek için, bir in vivo diagnostik ultrason görüntüleme yöntemi kullanılarak hayvan sayısı deney için kurban azalır. Ayrıca, diyafram büzülmeyi arttırmak odaklanan uzun süreli tedaviler doğru hayvanlar feda etmeden kemirgen modellerinde ultrason ile değerlendirilebilir.
ntent "> Laboratuvarda olarak, görselleştirme hem de in vivo olarak diyafram fonksiyonunun anlaşılmasına yardımcı olan hayvanlara invazif yöntemler önler ve tedavi geliştirilmesinde yardımcı bir ultrason makinesi kullanılarak fare diyafram etkinliğini analiz etmek için etkili bir yöntem geliştirdik solunum yolu fonksiyon bozukluğu tedavileri.Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Hayvan denekleri tüm prosedürler onaylanan ve Ohio State Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) yönetmelikler ve yönergeler doğrultusunda ve uyum tamamlanmıştır.
1.. Fare Anestezi
- Cerrahi bir havlu sarılı ısıtılmış bir izotermal pad ile temiz bir prosedür masa kurmak. Isıtma yastığı hayvana potansiyel stres azaltırken hayvanın çekirdek sıcaklığı stabilize etmek için 30 ° C ve 34 ° C arasında muhafaza edilmelidir.
- Aşağıdaki parametreler ile bir anestezi indüksiyon odasında fare yerleştirin: Oksijen debisi 1,5 L / dk ve% 3,5 'e ayarlamak izofluran buharlaştırıcı ayarlanır. Komple sedasyon 1-2 dakika içinde yer almalıdır. Bir indüksiyon odası mevcut değilse, bir çan kavanoz izofluran ile doğrudan temasını engellemek için hayvan alt kısmında yerleştirilmiş bir tel örgü ile birlikte kullanılabilir.
- Hemen indüksiyon odasından fareyi çıkarın o zamanlarTamamen (fare gönüllü motor fonksiyonlarını kaybeder sağlanır) anestezi. Anestezi bakımı için, hayvana bir burun konisi uygulanır. Oksijen akış hızı, yaklaşık 0.5 L / dak indirilmelidir ve izofluran buharlaştırıcı 1,5-2,5% aralığında ayarlanmalıdır.
- Göz kuruluğu 8 azaltmak için doğrudan kornealara oftalmik merhem küçük bir miktar uygulayın. Buna ek olarak, anestezi sırasında, fare pedal çekme refleksi yokluğu korumak gerekir, mukoza pembe bir renk kalmalıdır, ve nefes istikrarlı görünmelidir.
2.. Diagnostik Ultrason Görüntüleme Prosedür için hazırlanıyor
- Bu tür cerrahi bant gibi çıkarılabilir bir yapıştırıcı ile ısıtılmış prosedürü masaya fare her bacağı dizginlemek.
- Elektrikli tıraş makinesi kullanarak, göğüs boşluğuna kadar karın ve yarım arasındaki ventral vücut yüzeyinde saç kaldırmak. Ayrıca yeniden epilasyon kremi uygulayıntıraş bıçağı tarafından kesilmiş değildir kalan saç hareket ettirin. 2-3 dakika sonra nemli bir gazlı bezle krem siliniz.
- Bir suyla nemlendirilmiş gazlı bez kullanarak aşırı saç çıkarın ve% 70 alkol veya antiseptik eşdeğeri ile traş bölgeyi temizleyin. Ultrason probu diyafram fonksiyonunu görselleştirmek için bu bölgeye uygulanır. Bir topikal analjezik nedeniyle epilasyon küçük cilt tahriş yaşıyorsanız hayvanlara sağlanabilir.
3.. Diagnostik Ultrason Görüntüleme Protokolü
- Ultrason cihazının açın ve optimum çözünürlüğü elde etmek üzere yüzdesi ile cihaz üzerindeki çıkış gücü (gerekirse) ayarlayın.
- Fare diyafram kasılması uygun görselleştirme sağlar B (parlaklık) modu, M (hareket) modunda, ya da her ikisi görüntüleme önce, birine ultrason makinesi ayarlayın.
- Farenin üst karın ultrason jeli küçük bir miktar uygulayın ve göğüs boşluğuna doğru jel masaj.
- Ultra yerleştirinkalbe doğru bu bölgede ve yukarı doğru açı bunu dönüştürücünün ses. Görüntünün optimize edilmiş bir çözünürlük elde edilene kadar prob ayarlayın. Not: Bu protokol için, bir mikro-dışbükey dizi veya doğrusal faz dizi dönüştürücü nedeniyle küçük ayak izi ve mükemmel eksenel çözünürlük 9 kullanmak için ideal bir prob; frekans bant genişliği boyunca ayarlanabilir ve bu deneyler için 6,5-12 MHz bir dizi kullanılabilir gerekmektedir.
- Geçici diyafram görüntüleri kaydetmek ve seçilen kasılmaları görüntülemek için dondurma düğmesine basın.
- Diyafragma gezi yanı sıra solunum oranının daha sonraki ölçümler için izin veren bir cine döngüsü olarak kayıt kaydedin. Not: Görüntülerin çerçeveleri gelecek analizi 9 bilgisayar hafızasında veya harici sabit disk üzerinde kaydedilebilir.
- Kesinlikle ultrason yazılım parçası olan elektronik kumpas kullanarak kısalmaya rahatlama diyafram hareketinin derinliğini ölçmek.
- Dönüştürmekcine loop bir MPEG dosyası içine dosya ve kayıt döneminde diyafragma kasılmaları sayısını sayarak solunum hızını belirler. Alternatif olarak, min (solunum oranı) başına kasılmaları sayısı M-mod görüntü sayılır.
4. Mesaj Anestezi Hayvan Kurtarma
- Fare tamamen 1 saat içinde anestezi kurtarmak gerekir. Bu sternal yatma korumak için yeterli bilince kavuşana kadar sahipsiz hayvan bırakmayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Fare diyaframın tipik bir ultrason görüntüsü Şekil 1A'da gösterilmiştir. Fare diyafram maksimum düşey deplasman kaydedildi. Bu mesafe tam ultrason yazılım. Tablo 1 üç farklı farelerden diyafram kasılmaları, bu mesafe ölçümleri bir parçası olan elektronik kaliperler kullanılarak daralmaya rahatlama diyafram hareket derinliğini ölçülerek hesaplanmıştır. Bir MPEG dosyası içine sine döngü dosya dönüştürme sonra, solunum hızı altı ikinci kayıt döneminde diyafragma kasılmaları sayısının sayılması ile tespit edilmiştir. Bu analiz, B-modu kullanılarak gerçekleştirilebilir. Şekil 1B'de gösterildiği gibi, alternatif olarak, M-modu görüntülenmiştir diyafram dikey hareket resim hem de solunum hızı sağlar. Bu sonuçlar, bu yöntem tam olarak fare diyafram kasılmaları gözlem etkili olduğunu göstermektedir. Dahası, recordi tarafından diyafram fonksiyonunu ng, bu protokol aynı zamanda diyafram gezi ve solunum hızı olmak üzere iki önemli parametrelerinin değerlendirilmesi için izin verir. Bu yöntem, görüntüleme sağlıklı ve hastalıklı diyafram kası arasında doğrudan karşılaştırma için yararlıdır. Ancak, Şekil 2 tanısal ultrason görüntüleme yaparken oluşabilecek olası görüntüleme eserler gösteriyor.
Şekil 1. A. bir fare diyafram kasının (B-mod) bir temsilci ultrason görüntüsü. Katı ve kesikli çizgiler sırasıyla, sözleşmeli ve rahat devletlerin sırasında diyaframı betimliyor. B. Bir müteahhitlik fare diyafram (M-modu) bir temsilci ultrason görüntüsü.pg "target =" _blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız.
Şekil 2.. Mümkün yankılanma (A) ve kuyrukluyıldız kuyruk (oklarla gösterilen) (B) tarihi eserlerin varlığı ile fare diyafram kasının bir ultrason görüntüsü. , bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız.
| 1 st ölçümü (mm) | 2. ölçüm(Mm) | 3. ölçümü (mm) | Ortalama (mm) ± SD | |
| Fare 1 | 0.96 | 0.92 | 1.06 | 0.980 ± 0.072 |
| Fare 2 | 0.93 | 0.99 | 1.01 | 0.977 ± 0.042 |
| Mouse 3 | 0.91 | 0.93 | 0.89 | 0.910 ± 0.020 |
Fare diyafram hareketinin Tablo 1.. Mesafe ölçümleri. Averages, her bir fare için üç ayrı kaydedilmiş değerleri hesaplandı. Standart sapma SS olarak tanımlanır. Hayvan varyans diyafram kasılmaları (P = 0.1224) ölçümü üzerinde önemli bir etkiye sahiptir, unutmayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Mevcut deney protokolü, invazif olmayan, in vivo yaklaşımı ile bir fare modelinde diyafram faaliyete özgü teşhis ultrason görüntüleme teknikleri geliştirir. Anestezi cihaz ayarları bireysel fareler anestezi farklı yanıt verebilir beri biraz her hayvan için ayarlanabilir yaklaşmıştır değerlerdir. Yanlış anestezi yönetimini önlemek için, düzenli olarak kalp hızı, solunum hızı ve vücut ısısı gibi fare hayati işaretleri takip etmek önemlidir. Paylaşılmamış saç görseli bulanıklık ve diyafram kasılmaların doğru görselleştirme önleyebilir çünkü Ayrıca, saç ultrason önce çıkarılmalıdır.
Bu fare diyaframın kesit görüntüsü, iki boyutlu (2D) temin etmek üzere B-modu ultrason görüntüleme kullanılmış ve diyafram hareket kinetiğini takip etmek M-mod kullanılır. Çünkü pro 2D görüntüleri için bir mikro-dışbükey dizi transdüser kullanmak önemlidirVIDES geleneksel doğrusal dizi dönüştürücüler 10 oranla yüzeysel bulunan anatomik yapıların eksenel çözünürlüğü geliştirilmiş. Bu odak uzaklığı 9 uzatıldı gibi görüntü odaklı elektronik alçaltır dikkat etmek de önemlidir. Buna ek olarak, ultrason jel yeterli miktarda belirgin görüntüler elde etmek için fare karın uygulanmalıdır. Jel, deri ve yüksek çözünürlüklü bir görüntü elde etmek için 11 transdüktör arasındaki hava ceplerinin sınırlandırır.
Bunların diagnostik ultrason görüntülemede uygulama umut verici olmasına rağmen, bu teknik, bir araştırma aracı olarak kullanarak sınırlamalar vardır. Örneğin, son kullanıcı doğru ve tekrarlanabilir görüntüler elde iyi eğitimli ve sürekli diyafram etkinliğini yorumlamak mümkün olduğu önemlidir. Diyafram gibi bir anatomik yapısı, monitörde iki kez görüntülendiğinde Üstelik, ayna görüntü eserler ortaya çıkar. Bu düşününed yanlış ultrason işletim sistemi 12,13 içinde konumlanmış olan yansıması bir yayılma eserdir ve sonuçları. Örneğin, ultrason dönüştürücüler ana kiriş 12,14 yolunda olmayan bir anatomik yapıya yansıyacak birkaç off-eksen ışınları üretebilir. Ayrıca, kırılma nedeniyle için, ışın her reflektör düz bir çizgide hareket olmayabilir. Ultrason sadece transdüser iade edilir sinyali işleyebilir ve kırılma zamanlamasını belirlemek edemez beri, monitör muhtemelen farklı mesafelerde iki kez aynı anatomik yapısını görüntülemek ve böylece bir ayna görüntüsü dışlayıcı gösterebilir.
Karşılaşıldığında ilave bir yayılım eserdir yankılanma olduğunu. Bu yapıyı gösterir eşit genellikle ultrason ışınına (Şekil 2A) 15 dik olarak konumlandırılmış paralel çizgiler aralıklı. Dışlayıcı Bu tip bir gerçek alan bozabilirilgi görme ve maske belirli anatomik yapıları. Veriler analiz Böylece, dikkatli alınmalıdır. Yankılanma dışlayıcı bir alt kümesi kuyrukluyıldız kuyruk veya B-satır. Bunlar (Şekil 2B'de gösterildiği gibi) ultrason ekranında 16 kenarına diyafram uzanan, yoğun yankıları dikey bir yörünge oluşturan yankılanma dışlayıcı türüdür. Bu eserler speküler 17 nesneleri ile bir dik temas önlemek için dönüştürücüyü olta ile minimize edilebilir bir yapı ve transdüser 13 arasında veya içinde meydana gelen çoklu yansımalar tarafından üretilmektedir. Bu kısıtlamalara rağmen, tanısal ultrason görüntüleme potansiyel kemirgen diyafram disfonksiyonu değerlendirmek ve solunum bozuklukları için yeni klinik öncesi tedaviler geliştirmeye yardımcı olabilecek bir fare modelinde, diyafram fonksiyon güvenli, hassas ve hızlı bir analiz sağlar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar, hiçbir rakip mali çıkarlarını olmadığını beyan ederim.
Acknowledgments
Bu çalışma OU Genel Fonu G110 ve Biyomedikal Araştırma ve OSU-HRS Fonu 013.000 Araştırma Mükemmellik Fonu hibe tarafından desteklenmektedir. Yazarlar bu yazının hazırlanmasında ona yardım için Lauren Chen teşekkür etmek istiyorum.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Veterinary digital ultrasonic diagnostic imaging system | Edan | DUS 3 VET | Ultrasound parameters include: frequency of 6.5 MHz, Depth of 29 mm. Note: An equivalent ultrasound machine may be used for this protocol |
| Micro-convex array transducer | Edan | C611 | Or equivalent |
| GE Logiq i hand-carried unit (HCU) | GE Healthcare | GE Logiq i hand-carried unit (HCU) | Or equivalent |
| GE 12 MHz linear array probe | GE Healthcare | 12L-RS | Or equivalent |
| Veterinary anesthetic vaporizer | Webster Veterinary | Serial #: W422021 | Isoflurane was exclusively used with this vaporizer (or equivalent). A custom made induction chamber for anesthesia was assembled for initial anesthesia. Maintenance anesthesia was performed using a nose cone |
| Isothesia (Isoflurane, USP) | Butler Schein | 29405 250ML PVL | Or equivalent |
| Enviro-pure anesthesia absorbing canister | Surgivet Smiths Medical PM, Inc. | Part #: 32373B10 | Or equivalent |
| Ultrasound transmission gel | HM Sonic | N/A | Or equivalent |
| Puralube vet ointment | Puralube | NDC 17033-211-38 | Or equivalent |
| Deltaphase isothermal pad | Braintree Scientific Inc. | 39DP | Or equivalent |
| Hair remover | Nair | N/A | Or equivalent |
| Electric razor | Remington | HC-5015 | Or equivalent |
| Surgical tape | 3M Micropore | 1530-1 | Or equivalent |
| Gauze sponges | Dynarex | 3262 | Or equivalent |
References
- Snyder, C. S., et al. Complementarity of ultrasound and fluorescence imaging in an orthotopic mouse model of pancreatic cancer. BMC Cancer. 9, 106 (2009).
- 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).
- 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).
- Morenz, K., et al. Detection of air trapping in chronic obstructive pulmonary disease by low frequency ultrasound. BMC Pulmonary Medicine. 12, 8 (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- Helms, M. N., Torres-Gonzalez, E., Goodson, P., Rojas, M. Direct tracheal instillation of solutes into mouse lung. J. Vis. Exp. , (2010).
- Hedrick, W. R., Hykes, D. L., Starchman, D. E. Ultrasound Physics and Instrumentation. , 4th edn, Elsevier Mosby. 445 (2005).
- 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).
- Stocksley, M. Abdominal Ultrasound. , Cambridge University Press. 7-8 (2001).
- 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).
- Kremkau, F. W. Diagnostic Ultrasound: Principles and Instruments. Saunders Elsevier. , 7th edn, 521 (2006).
- Laing, F. C., Kurtz, A. B. The importance of ultrasonic side-lobe artifacts. Radiology. 145, 763-768 (1982).
- Abu-Zidan, F. M., Hefny, A. F., Corr, P. Clinical ultrasound physics. Journal of Emergencies, Trauma, and Shock. 4, 501-503 (2011).
- Gargani, L. Lung ultrasound: a new tool for the cardiologist. Cardiovascular Ultrasound. 9, 6 (2011).
- Sanders, R. C., Winter, T. Clinical Sonography A Practical Guide. , 4th edn, Lippincott Williams & Wilkins. 632 (2007).
