Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Ultralyd scanning af thorax og abdominale Aorta i mus til at bestemme aneurisme dimensioner

Published: March 8, 2019 doi: 10.3791/59013
Automatic Translation
1, 2, 1, 1, 1,2, 1,2
1Saha Cardiovascular Research Center, University of Kentucky, 2Department of Physiology, University of Kentucky

Summary

Ultralyd imaging er blevet en fælles modalitet til at bestemme de luminale dimensioner af thorax og abdominale aortaaneurismer i mus. Denne protokol beskriver proceduren for at erhverve pålidelig og reproducerbar todimensionale ultralyd billeder af opstigende og abdominal aorta i mus.

Abstract

Moderne høj opløsning ultralyd instrumenter har nok opløsning til at lette målingen af musen aortas. Disse instrumenter har været meget anvendt til at måle aorta dimensioner i musemodeller af aortaaneurismer. Aortaaneurismer er defineret som permanente dilations af aorta, der forekommer hyppigst i de opstigende og abdominal regioner. Sekventiel målinger af aorta dimensioner ved ultralyd er den vigtigste metode til vurdering af udvikling og progression af aortaaneurismer in vivo. Selv om mange rapporterede undersøgelser anvendes ultralyd imaging for at måle aorta diameter som en primære slutpunkt, er der forstyrrende faktorer, såsom sonde holdning og hjertets cyklus, der kan påvirke nøjagtigheden af dataindsamling, analyse og fortolkning. Formålet med denne protokol er at give en praktisk vejledning om brug af ultralyd til at måle aorta diameteren på en pålidelig og reproducerbar måde. Denne protokol indfører forberedelse af mus og instrumenter, erhvervelse af relevante ultralyd billeder og dataanalyse.

Introduction

Aortaaneurismer er almindelige Vaskulære sygdomme karakteriseret ved en permanent luminale dilatation af thorax og/eller abdominal aorta1,2,3,4. Ingen farmakologiske behandlinger har fastslået for at forhindre dilatation og ruptur af aortaaneurismer, som understreger behovet for indsigt i patogene mekanismer. For at belyse mekanismerne i aorta aneurismer, har musemodeller produceret af genetiske og kemiske manipulation været udbredte4,5,6,7,8, 9 , 10 , 11 , 12. den nøjagtig kvantificering af aorta diameteren i mus er grundlaget for aortaaneurisme forskning.

Udvikling af højfrekvens ultralyd har øget den rumlige og tidsmæssige opløsning af billeder til at opdage små forskelle i aorta dimensioner13,14,15. Dette har aktiveret den sekventielle måling af aorta diametre i mus, og således er det blevet den foretrukne metode til måling af aorta diametre i murine undersøgelser af aortaaneurismer. Selvom ultrasound imaging er en simpel teknik, kræves kendskab til aorta anatomi og fysiologi til at tilegne sig relevante billeder for nøjagtige målinger, dataanalyse og fortolkning. Aorta er en pulserende cylindrisk orgel med variabel krumninger i proksimale thorax region16. Dette bidrager til at potentialet for en unøjagtig bestemmelse af aorta dimensioner i de almindeligt erhvervede todimensionale (2D) billeder. Nøjagtigheden af aorta målinger kunne blive kompromitteret yderligere af aorta tortuosity i aneurysmal stat17. For at opnå pålidelig og reproducerbar måling af aorta dilations, giver denne protokol en praktisk vejledning for brug af en høj opløsning ultralyd system til at måle proksimale thorax og abdominale aorta diametre i mus.

Protocol

Ultralyd imaging i mus er udført med godkendelse af University of Kentucky institutionelle Animal Care og brug Udvalget (IACUC protokolnummer: 2018-2967). Under imaging, er musene bedøvede ved hjælp af isofluran 1-3% vol/vol og placeres på en varme platform til at reducere proceduremæssige stress og forhindre hypotermi. Øje lubricant er anvendt for at forhindre hornhinde skader på grund af tabet af den blinke refleks under anæstesi.

1. udstyr Setup

  1. Drej på ultralyd maskine, varme platform, og gel varmere (figur 1).
  2. Åbn programmet ultralyd. Angiv undersøgelse oplysninger, såsom undersøgelse navn og mus oplysninger.
  3. Kontroller isofluran vaporizer og O2 tank. Hvis indholdet er lavt, fylde isofluran vaporizer og/eller bytte den for en ny O2 tank.
  4. Tilslut narkose scavenging filtre til induktion kammer og næsen kegle.
  5. Åbn filial induktion kammer.
  6. Tænde O2 tank.
  7. Drej O2 og isofluran drejeknapper på anæstesi vaporizer til 1 L/min og 0% vol/vol, henholdsvis, for at fylde salen med O2.

2. forberedelse af musen

  1. Placere musen i O2-fyldt induktion kammer for at minimere uønskede kardiovaskulære ændringer som følge af anæstesi.
  2. Tænd for isofluran vaporizer (1,5-2,5% vol/vol).
  3. Bekræfte fravær af hind lemmer tilbagetrækning refleks.
  4. Fjerne musen fra salen og placere en dråbe af sterile oftalmologiske smøremiddel i hvert øje.
  5. Omdirigere anæstesi til næsen kegle og lukke flow til induktion kammer.
  6. Lå musen dorsalt på varme platform med sin næse i anæstesi næsen kegle.
  7. Anvende depilatory creme på brystet eller maven, ved hjælp af en vatpind. Minimere mængden af depilatory fløde brugen for at undgå irritation.
  8. Vente på 1 min og derefter forsigtigt tørre af alle fløde og hår.
  9. Overrisle området med varmt vand og tør helt fjerne cremen.
  10. Dot gel på hver af de fire kobber fører på platformen.
  11. Tape hver pote pad ned (palms ned) til fører for elektrokardiogram (EKG) aflæsninger. Dette vil give EKG og respiratoriske fysiologi af musen mens bedøvede.
  12. Kontroller, at pulsen er mellem 450 – 550 slag/min. Da anæstesi påvirker hjertefunktion, som kan ændre aorta diameteren, justere levering sats af anæstesi, så pulsen er i en passende vifte.
  13. Anvende forvarmet ultralyds gel til webstedet parat.
  14. Vedhæfte sonden til indehaveren.
  15. Rotere platform for optimal scanning og sænke sonden, indtil det er i kontakt med ultralyds gel.

3. imaging af thorax Aorta

  1. Vippe ned platform til venstre side af musen.
  2. Lægge sonden på den højre kant af musens brystbenet (fig. 2A). Orientere reference markør på sonden caudally.
    Bemærk: Reference markør på sonden angiver retningen sonde og er i overensstemmelse med producenten på skærmen på ultralyd system (figur 2A-D). Formen af markøren varierer i hver ultralyd system.
  3. Brug farve Doppler torakal aorta for at bekræfte blodgennemstrømning.
  4. Justere ryglænets fase og sonde for at vise aorta klart (figur 3A, B).
    Bemærk: Aortaklappen og innominate og pulmonal arterier kan bruges til anatomiske landemærker for den højre parasternal længdeakse. Derfor kan aorta billeder fra dette synspunkt omfatte aortaklappen og innominate og pulmonal arterier i en ramme (fig. 3A). Hvis det er svært at fange det hele opstigende aorta i en scanning, på grund af aorta patologier såsom aorta dilatation og tortuosity, skal billederne hentes separat. Da adskilt billeder har potentiale til at forårsage en undervurdering af aorta målingerne, er fine positionering af scenen og sonde påkrævet. Den rigtige parasternal længdeakse visning er optimal for imaging hele opstigende aorta (figur 3C). Det er imidlertid ofte svært at fange den aorta sinus i denne visning, især i aneurysmal aortas. Venstre parasternal længdeakse Se muliggør en opsamling fra aorta-roden til den proksimale opstigende aorta som en alternativ tilgang, selv om denne visning ikke fange aortabuen i en ramme (figur 3C). For visningen venstre parasternal længdeakse lægge sonden på den venstre kant af brystbenet (figur 2B). Scenen er flad eller lidt vippes til musens højre. Udføre andre trin af proceduren på samme måde som den rigtige parasternal længdeakse opfattelse. Fordele og ulemper ved disse sonde holdninger er beskrevet i tabel 2. Aorta billeder skal være fanget konsekvent i enten højre eller venstre parasternal længdeakse udsigt.
  5. Beskære ultralyd billede for at øge den billedfrekvens, ved hjælp af knapperne til billeddybde og bredde.
  6. Ændre den fokale dybde på den dorsale side af den opstigende aorta, ved hjælp af drejeknappen for fokale dybde.
  7. Kontrollere parametrene ultralyd. Ultralyd indstillingerne for denne protokol er beskrevet i tabel 1.
  8. Flytte sonden forsigtigt, ved hjælp af X - og Y - aksen fase knop, for at fange den langsgående aorta billede med den største mulige diameter.
  9. Gemme en cine-loop.

4. billeddannelse af den abdominale Aorta

  1. Placere sonden paa tvaers, lige under brystbenet og formet som et sværd proces (figur 2C). Reference markør på sonden skal vende musens højre side. Den abdominale aorta skal være placeret ved siden af den ringere vena cava og/eller Vena (figur 3D).
  2. Visualisere den abdominale aorta med farve Doppler at bekræfte pulsatile flow.
    Bemærk: Hvis Doppler vinklen er vinkelret i forhold til blodtilførslen, vises en farve Doppler signal ikke i aorta. Ud over farve Doppler afbildning, kan den abdominale aorta skelnes fra vena cava og portal vene vedattrykkepå lidt nede sonden. Vena cava og portal vene er Komprimerbar, mens aorta fastholder sin passage.
  3. Beskære ultralyd billede for at øge billedhastigheden.
  4. Ændre den fokale dybde til den bageste væg af den abdominale aorta.
  5. Flytte sonden caudally til at visualisere punkterne gren af cøliaki og overlegne mesenteriallymfeknuderne arterier.
  6. Find lige nyrearteriestenose og bruge det som en milepæl.
    Bemærk: Da abdominale aortaaneurismer kan føre til aorta tortuosity, justere ryglænets sonde for at billedet for abdominalt aorta vinkelret. For en intern kontrol, skal et billede af den højre nyre forgreningspunktet registreres.
  7. Fange en cine løkke i det pågældende område, som viser den maksimale dilatation i den abdominale aorta (figur 3D, E).
    Bemærk: Lokalisering af aortaaneurismer varierer i hver dyremodel. Aorta dilatation i angiotensin II-inducerede mus forekommer overvejende i suprarenal aorta, mens CaCl2 eller elastase inducerer aorta aneurisme i aorta i mus infrarenal.

5. postscanning mus pleje og oprydning

  1. Aftørre den ultralyds gel, overrisle brystet eller maven med varmt vand, og Aftør forsigtigt musen tør.
  2. Returnere musen til sit bur, som er placeret på en varmepude.
  3. Sluk for isofluran vaporizer og O2 tank. Genopfylde vaporizer, hvis isofluran er lavt.
  4. Ren ultralyd maskine, sonde og platform med en blød klud og isopropylalkohol eller glutaraldehyd klude.
  5. Hente alle filer under scanningen.
  6. Slukke ultralyd maskine.
  7. Returnere mus til staldfaciliteter værelser, når de har inddrevet fra anæstesi.

6. analyse

  1. Analyse af thorax aorta billeder
    1. Lancere analyse software og åbne ultralyd data. Et eksempel billede analyse software (Vevo LAB 3.0.0) er vist i supplerende figur 1.
    2. Vælg en aorta ultralyd billede for målinger fra cine-loop (figur 4A, C, E, G og supplerende figur 1).
      Bemærk: Denne protokol registrerer typisk seks til syv hjerteslag i én cine-loop. Da aorta diameteren er forskellige mellem systole og diastole (figur 4A-G), skal målingerne undersøges på en konsekvent fase af hjertets cyklus. Systolen er defineret fra R bølge til slutningen af T-bølge. I almindelighed, er T bølger svære at identificere i mus ECG. Derfor bør aorta diameteren i systolen måles på fysiologisk systolen, defineret ved besigtigelse af (figur 4jeg). Den kardiale fase når aorta er maksimalt udvidet bør være midsystole. Ende-diastolen defineres let på R bølge af EKG (figur 4jeg). Aorta målinger i slutningen-diastolen er enklere end dem i midsystole i form af skelne den kardiale cyklus.
    3. Tegn en linje midt i aorta lumen. Denne midterlinien vil blive brugt til at sikre, at målelinjerne er vinkelret på aorta (fig. 4B, D og supplerende figur 1).
    4. Drage vinkelrette linjer gennem midterlinien af den luminale indvendige kant til indvendige kant på aorta sinus og maksimal opstigende aorta niveauer (fig. 4B, D og supplerende figur 1).
    5. Måle aorta diameteren i mindst tre separate hjerteslag og beregne gennemsnittet af målingerne.
      Bemærk: Vevo2100 system bruger Vevo LAB analyse software til målinger af aorta dimension. Korte forklaringer for hver knap er som følger. Måling mode (supplerende figur 1A): denne tilstand skal være markeret for aorta målinger. Skyderen for en cine løkke (supplerende figur 1B): ultralyd ramme er valgt ved hjælp af denne skyder. Spores afstand (supplerende figur 1 c): den midterste linje tegnes med denne funktion. Lineær afstand (supplerende figur 1 d): dimensionen aorta er målt ved hjælp af denne funktion.
  2. Analyse af abdominale aorta billeder
    1. Lancere analyse software og åbne ultralyd data.
    2. Vælg en aorta billede for analyse fra cine-loop (figur 4E, G).
      Bemærk: Svarende til thorax aorta målinger, hjertets cyklus kan påvirke den abdominale aorta diameteren og område. Målinger bør bestemmes på en konsistent fase af hjertets cyklus.
    3. Tegne en linje på tværs af den største luminale diameter, fra den indvendige kant til den indvendige kant af fartøjet lumen (fig. 4F, H).
    4. Spore den indvendige kant af aorta lumen om det luminale område (figur 4F, H).
    5. Erhverve aorta målinger på et minimum af tre separate hjerteslag og beregne middelværdien af data.

Representative Results

Repræsentative ultralyd billeder af nonaneurysmal proksimale thorax og abdominale aorta er vist i figur 3A og figur 3C, henholdsvis. Den opstigende aorta er beliggende ved siden af lungepulsåren og danner en buet rør med tre afdelinger i regionen arch: innominate arterie, venstre fælles halspulsåren, og den venstre subclavia arteria (fig. 3A). Den abdominale aorta er registreret dorsalt til den ringere vena cava (figur 3D). Repræsentative billeder af thorax og abdominale aortaaneurismer med dyb dilations, sammenlignet med normale diametre i figur 3A og figur 3D, er vist i figur 3B og figur 3 Hansen, henholdsvis. Alle ultralyd billeder blev taget til fange ved udgangen-diastolen.

Repræsentative thorax og abdominale aorta ultralyd billeder blev fanget på midsystole og ende-diastolen (figur 4A, C, E, G). Repræsentative billeder viser målinger er præsenteret i figur 4B, D, F, H. Den grønne linje i midten af den opstigende aorta blev brugt til standardisering af aorta sinus og opstigende aorta diameter (fig. 4B, D). Linjerne blev trukket vinkelret på den grønne linje mellem de to inderste kanter af lumen på aorta sinus (gul linje) og maksimal opstigende aorta diameteren (rød linje). De luminale diameter af thorax og abdominale aortas var anderledes mellem systole og diastole (figur 4A-H). For den abdominale aorta, maksimal aorta diameteren (rød) og luminale område (green) blev målt (figur 4F, H). Et repræsentativt billede af skærm elektrokardiogrammet er vist i figur 4,jeg. Hjertets cyklus skal anses for nøjagtige målinger. Ende-diastolen og systolen er angivet med hvide punkterede og lyserøde linjer, henholdsvis.

For at efterprøve nøjagtigheden og reproducerbarhed af denne protokol, udført vi en pilotundersøgelse. Repræsentative torakal aorta ultralyd og ex vivo billeder er vist i figur 5A. Der var ingen større forskel i diametre måles mellem disse billeder til opstigende aorta diameteren (ultralyd: 1,67 mm vs ex vivo: 1,65 mm). Da aorta sinus var vanskeligt at se i ex vivo billede, aorta sinus diameter blev ikke målt ex vivo. Denne protokol inter- og intraobserver reproducerbarhed er vist i figur 5B, C. For at bestemme potentielle variabilitet, blev ultrasound imaging udført af to observatører uafhængigt, nemlig af en erfaren hjertespecialist og en nonexperienced bachelor studerende, der er ved at lære denne teknik, på to forskellige dage, ved hjælp af den samme mus ( n = 5). Alle prikker var placeret mellem gennemsnit ± 1,96 SD i figur 5B, C, som angiver ingen store inter- eller intraobserver variabilitet for denne protokol.

Figure 1
Figur 1 : Arbejdsstation installation. Arbejdsstationen omfatter induktion afdeling for anæstesi, bedøvende skylleluften filtre, opvarmet platformen, ultralyd gel og gel varmere. Venligst klik her for at se en større version af dette tal. 

Figure 2
Figur 2 : Eksempler på sonden placering for proksimale thorax og abdominale aorta imaging. Probe placering for (A) ret og (B) venstre parasternal længdeakse visning af aorta rod, opstigende og arch regioner, og (C) den korte akse opfattelse af den abdominale aorta. (D) A repræsentative skærm billede af ordningen med ultralyd. De sorte pile angiver reference markør på sonden. Den gule pil angiver siden af reference markør. Venligst klik her for at se en større version af dette tal. 

Figure 3
Figur 3 : Repræsentative ultralyd billeder af thorax og abdominale aorta. (A) Nonaneurysmal og (B) aneurysmal opstigende aorta, fra visningen højre parasternal længdeakse. (C) Nonaneurysmal opstigende aorta, fra visningen venstre parasternal længdeakse. (D) Nonaneurysmal og (E) aneurysmal abdominale aorta. ASC Ao = opstigende aorta, IA = innominate arterie, LCA = venstre fælles halspulsåren, LSA = venstre subclavia arteria, PA = lungepulsåren, Sinus = aorta sinus, IVC = ringere vena cava, og Abd Ao = abdominale aorta. De gule trekanter angiver en aorta aneurisme. Venligst klik her for at se en større version af dette tal. 

Figure 4
Figur 4 : Målinger af aorta billeder. Billeder af thorax aorta fanget på()A) midsystole og (C) ende-diastolen. Billeder viser målinger af aorta diametre i den proksimale torakal aorta region under (B) midsystole og (D) diastolen. Den grønne linje angiver midten af opstigende aorta. De gule og røde linjer angiver diameteren af aorta sinus og opstigende aorta, henholdsvis. Cifre i gule og røde farver angiver faktiske diameter af aorta sinus og opstigende aorta, henholdsvis. Billeder af abdominale aorta fanget på (E) midsystole og (G) slut-diastolen. Billeder viser målinger af suprarenal aorta under (F) midsystole og (H) ende-diastolen. De røde og grønne linjer angiver diameter og luminale område af den abdominale aorta, henholdsvis. Cifre i røde og grønne farver angiver den faktiske diameter og er af den abdominale aorta, henholdsvis. (jeg) skærm elektrokardiogram (EKG) optaget under billedet erhvervelser. De grønne og gule linjer angiver EKG og respiratoriske cyklus, henholdsvis. Den hvide stiplede linje angiver slutningen-diastolen, og den lilla linje angiver systolen. P = P bølge og R = R bølge. Venligst klik her for at se en større version af dette tal. 

Figure 5
Figur 5 : Nøjagtighed og reproducerbarhed ultrasound Imaging. (A) repræsentative billeder af thorax aorta ultralyd og ex vivo billeder i C57BL/6J mandlige mus (10-12 uger gammel). Bland-Altman parceller show (B) inter- og (C) intraobserver variabilitet af denne protokol. ASC Ao = opstigende aorta, IA = innominate arterie, LCA = venstre fælles halspulsåren, LSA = venstre subclavia arteria, PA = lungepulsåren, og Sinus = aorta sinus. Den grønne linje angiver midten af opstigende aorta. De gule og røde linjer angiver diameteren af aorta sinus og opstigende aorta, henholdsvis. Cifre i røde farver betegne de faktiske diameter af den opstigende aorta målt i ultralyd og ex vivo billeder. De sorte punkterede linjer angiver middelværdi og gennemsnit ± 1,96 SD. venligst klik her for at se en større version af dette tal. 

Supplemental Figure 1
Supplerende figur 1: eksempel billede af ultralyd analysesoftwaren. Ultralyd dataanalyse skal udføres i (A) måling mode. En aorta ultralyd billede er udvalgt til analyse fra cine-loop ved hjælp af (B) mærket af en cine-loop. Den midterste linje tegnes ved hjælp af (C) den vektoriserede afstand funktion. Dimensionen aorta er målt af (D) den lineære afstand funktion. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Discussion

Denne protokol indeholder en teknisk vejledning til billede erhvervelse af thorax og abdominale aorta i mus, ved hjælp af en høj frekvens ultralyd system. Ultralyd aorta imaging har potentielle konfoundere, som sonden holdning og hjertets cyklus, der kan kompromittere nøjagtigheden af aorta målingerne, især i den proksimale torakal aorta. Denne protokol beskriver detaljerede instruktioner og strategier for image erhvervelse, måling og data analyse, for at præcist for at måle aorta dimensioner.

For billeddannelse den proksimale torakal aorta, er der flere tilgange til sonde placering. Den rigtige parasternal længdeakse opfattelse vist i figur 2A blev brugt til ultrasound imaging i denne protokol. Denne opfattelse fremmer erhvervelse af billeder i høj kvalitet fra aorta sinus til aortabuen-delen. Det er ikke optimalt for den nedadgående aorta på grund af interferens af ultralyd bølger. Denne protokol gælder for de fleste musemodeller af thorax aortaaneurismer, fordi de udviser luminale dilatation overvejende i aorta-roden til opstigende aorta. Dette omfatter kronisk angiotensin II infusion, der forårsager aneurisme dannelse i den opstigende aorta mus18,19,20,21,22,23. Mus modeller af Marfan syndrom (fibrillin 1C1041G / + og fibrillin 1mgR/mgR mus) vise både aorta rod og opstigende aorta dilatation23,24,25. Loeys-Dietz syndrom musemodeller (postnatal sletning af TGF-β receptor 1 eller 2 i glatte muskelceller) også udvikle aneurisme i aorta-roden og opstigende aorta18,26,27,28 . Den rigtige parasternal længdeakse opfattelse er derfor passende for aorta imaging i disse musemodeller af thorax aortaaneurismer. På den anden side har visningen højre parasternal korte akse potentiale til at fange aorta billeder diagonalt fordi aneurismer er ofte kompliceres af aorta tortuosity, som kan forårsage en overvurdering af diametre. I modsætning til thorax aorta, blev visningen kort akse brugt til billeddannelse af den abdominale aorta i denne protokol. Da aorta krumning og tortuosity er beskedne i den abdominale aorta i forhold til den torakal aorta, forbedringer erhvervelse af billeder i visningen kort akse underestimations af aorta diameteren. Det er vigtigt for at bemærke, at forskellige sonde holdninger giver forskellige vinkler, og aorta diameteren kan være forskellige i hvert synsvinklen. Derfor er pålidelige aorta diameteren målinger forbedret ved at anvende den samme sonde holdning til alle billeder i en undersøgelse. Interessant, rapporteret tre-dimensionelle (3D) ultralyd billeder af hjertet og aorta er blevet for nylig29,30,31,32. Desuden kan aktuelle ultralyd systemer få 3D billeder over tid som fire-dimensionelle billeder33. Således, disse 3D imaging technologies har potentiale til at demonstrere den aorta struktur mere præcist, som kan løse problemet med sonden positionering.

Ultralyd billeder kan blive fanget i enten 2D lysstyrke tilstand (B-mode) eller endimensional bevægelse tilstand (M-mode). Selv om nogle artikler har brugt M-mode for måling af aorta diameteren, er B-mode at foretrække15,34,35,36. M-mode har kapacitet til billede i to dimensioner at øge tidsmæssige og rumlige opløsning. Men denne tilstand bygger på den antagelse, aorta er en koncentrisk cylinder bliver afbildet vinkelret til ultralyd bølger. Denne antagelse kan ikke holder stik i en aneurysmal stat og krumning af opstigende aorta gør dette vanskeligt, selv i nonaneurysmal stater. Derudover forbliver aorta ikke i en fast stilling i hele hjertets cyklus37. Derfor, M-mode kan forårsage målefejl, herunder over- og underestimations.

Det er også vigtigt at bemærke at den kardiale cyklus påvirker den luminale diameter i aorta. Som forventet, er aorta diameteren i systolen større end i diastole (figur 4A-H), som er forbundet med aortavæggen elasticitet og stamme. Aortavæggen elasticitet og belastning kan beregnes ud fra forskellen mellem aorta diametre mellem systole og diastole. Elasticitet og stamme er faldet i aneurysmal aortas sammenlignet med normale aortas31,34,35,38,39,40. Aorta stivhed kan ikke måles direkte ved ultralyd. Måler puls bølge hastighed kan (PWV) evaluere sin stivhed som en proxy, der er rapporteret at være øget i aneurysmal aortas31,35,41,42. PWV beregnes ved transittid mellem to arteriel websteder, ved hjælp af pulse wave Doppler billeder og deres tilsvarende afstand. Til sammenligning af aorta diametre, i modsætning til klinisk undersøgelse, er der ingen strenge standardisering i form af hjerte fase for aorta målinger i mus. Derfor er det stadig uklart som hjerte fase er passende for aorta målinger. For at sikre pålidelig og reproducerbar sammenligninger, bør aorta diametre måles i en defineret fase af hjertets cyklus.

Denne protokol indeholder detaljerede instruktioner til aorta imaging og data analyse for at måle aorta dimensioner præcist. Aorta måling, ved hjælp af denne protokol, var i overensstemmelse med den faktiske ex vivo aorta diameter (figur 5A). Vi bekræftede også konsistenser af inter- og intraobserver reproducerbarhed (figur 5B, C). Alle trin i denne protokol, navnlig sonde holdning og hjertets cyklus, er nødvendige for nøjagtige målinger. Men selv når ved hjælp af hensigtsmæssige procedurer, artefakter under ultrasound imaging er uundgåelig. Placeringen af ribben og lunge, samt respiration og hjerte pulsering, kan påvirke billedkvaliteten af thorax aorta. Intestinal gas kan også forårsage artefakter i abdominal billedbehandling. Derfor foreslår vi, at definere udelukkelseskriterier, når du følger denne protokol i tilfælde af dårlig aorta billeder.

Med fremkomsten af høj opløsning ultralyd systemer, kan mus aorta struktur undersøges i udsøgte detaljer, både seriefremstillede og konventionelt, derved høj grad bidrager til forståelsen af aortaaneurismer. Ultrasound imaging, med protokollen, som beskrevet ovenfor, er en pålidelig og reproducerbar noninvasive tilgang til kvantificering af aorta aneurismer i mus.

Disclosures

Forfatterne har intet til offentliggørelse.

Acknowledgments

Forfatternes forskningsarbejde blev støttet af den National Heart, Lung, og Blood Institute of National Institutes of Health under award numre R01HL133723 og R01HL139748 og American Heart Association SFRN i vaskulær sygdom (18SFRN33960001). Højsæson er understøttet af en AHA postdoc stipendium (18POST33990468). J.C. understøttes af NCATS UL1TR001998. Indholdet i dette håndskrift er udelukkende ansvarlig for forfattere og repræsenterer ikke nødvendigvis de officielle synspunkter af National Institutes of Health.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Name of Reagent
Isothesia (Isoflurane) Henry Schin NDC11695-6776-2 Anesthetic Agent
Omnicon F/Air Anesthesia Gas Filter Canister A.M. Bickford Inc. 80120 Scavenging System for Anesthesia
Puralube Vet Ointment Dechra NDC17033-211-38 Lubricating Eye Drops
Aquasonic  Parker Laboratories 01-08 Ultrasound Gel
Nair Nair Depilliating Cream
Transeptic Transducer Cleaning Solution Parker Laboratories 341-09-25 Cleaning spray for probes
Name of Equipment
Vevo 2100 VisualSonics Vevo 2100 Ultrasound Machine
Vevo LAB 3.0.0 VisualSonics Vevo LAB 3.0.0 Ultrasound Analysis Software
MS-550D VisualSonics MS-550D Ultrasound Probe
EX3 Vaporizer Patterson Veterinary EX 3 Analogue Anestheic Vaporizer
Heating Pad Sunbeam E12107 Heating Pad

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hiratzka, L. F., et al. 2010 ACCF/AHA/AATS/ACR/ASA/SCA/SCAI/SIR/STS/SVM guidelines for the diagnosis and management of patients with Thoracic Aortic Disease: a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines, American Association for Thoracic Surgery, American College of Radiology, American Stroke Association, Society of Cardiovascular Anesthesiologists, Society for Cardiovascular Angiography and Interventions, Society of Interventional Radiology, Society of Thoracic Surgeons, and Society for Vascular Medicine. Circulation. 121 (13), 266-369 (2010).
  2. Robinet, P., et al. Consideration of Sex Differences in Design and Reporting of Experimental Arterial Pathology Studies-Statement From ATVB Council. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (2), 292-303 (2018).
  3. Wanhainen, A., Mani, K., Golledge, J. Surrogate Markers of Abdominal Aortic Aneurysm Progression. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 36 (2), 236-244 (2016).
  4. Lu, H., Daugherty, A. Aortic Aneurysms. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (6), 59-65 (2017).
  5. Angelov, S. N., Zhu, J., Dichek, D. A. New Mouse Model of Abdominal Aortic Aneurysm: Put Out to Expand. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (11), 1990-1993 (2017).
  6. Daugherty, A., Manning, M. W., Cassis, L. A. Angiotensin II promotes atherosclerotic lesions and aneurysms in apolipoprotein E-deficient mice. The Journal of Clinical Investigation. 105 (11), 1605-1612 (2000).
  7. Kanematsu, Y., et al. Pharmacologically induced thoracic and abdominal aortic aneurysms in mice. Hypertension. 55 (5), 1267-1274 (2010).
  8. Longo, G. M., et al. Matrix metalloproteinases 2 and 9 work in concert to produce aortic aneurysms. The Journal of Clinical Investigation. 110 (5), 625-632 (2002).
  9. Pyo, R., et al. Targeted gene disruption of matrix metalloproteinase-9 (gelatinase B) suppresses development of experimental abdominal aortic aneurysms. The Journal of Clinical Investigation. 105 (11), 1641-1649 (2000).
  10. Raffort, J., et al. Monocytes and macrophages in abdominal aortic aneurysm. Nature Reviews Cardiology. 14 (8), 457-471 (2017).
  11. Senemaud, J., et al. Translational Relevance and Recent Advances of Animal Models of Abdominal Aortic Aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (3), 401-410 (2017).
  12. Wilson, N. K., Gould, R. A., Gallo MacFarlane, E., Consortium, M. L. Pathophysiology of aortic aneurysm: insights from human genetics and mouse models. Pharmacogenomics. 17 (18), 2071-2080 (2016).
  13. Adam, M., et al. Systemic Upregulation of IL-10 (Interleukin-10) Using a Nonimmunogenic Vector Reduces Growth and Rate of Dissecting Abdominal Aortic Aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (8), 1796-1805 (2018).
  14. Barisione, C., et al. Rapid dilation of the abdominal aorta during infusion of angiotensin II detected by noninvasive high-frequency ultrasonography. Journal of Vascular Surgery. 44 (2), 372-376 (2006).
  15. Trachet, B., et al. Ascending Aortic Aneurysm in Angiotensin II-Infused Mice: Formation, Progression, and the Role of Focal Dissections. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 36 (4), 673-681 (2016).
  16. Sawada, H., et al. Heterogeneity of aortic smooth muscle cells: A determinant for regional characteristics of thoracic aortic aneurysms. Journal of Translational Internal Medicine. 6 (3), 93-96 (2018).
  17. Davis, F. M., et al. Smooth muscle cell deletion of low-density lipoprotein receptor-related protein 1 augments angiotensin II-induced superior mesenteric arterial and ascending aortic aneurysms. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 35 (1), 155-162 (2015).
  18. Angelov, S. N., et al. TGF-beta (Transforming Growth Factor-beta) Signaling Protects the Thoracic and Abdominal Aorta From Angiotensin II-Induced Pathology by Distinct Mechanisms. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (11), 2102-2113 (2017).
  19. Daugherty, A., et al. Angiotensin II infusion promotes ascending aortic aneurysms: attenuation by CCR2 deficiency in apoE-/- mice. Clinical Science. 118 (11), 681-689 (2010).
  20. Fava, M., et al. Role of ADAMTS-5 in Aortic Dilatation and Extracellular Matrix Remodeling. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (7), 1537-1548 (2018).
  21. Rateri, D. L., et al. Angiotensin II induces region-specific medial disruption during evolution of ascending aortic aneurysms. The American Journal of Pathology. 184 (9), 2586-2595 (2014).
  22. Huang, X., et al. MicroRNA-21 Knockout Exacerbates Angiotensin II-Induced Thoracic Aortic Aneurysm and Dissection in Mice With Abnormal Transforming Growth Factor-beta-SMAD3 Signaling. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (5), 1086-1101 (2018).
  23. Galatioto, J., et al. Cell Type-Specific Contributions of the Angiotensin II Type 1a Receptor to Aorta Homeostasis and Aneurysmal Disease-Brief Report. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (3), 588-591 (2018).
  24. Habashi, J. P., et al. Losartan, an AT1 antagonist, prevents aortic aneurysm in a mouse model of Marfan syndrome. Science. 312 (5770), 117-121 (2006).
  25. Hibender, S., et al. Resveratrol Inhibits Aortic Root Dilatation in the Fbn1C1039G/+ Marfan Mouse Model. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 36 (8), 1618-1626 (2016).
  26. Hu, J. H., et al. Postnatal Deletion of the Type II Transforming Growth Factor-beta Receptor in Smooth Muscle Cells Causes Severe Aortopathy in Mice. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 35 (12), 2647-2656 (2015).
  27. Li, W., et al. Tgfbr2 disruption in postnatal smooth muscle impairs aortic wall homeostasis. The Journal of Clinical Investigation. 124 (2), 755-767 (2014).
  28. Yang, P., et al. Smooth muscle cell-specific Tgfbr1 deficiency promotes aortic aneurysm formation by stimulating multiple signaling events. Scientific Reports. 6, 35444 (2016).
  29. Dawson, D., et al. Quantitative 3-dimensional echocardiography for accurate and rapid cardiac phenotype characterization in mice. Circulation. 110 (12), 1632-1637 (2004).
  30. Grune, J., et al. Evaluation of a commercial multi-dimensional echocardiography technique for ventricular volumetry in small animals. Cardiovascular Ultrasound. 16 (1), 10 (2018).
  31. Phillips, E. H., Di Achille, P., Bersi, M. R., Humphrey, J. D., Goergen, C. J. Multi-Modality Imaging Enables Detailed Hemodynamic Simulations in Dissecting Aneurysms in Mice. IEEE Transactions on Medical Imaging. 36 (6), 1297-1305 (2017).
  32. Soepriatna, A. H., Damen, F. W., Vlachos, P. P., Goergen, C. J. Cardiac and respiratory-gated volumetric murine ultrasound. The International Journal of Cardiovascular Imaging. 34 (5), 713-724 (2018).
  33. Vevo3100 - the ultimate preclinical imaging experience. FUJIFILM VisualSonic Inc. , Available from: https://www.visualsonics.com/product/imaging-systems/vevo-3100 (2018).
  34. Shen, M., et al. Divergent roles of matrix metalloproteinase 2 in pathogenesis of thoracic aortic aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 35 (4), 888-898 (2015).
  35. Trachet, B., et al. Performance comparison of ultrasound-based methods to assess aortic diameter and stiffness in normal and aneurysmal mice. PLoS One. 10 (5), 0129007 (2015).
  36. Wang, Y., et al. TGF-beta activity protects against inflammatory aortic aneurysm progression and complications in angiotensin II-infused mice. The Journal of Clinical Investigation. 120 (2), 422-432 (2010).
  37. Goergen, C. J., et al. In vivo quantification of murine aortic cyclic strain, motion, and curvature: implications for abdominal aortic aneurysm growth. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 32 (4), 847-858 (2010).
  38. Ben-Zvi, D., et al. Local Application of Leptin Antagonist Attenuates Angiotensin II-Induced Ascending Aortic Aneurysm and Cardiac Remodeling. Journal of the American Heart Association. 5 (5), (2016).
  39. Goergen, C. J., et al. Influences of aortic motion and curvature on vessel expansion in murine experimental aneurysms. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 31 (2), 270-279 (2011).
  40. Phillips, E. H., et al. Morphological and Biomechanical Differences in the Elastase and AngII apoE(-/-) Rodent Models of Abdominal Aortic Aneurysms. BioMed Research International. 2015, 413189 (2015).
  41. Di Lascio, N., Kusmic, C., Stea, F., Faita, F. Ultrasound-based Pulse Wave Velocity Evaluation in Mice. Journal of Visualized Experiments. (120), e54362 (2017).
  42. Lee, L., et al. Aortic and Cardiac Structure and Function Using High-Resolution Echocardiography and Optical Coherence Tomography in a Mouse Model of Marfan Syndrome. PLoS One. 11 (11), 0164778 (2016).

Tags

Retraktion sag 145 Ultrasound imaging aorta dimensioner aorta aorta sinus opstigende aorta abdominal aorta aorta aneurisme
Ultralyd scanning af thorax og abdominale Aorta i mus til at bestemme aneurisme dimensioner
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Sawada, H., Chen, J. Z., Wright, B.… More

Sawada, H., Chen, J. Z., Wright, B. C., Moorleghen, J. J., Lu, H. S., Daugherty, A. Ultrasound Imaging of the Thoracic and Abdominal Aorta in Mice to Determine Aneurysm Dimensions. J. Vis. Exp. (145), e59013, doi:10.3791/59013 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter