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 Imaging av Thoracic og Abdominal Aorta i mus å bestemme aneurisme dimensjoner

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 har blitt en vanlig modalitet å bestemme luminal dimensjonene av thoracic og abdominal aorta aneurismer i mus. Denne protokollen beskriver fremgangsmåten for å hente pålitelig og reproduserbar todimensjonal ultralyd bilder av stigende og abdominal aorta i mus.

Abstract

Moderne høyoppløselig ultralyd instrumenter har tilstrekkelig oppløsning til rette for måling av musen aortas. Disse instrumentene har vært mye brukt til å måle aorta dimensjoner i musen modeller av aortaaneurismer. Aortaaneurismer er definert som permanent dilations av aorta, som forekommer oftest i regionene stigende og mage. Sekvensiell målinger av aorta dimensjoner ved ultralyd er den viktigste tilnærmingen for å vurdere utvikling og utviklingen av aortaaneurismer i vivo. Selv om mange rapporterte studier brukt ultralyd imaging for å måle aorta diameter som en primære endepunktet, er det forvirrende faktorer, som sonde stillingen og hjertestans syklus, som kan påvirke nøyaktigheten av datainnsamling, analyse og fortolkning. Formålet med denne protokollen er å gi en praktisk guide for bruk av ultralyd for å måle aorta diameteren på en pålitelig og reproduserbar måte. Denne protokollen introduserer utarbeidelse av mus og instrumenter, erverv av aktuelle ultralyd bilder og dataanalyse.

Introduction

Aortaaneurismer er vanlige vascular sykdommer preget av en permanent luminal utvidelse av thorax og/eller abdominal aorta1,2,3,4. Ingen farmakologisk behandling er etablert for å hindre dilatasjon og brudd på aortaaneurismer, som understreker behovet for innsikt i patogene mekanismer. For å belyse mekanismer for aortaaneurismer, er musen modeller produsert av genetiske eller kjemisk manipulasjoner mye brukt4,5,6,7,8, 9 , 10 , 11 , 12. den nøyaktige kvantifiseringen av aorta diameter i mus er grunnlaget for aortaaneurisme forskning.

Utviklingen av høyfrekvente ultralyd har økt romlige og tidsmessige oppløsningen på bildene til å oppdage små forskjeller i aorta dimensjoner13,14,15. Dette har aktivert sekvensiell måling av aorta diameter i mus og dermed det har blitt den foretrukne metoden for å måle aorta diameter i murine studier av aortaaneurismer. Selv om ultralyd imaging er en enkel teknikk, er kunnskap om aorta anatomi og fysiologi nødvendig å skaffe seg passende bilder for nøyaktige målinger, dataanalyse og tolkning. Aorta er et pulserende sylindriske organ med variabel curvatures i den proksimale thorax regionen16. Dette bidrar til potensialet for en unøyaktig bestemmelse av aorta dimensjoner i vanligvis ervervet todimensjonal (2D) bilder. Nøyaktigheten av aorta målinger kan bli svekket ytterligere ved aorta tortuosity i aneurisme staten17. For å få pålitelige og reproduserbar målinger av aorta dilations, gir denne protokollen en praktisk guide for bruk av et høyoppløselig ultralyd system for å måle proksimale thoracic og abdominal aorta diameter i mus.

Protocol

Ultralyd imaging i mus utføres med godkjenning av University of Kentucky institusjonelle Animal Care og bruk Committee (IACUC Protokollnummer: 2018-2967). Under bildebehandling, er mus anesthetized bruker isoflurane 1-3% vol/vol og plassert på en oppvarming plattform å redusere fremgangsmåter for stress og hindre nedkjøling. Øye smøremiddel brukes at hornhinnen skade på grunn av den blinke refleks under anestesi.

1. utstyr oppsett

  1. Slå på ultralyd maskinen, oppvarming plattform, og gel varmere (figur 1).
  2. Åpne programmet ultralyd. Angi studie informasjon, for eksempel informasjon om studier og mus.
  3. Kontroller isoflurane fordamper og O2 tank. Hvis innholdet er lav, fylle isoflurane vaporizer og/eller bytte den for en ny O2 tank.
  4. Koble anesthetic scavenging filtre induksjon kammeret og nesen kjegle.
  5. Åpne grenen for induksjon kammeret.
  6. Slå på O2 tank.
  7. Slå O2 og isoflurane knotter på anestesi vaporizer 1 L/min og 0% vol/vol, henholdsvis for å fylle kammeret med O2.

2. forberedelse av musen

  1. Plasser musen i O2-fylt induksjon kammer å redusere uønskede hjerte endringer på grunn av anestesi.
  2. Slå på isoflurane vaporizer (1,5%-2,5% vol/vol).
  3. Bekreft fravær av hind lem uttak refleks.
  4. Fjern musen fra kammeret og Plasser en dråpe sterilt ophthalmica smøremiddel i hvert øye.
  5. Omdirigere av bedøvelsen til nesen kjegle og Lukk flyten til induksjon kammeret.
  6. Lå musen på ryggen på oppvarming plattformen med nesen sin i anestesi nesen kjegle.
  7. Bruke depilatory kremen på brystet eller magen, med en bomullspinne. Redusere depilatory krem bruk for å unngå irritasjon.
  8. Vente 1 min og deretter forsiktig tørke av alle fløte og hår.
  9. Vanne området med varmt vann og tørk den tørr fjerne kremen.
  10. Prikk gel på hver av de fire kobber fører på plattformen.
  11. Tape hver pote pad ned (håndflatene ned) til kundeemnene til elektrokardiogram (ECG) opplesninger. Dette vil gi ECG og respiratoriske fysiologi av musen mens anesthetized.
  12. Kontroller at hjertefrekvensen mellom 450-550 slag i minuttet. Siden anestesi påvirker hjertefunksjon, som kan endre aorta diameter, justere levering av anestesi slik at pulsen i et passende utvalg.
  13. Bruke prewarmed ultralyd gel forberedt området.
  14. Fest sonden til abonnenten.
  15. Rotere plattformen for optimal lesbarhet og lavere sonden til det er i kontakt med ultralyd gel.

3. avbilding av Thoracic Aorta

  1. Vipp ned plattformen på venstre side av musen.
  2. La sonden på høyre kant av musen er sternum (figur 2A). Plasser markøren referanse sonden caudally.
    Merk: Referanse markøren sonden angir sonde og er i samsvar med maker på skjermen på ultralyd systemet (figur 2A-D). Formen på markøren varierer for hver ultralyd systemet.
  3. Bruk farge Doppler på thoracic aorta for å bekrefte blodstrøm.
  4. Justere scenen og sonde vinkelen for å vise aorta klart (Figur 3A, B).
    Merk: Aortaklaff og innominate og pulmonal arterier kan brukes for anatomiske landemerker i visningen rett parasternal lange aksen. Derfor kan aorta bilder fra denne visningen inkludere Aortaklaff og innominate og pulmonal arterier i én ramme (Figur 3A). Hvis det er vanskelig å fange opp hele stigende aorta en Scan, på grunn av aorta patologi som aorta dilatasjon og tortuosity, skal bildene registreres separat. Siden separerte bilder har potensial til å forårsake en undervurdering av aorta målinger, er fin plassering av scenen og sonde nødvendig. Visningen rett parasternal lange aksen er optimal for imaging hele stigende aorta (Figur 3C). Men er det ofte vanskelig å fange aorta sinus i denne visningen, spesielt i aneurisme aortas. Venstre parasternal lange aksen visningen gir en fange fra aorta roten til den proksimale stigende aortabuen som en alternativ tilnærming, selv om denne visningen ikke kan fange aortabuen i én ramme (Figur 3C). For visningen venstre parasternal lange aksen satt sonden på venstre kant av sternum (figur 2B). Scenen er flat eller litt skråstilt musen er høyre. Utføre de andre trinnene i fremgangsmåten på samme måte som høyre parasternal lange aksen visning. Fordeler og ulemper av disse sonde stillingene er beskrevet i tabell 2. Aorta bilder må være fanget konsekvent i høyre eller venstre parasternal lange aksen visning.
  5. Beskjære ultralyd bildet for å øke Rammehastigheten, bruke knotter for bildedybde og bredde.
  6. Endre fokal dybde på dorsal side av stigende aorta, bruker knott for fokal dybde.
  7. Kontroller parameterne ultralyd. Ultralyd innstillingene for denne protokollen er beskrevet i tabell 1.
  8. Flytt sonde forsiktig, bruker X - og Y - aksen scenen knotten, for å fange langsgående aorta bildet med den største mulige diameteren.
  9. Lagre en cine løkke.

4. avbilding av Abdominal Aorta

  1. Plass sonden tvers, bare under sternum og xiphoid prosessen (figur 2C). Referanse markøren sonden skal vende musen er høyre side. Abdominal aorta finnes ved den underlegne vena cava og/eller portalen blodåre (Figur 3D).
  2. Visualisere abdominal aorta med farge Doppler bekrefte pulsatile flyt.
    Merk: Hvis Doppler er vinkelrett til blodstrøm, vises ikke en Doppler fargesignalet i aorta. I tillegg til fargen Doppler bildebehandling, kan abdominal aorta skilles fra vena cava og portalen blodåre ved litt å trykke ned i sonden. Vena cava og portalen blodåre er Komprimerbar, mens aorta opprettholder sin patency.
  3. Beskjære ultralyd bildet for å øke Rammehastigheten.
  4. Endre fokal dybde til bakre veggen av abdominal aorta.
  5. Flytt sonde caudally å visualisere gren poeng av cøliaki og overlegen hvem arteriene.
  6. Finne rett nyre arterien og bruke den som et landemerke.
    Merk: Siden abdominal aorta aneurismer kan føre til aorta tortuosity, justere vinkelen sonden å image abdominal aorta vinkelrett. En intern kontroll skal ett bilde av akkurat nyre forgreningspunktet hentes.
  7. Fange en cine loop i regionen rundt som viser maksimal utvidelse i abdominal aorta (Figur 3D, E).
    Merk: Lokalisering av aortaaneurismer varierer i hver dyremodell. Aorta dilatasjon i angiotensin II-indusert mus forekommer hovedsakelig i suprarenal aorta, mens CaCl2 eller elastase induserer aortaaneurisme i infrarenal aorta i mus.

5. postscanning mus pleie og rengjøring

  1. Tørk av ultralyd gel vanne brystet eller magen med varmt vann og tørk forsiktig av musen tørr.
  2. Tilbake musen til buret sitt, som er plassert på en varmeputen.
  3. Slå av isoflurane fordamper og O2 tank. Fylle vaporizer hvis isoflurane er lav.
  4. Rengjør ultralydsmaskin, sonde, og plattform med en myk klut og isopropyl alkohol eller glutaraldehyde kluter.
  5. Laste ned alle filer samlet under skanningen.
  6. Slå av ultralyd maskinen.
  7. Gå tilbake musene dyr bolig rom når de har gjenvunnet av bedøvelsen.

6. analyse

  1. Analyse av thoracic aorta bilder
    1. Start analyseprogramvare og åpne ultralyd dataene. Et eksempel bilde av analyseprogramvare (Vevo LAB 3.0.0) vises i supplerende figur 1.
    2. Velg en aorta ultralyd bildet for målinger fra cine sløyfen (Figur 4A, C, E, G og supplerende figur 1).
      Merk: Denne protokollen oppdager vanligvis seks til syv hjerteslag i en cine løkke. Siden aorta diameter er forskjellig mellom systolen og diastolen (Figur 4A-G), må målene undersøkes på en konsekvent fase av cardiac syklus. Systolen er definert fra R bølgen på slutten av T-kurve. T bølger er generelt vanskelig å identifisere musen ECG. Derfor bør aorta diameter i Systolen måles på fysiologiske Systolen, definert av visuell inspeksjon (Figur 4jeg). Cardiac fasen da aorta er maksimalt utvidet skal midsystole. Slutten-diastolen er lett definert på R bølgen av EKG (Figur 4jeg). Aorta mål i slutten-diastolen er enklere enn i midsystole i atskillende cardiac syklusen.
    3. Tegne en linje i midten av aorta lumen. Denne midtlinjen brukes til å sikre at målelinjene vinkelrett aorta (Figur 4B, D og supplerende figur 1).
    4. Tegn vinkelrette linjer gjennom midtlinje fra luminal innsiden til innsiden aorta sinus og maksimal stigende aorta nivåer (Figur 4B, D og supplerende figur 1).
    5. Måle aorta diameter i minst tre separate hjerteslag og beregne gjennomsnittet av målinger.
      Merk: Vevo2100 systemet bruker Vevo LAB analyseprogramvare for målinger av aorta dimensjon. Korte forklaringer for hver knapp er som følger: Målingsmodus (supplerende figur 1A): denne modusen må velges for aorta målinger. Glidebryteren for en cine løkke (supplerende figur 1B): en ultralyd ramme er markert med denne glidebryteren. Spores avstand (supplerende figur 1 c): midtlinjen tegnes med denne funksjonen. Lineær avstand (supplerende figur 1 d): aorta dimensjonen er målt ved hjelp av denne funksjonen.
  2. Analyse av abdominal aorta bilder
    1. Start analyseprogramvare og åpne ultralyd dataene.
    2. Velg et aorta bilde for analyse fra cine sløyfen (Figur 4E, G).
      Merk: Ligner thoracic aorta målinger, hjerte syklusen kan påvirke abdominal aorta diameter og området. Mål bør fastsettes på en konsekvent fase av cardiac syklus.
    3. Tegne en linje over største luminal diameter, fra innsiden til innsiden av fartøyet lumen (Figur 4F, H).
    4. Spore innsiden av aorta lumen for luminal området (Figur 4F, H).
    5. Skaffe aorta målinger på et minimum av tre separate hjerteslag og beregne gjennomsnittet av dataene.

Representative Results

Representant ultralyd bilder av nonaneurysmal proksimale thoracic og abdominal aorta vises i Figur 3A og Figur 3C, henholdsvis. Stigende aorta ligger lungearterien og danner en buede rør med tre grener i regionen arch: truncus brachiocephalicus, den venstre arteria carotis communis og venstre arteria subclavia (Figur 3A). Abdominal aorta oppdages på ryggen til de underlegne vena cava (Figur 3D). Representant bilder av thoracic og abdominal aorta aneurismer med dyp dilations, sammenlignet med vanlig diameter i Figur 3A og Figur 3D, vises i Figur 3B og Figur 3 H, henholdsvis. Alle ultralyd bildene ble tatt på slutten-diastolen.

Representant thoracic og abdominal aorta ultralyd bildene ble tatt på midsystole og slutten-diastolen (Figur 4A, C, E, G). Representant bilder viser målinger presenteres i Figur 4B, D, F, H. Den grønne linjen i midten av stigende aorta ble brukt for standardisering aorta sinus og stigende aorta diameter (Figur 4B, D). Linjene ble trukket vinkelrett til den grønne linjen mellom to indre kantene av lumen på aorta sinus (gul linje) og maksimal stigende aorta diameter (rød linje). De luminal diameter på de thoracic og abdominal aortas var annet mellom systolen og diastolen (Figur 4A-H). For abdominal aorta, maksimal aorta diameter (rød) og luminal området (grønn) ble målt (Figur 4F, H). Et representativt bilde av skjermen elektrokardiogram er vist i Figur 4jeg. Cardiac syklusen må vurderes for nøyaktige målinger. Til slutt-diastolen og Systolen er angitt med hvite stiplede og rosa linjene, henholdsvis.

For å bekrefte nøyaktigheten og reproduserbarhet i denne protokollen, utført vi en pilotstudie. Representant thoracic aorta ultralyd og ex vivo bilder er vist i figur 5et. Det var ingen stor forskjell i diameter mellom bildene etter stigende aorta diameter (ultralyd: 1,67 mm g. ex vivo: 1.65 mm). Siden aorta sinus var vanskelig å se i ex vivo bilde, den aorta sinus diameteren ble ikke målt ex vivo. Inter- og intraobserver reproduserbarhet i denne protokollen er vist i figur 5B, C. For å finne potensielle variabilities, ble ultralyd imaging utført av to observatører uavhengig, nemlig av en erfaren kardiolog og en nonexperienced en student som lærer denne teknikken, på to ulike dager, bruker den samme mus ( n = 5). Alle prikker lå mellom gjennomsnittlig ± 1.96 SD i figur 5B, C, som angir ingen store inter- eller intraobserver variabilities for denne protokollen.

Figure 1
Figur 1 : Arbeidsstasjon oppsett. Arbeidsstasjonen inkluderer induksjon kammeret for anestesi anestesi scavenging filtre, oppvarmet plattformen, ultralyd gel og gel varmere. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. 

Figure 2
Figur 2 : Eksempler på probeplassering for proksimale thoracic og abdominal aorta bildebehandling. Undersøke plassering for (A) rett og (B) venstre parasternal lange aksen visningen av aorta roten, stigende og bue regioner, og (C) kort aksen visningen av abdominal aorta. (D) en representant skjermen image av ultralyd systemet. De svarte pilene angir referanse markøren sonden. Gule pilen viser siden av merket. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. 

Figure 3
Figur 3 : Representant ultralyd bilder av den thoracic og abdominal aortabuen. (A) Nonaneurysmal og (B) aneurisme stigende aorta, fra visningen rett parasternal lange aksen. (C) Nonaneurysmal stigende aorta, fra visningen venstre parasternal lange aksen. (D) Nonaneurysmal og (E) aneurisme abdominal aorta. ASC Ao = stigende aorta, IA = truncus brachiocephalicus, LCA = venstre arteria carotis communis, LSA = venstre arteria subclavia, PA = lungearterien, Sinus = aorta sinus, IVC = dårligere vena cava og Abd Ao = abdominal aorta. De gule trekantene angir et aortaaneurisme. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. 

Figure 4
Figur 4 : Målinger av aorta bilder. Bilder av thoracic aorta fanget på(A) midsystole og (C) slutten-diastolen. Profilen viser målinger av aorta diameter i den proksimale thoracic aorta regionen under (B) midsystole og (D) diastolen. Den grønne linjen angir midten av stigende aorta. Gule og røde linjene angir diameter av aorta sinus og stigende aorta, henholdsvis. Sifrene i gule og røde farger angi faktiske diameter av aorta sinus og stigende aorta, henholdsvis. Bilder av abdominal aorta fanget på (E) midsystole og (G) slutten-diastolen. Bildene viser målinger av suprarenal aorta (F) midsystole og (H) slutten-diastolen. De røde og grønne linjene angir diameter og luminal område av abdominal aorta, henholdsvis. Sifrene i røde og grønne farger angir den faktiske diameteren og er av abdominal aorta, henholdsvis. (jeg) skjerm elektrokardiogram (ECG) registrert under bildet oppkjøp. Grønn og gul linjene angir ECG og respiratoriske syklus, henholdsvis. Den hvite stiplede linjen angir slutten-diastolen, og den lilla linjen angir Systolen. P = P wave og R = R bølge. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. 

Figure 5
Figur 5 : Nøyaktighet og reproduserbarhet for ultralyd imaging. (A) representant bilder av thoracic aorta ultralyd og ex vivo bilder i C57BL/6J mannlige mus (10-12 uker gamle). Bland-Altman tomter Vis (B) inter- og (C) intraobserver variabilities av denne protokollen. ASC Ao = stigende aorta, IA = truncus brachiocephalicus, LCA = venstre arteria carotis communis, LSA = venstre arteria subclavia, PA = lungearterien og Sinus = aorta sinus. Den grønne linjen angir midten av stigende aorta. Gule og røde linjene angir diameter av aorta sinus og stigende aorta, henholdsvis. Sifrene i røde farger betegne de faktiske diameter stigende aortabuen målt i ultralyd og ex vivo bilder. Svart stiplede linjene angir betyr og gjennomsnittlig ± 1.96 SD. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. 

Supplemental Figure 1
Ekstra figur 1: eksempel bilde av ultralyd analyseprogramvare. Ultralyd dataanalyse må utføres i (A) målingsmodus. Ett aorta ultralyd bilde er valgt for analyse fra cine sløyfen med (B) glidebryteren for en cine-løkke. Midtlinjen trekkes (C) spores avstanden funksjonen. Aorta dimensjonen måles av (D) til lineær avstand-funksjonen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Denne protokollen gir en teknisk håndbok for bilde oppkjøpet av thoracic og abdominal aorta i mus, bruker høyfrekvente ultralyd system. Ultralyd aorta imaging har mulige forstyrrende faktorer, for eksempel proben posisjon og cardiac krets, som kan kompromittere nøyaktigheten av aorta målinger, spesielt i den proksimale thoracic aortabuen. Denne protokollen beskriver detaljerte instruksjoner og strategier for bilde oppkjøpet, måling og data analyse, for å måle aorta dimensjoner.

For bildebehandling proksimale thoracic aorta, finnes det flere metoder å undersøke plassering. Høyre parasternal lange aksen til bildet som vises i figur 2A ble brukt for ultralyd imaging i denne protokollen. Denne visningen forenkler anskaffelse av høy kvalitet bilder fra aorta sinus til delen aortabuen. Det er ikke optimalt for synkende aorta fordi forstyrrelser av den ultrasoniske bølger. Denne protokollen gjelder de fleste musen modeller av thoracic aorta aneurismer fordi de viser luminal dilatasjon hovedsakelig i aorta roten til stigende aorta. Dette inkluderer kronisk angiotensin II infusjon som forårsaker aneurisme formasjonen i stigende aorta mus18,19,20,21,22,23. Mouse modeller av Marfans syndrom (fibrillin 1C1041G / + og fibrillin 1mgR/mgR mus) vise både aorta roten og stigende aorta dilatasjon23,24,25. Loeys-Dietz syndrom musen modeller (postnatal sletting TGF-β reseptoren 1 eller 2 i glatte muskelcellene) også utvikle aneurisme i aorta roten og stigende aorta18,26,27,28 . Derfor er riktig parasternal lange aksen visningen egnet for aorta imaging i disse musen modeller av thoracic aorta aneurismer. På den annen side, har rett parasternal kort aksen visningen potensial til å ta aorta bilder diagonalt fordi aneurismer er ofte komplisert av aorta tortuosity, som kan føre til en overvurdering av diameter. I motsetning til thoracic aorta brukte visningen kort akse for avbilding av abdominal aorta i denne protokollen. Siden aorta kurvatur og tortuosity er beskjedne i abdominal aorta sammenlignet thoracic aorta, ameliorates oppkjøpet av bilder i visningen kort akse underestimations av aorta diameter. Det er viktig for å merke seg at ulike sonde posisjoner gi forskjellige visningsvinkler og aorta diameteren kan være forskjellig i hver visningsvinkelen. Derfor er pålitelig aorta diameter målinger forbedret ved å bruke samme sonde posisjon for alle bilder i en studie. Interessant, rapportert tredimensjonale (3D) ultralyd bilder av hjertet og aorta har vært sist29,30,31,32. I tillegg kan gjeldende ultralyd systemer få 3D-bilder over tid som fire-dimensjonale bilder33. Dermed har disse 3D bildeteknologi potensial til å demonstrere aorta strukturen mer presist, som kan løse problemet med sonde posisjonering.

Ultralyd bildene kan hentes 2D lysstyrke (B-modus) eller endimensjonal motion-modus (M-modus). Selv om enkelte artikler har brukt M-modus for måling av aorta diameter, er B-modus å foretrekke15,34,35,36. M-modus har kapasitet til bildet i to dimensjoner øke timelige og romlig oppløsning. Imidlertid er denne modusen avhengig av antagelsen at aorta er en konsentrisk sylinder blir fotografert vinkelrett til den ultrasoniske bølger. Denne antakelsen kan ikke holde sant i en aneurisme tilstand og kurvatur av stigende aorta gjør dette vanskelig, selv i nonaneurysmal stater. I tillegg forblir aorta ikke i en fast stilling i hele hjerte syklus37. M-modus kan derfor føre til feil av måling, inkludert over- og underestimations.

Det er også viktig å merke seg at cardiac syklusen påvirker luminal diameter i aorta. Som forventet, er den aorta diameteren i Systolen større enn i diastolen (Figur 4A-H), som er forbundet med aorta veggen elastisitet og belastning. Aorta veggen elastisitet og belastning kan beregnes fra forskjellen i aorta diameter mellom systolen og diastolen. Elastisitet og belastning redusert i aneurisme aortas sammenlignet med normal aortas31,34,35,38,39,40. Aorta stivhet ikke kan måles direkte med ultralyd. Måle pulsen bølge hastighet kan (PMW –) evaluere dens stivhet proxy, som er rapportert å være økt hos aneurisme aortas31,35,41,42. PMW – beregnes ved transporttid mellom to arteriell områder, bruke pulsen bølge Doppler bilder og deres tilsvarende avstand. For å sammenligne aorta diameter, i motsetning til klinisk undersøkelse, er det ingen streng standardisering i cardiac fase for aorta målinger i mus. Derfor er det fortsatt uklart hvilken cardiac fase er egnet for aorta målinger. Men for å sikre pålitelig og reproduserbar sammenligninger, skal aorta diameter måles i en definert fase av cardiac syklus.

Denne protokollen gir detaljerte instruksjoner for aorta bildebehandling og analyser for å måle aorta dimensjonene nøyaktig. Aorta måling, bruker denne protokollen, var forenlig med den faktiske ex vivo aorta diameter (figur 5et). Vi også bekreftet konsistenser av inter- og intraobserver reproduserbarhet (figur 5B, C). Alle trinn i denne protokollen, spesielt sonde posisjon og kardiale syklus, er nødvendig for nøyaktige målinger. Men selv når du bruker riktige prosedyrer, er gjenstander under ultralyd imaging uunngåelig. Plasseringen av ribben og lunge, samt åndedrett og kardiale pulsering, kan påvirke bildekvaliteten for thoracic aorta. Tarmgass kan også forårsake gjenstander i abdominal bildebehandling. Derfor foreslår vi definerer utelukkelse kriterier når du følger denne protokollen ved dårlig aorta bilder.

Med bruk av høy oppløsning ultralyd systemer, kan aorta strukturen av mus undersøkes i utsøkt detalj, både serielt og konvensjonelt, og dermed sterkt medvirkende til forståelsen av aortaaneurismer. Ultralyd imaging, med protokollen som beskrevet ovenfor, er en pålitelig og reproduserbar noninvasive metode for kvantifisere aortaaneurismer i mus.

Disclosures

Forfatterne ikke til avsløring.

Acknowledgments

Forfatternes forskningsarbeid ble støttet av National hjertet, lunge, og blod Institutt for National Institutes of Health under prisen tall R01HL133723 og R01HL139748 og American Heart Association SFRN i vaskulær sykdom (18SFRN33960001). HS er støttet av en AHA postdoktorstipend (18POST33990468). JC er støttet av NCATS UL1TR001998. Innholdet i dette manuskriptet er ansvar forfattere og representerer ikke nødvendigvis den offisielle synet til 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

Retraksjon problemet 145 ultralyd imaging aorta dimensjoner aorta aorta sinus stigende aorta abdominal aorta aortaaneurisme
Ultralyd Imaging av Thoracic og Abdominal Aorta i mus å bestemme aneurisme dimensjoner
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