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.
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.
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.
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.
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |