Summary
L’échographie est devenue une modalité commune pour déterminer les dimensions luminales des anévrismes de l’aorte thoraciques et abdominales chez les souris. Ce protocole décrit la procédure pour acquérir des images de l’échographie bidimensionnelle fiable et reproductible de l’aorte ascendante et de l’abdomen chez la souris.
Abstract
Échographie haute résolution contemporain instruments ont une résolution suffisante pour faciliter la mesure des aortes de souris. Ces instruments ont été largement utilisées pour mesurer les dimensions aortiques dans des modèles murins d’anévrismes de l’aorte. Anévrismes de l’aorte sont définis comme des dilatations permanentes de l’aorte, qui sont plus fréquents dans les régions de l’ascendantes et abdominales. Des mesures séquentielles des dimensions aortiques par ultrasons sont l’approche principale pour évaluer le développement et la progression des anévrismes aortiques in vivo. Bien que plusieurs études utilisées par imagerie pour mesurer les diamètres aortiques comme un critère d’évaluation principal, il y a des facteurs de confusion, tels que la position de la sonde et le cycle cardiaque, qui peut-être influer sur la précision de l’acquisition de données, analyse et interprétation. Ce protocole vise à fournir un guide pratique sur l’utilisation des ultrasons pour mesurer le diamètre de l’aorte de manière fiable et reproductible. Ce protocole introduit la préparation des souris et des instruments, l’acquisition d’images échographiques approprié et l’analyse des données.
Introduction
Anévrismes de l’aorte sont des maladies vasculaires communes caractérisées par une dilatation permanente Luminale de l’aorte thoracique ou abdominale1,2,3,4. Aucune des thérapies pharmacologiques n’ont été établies afin d’empêcher la dilatation et la rupture d’anévrismes de l’aorte, qui met l’accent sur la nécessité de mieux comprendre les mécanismes pathogènes. Afin d’élucider les mécanismes des anévrismes de l’aorte, les modèles de souris produites par des manipulations génétiques ou chimiques ont été largement utilisé4,5,6,7,8, 9 , 10 , 11 , 12. la quantification exacte du diamètre aortique chez les souris est la base de recherche de l’anévrisme de l’aorte.
Le développement de l’échographie de haute fréquence a augmenté la résolution spatiale et temporelle des images pour détecter de petites différences dans les dimensions aortiques13,14,15. Ce qui a permis la mesure séquentielle des diamètres aortiques chez la souris, et ainsi, il est devenu la méthode privilégiée pour mesurer les diamètres aortiques dans études murins d’anévrismes de l’aorte. Même si l’échographie est une technique simple, connaissances de physiologie et d’anatomie aortique est nécessaire d’acquérir des images appropriées pour des mesures précises, analyse de données et l’interprétation. L’aorte est un organe cylindrique palpitant avec courbures variables dans la région thoracique proximale16. Ceci contribue à l’éventualité d’une détermination imprécise des diamètres aortiques dans communément contractées images bidimensionnelles (2D). La précision des mesures aortiques est compromise par la tortuosité aortique anévrismale état17. Pour obtenir des mesures fiables et reproductibles de dilatations aortiques, ce protocole fournit un guide pratique pour l’utilisation d’un système d’échographie à haute résolution pour mesurer proximales diamètres aortiques thoraciques et abdominales chez la souris.
Protocol
L’échographie chez la souris est effectuée avec l’approbation de l’Université du Kentucky animalier institutionnel et Comité de l’emploi (numéro de protocole IACUC : 2018-2967). Au cours de l’imagerie, les souris sont anesthésiés à l’aide d’isoflurane 1 à 3 % vol/vol et placé sur une plateforme de chauffage pour réduire les contraintes procédurales et de prévenir l’hypothermie. Lubrifiant oculaire est appliqué afin d’éviter des lésions cornéennes en raison de la perte du réflexe de clignement durant l’anesthésie.
1. installation de l’équipement
- Allumez la machine d’échographie, plate-forme, de chauffage et gel chaud (Figure 1).
- Ouvrez le programme d’inspection par ultrasons. Entrez les informations de l’étude, telles que les informations de nom et de la souris d’étude.
- Vérifier le vaporisateur isoflurane et le réservoir2 O. Si le contenu est faible, remplissez le vaporisateur isoflurane et/ou échanger contre un nouveau réservoir de2 O.
- Connectez l’anesthésique, nettoyage des filtres à la chambre de l’induction et la coiffe.
- Ouvrez la branche pour la chambre de l’induction.
- Allumez le réservoir de2 O.
- Tournez les boutons de2 et isoflurane de O sur le vaporisateur d’anesthésie à 1 L/min et 0 % vol/vol, respectivement, pour remplir la chambre de O2.
2. préparation de la souris
- Placez votre souris dans l’O2-rempli chambre d’induction pour minimiser les modifications cardiovasculaires indésirables en raison de l’anesthésie.
- Allumez le vaporisateur isoflurane (1,5 – 2,5 % vol/vol).
- Confirmer l’absence du réflexe de retrait du membre postérieur.
- Retirer la souris de la chambre et déposer une goutte de lubrifiant ophtalmique stérile dans chaque oeil.
- Rediriger l’anesthésie de la coiffe et fermer le flux vers la chambre de l’induction.
- Posez la souris sur le dos sur la plate-forme de chauffage avec son nez dans le cône de nez de l’anesthésie.
- Appliquez la crème dépilatoire à la poitrine ou l’abdomen, à l’aide d’un coton-tige. Réduire la quantité d’une utilisation crème dépilatoire pour éviter toute irritation.
- Attendre 1 min et ensuite effacer doucement toutes les crème et les cheveux.
- Irriguer la zone avec de l’eau tiède et essuyer pour enlever complètement la crème.
- Point de gel sur chacun des quatre conducteurs cuivre sur la plate-forme.
- Ruban adhésif de chaque coussin patte vers le bas (paumes vers le bas) pour les fils pour la lecture de l’électrocardiogramme (ECG). Ceci fournira l’ECG et la physiologie respiratoire de la souris tandis qu’anesthésiés.
- Vérifiez que la fréquence cardiaque est entre 450-550 battements/min. Puisque l’anesthésie influe sur la fonction cardiaque, qui peut modifier le diamètre aortique, ajuster le taux d’exécution de l’anesthésie pour que la fréquence cardiaque est dans une gamme appropriée.
- Appliquez gel ultrasonique préchauffée sur le site préparé.
- Fixer la sonde au titulaire.
- Faire pivoter la plateforme de numérisation optimale et abaissez la sonde jusqu'à ce qu’il est en contact avec le gel ultrasonique.
3. imagerie de l’aorte thoracique
- Incliner vers le bas de la plate-forme sur le côté gauche de la souris.
- Mettre la sonde sur le bord droit du sternum de la souris (Figure 2A). Orienter le repère sur la sonde direction caudale.
Remarque : Le repère sur la sonde indique la direction de la sonde et est compatible avec le fabricant sur l’écran de l’échographe (Figure 2A-D). La forme de la marque varie dans chaque système à ultrasons. - Utilisez color Doppler sur l’aorte thoracique pour confirmer la circulation sanguine.
- Ajustez l’angle de phase et sonde démontrant clairement l’aorte (Figure 3A, B).
Remarque : La valve aortique et artères innommés et pulmonaires peuvent être utilisés pour des repères anatomiques pour la vue d’axe long parasternale droite. Par conséquent, images aortiques de ce point de vue peuvent inclure la valve aortique et artères innommés et pulmonaires dans une image (Figure 3A). S’il est difficile de capturer l’aorte ascendante ensemble en une seule analyse, en raison de pathologies aortiques comme la dilatation aortique et la tortuosité, les images devraient être saisies séparément. Images séparées ayant le potentiel de causer une sous-estimation des mesures aortiques, positionnement fine de la scène et la sonde est nécessaire. La vue de long axe parasternale droite est optimale pour l’imagerie de l’aorte ascendante ensemble (Figure 3C). Toutefois, il est souvent difficile de saisir le sinus aortique dans ce point de vue, en particulier dans les aortes ANÉVRYSMAL. Le point de vue parasternale gauche axe long permet une capture à partir de la racine aortique de l’aorte ascendante proximale comme approche alternative, bien que ce point de vue ne peut pas capturer la crosse aortique dans une image (Figure 3C). Pour la vue d’axe long parasternale gauche, mettre la sonde sur le bord gauche du sternum (Figure 2B). La scène est plat ou légèrement incliné à droite de la souris. Réaliser les autres étapes de la procédure de la même manière que la vue d’axe long parasternale droite. Avantages et inconvénients de ces positions de sonde sont décrites dans le tableau 2. Images aortiques doivent être capturées constamment selon chaque axe long parasternale droite ou gauche. - Recadrer l’image d’échographie afin d’augmenter la fréquence d’images, en utilisant les boutons pour la largeur et la profondeur de l’image.
- Changer la profondeur focale sur la face dorsale de l’aorte ascendante, à l’aide de la molette pour profondeur focale.
- Vérifiez les paramètres de l’échographie. Les paramètres de l’échographie pour ce protocole sont décrits dans le tableau 1.
- Déplacer la sonde doucement, à l’aide de la molette de scène l’axes X et Y, pour capturer l’image longitudinale aortique avec le plus grand diamètre possible.
- Stocker une seule boucle de cine.
4. imagerie de l’aorte abdominale
- Placez la sonde transversalement, juste en dessous du sternum et le processus xiphoïde (Figure 2C). Le repère sur la sonde devrait faire face côté droit de la souris. L’aorte abdominale doit être placé à côté de la veine cave inférieure et/ou de la veine porte (Figure 3D).
- Visualiser l’aorte abdominale avec color Doppler pour confirmer le flux pulsatile.
Remarque : Si l’angle Doppler est perpendiculaire à l’écoulement de sang, un signal Doppler couleur n’apparaîtra pas dans l’aorte. En plus de l’imagerie Doppler couleur, l’aorte abdominale se distingue de la veine cave supérieure et la veine porte en appuyant légèrement vers le bas de la sonde. La veine cave supérieure et la veine porte sont compressibles, tandis que l’aorte maintient sa perméabilité. - Recadrer l’image d’échographie afin d’augmenter la cadence.
- Changer la profondeur focale à la paroi postérieure de l’aorte abdominale.
- Déplacer la sonde direction caudale pour visualiser les points de la branche des artères mésentériques supérieurs et maladie coeliaque.
- Localiser l’artère rénale droite et utilisez-la comme un point de repère.
Remarque : Étant donné que les anévrismes de l’aorte abdominales peuvent mener à la tortuosité aortique, ajustez l’angle de la sonde pour l’image de l’aorte abdominale perpendiculairement. Pour un contrôle interne, une image du point rénale droite direction devrait être capturée. - Capturer une boucle de cine de la région d’intérêt qui montre la dilatation maximale dans l’aorte abdominale (Figure 3D, E).
Remarque : La localisation des anévrismes aortiques varie dans chaque modèle animal. Dilatation aortique chez les souris induite par le II de l’angiotensine se produit principalement dans l’aorte surrénale, tandis que CaCl2 ou l’élastase induit anévrisme de l’aorte dans l’anévrisme aortique chez les souris.
5. postscanning souris soins et nettoyage
- Essuyez le gel ultrasonique, irriguer la poitrine ou l’abdomen à l’eau tiède et essuyer doucement la souris.
- Retourner la souris à sa cage, qui est placé sur un coussin chauffant.
- Désactiver le vaporisateur isoflurane et le réservoir de2 O. Remplissez le vaporisateur si l’isoflurane est faible.
- Nettoyer la machine à ultrasons, sonde et plateforme avec un chiffon doux et de l’alcool isopropylique ou de lingettes de glutaraldéhyde.
- Télécharger tous les fichiers collectés lors de l’analyse.
- Éteignez la machine à ultrasons.
- Retourner les souris à une chambre au logement des animaux après que qu’ils ont récupéré de l’anesthésie.
6. analyse
-
Analyse d’images aorte thoraciques
- Lancez le logiciel d’analyse et ouvrir les données de l’échographie. Un exemple d’image du logiciel d’analyse (laboratoire de Vevo 3.0.0) est montré dans la Figure 1.
- Sélectionnez une image aortique ultrasons pour la mesure de la boucle de cine (Figure 4A, C, E, G et la Figure 1).
Remarque : Ce protocole détecte généralement six à sept battements de cœur dans une boucle de cine. Comme le diamètre aortique est différent entre systole et diastole (Figure 4A-G), les mesures doivent être examinées à une phase cohérente du cycle cardiaque. Systole est définie à partir de l’onde R à la fin de l’onde T. En général, les ondes T sont difficiles identifiables dans les souris ECG. Par conséquent, le diamètre aortique en systole doit être mesuré à la systole physiologique, définie par une inspection visuelle (Figure 4j’ai). La phase cardiaque lorsque l’aorte est au maximum développée doit être midsystole. Fin-diastole est définie facilement à l’onde R de l’ECG (Figure 4j’ai). Aortiques mesures fin-diastole sont plus simples que celles de midsystole en ce qui concerne la distinction entre le cycle cardiaque. - Tracer une ligne au centre de la lumière aortique. Cette ligne centrale servira à s’assurer que les lignes de mesure sont perpendiculaires à l’aorte (Figure 4B, D et la Figure 1).
- Tracer des lignes perpendiculaires par le biais de la ligne centrale du bord interne luminal au bord interne du sinus aortique et maximale croissant des niveaux aortiques (Figure 4B, D et la Figure 1).
- Mesurer le diamètre aortique au moins trois pulsations distinctes et calculer la moyenne des mesures.
Remarque : Le système Vevo2100 utilise le logiciel d’analyse de laboratoire Vevo pour les mesures de dimension aortique. Voici les brèves explications pour chaque bouton. Mode de mesure (Supplemental Figure 1 a) : ce mode doit être sélectionné pour les mesures de l’aorte. Le curseur d’une boucle de cine (Supplemental Figure 1 b) : le cadre de l’échographie est sélectionné à l’aide de ce curseur. Tracé de distance (Supplemental Figure 1) : la ligne centrale est dessinée avec cette fonction. La distance linéaire (Supplemental Figure 1) : la dimension aortique est mesurée à l’aide de cette fonction.
-
Analyse d’images aortiques abdominales
- Lancez le logiciel d’analyse et ouvrir les données de l’échographie.
- Sélectionnez une image aortique pour analyse dans la boucle de cine (Figure 4E, G).
Remarque : Similaires aux mesures aorte thoraciques, le cycle cardiaque peut-être affecter le diamètre aortique abdominale et la région. Des mesures devraient être déterminées à une phase cohérente du cycle cardiaque. - Tracez une ligne à travers le plus grand diamètre luminal, entre le bord interne au bord intérieur de la lumière du vaisseau (Figure 4F, H).
- Tracer le bord intérieur de la lumière aortique pour la zone Luminale (Figure 4F, H).
- Acquérir les mesures aortiques à un minimum de trois pulsations distinctes et calculer la moyenne des données.
Representative Results
Échographies représentatifs de l’aorte thoracique et abdominale proximale de nonaneurysmal sont indiquées dans la Figure 3A etCde la Figure 3, respectivement. L’aorte ascendante est situé à côté de l’artère pulmonaire et forme un tube incurvé avec trois branches dans la région de l’arche : l’artère innominée, l’artère carotide commune gauche et l’artère sous-clavière gauche (Figure 3A). L’aorte abdominale est détecté sur le dos de la veine cave inférieure (Figure 3D). Les images représentant des anévrismes de l’aorte thoraciques et abdominales avec des dilatations profondes, par rapport aux diamètres normaux dans la Figure 3A etDde la Figure 3, sont indiquées dans la Figure 3B et Figure 3 H, respectivement. Toutes les images échographiques sont capturés à la fin-diastole.
Images représentant échographiques aorte thoracique et abdominale ont été capturés à la midsystole et la fin-diastole (Figure 4A, C, E, G). Des images représentatives montrant des mesures sont présentés dans la Figure 4B, D, F, H. La ligne verte dans le centre de l’aorte ascendante a été utilisée pour normaliser le sinus aortique et ascendant diamètre aortique (Figure 4B, D). Lignes ont été tracées perpendiculairement à la ligne verte entre les deux bords intérieurs de la lumière dans le sinus aortique (ligne jaune) et le diamètre maximal d’aorte ascendant (ligne rouge). Les diamètres luminaux des aortes thoraciques et abdominales ont différé entre systole et diastole (Figure 4A-H). Pour l’aorte abdominale, le diamètre aortique maximal (rouge) et zone Luminale (vert) ont été mesurées (Figure 4F, H). Une image représentative de l’électrocardiogramme de moniteur est montrée dans la Figure 4j’ai. Le cycle cardiaque doit être envisagé pour des mesures précises. La fin-diastole et la systole sont indiqués par les lignes pointillées et roses blanches, respectivement.
Pour valider l’exactitude et la reproductibilité de ce protocole, nous avons réalisé une étude pilote. Thoracique aortique échographie et ex vivo images représentatives sont indiquées dans la Figure 5A. Il n’y avait aucune différence majeure dans les diamètres mesurés entre ces images pour le diamètre aortique ascendant (échographie : 1,67 mm vs ex vivo : 1,65 mm). Car le sinus aortique était difficile à voir dans l’ex vivo image, le diamètre de l’aorte sinus n’a pas été mesuré ex vivo. La reproductibilité inter - et l’examen du présent protocole sont indiquées dans la Figure 5B, C. Pour déterminer le potentielles variabilités, l’échographie a été réalisée par deux observateurs indépendamment, à savoir par un cardiologue expérimenté et un étudiant de premier cycle nonexperienced qui apprend cette technique, sur deux jours différents, en utilisant la même (souris n = 5). Tous les points sont situés entre SD moyenne ± 1,96 à la Figure 5B, C, ce qui indique sans major inter- ou on variabilités pour ce protocole.
Figure 1 : Configuration de poste de travail. Le poste de travail comprend la chambre de l’induction d’anesthésie, anesthésiants nettoyage filtres, la plate-forme chauffée, le gel d’échographie et le gel plus chaud. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Exemples de positionner la sonde proximale imagerie aorte thoracique et abdominale. Sonde de placement pour (A) le droit et (B) avis parasternale gauche axe long de la racine aortique, ascendant et arch régions et (C) l’affichage de l’axe court de l’aorte abdominale. (D) une image de moniteur représentatifs de l’échographe. Les flèches noires indiquent le repère sur la sonde. La flèche jaune indique le côté de la marque de référence. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : Des échographies représentatifs de l’aorte thoracique et abdominale. Nonaneurysmal (A) et (B) anévrismale aorte ascendante, vue parasternale droite axe long. (C) Nonaneurysmal, aorte, vue parasternale gauche axe long ascendante. Nonaneurysmal (D) et (E) aorte abdominale anévrismale. ASC Ao = aorte ascendante, IA = artère innominée, LCA = artère carotide commune gauche, LSA = artère sous-clavière gauche, PA = artère pulmonaire, Sinus = sinus aortique, IVC = veine cave inférieure et Abd Ao = aorte abdominale. Les triangles jaunes indiquent un anévrisme de l’aorte. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : Mesures d’images aortiques. Images de l’aorte thoracique, capturé à()A) la midsystole et (C) la fin de la diastole. Images montrant des mesures des diamètres aortiques dans la région proximale d’aorte thoracique pendant (B) midsystole et (D) la diastole. La ligne verte indique le centre de l’aorte ascendante. Les lignes jaunes et rouges indiquent les diamètres du sinus aortique et l’aorte ascendante, respectivement. Chiffres dans les couleurs jaunes et rouges indiquent les diamètres réels du sinus aortique et l’aorte ascendante, respectivement. Images de l’aorte abdominale capturé à (E) le midsystole et (G), la fin de la diastole. Les images montrant des mesures de l’aorte surrénale au cours de (F) midsystole et (H) fin-diastole. Les lignes rouges et vertes indiquent le diamètre luminal quartier et l’aorte abdominale, respectivement. Chiffres en couleurs rouges et verte indiquent le diamètre réel et sont de l’aorte abdominale, respectivement. (j’ai) moniteur électrocardiogramme (ECG) enregistré au cours de l’acquisition de l’image. Les lignes vertes et jaunes indiquent les ECG et le cycle respiratoire, respectivement. La ligne pointillée blanche indique la fin de la diastole et la ligne violette indique la systole. P = ondes P et R = onde R. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 5 : Précision et la reproductibilité de l’imagerie ultrasonore. (A) les images représentatives des ultrasons aorte thoracique et ex vivo images chez les souris mâles C57BL/6J (10-12 semaines). Spectacle de parcelles de Bland-Altman (B) inter- et les variabilités on (C) du présent protocole. ASC Ao = aorte ascendante, IA = artère innominée, LCA = artère carotide commune gauche, LSA = artère sous-clavière gauche, AP = artère pulmonaire et des Sinus = sinus aortique. La ligne verte indique le centre de l’aorte ascendante. Les lignes jaunes et rouges indiquent les diamètres des sinus aortique et l’aorte ascendante, respectivement. Chiffres dans des couleurs rouges indiquent les diamètres réels de l’aorte ascendante, mesurée en échographie et ex vivo des images. Les lignes pointillées noires indiquent la moyenne et moyenne ± 1,96 SD. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Supplémentaire Figure 1 : exemple d’image du logiciel d’analyse par ultrasons. Analyse de données échographie doit être effectuée en mode de mesure (A). Une image d’échographie aortique est sélectionnée pour l’analyse de la boucle de cine à l’aide de (B), le curseur d’une boucle de cine. L’axe central est dessiné à l’aide de la fonction (C) la distance tracée. La dimension aortique est mesurée en fonction de (D), la distance linéaire. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Discussion
Ce protocole prévoit un guide technique pour l’acquisition de l’image de l’aorte thoracique et abdominale chez la souris, en utilisant un système à ultrasons de haute fréquence. L’échographie aortique a des facteurs de confusion potentiels, tels que cycle de position et cardiaque sonde, susceptibles de compromettre la précision de la mesure aortique, particulièrement dans l’aorte thoracique proximale. Ce protocole décrit les instructions détaillées et des stratégies pour l’analyse des données, mesures et acquisition image, afin de mesurer avec précision les dimensions aortiques.
D’imagerie de l’aorte thoracique proximale, il y a plusieurs approches pour sonder le placement. La vue de long axe parasternale droite illustrée à la Figure 2A a été utilisée pour l’échographie, l’imagerie dans le présent protocole. Ce point de vue facilite l’acquisition des images de haute qualité depuis le sinus aortique à la portion de l’arc aortique. Il n’est pas optimal pour l’aorte descendante en raison de l’interférence des ondes ultrasonores. Ce protocole s’applique à la plupart des modèles murins d’anévrismes de l’aorte thoraciques car ils présentent une dilatation Luminale se situe principalement dans la racine aortique de l’aorte ascendante. Il s’agit d’une perfusion chronique de l’angiotensine II qui provoque la formation d’anévrisme dans l’aorte ascendante des souris18,19,20,21,22,23. Modèles murins de syndrome de Marfan (fibrilline 1C1041G / + et la fibrilline 1mgR/mgR souris) afficher les racine aortique et ascendant dilatation aortique23,24,25. Modèles de souris le syndrome de Loeys-Dietz (postnatale suppression de récepteurs TGF-β 1 ou 2 dans les cellules musculaires lisses) développent également anévrisme dans la racine aortique et ascendant aorte18,26,27,28 . Le point de vue parasternale droite axe le plus long est donc appropriée pour l’imagerie aortique dans ces modèles murins d’anévrismes de l’aorte thoraciques. En revanche, le point de vue parasternale droite axe court a le potentiel pour capturer des images aortiques en diagonale car les anévrismes sont souvent compliqués par la tortuosité aortique, ce qui peut provoquer une surestimation de diamètres. À la différence de l’aorte thoracique, l’affichage de l’axe court a été utilisé pour l’imagerie de l’aorte abdominale dans le présent protocole. Tortuosité et courbure aortique étant modestes dans l’aorte abdominale par rapport à l’aorte thoracique, l’acquisition d’images dans la vue d’axe court améliore la sous-estimation du diamètre aortique. Il est important de noter cette sonde différent emplois sont des angles de vue différents, et le diamètre aortique peut être différent à chaque angle de vue. Par conséquent, des mesures fiables de diamètre aortique sont rehaussées en appliquant la même position de la sonde pour toutes les images dans une étude. Fait intéressant, l’échographie (3D) en trois dimensions du coeur et l’aorte, les images ont été signalés récemment29,30,31,32. En outre, les systèmes actuels d’échographie peuvent obtenir des images 3D au fil du temps comme images Quadri-dimensionnel33. Ainsi, ces technologies d’imagerie 3D ont le potentiel pour démontrer la structure aortique plus précisément, qui peut résoudre le problème de positionnement de la sonde.
Images échographiques peuvent être capturés en luminosité 2D mode (mode B) ou en mode de mouvement unidimensionnel (mode M). Bien que certains articles ont utilisé le mode M pour le mesurage du diamètre aortique, mode B est préférable15,34,35,36. Mode M a la capacité de l’image en deux dimensions d’augmenter la résolution spatiale et temporelle. Toutefois, ce mode s’appuie sur l’hypothèse que l’aorte est un cylindre concentrique étant imagé perpendiculairement aux ondes ultrasoniques. Cette hypothèse ne conserveront pas vraie dans un état ANÉVRYSMAL et la courbure de l’aorte ascendante rend cela difficile, même dans les États nonaneurysmal. En outre, l’aorte ne reste pas dans une position fixe tout au long du cycle cardiaque37. Par conséquent, M-mode peut entraîner des erreurs de mesure, y compris partout et la sous-estimation.
Il est également important de noter que le cycle cardiaque affecte le diamètre luminal dans l’aorte. Comme prévu, le diamètre aortique en systole est supérieur en diastole (Figure 4A-H), qui est associé de l’élasticité de la paroi aortique et de souche. La souche et l’élasticité de la paroi aortique peuvent être calculées par la différence de diamètres aortiques entre systole et diastole. Élasticité et déformation sont diminuées dans les aortes anévrismale par rapport aux aortes normales31,34,35,38,39,40. La rigidité aortique ne peut être mesurée directement par échographie. Mesurer la vitesse d’onde de pouls (VOP) peut évaluer sa rigidité comme un proxy, ce qui est rapporté pour être augmentés dans les aortes ANÉVRYSMAL31,35,41,,42. PWV est calculée par le temps de transit entre deux sites artériels, à l’aide de pulse wave Doppler images et leur distance correspondante. Pour comparer les diamètres aortiques, contrairement à l’examen clinique, il n’y a pas de standardisation rigoureuse sur le plan cardiaque phase pour mesures aortiques chez les souris. Par conséquent, on ignore encore quelle phase cardiaque est approprié pour les mesures de l’aorte. Toutefois, afin d’assurer des comparaisons fiables et reproductibles, diamètres aortiques doivent être mesurées dans une phase de définie du cycle cardiaque.
Ce protocole fournit des instructions détaillées pour l’analyse de données et imagerie aortique afin de mesurer avec précision les dimensions aortiques. La mesure aortique, utilisant ce protocole, était conforme à la réelle ex vivo diamètre aortique (Figure 5A). Nous avons aussi confirmé consistances de l’inter- et la reproductibilité de l’examen (Figure 5B, C). Toutes les étapes dans ce protocole, en particulier la position de la sonde et cycle cardiaque, sont nécessaires pour des mesures précises. Toutefois, même lorsque vous utilisez des procédures appropriées, artefacts lors de l’échographie sont inévitables. L’emplacement des côtes et pulmonaires, ainsi que la respiration et la pulsation cardiaque, peut affecter la qualité de l’image de l’aorte thoracique. Gaz intestinaux peuvent également causer des artefacts en imagerie abdominale. Ainsi, nous vous suggérons de définir des critères d’exclusion en suivant ce protocole en cas de mauvaises images aortiques.
Avec l’avènement de systèmes à ultrasons à haute résolution, la structure aortique de souris peut être examinée dans les moindres détails, aussi bien en série et conventionnellement, contribuant ainsi grandement à la compréhension des anévrismes de l’aorte. L’échographie, avec le protocole comme décrit ci-dessus, est une approche non invasive fiable et reproductible pour quantifier les anévrismes de l’aorte chez la souris.
Disclosures
Les auteurs n’ont rien à la divulgation.
Acknowledgments
Les travaux de recherche des auteurs a été soutenu par le National Heart, Lung, et Blood Institute de la National Institutes of Health, en vertu de l’attribution des numéros R01HL133723 et R01HL139748 et l’American Heart Association SFRN dans les maladies vasculaires (18SFRN33960001). H.S. est soutenu par une bourse de recherche postdoctorale AHA (18POST33990468). J.C. est pris en charge par NCATS UL1TR001998. Le contenu de ce manuscrit est la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement l’opinion officielle de la 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 |
References
- 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).
- 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).
- Wanhainen, A., Mani, K., Golledge, J. Surrogate Markers of Abdominal Aortic Aneurysm Progression. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 36 (2), 236-244 (2016).
- Lu, H., Daugherty, A. Aortic Aneurysms. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (6), 59-65 (2017).
- 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).
- 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).
- Kanematsu, Y., et al. Pharmacologically induced thoracic and abdominal aortic aneurysms in mice. Hypertension. 55 (5), 1267-1274 (2010).
- 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).
- 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).
- Raffort, J., et al. Monocytes and macrophages in abdominal aortic aneurysm. Nature Reviews Cardiology. 14 (8), 457-471 (2017).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Li, W., et al. Tgfbr2 disruption in postnatal smooth muscle impairs aortic wall homeostasis. The Journal of Clinical Investigation. 124 (2), 755-767 (2014).
- Yang, P., et al. Smooth muscle cell-specific Tgfbr1 deficiency promotes aortic aneurysm formation by stimulating multiple signaling events. Scientific Reports. 6, 35444 (2016).
- Dawson, D., et al. Quantitative 3-dimensional echocardiography for accurate and rapid cardiac phenotype characterization in mice. Circulation. 110 (12), 1632-1637 (2004).
- Grune, J., et al. Evaluation of a commercial multi-dimensional echocardiography technique for ventricular volumetry in small animals. Cardiovascular Ultrasound. 16 (1), 10 (2018).
- 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).
- 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).
- Vevo3100 - the ultimate preclinical imaging experience. FUJIFILM VisualSonic Inc. , Available from: https://www.visualsonics.com/product/imaging-systems/vevo-3100 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Di Lascio, N., Kusmic, C., Stea, F., Faita, F. Ultrasound-based Pulse Wave Velocity Evaluation in Mice. Journal of Visualized Experiments. (120), e54362 (2017).
- 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).
