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Medicine

Ultraschall-Bildgebung der thorakalen und abdominalen Aorta bei Mäusen zu Aneurysma Abmessungen bestimmen

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

Ultraschall-Bildgebung geworden eine gemeinsame Modalität der luminalen Dimensionen der thorakalen und abdominalen Aortenaneurysmen bei Mäusen zu bestimmen. Dieses Protokoll beschreibt den Vorgang, um zuverlässige und reproduzierbare zweidimensionale Ultraschallbilder der aufsteigenden und abdominale Aorta bei Mäusen zu erwerben.

Abstract

Moderne hochauflösende Ultraschall-Instrumente haben genügende Auflösung ermöglichen die Messung der Maus Hauptschlagadern. Diese Instrumente wurden weithin zur Aorta Dimensionen in Mausmodellen der Aortenaneurysmen messen. Aortenaneurysmen sind definiert als dauerhafte Streckungen der Aorta, die am häufigsten in den aufsteigenden und Abdominal-Regionen auftreten. Sequentielle Messungen der Aorta Dimensionen durch Ultraschall sind der wichtigste Ansatz für die Beurteilung der Entstehung und Progression von Aortenaneurysmen in-vivo. Obwohl viele gemeldete Studien Ultraschall-Bildgebung zur Messung der Aorta Durchmesser als primären Endpunkt verwendet, gibt es Störfaktoren wie Sondenposition und Herzzyklus, die die Genauigkeit der Datenerfassung, Analyse und Interpretation auswirken können. Dieses Protokoll soll einen praktischen Leitfaden für die Verwendung von Ultraschall den aortalen Durchmesser in zuverlässig und reproduzierbar zu messen zur Verfügung zu stellen. Dieses Protokoll stellt die Vorbereitung von Mäusen und Instrumente, die Übernahme der entsprechenden Ultraschallbilder und Datenanalyse.

Introduction

Aortenaneurysmen sind häufige Gefäßerkrankungen zeichnet sich durch eine permanente luminalen Dilatation/thorakale oder abdominale Aorta1,2,3,4. Keine pharmakologischen Therapien wurden eingerichtet, um zu verhindern, die Dilatation und Bruch von Aortenaneurysmen, betont die Notwendigkeit einer Einblicke in pathogenen Mechanismen. Um die Mechanismen der Aortenaneurysmen zu erhellen, wurden Mausmodelle von genetischen oder chemischen Manipulationen produziert weit verbreiteten4,5,6,7,8, 9 , 10 , 11 , 12. die genaue Quantifizierung der Aorta Durchmesser bei Mäusen ist die Grundlage der Aortenaneurysma Forschung.

Die Entwicklung von Hochfrequenz-Ultraschall ist die räumliche und zeitliche Auflösung von Bildern kleine Unterschiede in der Aorta Abmessungen13,14,15gestiegen. Dies ermöglichte die sequentielle Messung der Aorta Durchmesser bei Mäusen, und so ist es die bevorzugte Methode zur Messung der Aorta Durchmessern in murinen Studien von Aortenaneurysmen geworden. Obwohl Ultraschall-Bildgebung eine einfache Technik ist, muss Kenntnisse der Aorta Anatomie und Physiologie, passende Bilder für genaue Messungen, Analyse und Interpretation zu erwerben. Die Aorta ist eine pulsierende zylindrische Orgel mit variabler Krümmungen in den proximalen thorakalen Bereich16. Dies trägt dazu bei, das Potenzial für eine ungenaue Bestimmung der Aorta Dimensionen in die häufigsten erworbenen zweidimensionale (2D) Bilder. Aorta Messungen beeinträchtigt werden könnte durch die Aortenklappe Schlängelung aneurysmal Zustand17weiter. Um zuverlässige und reproduzierbare Messungen der Aorta Streckungen zu erhalten, bietet dieses Protokoll einen praktischen Leitfaden für den Einsatz eines hochauflösenden Ultraschall-Systems, proximalen thorakalen und abdominalen Aorta Durchmesser bei Mäusen zu messen.

Protocol

Ultraschall-Bildgebung bei Mäusen erfolgt mit Genehmigung von der University of Kentucky institutionelle Animal Care and Use Committee (IACUC-Protokoll-Nummer: 2018-2967). Während der Bildgebung werden die Mäuse betäubt mit Isofluran 1 – 3 % Vol/Vol und platziert auf einer Heizung-Plattform zum prozeduralen Stressabbau und Unterkühlung zu verhindern. Auge Schmiermittel wird angewendet, um die Hornhaut Schaden durch den Verlust der Blink-Reflex während der Narkose zu verhindern.

1. Geräte-Setup

  1. Schalten Sie das Ultraschallgerät, Plattform, Heizung und gel wärmer (Abbildung 1).
  2. Öffnen Sie das Ultraschall-Programm. Geben Sie die Studie, wie die Studie Namen und Maus-Informationen.
  3. Überprüfen Sie den Verdampfer Isoflurane und O2 Tank. Wenn der Inhalt niedrig ist, füllen Sie den Verdampfer Isoflurane und/oder tauschen Sie ihn gegen einen neuen O-2 -Panzer.
  4. Schließen Sie das Anästhetikum Aufräumvorgang Filter, um die Induktion-Kammer und die Bugnase.
  5. Öffnen Sie den Zweig für die Induktion-Kammer.
  6. Schalten Sie die O-2 -Panzer.
  7. Schalten Sie die O2 und Isofluran Knöpfe des Narkose Verdampfers, 1 L/min und 0 % Vol/Vol, bzw. um die Kammer mit O2füllen.

2. Vorbereitung der Maus

  1. Platzieren Sie den Mauszeiger in der O2-gefüllten Induktion Kammer um unerwünschte kardiovaskuläre Veränderungen durch Anästhesie zu minimieren.
  2. Schalten Sie den Verdampfer Isoflurane (1,5 – 2,5 % Vol/Vol).
  3. Das Fehlen der hinteren Gliedmaßen Rückzug Reflex zu bestätigen.
  4. Entfernen Sie die Maus aus der Kammer und einen Tropfen steriles Gleitmittel Augenheilkunde in jedes Auge.
  5. Leiten Sie die Narkose auf die Bugnase und schließen Sie den Fluss der Induktion-Kammer.
  6. Legen Sie die Maus dorsal auf der Heizung-Plattform mit seiner Nase in die Bugnase Anästhesie.
  7. Wenden Sie Enthaarungscreme auf der Brust oder Bauch, mit einem Wattestäbchen an Minimieren Sie die enthaarende Creme verwenden, um Irritationen zu vermeiden.
  8. 1 min warten Sie, und dann wischen Sie sanft alle Creme und Haare ab.
  9. Bewässern Sie die Fläche mit warmem Wasser und trocknen Sie die Creme vollständig zu entfernen.
  10. Dot-Gel auf jeder der vier Kupfer führt auf der Plattform.
  11. Kleben Sie jedes Pfote Pad unten (Handflächen nach unten), die Leitungen für Elektrokardiogramm (EKG) Lesungen. Dieses versieht das EKG und die Atmungsphysiologie der Maus während betäubt.
  12. Stellen Sie sicher, dass die Herzfrequenz zwischen 450-550 Schläge/min beträgt. Da Anästhesie Herzfunktion, die aortalen Durchmesser verändern können betrifft, einstellen Sie die Fördermenge der Narkose so, dass die Herzfrequenz in einem entsprechenden Angebot ist.
  13. Gelten Sie vorgewärmte ultrasonic-Gel auf die vorbereiteten Website.
  14. Legen Sie die Sonde an den Halter.
  15. Drehen Sie die Plattform für optimale scannen und senken Sie die Sonde zu, bis es in Kontakt mit der ultrasonic-Gel ist.

(3) Bildgebung der thorakalen Aorta

  1. Kippen Sie auf dem Bahnsteig auf der linken Seite der Maus.
  2. Setzen Sie die Sonde am rechten Rand der Maus Brustbein (Abb. 2A). Richten Sie die Referenz-Markierung auf der Sonde kaudal.
    Hinweis: Die Referenz-Markierung auf der Sonde zeigt die Sonde Richtung und steht im Einklang mit dem Maker auf dem Monitor das Ultraschallsystem (Abbildung 2A-D). Die Form des Markers variiert in jedem Ultraschallsystem.
  3. Verwenden Sie Farbdoppler auf der thorakalen Aorta, um Blutfluss zu bestätigen.
  4. Stellen Sie die Bühne und Sonde Winkel um die Aorta zeigen deutlich (Abb. 3A, B).
    Hinweis: Die Aortenklappe und innominate und pulmonalen Arterien können anatomischen Landmarken für die richtige Parasternal lange Achse Ansicht zur Verfügung. Daher zählen Aorten Bilder aus dieser Sicht die Aortenklappe und innominate und pulmonalen Arterien in einem Bild(Abbildung 3). Wenn es schwierig ist, erfassen die gesamte Aorta ascendens in einem einzigen Scanvorgang durch Aorta Pathologien wie Aorten-Dilatation und Schlängelung, sollten die Bilder separat erfasst werden. Da getrennte Bilder das Potenzial haben zu eine Unterschätzung der aortalen Messungen führen, ist die Feinpositionierung der Bühnen- und Sonde erforderlich. Die richtige Parasternal lange Achse Ansicht ist optimal für die Belichtung der gesamten Aorta ascendens (Abb. 3C). Allerdings ist es oft schwierig, die Aortensinus in dieser Ansicht, vor allem in aneurysmal Hauptschlagadern zu erfassen. Die Links Parasternal lange Achse Ansicht ermöglicht eine Aufnahme von der Aortenwurzel, der proximalen Aorta ascendens als ein alternativer Ansatz, obwohl diese Ansicht der Aortenbogen in einem Frame (Abb. 3C) erfasst werden kann. Setzen Sie für die Links Parasternal lange Achse Ansicht die Sonde am linken Rand des Brustbeines (Abbildung 2B). Die Bühne ist flach oder leicht geneigt, die Maus nach rechts. Führen Sie die weiteren Schritte des Verfahrens auf die gleiche Weise wie der richtige Parasternal lange Achse Blick. Vor- und Nachteile dieser Sonde Positionen sind in Tabelle 2beschrieben. Aorta Bilder müssen konsequent in entweder rechts oder links Parasternal lange Achse Blick erfasst werden.
  5. Schneiden Sie das Ultraschallbild, um die Frame-Rate, mit den Reglern für Bildtiefe und Breite zu erhöhen.
  6. Ändern Sie die Schärfentiefe auf der dorsalen Seite der Aorta ascendens mit dem Drehknopf für die Schärfentiefe.
  7. Überprüfen Sie die Ultraschall-Parameter. Die Ultraschall-Einstellungen für dieses Protokoll sind in Tabelle 1beschrieben.
  8. Bewegen der Sonde vorsichtig, mit dem X- und y-Achsen Bühne Drehknopf, longitudinale Aorten Aufnahme mit dem größten Durchmesser möglich machen.
  9. Speichern Sie eine Cine-Schleife.

4. Bildgebung der Bauchschlagader

  1. Platzieren Sie die Sonde quer, direkt unter dem Brustbein und Xiphoid Prozeß (Abbildung 2C). Die Referenz-Markierung auf der Sonde sollte die Maus rechts zeigen. Die Bauchaorta sollte neben der minderwertigen Vena Cava und/oder Pfortader (Abbildung 3D) befinden.
  2. Visualisieren der Bauchschlagader mit Farbdoppler, pulsierender Durchfluss zu bestätigen.
    Hinweis: Wenn die Doppler-Winkel senkrecht auf den Blutfluss steht, erscheint eine Farbe Doppler-Signal nicht in der Aorta. Neben der Farbe Doppler-Bildgebung, kann der Bauchschlagader durch leicht niederdrücken der Sonde aus der Vena Cava und Pfortader unterschieden werden. Die Vena Cava und Pfortader sind komprimierbar, während die Aorta seine Durchgängigkeit beibehält.
  3. Schneiden Sie das Ultraschallbild, um die Frame-Rate zu erhöhen.
  4. Ändern Sie die Schärfentiefe in der hinteren Wand der Bauchschlagader.
  5. Bewegen Sie die Sonde kaudal, die Verzweigungspunkte der Zöliakie und überlegenen mesenterialen Arterien zu visualisieren.
  6. Suchen Sie die rechten Nierenarterie und verwenden Sie es als ein Wahrzeichen.
    Hinweis: Da abdominale Aortenaneurysmen Aorten Schlängelung führen können, einstellen Sie den Sonde Winkel um die Bauchaorta senkrecht Bild. Für eine interne Kontrolle sollte ein Bild von der rechts renal Verzweigungspunkt erfasst werden.
  7. Erfassen Sie eine Cine-Schleife der Region von Interesse, die die maximale Ausdehnung in der Bauchschlagader (Abbildung 3D, E) zeigt.
    Hinweis: Die Lokalisierung von Aortenaneurysmen variiert in jedem Tiermodell. Aorta Dilatation bei Angiotensin II-induzierte Mäusen tritt vor allem in der Nebenniere Aorta, während CaCl2 oder Elastase Aortenaneurysma in der Aorta bei Mäusen Infrarenal induziert.

5. postscanning Maus Pflege und Reinigung

  1. Wischen Sie die Ultraschall-Gel, spülen Sie Brustkorb oder Bauchbereich mit warmem Wasser und wischen Sie trocken die Maus.
  2. Rückkehr der Maus zu seinem Käfig, die auf ein Heizkissen gelegt wird.
  3. Schalten Sie den Verdampfer Isoflurane und O2 Tank. Füllen Sie den Verdampfer, wenn die Isofluran niedrig ist.
  4. Reinigen Sie Ultraschallgerät, Sonde und Plattform mit einem weichen Tuch und Isopropyl-Alkohol oder Glutaraldehyd Tücher.
  5. Laden Sie alle Dateien, die während des Scans gesammelt.
  6. Schalten Sie das Ultraschallgerät.
  7. Zurückzugeben Sie die Mäuse an Tierhaltung Zimmer, nachdem sie aus der Narkose erholt haben.

6. Analyse

  1. Analyse der thorakalen Aorta Bilder
    1. Starten Sie die Analysesoftware und öffnen Sie die Ultraschalldaten. Zusätzliche Abbildung1zeigt ein Beispielbild von Analysesoftware (Vevo LAB 3.0.0).
    2. Wählen Sie eine Aortenklappe Ultraschallbild für Messungen von Cine-Loop (Abbildung 4A, C, E, G und ergänzende Abbildung1).
      Hinweis: Dieses Protokoll erkennt in der Regel sechs bis sieben Takte in einer Cine-Schleife. Da die Aorta Durchmesser zwischen Systole und Diastole (Abbildung 4A-G) unterscheidet, müssen die Messungen in einer konsistenten Phase des Herzzyklus untersucht werden. Systole wird aus der R-Zacke bis zum Ende der T-Welle definiert. T-Wellen sind im allgemeinen schwer zu Maus ECG zu identifizieren. Daher sollte der Aorta Durchmesser in Systole in physiologischen Systole, definiert durch Sichtkontrolle (Abbildung 4ich) gemessen werden. Die kardiale Phase, wenn die Aorta maximal erweitert wird, sollte midsystole sein. Ende-Diastole wird einfach auf der R-Zacke des EKG (Abbildung 4ich) definiert. Aorta Messungen im Ende-Diastole sind einfacher als die in Midsystole in Bezug auf die Unterscheidung der Herzzyklus.
    3. Zeichnen Sie eine Linie in der Mitte des die Aorta Lumen. Diese Mittellinie wird verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Messlinien senkrecht zu der Aorta (Abbildung 4B, D und ergänzende Abbildung1).
    4. Zeichnen Sie senkrechte Linien durch die Mittellinie von der luminalen Innenkante zu Innenkante am Aortensinus und maximale aufsteigende Aorta Niveaus (Abbildung 4B, D und ergänzende Abbildung1).
    5. Messen Sie die aortalen Durchmesser in mindestens drei separate Herzschläge und berechnen Sie den Mittelwert der Messungen.
      Hinweis: Das Vevo2100-System verwendet die Vevo Labor-Analyse-Software für Messungen der Aorta Dimension. Kurze Erläuterungen für die einzelnen Schaltflächen lauten wie folgt: Messmodus (ergänzende Abbildung 1A): dieser Modus muss für Aorten-Messungen ausgewählt werden. Den Schieberegler eine Cine-Loop (ergänzende Abbildung 1 b): der Ultraschall-Rahmen ausgewählt ist, verwenden diesen Schieberegler. Abstand (ergänzende Abbildung 1) verfolgt: die Mittellinie wird mit dieser Funktion gezeichnet. Luftlinie (ergänzende Abbildung 1): die Aorta Dimension wird anhand dieser Funktion.
  2. Analyse der abdominalen Aorta Bilder
    1. Starten Sie die Analysesoftware und öffnen Sie die Ultraschalldaten.
    2. Wählen Sie ein Aorten Bild für die Analyse von Cine-Loop (Abbildung 4E, G).
      Hinweis: Ähnlich wie bei thorakalen Aorten Messungen, dem Herzzyklus der abdominalen Aorta Durchmesser und Bereich beeinträchtigen. Messungen sollten in einer konsistenten Phase der Diastole festgelegt werden.
    3. Zeichnen Sie eine Linie über den größten luminalen Durchmesser vom inneren Rand an den inneren Rand des Schiffes lumens (Abbildung 4F, H).
    4. Verfolgen Sie die Innenkante der Aorta Lumen für den luminalen Bereich (Abbildung 4F, H).
    5. Erwerben Sie Aorta Messungen auf ein Minimum von drei separaten Herzschläge zu und berechnen Sie den Mittelwert der Daten.

Representative Results

Repräsentativen Ultraschallbilder Nonaneurysmal proximalen thorakalen und abdominalen Aorta sind in Abbildung 3A und Abbildung 3C, bzw. dargestellt. Die Aorta ascendens befindet sich neben der Lungenarterie und bildet eine gebogene Rohr mit drei Filialen im Großraum Bogen: die Innominate Arterie, die linke gemeinsame Halsschlagader und die linken subclavia(Abbildung 3). Der Bauchschlagader ist dorsal der minderwertigen Vena Cava (Abbildung 3D) nachgewiesen. Repräsentative Bilder der thorakalen und abdominalen Aortenaneurysmen mit tiefgreifenden Streckungen, im Vergleich zu normalen Durchmessern in Abbildung 3A und Abbildung 3D, sind in Abbildung 3B und Abbildung 3 dargestellt. H, beziehungsweise. Alle Ultraschallbilder wurden am Ende-Diastole gefangen genommen.

Repräsentative thorakalen und abdominalen Aorta Ultraschallbilder wurden am Midsystole und Ende-Diastole (Abbildung 4A, C, E, G) aufgenommen. Repräsentative Bilder zeigen Messungen sind in Abbildung 4B, D, F, Hvorgestellt. Die grüne Linie in der Mitte von der Aorta ascendens diente zur Standardisierung der Aortensinus und aufsteigende Aorta Durchmesser (Abbildung 4B, D). Linien wurden senkrecht an der grünen Linie zwischen den zwei Innenkanten des lumens bei Aortensinus (gelbe Linie) und die maximale aufsteigende Aorta Durchmesser (rote Linie). Die luminalen Durchmesser der thorakalen und abdominalen Hauptschlagadern unterschieden zwischen Systole und Diastole (Abbildung 4A-H). Für die Bauchaorta, der maximale Aorten Durchmesser (rot) und luminalen Bereich (grün) wurden gemessen (Abb. 4F, H). Ein repräsentatives Bild des Elektrokardiogramms Monitor zeigt Abbildung 4ich. Der Herzzyklus muss für genaue Messungen berücksichtigt werden. Die Ende-Diastole und Systole werden durch die weißen gepunkteten und Rosa Linien angezeigt.

Um die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der dieses Protokoll zu überprüfen, haben wir eine Pilotstudie durchgeführt. Repräsentative thorakalen Aorten Ultraschall und Ex Vivo Bilder sind in Abbildung 5Agezeigt. Gab es keinen großen Unterschied im Durchmesser zwischen diesen Bildern für die aufsteigende Aorta Durchmesser gemessen (Ultraschall: 1,67 mm vs ex Vivo: 1,65 mm). Da die Aortensinus schwer war zu erkennen, die Ex Vivo Bild, Aortensinus Durchmesser nicht ex Vivo gemessen wurde. Die Inter- und Intraobserver Reproduzierbarkeit dieses Protokolls sind in Abbildung 5B, Cdargestellt. Um potenzielle Variabilitäten bestimmen, Ultraschall-Bildgebung von zwei Beobachtern unabhängig, nämlich erfolgte durch einen erfahrenen Kardiologen und ein nonexperienced Bachelor-Student, der diese Technik verwenden die gleiche Mäuse (an zwei verschiedenen Tagen lernt n = 5). Alle Punkte wurden zwischen dem Mittelwert ± 1,96 SD in Abbildung 5B, C, der angibt, keine großen inter- oder Intraobserver Variabilitäten für dieses Protokoll.

Figure 1
Abbildung 1 : Workstation-Setup. Die Arbeitsstation enthält die Induktion Kammer für Anästhesie, Narkose Aufräumvorgang Filter der beheizten Plattform, das Ultraschallgel und das Gel wärmer. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur. 

Figure 2
Abbildung 2 : Beispiele für Sonde Vermittlung für proximalen thorakalen und abdominalen Aorta Imaging. Sonde Platzierung für (A) das Recht und (B) der linken Parasternal lange Achse Blick auf die Aortenwurzel, aufsteigenden Bogen Regionen und (C) die kurze Achse Ansicht der Bauchschlagader. (D) eine repräsentative Monitorbild des Ultraschall-System. Die schwarzen Pfeile zeigen die Referenz-Markierung auf der Sonde. Der gelbe Pfeil zeigt die Seite des Referenz-Markers. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur. 

Figure 3
Abbildung 3 : Repräsentativen Ultraschallbilder der thorakalen und abdominalen Aorta. (A) Nonaneurysmal und (B) aneurysmal Aorta ascendens, aus der Sicht rechts Parasternal lange Achse. (C) Nonaneurysmal aufsteigende Aorta, aus der linken Parasternal lange Achse. (D) Nonaneurysmal und (E) aneurysmal Bauchaorta. ASC Ao = Aorta ascendens, IA = Innominate Artery, LCA = linke gemeinsame Halsschlagader, LSA = linke subclavia, PA = Lungenarterie, Sinus = Aortensinus, IVC = minderwertige Vena Cava und Abd Ao = Bauchaorta. Die gelben Dreiecke zeigen ein Aortenaneurysma. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur. 

Figure 4
Abbildung 4 : Messungen der Aorta Bilder. Bilder der thorakalen Aorta erfasst bei(A) Midsystole und (C) die End-Diastole. Bilder zeigen Messungen der Aorta Durchmessern in der proximalen thorakalen Aorten Region während (B) midsystole und (D) Diastole. Die grüne Linie zeigt das Zentrum der Aorta ascendens. Die gelben und roten Linien zeigen bzw. Durchmesser der Aorta ascendens und Aortensinus. Ziffern in gelben und roten Farben geben bzw. tatsächlichen Durchmesser des Aortensinus und der Aorta ascendens. Der Bauchschlagader Aufnahmen bei (E) Midsystole und (G) die End-Diastole. Bilder zeigen die Messungen der Geschlechtsreifung Aorta während (F) midsystole und (H) Ende-Diastole. Die roten und grünen Linien zeigen die Durchmesser und luminalen Bereich der Bauchschlagader, beziehungsweise. Ziffern in roten und grünen Farben zeigen den tatsächlichen Durchmesser und sind der Bauchschlagader, beziehungsweise. (ich) Monitor Elektrokardiogramm (EKG) aufgezeichnet, während die Bild-Akquisitionen. Die grünen und gelben Linien geben EKG und Atmungszyklus, beziehungsweise. Die weiße gepunktete Linie kennzeichnet das Ende-Diastole und der lilafarbenen Linie Systole. P = P-Welle und R = R-Zacke. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur. 

Figure 5
Abbildung 5 : Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Ultraschall-Bildgebung. (A) repräsentative Bilder der thorakalen Aorta Ultraschall und ex-Vivo-Bilder bei männlichen Mäusen C57BL/6J (10-12 Wochen alt). Bland-Altman Grundstücke zeigen (B) inter- und (C) Intraobserver Variabilitäten dieses Protokolls. ASC Ao = Aorta ascendens, IA = Innominate Artery, LCA = linke gemeinsame Halsschlagader, LSA = linke subclavia, PA = Lungenarterie und Sinus = Aortensinus. Die grüne Linie zeigt das Zentrum der Aorta ascendens. Die gelben und roten Linien geben die Durchmesser der Aorta ascendens und Aortensinus bzw.. Zahlen in roten Farben bezeichnen die tatsächlichen Durchmesser der Aorta ascendens, gemessen in Ultraschall und ex-Vivo-Bilder. Der schwarzen gepunkteten Linien zeigen die gemein und Mittelwert ± 1,96 SD Klicken Sie bitte hier, um eine größere Version dieser Figur. 

Supplemental Figure 1
Ergänzende Abbildung1: Beispielbild von Ultraschall-Analyse-Software. Ultraschall-Datenanalyse muss im Messmodus (A) durchgeführt werden. Eine Aortenklappe Ultraschallbild ist für die Analyse von der Cine-Loop mit (B) den Regler einer Cine-Schleife ausgewählt. Die Mittellinie wird gezeichnet (C) die vektorisierte Distanz-Funktion. (D), die linearen Abstand Funktion ist die Aorta Dimension gemessen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Discussion

Dieses Protokoll bietet einen technischen Leitfaden für die Bildaufnahme der thorakalen und abdominalen Aorta bei Mäusen mit einem Hochfrequenz-Ultraschallsystem. Ultraschall-Aorten-Bildgebung hat potentielle Confounder wie Sonde Position und Herz-Kreislauf, die die Genauigkeit der aortalen Messungen beeinträchtigen könnten, besonders in der proximalen thorakalen Aorta. Dieses Protokoll beschreibt ausführliche Anleitungen und Strategien für die Bildanalyse Erfassung, Messung und Daten, um die Aorta Dimensionen genau zu messen.

Für bildgebende Verfahren der proximalen thorakalen Aorta, gibt es mehrere Ansätze zur Platzierung zu sondieren. Die richtige Parasternal lange Achse Ansicht dargestellt in Abbildung 2A wurde für Ultraschall-Bildgebung in diesem Protokoll verwendet. Diese Ansicht ermöglicht den Erwerb von qualitativ hochwertige Bilder von der Aortensinus auf den Aortenbogen Teil. Es ist nicht optimal für die absteigende Aorta wegen Störungen der Ultraschallwellen. Dieses Protokoll ist für die meisten Mausmodelle der thorakalen Aortenaneurysmen luminalen Dilatation überwiegend in die Aortenwurzel an der Aorta ascendens aufweisen. Dazu gehören chronische Angiotensin-II-Infusion, die Bildung Aneurysma in der Aorta ascendens von Mäusen18,19,20,21,22,23verursacht. Maus-Modelle von Marfan-Syndrom (Fibrillin 1C1041G / + und Fibrillin 1mgR/mgR Mäuse) Aortenwurzel und aufsteigende Aorta Dilatation23,24,25anzeigen. Loeys-Dietz Syndrom Mausmodellen (postnatale Löschung der TGF-β-Rezeptor 1 oder 2 in glatten Muskelzellen) entwickeln auch Aneurysma der Aortenwurzel und aufsteigende Aorta18,26,27,28 . Daher eignet sich die Ansicht rechts Parasternal lange Achse für Aorten-Bildgebung in diese Maus-Modellen der thorakalen Aortenaneurysmen. Auf der anderen Seite hat rechts Parasternal kurze Achse Ansicht das Potenzial, Aorten-Bilder schräg zu erfassen, weil Aneurysmen sind oft kompliziert durch Aorten Schlängelung, die Überschätzung der Durchmesser verursachen. Im Gegensatz zu der thorakalen Aorta war die kurze Achse-Ansicht für die Bildgebung der Bauchschlagader in diesem Protokoll verwendet. Da Aorten Krümmung und Schlängelung bescheiden in der Bauchschlagader im Vergleich zu der thorakalen Aorta, mildert die Übernahme von Bildern in die kurze Achse Ansicht Unterschätzungen des Aorten-Durchmessers. Es ist wichtig um zu beachten, dass verschiedene Sonde Positionen bieten unterschiedlichen Betrachtungswinkeln und der Aorta Durchmesser kann in jedem Blickwinkel unterschiedlich sein. Daher sind zuverlässige Aorten Durchmesser Messungen verbessert durch die Anwendung der gleichen Sondenposition für alle Bilder im Rahmen einer Studie. Interessanterweise, berichtet dreidimensionale (3D) Ultraschall Bilder des Herzens und der Aorta wurden vor kurzem29,30,31,32. Darüber hinaus können aktuelle Ultraschallsysteme 3D-Bilder im Laufe der Zeit als vierdimensionale Bilder33erhalten. Somit haben diese 3D imaging-Technologien das Potenzial, die Aorta Struktur genauer, zeigen, das Lösung des Problems der Positionierung der Sonde kann.

Ultraschall-Bilder können in 2D Helligkeit (B-Modus) oder eindimensionale Bewegung (M-Modus) aufgezeichnet werden. Obwohl einige Artikel M-Modus für die Messung der Aorta Durchmesser verwendet haben, ist B-Modus besser15,34,35,36. M-Modus hat die Fähigkeit, Bild in zwei Dimensionen, zeitlicher und räumlicher Auflösung zu erhöhen. Allerdings stützt sich dieser Modus auf der Annahme, dass die Aorta eine konzentrische Zylinder wird senkrecht auf die Ultraschallwellen abgebildet ist. Diese Annahme kann nicht in einem aneurysmal Zustand wahr halten und die Krümmung der Aorta ascendens ist schwierig, sogar in nonaneurysmal Staaten. Darüber hinaus bleibt die Aorta nicht in einer festen Position im gesamten Herzzyklus37. Daher kann die M-Modus Messfehler, einschließlich über- und Unterschätzungen verursachen.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass dem Herzzyklus den luminalen Durchmesser in der Aorta betrifft. Wie erwartet, ist die Aorta Durchmesser in Systole größer als in Diastole (Abbildung 4A-H), was mit aortalen Wand Elastizität und Belastung verbunden ist. Aortalen Wand Elastizität und Dehnung können aus der Differenz der Aorta Durchmessern zwischen Systole und Diastole berechnet werden. Elastizität und Dehnung werden in aneurysmal Hauptschlagadern im Vergleich zu normalen Hauptschlagadern31,34,35,38,39,40verringert. Aorta Steifigkeit kann nicht direkt durch Ultraschall gemessen werden. Messung der Pulswellengeschwindigkeit kann (PWV) seine Steifigkeit als Proxy, berichtet aneurysmal Hauptschlagadern31,35,41,42erhöht werden auswerten. PWV errechnet sich durch die Laufzeit zwischen zwei arterielle Standorten, mit Puls Welle Doppler Bilder und ihre entsprechenden Abstand. Für den Vergleich der Aorta Durchmesser, im Gegensatz zu klinischen Untersuchung, gibt es keine strenge Standardisierung in Bezug auf die kardiale Phase für Aorten-Messungen bei Mäusen. Daher ist es noch unklar, welche kardiale Phase für Aorten-Messungen geeignet ist. Um zuverlässige und reproduzierbare Vergleiche zu gewährleisten, sollte jedoch Aorten Durchmesser in einer definierten Phase des Herzzyklus gemessen werden.

Dieses Protokoll enthält ausführliche Hinweise für Aorten-Bildgebung und Datenanalyse zur Aorta Dimensionen genau zu messen. Die Aorta Messung mithilfe dieses Protokolls stand im Einklang mit der tatsächlichen ex Vivo Aorten Durchmesser (Abb. 5A). Wir bestätigen auch Konsistenzen der Inter- und Intraobserver Reproduzierbarkeit (Abbildung 5B, C). Alle Schritte in diesem Protokoll, vor allem Sondenposition und Herzzyklus, sind notwendig für genaue Messungen. Auch bei Verwendung geeignete Verfahren sind Artefakte während der Ultraschall-Bildgebung jedoch unvermeidbar. Die Position der Rippen und Lunge, sowie Atmung und kardiale Pulsation kann die Bildqualität der thorakalen Aorta beeinflussen. Blähungen kann auch Artefakte in der abdominalen Bildgebung verursachen. Daher empfehlen wir, Ausschlusskriterien zu definieren, wenn Sie dieses Protokoll im Falle der Armen Aorten Bilder folgen.

Mit dem Aufkommen der hochauflösende Ultraschall-Systeme ist die Aorta Struktur von Mäusen in exquisiten Detail sowohl seriell als auch konventionell, prüfbar trägt erheblich zum Verständnis der Aortenaneurysmen. Ultraschall-Bildgebung mit dem Protokoll wie oben beschrieben, ist eine zuverlässige und reproduzierbare nicht-invasive Ansatz zur Quantifizierung der Aortenaneurysmen bei Mäusen.

Disclosures

Die Autoren haben nichts zur Offenlegung.

Acknowledgments

Die Autoren Forschungsarbeit wurde durch das National Heart, Lung, unterstützt und Blood Institute der National Institutes of Health unter Preis zahlen R01HL133723 und R01HL139748 und der American Heart Association SFRN bei Gefäßerkrankungen (18SFRN33960001). H.s. wird unterstützt durch ein AHA postdoctoral Fellowship (18POST33990468). J.c. wird unterstützt von NCATS UL1TR001998. Der Inhalt in diesem Manuskript ist ausschließlich in der Verantwortung der Autoren und nicht unbedingt die offizielle Meinung der 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).

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Ultraschall-Bildgebung der thorakalen und abdominalen Aorta bei Mäusen zu Aneurysma Abmessungen bestimmen
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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).

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