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