Summary
כתב יד זה מתאר פרוטוקול מפורט לשימוש הדמיה אולטרסאונד בתדר גבוה כדי למדוד את קוטר הלומיאל, מהירות הפצת הדופק, התדירות ואת זן רדיאלי על מודל העכבר של מפרצת אבי העורקים הבטן.
Abstract
מפרצת הבטן של אבי העורקים (AAA) מוגדר כמו התרחבות מקומי של אבי העורקים הבטני החורג קוטר intraluminal המקסימלי (מתון) על ידי 1.5 פעמים של הגודל המקורי שלה. מחקרים קליניים וניסיוניים הראו כי אניואמים קטנים עלולים להיקרע, בעוד שאוכלוסיית המשנה של האניוציה הגדולה עלולה להישאר יציבה. כך, בנוסף למדידה של קוטר intraluminal של אב העורקים, הידע של תכונות מבניות של הקיר כלי עשוי לספק מידע חשוב כדי להעריך את היציבות של ה-AAA. היצרות אבי העורקים התפתחה לאחרונה ככלי אמין כדי לקבוע שינויים מוקדמים בקיר כלי הדם. מהירות הפצת הדופק (PPV) יחד עם הלחץ הרדיאלי ואת הזנים הרדיאליים שימושיים מאוד מבוססי אולטרסאונד שיטות רלוונטיות להערכת נוקשות אבי העורקים. המטרה העיקרית של פרוטוקול זה היא לספק טכניקה מקיפה לשימוש במערכת הדמיה אולטרסאונד כדי לרכוש תמונות ולנתח את המאפיינים הקונסטרוקטיבי ופונקציונלי של העורקים כפי שנקבע על ידי מתון, PPV, דיאנאואליות ומאמץ רדיאלי.
Introduction
מפרצת אב העורקים הבטן (AAA) מייצגת מחלה משמעותית לב וכלי דם המאופיינת התרחבות קבע מקומי של אבי העורקים העולה על קוטר הספינה המקורית על ידי 1.5 פעמים1. מדרג AAA בין 13 הגורמים העליונים לתמותה בארצות הברית2. ההתקדמות של AAA מיוחסת לניוון של קיר אבי העורקים ושולי אלסטין, בסופו של דבר המוביל לקרע של אבי העורקים. שינויים אלה בחומת אבי העורקים עשויים להתרחש ללא גידול משמעותי בקוטר intraluminal המקסימלי (מתון), ובכך רומז כי מתון לבד אינו מספיק כדי לנבא את חומרת המחלה3. לכן, גורמים נוספים צריכים להיות מזוהים כדי לזהות שינויים ראשוניים בקיר אבי העורקים, אשר עשוי להנחות אפשרויות טיפול מוקדם. המטרה הכוללת של פרוטוקול זה היא לספק מדריך מעשי עבור הערכת תכונות פונקציונליות של אבי העורקים באמצעות הדמיה אולטרסאונד כפי שמאופיין במידות של מהירות הפצת הדופק (PPV), דיאנאואליות ומאמץ רדיאלי.
מודל ניסיוני היטב ללמוד AAA, שתוארו לראשונה על ידי דוהרטי ועמיתים, כרוך עירוי תת עורית של אנגיוטנסין II (אנגיוi) באמצעות משאבות אוסמוטי ב -apoe-/- עכברים4. מדידה מדויקת של מתון באמצעות דימות אולטרסאונד היה אינסטרומנטלי באפיון AAA בעכבר זה דגם5. למרות שינויים היסטלוגיים במהלך הפיתוח של AAA נחקרו בהרחבה, שינויים במאפיינים הפונקציונליים של קיר כלי הקיבול כגון קשיות אבי העורקים לא מאופיינים היטב. פרוטוקול זה מדגיש את השימוש באולטרסאונד בתדר גבוה בשילוב עם הניתוחים המתוחכמים כמו כלים רבי-עוצמה ללימוד ההתקדמות הטמפורלית של AAA. באופן ספציפי, גישות אלה מאפשרות לנו להעריך את המאפיינים הפונקציונליים של הקיר כלי כפי שנמדד על ידי PPV, דינוהסבירות ומאמץ רדיאלי.
מחקרים קליניים שנעשו לאחרונה במקצועות האדם עם aaa, כמו גם במודל מורנה elastase מושרה aaa, מציע קורלציה חיובית בין קשיות אבי העורקים ואת קוטר אבי העורקים6,7. Ppv, מחוון של קשיות אבי העורקים, מקובל כמדידה מצוינת עבור כימות שינויים נוקשות בקיר ספינה6,8. PPV מחושב על ידי מדידת זמן המעבר של גל הדופק בשני אתרים לאורך ואצלב, ובכך לספק הערכה אזורית של קשיות אבי העורקים. הדגמנו לאחרונה כי מוגבר הקשיחות האבי העורקים כפי שנמדד על ידי PPV, וברמה התאית כפי שנקבע באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי, התואם באופן חיובי עם פיתוח מפרצת9. יתר על כן, הספרות מציעה כי נוקשות האבי העורקים יכול לפני התרחבות אנאוריפרי ובכך עשוי לספק מידע שימושי על המאפיינים הפנימיים האזוריים של הקיר כלי במהלך הפיתוח של AAA10. באופן דומה, התקשות ומדידות זן הם כלי כימות למדוד שינויים מוקדם יותר של כושר העורקים. עורקים בריאים הם גמישים אלסטי, בעוד עם נוקשות מוגברת ואלסטיות פחות, דיאנאואואואוזן וירידה. כאן, אנו מספקים מדריך מעשי וצעד אחר צעד פרוטוקול לשימוש במערכת אולטרסאונד בתדר גבוה כדי למדוד תון, PPV, דיאנאואליות ומאמץ רדיאלי של עכברים. הפרוטוקול מספק גישות טכניות שיש להשתמש בהן יחד עם המידע הבסיסי המסופק על-ידי מדריכים עבור מכשירי דימות אולטרסאונד ספציפיים ולימוד הווידאו הנלווה. וחשוב מכך, בידינו פרוטוקול הדימות המתואר מספק נתונים מדויקים ומדוייקים הנראים יקרי ערך בחקר הפיתוח וההתקדמות של AAA ניסיוני.
כדי להדגים עוד יותר את השירות של הדמיה אולטרסאונד, אנו מספקים לדוגמה תמונות ומדידות נלקח מתוך מחקרים שלנו מכוון באמצעות גישות פרמקולוגית למניעת ניסיוני AAA11. במיוחד, איתות חריץ הוצע להיות מעורב היבטים מרובים של פיתוח כלי דם ודלקת12. באמצעות הגן haploinsufficiency חסור וגישות פרמקוקולוגי, הדגמנו בעבר כי עיכוב חריץ מפחית את התפתחותם של AAA בעכברים על ידי מניעת חדירת מקרופאגים באתר של פציעה וסקולרית13,14,15. עבור המאמר הנוכחי, באמצעות גישה תרופתי עבור עיכוב חריץ אנו מתמקדים בקשר בין קשיות אבי העורקים וגורמים הנוגעים AAA. מחקרים אלה מדגימים כי העיכוב חריץ מפחית את הקשיות של אבי העורקים, שהוא מדד של התקדמות AAA11.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
הפרוטוקול לטיפול בעכברים והדמיה אולטרסאונד אושרה על ידי הוועדה לטיפול בעלי חיים מוסדיים של אוניברסיטת מיזורי והשתמש ועדת (פרוטוקול בעלי חיים מספר 8799) והוא נערך על פי AAALAC אינטרנשיונל.
1. התקנת ציוד והכנת עכברים
- התקנת ציוד
- הפעל את מכשיר האולטרסאונד, מחמם ג'ל אולטרה סאונד וכרית החימום.
- פתח את תוכנית האולטרסאונד והזן את שם המחקר והמידע התיאורי עבור כל עכבר.
- בחר את היישום כהדמיה כללית.
- בחר את התמר המתאים לדימות הבטן (איור 1ב, ג). בניסוי זה, מתמר MS400 משמש.
- להבטיח isofהרדמה ורמות החמצן מספיקים עבור כל מפגש ניסיוני.
- נקה את פלטפורמת ההדמיה בעלי חיים אולטרה סאונד.
- הכנה לעכבר
- מניחים את כלוב העכבר על גבי משטח חימום (36.5 עד 38.5 ° c).
- החזיקו בעדינות את העכבר על-פני בסיס הזנב שלו והניחו בחדר החמצן המלא.
- . וזרימת החמצן לחדר האינדוקציה
- הפעילו את מכשיר האידוי וקבעו את רמת isof, כדי 1-2% vol/vol. הפעל את לחץ מיכל החמצן ל 1-2 L/min.
- לאחר ~ 2 דקות, לאשר את העומק המתאים של הרדמה על ידי העדר רפלקסים נסיגה עם צובט את משטח כף הרגל של העכבר.
- לאחר מכן, לכבות את ענף האספקה החדר אינדוקציה ולהפעיל את הענף מכוון לחרוט האף הרדמה.
- להעביר את העכבר מחדר אינדוקציה לשלב הדמיה אולטרסאונד ומיקום חרוט ההרדמה מעל האף של החיה.
- הטה את פלטפורמת ההדמיה בעלי חיים בסביבות 10 ° לפינה הימנית התחתונה לסריקה אופטימלית (איור 1B).
- שים טיפה אחת של פתרון אופטלמולוגי סטרילי בשתי העיניים של עכברים כדי למנוע ייבוש בהרדמה.
- למקם את העכבר במצב פרקדן עם האף שלו מוכנס לתוך קונוס ההרדמה.
- החל את ג'ל האלקטרודה על כל ארבע כפות הידיים בעזרת משטח כותנה והדבק את כפות הרגליים אל מוביל הנחושת על פלטפורמת ההדמיה בעלי חיים עבור קריאות אלקטרוג (איור 1ג).
- השתמש קוצץ לגלח את השיער באתר ההדמיה ולאחר מכן להחיל קרם דפילציה כדי להסיר את הפרווה הנותרת. . לעזוב במשך פחות מ-1 דקות
- נגב בעדינות את השמנת והשיער עם מגבת נייר לחה.
- נטר את הנשימה וודא שקצב הלב נשמר בין 450-550 פעימות/דקות. אם מתחת לרמה זו, להקטין את זרימת isofלאנה ולחכות עד קצב הלב מתאושש.
- החלת ג'ל prewarmed מראש (37 ° c) לאתר העור המוכן וחברו את התמר למחזיק בו והנמך עד שייגע בג (איור 1ג).
2. אולטראסאונד הדמיה של אבי העורקים הבטני
- הצב את המיתמר אופקית (כלומר, בניצב לקו האמצע של העכבר).
- להחליק את ג'ל אולטרה סאונד ולהסיר בועות באמצעות מקל עץ של מספוגית כותנה.
- הנמך את מתמר ומקום 0.5-1 ס מ מתחת לסרעפת לאחר נגיעה ג'ל. . עכשיו תתחיל להתבונן בתמונות
- דמיינו את אבי העורקים הבטני בתצוגת הציר הקצר (איור 1ג).
הערה: B-mode הוא מצב ברירת המחדל והיעיל ביותר כדי לאתר את אב העורקים ולמקם את מתמר. העורקים הבטן מזוהה על ידי נוכחות של זרימה פועמת באמצעות צבע דופלר ומצבי דופלר כוח בציר הקצר (כלומר, חתך הרוחב של אבי העורקים). כוונן את המיקרומניפולציה על במת החיות והתמר כדי להביא את חתך העורקים למרכז התמונה. - סובב בעדינות את מתמר 90 ° עם כיוון השעון, ולאחר מכן התאם לאט את כפתור המיקרומניפולציה בציר x כדי להמחיש את העורקים בתצוגת ציר ארוך (חלק אורכי של העורקים).
הערה: במקרים רבים, גזי העיכול עלולים להפריע לתמונה, או שהעורקים לא יהיו בזווית האופטימלית כדי לאפשר תצוגת ציר ארוכה וברורה. התאימו את זווית התמר באיטיות ובמאוזן עד להשגת תצוגה מקבילה של ציר ארוך. אם הבעיות נמשכות, להעלות את מתמר, לבדוק בועות אוויר תחת מתמר, להתאים מעט את זווית הטיית הבמה בעלי חיים, להחיל מחדש ג ' לים, ולחזור על כל השלבים שוב. - הגדר את אזור המיקוד ואת העומק באזור של העורקים באמצעות אזור המיקוד והתמקד במצב מעבר בין מעבר, בהתאמה. להתאים את המחוון פיצוי הזמן באופן ידני כדי להכהות את לומן העורקים כדי להשיג ניגודיות אופטימלית של הקיר של העורקים.
- התאימו את מניפולטור ה-y כדי להמחיש את נקודות ההסתעפות של מצע העליון ואת עורקי הכליה הימניים. השתמש בעורק הכליה הימני כנקודת ציון כדי ללכוד את התמונה של העורקים האופריאני (איור 2א).
- שיא לפחות 100 מסגרות של תמונות במצב B על אב העורקים של הפרארנאל.
- הקש cinestore כדי לשמור את התמונות במצב B.
- לחץ על כפתור M-mode במקלדת המכשיר כדי לאפשר הקלטה במצב M. לגלגל את הכדור הסמן כדי להביא את קו המחוון הצהוב לסעיפים אב העורקים רגיל עם תמונת קיר ברור הספינה, או לסעיפים שבהם הקוטר המקסימלי של מפרצת הוא נצפתה.
- לחץ על המקש SV/gate והתאם את כדור הסמן כדי לוודא שקירות כלי הקיבול נכללים במסגרת הכן המדידה. לחץ על עדכון כדי להקליט מדידות מצב M ולחץ על cinestore ללכוד (איור 2א, ב).
הערה: הקוטר המקסימלי של המפרצת אינו יכול להיות באותו מישור דימות כמו התצוגה האופטימלית של הציר הארוך של העורקים. התאימו מעט את כפתור הניפולטור של ציר ה-x לקבלת כל מדידה של מצב M כדי לוודא שהמתון של כל מקטע נלכד. - כדי להשיג תמונות ויזואליזציה מגודרת של קילוהרץ (EKV), לחץ על הלחצן b-mode כדי לחזור להקלטה ממצב b.
הערה: אם התמונות אינן חדות, התאימו את מניפולטור ה-x כדי להשיג את התמונה החדה ביותר של הקיר העליון של לומן מעל אורך מקטע (כלומר, > 6 מ"מ). - לחץ על כפתור הגדרות פיזיוo בלוח המקשים ובחר בסדר נשימה. התאם את ההשהיה והחלון באופן ידני כדי לתעד את הנתונים רק במהלך החלקים המעוננים של גל הנשימה. קטעי ההקלטה יוצגו כבלוקים צבעוניים על מעקב של גל הנשימה.
הערה: ללא התאמת הנשימה, התמונות EKV יהיו מטושטשות בשל התנועה הנורמלית של בעל החיים במהלך הנשימה. - לחץ על לחצן ekv כדי להפוך את מצב ה-ekv לזמין. בתפריט המתאים, בחר רזולוציה רגילה וקצב מסגרות 3000 או יותר. בחר באפשרות ' המשך ' כדי להקליט תמונות Ekv. הקש cinestore כדי לשמור את התמונות. השתמש בתמונת מצב EKV כדי להשיג מדידות של מהירות הפצת הפולס (PPV), דיאנליות ומאמץ רדיאלי.
הערה: הקלטת EKV עלולה להיכשל אם קיימים תנודות חריגות בנשימה, בעל החיים הוא כבוד מהיר מדי, או שהגדרות קצב המסגרות גבוהות מדי. במקרה כזה, הגדר את קצב המסגרות נמוך יותר והמתן עד שהנשמה בעלי החיים תתייצב. הגדרת קצב המסגרות ב-3000 מתאימה בדרך כלל לעכברים וחולדות.
3. שלבים לאחר הדמיה
- נגב בעדינות את הג האולטרה-סאונד מאזור הבטן של העכבר עם מגבת נייר שהיתה לחלח במים חמים.
- מניחים את העכבר בכלוב הבית שלו על כרית חימום.
- כבו את מכונת isof, לנקות את פלטפורמת ההדמיה בעלי חיים מתמר עם מגבונים לחים.
- העבר את נתוני התמונה שנאספו במהלך סריקת האולטרסאונד לכונן הקשיח.
- . תכבה את מכשיר האולטרסאונד
- לאחר העכבר מתאושש הרדמה הוא התראה, להסיר את כרית החימום ולהחזיר את הכלוב למדף הדיור בעלי חיים.
4. ניתוח תמונות אבי העורקים בבטן
- ניתוח של תמונות מצב M למדוד קל
- פתח את תוכנית האולטרסאונד והזן את שם המחקר והמידע התיאורי עבור כל עכבר.
- פתח את נתוני האולטרסאונד בתוכנת הניתוח ופתח את התמונה במצב M והשהה את פעימות הלב.
- לחץ על מדידות.
- בחר בחבילת כלי הדם מהאפשרויות הנפתחות. לחץ על עומק ולצייר קו על פני לומן אבי העורקים הארכת מהקיר הפנימי לקיר (איור 2ג, ד).
הערה: לצורך עקביות, יש לנקוט את המידות בשלב הסיסטולי של מחזור הלב כאשר העורקים מורחבים באופן מקסימאלי. לצייר שלוש שורות על פני שלושה פעימות לב שונות כדי להשיג מדידות מדויקת וממוצעת של מתון. ב-AAA, המידות מננקטות במהלך הדיגנציה המקסימלית של העורקים. מומלץ גם למהר את בעלי החיים 4-6 h לפני איסוף תמונות כדי למנוע הפרעות תנועתיות המעיים ולהבטיח בהירות התמונה.
- ניתוח מהירות הפצת הפולס (PPV)
- פתח את תמונת ה-EKV והשהה את פעימות הלב.
- פתח חלון חדש בתוכנת הניתוח (לדוגמה, Vevo Vac) על-ידי לחיצה על סמל השם.
- לחץ על האפשרות Ppv (חץ באיור 3ד). חלון קטן יופיע יותר עם התמונה של העורקים.
- לצייר תיבה מלבנית על ידי לחיצה על קיר כלי הקיבול העליון וגרירת המצביע על כ 4 מ"מ כיסוי שני הקירות של אב העורקים של יותרת.
הערה: שמור על אורך התיבה עקבי (~ 4 מ"מ) עבור כל התמונות. המשתמש יכול להתאים את התיבה מלבני על ידי סיבוב כדי ליישר את התיבה ובחירת הקו ולאחר מכן גרירה למיקום חדש על כלי שנותחו כדי להשיג את הפיתול המתאים ביותר וברור של גל הדופק. הקווים האנכיים של הנתונים מהמלבן יוצגו ויזוהו כשמאל (התמונה העליונה) וימינה (התמונה התחתונה) ב-ROI. להדמיה טובה יותר של פיתול של גל הדופק, זה לפעמים שימושי תיבת לצייר רק על הקיר העליון כפי שמוצג באיור 3. התוכנה יחשב באופן אוטומטי את ה-PPV (m/s). עם זאת, תמיד עדיף להתאים באופן ידני את הקווים הסגולים כדי להגדיר את נקודת פיתול מדויק על גלי הדופק ו-PPV ישתנה בהתאם. - לבסוף, בחר בפקודה קבל כדי לשמור את ערכי ה-ppv. יצא את האיורים ואת הנתונים לכונן אחסון הנתונים.
- ניתוח למטרות דיאנאליות ומאמץ רדיאלי
- פתח את תמונת ה-EKV והשהה את פעימות הלב.
- לחץ על סמל התוכנה. התוכנה תפתח חלון חדש.
- לחץ על מעקב חדש ROI ולצייר קופסה מלבנית על שני קירות של כלי. התוכנה תאתר באופן אוטומטי את הקירות העליונים והתחתונים של כלי הקיבול. המשתמש יכול לכוונן את המעקב כדי ליישר על הקיר על ידי לחיצה על נקודות ירוקות (איור 4א, ב).
- . עכשיו קבל את הסימן התוכנה יחשב את הסבירות (1/Mpa) ב-ROI שנבחר.
- למדידת הנבג הרדיאלי, בחרו באפשרות המתח המתאימה מפסי התפריט שמשמאל. התמונות עבור זן רדיאלי זן הטנגלי יפתח.
- השג את הערך עבור זן רדיאלי (%) על-ידי הזזת הסמן בשיא העקומה. יצא את הנתונים כתמונות או בתבנית וידאו (איור 4א, ב).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
נציג M-מצב של האבי העורקים רגיל ואנאורילי הבטן מן העכברים מוצגים באיור 2A ו- איור 2B, בהתאמה. העורק הבטן הסופריאני מזוהה על ידי מיקומו ליד עורק הכליה הימני ואת ציר מצע העליון (איור 2א). תמונות מייצגות המשמשות לחישוב של מתון, על שלושה פעימות לב שונות של מחזור הלב הסיסטולי, בבית העורקים הרגיל והשני מוצגים באיור 2ג, D בהתאמה. במצב שבו פיתח מפרצת אב העורקים, קוטר הלומיאל נקבע על ידי ציור קו צהוב ניצב בין שני הקצוות הפנימיים של לומן באזור התרחבות מקסימלית (איור 2ב). שלוש מדידות עצמאיות מממוצע בדרך כלל כדי לקבוע קוטר intraluminal מדויק.
תמונות EKV הנציג של אבי העורקים הבטני בשימוש בניתוח של PPV מוצגים באיור 3. Ppv מחושב על ידי ציור תיבה מלבנית על קיר הלומיאל של העורקים המושבית של יותרת (איור 3E) והתאמה של קווי אנכי סגול של נתונים שהתקבלו מהתיבה המלבנית (איור 3F). הקווים הסגולים יש לכוונן כדי להגדיר את נקודת פיתול של גלי הדופק. הנציג EKV הנציגה של אבי העורקים הבטני מתאים ניתוח של דיאנהסבירות וזנים רדיאליים מוצגים באיור 4. דיאואליות והזן הרדיאלי מחושבים על ידי מעקב אחר קירות הלומיאליים של העורקים הספריאני כמוצג באיור 4E. הערך עבור distensibility סבירות (1/MPa) מתקבל על ידי בחירת אפשרות distensibility סבירות/אלסטיות מהתפריט הנפתח של התיבה (החץ האדום, איור 4F). זן רדיאלי (%) מושגת על ידי בחירת אפשרות זן רדיאלי (איור 4G) והזזת הסמן לפסגת הגרף זן רדיאלי (איור 4H).
יש לנו אימות משמעות של PPV ב-אנגיוi מודל העכבר המושרה של AAA ועוד בדק את הפוטנציאל הטיפולי של מעכב חריץ (N-[N-(3, 5-difluorophenyl)-L-alanyl)-(S)-(של) פנילגליצין t-בוטיל אסתר; DAPT) על ההתקדמות והיציבות של AAA שהוקם מראש. באופן ספציפי, כל המחקרים האלה מפרצת בוצעו על 8-10 שבועות הישן apoe-/- עכברים זכר בעקבות אינפוזיה של אנגיוi על ידי המתפרסמים פרוטוקולים4,13. ביום 28 של העירוי של אנגיוi, עכברים חולקו באופן אקראי לשתי קבוצות והיה מנוהל רכב או DAPT (10 מ"ג/ק"ג) עד ההקרבה ביום 5613. הדמיית הבטן הדמיה טרנסטראלית הראה עלייה פרוגרסיבית ב מתון, PPV, וירידה ב-distensibility קלות והזן הרדיאלי בתגובה אנגיוi ביום 28 (איור 5a-E). אנגיוi אינפוזיה שולית מוגברת מתון מיום 28 כדי 56 ו DAPT לא לשנות באופן משמעותי מתון לעומת אנגיוi בלבד (איור 5A ואיור 5ב). עם זאת, PPV גדל בהדרגה עם עירוי אנגיוi ב מיום 28 עד יום 56 DAPT ירד באופן משמעותי עליות נוספות ב-PPV ביום 56 (איור 5ג). דיאואליות וזנים רדיאליים, פרמטרים כדי להעריך את האלסטיות של הקיר כלי ירדו עם אינפוזיה אנגיוi בעוד DAPT לא הראה השפעה משמעותית (איור 5D ו 5e). חשוב להעריך כי PWV מתאם חזק עם מתון ביום 28 (R2= 0.51, איור 5F), ואילו ביום 56, המתאם היה חלש יחסית (R2= 0.22) (איור 5G). נוקשות של אבי העורקים ב-AAA קשורה בעיקר לשינויים בארכיטקטורת הקיר של אבי העורקים. היסטולוגית, אנגיוi אינפוזיה מוגברת השפלה קולגן ופעילות פרוטחרדה בשכבה המדיאלי של העורקים (איור 5H, בשורה העליונה). DAPT טיפול ממוזער שינויים כאלה בירידה ECM (איור 5H, בשורה התחתונה).
איור 1: כיוונון הכלי. (א) השקפה כוללת של מכונת אולטרסאונד יחד עם חדר אינדוקציה עבור הרדמה מחמם ג'ל. (ב) תקריב של פלטפורמת ההדמיה ומערכת התמר. (ג) ההשקפה של מיקום מתמר תוך לכידת תמונת ציר קצר של אבי העורקים הבטני. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: ניתוח תמונות במצב M לקבלת קוטר intraluminal מקסימאלי (מתון). התמונות במצב M של אב העורקים הרגיל (A) ואבי העורקים עם מפרצת אב העורקים הבטן (ב) מעכברים מוצגים. (ג) ו-(ד), מתון מצויר בשלב סיסטולי של מחזור הלב של העורקים ה, של עכברים נורמליים (c) ועכברים עם AAA (d). מדידות בשלוש פעימות לב שונות נלקחים כפי שמוצג והערך הממוצע מחושב. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: ניתוח תמונות ekv להשגת מהירות הפצת הדופק (ppv). תמונות EKV שנאספו מעורקים נורמליים של העכבר. הניתוח מתבצע על-ידי לחיצה עלמדידות (A) ועל סמל התוכנה (ב). חלון חדש יופיע עם הסמלים בצד ימין, כפי שמוצג ב- C. עכשיו, לחץ על PPV (D) ושוב, חלון קטן יופיע (E). לצייר תיבה מלבנית על הקיר העליון של לומן כפי שמוצג ב E ולחץ לקבל. ערך ה-PPV יתקבל כמוצג ב- F (חץ). הקווים הסגולים מותאמים כדי להגדיר את נקודת פיתול של גלי הדופק (G). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: מדידה של דיאנוקאליות ומאמץ רדיאלי. תמונות EKV שנאספו מעורקים נורמליים של העכבר. הניתוח מתבצע על-ידי לחיצה עלמדידות (A) ועל סמל התוכנה (ב). חלון חדש יופיע עם הסמלים בצד ימין, כפי שמוצג ב- C. עכשיו, לחץ על מעקב חדש ROI (ד), חלון חדש יופיע עם עקבות על העליון הקיר התחתון של לומן כפי שמוצג ב E ולחץ לקבל. הערך עבור distensibility יתקבל בטבלה כהצגה ב- F. למתח, לחץ על המתח (G). החלון יציג את ערך הנבג הרדיאלי (%, תיבה ירוקה מסומנת), כאשר הסמן ימוקם על פסגת גרף הזנים הרדיאלי (H). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 5: PPV מתואם עם תכונות מבניות של העורקים ב AAA הוקמה. (א) מייצג תמונות אולטרה סאונד הבטן מראה מתון ביום 0, 28, 42 ו 56 של קבוצות ניסיוני המצוין apoe- עכברים. DAPT החלה ביום 28. קווים צהובים מנוקדים מתווה את לומן. (ב) כימות של מתון בקבוצות המצוין (צבע סגול וירוק מראה אנגיוi + רכב ו-אנגיוI + dapt עכברים מטופלים בהתאמה (n = 16-18). (C, D ו-E) PPV, דיאנאליות והזן הרדיאלי בימים שונים של אנגיוi ו DAPT טיפולים (n = 8). (F ו-G), גרפים המציגים את הקורלציה של פירסון בין ppv ומתון ביום 28 (F) וביום 56 (G). (ח) הנציג תמונות היסטולוגית לצביעת קולגן (מוכתם בטריכרום ונראה ככתמים כחולים) ופעילות פרוטחרדה על-ידי באתרו בתוך מקום הטיפול dapt ביום 56. מבחן השוואות מרובות של tukey שימש לניתוח נתונים. *P< 0.05; ns = לא משמעותי. קנה מידה 50 יקרומטר ב-H. איור זה מותאם מארמה ואח ' (2019), דוחות מדעפ (SREP-19-16491B)11. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
הדמיה אולטרסאונד מספק טכניקה רבת עוצמה לקביעת תכונות פונקציונלי של העורקים דרך מדידות של PPV, דיאנאואליות ומאמץ רדיאלי. מדידות אלה מאלף במיוחד עבור לימוד העכבר מודלים של AAA ו vivo גישה מאפשר אוסף של נתונים האורך, כי הוא עשוי להיות חשוב כדי להבין את ההתפתחות הטמפורלית של הפתולוגיה של אבי העורקים. באופן ספציפי, מדידות של קשיות העורקים vivo נקבעים באופן מקומי באבי העורקים הבטני על ידי PPV, הקלה ומאמץ רדיאלי על ידי ניתוח נתוני EKV נחשבים גורם סיכון עצמאי עבור אי יציבות AAA16. הטכניקות המתוארות בפרוטוקולים אלה הן ישירות ישר קדימה ולקחת רק 8-10 דקות כדי לקבל ערכות תמונה מעכבר אחד. על כל התמונות להיות מומלץ לאסוף על ידי מפעיל יחיד באמצעות ציוני דרך מוגדרים היטב ועקביים כדי ליצור נתונים מדויקים.
ישנם גורמים פוטנציאליים הדורשים מומחיות טכנית עבור יישומים של כלים אלה. לדוגמה, ראשית, PPV עלול לא לשקף אך ורק את מידת התפתחות AAA בקיר העורקים המקומי, כי הוא אמצעי עקיף של קשיות העורקים האזוריים. שנית, זה יכול להיות קשה למדוד במדויק PPV אם הקיר אינטימיות הוא ניזוק. שלישית, זה יכול להיות מאתגר לקבל תמונות ברזולוציה חדה ללא מומחיות בהפעלת המכשיר. כמה חששות אלה טופלו בגרסאות האחרונות של מערכות הדמיה אולטרסאונד שבו רעש מיוחד וחפצים מופחת, תוך שמירה ושיפור רכישת נתונים עבור לימודי בעלי חיים קטנים.
מוקד הטכניקות המשמשות בעבר (דופלר, microangiography, תהודה מגנטית) כדי לקבוע נוקשות של אבי העורקים היו מוגבלים לתמונות דו ממדיות. Ppv מחושב מפני הדמיה אולטרסאונד כבר התגלה כשיטה אמינה ומובחנות כדי לקבוע נוקשות של אבי העורקים ונראה כי הוא עצמאי של לחץ עורקי9,17. חשוב לציין כי ההגדרה הרווחת של AAA באמצעות קוטר מקסימלי כמדד רגיל לא תמיד מתאם באופן אמין לתצפיות קליניות. למשל, מפרצות קטנות עלולות להיקרע בעוד כמה מפרצות גדולות נוטות להישאר יציבים18,19,20. היצרות אבי העורקים הוא שינוי מוקדם יצירת הלחץ הקיר של אבי העורקים שמפעיל את הצמיחה aneurysmal, ושיפוץ10 והיה מתואם מאוד עם Mmp2 ו Mmp9 בדגמי העכבר של AAA10. לכן, בנוסף לקוטר של העורקים, ניתוחים פונקציונליים עשויים לספק מידע חשוב כדי להעריך את ההתקדמות והיציבות של AAA.
באמצעות פרוטוקולים אלה, בדקנו את הפוטנציאל התרפויטי של מעכב תרופתי רב עוצמה (2S-N-[(3, 5-Difluorophenyl) מרחלן)-L-alanyl-2-פנילגליצין 1, 1-מתיונין מאסטר; DAPT) על ההתקדמות והיציבות של AAA שהוקם מראש באמצעות מודל העכבר המושרה של AAA11. הדמיה האולטרסאונד transabdominal הראה עלייה פרוגרסיבית ב מתון, pwv, וירידה ב-distensibility קלות והזן הרדיאלי ב -apoe-/- עכברים בתגובה ל-אנגיוi מאשר שולטת ביום 28. אין עלייה נוספת בתון נצפתה מעבר ליום 28 עד יום 56 (איור 5). עם זאת, PPV גדל בהדרגה היה גבוה באופן משמעותי ביום 56 בהשוואה ליום 28. עם עיכוב של איתות מדרגה על ידי DAPT, עכברים מתון לא היה שונה באופן משמעותי מ-אנגיוi לבד ביום 56. מעניין, DAPT מנעו עלייה נוספת PPV כגון זה היה נמוך באופן משמעותי מאשר אנגיוi ביום 56 (איור 5ג). הטיפול DAPT לא השפיע באופן משמעותי על דיאנהסבירות או זן רדיאלי (איור 5ד, E). מעניין, PPV מתאם חזק עם מתון ביום 28 (R2= 0.51), ואילו ביום 56, המתאם היה חלש יחסית (R2= 0.22; איור 5F). שינויים אלה בנוקשות אבי העורקים שיקפו את השפלה קולגן מוגברת פעילות פרוטנוגד חרדה עם אנגיוi ואת ההנחתה על ידי DAPT (איור 5H). מחקר זה לדוגמה מדגיש את הערך הפוטנציאלי של בדיקת קשיות העורקים מבוססי-אולטרסאונד בהבנת הזמן-קורס וחיזוי של שני התקדמות ויציבות של AAA.
יתר על כן, גישה מבוססת אולטרסאונד מופיע ערך בהערכת התפקיד הפוטנציאלי התערבויות תרופתי, במיוחד בשלבים שעשויים להיות עצמאיים של שינויים בקוטר פנים-לומיאל (כלומר, מעבר לציפייה עבור בפועל רגרסיה). לסיכום, הבנה מפורטת ושימוש בטכנולוגיה כזו ייהנו להעריך את הפרוגנוזה של AAA בשלב מוקדם של המחלה להתערבות טיפולית יעילה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
. למחברים אין מה לגלות
Acknowledgments
עבודה זו נתמכת על ידי R01HL124155 (CPH) ומימון ממכון המחקר באוניברסיטת מיזורי ל-CPH.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Angiotensin II | Sigma | A9525 | |
| Apoe-/- mice | The Jackon lab |  |
|
| Clippers | WAHL | 1854 | |
| Cotton swab | Q-tips | ||
| DAPT | Sigma | D5942 | |
| Depilatory cream | Nair | LL9038 | |
| Electrode cream | Sigma | 17-05 | |
| Gel warmer | Thermasonic (Parker) | 82-03 (LED) | |
| Heating pad | Stryker | T/pump professional | |
| Isoflurane | VetOne | Fluriso TM | |
| Isoflurane vaporizer | Visualsonics | VS4244 | |
| Lubricating ophthalmic ointment | Lacri-lube | ||
| Osmotic pumps | Alzet | Model 2004 | |
| Oxygen tank | Air gas | ||
| Tranducer | Visualsonics | MS-400 or MS550D | |
| Ultrasonic gel | Parker | Aquasonic clear | |
| Ultrasound Imaging System | Visualsonics | Vevo 2100 | |
| Vevo Vasc Software | Visualsonics |
References
- Wanhainen, A. How to Define an Abdominal Aortic Aneurysm — Influence on Epidemiology and Clinical Practice. Scandinavian Journal of Surgery. 97, 105-109 (2008).
- Benjamin, E. J., et al. Heart Disease and Stroke Statistics—2018 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 137, 67 (2018).
- Xu, J., Shi, G. -P. Vascular wall extracellular matrix proteins and vascular diseases. Biochimica et biophysica acta. 1842, 2106-2119 (2014).
- Daugherty, A., Manning, M. W., Cassis, L. A. Angiotensin II promotes atherosclerotic lesions and aneurysms in apolipoprotein E-deficient mice. Journal of Clinical Investigation. 105, 1605-1612 (2000).
- Au - Sawada, H., et al. Ultrasound Imaging of the Thoracic and Abdominal Aorta in Mice to Determine Aneurysm Dimensions. Journal of Visualized Experiments. , 59013 (2019).
- Raaz, U., et al. Segmental Aortic Stiffening Contributes to Experimental Abdominal Aortic Aneurysm Development. Circulation. 131, 1783-1795 (2015).
- van Disseldorp, E. M. J., et al. Influence of limited field-of-view on wall stress analysis in abdominal aortic aneurysms. Journal of Biomechanics. 49, 2405-2412 (2016).
- Miyatani, M., et al. Pulse wave velocity for assessment of arterial stiffness among people with spinal cord injury: a pilot study. Journal of Spinal Cord Medicine. 32, 72-78 (2009).
- Sharma, N., et al. Deficiency of IL12p40 (Interleukin 12 p40) Promotes Ang II (Angiotensin II)-Induced Abdominal Aortic Aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 39, 212-223 (2019).
- Raaz, U., et al. Segmental Aortic Stiffening Contributes to Experimental Abdominal Aortic Aneurysm Development. Circulation. 131, 1783-1795 (2015).
- Sharma, N., et al. Pharmacological inhibition of Notch signaling regresses pre-established abdominal aortic aneurysm. Scientific Reports. , (2019).
- Bray, S. J. Notch signalling: a simple pathway becomes complex. Nature Reviews Molecular and Cell Biology. 7, 678-689 (2006).
- Hans, C. P., et al. Inhibition of Notch1 signaling reduces abdominal aortic aneurysm in mice by attenuating macrophage-mediated inflammation. Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology. 32, 3012-3023 (2012).
- Cheng, J., Koenig, S. N., Kuivaniemi, H. S., Garg, V., Hans, C. P. Pharmacological inhibitor of notch signaling stabilizes the progression of small abdominal aortic aneurysm in a mouse model. Journal of American Heart Association. 3, 001064 (2014).
- Hans, C. P., et al. Transcriptomics analysis reveals new insights into the roles of Notch1 signaling on macrophage polarization. The Journal of Immunology. 200, (2018).
- Paraskevas, K. I., et al. Evaluation of aortic stiffness (aortic pulse-wave velocity) before and after elective abdominal aortic aneurysm repair procedures: a pilot study. Open Cardiovascular Medicine Journal. 3, 173-175 (2009).
- Fortier, C., Desjardins, M. P., Agharazii, M. Aortic-Brachial Pulse Wave Velocity Ratio: A Measure of Arterial Stiffness Gradient Not Affected by Mean Arterial Pressure. Pulse. 5, 117-124 (2017).
- Golledge, J. Abdominal aortic aneurysm: update on pathogenesis and medical treatments. Nature Reviews Cardiology. 16 (4), 225-242 (2019).
- Choksy, S. A., Wilmink, A. B., Quick, C. R. Ruptured abdominal aortic aneurysm in the Huntingdon district: a 10-year experience. Annals of the Royal College of Surgeons of England. 81, 27-31 (1999).
- Luo, F., Zhou, X. -L., Li, J. -J., Hui, R. -T. Inflammatory response is associated with aortic dissection. Ageing Research Reviews. 8, 31-35 (2009).
