Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Farelerde Nabız Dalga Hızı Değerlendirmesi ultrason tabanlı

13.8K görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/54362

⸱

14 Şubat 2017

 ,  ,  , 
1Institute of Life Science, Scuola Superiore Sant'Anna, 2Institute of Clinical Physiology, National Research Council, 3Department of Clinical and Experimental Medicine, University of Pisa

Bu makalede

Özet

Arteriyel sertlik arteriyel sertlik için bir vekil endeksi olarak kabul edilebilir kardiyovasküler hastalık ve nabız dalga hızı (NDH) 'de önemli bir faktör oluşturmaktadır. Bu protokol, farklı arter sitelerinde uygulanabilir ultrason görüntü işleme dayalı farelerde NDH hesaplamak için bir görüntü işleme algoritması anlatılmaktadır.

Özet

Arteriyel sertlik yani nabız dalga hızı (NDH), nabız dalga bir kanal kabında hareket hızını hesaplayarak değerlendirilebilir. Bu parametre, artan Özellikle genotipleri / tedavilerle ilişkili vasküler fonksiyon bozuklukların değerlendirmek için ya da kardiyovasküler hastalık ilerlemesi karakterize etmek için kullanılan küçük kemirgen modellerinde araştırılmaktadır. Bu protokol ultrason (US) görüntüleri sadece kullanan farelerde non-invaziv arteriyel NDH ölçümü yol açan bir görüntü işleme algoritması anlatılmaktadır. Önerilen teknik farelerde abdominal aort NDH değerlendirmek ve yaşa bağlı değişiklikleri değerlendirmek için kullanılır olmuştur.

Abdominal aort ABD taramaları yüksek frekanslı ABD probları ile donatılmış özel bir ABD cihazı kullanılarak gaz anestezi altında farelerin elde edilir. B-mod ve Darbe Dalga Doppler (PW-Doppler) görüntüleri, sırasıyla, hız anlık değerler çapı elde etmek ve ortalama amacıyla analiz edilir. Bu amaçla, kenar algılama ve kontur izleme yöntemleri kullanılır. Tek yendi çapı ve hız dalga formları zaman çap hızı (LND-V) döngü elde etmek için hizalanmış ve kombine demek. PWV değerleri erken sistolik faza karşılık gelen döngü lineer kısmının eğiminden elde edilir.

Fare ile ilgili mevcut yaklaşımı, anatomik ve fonksiyonel bilgiler ile abdominal aort non-invaziv elde olabilir. ABD görüntü işleme Gerektiren sadece elastik özellikleri açısından fare farklı arteriyel siteleri non-invaziv karakterizasyonu için yararlı bir araç temsil edebilir. Mevcut tekniğin uygulama kolayca böylece bir çok site arteriyel sertlik değerlendirmesini temin etme olanağı sağlayan bu tür karotid arter gibi diğer damarsal ilçelerde, kadar uzatılabilir.

Giriş

Fare modelleri giderek kardiyovasküler hastalık araştırılması (CVD) için kullanılan ve özellikle hastalık gelişimi 1 farklı evrelerinde karakterizasyonu izin uzunlamasına çalışmalarda kullanılmaktadır. Büyük arterlerin elastik özellikleri farklı patolojik durumlarda ilgili; Görüş teknik açıdan, arteriyel sertlik nabız dalgası bir kanal kabına 2 seyahatler hızını temsil nabız dalga hızı (NDH), ölçerek değerlendirilebilir. Çünkü klinik öneme, giderek hatta preklinik Küçük hayvan modellerinde 3 ölçülür.

Farklı teknikler farelerde NDH değerlendirmek için kullanılabilir. Invaziv yaklaşımlar kateter ucu basınç dönüştürücüler kullanımına dayanmaktadır. PWV iki ölçüm s arasındaki mesafeyi iki farklı arter sitelerde basınç sinyallerini alabilen ve bölerek değerlendirilirsinyaller 4 arasındaki zaman kayması ile belirecektir. tekniklerin bu tür ile ilgili temel dezavantajı, bu şekilde, uzunlamasına çalışmalarda kullanılamaz iki ölçüm alanlar arasındaki mesafe değerlendirilmesi için hayvanlar kurban gerektirmesidir. Bu sınırlamayı aşmak için, farklı görüntüleme tekniklerine dayanan non-invazif yaklaşımlar, geliştirilmiştir. Önceki çalışmalar hız kodlanmış manyetik rezonans görüntüleme verilerinin 5 ve darbeli-Doppler işaretlerinin 6 transit süresi yöntemin uygulanmasıyla elde farelerde PWV değerlendirmelerini bildirdi. Ancak, bu yöntemlerle elde edilen NDH değeri arteriyel sertliğin bölgesel değerlendirilmesidir. Aslında, bu boyut ve elastik özellikleri açısından farklı arter oluşturan, bir ortalama değeri temsil eder. Buna ek olarak, değerlendirmelerin bu tür inf olabilir hata kaynağıdır iki ölçüm siteler arasındaki mesafenin değerlendirme gerektirirnihai sonucu luence.

NDH çap hızı (LND-V) döngü 7 ile değerlendirilebilir. Bu yöntem seçilen bir kap içinde çapı ve akış hızı değerleri aynı anda değerlendirilmesine dayalıdır. Bu yaklaşıma göre, Lnd-V devre çizimi doğal logaritma çap değerleri ile elde edilen vs hız değerleri ortalama ve PWV erken sistolik fazına karşılık gelen elde edilen döngü lineer kısmının eğimini hesaplanarak tahmin edilir. Bu yöntemin pratikte uygulanması ile ilgili olarak, daha önceki çalışmalar zaten bir in vitro set-up sistemi 7 uygulanması ve insanlarda 8 hem karotis ve femoral PWV değerlendirilmesi için kullanımı hakkında sonuçlar bildirilmiştir.

Bu çalışmanın temel amacı U kullanarak farelerde non-invaziv bir arteriyel NDH ölçümü sağlayan bir görüntü işleme algoritması ayrıntılı bir açıklamasını sağlamaktırS yalnızca görüntü. Önerilen yaklaşım, abdominal aort olarak B-mod ve Pulse-Dalga Doppler (PW-Doppler) görüntüler ve kilit öneme, arterleri uygulanabilir hem işlenmesi yoluyla yerel arteriyel sertliğin değerlendirilmesini sağlamaktadır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

Hayvan deneyleri Avrupa Direktifi (2010/63 / UE) ve İtalyan kanunlarına (D.Lvo 26/2014) göre yapıldı ve laboratuar hayvanları bakım ilkelerini izledi. Yerel Etik Onay Paneli çalışmayı onayladı.

1. Görüntüleme Prosedürü

  1. 1 L / dak saf oksijen içinde% 2.5 izofluran ile dolu bir anestezi indüksiyon odasında fare yerleştirin. ayak tutam tepkisizlik ile anestezi derinliği doğrulayın.
  2. Bir yatar pozisyonda bir sıcaklık kontrollü gemide hayvan yerleştirin. Kuru çalışan bunları önlemek için, göz merhem ile hayvanın gözleri nemlendirin. özel burun konisi farenin burnunu koyarak anestezik gaz akışını (% 1.5 izofluran) kaynağı. Gerekirse, çalışma kapsamında hayvan bağlı duruma göre izofluran yüzdesini ayarlayın. 40 ° C'de kurulu sıcaklığını sabitleyin.
  3. Coat dört iletken macun ile hayvanın bacakları ve gömülü EKG elektrotları üzerine bantlayarakyazı tahtası. vazelin ile yağlanır bir rektal prob ile vücut ısısını ölçün. tüm fizyolojik ölçümler (EKG ve solunum sinyali yanı sıra sıcaklık) doğru edinilen ve görüntülendiğinden emin olun.
  4. tüy dökücü krem ​​ve akustik bağlantı jel ile ceket bunu birlikte karın kimyasal saç kaldırmak.
  5. mekanik kol (13-24 MHz) ABD probu yerleştirin.
  6. hayvana ABD prob paralel düzeltmek ve fokal bölgesinde bulunan ilgi bölge ile abdominal aorta boyuna görüntüler elde etmek için kendi konumunu ayarlamak.
  7. Anatomik bilgi toplayın.
    1. Yüksek kare hızı edinimi 9 EKG tetiklemeli izin butonuna tıklayın, 700 fps eşit bir kare hızı satın seçebilir ve alımı başlatabilirsiniz. Not: Bu şekilde tek bir kalp döngüsü ile ilgili damarın anatomik görüntüler elde edilebilir.
  8. Akış hızı bilgiyi toplayın. </ Strong>
    1. Aynı tarama projeksiyon kullanarak, PW-Doppler butonuna tıklayın geminin ortasına numune hacmi yerleştirin ve sine döngü 3 sn daha kısa olmadığından emin olduktan görüntüler elde. Bu elde edilen veriler ABD projeksiyon temelinde durumdan duruma ayarlayarak, mümkün olduğunca küçük açı düzeltme muhafaza edinin.
  9. sıcaklık kontrollü kurulu hayvan çıkarın ve tam iyileşme için bekleyin.
    NOT: Bu yaklaşık 10 dakika sürer Bizim tecrübelerimize göre. sternal yatma korumak için yeterli bilinci yerine kadar bırakın ve sahipsiz hayvan yok.

2. Post-Processing

  1. İhracat B-mode ve DICOM dosyaları gibi PW-Doppler görüntüleri ve kişisel bilgisayarda bunları kaydedin. .tiff görüntülere PW-Doppler DICOM dosyalarını Transform.
  2. Proses B-mod görüntüler.
    1. adanmış Grafik Kullanıcı Arayüzü (GUI) kullanarak karşılık gelen DICOM dosyasını içe aktarın.
    2. , Konturları başlatmak (bunu başlatmak için tek bir tıklama ve çift tıklama bunu sona erdirmek için) damar uzak duvarına yakın bir çizgi çizmek için yakınındaki duvara yakın çift tıklatın. uzak duvara o sona bir çizgi paralel otomatik olarak görünecektir. "ANALİZ" düğmesine basarak tek bir çerçeve üzerinde algoritmayı uygulayın.
    3. sonucu kontrol edin. Kenarlar doğru tespit edilmiştir (yani., Başlatılmış puan evrimi posterior ve anterior duvarı hem de tespit ettik), "GO" butonuna tıklayarak tüm sine-döngü algoritması uygulanır. kenarlar doğru tespit değilse, "Clear Contour" üzerine tıklayarak onları temizlemek ve nokta 2.2.2 tekrarlayarak onları tekrar başlatın.
      NOT: Algoritma kenar algılama ve kontur izleme teknikleri dayanmaktadır ve daha önce detaylı 10'da tarif edilmiştir.
    4. "KAYIT" butonuna basarak nihai sonucu elde ve corr kurtarmakTek bir kalp döngüsü ile ilgili anlık çap değerleri içeren mat dosyası, tekabül.
  3. LND-V döngü uygulanması için GUI açın.
  4. Hız eğrisi ortalama tek-beat neden PW-Doppler görüntü işleme başlamak için "HIZ" butonuna tıklayın.
    1. PW-Doppler izini tanımlamak ve "BEYAZ LINE" düğmesine basarak sıfıra eşit bir hız değerine karşılık gelen satırı bulun.
    2. sırasıyla, (Kalibrasyon panelinde) "HIZLARININ" ve "TIME" tuşlarını kullanarak hız kalibrasyonu ve zaman ayarı yapın. Bu butonlarına basılarak bir uzunluğu takılı kalibrasyon faktörü karşılık gelen bir çizgi çizmek için izin verir.
    3. El ile "ROI PHYSIO" düğmesini kullanarak fizyolojik sinyalleri içeren bir ROI seçin.
    4. El ile "ROI SİNYAL" düğmesine basarak PW-Doppler izini içeren bir ROI seçin.
    5. cliZarf tanımlanır ve eğer "ANALİZİ" butonuna ck kontrol edin. Sonuç tatmin edici değilse, ( "Hız Eşiği" düzenlenebilir metin alanına yeni bir değer yazarak) eşiği değiştirmek ve tekrar "ANALİZİ" düğmesine basın. Ayarlama görüntü kalitesine bağlı olarak durumdan duruma eşiği. "ELABORATION" düğmesine basın.
    6. EKG sinyalinin R-zirveleri bulun ve "UPDATE" butonuna tıklayarak buna göre hız zarf sinyalini bölün. "BEATS SEÇ" butonuna tıklayarak gürültü ile bozuk veya ilham aşamasında bulunmayan atım seçin. Bu şekilde, tek bir atım hızı dalga formu anlamına elde edin.
  5. Hızlı Fourier frekans seçilen vuruş katmak ve referans 11'de ayrıntılı olarak hepsini, puan aynı sayıda oluşan yapmak için dönüştürme yöntemini kullanın. sadece ret basarak otomatik olarak bu işlemi gerçekleştirmekatım kez PC klavyesinde urn anahtar seçilmiştir. "Ortalama hız" onay kutusunu tek ritmi kontrol edilirse hız sinyali parabolik hız profili 12 hipotez, iki ile maksimum hız eğrisini bölünmesiyle elde edilir anlamına gelir. "OK" tuşuna basınız.
  6. "ÇAP" butonuna tıklayın. "Katmak" düğmesine basarak tek atım hızı sinyali olarak aynı örnek frekansa sahip tek yendi çapı sinyali elde etmek için zaman alanında tek yendi çapı dalga formu katmak. "Tamam" butonuna tıklayın.
    NOT: Aynı örnek frekans ve veri noktaları aynı sayıda hız eğrileri tek yendi çapına sahip ve ortalama amacıyla, onlar frekans enterpolasyonlandığını.
  7. (Çap ve hız dalga formları görüntüleme grafiğin üstünde) hizalama yöntemi olarak "İkinci türev" yaklaşımını seçin ve "Update" Butto tıklayınn. İki eğri otomatik olarak zaman hizalanmış ikinci türev yöntemi 14 kullanarak olacaktır.
  8. hız değerleri ortalama tek tempoya karşı tek yendi çap değerlerinin doğal logaritma çizerek son LND-V döngü oluşturun. İki dalga aynı hizada olduğunda bu işlem otomatik olarak yapılır. Not:% 5 ve tek ritmi maksimum değerinin% 90 arasında bulunan çekici hız eğrisi otomatik bulunan ve bu noktalarda doğrusal enterpolasyon döngü lineer kısmının eğimini değerlendirmek için uygulandığı anlamına gelir.
  9. PWV aşağıdaki denkleme 7'ye göre hesaplamak
    figure-protocol-1

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Önerilen yöntem, önceki bir çalışmada 11 farenin abdominal aortaya uygulanmıştır. Aşağıdaki şekiller gerçek farenin görüntülerde tarif edilen yaklaşım uygulanmasına ilişkin sonuçları göstermektedir. Bu veriler, tek bir hayvana (: C57BL6, ağırlık: 13 haftalık vahşi tipli fare, streyn 33 g), özellikle daha önce de Şekil 1 ABD görüntü analizinin sonucunu temsil etmektedir. modalite çapı dalga şekli sağlamak EKG tetiklemeli yüksek kare hızı ile elde e...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Bu çalışmada, farelerde PWV değerlendirilmesi için Lnd V döngü göre bir görüntü işleme algoritması detaylı bir şekilde tarif edilmiştir. Önerilen yöntem, ABD görüntü işleme göre sadece ve bu şekilde, mevcut tekniklere 6 fare modellerinde arteryel sertliği değerlendirilmesi için 13 için geçerli bir alternatif temsil edebilir. Aslında, tam tersine intra-arteryal basınç sinyallerin alınması dayanmaktadır ve kurban edilecek hayvan gerektiren invazif yöntemler

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
VEVO2100FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Kanadamikro ultrason ekipmanı
MS250 Ultrason ProbuFUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Kanadamikro ultrason probu
EKV YazılımıFUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, KanadaYazılım
Matlab R2015a MathWorks Inc, Natick, MA, ABDYazılım
İletken MacunOperatörLaboratuvar malzemesi
Petrol JeliOperatörLaboratuvar malzemesi
Tüy dökücü kremOperatörLaboratuvar malzemesi
Akustik Kaplin Jel OperatörLaboratuvar materyali
Geliştirilen Matlab YazılımıYazarlar, yazılımla ilgilenen araştırmacılarla işbirliği yapmaya ve yazılımı onların gözetimi altında kullanıma sunmaya isteklidir
tarafından seçilir tarafından seçilir tarafından seçilir tarafından seçilir .

Kaynaklar

  1. Zaragoza, C., et al. Animal Models of Cardiovascular Diseases. J Biomed Biotechnol. 2011, 497-841 (2011).
  2. Laurent, S., et al. Expert consensus document on arterial stiffness: methodological issues and clinical applications. Eur Heart J. 27, 2588-2605 (2006).
  3. Wang, Y. X., et al. Increased aortic stiffness assessed by pulse wave velocity in apolipoprotein E-deficient mice. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 278, 428-434 (2000).
  4. Mitchell, G. F., Pfeffer, M. A., Finn, P. V., Pfeffer, J. M. Comparison of techniques for measuring pulse-wave velocity in the rat. J Appl Physiol. 82 (1), 203-210 (1997).
  5. Parczyk, M., Herold, V., Klug, G., Bauer, W. R., Rommel, E., Jakob, P. M. Regional in vivo transit time measurements of aortic pulse wave velocity in mice with high-field CMR at 17.6 Tesla. J Cardiovasc Magn Reson. 12, 72(2010).
  6. Hartley, C. J., Taffet, G. E., Michael, L. H., Pham, T. T., Entman, M. L. Noninvasive determination of pulse-wave velocity in mice. Am J Physiol. 273 (1), Pt 2 494-500 (1997).
  7. Feng, J., Khir, A. W. Determination of wave speed and wave separation in the arteries using diameter and velocity. J Biomech. 43 (3), 455-462 (2010).
  8. Borlotti, A., Khir, A. W., Rietzschel, E. R., De Buyzere, M. L., Vermeersch, S., Segers, P. Noninvasive determination of local pulse wave velocity and wave intensity: changes with age and gender in the carotid and femoral arteries of healthy human. J Appl Physiol. 113 (5), 727-735 (2012).
  9. Chérin, E., et al. Ultrahigh frame rate retrospective ultrasound microimaging and blood flow visualization in mice in vivo. Ultrasound Med Biol. 32 (5), 683-691 (2006).
  10. Gemignani, V., Faita, F., Ghiadoni, L., Poggianti, E., Demi, M. A system for real-time measurement of the brachial artery diameter in B-mode ultrasound images. IEEE Trans Med Imaging. 26 (3), 393-404 (2006).
  11. Di Lascio, N., Stea, F., Kusmic, C., Sicari, R., Faita, F. Non-invasive assessment of pulse wave velocity in mice by means of ultrasound images. Atherosclerosis. 237 (1), 31-37 (2014).
  12. Nichols, W. W., O'Rourke, M. F. McDonald's Blood Flow in Arteries: Theoretical, Experimental, and Clinical Principles. , Arnold. London. 215-358 (1998).
  13. Williams, R., et al. Noninvasive ultrasonic measurement of regional and local pulse wave velocity in mice. Ultrasound Med Biol. 33 (9), 1368-1375 (2007).
  14. Penny, D. J., et al. Aortic wave intensity of ventricular-vascular interaction during incremental dobutamine infusion in adult sheep. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 294, 481-489 (2008).
  15. Segers, P., et al. Wave reflection leads to over- and underestimation of local wave speed by the PU- and QA-loop methods: theoretical basis and solution to the problem. Physiol Meas. 35 (5), 847-861 (2014).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Etiketler

Ultrason G r nt lemeAbdominal AortKenar BelirlemeKontur Takibiap H z D ng sEKG Tetiklemeli Kazan mY ksek Kare H zArteriyel SertlikFare Modeli
Farelerde Nabız Dalga Hızı Değerlendirmesi ultrason tabanlı
Bize ulaşın
Kütüphaneye tavsiye et

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Telif hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.