실험 척수 부상에서 척수 혈액 흐름의 평가를위한 향상된 초음파 이미징 대비
Summary
Contrast Enhanced Ultrasound imaging is a reliable in-vivo tool for quantifying spinal cord blood flow in an experimental rat spinal cord injury model. This paper contains a comprehensive protocol for application of this technique in association with a contusion model of thoracic spinal cord injury.
Abstract
감소 척수 혈류 (SCBF) (즉, 허혈) 외상성 척수 손상 (SCI) 기전에 중요한 역할을하고 그에 따라 신경 치료를위한 중요한 목표이다. 여러 기술들이 SCBF을 평가하기 위해 설명되었지만, 이들은 모두 상당한 한계가있다. 후자를 극복하기 위해 실시간 콘트라스트 향상 초음파 영상 (CEU)의 사용을 제안한다. 여기에서 우리는 SCI의 쥐 타박상 모델이 기술의 응용 프로그램을 설명합니다. 경정맥 카테터 제 조영제, 육 불화 황 캡슐화 된 마이크로 버블의 염화나트륨 용액의 반복 된 주입 주입된다. 척추 후 맞춤형 3D 프레임으로 안정되고, 척수 경막은 ThIX-ThXII에서 후궁 절제술에 의해 노출된다. 초음파 프로브는 다음 (초음파 젤 코팅) 경막의 후방 측면에 위치한다. 콘트라의 기준 SCBF, 하나의 정맥 주사 (400 μl를) 평가하기세인트 제가 그대로 척수 미세 혈관 통로를 통해 기록에 적용된다. 중량 – 드롭 장치이어서 SCI의 재현성 실험 타박상 모델을 생성하는 데 사용된다. 조영제는 포스트 SCI SCBF 변화를 평가하기 위해 다음의 부상 15 분 재 주입된다. CEU는 실제 시간과 생체 내 SCI 다음 SCBF 변화의 평가를 할 수 있습니다. 손상되지 않은 동물에서, 초음파 영상은 척수 손상을 따라 불균일 혈류를 나타내었다. SCBF가 더 원격 그대로 지역에 보존 남아있는 동안 또한, 15 분 후 SCI는 중요한 허혈은 진원지의 수준에 있었다. 진앙 (주동이와 꼬리 모두)에 인접한 지역에서는 SCBF이 크게 감소 하였다. 이는 앞서 설명한 "허혈성 주변부 영역"에 대응한다. 이 도구는 허혈 및 SCI에 후속 얻어진 조직 괴사를 제한하는 목적으로 치료법의 효과를 평가하기위한 주요 관심사이다.
Introduction
외상성 척수 손상 (SCI)는 감각 운동에 상당한 손상, 자율 기능에 이르는 엄청난 조건이다. 지금까지 어떤 치료는 환자의 효율성을 입증하지 않았다. 이러한 이유로, 잠재적 인 치료의 평가를 더욱 향상시킬 부상 pathiophysiology 1 해명 할 수있는 새로운 기술을 식별하는 것이 중요하다.
SCI는 주 및 보조 부상 불리는 두 순차적 단계로 구분된다. 주요 부상은 초기 기계적인 모욕에 해당한다. 또한 초기 병변, 조직 손상 때문에 신경 적자 2,3의 점진적 확장에 기여하는 보조 부상 그룹 (예 : 염증, 산화 스트레스 및 저산소증 등) 다양한 생물학적 이벤트의 폭포 반면.
SCI의 급성 단계에서, 신경 치료는 보조 부상 병리와 쉬를 줄이는 목표로따라서 신경 학적 결과를 개선 울드. 많은 보조 부상 이벤트 중 허혈은 중요한 역할 4,5을한다. SCI의 진원지의 수준에서 손상된 실질 미세 혈관 효과적인 척수 혈류 (SCBF을) 방해. 또한, SCBF도 크게 부상 진원지 특히 "허혈성 주변부 구역"으로 알려진 영역을 둘러싼 영역에서 감소된다. SCBF 빨리이 지역 내에서 복원 할 수없는 경우, 허혈 보충 실질 괴사 더욱 신경 조직의 손상을 초래할 수 있습니다. 조금이라도 조직 보존 기능의 상당한 효과를 가질 수있는 바와 같이, 허혈 후 SCI를 줄일 수 및 약물 치료법을 개발하는 주요 관심사이다. 이 현상을 강조하기 위해, 이전의 작품은 유수 축삭의 10 %의 보존을 보여 주었다 것은 이후 SCI 6 고양이의 산책을 허용하기에 충분했다.
여러 기술들이 SCBF,을 평가하는 기술되었지만Y 모두 상당한 한계가있다. 예를 들어, 방사성 미소 7,8 및 C14-iodopyrine의 오토 라디오 그래피 (9)의 사용은 이후 동물의 희생을 요구하고 나중 포인트에서 반복 될 수 없다. 수소 클리어런스 기술 (10)는 척수 손상 될 수 척수 전극의 삽입에 따라 달라진다. 레이저 도플러 이미징, 14,15 광 혈류 및 생체 내 광학 현미경 (16)은 측정 11-13 매우 제한된 깊이 / 면적을 가지고 있지만.
우리 팀은 이전에 대비 강화 된 초음파 (CEU) 영상이 실시간으로 평가하는 데 사용할 수있는 것으로 나타하고있다 생체 쥐 척수 실질 17 SCBF 변경됩니다. 또한 유사한 기술이 황 동부 등에 의해 도포하는 것이 중요하다. SCI 18 돼지 모델. CEU는 그레이 스케일 형태 메신저를 연관시킬 수 있습니다 초음파 영상의 특정 모드를 적용혈액 순환 (19)의 공간적 분포 (종래의 B 모드에 의해 수득) 세. SCBF 이미징 및 정량화 에코 – 조영제의 혈관 내 주입에 의존한다. 조영제 (평균 직경 2.5 μm의 직경 미만 갖는 6㎛의 90 %), 황 헥사 플루오 라이드 미세 기포로 구성된다 인지질을 안정화. 마이크로 버블 따라서 혈액 에코 및 혈액 흐름에 따른 조직의 증가 콘트라스트 향상 탐침에 의해 방출 된 초음파 빔을 반영한다. 이 반사 된 신호의 세기에 따른 관심의 주어진 영역에서 혈류를 평가하는 것이 가능하다. 마이크로 버블은 안전하고 임상 적 인간에 적용되었습니다. 육 불화 황 빠르게 클리어 (반감기 12 분을 의미 임) 및 육 불화 황 투여의 80 % 이상은 주입 후 2 분 이내에 호기 공기를 회수한다. 이 프로토콜은 CEU 메신저를 사용하는 간단한 방법을 제공한다쥐 SCBF 변화를 평가하기 위해 노화.
Protocol
Representative Results
Discussion
우리 래트 SCI 타박상 CEU 모델을 사용하는 방법을 설명 하였지만,이 프로토콜은 다른 실험 목적 또는 SCI 모델에 맞게 수정 될 수있다. 그러나 우리는 시간 지점의 수와 SCBF 측정치 사이의 지연이 다른 연구의 요구를 만족하도록 구성 될 수있다, (부상 및 15 분 후 – SCI 전에) 두 시점에서 SCBF를 측정하기 위해 선택했다. 예를 들어, 우리의 이전 연구 (17)에서, 우리는 첫 번째 시간에 걸쳐 후 SCI ?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We acknowledge Stephanie Gorgeard, Thierry Scheerlink (Toshiba France), and Christophe Lazare (Bracco France).
Materials
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Comments/Description | |
| External Fixator Hoffman 3 | Stryker, Kalamazoo, USA | Modular system used to build the custom made 3D frame and the jointed arm holding the ultrasound probe | |
| Toshiba Applio | Toshiba, Tokyo, Japan | Ultrasound machine | |
| Sonovue | Bracco, Milan, Italy | Contrast agent : microbubbles | |
| Vueject pump | Bracco, Milan, Italy | Electric pump for infusion of microbubbles bolus | |
| Aquasonic Ultrasound Gel | Parker Laboratories, Fairfield, NJ, USA | Ultrasound gel used to transmit the ultrasound waves | |
| Isovet | Piramal Healthcare, Mumbai, India | Isoflurane used for anesthesia | |
| Ultra Extend | Toshiba, Tokyo, Japan | Software used for quantification of spinal cord blood flow | |
| Mastercraft Five-piece Mini-pliers Set, Product #58-4788-6 | Canadian Tire, Toronto, Canada | Set of pliers for Do-it-yourself job |
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