O ultra-som à base de pulso de onda Velocity Avaliação em ratos
Summary
A rigidez arterial representa um factor essencial na velocidade de onda de pulso e doença cardiovascular (PWV) pode ser considerado como um substituto para o índice de rigidez arterial. Este protocolo descreve um algoritmo de processamento de imagem para calcular a VOP em camundongos com base em processamento de imagem de ultra-som que é aplicável em locais arteriais diferentes.
Abstract
A rigidez arterial pode ser avaliada por meio do cálculo da velocidade da onda de pulso (PWV), isto é, a velocidade com a qual a onda de pulso viaja num vaso de conduto. Este parâmetro está a ser cada vez mais pequenas investigado em modelos de roedores em que é utilizada para avaliar alterações na função vascular relacionada com determinados tratamentos genótipos / ou para caracterizar a progressão da doença cardiovascular. Este protocolo descreve um algoritmo de processamento de imagem que leva a não-invasiva de medição VOP arterial em ratos usando apenas as imagens de ultra-sons (US). A técnica proposta tem sido utilizado para avaliar a VOP aorta abdominal em ratinhos e avaliar suas alterações associadas com a idade.
aorta abdominal exames de US são obtidos a partir de ratos sob anestesia gasosa utilizando um dispositivo específico US equipados com sondas norte-americanas de alta frequência. B-mode e as imagens de pulso-Wave Doppler (PW-Doppler) são analisados a fim de obter diâmetro e significa valores instantâneos de velocidade, respectivamente. Para este propósito, as técnicas de detecção de borda e de seguimento de contorno são utilizados. O único batimento diâmetro médio e são formas de onda de velocidade vez alinhados e combinada, a fim de alcançar o diâmetro da velocidade (lnD-V) loop. PWV valores são obtidos a partir do declive da parte linear do circuito, que corresponde à fase sistólica no início.
Com a presente abordagem, anatômica e funcional informações sobre o mouse aorta abdominal pode ser alcançado de forma não invasiva. Exigindo o processamento de imagens dos EUA só, pode representar uma ferramenta útil para a caracterização não-invasivo de diferentes locais arteriais no rato em termos de propriedades elásticas. A aplicação da presente técnica pode facilmente ser estendido a outras regiões vasculares, tais como a artéria carótida, proporcionando assim a possibilidade de obter uma avaliação da rigidez arterial multi-local.
Introduction
Modelos de ratinho são cada vez mais utilizados para a investigação de doenças cardiovasculares (CVD) e particularmente utilizado em estudos longitudinais que permitem a caracterização de diferentes fases do desenvolvimento da doença 1. propriedades elásticas das grandes artérias estão relacionados com diferentes condições patológicas; a partir de um ponto de vista técnico, a rigidez arterial pode ser avaliada por medição da velocidade de onda de pulso (PWV), que representa a velocidade com a qual a onda de pulso viaja num vaso de conduta 2. Por causa de seu significado clínico, é cada vez mais medida mesmo em pré-clínicos pequenos modelos animais 3.
Diferentes técnicas estão disponíveis para avaliar a VOP em camundongos. abordagens invasivos baseiam-se na utilização de transdutores de pressão de ponta de cateter. VOP é avaliada através da aquisição de sinais de pressão arterial em dois locais diferentes e dividindo a distância entre os dois s mediçãoites pelo desvio de tempo entre os sinais 4. A principal desvantagem relacionada com estes tipos de técnicas é que eles exigem o sacrifício de animais para a avaliação da distância entre os dois locais de medição e, assim, não pode ser utilizado em estudos longitudinais. Para superar esta limitação, abordagens não invasivas, com base em técnicas de imagem diferentes, têm sido desenvolvidos. Estudos anteriores relataram avaliações VOP em camundongos obtidos por aplicação do método de tempo de trânsito em dados de ressonância magnética codificada em velocidade 5 e sinais pulsados-Doppler 6. No entanto, o valor VOP obtida com estes métodos é uma avaliação regional da rigidez arterial. Na verdade, ela representa um valor médio, o que representa artérias diferentes em termos de tamanho e propriedades elásticas. Além disso, estes tipos de avaliações requerem a avaliação da distância entre os dois locais de medição que é uma fonte de erro que pode influence o resultado final.
VOP pode ser avaliada utilizando o diâmetro-velocidade (lnD-V) ciclo 7. Este método baseia-se na avaliação simultânea de valores de diâmetro e velocidade de fluxo num recipiente seleccionado. De acordo com esta abordagem, o loop lnD-V é obtido traçando os valores de logaritmos naturais de diâmetro contra os valores médios de velocidade e VOP é estimado por cálculo da inclinação da parte linear do loop obtido correspondente à fase sistólica no início. No que diz respeito à aplicação prática deste método, trabalhos anteriores já relataram resultados sobre a sua aplicação em um set-up sistema in vitro 7 e seu uso para a avaliação de ambos carótida e VOP femoral em humanos 8.
O principal objetivo do presente estudo é fornecer uma descrição detalhada de um algoritmo de processamento de imagem que fornece uma medida da VOP arterial não invasiva em ratos usando Uapenas imagens S. A abordagem proposta permite a avaliação da rigidez arterial local por meio do processamento de tanto em modo-B e pulsada-Doppler (PW-Doppler) e as imagens podem ser aplicados em artérias de grande importância, tal como a aorta abdominal.
Protocol
Representative Results
Discussion
Neste estudo, um algoritmo de processamento de imagem com base no ciclo lnD-V para a avaliação VOP em ratinhos foi descrita em detalhe. A abordagem proposta baseia-se no processamento de imagens dos EUA só e, por isso, poderia representar uma alternativa válida às técnicas existentes 6, 13, para a avaliação da rigidez arterial em modelos de ratos. Na verdade, ao contrário de métodos invasivos 6, que são baseados na aquisição …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nenhum.
Materials
| VEVO2100 | FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Canada | micro-ultrasound equipment | |
| MS250 Ultrasound Probe | FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Canada | micro-ultrasound probe | |
| EKV Software | FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Canada | Software | |
| Matlab R2015a | MathWorks Inc, Natick, MA, USA | Software | |
| Conductive Paste | Chosen by the operator | Laboratory material | |
| Petroleum Jelly | Chosen by the operator | Laboratory material | |
| Depilatory Cream | Chosen by the operator | Laboratory material | |
| Acoustic Coupling Gel | Chosen by the operator | Laboratory material | |
| Developed Matlab Software | The authors are willing to collaborate with those researchers who are interested in the software and to make the software available under their supervision |
Riferimenti
- Zaragoza, C., et al. Animal Models of Cardiovascular Diseases. J Biomed Biotechnol. 2011, 497-841 (2011).
- Laurent, S., et al. Expert consensus document on arterial stiffness: methodological issues and clinical applications. Eur Heart J. 27, 2588-2605 (2006).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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), 494-500 (1997).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Nichols, W. W., O’Rourke, M. F. . McDonald’s Blood Flow in Arteries: Theoretical, Experimental, and Clinical Principles. , 215-358 (1998).
- Williams, R., et al. Noninvasive ultrasonic measurement of regional and local pulse wave velocity in mice. Ultrasound Med Biol. 33 (9), 1368-1375 (2007).
- 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).
- 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).
