Ультразвук на основе скорости пульсовой волны по оценке у мышей
Summary
Артериальная жесткость является ключевым фактором в сердечно-сосудистой системы скорости болезни и пульсовой волны (СПВ) можно рассматривать в качестве суррогатного показателя артериальной жесткости. Этот протокол описывает алгоритм обработки изображения для вычисления PWV у мышей, основанных на обработке изображений ультразвука, который применим в различных артериальных участках.
Abstract
Артериальная жесткость может быть оценена путем вычисления скорости пульсовой волны (СПВ), то есть скорость , с которой пульсовая волна движется по трубе судна. Этот параметр чаще исследуется в небольших моделях на грызунах, в которых он используется для оценки изменений в сосудистой функции, относящиеся к конкретным генотипов / лечения или для характеристики прогрессирования сердечно-сосудистых заболеваний. Этот протокол описывает алгоритм обработки изображений, который приводит к неинвазивного измерения артериального СПВ у мышей с использованием только Ультразвуковое исследование (УЗИ) изображения. Предложенная методика была использована для оценки брюшной аорты СПВ у мышей и оценивать его возрастные изменения.
Брюшного отдела аорты США сканирования получают из мышей при газовой анестезии с использованием конкретного США устройство, имеющее высокочастотных американских зондов. В-режиме и пульсовой волны Доплера (PW-Doppler) изображения анализируются с целью получения диаметра и средней мгновенные значения скорости, соответственно, Для этой цели используются методы обнаружения края и отслеживания контура. Одиночная биений означают формы волны диаметр и скорость выровнены по времени, и в сочетании с тем, чтобы достичь диаметра скорости (Lnd-V), петля. значения СРПВ получаются из наклона линейной части петли, что соответствует ранней систолической фазы.
При современном подходе, анатомических и функциональной информации о мыши брюшной аортой может быть неинвазивным достигнута. Требование обработки изображений США только, он может представлять собой полезный инструмент для неинвазивного определения характеристик различных артериальных участков в мыши с точки зрения упругих свойств. Применение данного метода может быть легко распространен на другие сосудистые районах, таких как сонная артерия, обеспечивая тем самым возможность получить оценку жесткости артерий с несколькими абонентами.
Introduction
Мышиные модели все чаще используются для исследования сердечно – сосудистых заболеваний (ССЗ) и особенно часто используется в продольных исследований , которые позволяют охарактеризовать различные фазы развития болезни 1. Упругие свойства крупных артерий связаны с различными патологическими состояниями; с технической точки зрения, артериальная жесткость может быть оценена путем измерения скорости пульсовой волны (СПВ), которая представляет собой скорость , с которой пульсовая волна движется по трубе резервуара 2. Из – за его клиническое значение, она все чаще измеряется даже в доклинических маленьких животных моделях 3.
Различные методы доступны для оценки СПВ у мышей. Инвазивные подходы основаны на использовании датчиков давления катетер-наконечник. СПВ оценивают путем обнаружения сигналов давления на двух различных артериальных участков и делением расстояния между двумя измерения SИТЭС временным сдвигом между сигналами 4. Основной недостаток связан с этими видами методов состоит в том, что они требуют жертву животных для оценки расстояния между двумя узлами измерений и, таким образом, не могут быть использованы в продольных исследованиях. Чтобы преодолеть это ограничение, неинвазивные подходы, основанные на различных методов визуализации, были разработаны. Предыдущие исследования сообщали оценки СПВ у мышей , полученных с применением метода времени пролета по данным магнитно – резонансной визуализации скорости кодированного 5 и импульсно-доплеровских сигналов 6. Тем не менее, значение СПВ, полученные с этими методами является региональной оценки жесткости артерий. На самом деле, она представляет собой среднее значение, что составляет для различных артерий с точки зрения размера и упругих свойств. Кроме того, эти виды оценок требуют оценки расстояния между двумя измерениями участков, который является источником ошибок, которые могут Influence конечный результат.
СПВ можно оценить с помощью диаметра скорости (LND-V) контура 7. Этот метод основан на одновременной оценки значений диаметра и скорости потока в выбранном сосуде. В соответствии с этим подходом, цикл Lnd-V получают значения диаметров натуральный логарифм планировавших против средние значения скорости и СПВ оценивается путем расчета наклона линейной части полученного контура, соответствующего ранней систолической фазы. Что касается практической реализации этого метода, предыдущие работы уже сообщали о результатах его применения в наборе системы контроля 7 в пробирке и ее использование для оценки обеих сонных и бедренных СПВ у человека 8.
Основной целью настоящего исследования является предоставление подробного описания алгоритма обработки изображений, который обеспечивает неинвазивный артериальное измерение СПВ у мышей с использованием Uтолько S изображения. Предложенный подход позволяет оценить локальной жесткости артерий путем обработки как B-режиме и импульсно-волновой допплерографии (PW-Доплера) изображений и могут быть применены на артериях, имеющих ключевое значение, таких как брюшной аорты.
Protocol
Representative Results
Discussion
В этом исследовании, алгоритм обработки изображения на основе цикла Lnd-V для оценки СПВ у мышей была описана подробно. Предложенный подход основан на обработке изображений США только и, таким образом, может представлять собой действительную альтернативу существующим методам …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Никто.
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).
