Ultraljudsundersökningar har blivit en gemensam modalitet att bestämma luminala dimensioner av bröst- och bukhåla aortaaneurysm i möss. Det här protokollet beskriver förfarandet för att erhålla tillförlitliga och reproducerbara tvådimensionell ultraljudsbilder av stigande och abdominellt aorta i möss.
Samtida högupplösta ultraljud instrument har tillräcklig upplösning för att underlätta mätningen av mus artärer. Dessa instrument har använts att mäta aorta dimensioner i musmodeller av aortaaneurysm. Aortaaneurysm är definierade som permanent utspädningar av aorta, som förekommer oftast i stigande och buken regioner. Sekventiella mätningar av aorta dimensioner av ultraljud är den huvudsakliga metoden för att bedöma utvecklingen och utvecklingen av aortaaneurysm Invivo. Även om många rapporterade studier används ultraljud imaging för att mäta aorta diametrar som primär endpoint, finns det störfaktorer, som sonden position och hjärt cykel, som kan påverka riktigheten i datainsamling, analys och tolkning. Syftet med detta protokoll är att ge en praktisk vägledning om användningen av ultraljud att mäta aorta diameter i ett tillförlitligt och reproducerbart sätt. Detta protokoll inför utarbetandet av möss och instrument, förvärv av lämpliga ultraljudsbilder och dataanalys.
Aortaaneurysm är vanliga vaskulära sjukdomar kännetecknas av en permanent dilaterat av bröstkorg eller buk aorta1,2,3,4. Inga farmakologiska terapier har fastställts för att förhindra dilatation och bristning av stora kroppspulsådern, som betonar behovet av insikter patogena mekanismer. För att belysa mekanismerna av aortaaneurysm, har mus-modeller produceras av genetiska eller kemiska manipulationer varit utbredda4,5,6,7,8, 9 , 10 , 11 , 12. exakt kvantifiering av aorta diameter hos möss är grunden för aortaaneurysm forskning.
Utvecklingen av högfrekvent ultraljud ökat den rumsliga och temporal upplösningen bilder att upptäcka små skillnader i aorta dimensioner13,14,15. Detta har möjliggjort sekventiell mätning av aorta diametrar i möss, och således har det blivit den föredragna metoden för mätning av aorta diametrar i murina studier av aortaaneurysm. Även om ultraljudsundersökningar är en enkel teknik, krävs kunskap om pulsåderbråck anatomi och fysiologi att förvärva lämpliga bilder för noggranna mätningar, dataanalys och tolkning. Aorta är en pulserande cylindriskt organ med variabel krökningar i proximala bröstkorg regionen16. Detta bidrar till risken för en felaktig bestämning av aorta dimensioner i de vanligaste förvärvade tvådimensionella (2D) bilderna. Noggrannheten av aorta mätningar kunde äventyras ytterligare genom aorta tortuosity i aneurysmatisk staten17. För att erhålla tillförlitliga och reproducerbara mätningar av aorta utspädningar, ger detta protokoll en praktisk vägledning för användning av en högupplöst ultraljud system för att mäta proximala bröstkorg och buk aorta diameter hos möss.
Detta protokoll ger en teknisk guide för bild förvärv av bröst- och bukhåla aorta i möss, med ett högfrekvent ultraljud system. Aorta ultraljudsundersökningar har potentiella confounders, såsom sondens position och hjärt cykel, som kan äventyra riktigheten av aorta mätningar, särskilt i den proximala aortan. Det här protokollet beskriver detaljerade instruktioner och strategier för förvärv, mätning och data bildanalys, för att noggrant mäta aorta dimensioner.
För imaging den proximala aortan, finns det flera tillvägagångssätt sond placering. Rätt parasternal långa axeln vyn visas i figur 2A användes för ultraljud imaging i detta protokoll. Detta underlättar förvärv av högkvalitativa bilder från aorta sinus i aortabågen delen. Det är inte optimalt för fallande aorta på grund av störningar av det ultraljuds-vinkar. Detta protokoll är tillämpligt på de flesta mus-modeller av torakala aortaaneurysm eftersom de uppvisar dilaterat huvudsakligen i aortaroten till aorta ascendens. Detta inkluderar kronisk angiotensin II-infusion som orsakar bildandet av aneurysm i aorta ascendens möss18,19,20,21,22,23. Mus modeller av Marfans syndrom (fibrillin 1C1041G / + och fibrillin 1mgR/mgR möss) Visa både aortaroten och stigande dilatation av aorta23,24,25. Loeys-Dietz syndrom musmodeller (postnatal borttagande av TGF-β receptor 1 eller 2 i glatta muskelceller) också utveckla aneurysm i aortaroten och stigande aorta18,26,27,28 . Vyn höger parasternal långa axeln är därför lämpligt för aorta imaging i dessa mus-modeller av torakala aortaaneurysm. Däremot, har vyn höger parasternal kort axel potential att fånga aorta bilder diagonalt eftersom aneurysm försvåras ofta av aorta tortuosity, vilket kan leda till en överskattning av diametrar. Till skillnad från aortan användes vyn kort axel för bildtagning av bukaorta i detta protokoll. Eftersom aorta krökning och tortuosity är blygsam i bukaorta jämfört med aortan, mildrar förvärvet av bilder i vyn kort axel underestimations av aorta diameter. Det är viktigt för att notera att olika sonden positioner ger olika visningsvinklar och aorta diameter kan vara olika i varje bildvinkel. Därför förbättras tillförlitliga aorta diameter mätningar genom att tillämpa samma sond position för alla bilder i en studie. Intressant, rapporterade tredimensionella (3D) ultraljud bilder av hjärtat och aorta har varit nyligen29,30,31,32. Dessutom kan aktuella ultraljud system få 3D-bilder över tiden som fyrdimensionell bilder33. Således har dessa 3D avbildningstekniker potential att demonstrera aorta strukturen mer exakt, som kan lösa problemet med sonden positionering.
Ultraljudsbilder kan fångas i antingen 2D ljusstyrka läge (B-läge) eller endimensionell motion läge (M-läge). Även om vissa artiklar har använt M-läge för mätning av aorta diameter, är B-läge att föredra15,34,35,36. M-läge har kapacitet att bilden i två dimensioner att öka temporal och spatial upplösning. Detta läge bygger dock på antagandet att aorta är en koncentrisk cylinder som avbildas vinkelrätt till det ultraljuds-vinkar. Detta antagande kan inte hålla sann i en aneurysmal stat och krökning av aorta ascendens är det svårt, även i nonaneurysmal stater. Dessutom kvar aorta inte i en fast position under hela de kardiella cykel37. M-läge kan därför orsaka mätfel, inklusive över- och underestimations.
Det är också viktigt att notera att hjärt cykeln påverkar luminala diameter i aorta. Som förväntat, är aorta diameter i systole större än i diastole (figur 4A-H), som är associerad med aortaväggen elasticitet och stam. Aortaväggen elasticitet och stam kan beräknas utifrån skillnaden mellan aorta diametrar mellan systole och diastole. Elasticitet och stam är minskade aneurysmatisk artärer jämfört med normala artärer31,34,35,38,39,40. Aorta stelhet kan inte mätas direkt med ultraljud. Mäta puls våg hastighet kan (PWV) utvärdera dess styvhet som en proxy, vilket redovisas ökas i aneurysmatisk artärer31,35,41,42. PWV beräknas genom transitering tiden mellan två arteriell webbplatser, använda pulse wave Doppler bilder och deras motsvarande avstånd. För att jämföra aorta diametrar, till skillnad från klinisk undersökning, finns det ingen rigorös standardisering när det gäller hjärt fas för aorta mätningar i möss. Därför är det fortfarande oklart vilken hjärt fas är lämpligt för aorta mätningar. För att säkerställa tillförlitliga och reproducerbara jämförelser, bör dock aorta diameter mätas i en definierad fas av hjärt cykeln.
Detta protokoll ger detaljerade anvisningar för aorta imaging och dataanalys för att mäta aorta mått exakt. Aorta måttet, i detta protokoll, överensstämde med den faktiska ex vivo aorta diameter (figur 5A). Vi bekräftade också konsistenser av inter- och intraobserver reproducerbarhet (figur 5B, C). Alla steg i detta protokoll, särskilt sondens position och hjärt cykel, är nödvändiga för noggranna mätningar. Men även när du använder lämpliga förfaranden, är artefakter under ultraljudsundersökningar oundvikliga. Placeringen av revben och lungor, och andning samt hjärt pulsering, kan påverka bildkvaliteten på aortan. Tarmluft kan också orsaka artefakter i buken imaging. Därför föreslår vi att definiera kriterier för uteslutning när efter detta protokoll vid dålig aorta bilder.
Med tillkomsten av högupplösta ultraljud system, kan aorta strukturen hos möss undersökas i utsökt detalj, både seriellt och konventionellt, därmed kraftigt bidra till förståelsen av aortaaneurysm. Ultraljudsundersökningar, med protokoll som beskrivs ovan, är en tillförlitliga och reproducerbara noninvasiv metod för att kvantifiera aortaaneurysm i möss.
The authors have nothing to disclose.
Författarnas forskningsarbete stöddes av den nationella hjärta, lunga, och blod Institute of National Institutes of Health under award nummer R01HL133723 och R01HL139748 och den amerikanska hjärtat Association SFRN i vaskulär sjukdom (18SFRN33960001). H.S. stöds av en AHA Postdoktorsstipendium (18POST33990468). J.C. stöds av NCATS UL1TR001998. Innehållet i detta manuskript ansvarar enbart för författarna och representerar inte nödvändigtvis officiella ståndpunkter av National Institutes of Health.
Name of Reagent | |||
Isothesia (Isoflurane) | Henry Schin | NDC11695-6776-2 | Anesthetic Agent |
Omnicon F/Air Anesthesia Gas Filter Canister | A.M. Bickford Inc. | 80120 | Scavenging System for Anesthesia |
Puralube Vet Ointment | Dechra | NDC17033-211-38 | Lubricating Eye Drops |
Aquasonic | Parker Laboratories | 01-08 | Ultrasound Gel |
Nair | Nair | Depilliating Cream | |
Transeptic Transducer Cleaning Solution | Parker Laboratories | 341-09-25 | Cleaning spray for probes |
Name of Equipment | |||
Vevo 2100 | VisualSonics | Vevo 2100 | Ultrasound Machine |
Vevo LAB 3.0.0 | VisualSonics | Vevo LAB 3.0.0 | Ultrasound Analysis Software |
MS-550D | VisualSonics | MS-550D | Ultrasound Probe |
EX3 Vaporizer | Patterson Veterinary | EX 3 | Analogue Anestheic Vaporizer |
Heating Pad | Sunbeam | E12107 | Heating Pad |