הדמיית זלוף דופלר לייזר בעכבר הינדלימב
Summary
כאן, אנו מציגים פרוטוקול המדגים את הטכניקה ואת הפקדים הדרושים עבור הדמיית זלוף דופלר לייזר כדי למדוד את זרימת הדם בעכבר hindlimb.
Abstract
התאוששות זרימת הדם היא מדד תוצאה קריטי לאחר איסכמיה אחורית ניסיונית או איסכמיה-רפרופוזיה. הדמיית זלוף דופלר לייזר (LDPI) היא שיטה נפוצה, פולשנית, חוזרת להערכת התאוששות זרימת הדם. הטכניקה מחשבת את זרימת הדם הכוללת ברקמה שנדגמה משינוי דופלר בתדירות שנגרם כאשר לייזר פוגע בתאי דם אדומים נעים. המדידות באות לידי ביטוי ביחידות זלוף שרירותיות, כך שההתבטאות הנגדית שאינה מתערבת ברגל משמשת בדרך כלל כדי לסייע בשליטה על המדידות. עומק המדידה הוא בטווח של 0.3-1 מ”מ; עבור איסכמיה hindlimb, משמעות הדבר היא כי זלוף עורי מוערך. זלוף עורי תלוי במספר גורמים – והכי חשוב טמפרטורת העור וסוכן הרדמה, אשר חייב להיות נשלט בקפידה כדי לגרום קריאות אמינות. יתר על כן, פיגמנטציה שיער ועור יכול לשנות את היכולת של הלייזר להגיע או לחדור הדרמיס. מאמר זה מדגים את הטכניקה של LDPI בעכבר hindlimb.
Introduction
כיב העור עם ריפוי פצעים לקוי הוא הגורם המוביל של קטיעות בחולים אנושיים1. ריפוי פצעים נאות דורש רמות גבוהות יותר של זלוף עורקים מהנדרש כדי לשמור על עור שלם, אשר נפגע בחולים עם מחלת עורקים היקפית2,3,4. מספר מצבים ראומטולוגיים וסוכרת אחרים יכולים גם להוביל microcirculation העור מופרע ולא מספיק כדי לרפא פצעים5,6. חולי סוכרת רבים סובלים ממחלת עורקים היקפית בו זמנית, מה שמציב אותם בסיכון גבוה במיוחד לקטיעה. הדמיית זלוף דופלר לייזר (LDPI) משמש במצבים קליניים כדי להעריך את microcirculation העור, כמו גם במצבי מחקר כדי להעריך את זרימת הדם ואת זרימת הדם התאוששות לאחר איסכמיה hindlimb ניסיוני, איסכמיה-reperfusion, דש מיקרוכירורגי7.
מערכת LDPI מקרינה קרן לייזר בהספק נמוך המוסטת על-ידי מראה סריקה כדי לנוע מעל אזור מעניין. זה שונה מזרימה של דופלר לייזר, המספק מדידת זלוף עבור האזור הקטן של הרקמה במגע ישיר עם בדיקה flowmetry8. כאשר קרן הלייזר מקיימת אינטראקציה עם דם נע במיקרו-וסקולטורה, היא עוברת שינוי בתדר דופלר, אשר מובלט על ידי הסורק ומומר ליחידות זלוף שרירותיות. מכיוון ש- LDPI היא טכניקה מבוססת אור, היא מוגבלת מבחינת עומק החדירה ל- 0.3-1 מ”מ, כלומר לרוב זלוף עורי מוערך7. זרימה עורית יכולה להשתנות על ידי טמפרטורת העור ומערכת העצבים הסימפתטית, אשר עשוי להיות מושפע סוכני הרדמה שונים9. מדידות מהלייזר האופטי מושפעות גם מתנאי תאורת הסביבה, פיגמנטציה בעור, וניתן לחסום אותן על ידי פרווה או שיער7.
LDPI היא טכניקת המחקר הנפוצה ביותר לניטור התאוששות זלוף לאחר איסכמיה מכיוון שהיא לא פולשנית, אינה דורשת ניהול ניגודיות, ויש לה זמני סריקה מהירים המאפשרים איסוף נתונים על בעלי חיים מרובים. זה עושה את זה אידיאלי כדי לעזור לקבוע אם טיפולים שמטרתם arteriogenesis טיפולית או אנגיוגנזה יעילים מודלים בעלי חיים קטנים. התאוששות זרימת הדם לאחר איסכמיה hindlimb כפי שנמדד על ידי LDPI בקורלציה היטב עם פיתוח עורק בטחונות כאשר מוערך באמצעים אחרים כגון יציקת Microfil או מיקרו CT10,11. מטרת פרוטוקול זה היא להדגים את ההערכה של זלוף hindlimb באמצעות LDPI.
Protocol
Representative Results
Discussion
טכניקה עקבית היא קריטית להשגת תוצאות אמינות עם LDPI. יש להשתמש באותם הרדמה, הגדרות טמפרטורה, מיקום העכבר ואזור העניין לאורך כל קורס הזמן. חומרי הרדמה שונים יגרמו לערכי זלוף גבוהים או נמוכים יותר9. הרדמה Isoflurane נוח בגלל הופעתה המהירה, כמו גם בטיחות כללית. אחוז עקבי של isoflurane יש להשתמ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו בוצעה עם השימוש במתקנים ומשאבים במרכז הבריאות VA Puget Sound. העבודה היא של המחבר ואינה משקפת בהכרח את עמדת או המדיניות של המחלקה לענייני חיילים משוחררים או ממשלת ארצות הברית. ד”ר טאנג ממומן כיום באמצעות VA (הצטיינות 5 I01 BX004975-02).
Materials
| Black nonreflective material | Fabric store, black neoprene recommended by company | ||
| F/air cannister | A.M. Bickford Inc | 80120 | |
| Homeothermic blanket with rigid metal probe | Harvard Apparatus | Also comes with flexible probe, but this is less durable | |
| Isoflurane Anesthesia machine | Drager | Multiple manufacturers | |
| Isoflurane induction chamber | VetEquip | 941444 | 2 L chamber |
| Moor laser Doppler perfusion imager | Moor Instruments | MoorLDI2-IR | Higher resolution imager (MoorLDI2-HIR) |
| Mouse Anesthesia nose cone | Multiple manufacturers | ||
| Nair | Nair | ||
| Oxygen tank | Multiple manufacturers | ||
| Surgilube | Multiple distributors |
References
- Varma, P., Stineman, M. G., Dillingham, T. R. Epidemiology of limb loss. Physical Medicine and Rehabilitation Clinics of North America. 25 (1), 1-8 (2014).
- Farber, A. Chronic Limb-Threatening Ischemia. New England Journal of Medicine. 379 (2), 171-180 (2018).
- Abularrage, C. J., et al. Evaluation of the microcirculation in vascular disease. Journal of Vascular Surgery. 42 (3), 574-581 (2005).
- Houben, A., Martens, R. J. H., Stehouwer, C. D. A. Assessing Microvascular Function in Humans from a Chronic Disease Perspective. Journal of the American Society of Nephrology. 28 (12), 3461-3472 (2017).
- Mahe, G., Humeau-Heurtier, A., Durand, S., Leftheriotis, G., Abraham, P. Assessment of skin microvascular function and dysfunction with laser speckle contrast imaging. Circulation: Cardiovascular Imaging. 5 (1), 155-163 (2012).
- Murray, A. K., Herrick, A. L., King, T. A. Laser Doppler imaging: a developing technique for application in the rheumatic diseases. Rheumatology (Oxford). 43 (10), 1210-1218 (2004).
- Greco, A., et al. Repeatability, reproducibility and standardisation of a laser Doppler imaging technique for the evaluation of normal mouse hindlimb perfusion. Sensors (Basel). 13 (1), 500-515 (2012).
- Sonmez, T. T., et al. A novel laser-Doppler flowmetry assisted murine model of acute hindlimb ischemia-reperfusion for free flap research. PLoS One. 8 (6), 66498 (2013).
- Gargiulo, S., et al. Effects of some anesthetic agents on skin microcirculation evaluated by laser Doppler perfusion imaging in mice. BMC Veterinary Research. 9, 255 (2013).
- Ankri-Eliahoo, G., Weitz, K., Cox, T. C., Tang, G. L. p27(kip1) Knockout enhances collateralization in response to hindlimb ischemia. Journal of Vascular Surgery. 63 (5), 1351-1359 (2016).
- McEnaney, R. M., Shukla, A., Madigan, M. C., Sachdev, U., Tzeng, E. P2Y2 nucleotide receptor mediates arteriogenesis in a murine model of hind limb ischemia. Journal of Vascular Surgery. 63 (1), 216-225 (2016).
- Padgett, M. E., McCord, T. J., McClung, J. M., Kontos, C. D. Methods for Acute and Subacute Murine Hindlimb Ischemia. Journal of Visualized Experiments. (112), e54166 (2016).
- Niiyama, H., Huang, N. F., Rollins, M. D., Cooke, J. P. Murine model of hindlimb ischemia. Journal of Visualized Experiments. (23), e1035 (2009).
- Chalothorn, D., Faber, J. E. Strain-dependent variation in collateral circulatory function in mouse hindlimb. Physiological Genomics. 42 (3), 469-479 (2010).
- Helisch, A., et al. Impact of mouse strain differences in innate hindlimb collateral vasculature. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 26 (3), 520-526 (2006).
- Faber, J. E., et al. Aging causes collateral rarefaction and increased severity of ischemic injury in multiple tissues. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 31 (8), 1748-1756 (2011).
- Forrester, K. R., Stewart, C., Tulip, J., Leonard, C., Bray, R. C. Comparison of laser speckle and laser Doppler perfusion imaging: measurement in human skin and rabbit articular tissue. Medical & Biological Engineering & Computing. 40 (6), 687-697 (2002).
- Briers, J. D. Laser Doppler, speckle and related techniques for blood perfusion mapping and imaging. Physiological Measurement. 22 (4), 35-66 (2001).
- Heeman, W., Steenbergen, W., van Dam, G., Boerma, E. C. Clinical applications of laser speckle contrast imaging: a review. Journal of Biomedical Optics. 24 (8), 1-11 (2019).
- Nguyen, T., Davidson, B. P. Contrast Enhanced Ultrasound Perfusion Imaging in Skeletal Muscle. Journal of Cardiovascular Imaging. 27 (3), 163-177 (2019).
- Zaccagnini, G., et al. Magnetic Resonance Imaging Allows the Evaluation of Tissue Damage and Regeneration in a Mouse Model of Critical Limb Ischemia. PLoS One. 10 (11), 0142111 (2015).
- Penuelas, I., et al. PET as a measurement of hindlimb perfusion in a mouse model of peripheral artery occlusive disease. Journal of Nuclear Medicine. 48 (13), 1216-1223 (2007).
- Jia, Y., Qin, J., Zhi, Z., Wang, R. K. Ultrahigh sensitive optical microangiography reveals depth-resolved microcirculation and its longitudinal response to prolonged ischemic event within skeletal muscles in mice. Journal of Biomedical Optics. 16 (8), 086004 (2011).
- Turaihi, A. H., et al. Combined Intravital Microscopy and Contrast-enhanced Ultrasonography of the Mouse Hindlimb to Study Insulin-induced Vasodilation and Muscle Perfusion. Journal of Visualized Experiments. (121), e54912 (2017).
- Liu, C., et al. Enhanced autophagy alleviates injury during hindlimb ischemia/reperfusion in mice. Experimental and Therapeutic Medicine. 18 (3), 1669-1676 (2019).
- Liu, D. L., Svanberg, K., Wang, I., Andersson-Engels, S., Svanberg, S. Laser Doppler perfusion imaging: new technique for determination of perfusion and reperfusion of splanchnic organs and tumor tissue. Lasers in Surgery and Medicine. 20 (4), 473-479 (1997).
- Jing, Y., Bai, F., Chen, H., Dong, H. Using Laser Doppler Imaging and Monitoring to Analyze Spinal Cord Microcirculation in Rat. Journal of Visualized Experiments. (135), e56243 (2018).
- Zhang, D., Li, S., Wang, S., Ma, H. An evaluation of the effect of a gastric ischemia-reperfusion model with laser Doppler blood perfusion imaging. Lasers in Medical Science. 21 (4), 224-228 (2006).
- Fitzal, F., et al. Circulatory changes after prolonged ischemia in the epigastric flap. Journal of Reconstructive Microsurgery. 17 (7), 535-543 (2001).
