Laser Doppler Perfusion Imaging i musen Hindlimb

Summary

Här presenterar vi ett protokoll som visar tekniken och nödvändiga kontroller för Laser Doppler perfusion imaging för att mäta blodflödet i musen hindlimb.

Abstract

Blodflöde återhämtning är ett kritiskt utfallsmått efter experimentell hindlimb ischemi eller ischemi-reperfusion. Laser Doppler perfusion imaging (LDPI) är en vanlig, icke-invasiv, repeterbar metod för att bedöma blodflödet återhämtning. Tekniken beräknar det totala blodflödet i den provtagit vävnaden från Dopplerförskjutningen i frekvens som orsakas när en laser träffar rörliga röda blodkroppar. Mätningar uttrycks i godtyckliga perfusionsenheter, så den kontralaterala icke-ingrep på benet används vanligtvis för att hjälpa till att kontrollera mätningar. Mätdjupet ligger inom intervallet 0,3-1 mm; för hindlimb ischemi innebär detta att hudperfusion bedöms. Dermal perfusion är beroende av flera faktorer – viktigast av allt hudtemperatur och bedövningsmedel, som måste kontrolleras noggrant för att resultera i tillförlitliga avläsningar. Dessutom kan hår- och hudpigmentering förändra laserns förmåga att antingen nå eller tränga in i dermis. Denna artikel visar tekniken för LDPI i musen hindlimb.

Introduction

Hudsår med otillräcklig sårläkning är en ledande orsak till amputationer hos mänskliga patienter¹. Adekvat sårläkning kräver högre nivåer av kranskärlens perfusion än vad som behövs för att bibehålla intakt hud, vilket äventyras hos patienter med perifer arteriell^{sjukdom 2,3,4}. Flera andra reumatologiska tillstånd och diabetes kan också leda till störd och otillräcklig hudmikrocirkulation för att läka sår^5,6. Många diabetiker patienter har samtidig perifera kranskärlens sjukdom, vilket placerar dem i särskilt hög risk för amputation. Laser Doppler perfusion imaging (LDPI) används i kliniska situationer för att utvärdera hudens mikrocirkulation, liksom i forskningssituationer för att utvärdera blodflöde och blodflöde återhämtning efter experimentell hindlimb ischemi, ischemi-reperfusion och mikrokirurgiska klaffar⁷.

LDPI-systemet projicerar en lågeffektlaserstråle som avleds av en skanningsspegel för att röra sig över en region av intresse. Detta skiljer sig från Laser Doppler flödesmetri, vilket ger en perfusionsmätning för det lilla området av vävnad i direkt kontakt med flödesproben⁸. När laserstrålen interagerar med rörligt blod i mikrovaskulaturen genomgår den en Doppler-frekvensförskjutning, som fotodetecteds av skannern och omvandlas till godtyckliga perfusionsenheter. Eftersom LDPI är en ljusbaserad teknik är den begränsad när det gäller penetrationsdjup till 0, 3-1 mm, vilket innebär att för det mesta bedöms dermal perfusion⁷. Dermalt flöde kan ändras av hudtemperaturen och det sympatiska nervsystemet, som kan påverkas av olika bedövningsmedel⁹. Mätningar från den optiska lasern påverkas också av omgivande ljusförhållanden, hudpigmentering och kan blockeras av överbådlig päls eller hår⁷.

LDPI är den vanligaste forskningstekniken för att övervaka perfusionsåterhämtning efter ischemi eftersom det är icke-invasivt, inte kräver kontrastadministration och har snabba skanningstider som möjliggör datainsamling på flera djur. Detta gör det idealiskt för att avgöra om behandlingar som syftar till terapeutisk arteriogenes eller angiogenes är effektiva i små djurmodeller. Återhämtning av blodflödet efter bakbens ischemi mätt med LDPI korrelerar väl med utvecklingen av säkerhetsartären när den bedöms på andra sätt såsom Mikrofilgjutning eller mikro-CT^10,11. Målet med detta protokoll är att visa bedömningen av hindlimb perfusion med hjälp av LDPI.

Protocol

Djurförsök utfördes enligt ett protokoll som godkänts av University of Washington Institutional Animal Care and Use Committee. 1. Förberedelse av skanner Justera skannerhöjden så att avståndet till det skannade motivet är ca 30 cm. Slå på bildaren och starta den tillhörande programvaran. Öppna mätprogrammet. Om programvaran kommunicerar korrekt med skannern visas den infraröda laservarningen. Kalibrera maskinen med tillve…

Representative Results

Framgångsrik LDPI bör resultera i konsekventa upprepade måttskanningar, med högst 100-150 perfusionsenhetsvariation (motsvarande cirka 10% av den vanliga genomsnittliga perfusionen för musfotplattan) mellan de tre skanningarna(figur 2). Som framgår av figur 2hjälper upprepade skanningar till att fastställa att musen har jämviktats på lämpligt sätt så att förhållandet mellan ischemisk/kontroll bäst återspeglar det underliggande blodflödet i mots…

Discussion

Konsekvent teknik är avgörande för att uppnå tillförlitliga resultat med LDPI. Samma bedövningsmedel, temperaturinställningar, musposition och intresseområde bör användas under hela tidskursen. Olika bedövningsmedel resulterar i högre eller lägre perfusionsvärden⁹. Isofluran anestesi är bekvämt på grund av dess snabba inledning och uppkomst samt övergripande säkerhet. En konsekvent procentandel av isofluran bör användas som anestesidjup med detta vasodilaterande medel kan för…

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