माउस हिंडलिब में लेजर डॉप्लर परफ्यूजन इमेजिंग
Summary
यहां, हम एक प्रोटोकॉल पेश करते हैं जो माउस हिंडलिम्ब में रक्त प्रवाह को मापने के लिए लेजर डॉप्लर परफ्यूजन इमेजिंग के लिए तकनीक और आवश्यक नियंत्रण को दर्शाता है।
Abstract
प्रयोगात्मक हिंडलम्ब इस्केमिया या इस्केमिया-रिफ्यूजन के बाद रक्त प्रवाह वसूली एक महत्वपूर्ण परिणाम उपाय है। लेजर डॉप्लर परफ्यूजन इमेजिंग (एलडीपीआई) रक्त प्रवाह वसूली का आकलन करने के लिए एक आम, गैर-विकासशील, दोहराने योग्य विधि है। तकनीक की वजह से आवृत्ति में डॉप्लर बदलाव से नमूना ऊतक में समग्र रक्त प्रवाह की गणना करता है जब एक लेजर लाल रक्त कोशिकाओं चलती हिट । माप मनमाने ढंग से पर्फ्यूजन इकाइयों में व्यक्त किए जाते हैं, इसलिए पैर पर कॉन्ट्रालेटरल गैर-हस्तक्षेप आमतौर पर माप को नियंत्रित करने में मदद करने के लिए उपयोग किया जाता है। माप गहराई 0.3-1 मिमी की सीमा में है; हिंडलिब इस्केमिया के लिए, इसका मतलब है कि डर्मल परफ्यूजन का आकलन किया जाता है। डर्मल परफ्यूजन कई कारकों पर निर्भर है- सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि त्वचा का तापमान और एनेस्थेटिक एजेंट, जिसे विश्वसनीय रीडिंग के परिणामस्वरूप सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाना चाहिए। इसके अलावा, बाल और त्वचा रंजकता लेजर की क्षमता को बदल या तो पहुंचने या डर्मिस में प्रवेश कर सकते हैं । यह लेख माउस हिंडलिम्ब में एलडीपीआई की तकनीक को दर्शाता है।
Introduction
अपर्याप्त घाव भरने के साथ त्वचा के छाले मानव रोगियों में विच्छेदन का एक प्रमुख कारण है1. पर्याप्त घाव भरने के लिए अक्षुण्ण त्वचा को बनाए रखने के लिए आवश्यक धमनी परफ्यूजन के उच्च स्तर की आवश्यकता होती है, जो परिधीयधमनी रोग2,3, 4के रोगियों में समझौता कियाजाताहै। कई अन्य रूमाटोलॉजिक स्थितियां और मधुमेह भी घावों को ठीक करने के लिए परेशान और अपर्याप्त त्वचा माइक्रोसर्कुलेशन का कारण बन सकता है5,6 कई मधुमेह रोगियों को सहवर्ती परिधीय धमनी रोग होता है, उन्हें विच्छेदन के लिए विशेष रूप से उच्च जोखिम पर रखते हैं। लेजर डॉप्लर पर्फ्यूजन इमेजिंग (एलडीपीआई) का उपयोग नैदानिक स्थितियों में त्वचा माइक्रोसर्कुलेशन का मूल्यांकन करने के साथ-साथ अनुसंधान स्थितियों में प्रयोगात्मक हिंडलिब इस्केमिया, इस्केमिया-रिफ्यूजन, और माइक्रोसर्जिकल फ्लैप्स 7 के बाद रक्त प्रवाह और रक्त प्रवाह वसूली का मूल्यांकन करने के लिए कियाजाताहै।
एलडीपीआई सिस्टम एक कम पावर लेजर बीम प्रोजेक्ट करता है जिसे ब्याज के क्षेत्र में स्थानांतरित करने के लिए स्कैनिंग मिरर द्वारा विक्षेपित किया जाता है। यह लेजर डॉप्लर फ्लोमेट्री से अलग है, जो प्रवाह जांच8के साथ सीधे संपर्क में ऊतक के छोटे क्षेत्र के लिए एक परफ्यूजन माप प्रदान करता है। जब लेजर बीम माइक्रोवैस्कुलेचर में रक्त ले जाने के साथ बातचीत करता है, तो यह डॉप्लर फ्रीक्वेंसी शिफ्ट से गुजरता है, जिसे स्कैनर द्वारा फोटो पता लगाया जाता है और मनमाने ढंग से परफ्यूजन इकाइयों में परिवर्तित किया जाता है। क्योंकि एलडीपीआई एक प्रकाश-आधारित तकनीक है, यह 0.3-1 मिमी तक प्रवेश की गहराई के संदर्भ में सीमित है, जिसका अर्थ है कि अधिकांश भाग के लिए डर्मल परफ्यूजन का मूल्यांकन7है। डर्मल प्रवाह को त्वचा के तापमान और सहानुभूति तंत्रिका तंत्र द्वारा बदला जा सकता है, जो विभिन्न संवेदनाहारी एजेंटों द्वारा प्रभावित हो सकता है9। ऑप्टिकल लेजर से माप भी परिवेश प्रकाश की स्थिति, त्वचा पिगमेंटेशन से प्रभावित होते हैं, और 7 फर याबालोंको ओवरलाइंग करके अवरुद्ध किया जा सकता है।
एलडीपीआई इस्केमिया के बाद पर्फ्यूजन रिकवरी की निगरानी करने के लिए सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली शोध तकनीक है क्योंकि यह noninvasive है, इसके विपरीत प्रशासन की आवश्यकता नहीं है, और कई जानवरों पर डेटा संग्रह की अनुमति देने वाले त्वरित स्कैन समय हैं। यह यह निर्धारित करने में मदद करने के लिए आदर्श बनाता है कि चिकित्सीय धमनी विज्ञान या एंजियोजेनेसिस के उद्देश्य से उपचार छोटे पशु मॉडल में प्रभावी हैं या नहीं। एलएलडीपीआई द्वारा मापा जाने वाला हिंडलिब इस्केमिया के बाद रक्त प्रवाह वसूली कोलैटरल धमनी विकास के साथ अच्छी तरह से सहसंबंधित करता है जब माइक्रोफिल कास्टिंग या माइक्रो-सीटी10, 11जैसे अन्य साधनों से मूल्यांकन कियाजाताहै। इस प्रोटोकॉल का लक्ष्य एलडीपीआई का उपयोग करके हिंडलिब परफ्यूजन के आकलन को प्रदर्शित करना है।
Protocol
Representative Results
Discussion
एलडीपीआई के साथ विश्वसनीय परिणाम प्राप्त करने के लिए लगातार तकनीक महत्वपूर्ण है। पूरे समय के पाठ्यक्रम में एक ही संवेदनाहारी, तापमान सेटिंग्स, माउस की स्थिति और रुचि के क्षेत्र का उपयोग किया जाना चाह?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम वीए प्यूगेट साउंड हेल्थ केयर सेंटर में सुविधाओं और संसाधनों के उपयोग के साथ किया गया था। काम लेखक का है और जरूरी स्थिति या दिग्गजों मामलों के विभाग या संयुक्त राज्य अमेरिका सरकार की नीति को प्रतिबिंबित नहीं करता है । डॉ तांग वर्तमान में VA (योग्यता 5 I01 BX004975-02) के माध्यम से वित्त पोषित है ।
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).
