実験的脊髄損傷における脊髄血流の評価のための強化された超音波画像コントラスト
Summary
Contrast Enhanced Ultrasound imaging is a reliable in-vivo tool for quantifying spinal cord blood flow in an experimental rat spinal cord injury model. This paper contains a comprehensive protocol for application of this technique in association with a contusion model of thoracic spinal cord injury.
Abstract
減少脊髄血流（SCBF）（ すなわち、虚血）が外傷性脊髄損傷（SCI）病態生理学において重要な役割を果たし、それに応じて神経保護治療のための重要な標的です。いくつかの技術がSCBFを評価するために説明してきたが、それらはすべて重要な限界があります。後者を克服するために、我々は、リアルタイムの造影超音波イメージング（CEU）の使用を提案します。ここでは、SCIのラット挫傷モデルでは、この技術の応用について説明します。頸静脈カテーテルは第1のコントラスト剤、六フッ化硫黄カプセル化されたマイクロバブルの塩化ナトリウム溶液の反復注射のために注入されます。背骨は、カスタムメイド3Dフレームで安定化され、脊髄硬膜はThIX-ThXIIで椎弓切除術により露出されています。超音波プローブは、その後、（超音波ゲルで被覆された）、硬膜の後面に位置しています。コントラのベースラインSCBF、単回静脈内注射（400μl）を評価するために、STエージェントは、無傷の脊髄微小血管系を介してその通過を記録するために適用されます。重量落下装置は、その後、SCIの再現可能な実験的な挫傷モデルを生成するために使用されます。造影剤は、SCI後SCBFの変化を評価するための傷害後の再注入15分です。 CEUは、実時間及び生体内 SCI次SCBF変化を評価できます。無傷の動物では、超音波イメージングは、無傷の脊髄に沿って不均一な血流を示しました。 SCBFが複数のリモート無傷の領域に保存されたままながらさらに、15分後にSCIは、重要な虚血は、震源のレベルでした。震源地（吻側および尾側の両方）に隣接する領域では、SCBFが有意に減少しました。これは、前述の「虚血性ペナンブラ領域」に相当します。このツールは、虚血およびSCIの後に得られた組織の壊死を制限することを目的とした治療法の効果を評価するための主要な関心事です。
Introduction
外傷性脊髄損傷（SCI）は、感覚運動の著しい障害、自律機能をもたらす壊滅的な条件です。現在まで、治療は患者においてその効率を示さありませんでした。このような理由から、潜在的な治療法の評価を向上させる、さらなる傷害pathiophysiology 1を解明することができる新たな技術を特定することが重要です。
SCIは、一次および二次傷害と呼ばれる、2つの連続相に分割されます。主な損傷は初期の機械的損傷に対応しています。さらに初期病変、組織損傷、したがって、神経学的欠損の2,3の進行拡大に貢献二次的損傷群（例えば、炎症、酸化ストレスおよび低酸素など）様々な生物学的事象のカスケード一方。
SCIの急性期では、神経保護療法は二次的損傷の病理およびSHを減少させることを目的としていますそれに応じて神経学的転帰を改善ウルド。多くの二次的損傷のイベントの中では、虚血は重要な役割を果たしている4,5。 SCIの震源地のレベルでは、損傷した実質微小血管は、効果的な脊髄血流（SCBF）を妨げます。また、SCBFも著しく損傷震源、特に「虚血性ペナンブラゾーン」として知られている領域を囲む領域において減少します。 SCBFはすぐにこれらの領域内に復元することができない場合、虚血は、補助実質壊死、さらに神経組織の損傷につながることができます。少しでも組織保存機能の実質的な効果を持つことができるように、それは虚血後SCIを減らすことができる薬物と治療法を開発するための主要な関心事です。この現象を強調表示するには、以前の研究は、有髄軸索の10％のみの保存が猫のポストSCI 6で歩行を可能にするのに十分であったことを示しています。
いくつかの技術がSCBFを評価するために説明してきたが、Yはすべての重要な制限があります。例えば、放射性ミクロスフェアの使用7,8及びC14-iodopyrineオートラジオグラフィー9は、その後、動物の犠牲を必要とし、それ以降の時点で繰り返すことはできません。水素クリアランス法10は、脊髄に損傷を与える可能性髄腔内電極の挿入に依存します。レーザードップラー画像化は、14,15フォトプレチスモグラフィおよびインビボ光学顕微鏡16は、測定11-13の非常に限られた深さ/面積を有します。
我々のチームは、以前に造影超音波（CEU）イメージングは、ラット脊髄実質17内SCBF変化をリアルタイムに評価し、 生体内に使用することができることを示しています。これは、同様の技術が黄らにより適用されたことに留意することが重要である。SCI 18のブタモデルにおいて。 CEUは、グレースケール形態学的IMを関連付けることができる超音波イメージングの特定のモードを適用します血流19の空間分布と年齢（従来のBモードによって得られました）。 SCBFイメージングおよび定量化は、エコー造影剤の血管内注射に依存します。造影剤は、リン脂質によって安定化（約2.5ミクロンの平均直径と90％が6ミクロン未満の直径を有する）、六フッ化硫黄の微小気泡から構成されています。マイクロバブルは、このように血液エコー源性を高め、彼らの血流に応じて、組織のコントラストを大きくするプローブによって放出される超音波ビームを反射します。これは、反射された信号の強度に応じて関心のある領域内の血流を評価することができます。マイクロバブルはまた、安全であり、彼らは、臨床的にヒトで適用されています。六フッ化硫黄を迅速にクリアされ（半減期は12分であることを意味する）と投与六フッ化硫黄の80％以上は、注射後2分以内に呼気中に回収されます。このプロトコルは、CEU、IMを使用するための簡単な方法を提供しますラットにおけるSCBFの変化を評価するために高齢化。
Protocol
Representative Results
Discussion
我々はラットSCI挫傷モデルでCEUを使用する方法を記載しているが、このプロトコルは、他の実験の目的またはSCIモデルに適合するように修正することができます。我々は、2つの時点（損傷前と15分後SCI）、時間点の数がでSCBFを測定することを選択したとSCBF測定値との間の遅延は、他の研究の必要性を満たすように構成することができます。たとえば、私たちの以前の研究17で、我々?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We acknowledge Stephanie Gorgeard, Thierry Scheerlink (Toshiba France), and Christophe Lazare (Bracco France).
Materials
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Comments/Description | |
| External Fixator Hoffman 3 | Stryker, Kalamazoo, USA | Modular system used to build the custom made 3D frame and the jointed arm holding the ultrasound probe | |
| Toshiba Applio | Toshiba, Tokyo, Japan | Ultrasound machine | |
| Sonovue | Bracco, Milan, Italy | Contrast agent : microbubbles | |
| Vueject pump | Bracco, Milan, Italy | Electric pump for infusion of microbubbles bolus | |
| Aquasonic Ultrasound Gel | Parker Laboratories, Fairfield, NJ, USA | Ultrasound gel used to transmit the ultrasound waves | |
| Isovet | Piramal Healthcare, Mumbai, India | Isoflurane used for anesthesia | |
| Ultra Extend | Toshiba, Tokyo, Japan | Software used for quantification of spinal cord blood flow | |
| Mastercraft Five-piece Mini-pliers Set, Product #58-4788-6 | Canadian Tire, Toronto, Canada | Set of pliers for Do-it-yourself job |
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