الموجات فوق الصوتية على أساس نبض موجة سرعة التقييم في الفئران
Summary
تمثل تصلب الشرايين عاملا رئيسيا في القلب والأوعية الدموية من الأمراض ونبض موجة سرعة (PWV) يمكن اعتباره مؤشر بديل لتصلب الشرايين. يصف هذا البروتوكول ومعالجة خوارزمية صورة لحساب PWV في الفئران على أساس الموجات فوق الصوتية معالجة الصور التي تنطبق على مواقع الشرايين المختلفة.
Abstract
تصلب الشرايين يمكن تقييمها عن طريق حساب سرعة موجة النبض (PWV)، أي السرعة التي موجة النبض يسافر في سفينة قناة. ويجري التحقيق مع هذه المعلمة على نحو متزايد في نماذج القوارض الصغيرة التي يتم استخدامها لتقييم التغيرات في وظيفة الأوعية الدموية المتصلة المورثات معينة / العلاج أو لوصف تطور أمراض القلب والشرايين. يصف هذا البروتوكول ومعالجة خوارزمية صورة الأمر الذي يؤدي إلى غير الغازية قياس الشرايين PWV في الفئران باستخدام الموجات فوق الصوتية (US) الصور فقط. وقد استخدمت هذه التقنية المقترحة لتقييم البطن PWV الشريان الأورطي في الفئران وتقييم التغييرات المرتبطة عصرها.
ويتم الحصول على الشريان الأورطي البطني بمسح الولايات المتحدة من الفئران تحت التخدير الغازية باستخدام جهاز محدد في الولايات المتحدة مجهزة عالية التردد تحقيقات الولايات المتحدة. ويتم تحليل الصور نبض موجة دوبلر (PW-دوبلر) B-وضع ومن أجل الحصول على قطر ويعني سرعة القيم حظية، على التوالي. لهذا الغرض، يتم توظيف تقنيات الكشف عن الحافة وتتبع كفاف. للفوز واحد يعني قطرها وسرعة الطول الموجي وقتا الانحياز وجنبا إلى جنب من أجل تحقيق قطرها سرعة (LND-V) حلقة. ويتم الحصول على القيم PWV من المنحدر من الخطية جزء من حلقة، والذي يتوافق مع المرحلة الانقباضي في وقت مبكر.
مع النهج الحالي، التشريحية والوظيفية معلومات حول الماوس الشريان الأورطي البطني يمكن أن يتحقق غير جراحية. تتطلب معالجة الصور الولايات المتحدة فقط، فإنه قد يمثل أداة مفيدة لتوصيف غير الغازية من المواقع الشرايين المختلفة في الماوس من حيث الخصائص المرنة. تطبيق هذه التقنية الحالية يمكن أن تمتد بسهولة إلى المناطق الأوعية الدموية الأخرى، مثل الشريان السباتي، وبالتالي توفير إمكانية الحصول على مواقع متعددة تقييم الشرياني وتصلب.
Introduction
ويعمل نماذج الماوس على نحو متزايد للتحقيق في مرض القلب والأوعية الدموية ويستخدم بشكل خاص في الدراسات الطولية التي تسمح للتوصيف مراحل مختلفة من تطور المرض 1. ترتبط خصائص المرونة الشرايين الكبيرة لظروف مرضية مختلفة. من الناحية الفنية، وتصلب الشرايين يمكن تقييم من خلال قياس سرعة موجة النبض (PWV)، الذي يمثل السرعة التي موجة النبض يسافر في سفينة قناة 2. بسبب الأهمية السريرية لها، ويقاس على نحو متزايد حتى في النماذج الحيوانية الصغيرة قبل السريرية 3.
تتوفر لتقييم PWV في الفئران تقنيات مختلفة. تستند النهج الغازية على استخدام محولات الضغط القسطرة طرف. ويتم تقييم PWV من خلال الحصول على إشارات الضغط على موقعين الشرايين المختلفة وتقسيم المسافة بين القياس اثنين من لياليخائبي التي تحول الزمن بين الاشارات 4. العيب الرئيسي تتعلق هذه الأنواع من التقنيات هو أنها تتطلب التضحية الحيوانية لتقييم المسافة بين مواقع قياس اثنين، وبالتالي لا يمكن استخدامها في الدراسات الطولية. للتغلب على هذا القيد، والنهج غير الغازية، استنادا إلى تقنيات التصوير المختلفة، تم تطويرها. وأفادت الدراسات السابقة التقييمات PWV في الفئران التي تم الحصول عليها من خلال تطبيق أسلوب وقت عبور على البيانات المشفرة سرعة التصوير بالرنين المغناطيسي (5) وإشارات نابض دوبلر 6. ومع ذلك، فإن قيمة PWV تم الحصول عليها مع هذه الأساليب هو تقييم إقليمي من تصلب الشرايين. في الواقع، لأنها تمثل قيمة متوسطة، وهو ما يمثل الشرايين مختلفة من حيث الحجم والخصائص المرنة. وبالإضافة إلى ذلك، هذه الأنواع من التقييمات تتطلب تقييم المسافة بين الموقعين القياسات التي هي مصدر الخطأ الذي يمكن أن أنفluence النتيجة النهائية.
PWV يمكن تقييمها باستخدام قطرها سرعة (LND-V) حلقة (7). ويستند هذا الأسلوب على تقييم في وقت واحد من القيم قطر وسرعة التدفق في وعاء المحدد. ووفقا لهذا النهج، يتم الحصول على حلقة LND-V بالتآمر القيم قطر اللوغاريتم الطبيعي مقابل يعني القيم السرعة ويقدر PWV عن طريق حساب المنحدر من الخطية جزء من الحلقة التي تم الحصول عليها المقابلة لمرحلة الانقباضي في وقت مبكر. وفيما يتعلق بالتنفيذ العملي لهذه الطريقة، وأفادت الأعمال السابقة بالفعل نتائج حول تطبيقه في الإعداد نظام 7 في المختبر واستخدامه لتقييم كل من الشريان السباتي وPWV الفخذ في البشر 8.
الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو تقديم وصف مفصل لخوارزمية معالجة الصور الذي يوفر غير الغازية في الشرايين قياس PWV في الفئران باستخدام Uصور S فقط. النهج المقترح يسمح للتقييم من تصلب الشرايين المحلية عن طريق تجهيز كلا B-وضع ونابض الموجة دوبلر (PW-دوبلر) الصور ويمكن تطبيقها على شرايين أهمية رئيسية، مثل الشريان الأورطي البطني.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذه الدراسة، وقد وصفت خوارزمية معالجة الصور على أساس حلقة LND-V لتقييم PWV في الفئران في التفاصيل. ويستند النهج المقترح على معالجة الصور الولايات المتحدة فقط، وبالتالي، يمكن أن تمثل بديلا صالحا للتقنيات الحالية 6 و 13 لتقييم تصلب الشراي…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
لا شيء.
Materials
| VEVO2100 | FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Canada | micro-ultrasound equipment | |
| MS250 Ultrasound Probe | FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Canada | micro-ultrasound probe | |
| EKV Software | FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Canada | Software | |
| Matlab R2015a | MathWorks Inc, Natick, MA, USA | Software | |
| Conductive Paste | Chosen by the operator | Laboratory material | |
| Petroleum Jelly | Chosen by the operator | Laboratory material | |
| Depilatory Cream | Chosen by the operator | Laboratory material | |
| Acoustic Coupling Gel | Chosen by the operator | Laboratory material | |
| Developed Matlab Software | The authors are willing to collaborate with those researchers who are interested in the software and to make the software available under their supervision |
Referências
- Zaragoza, C., et al. Animal Models of Cardiovascular Diseases. J Biomed Biotechnol. 2011, 497-841 (2011).
- Laurent, S., et al. Expert consensus document on arterial stiffness: methodological issues and clinical applications. Eur Heart J. 27, 2588-2605 (2006).
- Wang, Y. X., et al. Increased aortic stiffness assessed by pulse wave velocity in apolipoprotein E-deficient mice. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 278, 428-434 (2000).
- Mitchell, G. F., Pfeffer, M. A., Finn, P. V., Pfeffer, J. M. Comparison of techniques for measuring pulse-wave velocity in the rat. J Appl Physiol. 82 (1), 203-210 (1997).
- Parczyk, M., Herold, V., Klug, G., Bauer, W. R., Rommel, E., Jakob, P. M. Regional in vivo transit time measurements of aortic pulse wave velocity in mice with high-field CMR at 17.6 Tesla. J Cardiovasc Magn Reson. 12, 72 (2010).
- Hartley, C. J., Taffet, G. E., Michael, L. H., Pham, T. T., Entman, M. L. Noninvasive determination of pulse-wave velocity in mice. Am J Physiol. 273 (1), 494-500 (1997).
- Feng, J., Khir, A. W. Determination of wave speed and wave separation in the arteries using diameter and velocity. J Biomech. 43 (3), 455-462 (2010).
- Borlotti, A., Khir, A. W., Rietzschel, E. R., De Buyzere, M. L., Vermeersch, S., Segers, P. Noninvasive determination of local pulse wave velocity and wave intensity: changes with age and gender in the carotid and femoral arteries of healthy human. J Appl Physiol. 113 (5), 727-735 (2012).
- Chérin, E., et al. Ultrahigh frame rate retrospective ultrasound microimaging and blood flow visualization in mice in vivo. Ultrasound Med Biol. 32 (5), 683-691 (2006).
- Gemignani, V., Faita, F., Ghiadoni, L., Poggianti, E., Demi, M. A system for real-time measurement of the brachial artery diameter in B-mode ultrasound images. IEEE Trans Med Imaging. 26 (3), 393-404 (2006).
- Di Lascio, N., Stea, F., Kusmic, C., Sicari, R., Faita, F. Non-invasive assessment of pulse wave velocity in mice by means of ultrasound images. Atherosclerosis. 237 (1), 31-37 (2014).
- Nichols, W. W., O’Rourke, M. F. . McDonald’s Blood Flow in Arteries: Theoretical, Experimental, and Clinical Principles. , 215-358 (1998).
- Williams, R., et al. Noninvasive ultrasonic measurement of regional and local pulse wave velocity in mice. Ultrasound Med Biol. 33 (9), 1368-1375 (2007).
- Penny, D. J., et al. Aortic wave intensity of ventricular-vascular interaction during incremental dobutamine infusion in adult sheep. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 294, 481-489 (2008).
- Segers, P., et al. Wave reflection leads to over- and underestimation of local wave speed by the PU- and QA-loop methods: theoretical basis and solution to the problem. Physiol Meas. 35 (5), 847-861 (2014).
