本文描述了一种利用高频超声成像技术在腹主动脉瘤小鼠模型上测量管腔直径、脉搏传播速度、可扩张性和径向应变的详细实验方案。
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方法文章
腹主动脉瘤小鼠模型中脉搏传播速度、可扩张性和应变的测量
* These authors contributed equally
本文内容
摘要
摘要
腹主动脉瘤（AAA）是指腹主动脉局部扩张，其最大管腔内径（MILD）超过原始尺寸的1.5倍。临床和实验研究表明，小型动脉瘤也可能发生破裂，而部分大型动脉瘤则可能保持稳定。因此，除了测量主动脉的管腔内径外，了解血管壁的结构特征可能为评估AAA的稳定性提供重要信息。近年来，主动脉僵硬度的增加已成为检测血管壁早期变化的可靠指标。脉搏波传导速度（PPV）、可扩张性及径向应变是基于超声的常用方法，可用于评估主动脉僵硬度。本方案的主要目的是提供一套完整的技术流程，利用超声成像系统获取图像，并分析由MILD、PPV、可扩张性和径向应变所确定的主动脉结构与功能特性。
引言
腹主动脉瘤（AAA）是一种重要的心血管疾病，其特征是主动脉发生永久性局部扩张，扩张程度超过原始血管直径的1.5倍1。AAA位居美国死亡原因的第13位2。AAA的进展归因于主动脉壁的退化和弹性蛋白的断裂，最终导致主动脉破裂。这些主动脉壁的改变可能在最大管腔内直径（MILD）无明显增加的情况下发生，提示仅凭MILD不足以预测疾病的严重程度3。因此，需要识别其他因素以检测主动脉壁的早期变化，从而指导早期治疗方案的选择。本实验方案的总体目标是提供一种利用超声成像评估主动脉功能特性的实用指南，具体通过测量脉搏传播速度（PPV）、可扩张性和径向应变来表征主动脉功能。
一种经过充分表征的腹主动脉瘤（AAA）实验模型，最初由 Daugherty 及其同事描述，该模型通过在 Apoe-/- 小鼠中使用渗透压泵皮下输注血管紧张素 II（AngII）来诱导 AAA4。利用超声成像对最大内径（MILD）进行精确测量，对于表征该小鼠模型中的 AAA 具有重要作用5。尽管 AAA 发展过程中的组织学变化已被广泛研究，但血管壁功能特性（如主动脉僵硬度）的变化尚未得到充分表征。本实验方案强调将高频超声与先进分析方法相结合，作为研究 ....
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方案
小鼠处理与超声成像的实验方案已获得密苏里大学机构动物护理与使用委员会（动物实验编号 8799）的批准，并依照 AAALAC International 的规定进行。
1. 仪器设备设置与小鼠准备
- 仪器设置
- 打开超声仪器、超声耦合剂加热器和加热垫。
- 启动超声程序，并输入每只小鼠的研究名称和描述性信息。
- 选择应用模式为 General Imaging。
- 选择适用于腹部成像的换能器（图 1B,C）。本实验中使用 MS400 换能器。
- 确保每次实验过程中异氟烷和氧气的水平充足。
- 清洁超声动物成像平台。
- 小鼠准备
- 将小鼠笼置于加热垫上（36.5 至 38.5 °C）。
- 轻轻抓住小鼠尾根部，将其放入充满氧气的异氟烷诱导室中。
- 将异氟烷和氧气气流导向诱导室。
- 打开异氟烷蒸发器，将异氟烷浓度设为 1–2% vol/vol；打开氧气瓶，调节氧气流速至 1–2 L/min。
- 约 2 分钟后，通过轻捏小鼠足垫观察是否出现回缩反射，以确认麻醉深度足够。 ....
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结果
正常小鼠和腹主动脉瘤小鼠的代表性M型图像分别如图2A和图2B所示。肾上腹主动脉可通过其位于右肾动脉和肠系膜上动脉旁的位置进行识别（图2A）。用于计算MILD的代表性图像分别显示了正常和瘤变主动脉在收缩期心动周期三个不同心跳时相的图像（图2C,D）。当腹主动脉瘤形成时，管腔直径通过在最大扩张区域的管腔内缘之间绘制一条垂直的黄色线来确定（图2B）。通常取三次独立测量的平均值以获得准确的管腔内径。
用于分析脉搏波传导速度（PPV）的腹主动脉代表性EKV图像见图3。PP.......
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讨论
超声成像通过测量脉压变异性（PPV）、扩张性和径向应变，为评估主动脉功能特性提供了一种强有力的技术。这些测量指标对于研究腹主动脉瘤（AAA）的小鼠模型尤其具有指导意义，体内检测方法可获取纵向数据，有助于理解主动脉病变随时间发展的过程。具体而言，通过分析EKV数据，在腹主动脉局部测定体内主动脉僵硬度，包括PPV、扩张性和径向应变，这些参数被视为AAA不稳定性的独立危险因素16。本实验方案所述技术相对简便，每只小鼠获取图像集仅需8至10分钟。所有图像最好由同一名操作人员采用明确定义且一致的解剖标志进行采集，以生成可重复且精确的数据。
这些工具的应用中存在一些需要专业技术的因素。例如，第一，脉搏波速度（PPV）可能无法完全反映局部动脉壁腹主动脉瘤（AAA）的发展程度，因为它是区域动脉僵硬度的间接测量指标。第二，如果内膜壁受损，则准确测量PPV可能会变得困难。第三，若缺乏仪器操作经验，可能难以获得高分辨率的清晰图像。在近期版本的超声成像系统中，部分上述问题已得到改善，这些系统在减少散斑噪声和伪影的同时，保留并增强了小动物研究中的数据采集能力。.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本研究由 R01HL124155（CPH）以及密苏里大学研究所对 CPH 的资助支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 血管紧张素 II | Sigma | A9525 | |
| Apoe-/- 小鼠 | 杰克逊实验室 |  | |
| 剪刀 | WAHL | 1854 | |
| 棉签 | 棉签 | ||
| DAPT | Sigma | D5942 | |
| 脱毛膏 | Nair | LL9038 | |
| 电极膏 | Sigma | 17-05 | |
| 凝胶加热器 | Thermasonic（Parker） | 82-03（LED） | |
| 加热垫 | Stryker | T/pump 专业版 | |
| 异氟烷 | VetOne | Fluriso TM | |
| 异氟烷蒸发器 | Visualsonics | VS4244 | |
| 润滑性眼膏 | Lacri-lube | ||
| 渗透泵 | Alzet | Model 2004 | |
| 氧气瓶 | 空气气体 | ||
| 换能器 | Visualsonics | MS-400 或 MS550D | |
| 超声耦合剂 | Parker | Aquasonic 透明 | |
| 超声成像系统 | Visualsonics | Vevo 2100 | |
| Vevo Vasc 软件 | Visualsonics |
参考文献
- Wanhainen, A. How to Define an Abdominal Aortic Aneurysm — Influence on Epidemiology and Clinical Practice. Scandinavian Journal of Surgery. 97, 105-109 (2008).
- Benjamin, E. J., et al. He....
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