الليزر دوبلر Perfusion التصوير في هندليمب الماوس
Summary
هنا ، نقدم بروتوكولا يوضح التقنية والضوابط اللازمة لتصوير التشوه بالليزر Doppler لقياس تدفق الدم في الجزء الخلفي من الماوس.
Abstract
انتعاش تدفق الدم هو مقياس النتيجة الحاسمة بعد نقص التروية الخلفية التجريبية أو نقص التروية. الليزر دوبلر التصوير التشوه (LDPI) هو شائع، غير باضع، طريقة متكررة لتقييم استعادة تدفق الدم. تقوم هذه التقنية بحساب تدفق الدم بشكل عام في الأنسجة التي تم أخذ عينات منها من تحول دوبلر في التردد الذي يحدث عندما يضرب الليزر خلايا الدم الحمراء المتحركة. يتم التعبير عن القياسات في وحدات التشويش التعسفي ، لذلك عادة ما يتم استخدام عدم التدخل في الساق للمساعدة في التحكم في القياسات. عمق القياس في نطاق 0.3-1 مم؛ لإقفارية الأطراف الخلفية ، وهذا يعني أن يتم تقييم التشوه الجلدي. يعتمد التشوه الجلدي على عدة عوامل – أهمها درجة حرارة الجلد وعامل التخدير ، والتي يجب التحكم فيها بعناية لتؤدي إلى قراءات موثوقة. علاوة على ذلك ، يمكن أن يغير تصبغ الشعر والجلد قدرة الليزر على الوصول إلى الأدمة أو اختراقها. توضح هذه المقالة تقنية LDPI في الجانب الخلفي الماوس.
Introduction
تقرح الجلد مع عدم كفاية التئام الجروح هو السبب الرئيسي لعمليات البتر في المرضى الإنسان1. يتطلب التئام الجروح الكافي مستويات أعلى من التشوه الشرياني مما هو مطلوب للحفاظ على الجلد السليم ، والذي يتعرض للخطر في المرضى الذين يعانون من مرض الشريان المحيطي2،3،4. العديد من الحالات الروماتويدية الأخرى ومرض السكري يمكن أن يؤدي أيضا إلى اضطراب وعدم كفاية دوران الأوعية الدقيقة الجلد لتضميد الجروح5،6. يعاني العديد من مرضى السكري من مرض الشريان المحيطي المصاحب، مما يعرضهم لخطر كبير بشكل خاص للبتر. الليزر دوبلر تصوير التخثر (LDPI) يستخدم في الحالات السريرية لتقييم دوران الأوعية الدقيقة الجلد، وكذلك في حالات البحوث لتقييم تدفق الدم وانتعاش تدفق الدم بعد نقص التروية الخلفية التجريبية، نقص التروية- reperfusion، واللوحات الجراحية الدقيقة7.
يعرض نظام LDPI شعاع ليزر منخفض الطاقة ينحرف بواسطة مرآة المسح الضوئي للتحرك فوق منطقة الاهتمام. وهذا يختلف عن قياس التدفق ليزر دوبلر، الذي يوفر قياس التغلغل لمنطقة صغيرة من الأنسجة في اتصال مباشر مع مسبار قياس التدفق8. عندما يتفاعل شعاع الليزر مع الدم المتحرك في الأوعية الدقيقة ، فإنه يخضع لتحول تردد دوبلر ، والذي يتم مسحه ضوئيا بواسطة الماسح الضوئي وتحويله إلى وحدات تغلغل تعسفية. لأن LDPI هو تقنية خفيفة ، فهي محدودة من حيث عمق الاختراق إلى 0.3-1 مم ، مما يعني أنه بالنسبة للجزء الأكبر يتم تقييم التشويش الجلدي7. يمكن تغيير تدفق الجلد عن طريق درجة حرارة الجلد والجهاز العصبي المتعاطف ، والتي قد تتأثر بعوامل مخدرة مختلفة9. تتأثر القياسات من الليزر البصري أيضا بظروف الإضاءة المحيطة وتصبغ الجلد ، ويمكن حظرها عن طريق الفراء أو الشعرالزائد 7.
LDPI هي تقنية البحث الأكثر استخداما لمراقبة التعافي من التشوه بعد نقص التروية لأنها غير باضعة ، ولا تتطلب إدارة التباين ، ولها أوقات مسح سريعة تسمح بجمع البيانات عن متعددة. وهذا يجعل من المثالي للمساعدة في تحديد ما إذا كانت العلاجات التي تهدف إلى تكوين الشرايين العلاجية أو تولد الأوعية فعالة في النماذج الحيوانية الصغيرة. انتعاش تدفق الدم بعد نقص التروية الخلفية كما تقاس LDPI يرتبط بشكل جيد مع تطور الشريان الجانبية عند تقييمها بوسائل أخرى مثل الصب Microfil أو الصغرى CT10،11. والهدف من هذا البروتوكول هو إظهار تقييم التغلغل في الأطراف الخلفية باستخدام LDPI.
Protocol
Representative Results
Discussion
تقنية متناسقة أمر بالغ الأهمية للحصول على نتائج موثوق بها مع LDPI. يجب استخدام نفس التخدير وإعدادات درجة الحرارة وموقع الماوس ومنطقة الاهتمام طوال الدورة الزمنية بأكملها. عوامل مخدرة مختلفة سوف يؤدي إلى قيم التغلغل أعلى أو أقل9. التخدير Isoflurane مريحة بسبب ظهورها السريع والظهور، ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد تم تنفيذ هذا العمل باستخدام المرافق والموارد في مركز الرعاية الصحية VA Puget Sound. والعمل هو عمل المؤلف ولا يعكس بالضرورة موقف أو سياسة وزارة شؤون المحاربين القدماء أو حكومة الولايات المتحدة. يتم تمويل الدكتور تانغ حاليا عن طريق VA (الجدارة 5 I01 BX004975-02).
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).
