JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
医学

Echografie beeldvorming van de borst- en buikholte Aorta bij muizen om te bepalen van de afmetingen van het aneurysma

Published: March 08, 2019
doi:
10.3791/59013
, , , , ,
1Saha Cardiovascular Research Center,University of Kentucky, 2Department of Physiology,University of Kentucky

Summary

Echografie imaging is geworden een gemeenschappelijke modaliteit te bepalen de luminal afmetingen van borst- en buikholte aorta aneurysma in muizen. Dit protocol beschrijft de procedure om het verkrijgen van betrouwbare en reproduceerbare tweedimensionale ultrasound beelden van de oplopende en abdominale aorta in muizen.

Abstract

Hedendaagse hoge resolutie echografie instrumenten hebben voldoende resolutie om de meting van de aortas van de muis. Deze instrumenten hebben wijd gebruikt voor het meten van de afmetingen van de aorta in muismodellen van aorta aneurysma. Aorta aneurysma worden gedefinieerd als permanente dilations van de aorta, die het vaakst in de oplopende en abdominale regio’s voorkomen. Opeenvolgende metingen van aorta afmetingen door echografie vormen het belangrijkste uitgangspunt voor de beoordeling van de ontwikkeling en de vooruitgang van de aorta aneurysma in vivo. Hoewel vele gerapporteerde studies echografie gebruikt voor het meten van de aorta diameters als een primaire eindpunt imaging, zijn er storende factoren, zoals de positie van de sonde en cardiale cyclus, die mogelijk van invloed op de nauwkeurigheid van de data-acquisitie, analyse en interpretatie. Het doel van dit protocol is te verstrekken een praktische gids over het gebruik van echografie voor het meten van de diameter van de aorta in een betrouwbare en reproduceerbare manier. Dit protocol introduceert de voorbereiding van muizen en instrumenten, de verwerving van passende echografie beelden, en data-analyse.

Introduction

Aorta aneurysma zijn gemeenschappelijke vasculaire ziekten gekenmerkt door een permanente luminal dilatatie van de borstwervels en/of abdominale aorta1,2,3,4. Geen farmacologische therapieën zijn vastgesteld om te voorkomen dat de dilatatie en het breken van de aorta aneurysma, die wijst op de noodzaak van inzichten in pathogene mechanismen. Om het ophelderen van de mechanismen van de aorta aneurysma, geweest Muismodellen geproduceerd door genetische of chemische manipulaties gebruikte4,5,6,7,8, 9 , 10 , 11 , 12. de nauwkeurige kwantificering van de aorta diameter in muizen vormt de basis van de aorta aneurysma onderzoek.

De ontwikkeling van hoge-frequentie echografie is toegenomen de ruimtelijke en temporele resolutie van afbeeldingen te detecteren van kleine verschillen in de aorta afmetingen13,14,15. Dit heeft ervoor gezorgd dat de sequentiële meting van de diameter van de aorta in muizen, en dus de aanbevolen methode voor het meten van de diameter van de aorta in lymfkliertest studies van aorta aneurysma is geworden. Hoewel echografie beeldvorming een eenvoudige techniek is, is kennis van de aorta anatomie en fysiologie vereist voor het verwerven van de juiste beelden voor nauwkeurige metingen, data-analyse en interpretatie. De aorta is een pulserende cilindrische orgel met variabele kromming in de proximale thoracale regio16. Dit draagt bij aan het potentieel voor een onjuiste bepaling van de afmetingen van de aorta in de algemeen verworven tweedimensionale (2D) afbeeldingen. De nauwkeurigheid van de aorta metingen kan worden aangetast door de aorta tortuosity in aneurysmal staat17. Voor het verkrijgen van betrouwbare en reproduceerbare metingen van aorta dilations, biedt dit protocol een praktische gids voor het gebruik van een hoge resolutie echografie systeem opgezet voor meting van de proximale borst- en buikholte aorta diameters in muizen.

Protocol

Echografie imaging in muizen wordt uitgevoerd met de goedkeuring van de Universiteit van Kentucky institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC protocolnummer: 2018-2967). Tijdens de beeldvorming, zijn de muizen met behulp van Isofluraan 1%-3% vol/vol en geplaatst op een platform van de verwarming aan procedurele stress te verminderen en voorkomen hypothermie verdoofd. Oog smeermiddel wordt toegepast hoornvlies om schade te voorkomen als gevolg van het verlies van de reflex knipperen tijdens anesthesie. 1. apparatuur Setup Inschakelen van de echografie machine, platform, Verwarming en gel warmer (Figuur 1). Open het programma echografie. De studie informatie opgeven, zoals de naam en de muis Studievoorlichting. Controleer de Isofluraan vaporizer en O2 tank. Als de inhoud laag is, vul de Isofluraan vaporizer en/of ruilen voor een nieuwe O2 tank. Sluit de verdoving opruiming filters aan de kamer van de inductie en de neus. Het filiaal voor de inductie kamer openen. De O2 tank inschakelen. Zet de O2 en Isofluraan knoppen de verdoving vaporizer 1 L/min en 0% vol/vol, respectievelijk, om te vullen van de kamer met O2. 2. voorbereiding van de muis Plaatst u de muisaanwijzer in de O-2-gevuld inductie kamer om te minimaliseren van ongewenste cardiovasculaire veranderingen als gevolg van de narcose. Zet de vaporizer Isofluraan (1,5 – 2,5% vol/vol). Het ontbreken van de hind-limb terugtrekking reflex bevestigen. Verwijder de muis uit de kamer en plaats één druppel van steriele ophthalmic smeermiddel in elk van beide ogen. De narcose omleiden naar de neus en sluit de stroom aan de inductie-kamer. Leg de muis dorsally op het platform van de verwarming met haar neus in de neus van de verdoving. Toepassing ontharende room op de borst of de buik, met behulp van een wattenstaafje. Het minimaliseren van de hoeveelheid ontharende room gebruik te vermijden van irritatie. Wacht voor 1 min en vervolgens voorzichtig vegen alle room en haren. Irrigeren van het gebied met warm water en veeg het droog voor het verwijderen van de crème. Dot gel op elk van de vier koperen leidt op het platform. Tape het pad van elke poot neer (handpalmen naar beneden) naar de leads voor elektrocardiogram (ECG) lezingen. Dit zorgt voor de ECG en respiratoire fysiologie van de muis terwijl verdoofd. Controleer of de hartslag tussen 450 – 550 slagen/min. Aangezien verdoving hartfunctie, die veranderen de diameter van de aorta beïnvloedt kan, de snelheid van de levering van de verdoving zodanig aanpassen dat de hartslag in een passend aanbod is. Voorverwarmde ultrasone gel van toepassing op de voorbereide site. Koppel de sonde aan de houder. Het platform voor het scannen van de optimale draaien en verlagen van de sonde, totdat het in contact met de ultrasone gel. 3. beeldvorming van de thoracale Aorta Kantelen naar beneden het platform aan de linkerzijde van de muis. Zet de sonde op de rechterrand van de muis het borstbeen(Figuur 2). De markering van de verwijzing op de sonde caudally oriënteren.Opmerking: De markering van de verwijzing op de sonde geeft de richting van de sonde en strookt met de maker op de monitor van het systeem van de echografie (Figuur 2A-D). De vorm van de markering varieert in elk systeem van echografie. Gebruik kleur Doppler op de thoracale aorta te bevestigen van de bloedstroom. Aanpassen van de hoek van het stadium en sonde duidelijk van de aorta (Figuur 3A, B).Opmerking: De aortaklep en de innominate en pulmonaire aders kunnen worden gebruikt voor anatomische monumenten voor de weergave van de lange as rechts parasternal. Daarom kunnen aorta beelden van deze weergave de aortaklep en innominate en pulmonaire aders opnemen in één frame (Figuur 3A). Als het is moeilijk te vangen de hele oplopende aorta in een scan, als gevolg van de aorta ziektebeelden zoals aorta dilatatie en tortuosity, moeten de afbeeldingen afzonderlijk worden vastgelegd. Aangezien gescheiden beelden het potentieel om te leiden tot een onderschatting van de aorta metingen hebben, is prima positionering van de fase en de sonde vereist. De weergave van de lange as rechts parasternal is optimaal voor de beeldvorming van de gehele oplopende aorta (Figuur 3C). Het is echter vaak moeilijk te vangen de aorta sinus in deze weergave, met name in aneurysmal aortas. Linker parasternal kunt lange as in de weergave een opname uit de aorta wortel naar de proximale oplopende aorta als een alternatieve aanpak, hoewel dit standpunt niet kan de aortaboog in het ene frame (Figuur 3C vangen). Voor de weergave van de lange as links parasternal, zet u de sonde op de linkerrand van het sternum (Figuur 2B). Het podium is vlak of enigszins schuin naar rechts van de muis. De andere stappen van de procedure uitvoeren op dezelfde manier als de juiste parasternal lengteas weergave. Voor- en nadelen van deze sonde posities worden beschreven in tabel 2. Aorta beelden moeten consequent worden gemaakt volgens beide lange as rechts of links parasternal. Gewas het beeld van de echografie te verhogen van de framesnelheid, met behulp van de knoppen voor diepte en breedte. De focal diepte aan de dorsale zijde van de oplopende aorta, met behulp van de knop voor focal diepte wijzigen. Controleer of de parameters van de echografie. De echografie-instellingen voor dit protocol worden beschreven in tabel 1. Verplaats de sonde voorzichtig, met behulp van de X – en Y – as fase knop, de longitudinale aorta opname met de grootste mogelijke diameter. Winkel een cine lus. 4. beeldvorming van de abdominale Aorta Plaats de sonde dwars, net onder het borstbeen en de xiphoid process (Figuur 2C). De markering van de verwijzing op de sonde moet het gezicht van de rechterkant van de muis. De abdominale aorta zich bevinden naast de vena cava inferior en/of portal vein (Figuur 3D). Visualiseren van de abdominale aorta met kleur Doppler te bevestigen Pulsatiele stroom.Opmerking: Als de Doppler hoek loodrecht op de bloedstroom wordt, verschijnt een Doppler signaal van de kleur niet in de aorta. Naast kleur Doppler imaging, kan de abdominale aorta worden onderscheiden van de vena cava en portal vein door licht te drukken op down de sonde. De vena cava en portal vein zijn comprimeerbare, terwijl de aorta onderhoudt zijn bij. Gewas het beeld van de echografie te verhogen van de framerate. De focal diepte wijzigen naar de achterste muur van de abdominale aorta. Verplaats de sonde caudally te visualiseren de vertakkingspunten van de coeliakie en superieure mesenterische slagaders. Zoek de recht nier slagader en gebruik het als een mijlpaal.Opmerking: Aangezien abdominale aorta aneurysma tot aorta tortuosity leiden kunnen, pas de hoek van de sonde naar image van de abdominale aorta loodrecht. Voor een interne controle, moet één afbeelding van de recht nier vertakkingspunt worden vastgelegd. Vastleggen van een cine lus van de regio van belang waarin het maximale dilatatie in de abdominale aorta (Figuur 3D, E).Opmerking: De lokalisatie van de aorta aneurysma varieert in elk diermodel. Verwijding van de aorta in angiotensine II-geïnduceerde muizen vindt voornamelijk plaats in de suprarenal aorta, terwijl CaCl2 of elastase aorta aneurysma in de aorta in muizen infrarenal induceert. 5. postscanning muis zorg en opruimen De ultrasone gel vegen, bevloeiing van de borst of de buik met warm water en veeg de muis voorzichtig droog. De muis terug naar zijn kooi, die wordt geplaatst op een verwarming pad. Uitschakelen van de Isofluraan vaporizer en O2 tank. De vaporizer bijvullen als het Isofluraan niveau laag is. Reinig de echografie machine, sonde en platform met een zachte doek en isopropyl alcohol of Glutaaraldehyde doekjes. Download alle bestanden die zijn verzameld tijdens de scan. De echografie machine uitschakelen. Terug de muizen naar dierverblijven kamers nadat ze zijn hersteld van de narcose. 6. analyse Analyse van thoracale aorta beelden Start de software van de analyse en de echografie gegevens openen. Een voorbeeld beeld van analysesoftware (Vevo LAB 3.0.0) wordt weergegeven in aanvullende figuur 1. Selecteer een echografie van de aorta afbeelding voor metingen in de cine lus (Figuur 4A, C, E, G en aanvullende figuur 1).Opmerking: Dit protocol detecteert gewoonlijk zes tot zeven hartslagen in één cine lus. Omdat de diameter van de aorta is verschillend tussen de systole en de diastole (Figuur 4A-G), moeten de metingen op een consistente fase van de cardiale cyclus worden onderzocht. Systole wordt gedefinieerd van de Golf R aan het einde van de T-golf. In het algemeen, zijn T golven moeilijk te identificeren in muis ECG. Daarom moet de diameter van de aorta in systole op fysiologische systole, gedefinieerd door visuele inspectie (Figuur 4ik) worden gemeten. De cardiale fase wanneer de aorta wordt maximaal uitgebreid moet worden midsystole. Einde-diastole wordt gemakkelijk op de R-golf van het ECG (Figuur 4ik) gedefinieerd. Aorta metingen in eind-diastole zijn eenvoudiger dan die in de midsystole in termen van de cardiale cyclus te onderscheiden. Teken een lijn in het midden van de aorta lumen. Deze middenlijn zal worden gebruikt om ervoor te zorgen dat de regels van de meting loodrecht op de aorta (Figuur 4,B, D en aanvullende figuur 1). Loodrechte lijnen door de middenlijn trekken door de luminal binnenste rand aan de binnenkant van de rand op de aorta sinus en maximale oplopende aorta niveaus (Figuur 4,B, D en aanvullende figuur 1). De diameter van de aorta in ten minste drie afzonderlijke hartslagen meten en berekenen van het gemiddelde van de meetwaarden.Opmerking: Het Vevo2100 systeem gebruikt de analysesoftware vevő LAB voor metingen van aorta dimensie. Korte uitleg voor elke knop zijn als volgt. Meting modus (aanvullende figuur 1A): in deze modus moet worden ingeschakeld voor aorta metingen. De schuifregelaar van een cine lus (aanvullende figuur 1B): de echografie-frame is geselecteerd met behulp van deze regelaar. Afstand (aanvullende figuur 1 c) opgespoord: de middenlijn wordt getekend met deze functie. Lineaire afstand (aanvullende figuur 1 d): de aorta dimensie is gemeten met behulp van deze functie. Analyse van abdominale aorta beelden Start de software van de analyse en de echografie gegevens openen. Selecteer een aorta afbeelding voor analyse van de cine lus (Figuur 4E, G).Opmerking: Gelijkaardig aan thoracale aorta metingen, de cardiale cyclus kan beïnvloeden de abdominale aorta diameter en oppervlakte. Metingen moeten worden bepaald op een consistente fase van de cardiale cyclus. Teken een lijn over de grootste luminal diameter, van de binnenste rand aan de binnenste rand van het vaartuig lumen (Figuur 4F, H). De binnenste rand van de aorta lumen voor het luminal gebied (Figuur 4F, H) te traceren. Aorta metingen op minimaal drie aparte hoogsteaantalhartslagen verwerven en berekent het gemiddelde van de gegevens.

Representative Results

Representatieve echografie beelden van de proximale borst- en buikholte aorta nonaneurysmal staan in Figuur 3A en Figuur 3C, respectievelijk. De oplopende aorta ligt naast de longslagader en vormt een gebogen buis met drie vestigingen in de boog regio: de slagader van de innominate, de linker gemeenschappelijke halsslagader en de linker subclavian slagader (Figuur 3A). De abdominale aorta wordt dorsally ontdekt aan de vena cava (Figuur 3D), inferior. Representatieve beelden van borst- en buikholte aorta aneurysma met diepe dilations, ten opzichte van normale diameters in Figuur 3A en Figuur 3D, worden weergegeven in Figuur 3B en Figuur 3 H, respectievelijk. Alle echografie beelden werden gemaakt op de einde-diastole. Representatieve borst- en buikholte aorta echografie beelden werden gemaakt op de midsystole en einde-diastole (Figuur 4A, C, E, G). Representatieve beelden tonen metingen zijn gepresenteerd in Figuur 4,B, D, F, H. De groene lijn in het midden van de oplopende aorta werd gebruikt voor de standaardisering van de aorta sinus en oplopende aorta diameter (Figuur 4B, D). Lijnen waren getrokken loodrecht naar de groene lijn tussen de twee binnenranden van de lumen bij de aorta sinus (gele lijn) en de maximale oplopende aorta diameter (rode lijn). De luminal diameter van de borst- en buikholte aortas verschilden tussen de systole en de diastole (Figuur 4A-H). Voor de abdominale aorta, de maximale aorta diameter (rood) en luminal (groen) waren gemeten (Figuur 4F, H). Een representatief beeld van de monitor elektrocardiogram is afgebeeld in Figuur 4ik. De cardiale cyclus moet worden beschouwd voor nauwkeurige metingen. De einde-diastole en systole worden aangegeven door de witte gestippelde en roze lijnen, respectievelijk. Om te controleren van de nauwkeurigheid en de reproduceerbaarheid van dit protocol, hebben we een pilot-studie uitgevoerd. Representatieve thoracale aorta echografie en ex vivo afbeeldingen worden weergegeven in Figuur 5A. Er was geen grote verschil in diameter gemeten tussen deze beelden voor de oplopende aorta diameter (echografie: 1.67 mm vs. ex vivo: 1.65 mm). Aangezien de aorta sinus moeilijk was te zien in de ex vivo beeld, de diameter van de aorta sinus niet ex vivo werd gemeten. De reproduceerbaarheid van het inter- en de intraobserver van dit protocol worden weergegeven in Figuur 5,B, C. Om te bepalen potentiële variabiliteiten, werd echografie imaging uitgevoerd door twee waarnemers onafhankelijk, namelijk door een ervaren cardioloog en een nonexperienced undergraduate student die is leren van deze techniek, op twee verschillende dagen, met behulp van de dezelfde muizen ( n = 5). Alle punten werden gelegen tussen de gemiddelde ± 1.96 SD in Figuur 5B, C, waarin geen grote inter- of intraobserver variabiliteiten voor dit protocol. Figuur 1 : Werkstation instellen. Het werkstation omvat de inductie kamer voor narcose, verdoving opruiming filters, het verwarmde platform, de ultrageluid-gel en de gel warmer. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.  Figuur 2 : Voorbeelden van plaatsing van de sonde voor proximale borst- en buikholte aorta imaging. Sonde plaatsing voor (A) het recht en (B) de linker parasternal lang axis Bekijk van de aorta wortel, opgaande en boog regio’s, en (C) de korte axis Bekijk van de abdominale aorta. (D) een representatieve monitor beeld van het systeem van echografie. De zwarte pijlen geven aan dat de referentie-markering op de sonde. De gele pijl geeft aan de kant van de referentie-markering. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.  Figuur 3 : Vertegenwoordiger echografie beelden van de borst- en buikholte aorta. (A) Nonaneurysmal en (B) aneurysmal oplopende aorta, uit de weergave van de lange as rechts parasternal. (C) Nonaneurysmal oplopende aorta, uit de weergave van de lange as links parasternal. (D) Nonaneurysmal en (E) aneurysmal abdominale aorta. ASC Ao = oplopende aorta, IA = innominate slagader, LCA = linker gemeenschappelijke halsslagader, LSA = linker subclavian slagader, PA = longslagader, Sinus = aorta sinus, IVC = vena cava inferior en Abd Ao = abdominale aorta. De gele driehoeken geven een aorta aneurysma. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.  Figuur 4 : Metingen van aorta beelden. Beelden van de thoracale aorta gevangengenomen bij()A) de midsystole en (C) de eind-diastole. Afbeeldingen tonen metingen van de diameter van de aorta in de proximale thoracale aorta regio tijdens (B) midsystole en (D) diastole. De groene lijn geeft het midden van de oplopende aorta. De gele en rode lijnen geven de diameter van de aorta sinus en oplopende aorta, respectievelijk. Cijfers in gele en rode kleuren geven de werkelijke diameter van de aorta sinus en oplopende aorta, respectievelijk aan. Beelden van de abdominale aorta veroverde op (E) de midsystole en de (G) de eind-diastole. Afbeeldingen tonen metingen van de suprarenal aorta tijdens (F) midsystole en (H) eind-diastole. De rode en groene lijnen geven de diameter en de luminal gebied van de abdominale aorta, respectievelijk. Cijfers in rode en groene kleuren geven de werkelijke diameter en zijn van de abdominale aorta, respectievelijk. (ik) Monitor elektrocardiogram (ECG) opgenomen tijdens de afbeelding acquisities. De groene en gele lijnen geven de ECG en respiratoire cyclus, respectievelijk. De witte gestippelde lijn duidt de einde-diastole en de paarse lijn duidt systole. P = P-golf en R = R-golf. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.  Figuur 5 : Nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid van echografie imaging. (A) representatieve beelden van de thoracale aorta echografie en ex vivo afbeeldingen in C57BL/6J mannelijke muizen (10-12 weken oud). Bland-Altman percelen Toon (B), inter- en (C) intraobserver variabiliteiten van dit protocol. ASC Ao = oplopende aorta, IA = innominate slagader, LCA = linker gemeenschappelijke halsslagader, LSA = linker subclavian slagader, PA = longslagader en Sinus = aorta sinus. De groene lijn geeft het midden van de oplopende aorta. De gele en rode lijnen geven de diameter van de aorta sinus en oplopende aorta, respectievelijk. Cijfers in rode kleuren duiden de werkelijke diameter van de oplopende aorta gemeten in echografie en ex vivo afbeeldingen. De zwarte gestippelde lijnen geven de gemiddelde en gemiddelde ± 1.96 SD. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.  Aanvullende figuur 1: voorbeeld afbeelding van echografie analysesoftware. Echografie data-analyse moet worden uitgevoerd in (A) meting modus. Een echografie van de aorta afbeelding is geselecteerd voor de analyse van de lus van de cine met behulp van (B) de schuifregelaar van een cine-lus. De middenlijn wordt getekend met (C) de getraceerde afstand functie. De aorta dimensie wordt gemeten door (D) de lineaire afstand functie. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Discussion

Dit protocol biedt een technische handleiding voor de verwerving van de afbeelding van de borst- en buikholte aorta in muizen, met behulp van een systeem van hoge-frequentie echografie. Echografie aorta imaging heeft potentiële verstrengeling, zoals sonde, positie en cardiale cyclus, die de nauwkeurigheid van de aorta metingen in gevaar brengen kan, met name in de proximale thoracale aorta. Dit protocol beschrijft gedetailleerde instructies en strategieën voor beeldanalyse acquisitie, meting en gegevens, om nauwkeurige meting van de aorta afmetingen.

Voor de beeldvorming van de proximale thoracale aorta, zijn er verschillende benaderingen om te sonderen plaatsing. De juiste parasternal lengteas weergave getoond in Figuur 2 werd gebruikt voor echografie beeldvorming in dit protocol. Deze weergave vergemakkelijkt het verkrijgen van hoge-kwaliteit beelden van de aorta sinus aan de aortaboog gedeelte. Het is niet optimaal voor de aflopende aorta vanwege inmenging van de ultrasone golven. Dit protocol is van toepassing op de meeste Muismodellen van de thoracale aorta aneurysma omdat zij luminal dilatatie overwegend in de aorta wortel aan de oplopende aorta vertonen. Het gaat hierbij om chronische angiotensine II infusie waardoor aneurysma vorming in de oplopende aorta muizen18,19,20,21,22,23. Muis modellen van Marfan syndroom (fibrillin 1C1041G / + en fibrillin 1mgR/mgR muizen) weergeven van zowel de basisserver van de aorta als oplopende aorta dilatatie23,24,25. Loeys-Dietz syndroom Muismodellen (postnatale schrapping van TGF-β-receptor 1 of 2 in de zachte spiercellen) ontwikkelen ook aneurysma in de aorta wortel en oplopende aorta18,26,27,28 . De juiste parasternal lengteas weergave is daarom geschikt voor aorta imaging in deze Muismodellen van de thoracale aorta aneurysma. Aan de andere kant, heeft de juiste parasternal korte axis Bekijk het potentieel aorta om beelden te vangen diagonaal omdat aneurysma worden vaak bemoeilijkt door de aorta tortuosity, die leiden een overschatting van de diameters tot kan. In tegenstelling tot de thoracale aorta, werd de korte axis Bekijk gebruikt voor de beeldvorming van de abdominale aorta in dit protocol. Aangezien de kromming van de aorta en de tortuosity bescheiden in de abdominale aorta ten opzichte van de thoracale aorta zijn, uitzitten de verwerving van beelden in de korte axis Bekijk underestimations met de diameter van de aorta. Het is belangrijk om op te merken dat verschillende sonde posities bieden verschillende kijkhoeken en de diameter van de aorta kan afwijken in elke kijkhoek. Daarom worden betrouwbare diameter van de aorta metingen versterkt door de dezelfde positie van de sonde voor alle afbeeldingen in een studie toe te passen. Interessant, driedimensionale (3D) echografie beelden van het hart en de aorta geweest onlangs gemeld29,30,31,32. Bovendien, kunnen huidige echografie systemen 3D-beelden na verloop van tijd als vier-dimensionale beelden33. Dus, deze 3D imaging-technologieën hebben het potentieel om aan te tonen van de aorta structuur meer precies, die het probleem van de plaatsing van de sonde kan oplossen.

Echografie beelden kunnen worden vastgelegd in 2D helderheid (B-modus) of eendimensionale beweging (M-modus). Hoewel sommige artikelen M-modus voor de meting van de diameter van de aorta gebruikt hebt, is B-modus beter15,34,35,,36. M-modus heeft de capaciteit om het beeld in twee dimensies om temporele en ruimtelijke resolutie te verhogen. Deze modus is echter afhankelijk van de veronderstelling dat de aorta is een concentrische cilinder loodrecht beeld wordt aan de ultrasone golven. Deze veronderstelling kan niet gelden in een aneurysmal staat en de kromming van de oplopende aorta maken dat bijzonder moeilijk, zelfs in de nonaneurysmal Staten. De aorta blijft bovendien niet in een vaste positie in de cardiale cyclus37. Daarom kan de M-stand meetfouten, met inbegrip van over- en underestimations.

Het is ook belangrijk op te merken dat de cardiale cyclus heeft invloed op de luminal diameter in de aorta. Zoals verwacht, is de diameter van de aorta in de systole groter dan in de diastole (Figuur 4A-H), die is gekoppeld aan de elasticiteit van de wand van de aorta en de stam. Elasticiteit van de wand van de aorta en de spanning kunnen worden berekend uit het verschil van de aorta diameters tussen de systole en de diastole. Elasticiteit en stam zijn gedaald in aneurysmal aortas in vergelijking met normale aortas31,34,35,,38,39,40. Aorta stijfheid kan niet gemeten worden rechtstreeks door echografie. Pulse wave snelheid meten kan (PWV) evalueren zijn stijfheid als een proxy, die wordt gerapporteerd op aneurysmal aortas31,35,,41,42kan toenemen. PWV wordt berekend door de transittijd tussen twee arteriële sites, met behulp van pulse wave Doppler beelden en hun overeenkomstige afstand. Voor het vergelijken van de aorta diameters, in tegenstelling tot klinisch onderzoek, is er geen strenge normalisatie op het gebied van cardiale fase voor aorta-metingen bij muizen. Dus, het is nog onduidelijk welke cardiale fase is geschikt voor aorta metingen. Echter, om te zorgen voor betrouwbare en reproduceerbare vergelijkingen, aorta diameters moeten worden gemeten in een bepaalde fase van de cardiale cyclus.

Dit protocol biedt gedetailleerde instructies voor aorta beeldvorming en data-analyse om de aorta afmetingen nauwkeurig meten. De aorta meting, met behulp van dit protocol, stemde overeen met de werkelijke ex vivo aorta diameter (Figuur 5A). We bevestigden ook consistentie van inter- en de intraobserver reproduceerbaarheid (Figuur 5B, C). Alle stappen in dit protocol, met name de positie van de sonde en cardiale cyclus, zijn nodig voor nauwkeurige metingen. Zelfs bij het gebruik van passende procedures, zijn artefacten tijdens echografie imaging echter onvermijdelijk. De locatie van de ribben en longen, evenals ademhaling en cardiale pulsatie, kan invloed hebben op de beeldkwaliteit van de thoracale aorta. Intestinale gas kan ook leiden tot artefacten in buik beeldbewerking. Wij stellen dus voor uitsluitingscriteria definiëren wanneer volgens dit protocol in geval van slechte aorta beelden.

Met de komst van high-resolution echografie systemen, kan de aorta structuur van muizen worden onderzocht in voortreffelijke detail, zowel serieel en conventioneel, daardoor sterk bijdrage aan het begrip van de aorta aneurysma. Echografie beeldbewerking, met het protocol zoals hierboven beschreven, is een betrouwbare en reproduceerbare noninvasive aanpak voor het kwantificeren van de aorta aneurysma in muizen.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs onderzoekswerk werd gesteund door de National Heart, Lung, en bloed Instituut van het National Institutes of Health onder award nummers R01HL133723 en R01HL139748 en de American Heart Association SFRN in vasculaire ziekte (18SFRN33960001). GS wordt ondersteund door een AHA postdoctoral fellowship (18POST33990468). J.C. wordt ondersteund door NCATS UL1TR001998. De inhoud in dit manuscript is uitsluitend de verantwoordelijkheid van de auteurs en vertegenwoordigt niet noodzakelijk de officiële standpunten van de National Institutes of Health.

Materials

Name of Reagent
Isothesia (Isoflurane) Henry Schin NDC11695-6776-2 Anesthetic Agent
Omnicon F/Air Anesthesia Gas Filter Canister A.M. Bickford Inc. 80120 Scavenging System for Anesthesia
Puralube Vet Ointment Dechra NDC17033-211-38 Lubricating Eye Drops
Aquasonic  Parker Laboratories 01-08 Ultrasound Gel
Nair Nair Depilliating Cream
Transeptic Transducer Cleaning Solution Parker Laboratories 341-09-25 Cleaning spray for probes
Name of Equipment
Vevo 2100 VisualSonics Vevo 2100 Ultrasound Machine
Vevo LAB 3.0.0 VisualSonics Vevo LAB 3.0.0 Ultrasound Analysis Software
MS-550D VisualSonics MS-550D Ultrasound Probe
EX3 Vaporizer Patterson Veterinary EX 3 Analogue Anestheic Vaporizer
Heating Pad Sunbeam E12107 Heating Pad
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hiratzka, L. F., et al. 2010 ACCF/AHA/AATS/ACR/ASA/SCA/SCAI/SIR/STS/SVM guidelines for the diagnosis and management of patients with Thoracic Aortic Disease: a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines, American Association for Thoracic Surgery, American College of Radiology, American Stroke Association, Society of Cardiovascular Anesthesiologists, Society for Cardiovascular Angiography and Interventions, Society of Interventional Radiology, Society of Thoracic Surgeons, and Society for Vascular Medicine. Circulation. 121 (13), 266-369 (2010).
  2. Robinet, P., et al. Consideration of Sex Differences in Design and Reporting of Experimental Arterial Pathology Studies-Statement From ATVB Council. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (2), 292-303 (2018).
  3. Wanhainen, A., Mani, K., Golledge, J. Surrogate Markers of Abdominal Aortic Aneurysm Progression. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 36 (2), 236-244 (2016).
  4. Lu, H., Daugherty, A. Aortic Aneurysms. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (6), 59-65 (2017).
  5. Angelov, S. N., Zhu, J., Dichek, D. A. New Mouse Model of Abdominal Aortic Aneurysm: Put Out to Expand. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (11), 1990-1993 (2017).
  6. Daugherty, A., Manning, M. W., Cassis, L. A. Angiotensin II promotes atherosclerotic lesions and aneurysms in apolipoprotein E-deficient mice. The Journal of Clinical Investigation. 105 (11), 1605-1612 (2000).
  7. Kanematsu, Y., et al. Pharmacologically induced thoracic and abdominal aortic aneurysms in mice. Hypertension. 55 (5), 1267-1274 (2010).
  8. Longo, G. M., et al. Matrix metalloproteinases 2 and 9 work in concert to produce aortic aneurysms. The Journal of Clinical Investigation. 110 (5), 625-632 (2002).
  9. Pyo, R., et al. Targeted gene disruption of matrix metalloproteinase-9 (gelatinase B) suppresses development of experimental abdominal aortic aneurysms. The Journal of Clinical Investigation. 105 (11), 1641-1649 (2000).
  10. Raffort, J., et al. Monocytes and macrophages in abdominal aortic aneurysm. Nature Reviews Cardiology. 14 (8), 457-471 (2017).
  11. Senemaud, J., et al. Translational Relevance and Recent Advances of Animal Models of Abdominal Aortic Aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (3), 401-410 (2017).
  12. Wilson, N. K., Gould, R. A., Gallo MacFarlane, E., Consortium, M. L. Pathophysiology of aortic aneurysm: insights from human genetics and mouse models. Pharmacogenomics. 17 (18), 2071-2080 (2016).
  13. Adam, M., et al. Systemic Upregulation of IL-10 (Interleukin-10) Using a Nonimmunogenic Vector Reduces Growth and Rate of Dissecting Abdominal Aortic Aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (8), 1796-1805 (2018).
  14. Barisione, C., et al. Rapid dilation of the abdominal aorta during infusion of angiotensin II detected by noninvasive high-frequency ultrasonography. Journal of Vascular Surgery. 44 (2), 372-376 (2006).
  15. Trachet, B., et al. Ascending Aortic Aneurysm in Angiotensin II-Infused Mice: Formation, Progression, and the Role of Focal Dissections. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 36 (4), 673-681 (2016).
  16. Sawada, H., et al. Heterogeneity of aortic smooth muscle cells: A determinant for regional characteristics of thoracic aortic aneurysms. Journal of Translational Internal Medicine. 6 (3), 93-96 (2018).
  17. Davis, F. M., et al. Smooth muscle cell deletion of low-density lipoprotein receptor-related protein 1 augments angiotensin II-induced superior mesenteric arterial and ascending aortic aneurysms. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 35 (1), 155-162 (2015).
  18. Angelov, S. N., et al. TGF-beta (Transforming Growth Factor-beta) Signaling Protects the Thoracic and Abdominal Aorta From Angiotensin II-Induced Pathology by Distinct Mechanisms. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 37 (11), 2102-2113 (2017).
  19. Daugherty, A., et al. Angiotensin II infusion promotes ascending aortic aneurysms: attenuation by CCR2 deficiency in apoE-/- mice. Clinical Science. 118 (11), 681-689 (2010).
  20. Fava, M., et al. Role of ADAMTS-5 in Aortic Dilatation and Extracellular Matrix Remodeling. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (7), 1537-1548 (2018).
  21. Rateri, D. L., et al. Angiotensin II induces region-specific medial disruption during evolution of ascending aortic aneurysms. The American Journal of Pathology. 184 (9), 2586-2595 (2014).
  22. Huang, X., et al. MicroRNA-21 Knockout Exacerbates Angiotensin II-Induced Thoracic Aortic Aneurysm and Dissection in Mice With Abnormal Transforming Growth Factor-beta-SMAD3 Signaling. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (5), 1086-1101 (2018).
  23. Galatioto, J., et al. Cell Type-Specific Contributions of the Angiotensin II Type 1a Receptor to Aorta Homeostasis and Aneurysmal Disease-Brief Report. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (3), 588-591 (2018).
  24. Habashi, J. P., et al. Losartan, an AT1 antagonist, prevents aortic aneurysm in a mouse model of Marfan syndrome. Science. 312 (5770), 117-121 (2006).
  25. Hibender, S., et al. Resveratrol Inhibits Aortic Root Dilatation in the Fbn1C1039G/+ Marfan Mouse Model. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 36 (8), 1618-1626 (2016).
  26. Hu, J. H., et al. Postnatal Deletion of the Type II Transforming Growth Factor-beta Receptor in Smooth Muscle Cells Causes Severe Aortopathy in Mice. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 35 (12), 2647-2656 (2015).
  27. Li, W., et al. Tgfbr2 disruption in postnatal smooth muscle impairs aortic wall homeostasis. The Journal of Clinical Investigation. 124 (2), 755-767 (2014).
  28. Yang, P., et al. Smooth muscle cell-specific Tgfbr1 deficiency promotes aortic aneurysm formation by stimulating multiple signaling events. Scientific Reports. 6, 35444 (2016).
  29. Dawson, D., et al. Quantitative 3-dimensional echocardiography for accurate and rapid cardiac phenotype characterization in mice. Circulation. 110 (12), 1632-1637 (2004).
  30. Grune, J., et al. Evaluation of a commercial multi-dimensional echocardiography technique for ventricular volumetry in small animals. Cardiovascular Ultrasound. 16 (1), 10 (2018).
  31. Phillips, E. H., Di Achille, P., Bersi, M. R., Humphrey, J. D., Goergen, C. J. Multi-Modality Imaging Enables Detailed Hemodynamic Simulations in Dissecting Aneurysms in Mice. IEEE Transactions on Medical Imaging. 36 (6), 1297-1305 (2017).
  32. Soepriatna, A. H., Damen, F. W., Vlachos, P. P., Goergen, C. J. Cardiac and respiratory-gated volumetric murine ultrasound. The International Journal of Cardiovascular Imaging. 34 (5), 713-724 (2018).
  33. Vevo3100 – the ultimate preclinical imaging experience. FUJIFILM VisualSonic Inc Available from: https://www.visualsonics.com/product/imaging-systems/vevo-3100 (2018)
  34. Shen, M., et al. Divergent roles of matrix metalloproteinase 2 in pathogenesis of thoracic aortic aneurysm. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 35 (4), 888-898 (2015).
  35. Trachet, B., et al. Performance comparison of ultrasound-based methods to assess aortic diameter and stiffness in normal and aneurysmal mice. PLoS One. 10 (5), 0129007 (2015).
  36. Wang, Y., et al. TGF-beta activity protects against inflammatory aortic aneurysm progression and complications in angiotensin II-infused mice. The Journal of Clinical Investigation. 120 (2), 422-432 (2010).
  37. Goergen, C. J., et al. In vivo quantification of murine aortic cyclic strain, motion, and curvature: implications for abdominal aortic aneurysm growth. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 32 (4), 847-858 (2010).
  38. Ben-Zvi, D., et al. Local Application of Leptin Antagonist Attenuates Angiotensin II-Induced Ascending Aortic Aneurysm and Cardiac Remodeling. Journal of the American Heart Association. 5 (5), (2016).
  39. Goergen, C. J., et al. Influences of aortic motion and curvature on vessel expansion in murine experimental aneurysms. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 31 (2), 270-279 (2011).
  40. Phillips, E. H., et al. Morphological and Biomechanical Differences in the Elastase and AngII apoE(-/-) Rodent Models of Abdominal Aortic Aneurysms. BioMed Research International. 2015, 413189 (2015).
  41. Di Lascio, N., Kusmic, C., Stea, F., Faita, F. Ultrasound-based Pulse Wave Velocity Evaluation in Mice. Journal of Visualized Experiments. (120), e54362 (2017).
  42. Lee, L., et al. Aortic and Cardiac Structure and Function Using High-Resolution Echocardiography and Optical Coherence Tomography in a Mouse Model of Marfan Syndrome. PLoS One. 11 (11), 0164778 (2016).

Tags

Ultrasound ImagingThoracic AortaAbdominal AortaAneurysm DimensionsMiceHigh ResolutionTwo Dimensional MeasurementsDiameterCotton SwabDilatory CreamElectrocardiogramUltrasonic GelColor DopplerFocal DepthLongitudinal Aortic ImageTransverse ProbeInferior Vena CavaPortal VeinPulsatile Flow

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Sawada, H., Chen, J. Z., Wright, B. C., Moorleghen, J. J., Lu, H. S., Daugherty, A. Ultrasound Imaging of the Thoracic and Abdominal Aorta in Mice to Determine Aneurysm Dimensions. J. Vis. Exp. (145), e59013, doi:10.3791/59013 (2019).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image