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

Formazione immagine di ultrasuono dell'Aorta toracica ed addominale in topi per determinare le dimensioni di Aneurysm

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

Summary

Formazione immagine di ultrasuono è diventata una modalità comune per determinare le dimensioni luminale degli aneurismi dell’aorta toracici ed addominale in topi. Questo protocollo descrive la procedura per acquisire immagini affidabili e riproducibili ecografia bidimensionale dell’aorta ascendente ed addominale in topi.

Abstract

Strumenti ad ultrasuoni ad alta risoluzione contemporanea hanno una risoluzione sufficiente per facilitare la misurazione delle aorte del mouse. Questi strumenti sono stati ampiamente usati per misurare dimensioni aortiche in modelli murini di aneurismi dell’aorta. I aneurysms aortici sono definiti come permanente dilatazioni dell’aorta, che si verificano più frequentemente nelle regioni ascendente e addominale. Misure sequenziali di dimensioni aortiche dall’ultrasuono sono l’approccio principale per valutare lo sviluppo e la progressione dei aneurysms aortici in vivo. Anche se molti studi segnalati utilizzati per misurare i diametri aortici come endpoint primario di imaging a ultrasuoni, ci sono fattori confondenti, come la posizione di sonda e ciclo cardiaco, che potrebbe influenzare la precisione di acquisizione dati, analisi e interpretazione. Lo scopo del presente protocollo è quello di fornire una guida pratica sull’uso degli ultrasuoni per misurare il diametro aortico in modo affidabile e riproducibile. Questo protocollo introduce la preparazione dei topi e degli strumenti, l’acquisizione di immagini ecografiche appropriato e l’analisi dei dati.

Introduction

I aneurysms aortici sono comuni malattie vascolari, caratterizzate da una dilatazione permanente di luminal di aorta toracica e/o addominale1,2,3,4. Terapie farmacologiche non sono state stabilite per prevenire la dilatazione e la rottura di aneurismi dell’aorta, che dà risalto all’esigenza di comprensioni nei meccanismi patogenetici. Per delucidare i meccanismi dei aneurysms aortici, modelli di mouse prodotti da manipolazioni genetiche o chimiche sono stati ampiamente usato4,5,6,7,8, 9 , 10 , 11 , 12. la quantificazione accurata del diametro aortico nei topi è la base della ricerca di aneurysm aortico.

Lo sviluppo degli ultrasuoni ad alta frequenza ha aumentato la risoluzione spaziale e temporale delle immagini per rilevare piccole differenze nelle dimensioni aortica13,14,15. Questo ha permesso la misurazione sequenza dei diametri aortici nei topi, e così, è diventato il metodo preferito per misurare diametri aortici in murini studi dei aneurysms aortici. Anche se l’ecografia è una tecnica semplice, è necessario conoscere aortica anatomia e fisiologia per acquisire immagini appropriate per misurazioni accurate, analisi dei dati e interpretazione. L’aorta è un organo cilindrico palpitazione con curvatura variabile nella regione toracica prossimale16. Questo contribuisce al potenziale per un dimensionamento imprecisa della aortica nelle comunemente acquisite immagini bidimensionali (2D). Potrebbe essere compromessa la precisione delle misurazioni aortiche più ulteriormente da tortuosità aortica in stato aneurismatica17. Per ottenere misurazioni affidabili e riproducibili di dilatazioni aortiche, questo protocollo fornisce una guida pratica per l’uso di un sistema di ultrasuono ad alta definizione per misurare prossimali diametri aortici toracici ed addominali in topi.

Protocol

Formazione immagine di ultrasuono in topi viene eseguita con l’approvazione dell’Università del Kentucky istituzionale Animal Care e Comitato di uso (numero di protocollo IACUC: 2018-2967). Durante la formazione immagine, i topi sono anestetizzati utilizzando isoflurane 1% – 3% vol/vol e posto su una piattaforma di riscaldamento per ridurre lo stress procedurale e prevenire l’ipotermia. Lubrificante di occhio viene applicato per evitare danni alla cornea a causa della perdita del blink reflex durante l’anestesia. 1. installazione dell’apparecchiatura Accendere la macchina di ultrasuono, piattaforma, di riscaldamento e gel caldo (Figura 1). Aprire il programma di ultrasuono. Immettere le informazioni di studio, come ad esempio le informazioni di nome e mouse di studio. Controllare il vaporizzatore isoflurano e serbatoio2 O. Se il contenuto è basso, riempire il vaporizzatore di isoflurano e/o sostituirla con un nuovo serbatoio2 O. Collegare l’anestetico lo scavenging filtri alla camera induzione e il cono di naso. Aprire il ramo per la camera di induzione. Accendere il serbatoio2 O. Girare le manopole di2 e isoflurano O su anestesia vaporizzatore a 1 L/min e 0% vol/vol, rispettivamente, per riempire la camera con O2. 2. preparazione del Mouse Posizionare il mouse in O2-riempito la camera di induzione per ridurre al minimo i cambiamenti indesiderati cardiovascolari a causa di anestesia. Accendere il vaporizzatore di isoflurane (1.5%-2.5% vol/vol). Verificare l’assenza del riflesso del ritiro dell’arto. Rimuovere il mouse dalla camera e depositare una goccia di lubrificante oftalmica sterile in ogni occhio. Reindirizzare l’anestesia per il cono di naso e chiudere il flusso alla camera di induzione. Posare il mouse dorsalmente sulla piattaforma di riscaldamento con il naso nel cono di naso dell’anestesia. Applicare la crema depilatoria per il torace o all’addome, utilizzando un tampone di cotone. Ridurre al minimo la quantità di crema depilatoria uso per evitare l’irritazione. Attendere per 1 minuto e poi, delicatamente togli tutte le creme e i capelli. Irrigare la zona con acqua tiepida e asciugare per rimuovere completamente la crema. Punteggiano il gel su ciascuno dei quattro cavi rame sulla piattaforma. Nastro ogni zampa pad giù (palme verso il basso) per i cavi per le letture di elettrocardiogramma (ECG). Ciò fornirà l’ECG e la fisiologia respiratoria del mouse mentre anestetizzati. Verificare che la frequenza cardiaca è tra 450 – 550 battiti/min. Poiché l’anestesia influisce sulla funzione cardiaca, che può alterare il diametro aortico, regolare la velocità di recapito dell’anestesia, in modo che la frequenza cardiaca è in una gamma appropriata. Applicare il gel ultrasuoni preriscaldati sito preparato. Collegare la sonda al titolare. Ruotare la piattaforma per la scansione ottimale e abbassare la sonda fino a quando è a contatto con il gel per ultrasuoni. 3. imaging dell’Aorta toracica Inclinare verso il basso la piattaforma sul lato sinistro del mouse. Mettere la sonda sul bordo destro dello sterno del mouse (Figura 2A). Orientare il marcatore di riferimento sulla sonda caudalmente.Nota: L’indicatore di riferimento sulla sonda indica la direzione della sonda ed è coerenza con il bollitore sul monitor del sistema ad ultrasuoni (Figura 2A-D). La forma del marcatore varia in ogni sistema a ultrasuoni. Utilizzare il colore Doppler su aorta toracica per confermare il flusso sanguigno. Regolare l’angolo di fase e sonda per mostrare chiaramente l’aorta (Figura 3A, B).Nota: La valvola aortica e le arterie innominate e polmonare possono essere utilizzate per reperi anatomici per la visualizzazione di asse lungo parasternale destra. Di conseguenza, aortiche immagini da questo punto di vista possono includere la valvola aortica e le arterie innominate e polmonare in un unico telaio (Figura 3A). Se è difficile da catturare l’intera aorta ascendente in un’unica scansione, a causa di patologie aortiche come dilatazione e tortuosità, le immagini devono essere acquisite separatamente. Poiché immagini separate hanno il potenziale per causare una sottostima delle misurazioni aortiche, posizionare fine dello spettacolo e della sonda è richiesto. La vista di asse lungo parasternale destra è ottima per l’imaging dell’intera aorta ascendente (Figura 3C). Tuttavia, spesso è difficile catturare il seno aortico in questa vista, soprattutto in aorte aneurismatiche. La vista di sinistra parasternale asse lungo consente un’acquisizione dalla radice aortica all’aorta ascendente prossimale come approccio alternativo, anche se questo punto di vista non può acquisire l’arco aortico in un unico telaio (Figura 3C). Per la visualizzazione di sinistra parasternale asse lungo, mettere la sonda sul bordo sinistro dello sterno (Figura 2B). Il palco è piatta o leggermente inclinata a destra del mouse. Eseguire gli altri passaggi della procedura nello stesso modo come la vista di asse lungo parasternale destra. Vantaggi e svantaggi di queste posizioni della sonda sono descritte nella tabella 2. Immagini aortiche devono essere catturati costantemente in visualizzazione asse lungo parasternale destra o sinistra. Ritagliare l’immagine di ultrasuono per aumentare il frame rate, tramite le manopole per larghezza e profondità dell’immagine. Modificare la profondità focale sul lato dorsale dell’aorta ascendente, agendo sulla manopola per profondità focale. Verificare i parametri di ultrasuono. Le impostazioni di ultrasuono per questo protocollo sono descritte nella tabella 1. Muovere la sonda delicatamente, utilizzando l’asse X e Y fase manopola, per catturare l’immagine aortica longitudinale con il diametro più grande possibile. Memorizzare un ciclo di cinematografia. 4. imaging dell’Aorta addominale Posizionare la sonda trasversalmente, appena sotto lo sterno ed il processo xifoideo (Figura 2C). L’indicatore di riferimento sulla sonda dovrebbe affrontare il lato destro del mouse. Aorta addominale dovrebbe essere collocato in prossimità della vena cava inferiore e/o della vena portale (Figura 3D). Visualizzare l’aorta addominale con color Doppler per confermare flusso pulsatile.Nota: Se l’angolo di Doppler è perpendicolare al flusso di sangue, un segnale di Doppler di colore non apparirà nell’aorta. Oltre a formazione immagine di Doppler di colore, l’aorta addominale si possa distinguere dalla vena cava e vena portale premendo leggermente verso il basso la sonda. La vena cava e la vena portale sono comprimibili, mentre l’aorta mantiene la sua evidenza. Ritagliare l’immagine di ultrasuono per aumentare la frequenza dei fotogrammi. Modificare la profondità focale alla parete posteriore dell’aorta addominale. Muovere la sonda caudalmente per visualizzare i punti di ramo delle arterie mesenteriche celiaco e superiore. Individuare l’arteria renale di destra e usarlo come un punto di riferimento.Nota: Poiché i aneurysms aortici addominali possono condurre a aortica tortuosità, regolare l’angolo di sonda per realizzare l’immagine dell’aorta addominale perpendicolarmente. Per un controllo interno, deve essere acquisita una sola immagine del punto di ramo renale di destra. Catturare un ciclo di cinematografia della regione di interesse che mostra la dilatazione massima nell’aorta addominale (Figura 3D, E).Nota: La localizzazione dei aneurysms aortici varia in ogni modello animale. Dilatazione aortica nei topi di angiotensina II-indotta si presenta principalmente nell’aorta suprarenal, mentre CaCl2 o elastasi induce aneurysm aortico nel infrarenal aortica nei topi. 5. postscanning del Mouse cura e pulitura Asciugare il gel per ultrasuoni, irrigare il torace o all’addome con acqua tiepida e asciugare delicatamente il mouse. Tornare il mouse alla sua gabbia, che è posto su un rilievo di riscaldamento. Spegnere il vaporizzatore isoflurano e O2 serbatoio. Il livello di isoflurane è basso, rabboccare il vaporizzatore. Pulire la macchina ad ultrasuoni, la sonda e la piattaforma con un panno morbido e alcool isopropilico o salviette di glutaraldeide. Scarica tutti i file raccolti durante la scansione. Spegnere la macchina ad ultrasuoni. Restituire i topi a camere di stabulazione degli animali dopo hanno recuperato dall’anestesia. 6. analisi Analisi delle immagini aortiche toraciche Avviare il software di analisi e aprire i dati di ultrasuono. Un’immagine di esempio del software di analisi (Vevo LAB 3.0.0) è mostrata in supplementare nella figura 1. Selezionare una immagine di ultrasuono aortica per misure dal loop cine (Figura 4A, C, E, G e supplementare nella figura 1).Nota: Questo protocollo rileva in genere sei o sette battiti cardiaci in un ciclo di cinematografia. Poiché il diametro aortico è diverso tra sistole e diastole (Figura 4A-G), le misurazioni devono essere esaminate ad una consistente fase del ciclo cardiaco. Sistole è definito dall’onda R fino alla fine dell’onda T. In generale, onde T sono difficili da identificare nel topo ECG. Pertanto, si deve misurare il diametro aortico in sistole sistole fisiologico, definito mediante ispezione visiva (Figura 4ho). La fase cardiaca quando al massimo viene espansa in aorta dovrebbe essere midsystole. Fine-diastole è facilmente definito presso l’onda R dell’ECG (Figura 4ho). Aortiche misure di fine-diastole sono più semplici di quelli in midsystole in termini di distinguere il ciclo cardiaco. Disegnare una linea al centro del lume aortico. Questa linea di centro servirà a garantire che le linee di misura sono perpendicolari all’aorta ( Supplemental figura 1eFigura 4B, D ). Disegnare linee perpendicolari attraverso la linea centrale dal bordo interno luminal al bordo interno al seno aortico e maximal ascendente aortici livelli ( Supplemental figura 1eFigura 4B, D ). Misurare il diametro aortico in almeno tre battiti cardiaci separati e calcolare la media delle misurazioni.Nota: Il sistema di Vevo2100 utilizza il software di analisi di laboratorio di Vevo per le misure della dimensione aortica. Di seguito sono riportate brevi spiegazioni per ogni pulsante. Modalità di misurazione (Supplemental Figura 1A): questa modalità deve essere selezionata per misurazioni aortiche. Il dispositivo di scorrimento di un ciclo di cinematografia (Supplemental Figura 1B): la cornice di ultrasuono è selezionata utilizzando questo dispositivo di scorrimento. Tracciato di distanza (Supplemental figura 1): con questa funzione viene disegnata la linea di centro. Distanza lineare (Supplemental figura 1): la quota aortica viene misurata utilizzando questa funzione. Analisi delle immagini aortiche addominale Avviare il software di analisi e aprire i dati di ultrasuono. Selezionare un’immagine aortica per analisi dal loop cine (Figura 4E, G).Nota: Simile a misurazioni aortiche toraciche, il ciclo cardiaco può interessare il diametro aortico addominale e la zona. Misure dovrebbero essere determinate in una consistente fase del ciclo cardiaco. Tracciare una linea attraverso il più grande diametro luminal, dal bordo interno al bordo interno del lume del vaso (Figura 4F, H). Traccia il bordo interno del lumen aortico per l’area luminal (Figura 4F, H). Acquisire misurazioni aortiche a un minimo di tre battiti cardiaci separati e calcolare la media dei dati.

Representative Results

Immagini ecografiche rappresentativo di nonaneurysmal prossimale aorta toracica ed addominale sono mostrati in Figura 3A e 3 figuraC, rispettivamente. L’aorta ascendente si trova accanto all’arteria polmonare e forma un tubo curvo con tre rami della regione arco: l’arteria innominate, arteria carotica comune di sinistra e l’arteria subclavian di sinistra (Figura 3A). L’aorta addominale è rilevato dorsalmente alla vena cava inferiore (Figura 3D). Immagini rappresentative degli aneurismi dell’aorta toracici ed addominali con le dilatazioni profonde, rispetto ai normali diametri in Figura 3A e 3 nella figuraD, sono mostrati in Figura 3B e Figura 3 H, rispettivamente. Tutte le immagini di ultrasuono sono state catturate a fine diastole. Immagini rappresentative ecografia aortica toracica e addominale sono state catturate al midsystole e fine-diastole (Figura 4A, C, E, G). Immagini rappresentative risultati misurazioni sono presentati in Figura 4B, D, F, H. La linea verde al centro dell’aorta ascendente è stata utilizzata per la standardizzazione del seno aortico e ascendente diametro aortico (Figura 4B, D). Le linee sono state disegnate perpendicolarmente alla linea verde tra i due bordi interni del lume al seno aortico (linea gialla) e il diametro aortico ascendente massimo (linea rossa). I diametri luminal delle aorte toraciche e addominali erano differenti fra sistole e diastole (Figura 4A-H). Per l’aorta addominale, il diametro aortico massimo (rosso) e area luminal (verde) sono stati misurati (Figura 4F, H). Un’immagine rappresentativa dell’elettrocardiogramma monitor è illustrata nella Figura 4ho. Il ciclo cardiaco deve essere considerato per misurazioni accurate. La fine-diastole e sistole sono indicati da linee bianche punteggiate e rosa, rispettivamente. Per convalidare l’accuratezza e la riproducibilità del presente protocollo, abbiamo effettuato uno studio pilota. Toracica aortica ultrasuono ed ex vivo immagini rappresentative sono mostrate in Figura 5A. Non c’era differenza principale nei diametri misurati tra queste immagini per il diametro aortico ascendente (ultrasuono: 1,67 mm vs ex vivo: 1,65 mm). Poiché il seno aortico era difficile vedere nell’ex vivo immagine, il diametro di seno aortico non è stata misurata ex vivo. La riproducibilità inter – e intra del presente protocollo sono mostrati in Figura 5B, C. Per determinare la potenziale variabilità, formazione immagine di ultrasuono è stata eseguita da due osservatori in modo indipendente, vale a dire da un cardiologo con esperienza e un nonexperienced studente universitario che sta imparando questa tecnica, in due giorni diversi, utilizzando la stessa (topi n = 5). Tutti i punti sono stati situati tra la deviazione standard media ± 1,96 in Figura 5B, C, che indica nessuna major inter- o intra variabilities per questo protocollo. Figura 1 : Installazione di workstation. La sezione workstation comprende la camera di induzione per anestesia, filtri scavenging anestetici, la piattaforma riscaldata, il gel per ultrasuoni e il gel più caldo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.  Figura 2 : Esempi di posizionamento sonda per imaging aortica toracica e addominale prossimale. Sonda di posizionamento per (A) il diritto e (B) la vista di sinistra parasternale asse lungo della radice aortica, ascendente e arco regioni e (C), la vista di asse corto dell’aorta addominale. (D) una immagine rappresentante monitor del sistema ad ultrasuoni. Le frecce nere indicano il marcatore di riferimento sulla sonda. La freccia gialla indica il lato dell’indicatore di riferimento. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.  Figura 3 : Immagini ecografiche rappresentativo dell’aorta toracica ed addominale. Nonaneurysmal (A) e (B) aneurismatica dell’aorta ascendente, dalla vista di asse lungo parasternale destra. (C) Nonaneurysmal aorta, dalla vista di sinistra parasternale asse lungo ascendente. Aorta addominale aneurismatica Nonaneurysmal (D) ed (E). ASC Ao = aorta ascendente, IA = arteria innominate, LCA = arteria carotide comune sinistra, LSA = arteria subclavian di sinistra, PA = arteria polmonare, del seno = seno aortico, IVC = vena cava inferiore e Abd Ao = aorta addominale. I triangoli gialli indicano un aneurysm aortico. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.  Figura 4 : Misure di immagini aortiche. Immagini dell’aorta toracica, catturato a(A) la midsystole e (C), la fine-diastole. Immagini che mostrano misure dei diametri aortici nella regione aortica toracica prossimale nei periodi (B) midsystole e diastole (D). La linea verde indica il centro dell’aorta ascendente. Le linee gialle e rosse indicano diametri del seno aortico e dell’aorta ascendente, rispettivamente. Cifre in colori giallo e rosso indicano diametri effettivi del seno aortico e dell’aorta ascendente, rispettivamente. Immagini di aorta addominale catturato presso (E) il midsystole e (G), la fine-diastole. Immagini che mostrano le misure dell’aorta suprarenal durante (F) midsystole e (H) fine-diastole. Le linee rosse e verdi indicano il diametro e l’area luminal dell’aorta addominale, rispettivamente. Cifre in colori rosso e verdi indicano il diametro effettivo e sono dell’aorta addominale, rispettivamente. (io) Monitor dell’elettrocardiogramma (ECG) registrati durante le acquisizioni di immagine. Le linee verdi e gialle indicano l’ECG e il ciclo respiratorio, rispettivamente. La linea tratteggiata bianca indica la fine diastole, e la linea viola indica la sistole. P = onda P e R = onda R. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.  Figura 5 : Precisione e riproducibilità di formazione immagine di ultrasuono. (A) immagini rappresentative di ecografia aortica toracica ed ex vivo immagini in di topo maschio C57BL/6J (10-12 settimane). Bland-Altman trame Visualizza (B) inter- e variabilità intra (C) del presente protocollo. ASC Ao = aorta ascendente, IA = arteria innominate, LCA = arteria carotide comune sinistra, LSA = arteria subclavian di sinistra, PA = arteria polmonare e seno = seno aortico. La linea verde indica il centro dell’aorta ascendente. Le linee gialle e rosse indicano i diametri del seno aortico e dell’aorta ascendente, rispettivamente. Cifre in rossi colori indicano i diametri effettivi dell’aorta ascendente, misurata in ecografia ed ex vivo immagini. Le linee nere tratteggiate indicano la media e media ± 1,96 SD. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.  Supplementare figura 1: esempio di immagine del software di analisi ad ultrasuoni. Analisi dei dati ad ultrasuoni deve essere eseguita in modalità di misura (A). Una ecografia aortica immagine è selezionata per l’analisi dal loop cine utilizzando (B), il dispositivo di scorrimento di un ciclo di cinematografia. La linea centrale viene disegnata utilizzando la funzione (C) la distanza tracciata. La dimensione aortica è misurata dalla funzione (D) la distanza lineare. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Discussion

Questo protocollo fornisce una guida tecnica per l’acquisizione dell’immagine dell’aorta toracica ed addominale in topi, utilizzando un sistema ad ultrasuoni ad alta frequenza. Ecografia aortica ha confounders potenziali, come ciclo di posizione e cardiaco sonda, che possono compromettere la precisione delle misurazioni aortiche, particolarmente nell’aorta toracica prossimale. Questo protocollo descrive le istruzioni dettagliate e strategie per l’analisi di acquisizione, misura e dati di immagine, al fine di misurare con precisione le dimensioni aortiche.

Per l’imaging dell’aorta toracica prossimale, esistono diversi approcci al posizionamento della sonda. La vista di asse lungo parasternale destra illustrata nella Figura 2A è stata utilizzata per questo protocollo di imaging a ultrasuoni. Questa visualizzazione agevola l’acquisizione di immagini di alta qualità dal seno aortico alla porzione dell’arco aortico. Non è ottima per l’aorta discendente a causa dell’interferenza delle onde ultrasonore. Questo protocollo è applicabile alla maggior parte dei modelli del mouse dei aneurysms aortici toracici perché mostrano la dilatazione luminal principalmente nella radice aortica all’aorta ascendente. Questo include infusione di cronica dell’angiotensina II che provoca la formazione di aneurisma nell’aorta ascendente di topi18,19,20,21,22,23. Modelli murini di sindrome di Marfan (fibrillina 1C1041G / + e fibrillina 1mgR/mgR topi) di visualizzare sia la radice aortica ascendente dilatazione aortica23,24,25. Modelli di mouse sindrome di Loeys-Dietz (soppressione postnatale del recettore TGF-β 1 o 2 in cellule di muscolo liscio) anche sviluppano aneurisma della radice aortica e ascendente dell’aorta18,26,27,28 . Di conseguenza, la vista di asse lungo parasternale destra è appropriata per l’imaging aortica in questi modelli murini di aneurismi dell’aorta toracici. D’altra parte, la vista di asse corto parasternale destra ha il potenziale per catturare le immagini aortiche in diagonale perché aneurismi sono spesso complicati da tortuosità aortica, che può causare una sovrastima dei diametri. A differenza dell’aorta toracica, la visualizzazione dell’asse corto è stata utilizzata per l’imaging dell’aorta addominale in questo protocollo. Poiché la tortuosità e la curvatura aortica sono modesti nell’aorta addominale rispetto all’aorta toracica, l’acquisizione di immagini nella vista asse corto migliora sottovalutate del diametro aortico. È importante notare quello sonda diversa posizioni forniscono diversi angoli di visuale, e il diametro aortico può essere diverso in ogni angolo di vista. Di conseguenza, misure affidabili diametro aortico sono migliorate applicando la stessa posizione di sonda per tutte le immagini all’interno di uno studio. È interessante notare che, ecografia tridimensionale (3D) immagini del cuore e dell’aorta sono stati segnalati recentemente29,30,31,32. Inoltre, attuali sistemi di ultrasuono possono ottenere immagini 3D nel corso del tempo come immagini quadridimensionale33. Così, queste tecnologie di imaging 3D hanno il potenziale per dimostrare la struttura aortica più precisamente, che potrebbe risolvere il problema del posizionamento della sonda.

Immagini di ultrasuono possono essere catturate in modalità 2D luminosità (B-mode) o in modalità motion unidimensionale (M-mode). Anche se alcuni articoli hanno usato M-mode per la misurazione del diametro aortico, B-mode è preferibile15,34,35,36. M.-modo ha la capacità di immagine in due dimensioni per aumentare la risoluzione temporale e spaziale. Tuttavia, questa modalità si basa sul presupposto che l’aorta è un cilindro concentrico essere imaged perpendicolarmente le onde ad ultrasuoni. Questo presupposto può non valere in uno stato aneurismatico e la curvatura dell’aorta ascendente rende difficile, anche negli Stati nonaneurysmal. Inoltre, l’aorta non rimane in posizione fissa nel corso del ciclo cardiaco37. Di conseguenza, M-mode può causare errori di misura, tra cui sovra – e sottovalutate.

È anche importante notare che il ciclo cardiaco influisce sul diametro luminal nell’aorta. Come previsto, il diametro aortico in sistole è maggiore in diastole (Figura 4A-H), che è associato con elasticità di parete aortica e ceppo. Ceppo ed elasticità di parete aortica può essere calcolati dalla differenza di diametri aortici tra sistole e diastole. Elasticità e deformazione sono diminuiti in aorte aneurismatiche rispetto ad aorte normali31,34,35,38,39,40. Rigidezza aortica non può essere misurata direttamente dall’ultrasuono. Misura la velocità di onda di impulso (PWV) è in grado di valutare la rigidità come proxy, che è segnalato per essere aumentato in aorte aneurismatica31,35,41,42. PWV è calcolato il tempo di transito tra due siti arteriose, utilizzando immagini di Doppler dell’onda di impulso e la loro distanza corrispondente. Per il confronto di diametri aortici, a differenza di esame clinico, non esiste alcuna standardizzazione rigorosa in termini di fase cardiaca per misurazioni aortiche nei topi. Di conseguenza, non è ancora chiaro quale fase cardiaca è adatto per misurazioni aortiche. Tuttavia, per garantire i confronti affidabili e riproducibili, diametri aortici dovrebbero essere misurati in una fase definita del ciclo cardiaco.

Questo protocollo fornisce istruzioni dettagliate per l’analisi di imaging e dati aortica al fine di misurare con precisione le dimensioni aortiche. La misurazione aortica, usando questo protocollo, era coerenza con l’attuale ex vivo diametro aortico (Figura 5A). Inoltre abbiamo confermato consistenze di inter- e intra riproducibilità (Figura 5B, C). Tutti i punti in questo protocollo, soprattutto la posizione della sonda e ciclo cardiaco, sono necessarie per misure accurate. Tuttavia, anche quando si utilizzano procedure appropriate, artefatti durante la formazione immagine di ultrasuono sono inevitabili. La posizione delle costole e del polmone, così come respirazione, battito cardiaco, può influenzare la qualità di immagine dell’aorta toracica. Gas intestinali può anche causare artefatti in imaging addominale. Quindi, suggeriamo che la definizione di criteri di esclusione quando seguendo questo protocollo in caso di scarse immagini aortiche.

Con l’avvento dei sistemi di ultrasuono ad alta definizione, la struttura aortica di topi possa essere esaminata in dettaglio squisito, sia in serie che convenzionalmente, contribuendo così notevolmente alla comprensione dei aneurysms aortici. Formazione immagine di ultrasuono, con il protocollo come descritto sopra, è un approccio non invasivo affidabile e riproducibile per quantificare i aneurysms aortici nei topi.

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Lavoro di ricerca degli autori è stato sostenuto dal National Heart, Lung, e Blood Institute del National Institutes of Health, sotto Premio numeri R01HL133723 e R01HL139748 e l’American Heart Association SFRN nella malattia vascolare (18SFRN33960001). A.S. è supportato da una borsa di studio post-dottorato AHA (18POST33990468). J.C. è supportato da NCATS UL1TR001998. Il contenuto di questo manoscritto è di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresentano necessariamente il punto di vista ufficiale del 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
Citer Cet 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).
Télécharger la Citation
Réimpressions et Autorisations

View Video

✖

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

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image