Измерение восходящей аорты жесткость<em> В Vivo</em> У мышей с помощью ультразвука

Увеличение аорты жесткость признаком сердечно-сосудистых заболеваний. Старение ^1, курение ^2, сахарный диабет ^3, гиперлипидемия ^4, и другие факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний было показано, чтобы увеличить аорты жесткость. Эпидемиологические исследования еще одним свидетельством аорты жесткость как мощный независимый предиктор возникновения ишемической болезни сердца и инсульта, а также возникновения сердечно-сосудистых осложнений и смертности ^5-8. Из-за клинической и общественной значимости здоровья увеличения аорты жесткости, нынешние исследования направлены на понимание механизмов, лежащих в основе развития и прогрессирования сосудистой жесткости. Большой интерес поэтому существует в разработке более точных показателей жесткости артерий у экспериментальных моделей сердечно-сосудистых заболеваний.

Жесткость материала можно охарактеризовать его напряженно-деформированного отношений и количественно, как упругой модулус. Линейный эластичный материал деформируется обратимо, и его напряжение возрастает пропорционально деформации. Аорта и крупные артерии нелинейные упругие тела: при растяжении, жесткость артерии не остается постоянным, а увеличивается с степени растяжения. Эта нелинейность механических свойств больших артерий связано с различной жесткостью свойств несущих элементов, а именно эластин и коллаген, которые представляют собой стенку сосуда. Эластин является расширяемый с модулем упругости 0,6 МПа. Для сравнения, коллагена очень жесткой с упругости 1 ГПа ^9. Начальное жесткости выставлены аорты при более низких значениях деформации объясняется эластина в то время как высокая жесткость выставлен при высоких значениях деформации обусловлено коллагена. Нагрузка передается от эластина к коллагену, как судно раздувает и этот регион нагрузки передачи где сосудистая система. Таким образом, при физиологических давлениях, артериальной жесткостизависит от вклада как эластин и коллаген ^10.

Распределение и ориентация эластина и коллагена варьироваться в зависимости от слоя в артериальной стенки. В средствах массовой информации, эластин, коллаген, и клетки гладкой мускулатуры в комплекте в труднодоступных спиралей, которые накладываются друг на друга концентрически. Такое расположение позволяет артерии, чтобы выдерживать высокие нагрузки в направлении вдоль окружности. Адвентициальная преимущественно коллаген с небольшим эластина и коллагеновые волокна организованы в чистой, как мода. Эти волокна коллагена волнистые в ненапряженном состоянии и выправить при увеличении нагрузки. Жесткости увеличивается с коллагеновыми волокнами выправить, тем самым предотвращая артерии от перенапряжения и разрыв. Из-за структурной организации и различной ориентации коллагеновых волокон, артерии являются анизотропными: жесткость выставлены зависит от того, судно растягивается в продольном направлении или по окружности ¹¹ IN VIVO stiffnes.с, следовательно, составной продольной и окружной жесткости аорты в.

Артериальная жесткость, как правило, количественно в естественных условиях, как скорость соблюдение или пульсовой волны (СПВ). Артериальное соответствие определяется как C = ΔD / ΔP, где ΔD является изменение в диаметре и ΔP является соответствующее изменение давления. Более низкие значения соответствия указывают жесткие сосуды. Соответствие вычисляется из давления размерности отношений артерии и, следовательно, прямое измерение жесткости. Как жесткости распространяется Non равномерно в сосудистой ^12, соответствие должно быть измерено в то же / в подобном месте по каждому предмету сделать содержательные сравнения между экспериментальными группами.

Разница между соблюдения и упругости является то, что модуль упругости нормализуется до размеров материала. Соблюдение поэтому отражает структурную жесткость, в то время как упругости работеlects жесткость материала. С возрастом, артериальной стенки увеличения толщины и эластина / соотношение коллагена уменьшается, так как структурные, так жесткость и жесткость материала больше.

По сравнению с соблюдением, СПВ является косвенным показателем жесткости артерий. СПВ является скорость, при которой импульс давления проходит вдоль длины артерии и зависит от свойств стенки сосуда. Уравнение Moens-Кортевега используется для моделирования отношений между СПВ и модуля упругости: СПВ ² = E ч / (2 ρ г), где E является возрастающим модуль упругости, Н толщина стенки, ρ является вязкость крови, а г-радиус судно , Чем выше значение СПВ поэтому предполагает жесткую судно.

Соблюдение и модуль упругости может быть измерен экспериментально экс естественных условиях на вырезанной сегменте судна. Для определения соответствия, сегмент сосуд, установленный на миографа давления ^13,14. Давление в сосуде повышается скачкообразно и йе приводит к изменению диаметра отслеживается с помощью видео-микроскопа. Соответствие определяется из данных давления диаметра. Инкрементный упругости может быть измерен с помощью испытаний на растяжение. В этих экспериментах, судно растаскивают поэтапный и сила-смещение данные не собираются, пока кольцевых судно перерывов. Напряжений и деформаций значения могут быть рассчитаны и построены, чтобы определить поэтапный упругости. Эти экс виво подходы могут быть использованы для оценки изменений в пассивных свойств, которые влияют на жесткость.

В естественных условиях, в дополнение к стене содержание, сосудистая жесткость зависит динамически тонус гладких мышц и ^13,15,16 артериального давления. СПВ является наиболее широко используемым методом для измерения в естественных условиях аорты жесткости в экспериментальных моделях. СПВ может быть определена неинвазивно с помощью ультразвуковой допплерографии или аппланационной тонометрии ^17. Импульса давления измеряется в двух разных местах и ​​время, необходимое дляимпульса, чтобы пройти расстояние скорость распространения пульсовой волны. Поскольку СПВ измеряется на длине аорты, это усредненное значение жесткости. Большие артерии нелинейной упругой, так что жесткость и, следовательно, СПВ будет меняться в зависимости от артериального давления. Поэтому высокое значение СПВ может возникнуть в результате повышенной жесткостью или повышенном давлении. Значения СРПВ, следовательно, должны быть приведены к артериального давления для получения заключения о жесткости судна. Методы измерения, которые включают влияние артериального давления с пассивным свойств сосудистой стенки и эффектов вазоактивных медиаторов, которые изменяют тон даст физиологически соответствующую индекс жесткости артерий. Этот подход реализуется путем измерения PWV инвазивное с помощью катетера с двумя датчиками давления, разделенных на фиксированном расстоянии ^13. Этот двойной катетер давление вставляется в аорте и вазоактивных препаратов, таких как фенилэфрин или нитропруссида, переплетаются внутривенно черезвенозный катетер, чтобы поднимать и опускать артериальное давление.

Этот протокол описан способ, чтобы определить аорты жесткость в естественных условиях от его давления размерности отношений в мышиной модели. Этот подход имеет ряд преимуществ перед измерением инвазивной СПВ. Жесткости показатели, такие как соответствие, могут быть вычислены из данных измерения давления, собранных с помощью этой процедуры. Кроме того, этот метод позволяет производить измерения местного аорты жесткости, потому что жесткость измеряется от одного места. Этот подход особенно полезен при измерении восходящей аорты жесткость, как короткая длина этого участка составляет измерение PWV трудно получить. Исследование интерес существует в частности, в восходящей аорты, так как его механические свойства влияют на перфузию коронарного кровообращения и сердечной ответ на сосудистой дисфункции.

Для измерения давления диаметром отношения аорты в естественных условиях </eм>, восходящая аорта визуализируется и его диаметр измеряется с помощью ультразвукового изображения. Аорты артериальное давление измеряют с инвазивным катетера давления. Артериальное давление изменяется постепенно путем внутривенной инфузии вазоактивных препаратов. Фенилэфрин сужает кровеносные сосуды и используется для повышения давления в аорте. Нитропруссид натрия расширяет кровеносные сосуды и используется для снижения давления в аорте. Систолическое и диастолическое аорты диаметры и соответствующие аорты давление измеряют для каждого приращения давления. Соответствие может быть рассчитана на основе данных давление диаметра, собранных.