使用3D机器人超 声进行小鼠 肾脏体内分析

本协议中的所有步骤均符合梅奥诊所（明尼苏达州罗切斯特）动物使用指南，并已获得梅奥诊所机构动物护理和使用委员会的批准。 1. 动物模型 从商业来源获取小鼠。注：C57BL/6J（年龄=18个月;n=22（7名男性，15名女性））（材料表）和Pkd1（RC/RC） （年龄=18个月;n=9（3名男性，6名女性））4 用于研究。 2. 脱毛 在麻醉室中使用汽化的异氟醚（2%-3%）麻醉动物。通过进行脚趾捏，确保动物充分麻醉。确保鼠标以大约60-90次呼吸/分钟的速率呼吸，没有明显的空气吞噬。注意：选择汽化异氟醚是因为能够控制和微调动物的麻醉水平。利用异氟醚与100%氧气混合。 使用电动剃须刀剃须所需的皮肤区域，以便进行美国测量。注意：在这项研究中，重点是肾脏和心脏测量，因此动物的胸部和背部被剃光。 用棉头涂抹器将脱毛霜涂抹在动物剃须的皮肤上。30-60秒后，用干纸巾擦拭奶油。然后，继续使用湿纱布垫擦去脱毛膏残留物。在开始扫描之前，确保脱毛完成。注意：任何剩余的头发都会干扰图像质量;完全脱毛至关重要。但是，有必要在一分钟内擦掉脱毛膏，以防止伤害动物的皮肤。动物身上残留的脱毛膏会弄脏美国机器的成像膜。确保使用湿纱布垫正确清洁动物。 3. 动物定位 打开美国机器和美国托架内部加热元件的开关。为将要使用的相应美国舱打开适当的麻醉瓣膜。注：在启动美国成像软件之前，必须打开美国计算机。 用足够的水填充托架以覆盖膜。将麻醉的动物放入鼻锥中。 对于心脏测量，将动物置于俯卧位置，并将其向右倾斜约30°。 对于肾脏测量，将动物置于直卧位。轻轻地使动物的身体变平，以尽量减少动物和膜之间的气穴（图1B）。注意：用手指在动物的身体旁边移动可以去除粘附在皮肤上的任何气泡，这些气泡会干扰成像。使用水或美国盐水凝胶作为美国培养基;但水有助于这里讨论的快速成像。 4. 超声测量 在”美国成像”软件中，选择” 美国采集” 并允许仪器初始化。 使用B模式进行肾脏成像。 在相应的对话框中输入算例的名称。 在相应的对话框中输入动物 ID。注意：最多可以按顺序对三只动物进行成像。 单击标有 3D 的选项卡以初始化3D扫描。 使用实时摄像机馈送，移动感兴趣区域 （ROI） 框以容纳肾脏。注意：ROI 的大小可能会根据图像目标的大小进行调整。增加ROI的大小将略微增加扫描时间（图1C）。根据ROI大小，扫描仪将自动调整传感器扫描整个ROI所需的通过次数。 根据所需图像类型，选择” 线性阵列” 或” 摆动器”以选择传感器。从 快速扫描 或针对任一传感器 优化 中选择。注：线性阵列速度更快，通常提供足够的成像。如果无法通过线性阵列获得所需的图像质量，则可以使用摆动探头。摆动探头利用更高的频率波长，因此在图像中提供更多清晰度。”快速扫描”选项可以更高的速度获取中等质量的图像，无需呼吸校正。虽然”优化”选项需要稍多一些时间，但它提供了更好的图像质量并允许呼吸校正。本手稿将重点介绍如何使用优化的线性阵列预设。 单击 实时视图 以查看所需查看区域的实时图像。 要移动探头，请单击圆形的” 转到 “按钮，然后单击要成像的鼠标区域。使用具有预定步长的方向箭头来微调传感器位置。 单击” 控制面板” 窗口一侧的箭头以打开 设置托盘。单击” 扫描协议” 以打开扫描设置。 确定理想的焦距深度并调整TGC（时间增益补偿）的滑块，以更改图像对比度以最佳方式查看肾脏。达到所需设置后，再次单击箭头以关闭 设置托盘。 按 “获取静态 “按钮开始 3D 扫描。注：扫描进度通过软件左下角的进度条指示。 扫描完成后，单击蓝色下载箭头以在 预览模式下打开扫描，检查图像质量。通过拖动窗口顶部的红色箭头在扫描的 3D 帧中移动。若要放大或缩小，请按住 Ctrl 键并使用鼠标上的滚动按钮。 若要扫描其他动物，请刷新”动物 ID”对话框，输入新 ID，然后重复上述步骤。注意：扫描完成后，将动物晾干并将它们放回家笼。 使用M模式进行心脏成像。注：M 模式是沿特定所选超声线显示超声波。 单击 M模式 选项卡以激活心脏成像。注意：一次只能对一只动物进行成像。 确保动物处于心脏扫描的适当位置（步骤2.2）。将 ROI 移动到心脏的大致位置。 按下 心脏查找器 按钮以定位心脏。使用热图优化传感器的位置。使用圆形的 “转到 “按钮将换能器移动到左心室（图2A）。 转到 实时视图 ，然后使用箭头按钮将换能器放置在肌之间（ 图 2B ）。要验证探头的正确位置，请查看实时M模式迹线（图2D）。 传感器处于适当位置后，单击” 获取序列”。单击蓝色下载箭头以查看已完成的扫描。 5. 肾脏分析（分析力学） 打开 “图像分析 “选项卡，然后选择” 加载卷 “按钮以输入图像文件/文件夹。 分割 移动代表各种平面的彩色线条，以在所有平面中找到肾脏。 单击” 添加” 以添加新的细分。提供文件的标记名称。 使用” 表面切割 “按钮在多个平面上添加肾脏外缘周围的点。单击” 应用 “以在整个肾脏中生成分割（图3A）。 滚动浏览每个平面中的不同帧，并通过单击”编辑”并将点拖动到正确的位置来 编辑 任何不准确的区域。 或者，如果肾脏形状不规则，请使用 Draw 功能在肾脏周围创建形状不规则的痕迹。单击边缘周围的点，或按住左键单击以徒手绘制轨迹。 若要使用” 绘制 “按钮完成跟踪，请用鼠标右键单击。向前滚动多个帧并重复跟踪过程。 重复此步骤，直到在整个感兴趣区域中跟踪帧。 如果使用 “绘制” 功能，请选择” 在切片之间填充 “以检查和调整迹线。单击 “初始化” 以查看预览。如果预览是可以接受的，请单击” 应用”。如果没有，请单击” 取消” 并修改跟踪。注意：” 擦除 “按钮将允许删除跟踪中的区域。” 平滑 “按钮可平滑迹线的锯齿状边缘。 当图像分析令人满意时，选择 保存 以将分析保存到原始图像文件中。 测量 使用 卡尺 功能测量图像中的特征。单击 卡钳 按钮，然后左键单击要测量的距离的两个点（图3B）。 通过单击屏幕顶部的磁盘按钮保存测量值。 6. 心脏分析 选择” 加载卷 “以输入要分析的文件。 选择” 添加” 选项。 使用” 点放置” 工具跟踪每层心脏组织的收缩期和舒张期。继续使用其他心脏组织层。使用 编辑 功能修改迹线（图2C，D）。注： 如果 M 模式追踪非常清晰，请使用 添加（自动） 按钮自动生成每个图层的追踪。 选择 应用 以计算心脏参数。查看 “量化 “选项卡，然后选择” 导出统计信息 “以将所有数据导出为 *.csv文件（图 2E）。