تقييم الموجات فوق الصوتية من التدفق المتوسط ​​للدم، من العضدية والشرايين الفخذ السطحية في الجرذان

Summary

تقييم غير الغازية وظيفة بطانة الأوعية الدموية في الإنسان يمكن تحديده من خلال تقنية تمدد بوساطة التدفق. على الرغم من أن الآلاف من الدراسات قد تستخدم هذه التقنية، وقد أجريت أي دراسة هذه التقنية غير جراحية في الفئران. تتناول المقالة التالية قياس غير الغازية من تمدد بوساطة التدفق في العضدية والشرايين الفخذية السطحية من الفئران.

Abstract

Arterial vasodilation to increases in wall shear rate is indicative of vascular endothelial function. In humans, the non-invasive measurement of endothelial function can be achieved by employing the flow-mediated dilation technique, typically performed in the brachial or superficial femoral artery. Briefly, a blood pressure cuff placed distal to an ultrasound probe is inflated to a suprasystolic pressure, which results in limb ischemia. After 5 min of occlusion the cuff is deflated, resulting in reactive hyperemia and increases in wall shear rate that signal vasodilatory molecules to be released from the endothelium eliciting vasodilation. Despite the thousands of studies performing flow-mediated dilation in humans, surprisingly, no studies have performed this technique non-invasively in living rats. Considering the recent shift in focus to translational research, the establishment of guidelines for non-invasive measurement of flow-mediated dilation in rats and other rodents would be extremely valuable. In the following article, a protocol is presented for the non-invasive measurement of flow-mediated dilation in brachial and superficial femoral arteries of rats, as those sites are most commonly measured in humans.

Introduction

البطانة الوعائية هي أحادي الطبقة الخلوية التي خطوط تجويف الشرايين ومهم المنظم وظيفة الأوعية الدموية. هناك العديد من الجزيئات التي صدرت من البطانة التي تؤدي إلى تعديل من قطر الأوعية الدموية. ومن بين هذه الجزيئات، وأكسيد النيتريك (NO)، ويبدو أن جزيء توسيع الاوعيه الدمويه الأساسي التي صدرت من بطانة الأوعية الدموية وردا على التحفيز (على سبيل المثال، الأنسولين، أستيل كولين، أو تغييرات في إجهاد القص) ^1. في بطانة الأوعية الدموية، ويتم إنتاج NO بواسطة انزيم البطانية لا سينسيز (أنوش) ويتم تحريرها في وقت لاحق من الخلايا البطانية ^2. NO ينشر في العضلات الملساء الوعائية حيث أنه يسبب الاسترخاء وزيادة سفينة قطر ^3.

الخلايا البطانية ويمكن تقييم غير جراحية في البشر باستخدام تمدد بوساطة تدفق (FMD) تقنية ^4،5. وقد اقترح مرض الحمى القلاعية لتمثيل الأحيائي وظيفية لالبطانة المشتقةويتم تقييم NO التوافر البيولوجي في البشر، وعادة في العضدية أو الشريان الفخذي السطحي ردا على تبيغ تفاعلي بعد ~ 5 دقائق أطرافهم انسداد ^6. تبيغ تفاعلي يزيد قوات الصفحي القص التي يتم transduced إلى الخلية البطانية ^7، مما يشير إلى إطلاق سراح NO ^8. رغم أنه في السنوات الأخيرة، فإن نسبة من توسع الأوعية التي بدأها NO الإفراج تم مناقشة ^9،10 والحمى القلاعية يدل على اتساع تعتمد على البطانة ودأبت معروضة للتنبؤ أحداث القلب والأوعية الدموية ^11-13.

حتى الآن، وقد استخدمت آلاف الدراسات التقنية الحمى القلاعية لقياس غير الغازية وظيفة بطانة الأوعية الدموية في البشر. وبالنظر إلى التحول الأخير في التركيز على الأبحاث المترجمة، فإن المبادئ التوجيهية لقياس غير الغازية من مرض الحمى القلاعية في القوارض تكون ذات قيمة للغاية. تمشيا مع نهج متعدية، أنشئ هذا البروتوكول لقياس مرض الحمى القلاعية في العضدية وسوبيتم قياس الشرايين الفخذية rficial من الفئران، وتلك المواقع الأكثر شيوعا في البشر. هذه النتائج البروتوكول في استجابة قوية وقابلة للتكرار الحمى القلاعية في الفئران، ومع ذلك، وقياس الحمى القلاعية في الفئران يتطلب تقنية عالية ويمكن أن يكون من الصعب للمحققين آخرين بتقليد دون مظاهرة الفيديو. ولذلك، فإن المقالة التالي يبرهن على وجود طريقة لقياس غير الغازية من مرض الحمى القلاعية في العضدية والشرايين الفخذية السطحية من الفئران.

Protocol

تتفق جميع الإجراءات الحيوان إلى دليل لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية ¹⁴ وتمت الموافقة من قبل جامعة ولاية يوتا سولت ليك وشؤون المحاربين القدامى المدينة الطبية مركز رعاية الحيوان واستخدام.

1. إعداد الحيوان

1. وضع الحيوانات في غرفة تحريض التخدير التي تحتوي على 3٪ الأيزوفلورين في الأكسجين 100٪. ترك الحيوان في غرفة الاستقراء حتى يصبح غير قادر على الاستجابة للمؤثرات الخارجية.
2. إزالة الحيوان من غرفة تحريض ووضعه على طاولة الفحص ساخنة مجهزة الكهربائي (ECG) الأقطاب. الحفاظ على التخدير عند نسبة 3٪ الأيزوفلورين في الأكسجين 100٪. العضدية وسطحية الشريان الفخذي مرض الحمى القلاعية لا يمكن أن يؤديها في وقت واحد. لذلك، يتم سرد تعليمات إعداد لكل قياس أدناه.

2. العضدية الشريان التحضير

1. ضع مستلق الحيوانية وكبح جماح الطرف العلوي الأيسر وكل الأطراف السفلى من لآي مال إلى طاولة الفحص مع الشريط الجراحية.
2. كبح جماح الطرف العلوي الأيمن من الحيوان، حتى أن الجزء السفلي من الطرف العلوي ومرتفعة قليلا (~ 0.2-0.5 سم) فوق المنصة.
3. تطبيق عامل مزيل الشعر (على سبيل المثال، ناير) إلى الطرف العلوي الأيمن الحيوان لإزالة الشعر.
4. ضع الكفة انسداد (10 مم التجويف قطر مطبق الأوعية الدموية قياسي) على حق والقاصي الطرف العلوي إلى الكوع. لا يستريح مطبق على المنصة، كما التضخم / الانكماش سوف تؤدي إلى تحريك أطرافهم ويزعج صور الموجات فوق الصوتية.
5. تعيين جهاز الموجات فوق الصوتية إلى B-وضع باستخدام لوحة المفاتيح الموجات فوق الصوتية.
6. ضع كمية صغيرة من هلام الموجات فوق الصوتية على الطرف العلوي من الحيوان، الأقرب إلى صفعة انسداد.
7. محاذاة فائقة عالية التردد الخطي مجموعة محول تعلق على حامل المجسم مع الطرف العلوي يدويا. وينبغي أن يكون الشريان العضدي مرئية 2-3 ملم عميق.
8. للتأكد من أن الشريان العضدي، وليس الوريد العضدي، ويجريتصوير، والتحول إلى PW-وضع باستخدام لوحة المفاتيح الموجات فوق الصوتية. سوف الشريان يكون تدفق الدم نابض بدلا من الوريد المجاورة والتي سيكون لها تدفق الدم المستمر.

إعداد الشريان 3. السطحية فخذي

1. ضع مستلق الحيوانية وكبح جماح الأطراف العلوية وترك الطرف السفلي للطاولة الفحص مع الشريط الجراحية.
2. كبح جماح انخفاض الحق أطرافهم من الحيوان إلى موقع مرتفع (~ 0.5-1 سم) فوق المنصة باستخدام وسادة (على سبيل المثال، مطوية المناشف الورقية).
3. تطبيق عامل مزيل الشعر (على سبيل المثال، ناير) إلى اليمين الحيوان الطرف السفلي لإزالة الشعر. بعد إزالة الشعر يجب أن تكون الوريد الفخذي واضحة للعيان في الفخذ الداخلي العلوي.
4. ضع الكفة انسداد (10 مم التجويف قطر مطبق الأوعية الدموية قياسي) الأقرب إلى الكاحل الأيمن. لا يستريح مطبق على المنصة، كما التضخم / الانكماش ستتحرك الطرف السفلي ويزعج صور الموجات فوق الصوتية.
5. تعيين جهاز الموجات فوق الصوتية لب واسطة.
6. ضع كمية صغيرة من هلام الموجات فوق الصوتية إلى الطرف السفلي من الحيوان، الأقرب إلى صفعة انسداد.
7. محاذاة فائقة عالية التردد الخطي مجموعة محول تعلق على حامل المجسم مع الوريد الفخذي، وهو أمر واضح من خلال الجلد يدويا. وينبغي أن يكون الشريان الفخذي السطحي المرئي <1 مم عميقة.
8. للتأكد من أن الشريان الفخذي السطحي، وليس الوريد الفخذي، والتي يجري تصويرها، والتحول إلى PW-وضع. سوف الشريان يكون تدفق الدم نابض بدلا من الوريد المجاورة والتي سيكون لها تدفق الدم المستمر.

4. الأساس المرحلة

1. تحسين صورة B-وضع، على غرار كيف يمكن ان يتم ذلك في البشر ^15. التأكد من أن الأفقية صورة طولية من السفينة مع البطانية وسائل الإعلام تصور في كل الجدران لوحظ. تحسين صورة عن طريق تعديل طفيف في وضع الموجات فوق الصوتية التحقيق لضمان أكبر قدر من الشريان ممكن هو للعرض في نافذة القبض عليه.
   1. بدلا من ذلك، ضبط إعدادات الموجات فوق الصوتية للحصول على صورة أفضل عن طريق تغيير السطوع / التباين، مناطق التنسيق، تردد، مجموعة ديناميكية، وكثافة خط. وهناك طرق أخرى لتحسين صورة الموجات فوق الصوتية، ولكن صفا مفصلا لتلك هي خارج نطاق هذا البروتوكول.
2. بعد التحسين من الصور الشريان، تشغيل ECG-النابضة لعرض الصور الوحيدة استولي عليه خلال الموجة R لضمان أن يتم جمع واحد فقط قطر الإطار وخلال كل جزء الانبساطي من دورة القلب.
   ملاحظة: ECG-النابضة متاح على جهاز الموجات فوق الصوتية المستخدمة في هذا البروتوكول عن طريق اختيار ECG-النابضة تحت خيار إعدادات الفسيولوجية، ومع ذلك، قد لا تكون هذه الميزة متوفرة في جميع أجهزة الموجات فوق الصوتية. وينبغي أن تتحول ECG-النابضة على بعد الأمثل للصورة، كما أنه من الصعب الحصول على صورة في انخفاض معدلات الإطار (أي مرة واحدة في R-موجة). دون ECG-النابضة، فإن الجمع بين ارتفاع معدل ضربات القلب في الفئران ومتطلبات الإطار عاليةمعدل لالتقاط جزء الانبساطي للدورة القلبية يسمح فقط ل~ 10-20 مقاطع الثانية. حجم مرهقة وكمية البيانات في كل مقطع يزيد من عبء التحليل إلى حد كبير.
3. سجل 60 ثانية من البيانات الأساسية باستخدام B-وضع.
   ملاحظة: جهاز الموجات فوق الصوتية وتسجيل دائما، ومع ذلك، يتم تخزين ليست كل الصور على جهاز الموجات فوق الصوتية، كما أن هناك حد لعدد من الأطر التي يمكن تسجيلها في مقطع الموجات فوق الصوتية. طول كليب (أي عدد من الإطارات) يمكن تعديل في الإعدادات. يقترح تعيين الحد الأقصى لعدد الإطارات لكل مقطع. عندما تسجيل هو في نهاية مقطع (أي بلغ الحد الأقصى لعدد الإطارات)، يستمر تسجيل، ولكن مقطع فات التقاط الأمام الأطر الأخيرة. في هذه الحالة، يتم حذف إطارات السابقة التي تم التقاطها خارج الحد الأقصى إطار في وقت لاحق. في حين أن هذه التعقيدات في تسجيل تختلف بين الأجهزة، قد يكون من الضروري تعديل طول تسجيل.
4. مفاتتك لPW-وضع. ضع المؤشر في منتصف التجويف. سيتم وضع بوابات عينة تلقائيا في إشارة إلى المؤشر، ولكن يمكن تعديلها لعرض باستخدام لوحة المفاتيح الموجات فوق الصوتية. الحفاظ على زاوية insonation من ≤60 °.
   1. ضبط زاوية insonation عن طريق تغيير زاوية دوبلر شعاع. إجراء تعديلات غرامة لزاوية باستخدام لوحة المفاتيح الموجات فوق الصوتية. إذا لم يكن أي من هذه توفر زاوية مناسبة لقياس يدويا ضبط مسبار الموجات فوق الصوتية عن طريق إمالة الشريان إلى زاوية أكثر المثلى. إذا يتم تنفيذ أي تعديل زاوية الموجات فوق الصوتية، استعادة الصور B-وضع.
5. تسجيل 10 ثانية من البيانات السرعة.

5. انسداد المرحلة

1. تضخيم مطبق الأوعية الدموية باستخدام 10 مل حقنة مليئة بالهواء. للحفاظ على الهواء ضغط ثابت في مطبق الأوعية الدموية، أضعاف الأنبوب على نفسه ووضع مقطع الموثق على أنبوب مطوية.
2. التبديل إلى PW-وضع لتأكيد انسداد الكفة، كما يتضح منانخفاض كبير في سرعة الدم.
3. التبديل إلى البيانات B-وضع وسجله في 60 مقاطع الثانية، حتى 4:45 دقيقة من انسداد.
4. التبديل إلى PW-وضع. الاحتفاظ بسجل لمعدل ضربات القلب والوقت من كل مقطع بالموجات فوق الصوتية للتحليل.

6. تبيغي المرحلة

1. الافراج عن صفعة في حين تم تسجيل في PW-وضع عن طريق إزالة مقطع الموثق من الأنبوب مطوية. سجل 5 ثوان قبل و5 ثوان بعد الإفراج الكفة.
2. التبديل إلى البيانات B-وضع وسجله في 60 مقاطع الثانية حتى 3 دقائق بعد انسداد. الاحتفاظ بسجل لمعدل ضربات القلب والوقت من كل مقطع بالموجات فوق الصوتية للتحليل.
3. بعد الانتهاء من مرض الحمى القلاعية إزالة الحيوان من طاولة الفحص ومراقبة حتى استعاد وعيه كافية للحفاظ على الاستلقاء القصية.

7. تحليل

1. للتحليل، الموجات فوق الصوتية التصدير كملفات DICOM إلى جهاز كمبيوتر متصل مجهزة ببرامج حافة الكشف، والذي يسمح لغير منحازة تردعmination من قطر الشريان في كل إطار. التحليل هو ممكن على جهاز الموجات فوق الصوتية، ومع ذلك، فإنه لا ينصح، كما هو الحال للغاية الوقت مكثفة وتخضع للانحياز محقق.
2. تحليل البيانات قطر الشريان في 60 قطاعات الثانية خلال مرحلة الأساس وانسداد، وفي 10 قطاعات الثانية خلال المرحلة تبيغي.
3. تحليل البيانات سرعة الدم باستخدام قدرات تحليل تدفق البرمجيات المتقدمة للكشف عن الآلية. تحديد متوسط ​​سرعة الدم عن طريق قياس 5 أو أكثر من الطول الموجي متتالية من مظهر موحد خلال المراحل الأساسية وانسداد. تحديد متوسط ​​سرعة الدم خلال تبيغ تفاعلي للسرعات في الدم مباشرة بعد الإفراج صفعة. يعتبر الموجي مع أعلى سرعة الدم الذروة سرعة الدم.

النتائج

تم إجراء تمدد بوساطة التدفق على العضدية والشريان الفخذي السطحي من 8 الفئران ويستار. يتم عرض المواقع من الفئران في الشكل 1.

وأظهرت صور الموجات فوق الصوتية التمثيلية من الشريان الفخذ?...

Discussion

في هذه الدراسة، وقد تجلى قياس غير الغازية من مرض الحمى القلاعية في العضدية والشرايين الفخذية السطحية من الفئران. على غرار البشر ^6، بعد فترة انسداد 5 دقائق، كان هناك زيادة سريعة في سرعة الدم (أي احتقان رد الفعل) وبالتالي زيادة معدل القص على جدران الشرايين مما أدى ?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Vevo 2100 High Resolution Micro-Ultrasound Imaging System	VisualSonics, Toronto, ON, CAN
MicroScan Ultra-High Frequency Linear Array Transducer - MS-700 30-70 MHz	VisualSonics, Toronto, ON, CAN
Vevo Imaging Station	VisualSonics, Toronto, ON, CAN
Thermasonic gel warmer	Parker Laboratories, Fairfield, NJ, USA	82-03	Optional
Signacreme electrode cream	Parker Laboratories, Fairfield, NJ, USA	17-05
Transpore surgical tape	3M, Maplewood, MN, USA	1527-1
Depilatory cream (e.g., Nair)	General supply
Cotton swabs	General supply
Ultrasound gel	General supply
Standard vascular occluder, 10 mm lumen diameter	Harvard Apparatus, Holliston, MA, USA	62-0115
10 ml syringe with Luer-Lok tip	General Supply		Used for occlusion cuff apparatus
Paperclip	General Supply		Used for occlusion cuff apparatus
Hypodermic needle – 18 gauge	General Supply		Used for occlusion cuff apparatus
Medium binder clip	General Supply		Used for occlusion cuff apparatus