Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

אנו מתארים את השימוש באולטרסאונד בתדר גבוה עם הדמיה בניגוד כשיטה למדוד את עוצמת השלפוחית, עובי הקיר שלפוחית השתן, שמני מהירות, נפח ריק, משך הריק, וקוטר השופכה. אסטרטגיה זו ניתן להשתמש כדי להעריך את תפקוד המעיים ויעילות הטיפול בדגמי העכבר השונים של תפקוד בדרכי השתן התחתון (LUTD).

Abstract

השכיחות של היפרפלזיה שפיר קליני הערמונית (BPH) ותסמינים בדרכי השתן התחתונה (LUTS) הוא הולך וגובר בשל הזדקנות האוכלוסייה, וכתוצאה מכך כלכלית ואיכות משמעותית של החיים נטל. מודלים מסוגים שונים של העכבר ומדגמים אחרים פותחו כדי ליצור מחדש היבטים מגוונים של מחלה זו מרובת עצרת; עם זאת, שיטות כדי לכמת את תפקוד השתן באופן מדויק ואת האפקטיביות של אפשרויות טיפוליות חדשות חסרות. כאן, אנו מתארים שיטה שניתן להשתמש בה כדי למדוד את עוצמת השלפוחית ואת עובי הקיר, מהירות השתן, נפח החלל ומשך הריק, וקוטר השופכה. זה יאפשר הערכה של התקדמות המחלה ויעילות הטיפול לאורך זמן. ושלפוחית השתן הייתה. מדמיין באולטרסאונד לדימות שאינו ניגודיות, תמונה תלת-ממדית נלקחה משלפוחית השתן כדי לחשב את עוצמת הקול ולהעריך את הצורה; עובי הקיר שלפוחית השתן נמדד מתמונה זו. עבור הדמיה מוגברת לעומת זאת, קטטר הוצב דרך כיפת שלפוחית השתן באמצעות מחט של 27 מחובר מזרק על ידי PE50 אבובים. בתוך שלפוחית השתן התרחשה מנת משכל של 0.5 מ ל בשלפוחית השתן. קוטר האורטאראל נקבע בנקודת המבט של החלון לדוגמה של מהירות דופלר במהלך האירוע הראשון של הבוצמה. מהירות נמדדת עבור כל אירוע אחר מניב קצב זרימה. לסיכום, אולטרסאונד תדר גבוה הוכיחה להיות שיטה יעילה להערכת שלפוחית השתן מדידות השופכה במהלך תפקוד השתן בעכברים. טכניקה זו עשויה להועיל להערכת טיפולים חדשניים עבור BPH/LUTS בהגדרה ניסויית.

Introduction

היפרפלזיה שפירה של הערמונית (bph) היא מחלה המתפתחת אצל גברים כפי שהם בגיל ומשפיע כמעט 90% של גברים מעל 80 שנים של גיל1,2. למרות ההתפתחות של bph קשורה בדרך כלל עם הזדקנות, גורמים אחרים כולל השמנה תסמונת מטבולית יכול להוביל bph בגברים צעירים יחסית3,4. גברים רבים עם BPH לפתח תסמינים בדרכי השתן התחתונות (LUTS) כי להקטין באופן משמעותי את איכות החיים שלהם, וכמה סיבוכים ניסיון שעשויים לכלול דימום, זיהום, חסימה לשקע שלפוחית (BOO), אבני שלפוחית השתן, ואת אי ספיקת כליות. עלות הטיפול ב-bph חורגת $4,000,000,000 שנתי5,6,7. האבחון של LUTS נגרמת על ידי BPH בדרך כלל מסתמך על השימוש במדד AUA סימפטום (AUA) ציון, uroflowmetry והערכה של גודל הערמונית8. האטיולוגיה של BPH/LUTS הוא מורכב ורב עצרת, ופיתוח מחלות והתקדמות היתה קשורה עם היפרפלזיה הערמונית (שגשומה), השרירים החלקה שרירים, פיברוזיס. הטיפולים הנוכחיים כוללים את השימוש ב-α-אדרררגיות חוסמי כדי לווסת את טונוס השריר החלק בתוך שלפוחית השתן והערמונית כדי להקל LUTS ו/או 5α-רדוקטאז מעכבי כדי להקטין את מטבוליזם האנדרוגן ולהקטין את גודל הערמונית. מודלים מחלה טובה יותר, murine ואחרים, כדי לאפשר מחקר מדויק של ההשפעות של גורמים סיבתי מגוונת וטיפולית בתהליך זה המחלה לאורך זמן הוא רצוי מאוד9.

מודלים מכרסמים השתמשו בהרחבה כדי ללמוד אורודינמיקה; עם זאת, רוב המחקרים מתמקדים מיקרוטוריזציה נשית ומחלה10. על מנת לבחון באופן מלא את כל ההיבטים של LUTS זכר, מודלים מכרסמים פותחו והשתמשו כדי ללמוד היבטים שונים של BPH כולל שינויים התפשטות הסלולר, השריר חלק פונקציה, התצהיר קולגן, ודלקת11, מיכל בן 12 , מיכל בן 13 , 14. עם זאת, מכרסמים ואנטומיה הערמונית האנושית שונים. בעוד הערמונית האנושית היא קומפקטית ומקורה על ידי שכבה מרוכזת fiרומטוזיס, הערמונית מכרסם הוא לובלי; ואת ההבדלים הללו לסבך השוואות ישירות של התקדמות המחלה ויעילות הטיפול. בנוסף, מתקשים LUTS להעריך עכברים, שכן לא ניתן למדוד במישרין את הטרחה. במקום זאת, השיטות הנוכחיות לחקר מחלות מתאם תכונות היסטולוגית עם תכונות פיזיולוגיות (כלומר, עוצמת שלפוחית השתן ועובי הקיר עם uroflowmetry, הריק ספוט assays ונתוני נקודת הקצה cystometry) השווים את רמת השתן תפקוד בין מודל bph לבין חיות בקרה12,15,16,17,18. תכונות פיסיולוגיים מוערכים לעתים קרובות כנקודות קצה של נמק שלאחר המוות, וקיימת אי-יכולת בתוך אותה חיה כדי להתבונן ב-BOO בכל הזמן. לאחרונה, זיהינו תת חלוקה של השופכה האגן (השופכה הערמונית) שם שתלים הורמונים אקסוגניים לגרום היצרות המבוססת על הערכות נמק שלאחר המוות12. השיטות הנוכחיות אינן מתירות את הישירות, בvivo הצרת השופכה בזמן הווצמה.

אולטרסאונד היא טכניקה לא פולשנית אבחון והערכה כי בהצלחה בשימוש במודלים אחרים מחלות. הוא משמש לכמת נפח איברים ולהעריך את זרימת כלי הדם19,20,21. אולטרסאונד משמש גם כדי להמחיש ולהנחות מיקרוזריקות, המאפשר זריקות ממוקדות של תאי גזע או תרופות אחרות, וכלה להעריך את התפקוד הסיסטולי ואת הלב הדיאסטולי.

פרוטוקול זה מתאר את השימוש באולטרסאונד בתדר גבוה כדי להעריך אנטומיה בדרכי השתן התחתונות ולהעריך את הפיזיולוגיה של השתן בעכברים מורדם. אנו מתארים את השימוש באולטרסאונד למדידת נפח שלפוחית השתן ואת עובי הקיר. אנו גם לתאר את השימוש בחדות לעומת אולטרסאונד למדוד מהירות שתן, שתן נפח, משך הריק, ואת קוטר השופכה. השימוש באולטרסאונד מספק הבנה מקיפה יותר של מערכת השתן התחתונה בvivo, קובע כיצד המחלה משנה פונקציה רגילה של הווצמה, ומעניקה לנו את הכלים כדי להעריך טוב יותר את האפקטיביות של אפשרויות טיפוליות חדשות. כיום, פרוטוקול הדימות שאינו בניגוד הוא אי-מסוף, בעוד פרוטוקול הדימות המשופר בחדות הנוכחי הוא פרוצדורת מסוף.

Protocol

הליכים הכרוכים בנושאי בעלי חיים אושרו על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים מוסדיים והשתמש (IACUC) באוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון.

1. הכנה לבעלי חיים

  1. מניחים עכבר בן 24 חודשים, C57Bl6/J בחדר טעון מראש עם 3-5% isof ane עד רפלקס הורדה אובד וקצב הנשימה מאט.
  2. במידת הצורך, השתמשו בקוצץ כדי לגלח את שיער הבטן מהחיה לניתוח ו/או הדמיה. להסיר את כל השיער הנותרים באמצעות קרם להסרת.
  3. מניחים את העכבר במצב פרקדן בקונוס האף עם 2% isof, על מצע מחומם כדי לשמור על ההרדמה. לאשר את עומק ההרדמה על ידי אובדן תנועה מן החיה בתגובה רפלקס נסיגה דוושה (איור 1B).

2. הגדרת אולטרסאונד

  1. חבר MV707 לווין עם תדירות מרכז של 30 MHz לנמל הפעיל, כאשר היישום מוגדר מראש "הדמיה בטן" (איור 1א).
  2. מקמו את בדיקת האולטרסאונד במקביל לציר הארוך של שלפוחית השתן (איור 1ג).
  3. ארוך וקצר תמונות ציר של שלפוחית השתן, את הערמונית, ואת השופכה נעשים ב-B-Mode (איור 1ד).
  4. השתמש "xy" מיקרו-סימולטורים כדי להזיז את העכבר.

3. פרוטוקול הדמיה ללא ניגודיות

  1. למדוד את עובי הקיר שלפוחית השתן באמצעות הכלי מדידה במרחק ליניארי ומעקב את הקצה החיצוני לקצה הפנימי של קיר שלפוחית השתן במצב הרכישה post.
  2. למדוד את עוצמת השתן תלת-ממד עם כלי נפחי על רכישת מצב תלת-ממד על ידי מעקב אחר החלק הפנימי של קירות שלפוחית השתן כדי ליצור מתאר. מספר רב של מתארי לאחר מכן מופקים באמצעות עובי של שלפוחית השתן כדי לחשב את עוצמת הקול.

4. ניגודיות מיקרובועה מחדש/הפעלה

  1. הפעל את סוכן הניגודיות (למשל, בהחלט) על ידי טלטול במיקסר מערבולת עבור 45 s לכמס את המיקרו בועות בתמיסה. שלב זה קריטי לשיפור ניגודיות אופטימלי.

5. קטטר החדרת

  1. עם העכבר מורדם ומודבק לפלטפורמה מחוממת, לחשוף את שלפוחית השתן עם חתך באמצע באמצעות מספריים ישר חדה/קהה דרך העור וקיר הבטן.
  2. הכנס מחט של 27 מד מחובר למזרק על ידי אבובים פוליאתילן גמיש (PE 50) לתוך שלפוחית השתן. למלא את אבובים עם תמיסת מלח כדי להבטיח שאין בועות אוויר מוזרק לתוך שלפוחית השתן.

6. לעומת זאת פרוטוקול דימות משופר

  1. כדי לאשר מיקום המחט, להחדיר 10 μL של תמיסת מלח לתוך שלפוחית השתן תוך שנצפו באמצעות אולטרסאונד.
  2. החלף את מזרק מלוחים עם מזרק המכיל ניגודיות כדי לשפר את ההדמיה של קירות ureal ואת האירועים ומטה, כי השופכה מכווצת בדרך כלל. לאחר התצוגה המלאה ארוך הציר של השופכה מושגת ותמונה שנשמרה, לסובב את הגשוש 90 ° כדי לקבל תצוגה ציר קצר ותמונה במצב M.
  3. הגבר מנת מיקרו בועות ב-0.5 mL לכל 3 לתוך שלפוחית השתן עד להתרחשות אירוע הטלת שתן.
  4. במהלך האירוע הראשון, למדוד את קוטר השופכה בנקודה של החלון מהירות דופלר לדוגמה באמצעות הכלי מרחק ליניארי ומדידת קצה לקצה.
  5. עם השופכה ממוקם כראוי, זווית החללית ביחס השופכה להיות מקביל יותר לזרימת השתן.
  6. הגבר את המנה השנייה של בועות מיקרו לתוך שלפוחית השתן, ולמדוד את מהירות האירוע באמצעות מהירות הזמן אינטגרלי (VTI) הכלי.
  7. לאחר איסוף הנתונים, המתת החסד העכבר עם פריקה צוואר הרחם.

7. חישוב וניתוח נתונים

  1. בחרו בכלי VTI למדידת מהירות על-ידי עקיבה אחר התמונות המוקלטות.
  2. מדוד את קוטר השופכה מהתמונה במצב B או במצב M באמצעות הקצה המוביל לועידת קצה מובילה.
  3. חשב את האזור החוצה-חתך (CSA) באמצעות הנוסחה הבאה (CSA) באמצעות מדידות תמונה שהתקבלו לעיל.
  4. חישוב נפח החלל באמצעות CSA של השופכה והכפלת כי על ידי האזור תחת מעקב דופלר (מהירות אינטגרל זמן) (CSA x VTI = נפח).
  5. לחשב את עוצמת השתן בפועל בתוקף בהנחה גרם אחד לכל צפיפות סנטימטר מעוקב .

תוצאות

ניתן להשתמש באולטרסאונד עם או ללא שיפור ניגודיות בהתאם לעיצוב הנסיוני ולמדידת נקודת הקצה. . וכל עקבות השיער הוסרו עם קרם לחות בעלי חיים מורדם ממוקמים על מצע מחומם עם בדיקה אולטרסאונד ממוקם לאורך הציר הארוך של שלפוחית השתן (איור 1).

איור 2 מציג ?...

Discussion

טכניקות נוכחיות להערכת דרכי השתן התחתון של מכרסמים מוגבלים על ידי היכולת שלהם ישירות לתאם שינויים בפיזיולוגיה ולבצמה עם שינויים היסטולוגיה הערמונית הסוגר התקדמות המחלה. במקום הריק האומר וuroflowmetry ניתן להשתמש כדי להעריך את אירועי הטלת השתן הספונטנית במכרסמים, וניתן להשתמש בטכניקות אלה כד?...

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף

Acknowledgements

היינו רוצים להודות לאמילי ריצ'קה, לקריסטן אוטלסמן ולמעבדת הריקה על עזרתם בגידול בעלי חיים ובמשוב על כתב היד הזה. היינו רוצים להודות NIDDK ו-ארני עבור התמיכה הפיננסית שלהם למחקרים אלה: U54 DK104310 (מלחמה, ריבה, PCM, CMV, דב), R01 ES001332 (מלחמה, CMV), K12 DK100022 (TTL, AR-A, DH). התוכן הוא האחריות הבלעדית של המחברים ואינו מייצג את ההשקפות הרשמיות של ה-NIH.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
21mm Clear TubingSupera Anesthesia Innov301-150
27 gauge needleBDZ192376
4 port ManifoldSupera Anesthesia InnovRES536
DEFINITYLantheus Medical ImagingDE4
F/AIR CanisterSupera Anesthesia Innov80120
Graefe forceps (Serrated, Straight)F.S.T.11050-10
Inlet/Outlet FittingsSupera Anesthesia InnovVAP203/4
IsofluraneMidwest Vet Supply193.33161.3
Isoflurane VaporizerSupera Anesthesia InnovVAP3000
MV707 probeFujifilm VisualSonics Inc
Oxygen FlowmeterSupera Anesthesia InnovOXY660
Polyethylene 50 tubingBD427516
Pressure Reg/GaugeSupera Anesthesia InnovOXY508
Rebreathing CircuitsSupera Anesthesia InnovCIR529
Small Mice Nose ConeSupera Anesthesia InovACC526
Sterile salineMidwest Vet Supply193.74504.3NaCl 0.9%, Injectable
Straight Sharp/Blunt ScissorsFine Scientific Tools (F.S.T)14054-13
SyringeBD3096465mL
Vevo 770Fujifilm VisualSonics Inc
VIALMIXLantheus Medical ImagingVMIX

References

  1. Kirby, R. S. The natural history of benign prostatic hyperplasia: what have we learned in the last decade. Urology. 5, 3-6 (2000).
  2. Berry, S. J., Coffey, D. S., Walsh, P. C., Ewing, L. L. The development of human benign prostatic hyperplasia with age. Journal of Urology. 132 (3), 474-479 (1984).
  3. Lotti, F., et al. Elevated body mass index correlates with higher seminal plasma interleukin 8 levels and ultrasonographic abnormalities of the prostate in men attending an andrology clinic for infertility. Journal of Endocrinological Investigation. 34 (10), 336-342 (2011).
  4. Lotti, F., et al. Metabolic syndrome and prostate abnormalities in male subjects of infertile couples. Asian Journal of Andrology. 16 (2), 295-304 (2014).
  5. Chute, C. G., et al. The prevalence of prostatism: a population-based survey of urinary symptoms. Journal of Urology. 150 (1), 85-89 (1993).
  6. Isaacs, J. T., Coffey, D. S. Etiology and disease process of benign prostatic hyperplasia. Prostate Supplemental. 2, 33-50 (1989).
  7. Kortt, M. A., Bootman, J. L. The economics of benign prostatic hyperplasia treatment: a literature review. Clinical Therapeutics. 18 (6), 1227-1241 (1996).
  8. Abrams, P., et al. Evaluation and treatment of lower urinary tract symptoms in older men. Journal of Urology. 181 (4), 1779-1787 (2009).
  9. Roehrborn, C. G. Benign prostatic hyperplasia: an overview. Reviews Urology. 7, 3-14 (2005).
  10. Andersson, K. E., Soler, R., Fullhase, C. Rodent models for urodynamic investigation. Neurourology and Urodynamics. 30 (5), 636-646 (2011).
  11. Nicholson, T. M., et al. Estrogen receptor-alpha is a key mediator and therapeutic target for bladder complications of benign prostatic hyperplasia. Journal of Urology. 193 (2), 722-729 (2015).
  12. Nicholson, T. M., et al. Testosterone and 17beta-estradiol induce glandular prostatic growth, bladder outlet obstruction, and voiding dysfunction in male mice. Endocrinology. 153 (11), 5556-5565 (2012).
  13. Ricke, W. A., et al. In Utero and Lactational TCDD Exposure Increases Susceptibility to Lower Urinary Tract Dysfunction in Adulthood. Toxicological Sciences. 150 (2), 429-440 (2016).
  14. Bell-Cohn, A., Mazur, D. J., Hall, C. C., Schaeffer, A. J., Thumbikat, P. Uropathogenic Escherichia coli-Induced Fibrosis, leading to Lower Urinary Tract Symptoms, is associated with Type-2 cytokine signaling. American Journal of Physiology Renal Physiology. , (2019).
  15. Wegner, K. A., et al. Void spot assay procedural optimization and software for rapid and objective quantification of rodent voiding function, including overlapping urine spots. American Journal of Physiology Renal Physiology. , (2018).
  16. Bjorling, D. E., et al. Evaluation of voiding assays in mice: impact of genetic strains and sex. American Journal of Physiology Renal Physiology. 308 (12), 1369-1378 (2015).
  17. Leung, Y. Y., Schwarz, E. M., Silvers, C. R., Messing, E. M., Wood, R. W. Uroflow in murine urethritis. Urology. 64 (2), 378-382 (2004).
  18. Fry, C. H., et al. Animal models and their use in understanding lower urinary tract dysfunction. Neurourology and Urodynamics. 29 (4), 603-608 (2010).
  19. Khoo, S. W., Han, D. C. The use of ultrasound in vascular procedures. Surgical Clinics of North America. 91 (1), 173-184 (2011).
  20. Hunter, L. E., Simpson, J. M. Prenatal screening for structural congenital heart disease. Nature Reviews Cardiology. 11 (6), 323-334 (2014).
  21. Hammoud, G. M., Ibdah, J. A. Utility of endoscopic ultrasound in patients with portal hypertension. World Journal of Gastroenterology. 20 (39), 14230-14236 (2014).
  22. Sikes, R. A., Thomsen, S., Petrow, V., Neubauer, B. L., Chung, L. W. Inhibition of experimentally induced mouse prostatic hyperplasia by castration or steroid antagonist administration. Biology of Reproduction. 43 (2), 353-362 (1990).
  23. Mizoguchi, S., et al. Effects of Estrogen Receptor beta Stimulation in a Rat Model of Non-Bacterial Prostatic Inflammation. Prostate. 77 (7), 803-811 (2017).
  24. Pandita, R. K., Fujiwara, M., Alm, P., Andersson, K. E. Cystometric evaluation of bladder function in non-anesthetized mice with and without bladder outlet obstruction. Journal of Urology. 164 (4), 1385-1389 (2000).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

150

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved