マウス絞り機能の診断用超音波イメージング

要約

診断用超音波イメージングは​​、ヒトおよび動物対象の様々な呼吸器疾患の診断に有効であることが証明されている。我々は、特異的マウスモデルにおいて振動板動態を分析するためにZuoの博士の研究室によって利用される総合的な超音波プロトコルを示す。これはまた、マウス呼吸筋機能に関する定量的情報を提供することができる非侵襲的な研究技術である。

要約

齧歯類呼吸骨格筋の機能解析、特にダイヤフラムは、一般に侵襲性外科手術手順を使用して筋肉ストリップを単離することによって行われる。これは、インビトロ絞り活性を評価する有効な方法であるが、非生存手術を伴う。 この生体内における方法のような非侵襲性の超音波イメージングのアプリケーションは、屠殺動物の数を減少させるのみならずので有益であるが、生きたマウスにおける疾患の進行をモニターするのに適している。したがって、我々の超音波イメージング方法は、おそらく、種々の呼吸器疾患によって誘発される筋肉損傷を軽減する新規な治療法の開発を支援することができる。特に、閉塞性肺疾患の臨床診断において、超音波撮像は、横隔膜筋疲労の早期発症を検出するための他の標準的試験と併せて使用する可能性を有する。現在のプロトコルでは、我々は正確にダイヤフラムcontractiを評価する方法について説明診断用超音波イメージング技術を用いてマウスモデルでのリティ。

概要

近年、超音波診断技術は、腎血管性高血圧および膵臓癌^1,2のマウスモデルに適用されている。しかしながら、これらの技術が広く齧歯類呼吸筋機能アッセイにおいて使用されていない。したがって、我々はマウスにおけるダイヤフラムの移動の長手インビボ評価のための貴重なツールとして、超音波診断法を開発した。

診断用超音波イメージングにはいくつかの利点がある。例えば、それは、非侵襲的に安全、ポータブルであり、比較的低コストで³リアルタイム測定を可能にする。特に、特定の低周波数超音波装置は、空気トラッピング、重度の気流の制限^〜4の軽度の慢性閉塞性肺疾患（COPD）の臨床的特徴を検出することができた。従って、診断用超音波イメージングは​​、リアルタイム監視のための容易にアクセス可能で再現可能なスクリーニング方法として機能することができる呼吸器疾患の。

診断用超音波イメージング技術は、しばしば、大型動物またはヒト対象に適用される。しかし、小規模なテーマについて、超音波を実施する課題への可能性が高いマウスモデルでの超音波イメージング研究、限られた数がありました。現在のプロトコルは、マウスに絞り機能を測定するための新たな手順の概要を説明します。絞り機能に関するいくつかのげっ歯類の研究が行われているが、また、結果のほとんどは安楽死させ、動物^5-7から直接、筋肉片を単離することによって生成した。対照的に、ダイヤフラム活性を分析するためのインビボ診断超音波イメージング法を用いて、実験のために屠殺した動物の数を減少させるであろう。また、振動板の収縮性の強化に焦点を当てた長期治療を正確に動物を犠牲にすることなく、げっ歯類モデルにおける超音波によって評価してもよい。

ntent」は>我々の研究室では、可視化、ならびに、 生体内で絞り機能の理解を助ける動物に侵襲的な方法を回避し、治療薬の開発を補助する超音波装置を用いて、マウスの横隔膜活性を分析するための有効な方法を開発した呼吸機能障害の治療。

プロトコル

動物を対象とするすべての手順は、オハイオ州立大学施設内動物管理使用委員会（IACUC）の規制やガイドラインに従っておよびコンプライアンスに承認され、完了した。

1。マウス麻酔

1. 外科タオルに包まれた加熱された等温パッドでクリーンな手順テーブルを設定します。加熱パッドは、動物への潜在的な応力を低減しつつ、動物の中核温度を安定化させるために30°Cと34°Cの間に維持されるべきである。
2. 次のパラメータを使用して麻酔導入室でマウスを配置します。酸素流量は1.5リットル/分、3.5％に設定さイソフルラン気化器にセット。完全な鎮静は1〜2分以内に行われるべきである。導入室が利用できない場合、ベルジャーをイソフルランと直接動物の接触を避けるために底部に配置金網で使用することができる。
3. すぐに誘導室からマウスを削除するには、一度（マウスは自発的な運動機能を失ったときに達成される）、完全に麻酔をかける。麻酔の維持のために動物にノーズコーンを適用します。酸素流量は約0.5 L /分に低減されるべきであるとイソフルラン気化器は、1.5から2.5パーセントの範囲に設定されるべきである。
   1. 目の乾き^8を減らすために角膜に直接眼軟膏を少量を適用します。また、麻酔中、マウスは粘膜がピンク色のまま必要があり、呼吸が安定した表示され、ペダル引っ込め反射がないことを維持する必要があります。

2。超音波診断イメージング手続きの準備

1. このような外科テープなどの取り外し可能な接着剤を用いて加熱された手順テーブルの上でマウスの各脚を抑制。
2. 電気かみそりを使用して、胸腔まで腹部と半分の方法間の腹側の体表面の毛を削除します。さらに再除毛クリームを塗るかみそりでカットされていない残りの髪​​を移動します。 2〜3分後に湿ったガーゼパッドでクリームを拭き取ってください。
3. 水で湿らせたガーゼパッドを使用して余分な毛を削除し、70％アルコールや消毒薬と同等で剃毛地域を清掃してください。超音波プローブは、絞り機能を可視化するためにこの領域に適用される。局所用鎮痛剤は、毛髪除去に起因する軽度の皮膚刺激を経験した動物に提供することができる。

3。超音波診断イメージング·プロトコル

1. 超音波装置の電源をオンにして、最適な解像度を得るために、パーセンテージで機器に出力電力を必要に応じて調整してください。
2. マウス横隔膜の収縮を適切に可視化を可能にし、B（明るさ）モード、M（モーション）モード、またはその両方イメージング前に、次のいずれかに超音波装置を設定します。
3. マウスの上腹部に超音波ゲルを少量を適用し、胸腔に向かってゲルをマッサージ。
4. 超を配置心に向けたこの分野でのトランスデューサと上向きの角度に聞こえる。画像の最適化された解像度が達成されるまで、プローブを調整します。注意：このプロトコルのために、マイクロコンベックスアレイまたはリニアフェイズドアレイトランスデューサは、小さなフットプリントと優れた距離分解能⁹に使用するのに理想的なプローブである。周波数帯域にわたって調整されると、これらの実験のために6.5から12メガヘルツの範囲を利用することができる必要がある。
5. 一時的にダイヤフラムの画像を保存し、選択された収縮を表示するには、フリーズボタンを押してください。
6. 横隔膜遠足など呼吸数の後の測定が可能になるシネ·ループなどの記録を保存します。注意：画像のフレームは将来の分析⁹にコンピュータ内にまたは外付けハードドライブに保存することができます。
   1. 正確に超音波ソフトウェアの一部である電子ノギスを使用して収縮緩和から横隔膜の動きの深さを測定します。
   2. 変換MPEGファイルにシネループファイルおよび記録期間横隔膜収縮の回数をカウントすることによって、呼吸速度を決定する。あるいは、分（呼吸数）当たりの収縮数をMモード画像から数えてもよい。

4。ポスト麻酔動物の回復

1. マウスが完全に1時間以内に麻酔から回復する必要があります。それは胸骨横臥位を維持するのに十分な意識を取り戻したまでは無人の動物を放置しないでください。

結果

マウスの横隔膜の典型的な超音波画像を、 図1Aに示されている。マウスの横隔膜の最大垂直変位を記録した。この距離は、正確に超音波ソフトウェア。 表1に、三つの異なるマウスからの横隔膜収縮のこれらの距離測定値の一部である電子カリパスを用いて収縮弛緩ダイアフラムの動きの深さを測定することにより算出した。 MPEGファイルにシネループファイルを変?...

ディスカッション

現在の実験プロトコルは、非侵襲性のインビボのアプローチを介して、マウスモデルにおける絞り活性に特異的な診断用超音波イメージング技術を開発する。麻酔器の設定は、個々のマウスを麻酔に異なって応答することができるので、わずかに各動物について調整してもよい近似値である。不適切な麻酔の投与を防止するためには、定期的に、心拍数、呼吸数、および体温を含むマ?...

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Veterinary digital ultrasonic diagnostic imaging system	Edan	DUS 3 VET	Ultrasound parameters include: frequency of 6.5 MHz, Depth of 29 mm. Note: An equivalent ultrasound machine may be used for this protocol
Micro-convex array transducer	Edan	C611	Or equivalent
GE Logiq i hand-carried unit (HCU)	GE Healthcare	GE Logiq i hand-carried unit (HCU)	Or equivalent
GE 12 MHz linear array probe	GE Healthcare	12L-RS	Or equivalent
Veterinary anesthetic vaporizer	Webster Veterinary	Serial #: W422021	Isoflurane was exclusively used with this vaporizer (or equivalent). A custom made induction chamber for anesthesia was assembled for initial anesthesia. Maintenance anesthesia was performed using a nose cone
Isothesia (Isoflurane, USP)	Butler Schein	29405 250ML PVL	Or equivalent
Enviro-pure anesthesia absorbing canister	Surgivet Smiths Medical PM, Inc.	Part #: 32373B10	Or equivalent
Ultrasound transmission gel	HM Sonic	N/A	Or equivalent
Puralube vet ointment	Puralube	NDC 17033-211-38	Or equivalent
Deltaphase isothermal pad	Braintree Scientific Inc.	39DP	Or equivalent
Hair remover	Nair	N/A	Or equivalent
Electric razor	Remington	HC-5015	Or equivalent
Surgical tape	3M Micropore	1530-1	Or equivalent
Gauze sponges	Dynarex	3262	Or equivalent