動物実験は、欧州指令（2010年版/ 63 / UE）、イタリア法（D.Lvo 2014分の26）に従って行われ、それが実験動物ケアの原則に従いました。地域の倫理承認パネルが試験を承認しました。 1.イメージング手順<ol><li> 1リットル/分純酸素中の2.5％イソフルランで満たされた麻酔導入チャンバー内にマウスを置きます。つま先のピンチに無反応によって麻酔の深さを確認してください。 </li><li>仰臥位で温度制御された基板上の動物を置きます。ドライ実行しているそれらを回避するために、眼軟膏で動物の目を湿ら。専用のノーズコーンにマウスの鼻を配置することによって、麻酔ガスの流れ（1.5％イソフルラン）を供給する。必要に応じて、研究対象の動物に応じて、ケースにケースからイソフルランの割合を調整します。 40℃の基板温度を修正しました。 </li><li>コートに埋め込まれたECG電極上に導電性ペーストやテープそれらを持つ動物の四肢ボード。ワセリンで潤滑直腸プローブで体温を測定します。すべての生理学的測定（ECGおよび呼吸信号だけでなく、温度）が正しく取得されて表示されることを確認してください。 </li><li>脱毛クリームと音響結合ゲルとコートをして腹部から化学的に髪を削除します。 </li><li>メカニカルアームに（13-24 MHz）の米国のプローブを配置します。 </li><li>動物への米国のプローブの並列を修正し、焦点ゾーンに位置する関心領域と腹部大動脈の長手方向の画像を得るために、その位置を調整します。 </li><li> 解剖学的情報を収集します。 <ol><li>高フレームレート、心電同期獲得9を可能にするボタンをクリックして、700 fpsのに等しいフレームレート取得を選択し、取得を開始します。注：この方法では、単一の心周期に関連する血管の解剖学的画像を取得することができます。 </li></ol></li><li> 流速の情報を収集します。&lt;/強いです&gt; <ol><li>同じスキャン投影を使用して、PW-ドップラーボタンをクリックして、血管の中心にサンプルボリュームを配置し、シネループが3秒より短くはないことを保証する画像を取得します。これらのデータは、できるだけ小さい角度補正を維持し得た米国の投影に基づいて事例にケースからそれを調整し得ます。 </li></ol></li><li>温度制御ボードから動物を削除し、完全な回復を待ちます。 注：我々の経験では、これは約10分かかります。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ままにして、動物しないでください。 </li></ol> 2.後処理<ol><li> DICOMファイルとしてエクスポートBモードとPW-ドップラー画像やパソコン上に保存します。 .TIFF画像にPW-ドップラーDICOMファイルを変換します。 </li><li> 工程Bモード画像。 <ol><li>専用のグラフィカルユーザインタフェース（GUI）を使用して、対応するDICOMファイルをインポートします。 </li><li> 、輪郭を初期化する（それを起動するためのシングルクリック、ダブルクリック、それを終了させるための）容器の奥の壁に近く、ライン描画するには近くの壁に近いダブルクリックします。奥の壁にその近くに平行な線が自動的に表示されます。 「ANALYSE」ボタンを押すことにより、単一のフレーム上のアルゴリズムを適用します。 </li><li>結果を確認してください。エッジが正しく同定されている場合（ すなわち 、初期化されたポイントの進化は後部と前壁の両方を検出した）、「GO」ボタンをクリックすることで、全体シネループ上のアルゴリズムを適用します。エッジが正しく識別されていない場合は、「クリア輪郭」をクリックすることで、それらをクリアし、ポイント2.2.2を繰り返すことによって、それらを再度初期化します。 注：このアルゴリズムは、エッジ検出や輪郭追跡法に基づいており、以前に詳細10に記載されています。 </li><li> 「RECORD」ボタンを押すことによって、最終的な結果を取得し、CORRを保存単一の心周期に関連した瞬間直径値を含む.MATファイルをesponding。 </li></ol></li><li> LND-Vループの実装のためのGUIを開きます。 </li><li> ベロシティカーブを意味し、シングルビートにつながるPWドップラー画像処理を開始するために、「VELOCITY」ボタンをクリックします。 <ol><li> PW-ドップラー・トレースを確認し、「WHITE LINE」ボタンを押して、ゼロに等しい速度値に対応する行を見つけます。 </li><li>それぞれ、（キャリブレーションパネルで）「VELOCITY」と「TIME」ボタンを使用して、速度キャリブレーションと時間のキャリブレーションを実行します。これらのボタンを押すと1は、その長さが挿入されたキャリブレーション係数に対応する線を描画することができます。 </li><li>手動で「ROIの生理」ボタンを使って、生理的信号を含むROIを選択します。 </li><li>手動で「ROI SIGNAL」ボタンを押して、PW-ドップラートレースを含むROIを選択します。 </li><li> CLI「ANALYSE」ボタンをCKとエンベロープが識別されているか確認してください。結果が得られない場合は、（「速度閾値「編集可能なテキストフィールドに新しい値を入力して）、閾値を変更して再度「ANALYSE」ボタンを押してください。画像の品質に応じてチューニングし、場合にしきい値、。 「精緻化」ボタンを押してください。 </li><li> ECG信号のRピークの位置を確認し、「UPDATE」ボタンをクリックすることで、それに応じて速度包絡線信号を分割します。ノイズによって壊れているか、「CHOOSE BEATS」ボタンをクリックすることで、吸気相に配置されていないビートを選択してください。このようにして、単一ビート速度波形を意味得ます。 </li></ol></li><li>周波数領域で選択したビートを補間し、それらのすべてが参照11で詳述したように同じ数の点からなるようにする方法を、高速フーリエ変換を使用してください。単にRETを押すことで、自動的にこの操作を実行ビート一度PCキーボード上の壷キーが選択されています。 「平均速度」チェックボックスが単一のビートをチェックされている場合平均速度信号は、放物線状の速度プロファイル12を仮定し、2によって最大速度曲線を分割することによって達成されます。 「OK」ボタンを押してください。 </li><li> 「直径」ボタンをクリックします。 「INTERPOLATE」ボタンを押すことにより、シングルビート速度信号と同じサンプリング周波数を有する単一のビート直径信号を得るために、時間領域における単一ビート直径波形を補間します。 「OK」ボタンをクリックします。 注：単一のビートの直径を有し、同一のサンプル周波数とデータポイントの同じ数の速度曲線を意味するために、それらは周波数領域において補間されます。 </li><li> （直径と速度波形を表示するグラフの上）アライメント方式として「第二次誘導体」アプローチを選択し、「UPDATE」buttoをクリックしてくださいn個。 2つの曲線が二次微分法14を使用して自動的に時間整列されます。 </li><li>シングルビートに対するシングルビート直径値の自然対数をプロットすることにより、最終的なLND-Vループを構築するには、速度値を意味します。 2つの波形が並んでいるときにこれが自動的に行われます。注：5％シングルビートの最大値の90％の間に含まれる点が速度曲線を自動的に配置され、これらの点の線形補間は、ループの直線部分の傾きを評価するために適用されるわけ。 </li><li>以下の式7に従ってPWVを計算します <img alt="式（1）" src="/files/ftp_upload/54362/54362eq1.jpg" /></li></ol>

<ol>
	<li>Zaragoza, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+Models+of+Cardiovascular+Diseases.">Animal Models of Cardiovascular Diseases.</a> J Biomed Biotechnol. 2011, 497-841 (2011).</li><li>Laurent, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expert+consensus+document+on+arterial+stiffness:+methodological+issues+and+clinical+applications.">Expert consensus document on arterial stiffness: methodological issues and clinical applications.</a> Eur Heart J. 27, 2588-2605 (2006).</li><li>Wang, Y. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+aortic+stiffness+assessed+by+pulse+wave+velocity+in+apolipoprotein+E-deficient+mice.">Increased aortic stiffness assessed by pulse wave velocity in apolipoprotein E-deficient mice.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 278, 428-434 (2000).</li><li>Mitchell, G. F., Pfeffer, M. A., Finn, P. V., Pfeffer, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+techniques+for+measuring+pulse-wave+velocity+in+the+rat.">Comparison of techniques for measuring pulse-wave velocity in the rat.</a> J Appl Physiol. 82 (1), 203-210 (1997).</li><li>Parczyk, M., Herold, V., Klug, G., Bauer, W. R., Rommel, E., Jakob, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+in+vivo+transit+time+measurements+of+aortic+pulse+wave+velocity+in+mice+with+high-field+CMR+at+17.6+Tesla.">Regional in vivo transit time measurements of aortic pulse wave velocity in mice with high-field CMR at 17.6 Tesla.</a> J Cardiovasc Magn Reson. 12, 72 (2010).</li><li>Hartley, C. J., Taffet, G. E., Michael, L. H., Pham, T. T., Entman, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+determination+of+pulse-wave+velocity+in+mice.">Noninvasive determination of pulse-wave velocity in mice.</a> Am J Physiol. 273 (1), 494-500 (1997).</li><li>Feng, J., Khir, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+wave+speed+and+wave+separation+in+the+arteries+using+diameter+and+velocity.">Determination of wave speed and wave separation in the arteries using diameter and velocity.</a> J Biomech. 43 (3), 455-462 (2010).</li><li>Borlotti, A., Khir, A. W., Rietzschel, E. R., De Buyzere, M. L., Vermeersch, S., Segers, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+determination+of+local+pulse+wave+velocity+and+wave+intensity:+changes+with+age+and+gender+in+the+carotid+and+femoral+arteries+of+healthy+human.">Noninvasive determination of local pulse wave velocity and wave intensity: changes with age and gender in the carotid and femoral arteries of healthy human.</a> J Appl Physiol. 113 (5), 727-735 (2012).</li><li>Ch&#233;rin, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrahigh+frame+rate+retrospective+ultrasound+microimaging+and+blood+flow+visualization+in+mice+in+vivo.">Ultrahigh frame rate retrospective ultrasound microimaging and blood flow visualization in mice in vivo.</a> Ultrasound Med Biol. 32 (5), 683-691 (2006).</li><li>Gemignani, V., Faita, F., Ghiadoni, L., Poggianti, E., Demi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+system+for+real-time+measurement+of+the+brachial+artery+diameter+in+B-mode+ultrasound+images.">A system for real-time measurement of the brachial artery diameter in B-mode ultrasound images.</a> IEEE Trans Med Imaging. 26 (3), 393-404 (2006).</li><li>Di Lascio, N., Stea, F., Kusmic, C., Sicari, R., Faita, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+assessment+of+pulse+wave+velocity+in+mice+by+means+of+ultrasound+images.">Non-invasive assessment of pulse wave velocity in mice by means of ultrasound images.</a> Atherosclerosis. 237 (1), 31-37 (2014).</li><li>Nichols, W. W., O'Rourke, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> McDonald's Blood Flow in Arteries: Theoretical, Experimental, and Clinical Principles. , 215-358 (1998).</li><li>Williams, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+ultrasonic+measurement+of+regional+and+local+pulse+wave+velocity+in+mice.">Noninvasive ultrasonic measurement of regional and local pulse wave velocity in mice.</a> Ultrasound Med Biol. 33 (9), 1368-1375 (2007).</li><li>Penny, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aortic+wave+intensity+of+ventricular-vascular+interaction+during+incremental+dobutamine+infusion+in+adult+sheep.">Aortic wave intensity of ventricular-vascular interaction during incremental dobutamine infusion in adult sheep.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 294, 481-489 (2008).</li><li>Segers, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wave+reflection+leads+to+over-+and+underestimation+of+local+wave+speed+by+the+PU-+and+QA-loop+methods:+theoretical+basis+and+solution+to+the+problem.">Wave reflection leads to over- and underestimation of local wave speed by the PU- and QA-loop methods: theoretical basis and solution to the problem.</a> Physiol Meas. 35 (5), 847-861 (2014).</li></ol>

著者らは、開示することは何もありません。

この研究では、マウスでPWV評価のLND-Vのループに基づいて、画像処理アルゴリズムを詳細に説明してきました。提案されたアプローチは、米国の画像処理に基づいてのみ、したがって、既存の技術6、マウスモデルにおける動脈硬化の評価のために13への有効な代替物を表すことができます。実際には、逆に動脈圧力信号の取得に基づいて屠殺される...

マウスモデルは、ますます、心血管疾患（CVD）の調査のために使用され、特に、疾患の発症1の異なる相の特徴付けを可能にする長手方向の研究に使用されています。大動脈の弾性特性は異なる病理学的状態に関連しています。技術的な観点から、動脈硬化は、パルス波が導管容器2内を移動する速度を表す脈波伝播速度（PWV）を測定することによって評価することができます。理由は、その臨床的重要性は、ますますも前臨床小動物モデル3で測定されます。 異なる技術は、マウスにおけるPWVを評価するために利用可能です。侵襲的なアプローチは、カテーテル先端の圧力変換器の使用に基づいています。 PWVは、二つの異なる動脈部位に圧力信号を取得する二つの測定の間の距離を割ることによって評価されます信号4との間の時間シフトによってITES。技術のこれらの種類に関連する主な欠点は、2つの測定位置と、従って、縦研究に使用することができないとの間の距離を評価するための動物の犠牲を必要とすることです。この制限を克服するために、異なる画像化技術に基づく非侵襲的なアプローチが、開発されています。以前の研究は、速度エンコードされた磁気共鳴画像データ5とパルスドップラー信号6の通過時間法を適用したマウスにおいて、PWVの評価を報告しています。しかしながら、これらの方法で得られたPWV値は、動脈硬化の地域の評価です。実際には、大きさや弾性特性の点で異なる動脈を占め、平均値を表しています。また、評価のこれらの種類はinfができ、エラーの原因である二つの測定部位間の距離の評価を必要とします最終的な結果をluence。 PWVは、直径、速度（LND-V）ループ7を用いて評価することができます。この方法は、選択された容器の直径及び流速値の同時評価に基づいています。この手法によれば、LND-Vループは自然対数の直径の値をプロットした対速度値を平均し、PWVは、早期収縮期に対応して得られたループの直線部分の傾きを計算することによって推定されます。この方法の実用化に関しては、以前の作品は、すでにin vitroでのセットアップシステム7への応用と人間8の両方の頸動脈および大腿PWVの評価のためのその使用に関する結果を報告しています。 本研究の主な目的は、Uを用いて、マウスにおいて非侵襲的動脈PWV測定値を提供する画像処理アルゴリズムの詳細な説明を提供することですS映像のみ。提案されたアプローチは、Bモードとパルス波ドップラー（PW-ドップラー）画像の両方の処理により、局所動脈硬化を評価することができ、そのような腹部大動脈として、重要な鍵の動脈に適用することができます。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="772">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:216px;">VEVO2100</td>
			<td style="width:260px;">FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Canada</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:177px;">micro-ultrasound equipment</td>
		</tr>
		<tr height="32">
			<td height="32" style="height:32px;">MS250 Ultrasound Probe</td>
			<td style="width:260px;">FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Canada</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>micro-ultrasound probe</td>
		</tr>
		<tr height="55">
			<td height="55" style="height:55px;width:216px;">EKV Software</td>
			<td style="width:260px;">FUJIFILM VisualSonics Inc, Toronto, Canada</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Matlab R2015a&#160;</td>
			<td style="width:260px;">MathWorks Inc, Natick, MA, USA</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Conductive Paste</td>
			<td style="width:260px;">Chosen by the operator</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Laboratory material</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Petroleum Jelly</td>
			<td style="width:260px;">Chosen by the operator</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Laboratory material</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Depilatory Cream</td>
			<td style="width:260px;">Chosen by the operator</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Laboratory material</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Acoustic Coupling Gel&#160;</td>
			<td style="width:260px;">Chosen by the operator</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Laboratory material</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Developed Matlab Software</td>
			<td style="width:260px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>The authors are willing to collaborate with those researchers who are interested in the software and to make the software available under their supervision</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ultrasound-based pulse wave velocity evaluation in mice

動脈硬化は、脈波伝播速度（PWV）、 すなわち 、脈波管容器内で移動する速度を計算することにより評価することができます。このパラメータは、ますます、特定の遺伝子型/治療に関連血管機能の変化を評価するために、または心血管疾患の進行を特徴付けるために使用される小型の齧歯類モデルで研究されています。このプロトコルは、超音波（US）画像のみを使用して、マウスでの非侵襲的動脈PWV測定につながる画像処理アルゴリズムを説明します。本手法は、マウスの腹大動脈のPWVを評価し、その年齢に関連した変化を評価するために使用されています。 腹部大動脈米国スキャン高周波米国プローブを備えた特定のUS装置を用いて、気体麻酔下マウスから得られます。 Bモードとパルス波ドプラ（PWドプラ）の画像は、それぞれ、直径を求め、速度の瞬時値を平均するために分析されています。この目的のために、エッジ検出や輪郭追跡技術が採用されています。シングルビートは、直径と速度波形が時間直径-速度（LND-V）ループを実現するために整列され、組み合わされている意味します。 PWV値は、初期の収縮期に対応するループの直線部分の傾きから得られます。 本発明の方法を用いて、マウスの腹部大動脈約解剖学的及び機能的情報を非侵襲的に達成することができます。 US画像の処理を必要とするだけで、その弾性特性の点で、マウスにおける異なった動脈部位の非侵襲的な特徴付けのために有用なツールを表すことができます。本技術の適用は容易従って、マルチサイト動脈硬化の評価を取得する可能性を提供し、そのような頸動脈のような他の血管の地区に拡張することができます。

提案されたアプローチは、以前の研究11匹のマウスの腹部大動脈に適用されています。次の図は、実際のマウスの画像に記載されたアプローチの適用の結果を示します。これらのデータは、1匹の動物（：C57BL6、重量：13週齢の野生型マウス、株33 G）からのものである。特に、 図1は、米国の画像の解析の結果を表します。高フレームレー...

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Ultrasound-based Pulse Wave Velocity Evaluation in Mice

動脈硬化は、動脈硬化の代理指標と考えることができ、心血管疾患とパルス波速度（PWV）の重要な要素を表します。このプロトコルは、異なる動脈部位に適用された超音波画像処理に基づいて、マウスにおいてPWVを算出するための画像処理アルゴリズムを記述する。

マウスにおける超音波ベースのパルス波速度の評価

Arterial stiffness can be evaluated by calculating pulse wave velocity (PWV), i.e., the speed with which the pulse wave travels in a conduit vessel. This ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

13.0K ビュー.  Scuola Superiore Sant'Anna. 動脈硬化は、動脈硬化の代理指標と考えることができ、心血管疾患とパルス波速度（PWV）の重要な要素を表します。このプロトコルは、異なる動脈部位に適用された超音波画像処理に基づいて、マウスにおいてPWVを算出するための画像処理アルゴリズムを記述する。 

ビデオ: Ultrasound-based Pulse Wave Velocity Evaluation in Mice

Pulse Wave Velocity Testing in the Baltimore Longitudinal Study of Aging

Carotid-femoral pulse wave velocity is considered the gold standard for measurements of central arterial stiffness obtained through noninvasive methods1.&#160;Subjects are placed in the supine position and allowed to rest quietly for at least 10 min prior to the start of the exam. The proper cuff size is selected and a blood pressure is obtained using an oscillometric device. Once a resting blood pressure has been obtained, pressure waveforms are acquired from the right femoral and right common carotid arteries. The system then automatically calculates the pulse transit time between these two sites (using the carotid artery as a surrogate for the descending aorta). Body surface measurements are used to determine the distance traveled by the pulse wave between the two sampling sites. This distance is then divided by the pulse transit time resulting in the pulse wave velocity. The measurements are performed in triplicate and the average is used for analysis.

Pulse wave velocity (PWV) measurement assesses arterial stiffness by a tonometry-based system that measures the speed with which arterial pressure wave travels along the arterial tree, typically approximating the time that it takes this wave to travel from the descending aorta (using the carotid artery as a surrogate) to the femoral artery. Carotid-femoral PWV increases two- to threefold across the adult lifespan.

高齢化のボルチモア縦断的研究におけるパルス波速度のテスト

Carotid-femoral pulse wave velocity is considered the gold standard for measurements of central arterial stiffness obtained through noninvasive ...

医学

Automated Measurement of Microcirculatory Blood Flow Velocity in Pulmonary Metastases of Rats

Because the lung is a major target organ of metastatic disease, animal models to study the physiology of pulmonary metastases are of great importance. However, very few methods exist to date to investigate lung metastases in a dynamic fashion at the microcirculatory level, due to the difficulty to access the lung with a microscope. Here, an intravital microscopy method is presented to functionally image and quantify the microcirculation of superficial pulmonary metastases in rats, using a closed-chest pulmonary window and automated analysis of blood flow velocity and direction. The utility of this method is demonstrated to measure increases in blood flow velocity in response to pharmacological intervention, and to image the well-known tortuous vasculature of solid tumors. This is the first demonstration of intravital microscopy on pulmonary metastases in a closed-chest model. Because of its minimized invasiveness, as well as due to its relative ease and practicality, this technology has the potential to experience widespread use in laboratories that specialize on pulmonary tumor research.

A method is presented to measure microcirculatory blood flow velocity in pulmonary cancer metastases of the pleural surface in rats in an automated fashion, using closed-chest pulmonary intravital microscopy. This model has potential to be used as a widespread tool to perform physiologic research on pulmonary metastases in rodents.

ラットの肺転移における微小循環血流速度の自動測定

Because the lung is a major target organ of metastatic disease, animal models to study the physiology of pulmonary metastases are of great importance. ...

Carotid Artery Infusions for Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Analysis of Taxanes in Mice

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study model. As the use of mouse models are often a vital step in preclinical drug discovery and drug development1-8, it is necessary to design a system to introduce drugs into mice in a uniform, reproducible manner. Ideally, the system should permit the collection of blood samples at regular intervals over a set time course. The ability to measure drug concentrations by mass-spectrometry, has allowed investigators to follow the changes in plasma drug levels over time in individual mice1, 9, 10. In this study, paclitaxel was introduced into transgenic mice as a continuous arterial infusion over three hours, while blood samples were simultaneously taken by retro-orbital bleeds at set time points. Carotid artery infusions are a potential alternative to jugular vein infusions, when factors such as mammary tumors or other obstructions make jugular infusions impractical. Using this technique, paclitaxel concentrations in plasma and tissue achieved similar levels as compared to jugular infusion. In this tutorial, we will demonstrate how to successfully catheterize the carotid artery by preparing an optimized catheter for the individual mouse model, then show how to insert and secure the catheter into the mouse carotid artery, thread the end of the catheter out through the back of the mouse&#8217;s neck, and hook the mouse to a pump to deliver a controlled rate of drug influx. Multiple low volume retro-orbital bleeds allow for analysis of plasma drug concentrations over time.

This method was developed with the goal of delivering a steady drug solution via the carotid artery, to assess the pharmacokinetics of novel drugs in mouse models.

マウスにおけるタキサンの薬物動態学的および薬力学的分析のための頸動脈煎茶

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study ...

Ultrasound Based Assessment of Coronary Artery Flow and Coronary Flow Reserve Using the Pressure Overload Model in Mice

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow reserve (CFR) in humans. Reduced CFR is accompanied by marked intramyocardial and pericoronary fibrosis and is used as an indication of the severity of dysfunction. This study explores, step-by-step, the real-time changes measured in the coronary flow velocity, CFR and systolic to diastolic peak velocity (S/D) ratio in the setting of an aortic banding model in mice. By using a Doppler transthoracic imaging technique that yields reproducible and reliable data, the method assesses changes in flow in the septal coronary artery (SCA), for a period of over two weeks in mice, that previously either underwent aortic banding or thoracotomy. 
During imaging, hyperemia in all mice was induced by isoflurane, an anesthetic that increased coronary flow velocity when compared with resting flow. All images were acquired by a single imager. Two ratios, (1) CFR, the ratio between hyperemic and baseline flow velocities, and (2) systolic (S) to diastolic (D) flow were determined, using a proprietary software and by two independent observers. Importantly, the observed changes in coronary flow preceded LV dysfunction as evidenced by normal LV mass and fractional shortening (FS). 
The method was benchmarked against the current gold standard of coronary assessment, histopathology. The latter technique showed clear pathologic changes in the coronary artery in the form of peri-coronary fibrosis that correlated to the flow changes as assessed by echocardiography. 
The study underscores the value of using a non-invasive technique to monitor coronary circulation in mouse hearts. The method minimizes redundant use of research animals and demonstrates that advanced ultrasound-based indices, such as CFR and S/D ratios, can serve as viable diagnostic tools in a variety of investigational protocols including drug studies and the study of genetically modified strains.

Coronary flow reserve (CFR) is useful for assessment of myocardial oxygen demand and evaluation of cardiovascular risk. This study establishes a step-by-step transthoracic Doppler echocardiographic (TTDE) method for longitudinal monitoring of the changes in CFR, as measured from coronary artery in mice, under the experimental pressure overload of aortic banding.

マウスの圧負荷モデルを用いた冠動脈の流れと冠血流準備の超音波ベースのアセスメント

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow ...

In Vivo Evaluation of Fracture Callus Development During Bone Healing in Mice Using an MRI-compatible Osteosynthesis Device for the Mouse Femur

Endochondral fracture healing is a complex process involving the development of fibrous, cartilaginous, and osseous tissue in the fracture callus. The amount of the different tissues in the callus provides important information on the fracture healing progress. Available in vivo techniques to longitudinally monitor the callus tissue development in preclinical fracture-healing studies using small animals include digital radiography and &#181;CT imaging. However, both techniques are only able to distinguish between mineralized and non-mineralized tissue. Consequently, it is impossible to discriminate cartilage from fibrous tissue. In contrast, magnetic resonance imaging (MRI) visualizes anatomical structures based on their water content and might therefore be able to noninvasively identify soft tissue and cartilage in the fracture callus. Here, we report the use of an MRI-compatible external fixator for the mouse femur to allow MRI scans during bone regeneration in mice. The experiments demonstrated that the fixator and a custom-made mounting device allow repetitive MRI scans, thus enabling longitudinal analysis of fracture-callus tissue development.

In Vivo Evaluation of Fracture Callus Development During Bone Healing in Mice Using an MRI-compatible Osteosynthesis Device for the Mouse Femur

The evaluation of tissue development in the fracture callus during endochondral bone healing is essential to monitor the healing process. Here, we report the use of a magnetic resonance imaging (MRI)-compatible external fixator for the mouse femur to allow MRI scans during bone regeneration in mice.

生体内で破壊カルス開発マウス大腿骨の骨、MRI 対応のデバイスを用いたマウスの骨治癒過程の評価

Endochondral fracture healing is a complex process involving the development of fibrous, cartilaginous, and osseous tissue in the fracture callus. The ...

Measuring the Carotid to Femoral Pulse Wave Velocity (Cf-PWV) to Evaluate Arterial Stiffness

For the elderly, arterial stiffening is a good marker for aging evaluation and it is recommended that the arterial stiffness be determined noninvasively by the measurement of carotid to femoral pulse wave velocity (cf-PWV) (Class I; Level of Evidence A). In literature, numerous community-based or disease-specific studies have reported that higher cf-PWV is associated with increased cardiovascular risk. Here, we discuss strategies to evaluate arterial stiffness with cf-PWV. Following the well-defined steps detailed here, e.g., proper position operator, distance measurement, and tonometer position, we will obtain a standard cf-PWV value to evaluate arterial stiffness. In this paper, a detailed stepwise method to record a good quality PWV and pulse wave analysis (PWA) using a non-invasive tonometry-based device will be discussed.

Measuring the Carotid to Femoral Pulse Wave Velocity Cf-PWV to Evaluate Arterial Stiffness

This protocol describes a method to standardize the measurements of carotid-femoral pulse wave velocity to evaluate arterial stiffness.

大腿部の脈波伝播速度 (Cf PWV) 動脈硬化を評価するために頸動脈を測定

For the elderly, arterial stiffening is a good marker for aging evaluation and it is recommended that the arterial stiffness be determined noninvasively ...

Lung Fixation under Constant Pressure for Evaluation of Emphysema in Mice

Emphysema is a significant feature of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Studies involving an emphysematous mouse model require optimal lung fixation to produce reliable histological specimens of the lung. Due to the nature of the lung&rsquo;s structural composition, which consists largely of air and tissue, there is a risk that it collapses or deflates during the fixation process. Various lung fixation methods exist, each of which has its own advantages and disadvantages. The lung fixation method presented here utilizes constant pressure to enable optimal tissue evaluation for studies using an emphysematous mouse lung model. The main advantage is that it can fix many lungs with the same condition at one time. Lung specimens are obtained from chronic cigarette smoke-exposed mice. Lung fixation is performed using specialized equipment that enables the production of constant pressure. This constant pressure maintains the lung in a reasonably inflated state. Thus, this method generates a histological specimen of the lung that is suitable to evaluate cigarette smoke-induced mild emphysema.

Presented here is a useful protocol for lung fixation that creates a stable condition for histological evaluate of lung specimens from a mouse model of emphysema. The main advantage of this model is that it can fix many lungs with the same constant pressure without lung collapse or deflation.

マウスにおける気腫の評価に対する一定圧力下での肺固定

Emphysema is a significant feature of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Studies involving an emphysematous mouse model require optimal lung ...

Invasive Hemodynamic Assessment for the Right Ventricular System and Hypoxia-Induced Pulmonary Arterial Hypertension in Mice

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a chronic and severe cardiopulmonary disorder. Mice are a popular animal model used to mimic this disease. However, the evaluation of right ventricular pressure (RVP) and pulmonary artery pressure (PAP) remains technically challenging in mice. RVP and PAP are more difficult to measure than left ventricular pressure because of the anatomical differences between the left and right heart systems. In this paper, we describe a stable right heart hemodynamic measurement method and its validation using healthy and PAH mice. This method is based on open-chest surgery and mechanical ventilation support. It is a complicated procedure compared to closed chest procedures. While a well-trained surgeon is required for this surgery, the advantage of this procedure is that it can generate both RVP and PAP parameters at the same time, so it is a preferable procedure for the evaluation of PAH models.

Here, we present a protocol to perform an invasive hemodynamic assessment of the right ventricle and pulmonary artery in mice using an open-chest surgery approach.

マウスにおける右心室系と低酸素誘発性肺動脈高血圧に対する侵襲的血行力学的評価

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a chronic and severe cardiopulmonary disorder. Mice are a popular animal model used to mimic this disease. ...

Retinal Pathophysiological Evaluation in a Rat Model

A posterior segment eye disease like diabetic retinopathy alters the physiology of the retina. Diabetic retinopathy is characterized by a retinal detachment, breakdown of the blood-retinal barrier (BRB), and retinal angiogenesis. An in vivo rat model is a valuable experimental tool to examine the changes in the structure and function of the retina. We propose three different experimental techniques in the rat model to identify morphological changes of retinal cells, retinal vasculature, and compromised BRB. Retinal histology is used to study the morphology of various retinal cells. Also, quantitative measurement is performed by retinal cell count and thickness measurement of different retinal layers. A BRB breakdown assay is used to determine the leakage of extraocular proteins from the plasma to vitreous tissue due to the breakdown of BRB. Fluorescence angiography is used to study angiogenesis and leakage of blood vessels by visualizing retinal vasculature using FITC-dextran dye.

Diabetic retinopathy is one of the leading causes of blindness. Histology, blood-retinal barrier breakdown assay, and fluorescence angiography are valuable techniques to understand the pathophysiology of the retina, which could further enhance the efficient drug screening against diabetic retinopathy.

ラットモデルにおける網膜病態生理学的評価

A posterior segment eye disease like diabetic retinopathy alters the physiology of the retina. Diabetic retinopathy is characterized by a retinal ...

Repetitive Blood Sampling from the Subclavian Vein of Conscious Rat

Rats are widely used in pharmacokinetics (PK) and toxicokinetic (TK) studies that need to collect a certain amount of blood at specific time points to detect drug exposure. The rat blood sampling method determines the quality of the plasma and further affects the precision of the test results. The subclavian vein blood collection method described in this protocol collects blood samples repeatedly in the conscious state of animals to meet the needs of PK and TK tests. The skills of restraint handling and appropriate procedure of needle incision ensure the success rate of blood collection. It is easy to operate while ensuring the quality of plasma and at the same time catering to animal welfare. However, this method requires skilled operation, and an improper one may cause animal weakness, pain, lameness, and even mortality. The current method has been used in the testing facility for a 4-week oral toxicity study in Sprague Dawley (SD) rats with TK. The maximum amount of blood collected within 24 h did not exceed 20% of the animal's total blood. The animals' body weight was more than 200 g for males and females. The data showed that the animals' bodyweight increased steadily every week, and the clinical observation was normal after repetitive sample collection.

The present protocol describes a simple and efficient method for collecting blood from the subclavian vein in rats. It enables rapid, timely, and easily identifiable sampling without anesthesia and obtains high-quality blood through repetitive sample collection.

意識性ラットの鎖骨下静脈からの反復採血

Rats are widely used in pharmacokinetics (PK) and toxicokinetic (TK) studies that need to collect a certain amount of blood at specific time points to ...