Ultrassonografia do trato urinário masculino adulto para testes funcionais urinários

Resumo

Nós descrevemos o uso do ultra-som de alta freqüência com imagem latente do contraste como um método para medir o volume da bexiga, a espessura de parede da bexiga, a velocidade da urina, o volume vago, a duração do vácuo, e o diâmetro uretral. Esta estratégia pode ser usada para avaliar a Disfunção miccional e a eficácia do tratamento em vários modelos de camundongo de disfunção do trato urinário inferior (LUTD).

Resumo

A incidência da hiperplasia prostática benigna clínica (BPH) e de uns mais baixos sintomas do aparelho urinário (LUTS) está aumentando devido à população do envelhecimento, tendo por resultado uma carga econômica e da qualidade de vida significativa. Modelos transgênicos e outros mouse foram desenvolvidos para recriar vários aspectos dessa doença multifatorial; Entretanto, os métodos para quantificar exatamente a deficiência orgânica urinária e a eficácia de opções terapêuticas novas faltam. Aqui, nós descrevemos um método que possa ser usado para medir o volume da bexiga e a espessura de parede do detrusor, a velocidade urinária, o volume vago e a duração do vácuo, e o diâmetro uretral. Isso permitiria a avaliação da progressão da doença e a eficácia do tratamento ao longo do tempo. Os camundongos foram anestesiados com isoflurano, e a bexiga foi visualizada por ultrassonografia. Para imagens sem contraste, uma imagem 3D foi tomada da bexiga para calcular o volume e avaliar a forma; a espessura da parede da bexiga foi medida a partir desta imagem. Para a imagem latente contraste-realçada, um cateter foi coloc através da abóbada da bexiga usando uma agulha de 27 medidores conectada a uma seringa pela tubulação PE50. Um bolus de 0,5 ml do contraste foi infundido na bexiga até que um evento do micção ocorresse. O diâmetro uretral foi determinado no ponto da janela de amostra da velocidade de Doppler durante o primeiro evento miccional. A velocidade foi medida para cada evento subsequente produzindo uma vazão. Em conclusão, o ultra-som de alta freqüência provou ser um método eficaz para avaliar a bexiga e as medidas uretral durante a função urinária nos ratos. Esta técnica pode ser útil na avaliação de novas terapias para BPH/LUTS em um ambiente experimental.

Introdução

A hiperplasia prostática benigna (BPH) é uma doença que se desenvolve em homens à medida que envelhecem e afeta quase 90% dos homens com mais de 80 anos de idade^1,2. Embora o desenvolvimento de BPH esteja geralmente associado ao envelhecimento, outros fatores, incluindo obesidade e síndrome metabólica, podem levar à BPH em homens relativamente mais jovens^3,4. Muitos homens com BPH desenvolvem sintomas do trato urinário inferiores (LUTS) que diminuem significativamente sua qualidade de vida, e algumas complicações de experiência que podem incluir sangramento, infecção, obstrução da saída da bexiga (BOO), pedras na bexiga e insuficiência renal. O custo do tratamento para BPH excede $4000000000 anualmente^5,6,7. O diagnóstico de LUTS causada pela BPH geralmente depende do uso do escore do índice de sintomas da AUA (AUASI), da urofluxometria e da avaliação do tamanho da próstata⁸. A etiologia da BPH/LUTS é complexa e multifatorial, e o desenvolvimento e progressão da doença tem sido associado à hiperplasia prostática (proliferação da próstata), contratilidade do músculo liso e fibrose. Os tratamentos atuais incluem o uso de bloqueadores α-adrenérgicos para regular o tônus muscular liso dentro da bexiga e da próstata para aliviar os inibidores de LUTS e/ou 5α-redutase para diminuir o metabolismo androgênico e diminuir o tamanho da próstata. Melhores modelos de doença, murino e outros, para permitir o estudo exato dos efeitos de fatores causais e terapêuticos variados neste processo de doença ao longo do tempo é altamente desejável⁹.

Os modelos de roedores têm sido amplamente utilizados para estudar Urodinâmica; no entanto, a maioria dos estudos está focada na micção feminina e na doença¹⁰. A fim examinar inteiramente todos os aspectos do LUTS masculino, os modelos do roedor foram desenvolvidos e usados para estudar aspectos diferentes de BPH que incluem mudanças na proliferação celular, na função do músculo liso, no depósito do colagénio, e na inflamação^{11, 12 anos} de ^{, 13} anos de ^{, 14}. Entretanto, o roedor e a anatomia humana da próstata diferem. Quando a próstata humana for compacta e encerrada por uma camada fibromuscular condensada, a próstata do roedor é lobular; e estas diferenças complicam comparações diretas da progressão da doença e da eficácia do tratamento. Além disso, os LUTS são difíceis de avaliar em camundongos, uma vez que não é possível medir diretamente o incômodo. Em vez disso, os métodos atuais para estudar a doença correlacionam características histológicas com características fisiológicas (i.e., volume da bexiga e espessura da parede com uroflowmetry, ensaios de spot void, e dados de ponto final da cistometria) que comparam o nível de urina disfunção entre o modelo de BPH e os animais de controle^{12, 15,16,17,18}. As características fisiológicas são freqüentemente avaliadas como desfechos de necropsia pós-morte, e há uma incapacidade dentro do mesmo animal para observar a BOO ao longo do tempo. Recentemente, nós identificamos uma subdivisão da uretra pélvica (a uretra prostática) onde os implantes de hormônio exógeno causam um estreitamento baseado em avaliações de necropsia pós-morte¹². Os métodos atuais não permitem a avaliação direta, in vivo, do estreitamento uretral durante a micção.

A ultrassonografia é uma técnica de diagnóstico e avaliação não invasiva que tem sido usada com sucesso em outros modelos de doenças. É utilizado para quantificar o volume de órgãos e avaliar o fluxo vascular^19,20,21. O ultrassom também é usado para visualizar e orientar as microinjeções, permitindo injeções direcionadas de células-tronco ou outras drogas, e avaliar a função cardíaca sistólica e diastólica.

Este protocolo descreve o uso do ultra-som de alta freqüência para avaliar a mais baixa anatomia do aparelho urinário e para avaliar a fisiologia urinária em ratos anestesiados. Nós descrevemos o uso do ultra-som para medir o volume da bexiga e a espessura de parede. Nós igualmente descrevemos o uso do ultra-som contrastar-realçado para medir a velocidade da urina, o volume da urina, a duração do vácuo, e o diâmetro da uretra. O uso do ultra-som fornece uma compreensão mais detalhada do aparelho urinário mais baixo in vivo, determina como a doença altera a função de anulação normal, e dá-nos as ferramentas para avaliar melhor a eficácia de novas opções terapêuticas. Atualmente, o protocolo de imagens sem contraste é não-terminal, enquanto o protocolo de imagem com contraste atual é um procedimento terminal.

Protocolo

Os procedimentos envolvendo os sujeitos animais foram aprovados pelo Comitê institucional de cuidados e uso de animais (IACUC) da Universidade de Wisconsin – Madison.

1. preparação animal

1. Coloque um mouse masculino de 24 meses, C57Bl6/J em uma câmara pré-carregada com 3-5% de isoflurano até que o reflexo de endireitando seja perdido e a taxa de respiração diminua.
2. Se necessário, use tosquiadeiras para raspar o cabelo abdominal do animal para a cirurgia e/ou a imagem latente. Retire todo o cabelo restante usando um creme depilatório.
3. Coloque o mouse em uma posição supina em um cone de nariz com isoflurano 2% em uma plataforma aquecida para manter a anestesia. Confirme a profundidade da anestesia por perda de movimento do animal em resposta a um reflexo do pedal-retirada (Figura 1B).

2. ultrassom set-up

1. Conecte uma sonda MV707 com frequência central de 30 MHz à porta ativa, com a predefinição de aplicação em "imagem abdominal" (Figura 1a).
2. Posicione a sonda de ultrassom paralela ao eixo longo da bexiga (Figura 1C).
3. Imagens de eixo longo e curto da bexiga, da próstata e da uretra são feitas em modo B (Figura 1D).
4. Use o "XY" micro-manipulators para mover o mouse.

3. protocolo de imagem sem contraste

1. Meça a espessura da parede da bexiga usando a ferramenta linear da medida da distância e traçando a borda exterior à borda interna da aquisição do borne da b-modalidade da parede da bexiga.
2. Meça o volume da bexiga 3D com a ferramenta volumétrica na aquisição do modo 3D traçando o interior das paredes da bexiga para criar um contorno. Vários contornos são então gerados através da espessura da bexiga para calcular o volume.

4. ressuspensão/ativação do contraste do microbubble

1. Ative o agente de contraste (por exemplo, DEFINITY) agitando no misturador do Vortex para 45 s para encapsular as microbolhas na solução. Esta etapa é crítica para o realce de contraste ideal.

5. inserção do cateter

1. Com o rato anestesiado e gravado na plataforma aquecida, exponha a bexiga com uma incisão na linha média usando uma tesoura reta afiada/sem corte através da pele e da parede abdominal.
2. Insira uma agulha de calibre 27 conectada a uma seringa por tubos flexíveis de polietileno (PE 50) na bexiga. Pré-encha a tubagem com soro fisiológico para garantir que não sejam injetadas bolhas de ar na bexiga.

6. contraste-Enhanced Imaging Protocol

1. Para confirmar a colocação da agulha, incutir 10 μl do soro fisiológico na bexiga ao ser observado através do ultra-som.
2. Substitua a seringa salina por uma seringa que contenha contraste para melhorar a visualização das paredes uretral e os acontecimentos MICCIONAIS, porque a uretra é normalmente recolhida. Uma vez que uma visão completa do eixo longo da uretra é obtida e uma imagem salva, gire a sonda 90 ° para obter uma visão de eixo curto e uma imagem de modo M.
3. Incuficar um bolus de microbolhas em 0,5 mL por 3 s na bexiga até que ocorra um evento de micção.
4. Durante o primeiro evento de anulação, meça o diâmetro uretral no ponto da janela da amostra da velocidade de Doppler usando a ferramenta linear da distância e medindo a borda à borda.
5. Com a uretra corretamente localizada, o ângulo da sonda em relação à uretra para se tornar mais paralela ao fluxo de urina.
6. Incuser um segundo bolus de microbolhas na bexiga, e medir a velocidade do evento usando a ferramenta integral de tempo de velocidade (VTI).
7. Após a coleta de dados, eutanizar o mouse com luxação cervical.

7. cálculo e análise de dados

1. Selecione a ferramenta VTI para medir a velocidade traçando as imagens gravadas.
2. Meça o diâmetro da uretra do modo B ou da imagem do modo M usando a borda principal à Convenção da borda principal.
3. Calcule a área de seção transversal (CSA) usando a seguinte fórmula (CSA) usando as medições de imagem obtidas acima.
4. Calcule o volume vazio usando o CSA da uretra e multiplicando-o pela área o traço Doppler (tempo de velocidade integral) (CSA x VTI = volume).
5. Calcule o volume de urina anulado real assumindo um grama por centímetro cúbico densidade.

Resultados

O ultra-som pode ser usado com ou sem realce do contraste dependendo do projeto experimental e da medida do valor-limite. Camundongos são anestesiados com isoflurano e raspado e todos os vestígios de pêlos removidos com um creme depilatório. Os animais anestesiados são colocados em uma plataforma aquecida com a sonda de ultrassom posicionada ao longo do longo eixo da bexiga (Figura 1).

A Figura 2 mostra imagens de ultrassonografi...

Discussão

As técnicas atuais para avaliar o trato urinário inferior dos roedores são limitadas pela sua capacidade de correlacionar diretamente as alterações na fisiologia miccional com alterações na histologia prostática conseqüente à progressão da doença. Ensaios de spot void e urofluxometria podem ser usados para avaliar eventos de micção espontânea em roedores, e essas técnicas podem ser utilizadas para avaliar mudanças ao longo de um período de^15,16<...

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
21mm Clear Tubing	Supera Anesthesia Innov	301-150
27 gauge needle	BD	Z192376
4 port Manifold	Supera Anesthesia Innov	RES536
DEFINITY	Lantheus Medical Imaging	DE4
F/AIR Canister	Supera Anesthesia Innov	80120
Graefe forceps (Serrated, Straight)	F.S.T.	11050-10
Inlet/Outlet Fittings	Supera Anesthesia Innov	VAP203/4
Isoflurane	Midwest Vet Supply	193.33161.3
Isoflurane Vaporizer	Supera Anesthesia Innov	VAP3000
MV707 probe	Fujifilm VisualSonics Inc
Oxygen Flowmeter	Supera Anesthesia Innov	OXY660
Polyethylene 50 tubing	BD	427516
Pressure Reg/Gauge	Supera Anesthesia Innov	OXY508
Rebreathing Circuits	Supera Anesthesia Innov	CIR529
Small Mice Nose Cone	Supera Anesthesia Inov	ACC526
Sterile saline	Midwest Vet Supply	193.74504.3	NaCl 0.9%, Injectable
Straight Sharp/Blunt Scissors	Fine Scientific Tools (F.S.T)	14054-13
Syringe	BD	309646	5mL
Vevo 770	Fujifilm VisualSonics Inc
VIALMIX	Lantheus Medical Imaging	VMIX