Name: use of 3d robotic ultrasound for in vivo analysis of mouse kidneys
Uploaded: 2021-08-12T14:30:00
Duration: 8 min 21 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Use of 3D Robotic Ultrasound for In Vivo Analysis of Mouse Kidneys at JoVE.com

Эта работа была поддержана NIH (R43-DK126607, TJC, TLK, MFR) и Фондом Майо.

<ol>
	<li>Cunha, L., 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=Preclinical+imaging:+an+essential+ally+in+modern+biosciences.">Preclinical imaging: an essential ally in modern biosciences.</a> Molecular Diagnostics &amp; Therapy. 18 (2), 153-173 (2014).</li><li>Ultrasound. NIBIB Available from: <a target="_blank" href="https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/ultrasound#pid-936">https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/ultrasound#pid-936</a> (2016)</li><li>Beaumont, N. 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=Assessing+polycystic+kidney+disease+in+rodents:+Comparison+of+robotic+3d+ultrasound+and+magnetic+resonance+imaging.">Assessing polycystic kidney disease in rodents: Comparison of robotic 3d ultrasound and magnetic resonance imaging.</a> Kidney360. 1 (10), 1128-1136 (2020).</li><li>Hopp, K., 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=Functional+polycystin-1+dosage+governs+autosomal+dominant+polycystic+kidney+disease+severity.">Functional polycystin-1 dosage governs autosomal dominant polycystic kidney disease severity.</a> The Journal of Clinical Investigation. 122 (11), 4257-4273 (2012).</li><li>Weiss, R. M., Ohashi, M., Miller, J. D., Young, S. G., Heistad, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcific+aortic+valve+stenosis+in+old+hypercholesterolemic+mice.">Calcific aortic valve stenosis in old hypercholesterolemic mice.</a> Circulation. 114 (19), 2065-2069 (2006).</li><li>Czernuszewicz, T. 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=A+new+preclinical+ultrasound+platform+for+widefield+3D+imaging+of+rodents.">A new preclinical ultrasound platform for widefield 3D imaging of rodents.</a> Review of Scientific Instruments. 89 (7), 075107 (2018).</li><li>Chong, W. K., Papadopoulou, V., Dayton, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+with+ultrasound+contrast+agents:+current+status+and+future.">Imaging with ultrasound contrast agents: current status and future.</a> Abdominal Radiology (NY). 43 (4), 762-772 (2018).</li><li>Nyankima, A. G., Kasoji, S., Cianciolo, R., Dayton, P. A., Chang, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histological+and+blood+chemistry+examination+of+the+rodent+kidney+after+exposure+to+flash-replenishment+ultrasound+contrast+imaging.">Histological and blood chemistry examination of the rodent kidney after exposure to flash-replenishment ultrasound contrast imaging.</a> Ultrasonics. 98, 1-6 (2019).</li><li>Rojas, J. D., 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=Ultrasound+measurement+of+vascular+density+to+evaluate+response+to+anti-angiogenic+therapy+in+renal+cell+carcinoma.">Ultrasound measurement of vascular density to evaluate response to anti-angiogenic therapy in renal cell carcinoma.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 66 (3), 873-880 (2019).</li><li>Boron, W. F., Boulpaep, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Medical Physiology. 3rd edn. , (2017).</li></ol>

Несколько авторов либо работают, либо имеют значительный финансовый интерес, либо являются соавторами патентов, лицензированных SonoVol, Inc. (CJM, RCG, TJC).

Ультразвук использует звуковые волны, и любые барьеры для распространения звуковых волн будут мешать качеству изображения. Таким образом, полная эпиляция области, подлежащей изображению, имеет решающее значение. Также важно обеспечить полное удаление крема для депиляции, так как он может вызвать ожоги/раздражение кожи животного и обесцвечивать прозрачную мембрану сканера. Адекватные уровни воды в заливах необходимы для оптимального распространения звуковой волны, что необходимо для получения самого высокого разрешения изображения. Однако, когда животное находится в положении лежа, убедитесь, что морда животного находится выше уровня воды, иначе животное подвергается риску вдыхания воды. Оптимизация параметров изображения, особенно глубины фокусировки, имеет решающее значение для получения высококачественных изображений. Изменения параметров могут потребоваться для отдельных животных.
Роботизированные США предоставляют много преимуществ по сравнению с традиционными ручными американскими модальностями. Во-первых, система использует простой интерфейс на основе камеры «укажи и щелкни». Эта функция решает сложность обычных США и создает согласованные данные даже при работе с начинающим пользователем6. Во-вторых, система позволяет использовать воду, а не традиционный американский гель в качестве акустической среды. Ранее использование американского геля позволяло образовывать пузырьки, которые мешали качественному получению изображения. Кроме того, американский гель грязный и создает проблемы для очистки. Далее вода нагревается тепловой лампой и помогает поддерживать температуру тела животного. В-третьих, роботизированные США быстрее, поэтому артефакты от дыхательного движения не проблематичны. Увеличенная скорость обработки изображений позволяет практически завершить сбор данных с высокой пропускной способностью. В-четвертых, роботизированные США получают 3D-изображения, и поэтому делают 3D-реконструкцию объектов простой (рисунок 4). МРТ и другие методы являются дорогостоящими, трудоемкими и не всегда доступными. Важно отметить, что роботизированная американская система помещается на столе или скамейке и является более экономичной. Наконец, предыдущая работа показала, что роботизированные США могут предоставлять сопоставимые данные измерений для более дорогих методов, таких как MRI3.
Хотя качество изображения и разрешение роботизированной системы США, описанные в этой работе, были адекватны для предлагаемого приложения (рисунок 7), существует несколько способов улучшения качества изображения в будущем. Например, использование высокочастотных преобразователей (например, 50-70 МГц) приведет к получению изображений с более высоким разрешением и лучшей четкостью функций. Хотя использование более высоких частот приведет к снижению глубины проникновения, изображений должно быть достаточно для визуализации in vivo поверхностных органов, таких как почки мыши. Как и в случае с другими методами визуализации, контрастные вещества могут использоваться для улучшения конкретных функций. Для США это обычно означает использование чего-то, что сильно отражает звуковые волны. Внутрисосудистые микропузырьки, в которых липиды окружают очень маленькие пузырьки газа, являются одним из таких агентов. Пузырьки газа микронного размера обладают высокой отражающей способностью и, таким образом, обеспечивают второй отчетливый сигнал, который переводится в сосудистую систему с высоким разрешением7. Хотя этот метод акустического контраста может быть весьма полезным, он может иметь несколько недостатков. Во-первых, микропузырьки должны быть свежими и сохраняться in vivo только в течение 5-10 минут. Во-вторых, внутрисосудистая инъекция in vivo обычно требует катетеризации хвостовой вуали для инъекции, и это может быть технически сложной задачей. При определенных обстоятельствах и пульсирующих режимах микропузырьковая визуализация сама по себе может привести к повреждению почечных сосудов8.
Существуют также некоторые более общие ограничения конкретной используемой системы США. Во-первых, в роботизированное шасси включен только один линейный массив (центрированный на частоте 18 МГц), поэтому переход на зонды с более высокой или низкой частотой в настоящее время невозможен. Это может повлиять на широту моделей (больших или меньших), которые могут быть оценены с помощью системы. Будущие итерации прибора должны включать в себя несколько линейных массивов, охватывающих весь спектр доклинических моделей животных. Во-вторых, угол преобразователя относительно животного субъекта не может контролироваться. Поэтому выполнение методов визуализации, зависящих от угла, таких как допплерография, или достижение альтернативных плоских видов определенных органов (например, вид почек с длинной осью) требует перепозиционирования животного и может быть трудно достижимым. Дополнительные степени свободы могут быть добавлены к роботизированному движению, чтобы улучшить эту проблему. В-третьих, иногда мы наблюдали артефакты реверберации, возникающие из акустической мембраны, которая отделяет животное от преобразователя, что может скрывать визуализацию поверхностных особенностей и границ. В этих случаях использование гелевого противостояния для поднятия животного от мембраны может исправить ситуацию. Наконец, контроль температуры с помощью тепловой лампы неточен, и поэтому при визуализации необходимо уделять пристальное внимание температуре тела животного. Более контролируемые механизмы нагрева, такие как интегрированная грелка, вероятно, улучшат управление гомеостазом и пропускную способность визуализации.
Использование роботизированных США может быть применимо к различным областям исследований. Эта технология позволяет визуализировать грубые тканевые структуры, таким образом, может быть использована для отслеживания прогрессирования опухоли и потенциальных методов лечения6,9, а также почечной морфологии, представленной здесь. Возможность сегментации специфических особенностей изображений делает его привлекательным инструментом для изучения моделей поликистоза почек (ПОКД)3. Изображения в М-режиме позволяют просто количественно оценить многие важные параметры сердца, что позволяет in vivo оценивать физиологию сердца. Поскольку почки получают 20%-25% сердечного выброса10, важно понимать сердечную функцию во время продольной оценки почечной патологии. С помощью этих протоколов США мы попытались проиллюстрировать, что визуализация США не только практична для исследований in vivo и продольных почек, но и что все более американские инструменты позволяют как морфологические, так и физиологические оценки мышей в доклинических исследованиях.

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/62682">Use of 3D Robotic Ultrasound for In Vivo Analysis of Mouse Kidneys</a>. An author name was updated, along with the Protocol and Representative Results.
The&#160;name of an&#160;author was updated from:
Ryan C. Gesser
to:
Ryan C. Gessner
Step 3.1 of the Protocol was updated from:
Turn on the US machine and the heat lamp above the US platforms. Turn on the appropriate anesthesia valves for the corresponding US bays that will be used.
to:
Turn on the US machine and the switch for the internal heating element for the US bays. Turn on the appropriate anesthesia valves for the corresponding US bays that will be used.
Figue 1 in the Representative Results was updated from:
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62682/62682fig1v2.jpg" /> 
Figure 1: Ultrasound system and mouse placement. (A) Diagram of ultrasound system and location of transducers. (B) View of mice in supine position on ultrasound platform with heat lamp. (C) Example of region of interest (ROI)s in place for area of interest (kidneys) with animal IDs. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62682/62682fig1v2large.jpg" target="_blank">Please click here to view a larger version of this figure.</a>
to:
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62682/62682fig1v3.jpg" /> 
Figure 1: Ultrasound system and mouse placement. (A) Diagram of ultrasound system and location of transducers. (B) View of mice in supine position on ultrasound platform. (C) Example of region of interest (ROI)s in place for area of interest (kidneys) with animal IDs. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62682/62682fig1v3large.jpg" target="_blank">Please click here to view a larger version of this figure.</a>

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/62682">Use of 3D Robotic Ultrasound for In Vivo Analysis of Mouse Kidneys</a>. An author name was updated, along with the Protocol and Representative Results.

Erratum: Use of 3D Robotic Ultrasound for In Vivo Analysis of Mouse Kidneys

Наиболее распространенные методы визуализации грызунов in vivo включают позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), оптическую визуализацию (ОИ), компьютерную томографию (КТ), магнитно-резонансную томографию (МРТ) и ультразвук (УЗИ). Эти методы обеспечивают изображения с высоким разрешением in vivo, что позволяет исследователям количественно оценивать и продольно следовать моделям заболеваний неинвазивно1. Хотя каждый метод визуализации имеет ограничения, они также предоставляют бесценные инструменты для доклинических исследований.
Здесь исследование детализирует американскую систему и представляет протокол для роботизированной и 3D-визуализации грызунов. Американские волны производятся зондом, называемым преобразователем, который обычно удерживается вручную. Звуковые волны отражаются обратно, когда они взаимодействуют с тканями, а эхо реконструируется в изображения2. Протокол, описанный здесь, будет сосредоточен на визуализации почек и сердца с использованием роботизированного датчика и использования программного обеспечения, которое позволяет быструю 3D-реконструкцию для количественной оценки.
Robotic US - это быстрый, надежный и неинвазивный метод визуализации, который позволяет исследователям проводить высокопроизводительные и продольные исследования. По сравнению с ручными методами США, роботизированный метод США экономит время, так как до трех животных могут быть отсканированы за считанные минуты. Высокая пропускная способность для измерений почек предполагает, что может быть изображено до 20 мышей в час. Роботизированные преобразователи расположены под акустическими мембранами и движутся независимо от животного с двумя степенями свободы (рисунок 1А). Это позволяет начинающим пользователям получать высококачественные изображения, в то время как портативные методы США более подвержены ошибкам пользователя. Связанное программное обеспечение обеспечивает эффективную 3D-реконструкцию почек в режиме реального времени. Ранее магнитно-резонансная томография (МРТ) была распространенным методом неинвазивной визуализации из-за отличного контраста мягких тканей, отсутствия радиоактивности и глубины проникновения. Тем не менее, МРТ часто требует длительного времени приобретения и является дорогостоящим для выполнения. УЗИ был оценен как надежная и более быстрая альтернатива МРТ при оценке общего объема почек (TKV)3.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Electric Razor</td>
			<td>Braintree Scientific, Inc</td>
			<td>CLP-9868 14</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57bk6j</td>
			<td>The Jackson laboratory</td>
			<td></td>
			<td>https://www.jax.org/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton gauze pads</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton tipped applicators</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Depilatory cream</td>
			<td>N/a</td>
			<td>N/a</td>
			<td>This study used Nair</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heat lamp</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Included with SonoVol Vega system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Robotic Ultrasound System</td>
			<td>SonoVol Inc</td>
			<td></td>
			<td>SonoVol Vega system includes anesthesia system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SonoEQ Software</td>
			<td>SonoVol</td>
			<td></td>
			<td>Included with SonoVol Vega system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TERRELL Isoflurane</td>
			<td>Piramal Critical Care, Inc</td>
			<td>NDC 66794-019-10</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

use of 3d robotic ultrasound for in vivo analysis of mouse kidneys

Общие методы визуализации грызунов in vivo включают позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), компьютерную томографию (КТ), магнитно-резонансную томографию (МРТ) и ультразвук (УЗИ). Каждый метод имеет ограничения и преимущества, включая доступность, простоту использования, стоимость, размер и использование ионизирующего излучения или магнитных полей. Этот протокол описывает использование 3D-роботизированной УЗИ для визуализации in vivo почек и сердца грызунов, последующего анализа данных и возможных исследовательских приложений. Практическими приложениями роботизированной УЗИ являются количественная оценка общего объема почек (TKV), а также измерение кист, опухолей и сосудистой системы. Хотя разрешение не так высоко, как в других модальностях, роботизированные США позволяют более практичный сбор данных с высокой пропускной способностью. Кроме того, используя визуализацию УЗИ в М-режиме, сердечная функция может быть количественно определена. Поскольку почки получают 20%-25% сердечного выброса, оценка сердечной функции имеет решающее значение для понимания физиологии почек и патофизиологии.

Результаты анализа почек Данные о площади поверхности и объеме получаются из сегментации почек. Эта информация может быть использована для сравнения экспериментальных и контрольных моделей или отслеживания изменений с течением времени. Инструмент суппортов полезен для быстрого измерения аномалий (например, кист, опухолей) и того, как они изменяются в длине с течением времени. Рисунок 3 предполагает, что как метод сегментации, так и метод суппорта могут быть использованы для точного измерения объемов кисты. Рисунок 4 демонстрирует четкую разницу в общем объеме почек (TKV) между контрольными и экспериментальными (Pkd1RC/RC) мышами. 3D-визуализация этих объемных рендеров может быть выполнена внутри системы, включая вращения в 3D-пространстве (рисунок 5). Эти 3D-реконструкции затем используются для расчета TKV (мм3; Рисунок 4) а также индивидуальный большой объем кисты.
Результаты сердечного анализа Многие полезные параметры получаются при анализе изображений M Mode. Эти данные обеспечивают хороший снимок сердечной функции левого желудочка (LV) в этот момент времени. Выходные данные включают внутренний диаметр РН, заднюю стенку РН, диаметр передней стенки РН, фракционную фракцию, дробное укорочение, ударный объем, частоту сердечных сокращений, сердечный выброс, объем РН и массу РН. Успех сердечного анализа зависит от точной сегментации слоев на изображении M Mode. Большинство сердечно-сосудистых результатов рассчитываются по пиковым систолическим и диастолическим фазам заднего и переднего эндокардиального слоев. Задний эпикардиальный слой выглядит ярко-белым и следует рисунку, аналогичному заднему эндокардиальному слою. Трассировка заднего слоя эндокарда должна быть размещена на самом нижнем контуре. Передний эндокардиальный слой должен быть прорисован по самому высокому контуру этого слоя. Передний эпикардиальный слой выглядит линейным в нижней части изображения из-за наклонного положения животного (рисунок 2D). На рисунке 6 показан пример одного исследования без существенной разницы в сердечном выбросе между экспериментальными и контрольными мышами. Как и в случае с почечной визуализацией, возможна 3D-визуализация сердца. Тем не менее, 4D-визуализация сердечного цикла (дополнительный рисунок 1) позволяет исследователю визуализировать и точно определять как морфологические, так и циклодинамические аномалии у оцениваемого животного.
Оценка морфологии Для быстрой и недорогой оценки УЗИ может эффективно контролировать физиологические параметры продольно. Тем не менее, многие исследования хотят дополнительно определить более тонкие морфологические характеристики, например, количество и размеры кист, кальцинатов (камней в почках), васкуляризации или степени фиброза. На рисунке 7 сравнивается нормальная почка мыши с кистозной почкой мыши с умеренно кальцинированной почкой мыши. При увеличении центральной частоты США (10 МГц с линейным массивом) до 35 МГц (усилитель воблера) можно получить изображения с возрастающей детализацией.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62682/62682fig1v3.jpg"> Рисунок 1: Размещение ультразвуковой системы и мыши. (А) Схема ультразвуковой системы и расположение датчиков. (B) Вид мышей в положении лежа на спине на ультразвуковой платформе. (C) Пример интересующего региона (ROI) для интересующей области (почки) с идентификаторами животных. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62682/62682fig1v3large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62682/62682fig02.jpg"> Рисунок 2: Ультразвуковая визуализация сердца для получения физиологических параметров. (A) Использование изображения тепловой карты Heart Finder для позиционирования датчика в левом желудочке для визуализации m-mode. Расположение преобразователя в левом желудочке обозначено большой зеленой точкой. (B) Вид датчика при правильном размещении над сосочковыми мышцами (пунктирная коробка). (C) Пример представления слоев, необходимых для измерения параметров сердца. (D) Вид живого изображения M-Mode со слоями, обозначенными как на панели C. (Слои сверху вниз: задние эпикардиальные, задние эндокардиальные, передние эндокардиальные и передние эпикардиальные.) Е) Пример статистических данных, полученных на основе кардиологических измерений. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62682/62682fig02large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62682/62682fig03.jpg"> Рисунок 3: Использование инструментов сегментации и суппортов для измерения почек и кисты. (А) Пример сегментации (осевой вид) обеих почек (синее и оранжевое затенение) и большой кисты (желтый) с объемами, перечисленными ниже. Несегментированные представления отображаются внизу, чтобы можно было просматривать незатененные США. (B) Пример использования суппортов для измерения одной и той же кисты (сагиттальный вид) из рисунка 3А с измерениями ниже. Объем вычислялся по формуле для эллипса (объем = (4/3)π x a x b x c, где a, b, c — относительные x, y, z соответственно). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62682/62682fig03large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62682/62682fig04.jpg"> Рисунок 4: Распределение TKV WT и кистозных почек мыши. Представление TKV для мышей дикого типа (WT) (C57BL/6J) и больных (Pkd1RC/RC). n = 22 (WT) n = 9 (Pkd1RC/RC); Результаты двуххвостого t-теста: p < 0,0001. Коробка показывает значения 25-75-го процентиля, а усы показывают в 1,5 раза больше межквартильного диапазона. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62682/62682fig04large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62682/62682fig05.jpg"> Рисунок 5: Анимированная 3D-реконструкция сегментированных почек и кисты. Используя программное обеспечение, 3D-проекции почек и кисты могут поворачиваться или раскачиваться в 3D-пространстве (синий = левая почка; желтый = большая киста; оранжевый = правая почка). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62682/Figure05.pptx" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот рисунок.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62682/62682fig06.jpg"> Рисунок 6: Физиологические параметры сердца из измерений УЗИ. Представление сердечного выброса (мл/мин) для WT и больных (Pkd1RC/RC) мышей. n = 22 (WT) n = 9 (Pkd1RC/RC). Более низкие табличные данные показывают, что для этих двух групп нет существенной разницы в фракции выброса, объеме удара, частоте сердечных сокращений (HR) или сердечном выбросе (CO). Результаты двуххвостого т-теста: p > 0,05. В поле показаны значения 25-75-го процентиля. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62682/62682fig06large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62682/62682fig07.jpg"> Рисунок 7: Сравнение сагиттальных участков УЗИ нормальной и двух патологий. (А) Почка дикого типа (штамм C57BL/6J) (TKV = 143,202 мм3). (B) Кистозная почка с повышенным TKV (мышь Pkd1RC/RC ) (TKV = 333,158 мм3). Кисты обозначены желтыми стрелками. (C) Почки с сосудистыми кальцификациями (Модель = Дефицит липопротеинов низкой плотности, мышь только с аполипопротеином B100, получавшая западную диету в течение 12 месяцев5) (TKV = 127,376 мм3). Почечные камни обозначены зелеными стрелками. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62682/62682fig07large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
Дополнительный рисунок 1: 4D фильм сердечного цикла из измерений США. Используя программное обеспечение, представление бьющегося сердца захватывается в 3D US и проецируется через сердечный цикл. Зеленая стрелка указывает на аортальный клапан. (Модель = Дефицит липопротеиновых рецепторов низкой плотности, мышь только с аполипопротеином B100, получавшая западную диету в течение 12 месяцев5). Эта модель генерирует сосудистые кальцинаты, что позволяет легче визуализировать сердце и клапаны благодаря большей акустической отражательной способности кальцинатов в США. Подобные 4D-реконструкции возможны с мышами WT; однако захваченный акустический контраст будет не таким высоким. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62682/SupplFigure01.pptx" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Use of 3D Robotic Ultrasound for In Vivo Analysis of Mouse Kidneys at JoVE.com

Use of 3D Robotic Ultrasound for In Vivo Analysis of Mouse Kidneys

Этот протокол демонстрирует роботизированный ультразвук (US) как практичную, экономически эффективную и быструю альтернативу традиционным неинвазивным методам изображения.

Использование 3D роботизированного ультразвука для анализа почек мыши in vivo

Common modalities for in vivo imaging of rodents include positron emission tomography (PET), computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), ...

Этот протокол позволяет начинающим пользователям получать высококачественные данные о почках, сердце и печени. Интегрированное роботизированное ультразвуковое сканирование также имеет важное значение, так как нет необходимости перемещать животных или акустические зонды. Основными преимуществами данной техники являются как скорость, так и простота использования инструмента.Можно легко получить высококачественные изображения от 20 до 30 мышей в час. Мы ожидаем, что начинающий пользователь будет бороться с правильным позиционированием животного. Наш совет заключается в том, чтобы использовать большую коробку ROI, чтобы убедиться, что вся почка изображена.Начните с использования электрической бритвы, чтобы побрить желаемую область кожи для ультразвуковых или УЗИ-измерений. Нанесите крем для депиляции на бритую кожу животного с помощью аппликатора с ватным наконечником. Протрите крем через 30-60 секунд сухим бумажным полотенцем.Продолжайте вытирать остатки крема для депиляции с помощью марлевых подушечек, смоченных водой, гарантируя, что удаление волос завершено до начала сканирования. Включите американскую машину и контроль температуры над платформой США. Включите соответствующие анестезиологические клапаны для соответствующих отсеков США.Для сердечных измерений поместите животное в положение лежа и наклоните его примерно на 30 градусов вправо. Для измерения почек поместите животное в прямое и лежачее положение. Осторожно расплющите тело животного, чтобы свести к минимуму воздушные карманы между животным и мембраной.В программном обеспечении для создания образов США выберите US Acquisition и разрешите инициализацию инструмента. Чтобы начать с визуализации почек с использованием режима B, введите название исследования в соответствующем диалоговом окне. Затем введите идентификатор животного в соответствующее диалоговое окно.Нажмите на вкладку с надписью 3D, чтобы инициализировать 3D-сканирование. Используя прямую трансляцию с камеры, переместите интересующую область или коробку ROI, чтобы вместить почки. В зависимости от желаемого типа изображения выберите Линейный массив или Воблер, чтобы выбрать преобразователь.Выберите Быстрое сканирование или Оптимизировано для любого датчика. Нажмите на Live View, чтобы увидеть живое изображение нужной области просмотра. Чтобы переместить датчик, нажмите на круглую кнопку «Перейти», а затем нажмите на область мыши, которую нужно изобразить.Используйте стрелки направления с заданными размерами шагов для точной регулировки положения преобразователя. Нажмите на стрелку сбоку окна панели управления, чтобы открыть панель настроек Нажмите на Протокол сканирования, чтобы открыть настройки сканирования. Определите идеальную глубину фокуса и отрегулируйте ползунки для компенсации временного усиления или TGC, чтобы изменить контрастность изображения для лучшего обзора почек.После достижения нужных настроек нажмите на стрелку еще раз, чтобы закрыть панель настроек. Нажмите кнопку «Получить статический», чтобы начать 3D-сканирование. После завершения сканирования проверьте качество изображения, щелкнув синюю стрелку загрузки, чтобы открыть сканирование в режиме предварительного просмотра.Перемещайтесь по 3D-кадрам сканирования, перетаскивая красную стрелку в верхней части окна. Чтобы увеличить или уменьшить масштаб, удерживайте клавишу Control и используйте кнопку прокрутки мыши. Нажмите на вкладку M Mode, чтобы активировать визуализацию сердца.Нажмите кнопку Heart Finder, чтобы найти сердце. Используйте тепловую карту для оптимизации расположения датчика. Используйте круглую кнопку Go To, чтобы переместить датчик в левый желудочек.Перейдите в режим live view и используйте кнопки со стрелками, чтобы поместить преобразователь между сосочковыми мышцами, и правильное размещение датчика может быть проверено в режиме реального времени. Как только преобразователь окажется в соответствующем положении, нажмите «Получить последовательность». Когда сканирование будет завершено, высушите животных и верните их в домашние клетки.Переместите цветные линии, представляющие различные плоскости, чтобы найти почку во всех плоскостях. Нажмите кнопку Добавить, чтобы добавить новую сегментацию. Укажите имя разметки для файла.Используйте кнопку Surface Cut, чтобы добавить точки вокруг внешнего края почки в нескольких плоскостях. Нажмите «Применить», чтобы создать сегментацию по всей почке. Прокрутите различные кадры в каждой плоскости и отредактируйте любые неточные области, нажав «Редактировать» и перетащив точки в нужное место.Используйте инструмент Point Placement для отслеживания систолы и диастолы для каждого слоя сердечной ткани. Продолжайте с другими слоями сердечной ткани. Используйте функцию Edit для изменения трассировок.Выберите Применить, чтобы рассчитать параметры сердца. Перейдите на вкладку Количественная оценка и выберите Экспорт статистики, чтобы экспортировать все данные в виде CSV-файла. Было отмечено, что данные о площади поверхности и объеме, полученные в результате сегментации почек, а также инструмент суппорта, используемый для измерения аномалий, могут быть использованы для точного измерения объемов кисты.Наблюдалась четкая разница в общем объеме почек между контрольными и экспериментальными мышами, подобранными по возрасту. 3D-визуализация объемных рендеров выполнялась внутри системы, включая вращения в 3D-пространстве. Задний эпикардиальный слой казался ярко-белым и следовал рисунку, аналогичному заднему эндокардиальному слою.Передний эндокардиальный слой был прорисован по самому высокому контуру. Передний эпикардиальный слой оказался линейным в нижней части изображения из-за наклонного положения животного. Нормальную почку мыши сравнивали с кистозной почкой мыши и умеренно кальцинированной почкой мыши с помощью ультразвука.Наиболее важным шагом в получении высококачественных изображений является обеспечение полного удаления волос. Любые оставшиеся волосы будут создавать помехи в изображениях и снижать качество изображения.

Research

JoVE Journal

Medicine

Use of 3D Robotic Ultrasound for In Vivo Analysis of Mouse Kidneys

In vivo 19F MRI for Cell Tracking

In vivo 19F MRI for Cell Tracking

В естественных условиях 19 F МРТ для отслеживания сотовых

In vivo 19F MRI allows quantitative cell tracking without the use of ionizing radiation. It is a noninvasive technique that can be applied to humans. ...

Diagnostic Ultrasound Imaging of Mouse Diaphragm Function

Диагностическая ультразвуковая Визуализация Мышь диафрагмы функции

Function analysis of rodent respiratory skeletal muscles, particularly the diaphragm, is commonly performed by isolating muscle strips using invasive ...

Measuring Ascending Aortic Stiffness In Vivo in Mice Using Ultrasound

Measuring Ascending Aortic Stiffness In Vivo in Mice Using Ultrasound

Измерение восходящей аорты жесткость<em&gt; В Vivo</em&gt; У мышей с помощью ультразвука

We present a protocol for measuring in vivo aortic stiffness in mice using high-resolution ultrasound imaging. Aortic diameter is measured by ultrasound ...

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

Внутриматочная телеметрии измерить мышь сократительной давления<em&gt; В Vivo</em

A complex integration of molecular and electrical signals is needed to transform a quiescent uterus into a contractile organ at the end of pregnancy. ...

Use of Ultra-high Field MRI in Small Rodent Models of Polycystic Kidney Disease for In Vivo Phenotyping and Drug Monitoring

Use of Ultra-high Field MRI in Small Rodent Models of Polycystic Kidney Disease for In Vivo Phenotyping and Drug Monitoring

Использование ультра-высокой полевой МРТ малого грызунов Модели поликистоз почек для<em&gt; В Vivo</em&gt; Фенотипирование и медикаментов мониторинга

Several in vivo pre-clinical studies in Polycystic Kidney Disease (PKD) utilize orthologous rodent models to identify and study the genetic and molecular ...

Generation of Microtumors Using 3D Human Biogel Culture System and Patient-derived Glioblastoma Cells for Kinomic Profiling and Drug Response Testing

Генерация Microtumors Использование 3D человека биогель системы культуры и терпеливый происхождения клеток глиобластомы для Kinomic профилирование и тестирования реагирования на наркотики

The use of patient-derived xenografts for modeling cancers has provided important insight into cancer biology and drug responsiveness. However, they are ...

Depletion of Mouse Cells from Human Tumor Xenografts Significantly Improves Downstream Analysis of Target Cells

Истощение мышиных клеток из ксенотрансплантатов опухолей человека значительно улучшает Downstream Анализ клеток-мишеней

The use of in vitro cell line models for cancer research has been a useful tool. However, it has been shown that these models fail to reliably mimic ...

Optimized Analysis of In Vivo and In Vitro Hepatic Steatosis

Optimized Analysis of In Vivo and In Vitro Hepatic Steatosis

Оптимизированный анализ<em&gt; В Vivo</em&gt; и<em&gt; In Vitro</em&gt; Стеатоз печени

Establishing a system of procedures to qualitatively and quantitatively characterize in vivo and in vitro hepatic steatosis is important for metabolic ...

Ultrasound-guided Intracardiac Injection of Human Mesenchymal Stem Cells to Increase Homing to the Intestine for Use in Murine Models of Experimental Inflammatory Bowel Diseases

УЗИ руководствуясь внутрисердечной введения мезенхимальных стволовых клеток человека увеличить самонаведения для кишечника для использования в мышиных моделях экспериментальных воспалительные заболевания кишечника

Crohn&#39;s disease (CD) is a common chronic inflammatory disease of the small and large intestines. Murine and human mesenchymal stem cells (MSCs) have ...

3D Ultrasound Imaging: Fast and Cost-effective Morphometry of Musculoskeletal Tissue

3D УЗИ: быстрый и экономически морфометрия костно-мышечной ткани

The developmental goal of 3D ultrasound imaging (3DUS) is to engineer a modality to perform 3D morphological ultrasound analysis of human muscles. 3DUS ...