臨床前超音波影像之心臟功能研究應用

二十世紀中葉開始，動物模型廣泛被用於了解人類疾病的生理及病理情形，每年有7500萬的囓齒動物被應用於微生物、藥理、毒物和免疫學等相關研究，其中小鼠占最多數。使用非侵入性的影像系統有助於長時間觀察小鼠疾病模型的變化，以獲得更完整訊息及減少小鼠犧牲數量。超音波影像系統可適用於不同部位之檢測，例如腹部、心臟、神經血管及婦產科超音波等。因應小鼠模型所發展的高頻超音波亦具相同優勢外，可及時及測量血流訊息，更適用於評估心臟的功能表現。其中灰階超音波、運動模式、杜卜勒模式及對比劑模式可分別提供不同影像訊息，為了驗證本實驗室所研發的高頻超音波系統正確性與穩定性，綜合上述模式的臨床評估方法，用於已知的小鼠疾病模型，並且以區別性與再現性結果，證明其系統正確性、穩定性及方法的適用性。從實驗結果發現，心肌肥厚小鼠模型與對照組小鼠在28週觀察過程中，Hypertrophiy Index皆有顯著差異性(p-value<0.04)。而心肌梗塞模型與對照組小鼠在術前與術後兩週及四週的Tei Index 相較下，皆有顯著差異性(p-value<0.005)，進一步與病理切片結果驗證，超音波影像術後的心肌厚度為0.43±0.13mm與病理切片的結果0.5mm是接近的。此外在對比劑實驗中，結紮手術後的小鼠心臟灌注實驗時其前壁與側壁分別增強約5.64-8.88dB及 6.52-10.46dB，其中前壁梗塞處略低於側壁正常的區域的平均顯影強度，再者平均穿流時間及達最大峰值時間相較於正常區域則較為延長。綜合上述結果，本實驗室中所建立的40 MHz高頻超音波影像系統，可運用心臟相關的不同臨床方法有效區別正常與異常小鼠模型，未來將持續研發其他相關應用如三維超音波及組織杜卜勒等，以期未來對臨床前的生物醫學研究有更多之貢獻。

關鍵字

高頻超音波；小動物模型；心肌肥厚症；心肌梗塞症

並列摘要

Mouse is the most common animal model used to understand human disease from the mid-twentieth century. High frequency ultrasound system (HFUS), with the advantages of real-time imaging and non-invasive properties, is suitable to trace the progression of disease without sacrificing animals. In this thesis, we studied the accuracy and stability of the HFUS with cardiomyopathy hypertrophy and myocardial infarction models of mice. First, the cardiomyopathy hypertrophy mice have significant difference with control mice in Hypertrophy Index during 4 months. Second, the myocardial infarction model of post-surgery two weeks and four weeks also has significant difference with control mice in Tei Index. About the myocardial thickness, the biopsy result (0.5mm) is closed to the estimation of HFUS(0.43 ± 0.13mm). In contrast perfusion experiments, there is slightly lower intensity in anterior infarct region (5.64-8.88dB) than normal lateral region(6.52-10.46dB). Moreover, the Mean Transit Time and Peak Time are also longer than normal region. Our study demonstrated the use of HFU system in pre-clinical study and we plan to provide more valuable information with 3D ultrasound and tissue Doppler in the future.

並列關鍵字

High-Frequency Ultrasound ； Small Animal Models ； Cardiomyopathy Hypertrophy ； Myocardial Infarction Disease

參考文獻

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