В работе описана методика высокочастотного ультразвукового исследования in vivo сердечно сосудистой системы низших позвоночных на ранних стадиях их развития. Основой экспериментальной установки, используемой в исследованиях, является сканирующий акустический микроскоп с пространственным разрешением 20 мкм, совмещенный с оптическим инвертированным микроскопом. Показано, что пространственная и временная разрешающие способности сонографического модуля являются достаточными для визуализации структуры сердца и регистрации движения его компонентов. Экспериментальные работы выполнены на особях Misgurnus fossilis и Danio rerio , находящихся на предличиночной стадии развития. Исследуемые организмы после иммобилизации помещалась в иммерсионную ячейку сонографического модуля, а ультразвуковые данные записывалась в зависимости от пространственных координат и времени. Полученные ультразвуковые сканы отчетливо показывают структурные элементы сердца, на них различаются отражения ультразвуковых сигналов от стенок сердца и элементов крови. В сканах выявляется периодичность ультразвукового пространственно-временного сигнала по временной переменной, соответствующая ритму сердечной деятельности. Продемонстрировано, что по выделенным ультразвуковым сигналам можно определить траекторию движения стенок сердца в различных его областях, а также проводить измерения скорости кровотока. Найдено, что вертикальная компонента скорости элементов крови составляет примерно 0,8 и 0,08 мм/с во время систолы и в паузе, соответственно.
низшие позвоночные, сердечно сосудистая система, сонография, сканирующий акустический микроскоп
1. Giardoglou P., Beis D. On Zebrafish Disease Models and Matters of the Heart. Biomedicines, 2019, vol. 7, no. 1, p. 15.
2. Бурлаков А.Б., Мачихин А.С., Хохлов Д.Д., Гадзаов А.Ф. Использование акустооптики для выявления локальной гетерогенности желтка в период подготовки к появлению спонтанной двигательной активности у эмбрионов вьюна, Misgurnus fossilis. Биомедицинская радиоэлектроника, 2019, № 2, с. 47-53. @@Burlakov A.B., Machikhin A.S., Khokhlov D.D., Gadzaov A.F. Using acousto-optics to identify local heterogeneity of the yolk in preparation for the appearance of spontaneous locomotor activity in embryos of the loach, Misgurnus fossilis. Biomeditsinskaya radioelektronika, 2019, no. 2, pp.47-53. (In Russ.)
3. Костомарова А.А. Объекты биологии развития. М.: Наука, 1975, c. 321. @@Kostomarova A.A. Developmental biology objects. M.: Nauka, 1975, p. 321. (In Russ.)
4. Daetwyler S., Günther U., Modes C.D., Harrington K., Huisken J. Multi-sample SPIM image acquisition, processing and analysis of vascular growth in zebrafish. Development, 2019, vol. 146, no. 6, dev173757, pp. 1-10.
5. Keller P.J., Schmidt A.D., Wittbrodt J., Stelzer E.H.K. Reconstruction of Zebrafish Early Embryonic Development by Scanned Light Sheet Microscopy. Science, 2008, vol. 322, no. 5904, pp. 1065-1069.
6. Salman H.E., Yalcin H.C. Advanced blood flow assessment in Zebrafish via experimental digital particle image velocimetry and computational fluid dynamics modeling. Micron, 2020, vol. 130, no. 3, 10280.
7. Sun L., Lien C.L., Xu X., Kirk Shung. K. In Vivo Cardiac Imaging of Adult Zebrafish Using High Frequency Ultrasound (45-75 MHz). Ultras. Med. Biol. 2008, vol. 34, no. 1, pp. 31-39.
8. Huang C.C., Su T.H., Shih C.C. High-resolution tissue Doppler imaging of the zebrafish heart during its regeneration. Zebrafish, 2015, vol. 12, no. 1, pp. 48-57.
9. Wang L.W., Huttner I.G., Santiago C.F, Kesteven S.H., Yu Z.Y., Feneley M.P., Fatkin D. Standardized echocardiographic assessment of cardiac function in normal adult zebrafish and heart disease models. Dis. Model. Mech., 2017, vol. 10, no. 1, pp. 63-76.
10. Fanga Y., Suna Y., Luo C., Gu J., Shi Z., Lu G., Silvestre J.-S., Chen Z. Evaluation of cardiac dysfunction in adult zebrafish using high frequency echocardiography. Life Sciences, 2020, vol. 253, p. 117732.
11. Evangelisti A., Schimmel K., Joshi S., Shah K., Fisch S., Alexander K.M., Liao R., Morgado I. High-Frequency Ultrasound Echocardiography to Assess Zebrafish Cardiac Function. J. Vis. Exp., 2020, Mar 12, vol. 157, e60976.
12. Титов С.А. Бурлаков А.Б., Зинин П.В., Богаченков А.Н. Измерение скорости звука в тканях эмбрионов костистых рыб. Изв. РАН. Сер Физическая, 2021, том 85, № 1, с. 140-144. @@Burlakov A.B., Titov S.A., Zinin P.V., Bogachenkov A.N. Measuring the Speed of Sound in Tissues of Teleost Fish Embryos. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 2021, vol. 85, no. 1, pp. 103-107. (In Russ.)
13. Burlakov A.B., Titov S.A., Bogachenkov A.N. Ultrasonic monitoring of early development of lower vertebrate embryos. J. of Physics: Conf. Series, 2020, vol. 1679.
