Abstract 4143515: Microbubble Cavitation Under Ultrasound Causes Microvessel Deformation at Mega-Hertz Frequency: Insights into Microvascular Mechanics
Notice bibliographique
Résumé
Background: There is growing interest in understanding microbubble ( MB ) behavior under ultrasound ( US ) in complex in vivo environments, to optimize safety and efficacy for various clinical applications, e.g. , large molecule drug delivery, temporary blood-brain-barrier opening, and thrombus disintegration. However, there have been few mechanistic in vivo studies due to the challenges of visualizing vibrating MBs in the circulation at high temporal resolutions. Our study elucidates MB interactions with surrounding microvessels using ultra-fast intravital imaging of the rat cremaster muscle. Hypothesis: MB vibration-induced stress deforms surrounding microvessels in vivo. Deformations are influenced by not only the US parameters, but also the biomechanical properties of the vessel wall. Methods: Definity® was injected via the femoral artery of anesthetized rats and imaged in externalized cremaster muscle using an ultrafast microscope (up to 12 Mfps). Concurrently, a single US pulse of 6-10 cycles [1 MHz, peak negative pressures ( PNP ) 0.5-2.0 MPa] was delivered. Images were analyzed to calculate MB and vessel dimensions and to perform Fourier analyses. Stress-strain curves were generated using normal stress exerted by the MB (derived from the linearized Euler’s equation) and measured circumferential vessel strain (Diameter/initial Diameter-1). Results: MBs expanded in both circular and elliptical shapes (Fig 1A), and vibrated nonlinearly under US. Vessels vibrated in-phase with the MBs at higher PNP (Fig 1B). Fourier analyses revealed nonlinear vessel vibration (Fig 1C) at fundamental and harmonic US frequencies. Calculated normal stress exerted by the MB of three MB-vessel pairs displayed linear relationships with measured circumferential vessel strain (Fig 1D), with slopes (representing Young’s modulus, or stiffness) between 0.6-1.7 MPa. Conclusions: We demonstrate, for the first time, microvascular harmonic behavior in response to MB vibration under US; the associated bioeffects warrant further investigation. Finally, we introduce a novel method for measuring in vivo microvessel stiffness using MBs as mechanical probes, where vessel stiffness is represented by the slope of the presented stress-strain curve.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».