Murina ekokardiografi och ultraljudsundersökningar

Summary

Denna video demonstrerar användning av en spårgående högfrekventa ultraljudssond att utföra ekokardiografi på en sövda mus. De metoder som beskriver både konventionella tvådimensionella och M-läge mätningar av hjärtfunktionen vid sidan av nyare, mer kraftfulla verktyg som färg-Doppler, stam analys, samt generella och riktade kontrast bildbehandling.

Abstract

Gnagarmodeller av hjärtfunktionen patofysiologi innebär ett värdefullt forskningsverktyg för att undersöka mekanismen i sjukdomen samt testa nya läkemedel. ¹ Ekokardiografi ger en kraftfull, icke-invasiv verktyg för att seriellt bedöma hjärtats morfometri och funktion i ett levande djur. ² Genom att använda denna teknik på möss innebär unika utmaningar på grund av den ringa storlek och snabb puls av dessa djur. ³ Tills nyligen var det få ultraljud system kan utföra kvalitet ekokardiografi på möss, och dessa i allmänhet saknade bildens upplösning och bildhastighet behövs för att få riktigt kvantitativa mätningar . Nyutgivna system som VisualSonics Vevo2100 ge nya verktyg för forskare att noggrant och icke-invasivt undersöka hjärtfunktionen hos möss. Detta system genererar bilder med hög upplösning och ger analysfunktioner liknande dem som används med mänskliga patienter. Även färg Doppler har funnits i över 30 år hos människor, har denna värdefulla tekniken först nyligen varit möjligt i gnagare ultraljud. Har bred applikationer för ekokardiografi, inklusive möjligheten att snabbt bedöma flödet riktverkan i fartyg och genom ventiler ^4,5 Färg-Doppler, och att snabbt identifiera ventil uppstötningar. Sila analysen är en kritisk förväg att utnyttjas för att kvantitativt mäta regionala myokardiell funktion. ⁶ Denna teknik har potential att upptäcka förändringar i patologi, eller upplösning av patologi, tidigare än konventionella tekniker. Tillsammans med tillägg av tredimensionell bild återuppbyggnad, volymetrisk bedömning av hela organ är möjligt, bland annat visualisering och bedömning av hjärt-och kärlsjukdomar strukturer. Murina-kompatibla kontrastbildsteknik kan också möjliggöra volymetrisk mätning och vävnadsperfusion bedömning.

Protocol

1. Förberedelse för avbildning

1. Börja med att säkra en isofluran sövda mus till en djur-hantering plattform i ryggläge. Placera en noskon över djurets näsa och mun för att leverera 0,5-1% isofluran för att upprätthålla anestesi.
2. Säkra tassar av musen till elektroderna med ledande gel. Säkerställa en lämplig EKG, kroppstemperatur vid 37 ° C och kontrollera andningsfrekvens för fysiologiska bedömning under avbildning.
3. Applicera hårborttagningskräm på bröstet och övre delen av buken av musen.
4. Efter 2 minuter, använda våta gasbinda bort till krämen.

2. Vänster parasternal längdaxel uppfattning

1. När musen har förberetts för avbildning, luta den vänstra sidan av plattformen för att rotera djurhantering plattformen 30 grader om anterioposterior axeln.
2. Rikta in givaren i vertikalt läge och vrid 10 grader moturs med skåran riktad mot den bakre delen av musen.
3. Nästa, medan det i två-dimensionella visning / video "B-läge", lägre givaren över vänster parasternal linjen tills hjärtat kommer i bild. När lungartären kommer i visa, samla in bilder och lagra dem.
4. Fortfarande i B-läget, flytta givaren vänster eller höger tills aorta utflödet och spetsen kommer i sikte. Några rotation av sonden kan vara nödvändig för att säkerställa korrekt anpassning till den långa axeln i hjärtat.
5. Använd videoinspelning för att få fram data för senare analys. Minimera synfält för att säkerställa högsta bildfrekvensen möjligt för nedströms regionala stam analyser. Varje gång en video spelas in, är de föregående 100 bilder sparas.
6. Växla till Color Doppler-läge genom att välja "Color Doppler". Även Color Doppler har funnits i över 30 år hos människor, har denna teknik först nyligen varit möjligt i gnagare ultraljud.
7. Om du snabbt vill kontrollera riktning och hastighet av blodflöde, digitaliserar Doppler fönstret överlägg flödet från rött, vilket indikerar flödet mot sonden, till blå, vilket indikerar flödet bort från sonden. Förvärva de nödvändiga bilder genom att ta bilder.
8. När alla Color Doppler data har erhållits, växlar instrumentet till Puls-Wave Doppler-läge, den endimensionella syfte används för att digitalt bedöma riktning blodflödet och hastighet över tiden.
9. Flytta sonden något mot huvudet av musen tills lungartären kommer i bild. I samband med hjärtsvikt, kan PW / Color Doppler mätningar av lungartären kan användas som en ersättning för rätt hjärtfunktionen. Ta bilder som du vill.

3. Vänster mitten av papillär kort axel

1. Kort-axeln ekokardiografi ger en utsikt över hela vänster kammare kontrakt i en koncentrisk mode, och tillåter en exakt B-och M-mode baserad bedömning av hjärtfunktionen och morfometri.
2. I B-läge, från parasternal längdaxel visa, rotera givaren ortogonala till vänster parasternal långa axeln tanke på den nivå av papillär muskeln.
3. Säkerställa korrekt placering längs vänster kammare. Båda papillarmusklerna ska vara klart synliga och separeras, vilket ger en horisontell tvärsnittsbild.
4. Med M-läge, placera provvolym genom centrum av ventrikeln och skaffa information.
5. Om så önskas, bifoga, initiera och utnyttja 3-dimensionell motor för att få de bilder som behövs för fullständig 3-dimensionell rekonstruktion.
6. Fysiologi inställningar, inklusive andningsfrekvens och EKG, är inställda för gating 3D bild fånga i slutet av diastole
7. 3D-avbildning motorn startas vid fotograferingen i slutet av diastole.
8. När slutet av diastole 3D capture är komplett, fysiologi inställningar för andningsfrekvens och EKG-in för gating 3D-bilden fånga i slutet av systole
9. 3D-avbildning motorn startas vid fotograferingen i slutet av systole.

4. Subcostal (fyra kammare) för

1. Den subcostal anser är den bästa metoden för att mäta kompetens och tryck gradienter över mitralisklaffstenos.
2. Luta det övre vänstra hörnet av plattformen hela vägen ner. Orient givaren mot höger axel med musen, hålla korta axelsrotationen av sonden.
3. I B-mode, lägre givaren över den övre delen av buken så att den vilar under membranet. Visualisera mitralisklaffstenos med färg Doppler som beskrivits tidigare.

5. Aorta se

1. Rotera djuret hantering plattform i den vänstra laterala trycksår ​​position. Den vänstra sidan av plattformen bör lutas så långt som möjligt. Därefter lutas orientera givaren så långt upp som möjligt, längs med musen på den nivå avskulderbladet.
2. Sänk givaren sämre än den högra axeln längs den främre axillarlinjen. Visualisera aortabågen, och skaffa bilder.
3. Höj huvudet av musen, och lägre givaren i suprasternal skåran på musen. Visualisera blodflöde med hjälp av färg Doppler, och få bilder.

6. Representativa resultat

1. Det är en lång axel bild av hjärtat i B-mode visar både vänster kammare och en liten del av höger kammare.
2. Här var en vänster kort axel syn på en annan hjärta tas i M-läge. Den övre bilden visar läget för provvolym rad i gult genom centrum av kammaren. Den nedre bilden är en endimensionell spår av ovanstående rad över tid samt beräkningar av morfometri i cyan
3. Detta är en bild av aortabågen i B-läge. Det slutna aortaklaffen kan ses till vänster och i blodkärlen som försörjer huvudet, armar och händer av musen kan ses till höger.
4. Radial Sila analys utfördes på en mus innan att utveckla hjärt dysfunktion, som visas i den övre bilden och en mus med globala hypokinesis och regionala dyssynkroni, visas på den nedre bilden. Båda fenotyper var framkallade genom tvärgående aorta sammandragning, en musmodell av ökad afterload.
5. I figuren är den tid visas på x-axeln och den radiella belastningen, i procent, visas på y-axeln. Sila analys möjliggör regional bedömning av hjärtfunktionen som annars kan gå obemärkt förbi i konventionella tekniker som M-läget, som bara direkt åtgärder funktion av den främre fria väggen och den bakre väggen.
6. Den främre fria vägg visas i grönt. Den rosa linjen visar sidovägg visas i rosa. Den bakre väggen visas i cyan. Den sämre fria väggen visas i blått. Den bakre septal vägg visas i gult. Den främre septum visas i magenta, och den genomsnittliga visas i svart.

Figur 1. Vänster parasternal längdaxel uppfattning i B-läge.

Figur 2. Vänster kort axel uppfattning i M-läge.

Figur 3. Utsikt över aortabågen i B-läge.

Figur 4. Radial Sila Analys av två möss 12 veckor efter TAC. Grön = myra. fri vägg. Rosa = sidovägg. Cyan = bakre vägg. Blå = inf. fri vägg. Gul = inlägg. septal vägg. Magenta = främre septum. Svart = genomsnittlig A) Mus med bibehållen funktion. B) Mus med globala hypokinesis och regionala dyssynkroni.

Discussion

Serial hög frekvens ekokardiografi har visat sig vara ett kraftfullt verktyg för icke-invasiv, högupplösta bedömning av hjärtfunktionen morfologi och funktion, särskilt i musmodeller av hjärtsjukdom. Att upprätthålla fysiologisk kroppstemperatur samt jämförbara hjärtfrekvens mellan möss genom att justera anestesi nivån före hämta bilder, är kritisk till framgång för denna metod. Alla bilder bör erhållas med samma biomarkörer (t.ex. parasternal långa axeln bildbehandling vid papillär muskler). Slutligen bör en analys av bilder göras på ett konsekvent sätt (t ex en enda, blind utredare) för att säkerställa reproducerbarhet och avsaknad av partiskhet.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Vevo 2100 Imaging System (120V)	VisualSonics, inc.	VS-11945
Vevo 2100 Imaging Station 1	VisualSonics, inc.	SA-11982
Ultrasound Gel	Parker Laboratories Inc.	01-08
Isoflurane	Abbott Laboratories	05260-05
Vevo Compact Dual Anesthesia System	VisualSonics, inc.	SA-12055