Muriene Echocardiografie en Ultrasound Imaging

Summary

Deze video demonstreert het gebruik van een rail gemonteerd hoogfrequente ultrasone sonde naar echocardiografie te voeren op een verdoofde muis. De methoden beschrijven zowel conventionele twee-dimensionale en M-mode metingen van de hartfunctie in aanvulling op nieuwere, krachtige tools zoals kleur Doppler, rek-analyse, maar ook algemene en gerichte contrast beeldvorming.

Abstract

Knaagdier modellen van cardiale pathofysiologie vormen een waardevol hulpmiddel om onderzoek mechanisme van de ziekte en testen van nieuwe therapieën. Echocardiografie ¹ biedt een krachtige, niet-invasieve tool om serieel te beoordelen cardiale morfometrie en functie in een levend dier te onderzoeken. ² Echter, met deze techniek op muizen vormt unieke uitdagingen als gevolg van de geringe omvang en de snelle hartslag van deze dieren. ³ Tot voor kort, weinig ultrasound systemen die in staat zijn de kwaliteit echocardiografie op muizen, en die over het algemeen ontbrak het beeld resolutie en frame rate die nodig zijn om echt kwantitatieve metingen te verkrijgen . Onlangs vrijgegeven systemen zoals de VisualSonics Vevo2100 biedt nieuwe tools voor onderzoekers om zorgvuldig en niet-invasieve onderzoeken hartfunctie bij muizen. Dit systeem leidt tot hoge resolutie beelden en biedt analysemogelijkheden vergelijkbaar met die gebruikt bij menselijke patiënten. Hoewel de kleur Doppler is beschikbaar voor meer dan 30 jaar in de mens, is deze waardevolle technologie pas sinds kort mogelijk in knaagdieren echografie. ^4,5 Color Doppler heeft een brede toepassingen voor echocardiografie, inclusief de mogelijkheid om stroom gerichtheid snel te beoordelen in schepen en door middel van kleppen, en om snel te identificeren klep regurgitatie. Stam analyse is een kritische tevoren dat wordt gebruikt om kwantitatief te meten regionale myocardiale functie. ⁶ Deze techniek heeft het potentieel om veranderingen in de pathologie, of de resolutie van de pathologie te detecteren, eerder dan conventionele technieken. In combinatie met de toevoeging van drie-dimensionale beeldreconstructie, volumetrische beoordeling van hele organen is mogelijk, inclusief visualisatie en evaluatie van de cardiale en vasculaire structuren. Muizen-compatibele contrast beeldvorming kan ook zorgen voor volumetrische metingen en weefselperfusie beoordeling.

Protocol

1. Voorbereiding voor imaging

1. Begin met het beveiligen van een isofluraan verdoofde muis om een ​​dier-handling platform in de rugligging. Plaats een neus over de neus van het dier en de mond tot 0,5-1% isofluraan te leveren aan de anesthesie te onderhouden.
2. Zet de poten van de muis naar de elektroden met geleidende gel. Zorgen voor een passende ECG, lichaamstemperatuur bij 37 ° C en controleer ademhaling tarief voor fysiologische beoordeling tijdens beeldvorming.
3. Van toepassing ontharingscrème op de borst en bovenbuik van de muis.
4. Na 2 minuten, gebruik nat gaas te verwijderen om de crème.

2. Left parasternale lange as te bekijken

1. Zodra de muis is voorbereid voor de beeldvorming, tilt de linker kant van het platform voor het dier handling-platform draaien 30 graden over de anterioposterior as.
2. Plaats de transducer in de verticale positie en draai 10 graden tegen de klok met de inkeping wees naar de achterkant van de muis.
3. Volgende, terwijl in de twee-dimensionale weergave / video "B-mode", hoe lager de transducer over het linker parasternale lijn tot het hart in beeld komt. Zodra de longslagader in zicht komt, verzamelen foto's en opslaan.
4. Nog steeds in B-mode, verplaatst u de transducer links of rechts totdat de aorta uitstroom en de apex in zicht komen. Sommige rotatie van de probe kan nodig zijn om een ​​goede uitlijning te met de lange as van het hart.
5. Gebruik video-opname van gegevens voor verdere analyse te verkrijgen. Minimaliseer het gezichtsveld aan de hoogste framerate mogelijk voor downstream regionale stam analyses te garanderen. Elke keer dat een video is vastgelegd, zijn de voorafgaande 100 frames opgeslagen.
6. Schakel over naar de Color Doppler-modus door het selecteren van "Color Doppler." Hoewel Color Doppler is beschikbaar voor meer dan 30 jaar in de mens, is deze technologie pas sinds kort mogelijk in knaagdieren echografie.
7. Om snel toezicht op de richting en snelheid van de bloedstroom, de Doppler raam overlay digitaliseert de stroom van rood, wat aangeeft stromen naar de sonde, naar blauw, wat aangeeft vloeien uit de buurt van de sonde. Acquire nodig beelden door beelden vast te leggen.
8. Zodra alle Color Doppler gegevens zijn verkregen, schakelt het instrument Pulse-Wave Doppler Mode, de een-dimensionale weergave gebruikt voor het digitaal beoordelen de bloedstroom richting en snelheid in de tijd.
9. Licht beweegt de sonde in de richting van de kop van de muis tot de longslagader komt in zicht. In het kader van hartfalen, kan PW / Color Doppler metingen van de longslagader worden gebruikt als een surrogaat voor rechts hartfunctie. Maak foto's naar wens.

3. Links mid-papillaire korte as

1. Korte-as echocardiografie geeft een uitzicht over de hele linker ventrikel contracting van projecten in een concentrische mode, en een accurate B-en M-mode gebaseerde beoordeling van de hartfunctie en morfometrie.
2. In de B-mode, uit de parasternale lange as bekijken, draai de transducer loodrecht op de links parasternale lange as uitzicht op het niveau van de papillaire spier.
3. Zorg voor een goede locatie langs de lengte van de linker ventrikel. Beide papillaire spieren moet duidelijk zichtbaar zijn en van elkaar gescheiden, waardoor een horizontale dwarsdoorsnede.
4. Met de M-stand, plaats het monster volume door het centrum van het ventrikel en het verwerven van data.
5. Indien gewenst, hechten, initiëren en maken gebruik van de 3-dimensionale motor om de beelden die noodzakelijk zijn voor volledige 3-dimensionale reconstructie te verkrijgen.
6. Fysiologie instellingen, waaronder ademhaling en ECG, worden ingesteld voor het gating 3D beeld vast te leggen in eind-diastole
7. De 3D-beeldvorming motor wordt gestart voor het imago vast te leggen in eind-diastole.
8. Zodra de eind-diastole 3D-capture is voltooid, worden de fysiologie de instellingen voor ademfrequentie en ECG-set voor gating de 3D beeld vast te leggen in eind-systole
9. De 3D-beeldvorming motor wordt gestart voor het imago vast te leggen in eind-systole.

4. Subcostal (vier kamer) te bekijken

1. De subcostal uitzicht is de beste aanpak voor het meten van competentie en druk gradiënten de mitralisklep.
2. Kantel de linker bovenhoek van het platform helemaal naar beneden. Plaats de transducer in de richting van de rechter schouder van de muis, het handhaven van de korte-as rotatie van de sonde.
3. In de B-mode, hoe lager de transducer op de buik, zodat het rust onder het middenrif. Visualiseer de mitralisklep met behulp van kleuren Doppler zoals eerder beschreven.

5. Aorta te bekijken

1. Draai de dier-handling platform in de linker laterale decubitus positie. De linkerkant van het platform moeten zoveel mogelijk worden gekanteld. Vervolgens oriënteren de transducer, gekanteld zo ver als mogelijk, over de lengte van de muis op het niveau van deschouderblad.
2. Laat de transducer inferieur is aan de rechter schouder langs de anterieure axillaire lijn. Visualiseer de aortaboog, en het verwerven van afbeeldingen.
3. Til het hoofd van de muis, en laat de transducer in de suprasternal uitsparing van de muis. Visualiseer de bloedstroom het gebruik van kleur Doppler, en het verwerven van afbeeldingen.

6. Representatieve resultaten

1. Dit is een lange-as uitzicht op het hart in de B-modus en toont zowel de linker ventrikel en een klein gedeelte van de rechter ventrikel.
2. Hier was een linker korte as van een andere hart genomen in M-mode. De bovenste afbeelding toont de positie van het monstervolume lijn in het geel door het midden van de kamer. De onderste afbeelding is een eendimensionale spoor van de regel hierboven loop van de tijd en berekeningen van morfometrie in cyaan
3. Dit is een weergave van de aortaboog in B-mode. De gesloten aortaklep kan worden gezien op de linker-en de bloedvaten levert het hoofd en de bovenste ledematen van de muis is te zien aan de rechterkant.
4. Radiale Strain analyse werd uitgevoerd op een muis voorafgaand aan het ontwikkelen van hart dysfunctie, weergegeven in de afbeelding en een muis met wereldwijde hypokinesis en regionale dyssynchronie, weergegeven in de onderste afbeelding. Beide fenotypen werden geïnduceerd door middel van dwarse aorta-vernauwing, een muis model van verhoogde afterload.
5. In de figuur wordt de tijd weergegeven op de x-as en de radiale spanning als een percentage, wordt getoond op de y-as. Strain analyse maakt het mogelijk voor de regionale evaluatie van de hartfunctie die anders onopgemerkt blijven in conventionele technieken zoals M-modus, die alleen direct maatregelen functie van de voorste vrije muur en de achterste muur.
6. De voorste muur is vrij in het groen weergegeven. De roze lijn toont de laterale wand is te zien in roze. De achterste wand is te zien in cyaan. De mindere vrije wand wordt weergegeven in blauw. De achterste wand septum wordt weergegeven in het geel. De voorste septum wordt getoond in magenta, en het gemiddelde wordt weergegeven in zwart.

Figuur 1. Linker parasternale lange as te bekijken in de B-mode.

Figuur 2. Linker kort as te bekijken in de M-mode.

Figuur 3. Uitzicht op de aortaboog in B-mode.

Figuur 4. Radial Strain Analyse van de twee muizen 12 weken post-TAC. Groen = ant. free muur. Roze = laterale wand. Cyan = achterste muur. Blauw = inf. free muur. Geel = post. septal muur. Magenta = anterior septum. Zwart = gemiddelde A) Muis met behouden functie. B) Muis met een wereldwijde hypokinesis en regionale dyssynchronie.

Discussion

Serial hoge frequentie echocardiografie heeft ontpopt als een krachtig hulpmiddel voor niet-invasieve, hoge-resolutie beoordeling van de cardiale morfologie en functie, met name in muismodellen van hart-en vaatziekten. Handhaven van fysiologische lichaamstemperatuur en vergelijkbare hartslag tussen muizen door het aanpassen van de verdoving niveau van voor het verwerven van beelden, is cruciaal voor het succes van deze methode. Alle afbeeldingen moeten worden verkregen met dezelfde biomarkers (bijv. parasternale lange as beeldvorming bij de papillaire spieren). Ten slotte moet de analyse van beelden worden uitgevoerd op een consistente wijze (bijvoorbeeld een enkele, verblind onderzoeker), de reproduceerbaarheid en de afwezigheid van vooringenomenheid te verzekeren.

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