Summary
이 프로토콜의 목적은 비 침습적 및 M B- 모드 초음파 심장 검진 및 컬러 / 맥파 도플러 촬상을 이용하여 횡 대동맥 수축에 의해 생성 된 심장 질환의 마우스 모델에서 심장 구조적 및 기능적 변화를 평가하는 것이다.
Protocol
이 프로토콜은 워싱턴 대학의 기관 동물 관리 및 사용위원회의 가이드 라인을 따른다.
1. 수술 절차 및 이미징을위한 준비
- TAC 또는 가짜 수술에 따라 C57BL / 6 마우스는 이전 10 설명했다.
- 일주일 TAC 또는 가짜 수술 후, 1 L / 분 O 2 혼합 2 % 이소 플루 란을 유도 챔버에 마우스를 마취. 발가락이나 꼬리 끼에 응답하지 않는하여 적절한 마취를 확인합니다. 마취 동안 건조를 방지하기 위해 눈에 수의학 연고를 사용합니다. 제모 크림을 적용하여 가슴 털을 제거합니다. 70 % 에탄올로 마우스 피부를 소독.
- 앙와위에서 동물 처리 플랫폼에 마우스를 고정합니다. 1 L / 분, O2와 혼합 1 % 이소 플루 란 - 마취 일정한 수준을 유지하기 위해, 0.5을 제공하는 원추형 두부를 사용한다.
- 마우스의 발에 전극 젤을 적용하고는 전극 패드에 테이프.
- 체온을 모니터링하는 직장 프로브를 삽입한다. 가열 패드 또는 램프를 통해 37 ℃의 체온을 유지한다.
- 마우스 가슴, 심장 위에 놓인 주로 지역에 미리 예열 초음파 젤의 레이어를 적용합니다. 주 : 초음파 젤을 제거하고 이미지를 만드는 절차 후 멸균 거즈와 마우스를 건조.
대동맥 궁보기 2. 사용 B 모드 및 도플러 영상은 가로 대동맥 수축을 평가하는
- 대동맥, 동맥 주요 가지, 및 협착 부위를 시각화하기 위해 대동맥 궁보기를 얻기 위해 B-모드 설정을 사용한다.
- 욕창 좌측 위치로 마우스를 회전 가능한 한 최대 플랫폼의 왼쪽을 기울인다. 수직으로 독립하여 초음파 변환기를 잡고 마우스의 턱을 향해 노치 가리키는 오른쪽 흉골 라인을 따라 가슴에 놓습니다. 참고 : 마우스 흉부를 압축하지 마십시오 transd을 내릴 때ucer; 압력의 최소량이 요구된다.
- 견갑골의 수준에서 변환기를 기울여 대동맥 궁이보기에 올 때까지 약간 시계 방향으로 회전한다. 무명 동맥 (IA)과 왼쪽 경동맥 (LCCA) (그림 1)의 분기 사이에있는 가로 대동맥 수축 사이트를 관찰합니다.
참고 : 수축이 가짜로 작동하는 마우스에서 검출되지 않는다.
- 수축 사이트에서 혈액 흐름의 방향성과 속도를 모니터링하는 컬러 도플러 모드로 전환하기 위해 워크 스테이션에서 "컬러 도플러"버튼을 클릭합니다. 취득하고 "시네 저장"버튼을 클릭하여 이미지를 저장합니다.
- 최고 속도로 협착 제트를 검색 할 수축 사이트에 바로 원위부 웨이브 도플러 모드, 장소 샘플 볼륨 (점선 커서 상자) 펄스로 전환하기 위해 "PW 도플러"버튼을 클릭 한 다음 "PW 도플러"버튼을 클릭 대동맥 FL 파형을 구하는흐름 및 측정 최대 속도 (그림 2).
- 압력 구배 = 4 × V의 최대 2 : 변성 베르누이의 식을 이용하여 수축 위치에 걸쳐 압력 차이를 계산한다. 만 추가 분석을 위해 40 ~ 80 mmHg의 범위의 압력 구배와 마우스를 포함한다.
흉골 긴 축보기 3. 사용 B-모드와 M 모드 이미징 심장 크기 및 수축성을 평가하기
- 마우스가 플랫폼에서 앙와위로 누워, 마우스의 머리에 노치 가리키는 수직 방식으로 변환기를 개최합니다. 왼쪽 흉골 라인에 가슴 평행에 변환기를 낮 춥니 30 ° 시계 반대 방향으로 돌립니다.
- 심장의 전체 장축 "시상"보기를 얻기 위해 B 모드 이미지를 사용합니다. 트랜스 듀서의 각도를 조정하고 좌심실의 심실 중격 벽, 오른쪽 심실 벽의 약간의 부분을 시각화하는 깊이 초점을 맞 춥니 다. 에스심장 벽 두께 및 챔버 치수 이상 측정 이미지 집결지. "심장 패키지"를 사용하여 선택한 다음과 같은 IVS 또는 LVAW, LVID 및 LVPW 등의 매개 변수 및 측정을 얻기 위해 각각의 매개 변수에 해당하는 선을 그릴 이미지를 클릭.
- 심장 벽의 움직임 패턴을 관찰하고 무 운동, 운동 감소증 및 비동기를 포함한 가능한 운동 이상, 확인합니다.
주 : 무 운동 각각 심장 벽의 이동 전체 및 부분 손실을 나타낸다 운동 감소증. 비동기 불규칙, 조정되지 않은 심장 벽의 움직임을 나타낸다. - 젖꼭지 근육의 수준에서 LV 벽에 수직으로 M 모드, 장소 M 모드 커서로 전환, 심장 크기와 분수 단축 (그림 3) 이후 측정을위한 이미지를 수집.
흉골 짧은 축보기, 심장 형태와 기능을 평가하기 위해 사용 B-모드와 M 모드 이미징 4.
- FR옴 흉골 긴 축보기, 트랜스 듀서 시계 방향으로 90 ° 회전하여 흉골 단축보기를 얻을 수 있습니다. 명확하게 보이는 오른쪽 (2, 4시 방향)에있는 유두 근육 모두, B-모드에서 마음의 수평 단면 "가로"보기를 제공하기 위해 변환기를 조정합니다.
- M 모드로 전환 좌심실의 중간 수준에서 M 모드 축에 배치합니다. 취득 및 심장 벽의 두께, 실 치수 및 소수 단축 (그림 4) 이후 측정을위한 저장 이미지. "심장 패키지"를 사용하여, SAX IVS 또는 LVAW, LVID 및 LVPW 포함 (단축), 이미지를 클릭에서 선택 매개 변수 측정을 얻기 위해 각각의 매개 변수에 해당하는 선을 그립니다.
참고 : 여기에서 얻어진 측정은 흉골 긴 축보기 (그림 5)에서 얻은 것과 밀접하게 연관되어야합니다.
꼭대기 개의 챔버보기, 사용 5.수축기 및 이완기 기능을 평가하기 위해 도플러 영상
- 화면 하단의 심방과 왼쪽과 오른쪽 심실을 시각화 꼭대기 사 실 뷰를 얻습니다. B 모드에서, 단축의 관점에서, 아래 각도로 마우스의 머리 플랫폼의 상부 좌측 코너를 기울 마우스의 오른쪽 어깨쪽으로 배향 변환기. 이 정점을 향해 찾고 마음의 "코로나"보기를 달성하기 위해 필수적이다.
- B 모드에서 승모판 시각화 및 승모판의 끝에 샘플 볼륨 (점선 커서 박스)를 배치하는, 컬러 도플러 모드로 전환.
- PW 도플러 모드로 전환 승모판을 통해 흐름 패턴을 평가합니다. 승모판 혈류의 방향 도플러 프로브 커서 평행 정렬. 최고 속도 (그림 6)를 결정하기 위해 프로브 각도보다 20 °를 사용합니다.
- 나중에 측정을 위해 이미지를 저장합니다. "심장 패키지"를 사용하여 "MV 흐름을 선택. "각 매개 변수를 클릭하고 측정 값을 얻기 위해 줄을 해당 그릴 가능한 측정은 다음과 같습니다. 피크 E 속도 (초기 활성 심실 휴식과 충전을), (IVRT를 속도 (후반 심방 수축으로 작성), 승모판 isovolumic 이완과 수축 시간을 정점 IVCT 각각), 및 배출 시간 (ET).
- MPI = (IVCT + IVRT) / ET에 의한 심근 성능 지수 (MPI)를 계산합니다.
동물의 6. 사후 절차 처리
- 필요한 경우 복강 수술 동물에 진통 및 / 또는 멸균 생리 식염수를 제공합니다.
- 동물이 발생하기 쉬운 위치에 가열 패드에 복구 할 수 있습니다. 이 흉골 드러 누움을 유지하기 위해 충분한 의식을 회복 할 때까지 무인 동물을 두지 마십시오. 완전히 회복 될 때까지 다른 동물의 회사에 절차를 거친 동물을 반환하지 않습니다.
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Representative Results
그림 1은 가짜 (그림 1A)를 실시 마우스 심장이나 TAC 수술 (그림 1B)의 대동맥 궁보기의 B 모드 이미지를 보여줍니다. 대동맥 궁, 무명 동맥, 경동맥을 왼쪽, 왼쪽 쇄골 하 동맥이 표시됩니다. 대동맥 협착이 TAC에 명확하게 볼 수 있습니다하지만 마음을 가짜 없습니다. 대동맥보기에서 컬러 도플러 이미지는 그림 2A에 표시됩니다. 함입 사이트 전체 대동맥 흐름의 파형 PW 도플러 영상 (도 2B)에 의하여 촬영되었다. 성공적인 TAC는 하류 크게 증가 유속 수축 사이트 (TAC 마우스에서 일반적으로 ~ 4m / 초)으로 이어질 것입니다. 수축에 걸쳐 압력 차이가 수정 베르누이의 식 (도 2c)에있어서, 최대 유속에 기초하여 산출 하였다.
그림 3 (그림 3A) 또는 TAC 심장 (그림 3B)의 흉골 긴 축보기의 B- 및 M 모드 이미지를 보여줍니다. 상판은 좌심실의 심실 중격 및 사기 또는 TAC 생쥐 우심실 부분의 B 모드 화상을 나타낸다. 하단 패널은 가짜 또는 TAC 마우스에서 여러 심장 사이클의 M 모드 트레이싱을 보여줍니다. 심장 치수의 측정은 좌심실 앞쪽 벽 두께 (LVAW), 좌심실 내경 (LVID), 이완기 및 수축기에 좌심실 후벽의 두께 (LVPW)를 포함하여 표시됩니다. 가짜 수술에 비해 TAC 대상 마우스 마음에 크게 증가 벽 두께를합니다.
그림 4는 가짜 (그림 4A) 또는 TAC 심장 (그림 4B)의 흉골 단축 뷰의 이미지를 보여줍니다. 각 패널의 상부는 M 모드 축을 표시합니다 (dott좌심실의 가운데에 배치 ED 라인). 각 패널의 하부는 전술 한 바와 같이 심장의 치수를 나타내는 선 추적 M 모드이다. 비후의 마커로서 심실 중격의 두께를 정확하게 측정 할 수있다. LVAWd 및 LVPWd에 의해 평가로 TAC 대상 마우스는 벽 두께를 증가 보였다, LVISd 및 LVISs에 의해 평가로 심실 팽창은 LVFS과 LVEF에 의해 평가로 수축력을 감소하고, LV 질량 (그림 5) 증가했다.
그림 6은 transmitral 흐름 패턴 (그림 6C, D)의 B 모드 정점 사 실 뷰 (그림 6A, B) 및 PW 도플러 이미지를 보여줍니다. 피크 E와 속도, IVCT, IVRT 및 ET의 측정이 표시됩니다. 전자 / A 비와 MPI는 (- I 그림 (e)) 계산됩니다. 건강한 마우스의 심장은 E / A 비 ≥1와 MPI 값 ≤0.5 있습니다. 디아와 병리 적 상태에서stolic 또는 TAC, 감소 된 E / A 비율 및 / 또는 증가 된 MPI 값 실시 마우스 같은 심장 수축 기능 장애는 일반적으로 관찰된다.
그림 외과 (A) 또는 TAC (B)를 가짜를 실시 마우스 심장의 대동맥 아치보기 1. B 모드 이미지. 무명 동맥 (IA)를 포함한 주요 대동맥 분기, 경동맥 (LCCA), 왼쪽 쇄골 하 동맥을 왼쪽 (LSA)가 표시됩니다. TAC 시각화하지만 마음을 모의 할 수는 없습니다 (흰색 화살표)이 가로 대동맥 수축을합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
Transve 그림 2. 색상 / PW 도플러 영상RSE 대동맥 궁보기. 컬러 (A)과 가짜 및 TAC 마음에서 PW (B) 도플러 이미지에서 대동맥 혈액 FOW이 표시됩니다. PW 도플러 영상에서 얻은 피크 대동맥 속도 수정 베르누이의 식 (C)에 따른 압력 구배를 계산하기 위해 사용된다. 이러한 데이터는 ~ 70 mmHg의 압력 구배 성공적인 TAC 수술을 확인한다. * P <0.05 대. 가짜. 데이터는 SEM ± 평균으로 표현 N TAC에 대한 위장 15이고 n = 13 =됩니다. 학생의 t- 테스트가 통계적 유의성을 결정하는 데 사용되었다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
마우스 심장의 그림 3. 흉골 긴 축 (PLAX)보기 수술 (A) 또는 TAC (B)를 가짜를 실시. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
마우스 심장도 4 흉골 단축 (PSAX)보기 수술 (A) 또는 TAC (B)를 모의 대상. M 모드 이미지가 (상부 패널 황색 점선) 샘플 볼륨의 위치 및 심박 측정을 나타낼 이완기 및 수축기 (하부 패널의 파란색 선)의 차원. 별표는 유두 근육을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5. 심장 형태 학적 및 그림 4와 같이 수행 하였다 단축보기 TAC. M 모드 영상에 따라 기능 변경의 심 초음파 평가. (A) LVAWd, 이완기의 좌심실의 앞쪽 벽 두께. (B) LVPWd, 이완기에 심실 후벽의 두께를 떠났다. (C) LVIDd는, 이완기에 심실 내경을 떠났습니다. (D) LVIDs, 수축기에 좌심실 내경. (E) LVFS, 좌심실 분획 단축. LVFS (%) = (- LVIDd LVIDs) / LVIDd × 100 %. (F) LVEF, 좌심실 구혈률. LVEF (%) = (LVEDV-LVESV) / LVEDV × 100 %. LVEDV 및 LVESV은 각각 좌심실 이완 기말 및 수축 기말 용적을 나타낸다. LV 볼륨과 구혈률은 정확하게 Simpso에 의해 평가된다 N의 방법. LV 볼륨은 심실에 피팅 다수의 디스크에 의해 추정된다 심슨 체적 = [영역 (1) + 영역 (2) + ... + 영역 (N)] × 길이. 심슨 영역과 길이는 장축과 단축의 관점에서 LV의 내막 경계를 추적함으로써 얻어진다. (G) LV (좌심실) 질량. LV 질량 (mg)을 = 1.05 X [(LVIDd + LVPWd + IVSd) 3 - (LVIDd) 3]. 요인 1.05은 심근의 특정 밀도를 나타냅니다. (H) HR, 심장 박동. * P <0.05 대. 가짜. 분석 마우스의 수는 각 패널 바와 같다. SEM 학생의 t- 테스트가 통계적 유의성을 결정하는 데 사용되었다 ± 데이터를 평균으로 표현된다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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그림 6. 평가 도플러 영상. (A와 B) 가짜 (A)의 B-모드 정점 사 실 뷰 또는 TAC (B)의 마음으로 Transmitral 혈액 흐름의. LV, 뇌실 왼쪽; RV, 우심실; MV, 승모판 막; TV, 삼첨판 막; LA, 중앙 홀 왼쪽; RA, 우심방. (C 및 D) 가짜 (C) 또는 TAC (D) 중심부 트랜스 승모판 혈류 PW 도플러 파형. 관련 측정 값이 표시됩니다. (E) E / A, 피크 E와 속도 비. (F) IVCT, isovolumic 수축 시간. (G) IVRT, isovolumic 휴식 시간. (H) ET, 배출 시간. (I) MPI, 심근 성능 지수. * P <0.05 대. 가짜. 분석 마우스의 수는 각 패널 바와 같다. 데이터는 평균값으로 표현되고77; SEM 학생의 t- 테스트가 통계적 유의성을 결정하는 데 사용되었다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
심장 초음파 널리 심장병 2,6의 설치류 모델에서 심장 기능을 평가하기 위해 사용되었다. 이러한 압력 볼륨 루프 측정 (11) 침입 또는 터미널 방법 비교 및 생체 심장 (12), 심 초음파가 살고있는 동물의 지속적인 심장 구조 및 기능 변화를 평가하기위한 강력하고 비 침습적 인 도구를 제공 작동합니다. 신뢰성있는 데이터를 얻기 위해,주의가 가열 장치 및 마취 레벨을 조정함으로써 다양한 생리 13 내에 체온과 심박을 유지하는 것이 중요하다. 모든 이미지는 상이한 균주 또는 유전자형 생쥐의 사이의 비교를 용이하게하기 위해 지속적으로 표준화 촬상 방법에 따라 캡처되고 분석되어야한다.
TAC는 일반적으로 마우스 1 심장 비대 및 심부전을 유발하는데 사용된다. 도플러에 의한 수축 사이트에서 압력 구배의 비 침습적 측정영상은 마우스 압력 과부하의 정도의 신뢰성 평가를 나타냅니다. 성공적인 TAC는 일반적으로 압력 구배를 생성 ≥40 mmHg로. 너무 낮거나 너무 높은 압력 구배와 마우스를 제외 할 동안 압력 과부하의 유사한 정도를 실시 만 마우스, 추가 분석을 위해 포함되어야한다. TAC 후, 마우스 압력 과부하의 정도 및 시험 마우스의 유전 적 배경을 따라 4 주 설정 한 후 1 ~ 2 주 내에 심장 비대, 심장 팽창 발전 할 것으로 예상된다. 상술 한 바와 같이 동적 심장 리모델링 및 TAC 다음 기능적 변화를 확실 심 초음파 이미징에 의해 평가 될 수있다.
인간 (14)는 자주 사용하는 반면, 컬러 / PW 도플러는 설치류 초음파 촬상 9 최근 제공되어있다. 여기에 또한 우리가 측정 압력 구배뿐만 아니라 수축기 및 이완기 성능 도플러 영상의 응용 프로그램을 설명했다. 법안승모판과 삼첨판 혈류의 방향성과 속도, 표준 (예., E / A 비, IVRT, IVCT, ET 및 MPI)는 심장 기능에 중요한 정보를 제공합니다. 따라서 심 초음파 영상은 작은 동물에서 심장 생리학 및 병태 생리를 연구하는 중요한 도구를 나타냅니다.
심장 초음파 영상의 한계 측정 변동과 재현성에 관한 것이다. 인터 및 인트라 운영자 변동을 줄이기 위해, 이미지 획득 및 분석 방법을 표준화하는 것이 중요하다. 측정은 여러 음향 창 및 모드 (B 모드, M 모드 및 PW / 컬러 도플러) 적어도 3 별도의 측정으로 수행해야 정확성과 신뢰성을 보장하기 위해 평균되어야한다. 또한, 초음파 방해로 인해 조직의 부종, 수술 상처 및 폐 부종 예컨대 TAC 등의 수술 과정을 거치게 작은 설치류 얻어진다 제한된 음향 창 때로는 낮은 품질의 이미지가 존재빔. 도플러 영상의 경우, 경우에 따라서는 별도의 E와 파도에 도전 특히 TAC 또는 MI 수술을 실시 쥐에 의한 작은 설치류에서 상대적으로 높은 심장 박동에 승모판 흐름의 전체 파형을 얻을 수 있습니다. 심박수를 낮추면 측정을 얻는 것이 도움이 될 수 있지만, 이는 도플러 촬상 따라서 데이터의 해석에 의해 얻어진 값에 영향을 미칠 것이다.
최근 기술 발전으로 새롭게 발매 초음파 시스템은 작은 동물 정확한 정량적 측정을 위해 높은 이미지 해상도 및 프레임 / 샘플링 속도를 제공한다. 새로운 초음파 검사 기술은 심장 기능을 평가 심 초음파의 감도를 향상시키고 심장 병리의 조기 탐지를 허용한다. 예를 들어 스페 클 트래킹 스트레인 영상 (15)은 정확히 지역적 심근 기능을 측정하기 위해 사용되었다. 현재 개발중인 새로운 변환기 기술은 실시간 3D 또는 4D에 대한 가능성을 제공 할 것이다영상. 부피 측정, 조직 관류 평가, 심혈관 질환의 분자 이미징 및 치료제의 전달을 위해 수 있습니다 고급 개발에 심 초음파를 대조.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Anesthesia equipment | Harvard Apparatus, 84 October Hill Road Holliston, MA |
723015 | |
| Vevo 2100 Imaging System | VisualSonics Inc., 3080 Yonge Street Suite 6100, Box 66, Toronto, Ontario, Canada | Vevo 2100 | |
| Aquasonic ultrasound gel | Parker Laboratories, 286 Eldridge Rd, Fairfield, NJ | 03-50 | |
| Isoflurane | Piramal Healthcare, Inc, 3950 Schelden Circle Bethlehem, PA |
NDC 66794-017-25 | |
| F/air anesthesia gas filter unit | A.M. Bickford, Inc, 12318 Big Tree Rd, Wales Center, NY | 80120 |
References
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