Следующий протокол описывает методологию сбора и анализа эхокардиографических изображений, используемых для получения объема левого предсердия (LAV) диаметр, аорта (Ао) и диаметр легочной артерии (ПА) у мышей. Этот метод является неинвазивным, нетерминалу процедура, которая позволяет оценить сердечно-легочной функции.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Мышиные эхокардиографии из левого предсердия, аорта и легочная артерия
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Настоящая методика учит исследователь, как измерить и использовать LAV в качестве суррогата хронических отметках левого желудочка диастолического давления через эхокардиографии, а также для получения измерения диаметра аорта и ПА у мышей.
Мыши в возрасте старше 10 сут возраста могут быть проанализированы с использованием настоящего технику. Методика состоит из 3-х основных этапов: установка, захвата изображений и анализа изображений. Шаг установка состоит из получения мышь под наркозом с 1% изофлуран, бритье, и запись на пленку его в положении лежа на спине на нагретую борту EKG, где приобретение изображение будет иметь место. Этап получения изображения состоит из обучения для идентификации структур сердца и получения всех необходимых изображений с корреспондентскому зондом и оси для того, чтобы иметь возможность рассчитать объемы и диаметры. Стадию анализа изображений заключается в измерении ранее полученных изображений с помощью компьютерного программного обеспечения.
Введение
Настоящая методика учит исследователя, как измерить и использовать LAV, диаметр аорта и диаметр PA с 2D-эхокардиографии у мышей под изофлуран. Сердечная недостаточность с сохраненной фракцией выброса (HFpEF) у пожилых людей страдают до 10% в те 80 лет и старше 1 и приводит к значительной заболеваемости и смертности. Значительная смертность также происходят от легочной гипертензии (ЛГ), коварного процесса заболевания, дарящих с подобными симптомами, как HFpEF, в которых повышенное давление легочной артерии приводит к одышке, физической нагрузке прогрессирующей недостаточности правых отделов сердца, и часто смерть. 2 Растущая распространенность как HFpEF и PH означает необходимость разработки метода , который позволяет для точной оценки и мониторинга мероприятий в мышиных моделях в неинвазивным, нетерминального подход.
Старение приводит к ухудшению диастолической функции с помощью изменений в желудочковой-артПерс жесткости, сосудистая дисфункция, воспаление 3, нарушение регуляции кальция 4, снижение β-адренергической отзывчивость, и ухудшение физического состояния производства замедлилось активного отдыха и увеличение пассивной жесткости. Со временем это приводит к увеличению давления наполнения ЛЖ и компенсирующего расширения LA. 5
Хотя другие этиология , такие как клапанной дисфункции (митральной или стеноз) и инфильтративных процессов вызывают возвышенностей в давлении и объеме в Лос - Анджелесе 1, Европейское общество кардиологов поддерживает добавление размера LA в качестве неинвазивного отражения функции ЛЖ. 6
Корреляция между объемом LA и инвазивными мерами диастолической функции были изучены у мышей. LA объем коррелируют с различиями в функции определяются Инвазивно в возрастных группах как для 14- и 31-месячных млед. В 14-месячных мышей, объем LA коррелируют с тремя стандартными инвазивными мерами диастолической функции -dP / dtmin (R 2 = 0,5, р <0,05), Tau (постоянная времени релаксации (г 2 = 0,6, р <0,05), а также левого желудочка конечного диастолического давления (r 2 = +0,25, р <0,05). в течение 31 месяцев-старых мышей, корреляции между объемом LA и -dP / dtmin (R 2 = 0,92, р < 0,05) и LVEDP (R 2 = 0,61, р <0,05) были очевидны , хотя отношения с Tau была менее ясна. Поэтому объем LA увеличился с диастолического нарушениями не только по группам , но в возрастных группах. 7
Исследования функции сердца в мышиных моделях с использованием методов катетера для оценки работы сердца, хотя строгий и надежный, ограничены из-за их несовместимости с повторных оценок. 8 Альтернативы инвазивных мер , таких как МРТ и 3D - ЭхоКГ может быть такжеболее точные, чем 2D эхокардиографическими методов, но они более дороги; 2D эхокардиография считается достаточным для оценки объема LA. 9, 10
Оценка объемов LA и диаметра ПА с эхокардиографии позволяет дискриминации между моделями, которые производят первичные увеличение сопротивления легочной артерии, что приводит к увеличению диаметра ПА без изменения давления LA или LAV от тех, где легочную артерию и левое предсердие и увеличить, как в результате повышенного давления наполнения на левой стороне сердца. Этот подход был принят Скалиа и др. который показал, что у людей, эхокардиографической легочную артерию Соотношение левого предсердия (ePLAR) является параметром, чтобы точно различать больных с предварительно легочного капиллярного гипертензии и пост-capillaryhypertension. 11
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Все животные заботятся в соответствии с руководящими принципами Национальных институтов здравоохранения Руководство по уходу и использованию лабораторных животных в Бейлор медицинского колледжа.
1. Установить вверх
- Включите систему эхокардиографической. Запустите программу, выбрав "Сердечные измерений" из выпадающего меню, отображаемого и нажмите кнопку "Initialize".
- Для того, чтобы начать новое исследование, нажмите на кнопку "Новый" в верхней части экрана и ввести демографическую информацию о мыши в исследовании. Например, ID мыши, пол, дата рождения, а также имя оператора, выполняющего исследование.
- Включите контролируемой температурой платы ЭКГ, нажав на кнопку "TEMP ON / OFF". Установите его до температуры 39 ° С с помощью стрелок вверх и вниз.
- Чтобы приступить к настройке анестезии камеру, сначала убедитесь, что уровень кислорода и Isoflurane являются подходящими в каждой из систем доставки. Поместите мышь в наркоз камере и индуцируют с изофлуран и кислорода до лежачие, а затем передать его лицу маску. Убедитесь, что мышь правильно наркозом, зажимая лапой и проверки из-за отсутствия движения. Поддерживать изофлуран на самом низком уровне, что позволяет избежать положительный ответ на снятие лапа.
- Поместите мышь в положении лежа на спине на контролируемой температурой борту ЭКГ и ленты каждый лапу к элементу корреспондента датчика на плате. Необязательно использовать крем для улучшения преобразователь сигнала.
- Применяют искусственные слезы мазь глазная смазки на глазах мыши, чтобы предотвратить сухость кожи.
- После того, как мышь, приклеенный к плате ЭКГ, наблюдать ЭКГ трассировку в нижней части монитора. Монитор сердечного ритма на протяжении всего исследования, чтобы обеспечить наилучшие результаты. ЧСС 400 уд / мин является идеальным. Частота сердечных сокращений ниже этого диапазона может предложить Isoflurane эффекты.
- Убедитесь, что мышь продолжает получать кислород иизофлуран через лицевую маску.
- Используйте электрическую бритву для бритья мех тела от мыши передней грудной клетки и верхней части брюшной полости. Используйте крем для депиляции, если это необходимо для дальнейшего обеспечения удаления меха.
- Поместите щедрое количество геля преобразователя в грудной клетке мыши.
2. Получение изображения
- Измерение левого предсердия
- Найдите ручку под доски ЭКГ. С помощью ручки регулировки угла наклона подвижной доски ЭКГ, в котором была помещена мышь. Начните с настройки платы ЭКГ до 30 - 45 ° угол вдоль оси X и 0 ° угол вдоль оси Y. Авторы относятся к нему как "лежачем" положении. Используйте это положение для всех приобретения левого предсердия измерений.
- Поместите голову на 25 МГц сканирования в эхокардиографической подвижной зажим рычага в длинной оси зрения. Убедитесь в том, чтобы выбрать Сердечный фильтр для измерения и В-режиме 2D в системе эхокардиографической.
- Обратите внимание на то, что эхокардиографический набор крутящих моментов регулировки оси X и Y, которые можно перемещать по часовой стрелке или против часовой стрелки. Поверните их, чтобы получить длинное представление оси сердца на уровне аортального тракта оттока и приобретают 5 с видеозаписи. Приобретать сканирование, нажав на кнопку "Cine Store" на клавиатуре системы эхокардиографической. Используйте эту функцию, чтобы вычислить улучшенный неполноценными измерение LA.
- После приобретения фильма, переключить эхокардиографический вид на M-режиме, нажав на кнопку "M-Mode" на клавиатуре системы эхокардиографической.
- Обратите внимание сагиттальный вид и курсор. Поместите курсор так, что она охватывает всю LA на уровне аортального пути оттока. Приобретать 3 изображения этого нового вида. Приобретать сканирование, нажав на кнопку "Frame Store" на клавиатуре системы эхокардиографической. Используйте эту функцию для вычисления измерения переднезадней в Лос-Анджелесе.
- Вернуться в В-режиме, нажав кнопку "B-Mode", но т на клавиатуре системы эхокардиографической.
- Поверните подвижный кронштейн зажим множества 90 ° по часовой стрелке. Это позволит установить сканирующую головку в короткой оси зрения.
- С помощью оси Y вращающий момент найти внутрисуставной перегородку. Убедитесь в том, чтобы визуализировать стенку предсердия. Приобретают 5 с видеозаписи. Приобретать сканирование, нажав на кнопку "Cine Store" на клавиатуре системы эхокардиографической. Используйте эту функцию для расчета Медио-Боковой измерение LA.
Рисунок 1: "Supine" Position. Представление мыши в "лежачем" положении. Примерно 30 - 45 ° угол вдоль оси X и 0 ° угол вдоль оси Y. Это положение используется для получения всех измерений левого предсердия.т = "_blank"> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
- Измерение больших сосудов
- Продолжить путем обмена сканирующую головку на 25 МГц для сканирующей головки 30 МГц. Снять крышку головки блока на 25 МГц сканирования от подвижного зажимного рычага и поместить сканирующую головку на 30 МГц вместо. Убедитесь в том, чтобы выбрать брюшную Измерения фильтра и В-режиме 2D в системе эхокардиографической.
- Найдите ручку под доски ЭКГ. С помощью ручки регулировки угла наклона подвижной доски ЭКГ, в котором мышь лежит. Начните с настройки платы ЭКГ под углом 5 ° по оси X и углом 60 ° по оси Y. Используйте этот podition для приобретения аортой и легочными измерений артерию. Обратитесь к этому как положение «стоя вверх».
- С помощью X и Y оси регулировки крутящих моментов в наборе эхокардиографической, получить длинное представление оси сердца на уровне аортального тракта оттока и приобретают 5 с видеозаписи. Приобретать тысе сканирование, нажав на кнопку "Cine Store" на клавиатуре системы эхокардиографической. Используйте эту функцию для расчета аортального диаметра.
- После приобретения фильма, повернуть подвижный рычаг зажима множества 90 ° по часовой стрелке. Это позволит установить сканирующую головку в короткой оси зрения.
- С помощью оси Y момента обнаружения легочной артерии на уровне ее бифуркации и приобрести 5 с видеозаписи. Приобретать сканирование, нажав на кнопку "Cine Store" на клавиатуре системы эхокардиографической. Используйте эту функцию для расчета легочную артерию диаметра.
Примечание: Исследователь может использовать визуализацию Доплера в качестве инструмента для обеспечения правильной идентификации легочную артерию. При желании, после завершения шага 2.2.5 нажмите кнопку "PW" на клавиатуре системы эхокардиографической для получения изображений Доплера. Если характерные легочные волны обводка замечены, исследователь может быть уверен, что правильное местоположение было определено.
> - Чтобы безопасно извлечь мышь из доски EKG, удалить гель из груди мыши и удалить ленту из конечностей.
- Выключите систему подачи анестетика и кислорода. Вернуть мышь в клетку и не оставляйте мышь без присмотра, пока он не пришел в сознание достаточное для поддержания грудины лежачее.
- изображение Перенос
- Используйте флэш-диск USB для передачи изображений, собранных в системе эхокардиографической в компьютер. Вставьте флэш-накопитель USB в USB-порт в системе эхокардиографической.
- Выберите исследование или исследования для передачи, нажав на название (ы) исследования.
- Нажмите на кнопку "Copy To" кнопку, расположенную на верхней части экрана. Новое окно, показывающее файлы и каталоги будут приложениеуха. Выберите каталог, соответствующий флэш-накопитель USB просто вставлен и нажмите кнопку "OK".
- Извлеките USB флэш-накопитель из системы эхокардиографической и вставить его в USB-порт компьютера, который будет использоваться для анализа.
- Запустите программу эхокардиографический. Нажмите на кнопку, расположенную на верхней части экрана "Copy From". Обратите внимание новое окно с указанием файлов и каталогов. Выберите исследования, которые будут скопированы из каталога, соответствующего флэш-накопителя USB просто вставлен и нажмите кнопку "OK".
- После копирования файлов, наблюдать за ними в списке исследования. Для начала анализа исследования, дважды щелкните на его имени и выберите имя оператора анализа.
- Анализ левого предсердия
ПРИМЕЧАНИЕ: Для всех следующих предсердные измерений используют электрокардиограмму в качестве ориентира для выбора P-волну в качестве отправной точки, когда исследователь хочет измерить LA. Это соответствует предварительно мерцательной сокращения времени, когда йе LA находится на самой большой мощности.- Выберите клип, соответствующий улучшенный неполноценными измерения левого предсердия (этап 2.1.3). Определить заранее предсердии сокращения времени, используя электрокардиограмму в качестве руководства. Таким образом, полость оценивается по величине мощности.
- На панели инструментов в верхней части экрана, нажмите на "Инструменты", а затем "Измерения". Появится новое окно. Нажмите на иконку "Линейное расстояние измерения Инструмент" (это соответствует первой иконке в левом верхнем углу окна). Измерьте полость на ее наибольшего диаметра.
- Выберите изображение, соответствующее размеру переднезадней левого предсердия (этап 2.1.5). Определить заранее предсердии сокращения времени, используя электрокардиограмму в качестве руководства. Таким образом, полость оценивается по величине мощности. Для того, чтобы измерить его повторить шаг 4.2.2.
- Выберите изображение, соответствующее Медио-поперечный размер левого предсердия (этап 2.1.8). Определить заранее предсердии ContracВремя ния с помощью ЭКГ в качестве руководства. Таким образом, полость оценивается по величине мощности. Измерьте полость от межпредсердной перегородки к противоположной стенке в диагональном моды. Для того, чтобы измерить его повторить шаг 4.2.2.
Примечание: Повторите шаги 4.2.1 через 4.2.4, по крайней мере в 3 раза и получить средние значения, чтобы минимизировать ошибку.
- Анализ больших сосудов
ПРИМЕЧАНИЕ: Для всех следующих больших измерений суда используют электрокардиограмму в качестве ориентира для выбора времени после комплекса QRS, как точки, где исследователь хочет измерить. Это соответствует точке, где большие суда находятся на самой большой мощности.- Выберите клип, соответствующий аорте (этап 2.2.3). Определить точку после КСС с помощью ЭКГ. Измерить диаметр под углом 90 ° с помощью стенки емкости, в качестве эталона. Для того, чтобы измерить его повторите шаг 4.2.2
- Выберите клип, соответствующий легочную артерию (этап 2.2.5). Определить точку после QRS с помощью ЭКГ. Измерить диаметр под углом 90 ° с помощью стенки емкости, в качестве эталона. Выберите плоскость над бифуркацией легочной артерии. Для того, чтобы измерить его повторить шаг 4.2.2.
Рисунок 2: "Постоянный вверх" Положение. Представление мыши в "стоячей" вверх позиции. Примерно 5 ° угол вдоль оси X и 60 ° угол вдоль оси Y. Это положение используется для получения диаметров артерии аорты и легочной. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 3: легочную артерию Доплера. Характеристика легочную артерию допплерографии. Исследователь может использовать визуализацию Доплера в качестве инструмента для обеспечения правильной идентификации легочную артерию.пустым "> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
3. Сообщение Процедура восстановления животных
Анализ 4. Изображение
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Оценка объемов LA и диаметра ПА с эхокардиографии позволяет дискриминации между моделями, где увеличение сопротивления приводит к легочной артерии к увеличению диаметра ПА без изменения в LAV от тех, где легочную артерию и увеличение левого предсердия являются результатом повышенного давления наполнения, левая сторона сердца. Изображения , показывающие различия в двух pathophysiologies показаны на рисунке 4. Образы Лос-Анджелесе и ПА от молодых, гипоксия индуцированной л...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Есть три важных шагов, чтобы успешно измерить LAV, аорта и PA диаметры. Во время набора параметров, важно, чтобы полностью удалить шерсть на груди; неспособность сделать это приведет к созданию помех качество изображения. Во время Image Acquisition шаги важно получить каждое изображение с их соответствующим зондом и фильтром, как кадры в секунду варьируются от зонда для исследования: то есть 25 МГц и кардиологических фильтр для оценки LAV и 30 МГц и брюшной полости фильтра для оценки диаметров аорта и PA. Исследователь ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторам нечего раскрывать.
Благодарности
Эта работа была поддержана Центром старения Хаффингтона при Медицинском колледже Бейлора, гериатрии, Кардиологическим центром CVS DeBakey в Хьюстонской методистской больнице и BCM, NIH RO-1 HL 13870 до ML Entman, а также премией за развитие карьеры # IK2BX002410 от Министерства по делам ветеранов США (LMP), Программа исследований и разработок биомедицинских лабораторий.
Мы безмерно благодарны Марку Энтману, доктору медицины, за то, что он поделился своей мудростью и поддержал эту работу.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Vevo 770 система микровизуализации высокого разрешения in vivo | Visual Sonics | Vevo 770-120 | Эхокардиографическое оборудование |
| 707B RMV (микровизуализация в реальном времени) 30 МГц Сканирующая головка с инкапсулированным преобразователем | Visual Sonics | 707B-256 | Микровизуализационная головка в реальном времени |
| 710B RMV (Real Time MicroVisualization) 25 МГц Сканирующая головка с инкапсулированным преобразователем | Visual Sonics | 710B-159 | Микровизуализация в реальном времени Сканирующая головка |
| Vevo интегрированная железнодорожная система, включая блок физиологического мониторинга; | Система ингаляционной | ||
| VetEquip VE2627 | Система анестезии | ||
| изофторан | Henry Schein | 50033 | |
| Электрическая бритва | Wahl | General supply | |
| Крем для эпиляции | Nair | General supply | |
| Transductor cream Parker | |||
| Transductor gel | Parker | ||
| Standard Марлевые салфетки | McKeeson | Общее снабжение | |
| Лента | Durapore | Общее снабжение | |
| Носовой обтекатель | Для введения анестезии | ||
| Water | |||
| Ветеринарная глазная мазь | Puralube | Общее снабжение | Для профилактики сухости |
| Аппликаторы с ватными наконечниками | Общая поставка | ||
| USB-накопителя Общая | поставка |
Ссылки
- Upadhya, B., Taffet, G. E., Ping, C., Kitzman, D. W. Heart failure with preserved ejection fraction in the elderly: scope of the problem. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 83, 73-87 (2015).
- Mclaughlin, V. V., Archer, S. L., et al. ACCF / AHA Expert Consensus Document Expert Consensus Document ACCF / AHA 2009 Expert Consensus Document on Pulmonary Hypertension A Report of the American College of Cardiology Foundation Task Force on Expert Consensus Documents and the American Heart Association. Circulation. , 2250-2294 (2009).
- Cieslik, K. A., Taffet, G. E., Carlson, S., Hermosillo, J., Trial, J., Entman, M. L. Immune-inflammatory dysregulation modulates the incidence of progressive fibrosis and diastolic stiffness in the aging heart. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 50 (1), 248-256 (2011).
- Tate, C. A., Taffet, G. E., Hudson, E. K., Blaylock, S. L., McBride, R. P., Michael, L. H. Enhanced calcium uptake of cardiac sarcoplasmic reticulum in exercise-trained old rats. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 258 (2), H431-H435 (1990).
- Kitzman, D. W., Daniel, K. R. Diastolic Heart Failure in the Elderly. Heart Failure Clinics. 3 (4), 437-453 (2007).
- Sanderson, J. E., Rusconi, C., et al. How to diagnose diastolic heart failure a consensus statement on the diagnosis of heart failure with normal left ventricular ejection fraction by the Heart Failure and Echocardiography Associations of the European Society of Cardiology. Eur Heart J. , 2539-2550 (2007).
- Medrano, G., Hermosillo-Rodriguez, J., et al. Left Atrial Volume and Pulmonary Artery Diameter Are Noninvasive Measures of Age-Related Diastolic Dysfunction in Mice. The Journals of Gerontology Series A: Biological Sciences and Medical Sciences. (16), 1-10 (2015).
- Franco, F., Thomas, G. D., et al. Magnetic Resonance Imaging and Invasive Evaluation of Development of Heart Failure in Transgenic Mice With Myocardial Expression of Tumor Necrosis Factor- . Circulation. 99, 448-454 (1999).
- Jenkins, C., Bricknell, K., Marwick, T. H. Use of real-time three-dimensional echocardiography to measure left atrial volume: Comparison with other echocardiographic techniques. Journal of the American Society of Echocardiography. 18 (9), 991-997 (2005).
- Ujino, K., Barnes, M. E., et al. Two-dimensional echocardiographic methods for assessment of left atrial volume. The American journal of cardiology. 98 (9), 1185-1188 (2006).
- Scalia, G. M., Scalia, I. G., et al. ePLAR - The echocardiographic Pulmonary to Left Atrial Ratio - A novel non-invasive parameter to differentiate pre-capillary and post-capillary pulmonary hypertension. International Journal of Cardiology. 212, 379-386 (2016).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
