Summary
在这里,我们描述和比较两个位置,以获得小鼠的四室视图。这些位置能够量化右侧心室功能,提供可比较的结果,并可互换使用。
Abstract
舒张功能障碍是与压力过载条件相关的右心室 (RV) 改造的一个显著特征。然而,RV舒张功能在实验研究中很少量化。这可能是由于在啮齿动物的四室视图中,RV的可视化技术困难。在这里,我们描述了两个位置,有助于可视化小鼠的四室视图,以评估 RV 舒张功能。
通过将鼠标固定平台向左倾斜和向右倾斜 (LeCa) 或向右倾斜(RiCr),启用了锥形四室视图。两个位置都提供质量相当的图像。从两个位置获得的 RV 舒张函数的结果没有显著差异。这两个位置都相当容易执行。该协议可以合并到已发布的协议中,并支持对 RV 函数进行详细调查。
Introduction
舒张功能障碍是右心室 (RV) 改造1的一个显著特征,与压力过载条件2相关。回声心动图(EchoCG)可用于对RV舒张功能障碍的表征3,4。尽管小动物超声心动图最近取得了发展,但舒张参数的测量很少报告。相比之下,收缩功能的测量被广泛用于转基因小鼠5的表征,以及治疗反应6的评估。
这部分可以解释为从四室视图测量舒张参数的困难。通过倾斜固定平台 LeCa 或 RiCr,可以促进此位置的心脏的可视化。即使使用这些操作,回声心动学家也不会在4,7的手稿中报告它们。因此,这些操作是否提供可比结果仍不清楚。此外,这也排除了为小鼠开发这一位置的标准化命名法。
本研究的目的是描述两个位置,用于四室视图可视化,并比较其结果。为了确定两个位置之间的差异,我们使用了小鼠肺动脉带状(PAB)模型,其中,一个钛夹导致肺动脉的部分闭塞。这种遮挡导致右心室重塑和功能障碍。PAB 操作的完整详细信息可在以前发布的工作3中找到。沙姆操作的小鼠,其中夹子被放置在肺动脉旁边,用于比较。EchoCG 调查在手术后三周使用具有 30 MHz 扫描头的成像系统进行(参见两者的材料表)。 描述小鼠和超声波束之间位置和方向的命名法,如周等人所描述的那样。
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Protocol
该研究根据国家动物实验法规和欧盟指令2010/63进行。准备设备,如之前由布里坦等人8所述。
1. 鼠标准备
- 获得12至13周大的雄性C57Bl6/J小鼠,并在恒定的室温下,以12小时光/暗循环,并可使用标准实验室的巧克力和水,直至实验开始。
- 使用研究所批准的一般麻醉麻醉小鼠麻醉,并检查对脚趾捏合缺乏反应。在轻度麻醉下,用亚曲尼0.8%~1.2%将鼠标固定在加热平台上。将电极凝胶涂到其四肢,以持续监测其心率和温度。
- 用脱毛使小鼠的胸毛脱毛。为了减轻其胸部的压力,不要将超声波耦合凝胶直接涂在胸上;而是将凝胶的一层涂在传感器的尖端。
2. 图像采集
- 带有平台左侧和斜度倾斜的四室视图
- 小鼠制备后,在10°[15]处将平台向左倾斜,然后在10°~15°处以点音。
- 将传感器置于顶点上方,成像平面 [45]到日冕平面和超声光束的中轴,直射颅、后部和左侧,以获得顶面四室视图。按B 模式按钮可激活 B 模式/2-D 图像。
注:传感器可以手动固定,也可以由舞台固定。术语"B 模式"来自使用的成像系统,而不是更熟悉的术语"二维"(二维),并在整个协议中使用。 - 在声学窗口中查找以下结构的外观:左心室 (LV)、左心室 (LA)、RV、右中庭 (RA)、斜面阀 (MV) 和三脚阀 (TV)。
- 在日冕平面中操作成像平面,并围绕中心轴按时和逆时针旋转,直到两个心室都以最长尺寸可视化,并且两个心室都可见。这是四室视图 (图 1)。
- 按Cine 存储按钮保存录制内容。
- 按"扫描/冻结"按钮暂停系统。
- 跨血流速度的测量
- 按"扫描/冻结"按钮激活系统。
- 多次按下叠加按钮可激活 PW(脉冲波)模式的采样音量。
- 在保持获得的四室视图时,使用轨迹球在三角阀的开口处定位样品体积,以测量流入速度(E 和 A 峰值速度)。
- 按PW模式按钮测量流入速度(E 和 A 峰值速度)。
注:由于三头气瓣在此位置难以可视化,因此执行多个测量有助于将样本量与血流正确对齐。在多普勒光束和血流方向之间以最小的入射角执行多普勒采样。获得的血液流动曲线应符合以下条件:1) 流入剖面类似于 M 形,第一个峰值低于第二个峰值;2) 呼吸调制,在灵感时增加振幅;3)在几个测量中最大速度振幅(图2)。 - 按Cine 存储按钮可保存优化的录制。
- 按"扫描/冻结"按钮暂停系统。
- 测量三角环状平面收缩偏移 (TAPSE)
- 按"扫描/冻结"按钮激活系统。
- 按B 模式按钮切换到 B 模式。可能需要对图像进行一些操作才能重新获得正确的四室视图。
- 多次按"叠加"按钮可激活 M 模式的示例音量。使用轨迹球,将样品体积与三角环的横向部分对齐。通过使用轨迹球拉取样本体积的边缘,对齐样本体积的长度,以覆盖心脏周期内心脏运动的整个振幅。
- 按M 模式按钮以激活 M 模式。三元环的运动应显示为波 (图 2)。
- 按Cine 存储按钮保存录制内容。
- 按"扫描/冻结"按钮暂停系统。
- 组织多普勒参数的测量
- 按"扫描/冻结"按钮激活系统。
- 按B 模式按钮以激活 B 模式。
注:在日冕平面上进行一些操作,并围绕图像的中轴逆时针旋转,可能需要重新恢复正确的四室视图。 - 多次按下叠加按钮可激活 TDI(组织多普勒成像)的样本体积。使用轨迹球,将样品体积与三角环的横向部分对齐,其中 RV 自由壁与三角阀形成角度。通过使用轨迹球拉取样品体积的边缘,调整样本体积以包括环形的收缩和舒张极端位置。
-
按组织按钮激活 TDI 模式。
注: TDI 录制的黄色跟踪显示对应于以下条件:1) 类似于倒 M 形状的录制;2) 在硅峰和S峰期间,在两峰和S峰期间,可清楚地区分E'和A'峰;3)在几个测量中最大速度振幅(图2)。 - 按Cine 存储按钮可录制优化的图像。
- 按"扫描/冻结"按钮暂停系统。
- 具有平台右侧和颅式倾斜的四室视图
- 在10°~15°处将平台向右倾斜,然后在10°~15°处颅骨。执行 LeCa 步骤(步骤 2.1、2.2、2.3 和 2.4)的前几节中所述的测量。
注:在调查期间,对苯二苯醚应在0.~1.2之间进行,使小鼠的心率保持在400~440 bpm。在此范围内,可测量的变性血流和组织多普勒 (DTI) 速度的单独峰值。为了避免热损失对流体动力学的影响,记录数据,并在线下执行分析。只有在到期时获得的信号才用于分析。3 - 5 个心跳的测量值是平均的。
- 在10°~15°处将平台向右倾斜,然后在10°~15°处颅骨。执行 LeCa 步骤(步骤 2.1、2.2、2.3 和 2.4)的前几节中所述的测量。
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Representative Results
在小鼠中很难获得四室视图。因此,操作平台位置可以帮助可视化心脏通过改变其在胸部的位置。平台向左和向右倾斜改善了声学窗口,并提供了 B 模式下质量相当的图像(图 1)。获得正确位置后,PW、M 和 TDI 模式的测量提供了质量相当的图像(图 2)。对假和PAB操作的小鼠进行了舒张参数的测量(表1)。两个位置(RiCr 和 LeCa)在舒张参数中给出了类似的结果(表 2)。此外,EchoCG在这两个位置的调查揭示了假人和PAB组之间的相似差异(表2,Dunnet的测试)。相关性分析表明,从这两个便利位置获得的值之间有很好的一致(图3)。由于本研究使用了小群动物,因此应用了非参数测试9,10。某些分析参数的观察者内变异性已发表于3。
图 1: 四室视图的代表性图像。通过将鼠标固定平台向左倾斜和向右倾斜 (LeCa) 或向右倾斜(RiCr),启用了锥形四室视图。洛杉矶 = 左中庭;LV = 左心室;RA = 右中庭;RV = 右心室。请点击此处查看此图的较大版本。
图 2:从两个便利的四室视图位置获得的 TAPSE、TDI 和透水流量测量的代表性图像。TAPSE = 三元环状平面收缩偏移;E' = 右心室松弛速度的早期峰值;A' = 右心室松弛速度的后期峰值;S' = 右心室收缩的速度;E = 舒张三毛虫流入的早期峰值;A = 舒张三毛虫流入的后期峰值。注意灵感(Insp)的转血流量曲线的变化。请点击此处查看此图的较大版本。
图 3:对从两个便利位置获得的数据进行相关性分析。使用非参数斯皮尔曼测试进行相关性分析。请点击此处查看此图的较大版本。
表1:手术后三周操作组的特征。RVFW = 右心室自由壁厚;VTI = 速度时间间隔。
表2:左颅或右颅平台倾斜促进的四室视图结果的比较。显示 EchoCG 派生的 RV 功能参数。由于每只鼠标都在两个位置进行调查,因此使用带符号的 Wilcoxon 测试进行组内比较。§ p > 0.05 在 RiCr 和 LeCa 之间。克鲁斯卡尔-瓦利斯测试,其次是Dunnet的后临时测试,用于多个组比较。表中介绍了两个选定的组间比较的结果。• p < 0.05, = p < 0.01。PAB = 肺动脉带带;LeCa = 左焦耳倾斜;RiCR = 右颅倾斜;E = 舒张三毛虫流入的早期峰值;A = 舒张三毛虫流入的后期峰值;TAPSE = 三元环状平面收缩偏移;e' = 右心室松弛速度的早期峰值;a' = 右心室松弛速度的后期峰值;S' = 右心室收缩的速度;HR = 心率;bpm = 每分钟节拍。
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Discussion
对辅助伞位置的超声心动图RV功能和尺寸评估进行了很好的描述。相比之下,由于技术上的困难,小鼠超声心动图中的尖顶位置被忽视了。使用水平平台位置,很难获得足够的声窗进行四室视图成像。为了便于这个位置的成像,平台可以向左倾斜,类似于患者的左侧定位。这应该导致心脏的向左和更优越的定位,从而改善声学窗口。因此,LeCa 是我们可视化的标准化位置。然而,在大约30%~35%的小鼠中,此位置的图像质量可能不足。在这里,在 RiCr 位置进行成像会很有帮助。
从这些位置,可以测量跨体血流速度(E和A)和组织多普勒速度(E'和A'),提供有关RV舒张功能的信息。我们观察到从两个位置获得的TDI参数之间的良好相关性。不太令人满意的是E的相关性。一般来说,转基因血流剖面的可视化是本文介绍的协议中最具挑战性的部分,并且表现出最高的变异性。组织多普勒对TAPSE和S'的测量提供了RV收缩功能的估计。然而,根据最近的发现,TAPSE的生理意义尚不清楚11。我们不定期测量从apical位置收缩的RV小数面积,因为,在压力过载的情况下,放大的RV的横向部分部分被胸骨部分覆盖,并且从这个位置3不完全可见。因此,在小鼠的表位可视化能够测量临床上经常使用的参数,从而提供更多的信息,从而允许更完整的功能表征。
应变,应变率分析和斑点跟踪超声心动图是心脏超声12的新模式。其高灵敏度可检测心脏功能障碍在初始阶段13,并有能力预测死亡率14;因此,在实验研究中也值得应用。不幸的是,在老鼠身上,RV自由墙部分隐藏在胸骨的阴影后面,这可能会妨碍应变分析。此外,污渍分析需要良好的图像质量和整个自由墙的可视化。
心血管系统通过激活巴氏受体机制15对姿势的变化作出快速反应。因此,可以预期平台的颅面倾斜会导致测量心脏参数的反射变化。事实上,在小鼠16的上部和向下倾斜位置都导致了心率和心电轴的瞬时变化。虽然 90° 头向倾斜会导致心率增加,但 90° 头向下倾斜会导致瞬时且统计上微不足道的心动过速。相反,我们建议仅向任一方向倾斜鼠标 10±±15°。这些轻微的姿势变化没有导致任何可测量的血液动力学活动。
小鼠的LV舒张功能是另一个研究不足的区域。虽然本研究没有测试,但此处介绍的协议应该能够用于LV舒张函数的量化。
小动物EchoCG的理论和实践局限性已经在其他地方详细描述了8。在此协议中,测量以 400-440 bpm 的心率进行。在此心率范围内,可以测量 E 和 A 速度峰值以及 TDI 指标。在较高的心率,峰值合并,使量化是不可能的。由于小鼠的生理心率为500-600bpm,因此该协议中使用的心率相当低。然而,在这个心率范围内的测量似乎可靠,能够区分生理和功能失调的表型3。
我们描述了两个位置的协议,便于从小鼠的四室视图评估 RV 功能参数。这些位置提供可比的结果,可以互换使用。
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Disclosures
作者没有什么可透露的。
Acknowledgments
这项研究由路德维希·博尔茨曼肺血管研究所资助。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| RMV-707B scan head 30 MHz | Visual Sonics | P/N 11459 | mouse scan head |
| VisualSonics Vevo 770® High-Resolution Imaging System | Visual Sonics | 770-230 | ultrasound machine |
| Veet depilation creme for sensitive skin | Veet | 07768307 | |
| Surgical tape Durapore 3M | 3M Deutschland GmbH | 1538-1 | for fixation |
| Askina Brauncel cellulose swabs | B.Braun | 9051015 | |
| Aquasonic ultrasound gel | Parker Laboratories Inc. | BT025-0037L | |
| Electrode Gel | GE medical systems information technologies Inc. | 2034731-002 | apply to extremities for countinous ECG and heart rate monitoring |
| Thermasonic gel warmer | Parker Laboratories Inc. | 82-04-20 | to reduce heat loss warm up the ultrasound gel before use |
References
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