Summary
Her beskriver og sammenligner vi to positioner for at opnå den apiske fire kammer visning i mus. Disse positioner muliggør kvantificering af den højre ventrikelfunktion, giver sammenlignelige resultater og kan anvendes synonymt.
Abstract
Diastolisk dysfunktion er et fremtrædende træk ved højre ventrikel (RV) remodeling forbundet med betingelser for tryk overbelastning. Den RV diastoliske funktion er dog sjældent kvantificeret i eksperimentelle undersøgelser. Dette kan skyldes tekniske vanskeligheder i visualisering af RV i den apiske fire kammer udsigt i gnavere. Her beskriver vi to positioner, som letter visualiseringen af den apiske fire kammer visning i mus for at vurdere RV diastolisk funktion.
Den apiske fire kammer visning er aktiveret ved at vippe muse fikserings platformen til venstre og hale (LeCa) eller til højre og kranie (RiCr). Begge positioner giver billeder af sammenlignelig kvalitet. Resultaterne af den RV diastoliske funktion opnået fra to positioner er ikke signifikant forskellige. Begge positioner er sammenligneligt nemme at udføre. Denne protokol kan inkorporeres i offentliggjorte protokoller og muliggør detaljerede undersøgelser af RV-funktionen.
Introduction
Diastolisk dysfunktion er et fremtrædende træk ved højre ventrikel (RV) remodeling1 og er forbundet med tryk-overbelastning betingelser2. Ekkokardiografi (echocg) kan anvendes til karakterisering af RV diastolisk dysfunktion3,4. På trods af den seneste udvikling i små dyr ekkokardiografi, målinger af diastoliske parametre er sjældent rapporteret. I modsætning hertil anvendes målinger af den systoliske funktion i vid udstrækning til karakterisering af Transgene mus5, samt til evaluering af et behandlingsrespons6.
Dette kan til dels forklares ved vanskelighederne ved målingen af diastoliske parametre fra den apiske fire kammer visning. Visualisering af hjertet i denne position kan lettes ved at vippe fikserings platformen LeCa eller RiCr. Selv om disse manipulationer anvendes, rapporterer ekko kardiografer dem ikke i deres manuskripter4,7. Det er derfor fortsat uklart, om disse manipulationer giver sammenlignelige resultater. Desuden udelukker dette også en udvikling af Standardiseret nomenklatur for denne position for mus.
Formålet med denne undersøgelse var at beskrive to positioner for apisk fire-kammer visning visualisering og sammenligne deres resultater. For at bestemme forskellene mellem de to positioner, har vi udnyttet mus pulmonal arterie banding (PAB) model, hvor en tantal klip fører til en delvis okklusion af lungearterien. Denne okklusion resulterer i højre ventrikel remodeling og dysfunktion. Alle oplysninger om PAB-operationen kan findes i tidligere udgivet arbejde3. Sham-betjente mus, hvor klippet blev placeret ved siden af lungearterien, blev brugt til sammenligning. EchoCG undersøgelser blev udført tre uger efter operationen ved hjælp af Imaging system med en 30 MHz Scan hoved (Se tabel over materialer til begge). Nomenklatur for beskrivelsen af positionerne og orienteringerne mellem musen og ultralydstrålen anvendes som beskrevet af Zhou et al.7.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Undersøgelsen blev udført i henhold til nationale regler for dyreforsøg og EU-direktiv 2010/63. Forbered udstyr som beskrevet tidligere af Brittain et al.8.
1. forberedelse af musen
- Få 12 til 13 uger gamle mandlige C57Bl6/J mus og hus dem med en 12 h lys/mørk cyklus, ved en konstant rumtemperatur, og med ad libitum adgang til standard laboratorium Chow og vand, indtil starten af forsøget.
- Anesthetize musen ved hjælp af generel anæstesi godkendt af instituttet og kontrollere for manglende respons på tåen knivspids. Under mild anæstesi med isofluran 0,8% – 1,2%, fastgør musen på en opvarmet platform. Anvend elektrode gel på dets ekstremiteter for kontinuerlig monitorering af dets puls og temperatur.
- Depilate musens bryst hår ved hjælp af hårfjerning creme. For at reducere trykket på brystkassen, skal du ikke anvende ultralyd koblings gel direkte på thorax; Anvend hellere et lag af gelen på spidsen af transduceren.
2. erhvervelse af billeder
- Apisk fire kammer visning med venstre og hale hældning af platformen
- Efter at musen er præpareret, skal du angulere platformen til venstre ved 10 ° – 15 ° og derefter hale ved 10 ° – 15 °.
- Placer transduceren over spidsen med billedplanet ~ 45 ° til det koronale plan og den centrale akse i ultralydstrålen, som er rettet mod kranialt, posterior og til venstre for at opnå den apiske fire kammer visning. Tryk på b-mode -knappen for at aktivere b-mode/2-D-billedet.
Bemærk: Transduceren kan holdes manuelt eller fastgjort af en etape. Udtrykket "B-mode" kommer fra billedbehandlings systemet, der blev brugt i stedet for den mere velkendte term "todimensional" (2-D) og bruges i hele protokollen. - Se efter udseendet af følgende strukturer i det akustiske vindue: den venstre ventrikel (LV), det venstre atrium (La), RV, det højre atrium (RA), mitralventilen (mv) og trikuspidklappen ventilen (tv).
- Manipulere billedplanet i det koronale plan og rotere ur-og mod uret omkring den centrale akse, indtil begge ventrikler visualiseret på deres længste dimension og begge Atria er synlige. Dette er fire kammer-visningen (figur 1).
- Tryk på knappen Cine store for at gemme optagelsen.
- Tryk på knappen Scan/freeze for at afbryde systemet midlertidigt.
- Måling af transtrikuspid blodgennemstrømning hastigheder
- Tryk på knappen Scan/freeze for at aktivere systemet.
- Tryk flere gange på overlay -knappen for at aktivere eksempel lydstyrken for PW (pulserende bølge) tilstand.
- Mens du bevarer den opnåede fire kammer visning, skal du bruge trackball til at placere prøvevolumenet ved åbningen af trikuspidklappen ventilerne til måling af tilstrømning-hastigheder (E og en spids hastighed).
- Tryk på knappen PW mode for måling af tilstrømning-hastigheder (E og en spids hastighed).
Bemærk: Da trikuspidklappen ventiler er svære at visualisere i denne position, hjælper udførelse af flere målinger med at justere prøvevolumenet korrekt med blodgennemstrømningen. Udfør Doppler-prøveudtagningen med den mindste incidensvinkel mellem Doppler-strålen og blod gennemstrømningsretningen. Den opnåede blodgennemstrømning skal svare til følgende kriterier: 1) en tilstrømning profil svarende til en M-form med den første spids lavere end den anden; 2) en respiratorisk modulation med en øget amplitude ved inspiration; 3) en maksimal amplitude af hastigheder i flere målinger (figur 2). - Tryk på knappen Cine store for at gemme den optimerede optagelse.
- Tryk på knappen Scan/freeze for at afbryde systemet midlertidigt.
- Måling af det systoliske udflugtsmål for det trikuspid annulære plan (TAPSE)
- Tryk på knappen Scan/freeze for at aktivere systemet.
- Skift til B-tilstand ved at trykke på b-mode -knappen. Nogle manipulationer på billedet kan være nødvendige for at genvinde den korrekte fire kammer visning.
- Tryk flere gange på overlay -knappen for at aktivere eksempel lydstyrken i M-mode. Ved hjælp af trackball, justere prøvevolumen med den laterale del af trikuspidklappen annulus. Ved at trække i kanterne af prøvevolumenet ved hjælp af trackball, justeres længden af prøvevolumenet til at dække hele amplitude af hjertets bevægelse under hjerte cyklussen.
- Tryk på knappen m-mode for at aktivere m-mode. Tricuspid annulus ' bevægelser skal fremstå som en bølge (figur 2).
- Tryk på knappen Cine store for at gemme optagelsen.
- Tryk på knappen Scan/freeze for at afbryde systemet midlertidigt.
- Måling af vævs Doppler parametre
- Tryk på knappen Scan/freeze for at aktivere systemet.
- Tryk på b-mode knappen for at aktivere b-mode.
Bemærk: Nogle manipulationer ved vinkling i koronal plan og rotation ur-og mod uret omkring den centrale akse i billedet kan være nødvendigt at genvinde den korrekte fire kammer visning. - Tryk flere gange på overlay -knappen for at aktivere prøvevolumen for TDI (vævs Doppler Imaging). Ved hjælp af trackball, justere prøvevolumen med den laterale del af trikuspidklappen annulus, hvor RV fri væg skaber en vinkel med trikuspidklappen ventil. Ved at trække i kanterne af prøvevolumenet ved hjælp af trackball, justere prøvevolumen til at omfatte både de systoliske og de diastoliske ekstreme positioner af annulus.
-
Tryk på knappen tissue for at aktivere TDI-tilstand.
Bemærk: gul vektorisering af TDI-optagelsen synes at opfylde følgende kriterier: 1) en optagelse svarende til en inverteret M-form; 2) klart skelne E ' og A ' toppe under diastole og S ' peak under systole; 3) en maksimal amplitude af hastigheder i flere målinger (figur 2). - Tryk på knappen Cine store for at optage et optimeret billede.
- Tryk på knappen Scan/freeze for at afbryde systemet midlertidigt.
- Apisk fire kammer visning med højre og kranie hældning af platformen
- Angulere platformen til højre ved 10 ° – 15 ° og derefter kranie ved 10 ° – 15 °. Udfør målingerne som beskrevet i de foregående afsnit for LeCa-trinnene (trin 2,1, 2,2, 2,3 og 2,4).
Bemærk: I løbet af undersøgelsen bør isofluran titreres mellem 0. – 1.2 for at holde musens hjertefrekvens på 400 – 440 BPM. I dette interval er separate toppe af transtricuspid blodgennemstrømning og vævs Doppler (DTI) hastigheder målbare. For at undgå virkningerne af varmetab på hemodynamik, data registreres, og analysen udføres off-line. Kun signaler opnået ved udgangen udløb anvendes til analyse. Målinger af 3-5 hjerteslag er gennemsnitligt.
- Angulere platformen til højre ved 10 ° – 15 ° og derefter kranie ved 10 ° – 15 °. Udfør målingerne som beskrevet i de foregående afsnit for LeCa-trinnene (trin 2,1, 2,2, 2,3 og 2,4).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Den apikale fire-kammer opfattelse er vanskeligt at opnå i mus. Derfor kan manipulationer af platformen position bidrage til at visualisere hjertet ved at ændre sin position i thorax. Vippeplatformen til venstre og højre forbedrede det akustiske vindue og leverede billeder af sammenlignelig kvalitet i B-tilstand (figur 1). Efter opnåelse af de korrekte positioner leverede målingerne i PW-, M-og TDI-modus billeder af sammenlignelig kvalitet (figur 2). Målingen af diastoliske parametre blev udført på mus med Sham-og PAB-opereret (tabel 1). Begge positioner (RiCr og LeCa) gav tilsvarende resultater i de diastoliske parametre (tabel 2). Desuden afslørede EchoCG-undersøgelserne i begge positioner lignende forskelle mellem Sham-og PAB-grupperne (tabel 2, Dunnets test). Korrelationsanalyse afslørede en god aftale mellem værdier opnået fra disse to faciliterede positioner (figur 3). Da små grupper af dyr blev anvendt til denne undersøgelse, er der anvendt ikke-parametriske tests9,10. Intra-observatør variabilitet for nogle analyserede parametre er blevet offentliggjort tidligere3.
Figur 1 : Repræsentative billeder af den apiske fire kammer visning. Den apiske fire kammer visning er aktiveret ved at vippe muse fikserings platformen til venstre og hale (LeCa) eller til højre og kranie (RiCr). LA = venstre atrium; LV = venstre ventrikel; RA = højre atrium; RV = højre ventrikel. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2 : Repræsentative billeder af tapse-, TDI-og transtricuspid-flow målinger opnået fra to faciliterede apikale-syns positioner med fire kamre. Tapse = trikuspidklappen kanalen plane systolisk udflugt; E ' = tidlig peak af højre ventrikel afslapning hastighed; A ' = slutningen af toppen af højre ventrikel afslapning hastighed; S ' = hastighed af den højre ventrikel sammentrækning; E = tidlig top af diastolisk trikuspidklappen-inflow; A = forsinket top af diastolisk trikuspidklappen-inflow. Bemærk ændringen i transtricuspid Blood flow profilen ved inspiration (Insp). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3 : Korrelationsanalyse af data indhentet fra to faciliterede apikale-positioner. Korrelationsanalyse blev udført med ikke-parametrisk Spearman test. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Tabel 1: karakterisering af de opererede grupper tre uger efter operationen. RVFW = højre ventrikel fri vægtykkelse; VTI = hastighed-tidsinterval.
Tabel 2: sammenligning af de opnåede resultater fra den apiske fire kammer visning, som er lettet af den venstre hale eller højre kranie platform Tilt. EchoCG-afledte RV-funktionelle parametre vises. Da hver mus blev undersøgt i begge positioner, blev den underskrevne rang Wilcoxon test brugt til koncerninterne sammenligninger. § p > 0,05 mellem ricr og Leca. Krubør-Wallis-testen, efterfulgt af Dunnets post hoc -test, blev brugt til flere gruppe sammenligninger. Resultaterne af to udvalgte sammenligninger mellem grupper er præsenteret i tabellen. * p < 0,05, * * p < 0,01. PAB = pulmonal arterie banding; LeCa = venstre hale hældning; RiCR = højre kranie hældning; E = tidlig top af diastolisk trikuspidklappen-inflow; A = forsinket top af diastolisk trikuspidklappen-inflow; Tapse = trikuspidklappen kanalen plane systolisk udflugt; e ' = tidlig peak af højre ventrikel afslapning hastighed; a ' = slutningen af toppen af højre ventrikel afslapning hastighed; S ' = hastighed af den højre ventrikel sammentrækning; HR = puls; BPM = slag pr. minut.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Ekkokardiografisk RV-funktionen og dimensions vurderingen fra parasterer er blevet godt beskrevet. I modsætning hertil er den apiske position i mus ekkokardiografi blevet forsømt til dels på grund af tekniske vanskeligheder. Ved hjælp af en horisontal platforms position er det vanskeligt at opnå et tilstrækkeligt akustisk vindue til visning af fire kammer billeder. For at lette billeddannelse af denne position, kan platformen vippes til venstre, en manipulation svarende til venstre-sidet positionering af patienter. Dette bør resultere i en et og mere overlegen positionering af hjertet, og dermed forbedre den akustiske vindue. Derfor er Leca vores standardiserede position for apikale visualisering. Men i ca 30%-35% af mus, kan billedkvaliteten i denne position være utilstrækkelig. Her kan billeddannelse i RiCr-positionen være nyttig.
Fra disse positioner, transtrikuspid blodgennemstrømning hastigheder (E og A) og væv Doppler hastigheder (E ' og A ') kan måles, giver oplysninger om RV diastoliske funktion. Vi observerede en god sammenhæng mellem TDI parametre opnået fra de to positioner. Mindre tilfredsstillende var korrelationen mellem E. I almindelighed, visualisering af transtricuspidal blodgennemstrømning profil var den mest udfordrende del af protokollen præsenteres her og udstillet den højeste variabilitet. Målingen af TAPSE og S ' efter vævs Doppler gav et estimat af RV systolisk funktion. I lyset af de seneste fund er den fysiologiske betydning af TAPSE imidlertid ikke klar11. Vi måler ikke rutinemæssigt RV-fraktioneret område af sammentrækning fra den apikale position, fordi den laterale del af den forstørrede RV er delvist dækket af brystbenet og ikke helt synlig fra denne position3under betingelserne for tryk overbelastning. Således visualisering af den apikale position i mus gør det muligt at måle de parametre rutinemæssigt anvendes i klinikken og dermed giver mere information, som giver mulighed for en mere komplet funktionel karakterisering.
Stamme, belastningsrate analyse, og speckle tracking ekkokardiografi er nye metoder til hjertets ultralyd12. Dens høje følsomhed kan detektere kardiel dysfunktion i de indledende faser13 og har beføjelse til at forudsige dødelighed14; Derfor er dets anvendelse også berettiget i eksperimentelle undersøgelser. Desværre, i mus, den RV fri væg er delvist skjult bag brystbenet skygge, hvilket kan hæmme analysen af stammen. Desuden, plet analyse kræver god billedkvalitet og visualisering af hele fri væg.
Det kardiovaskulære system reagerer hurtigt på ændringer i kropsholdning ved at aktivere baroreceptor mekanismer15. Derfor kan det forventes, at den kranielle hældning af platformen ville forårsage reflektive ændringer i de målte kardielle parametre. Faktisk forårsagede både head-up og Head-down Tilt position en forbigående ændring i hjertefrekvensen og hjertets elektriske akse i mus16. Mens en 90 ° head-up Tilt forårsager en øget puls, forårsagede en 90 ° Head-down Tilt forbigående og statistisk ubetydelig bradykardi. I modsætning hertil anbefaler vi at vippe musen kun med 10 ° – 15 ° i begge retninger. Disse milde ændringer i kropsholdning ikke forårsage nogen målbare hæodynamiske perturbances.
LV diastolisk funktion i mus er en anden undersøgt område. Selv om det ikke er afprøvet i denne undersøgelse, den protokol, der præsenteres her bør være i stand til at blive anvendt til kvantificering af LV diastoliske funktion.
Teoretiske og praktiske begrænsninger af de små dyr EchoCG er blevet beskrevet i detaljer andetsteds8. I denne protokol udføres målingerne ved hjertefrekvens på 400 – 440 BPM. Ved denne vifte af puls, er målinger af E og en hastighed toppe, samt af TDI indekser, er gennemførlige. Ved højere hjertefrekvens, toppe fusionere, gør kvantificering umulig. Da den fysiologiske hjertefrekvens for mus er 500 – 600 BPM, er den puls, der anvendes i denne protokol, ret lav. Ikke desto mindre ser målingerne på dette puls område ud til at være pålidelige og gør det muligt at skelne mellem fysiologisk og dysfunktionel fænotype3.
Vi beskrev en protokol for to positioner, der letter vurderingen af RV funktionelle parametre fra fire kamre synspunkter i mus. Positionerne giver sammenlignelige resultater og kan bruges i flæng.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Undersøgelsen blev finansieret af Ludwig-bolden-instituttet for lunge vaskulær forskning.
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
- Egemnazarov, B., Crnkovic, S., Nagy, B. M., Olschewski, H., Kwapiszewska, G. Right ventricular fibrosis and dysfunction: Actual concepts and common misconceptions. Matrix Biology: Journal of the International Society for Matrix Biology. 68-69, 507-521 (2018).
- Rain, S., et al. Right ventricular diastolic impairment in patients with pulmonary arterial hypertension. Circulation. 128, 1-10 (2013).
- Egemnazarov, B., et al. Pressure overload creates right ventricular diastolic dysfunction in a mouse model: assessment by echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 28, 828-843 (2015).
- Crnkovic, S., et al. Functional and molecular factors associated with TAPSE in hypoxic pulmonary hypertension. American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 311, 59-73 (2016).
- Shi, L., et al. miR-223-IGF-IR signalling in hypoxia- and load-induced right-ventricular failure: a novel therapeutic approach. Cardiovascular Research. 111, 184-193 (2016).
- de Raaf, M. A., et al. Tyrosine kinase inhibitor BIBF1000 does not hamper right ventricular pressure adaptation in rats. American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 311, 604-612 (2016).
- Zhou, Y. Q., et al. Comprehensive transthoracic cardiac imaging in mice using ultrasound biomicroscopy with anatomical confirmation by magnetic resonance imaging. Physiological Genomics. 18, 232-244 (2004).
- Brittain, E., Penner, N. L., West, J., Hemnes, A. Echocardiographic assessment of the right heart in mice. Journal of Visualized Experiments. (81), e50912 (2013).
- Kitchen, C. M. Nonparametric vs parametric tests of location in biomedical research. American Journal of Ophthalmology. 147, 571-572 (2009).
- Yan, F., Robert, M., Li, Y. Statistical methods and common problems in medical or biomedical science research. International Journal of Physiology, Pathophysiology and Pharmacology. 9, 157-163 (2017).
- Guihaire, J., et al. Non-invasive indices of right ventricular function are markers of ventricular-arterial coupling rather than ventricular contractility: insights from a porcine model of chronic pressure overload. European Heart Journal Cardiovascular Imaging. 14, 1140-1149 (2013).
- Sareen, N., Ananthasubramaniam, K. Strain Imaging: From Physiology to Practical Applications in Daily Practice. Cardiology in Review. 24, 56-69 (2016).
- Thavendiranathan, P., et al. Use of myocardial strain imaging by echocardiography for the early detection of cardiotoxicity in patients during and after cancer chemotherapy: a systematic review. Journal of the American College of Cardiology. 63, 2751-2768 (2014).
- Sengelov, M., et al. Global Longitudinal Strain Is a Superior Predictor of All-Cause Mortality in Heart Failure With Reduced Ejection Fraction. JACC: Cardiovascular Imaging. 8, 1351-1359 (2015).
- Silvani, A., et al. Physiological Mechanisms Mediating the Coupling between Heart Period and Arterial Pressure in Response to Postural Changes in Humans. Frontiers in Physiology. 8, 163 (2017).
- Mohan, M., Anandh, B., Thombre, D. P., Surange, S. G., Chakrabarty, A. S. Effect of posture on heart rate and cardiac axis of mice. Indian Journal of Physiology and Pharmacology. 31, 211-217 (1987).
