小鼠超声心动图：一种评估心脏形态的非侵入性技术

摘要

来源：Baudouy, D. 等。小鼠心脏形态的超声心动图与组织学检查。J. Vis. Exp. (2017)。

本视频介绍了一种在实验小鼠上进行超声心动图检查的实验方案。

方案

所有涉及动物模型的实验程序均已通过当地机构动物护理委员会和 JoVE 兽医审查委员会的审核。

1. 超声心动图

1. 使用标准实验室天平称量小鼠体重，操作时轻轻抓住其尾巴以确保小鼠位置正确。
2. 通过腹腔（i.p.）注射戊巴比妥钠（50 mg/kg）对动物进行麻醉。
   注意：若在整个研究过程中采用相同的麻醉方案，也可使用其他类型的麻醉剂。其优缺点将在下文讨论。
3. 将小鼠放回其笼中，等待其失去反应性、呼吸平稳且后肢反射消失。为测试此状态，可轻捏一只脚并观察腿部是否仍会回缩。
4. 使用商用啮齿类动物剃毛器剃除左侧胸壁和左腋下的毛发。
   注意：使用专用的啮齿类动物剃毛器可彻底清除细小的鼠毛，避免干扰超声心动图测量。应避免使用市售脱毛膏或脱毛液，因其通常含有香料，可能在动物苏醒后引起不适。避免过度剃毛，以免增加热量散失。
5. 将处于睡眠状态的动物置于设定温度为40–42 °C的加热垫上，采取轻度左侧卧位，头部朝向12点钟方向，尾部朝向6点钟方向。用胶带固定左前肢、左后肢和尾巴。
6. 将预热的超声耦合剂涂抹于已剃毛的胸部区域以及探头头部。
7. 将探头置于胸骨旁左侧，朝向颈部右侧，以获取乳头肌水平的二维（2D）胸骨旁长轴切面图像。将探头顺时针旋转90°，以获得乳头肌水平的短轴切面图像。使用最小深度设置并启用放大功能，以最大化图像质量和帧率。将扫描速度设为最大值。
   1. 为达到上述设置，可根据仪器和软件的不同选择不同的放大和深度设置选项。在短轴切面下记录由二维图像引导的M型超声图像。参见图1A和B。
      注意：注意避免对胸部施加过大压力，以防引起心动过缓。
8. 每只动物至少记录3组、每组3个心动周期的动态图像序列。
   注意：对于本研究中使用的超声心动图软件，仅需按一次“采集/保存”按钮即可。该方法特定于配备此软件的超声心动图仪。其他设备可使用不同的软件包。
9. 成功记录后，用纸巾擦去小鼠胸壁、加热垫和探头上的超声耦合剂，并移除四肢和尾部的胶带。
10. 将小鼠留在加热垫上继续观察，用纸巾覆盖以避免不必要的光照和热量散失，直至其完全苏醒。
11. 将动物放回其笼中。
12. 分析来自胸骨旁短轴切面的M型图像，以确定左心室（LV）的尺寸和功能。利用存储图像中组织-血液界面的识别，测量收缩期和舒张期左心室前壁厚度（LVAWs和LVAWd）、左心室收缩末期和舒张末期内径（LVIDs和LVIDd），以及收缩期和舒张期左心室后壁厚度（LVPWs和LVPWd）。
13. 在左心室舒张末期最大容积明显时测量舒张期尺寸，在左心室后壁前向运动最显著时测量收缩末期尺寸。轻触屏幕上的“分析”图标，然后点击"LVAWd"图标。将电子游标置于舒张期右心室腔与左心室前壁交界处。
14. 将电子游标置于左心室前壁与左心室腔之间的界面，以获得左心室舒张期前壁厚度；软件将自动切换至左心室内径舒张末期测量。
15. 将游标置于左心室腔与左心室后壁之间的界面，以获得左心室内径舒张末期直径；软件将自动切换至左心室后壁厚度测量。
16. 将游标置于左心室后壁与心包之间的界面，以获得左心室舒张期后壁厚度。对于左心室收缩期尺寸，轻触屏幕上的“LVAWs”图标，并将电子游标置于收缩期右心室腔与左心室前壁的交界处。
17. 将电子游标置于左心室前壁与左心室腔之间的界面，以获得左心室收缩期前壁厚度。重复上述步骤，测量左心室内径收缩末期直径和左心室收缩期后壁厚度。采用美国超声心动图学会（American Society of Echocardiography）推荐的“ Leading-edge”法追踪心内膜和心外膜边界。
    注意：左心室收缩功能参数将根据前述测量值自动计算。左心室缩短分数（FS）定义为：FS (%) = [(LVIDd - LVIDs)/LVIDd] × 100。左心室射血分数（EF）采用改良Teicholz公式计算：EF (%) = [(LVIDd³ - LVIDs³)/LVIDd³] × 100¹²。参见图1A, B。
18. 将数据存储在光盘或U盘上，并制作备份副本。
19. 使用适当的软件导入、分析并导出数据。

结果

图1：采用高分辨率超声心动图（>10 MHz）测量心肌梗死后出现扩张型心肌肥厚的小鼠与对照动物的左心室收缩期和舒张期尺寸及心脏功能。 分别来自正常健康小鼠的代表性超声心动图记录 (A)，以及心肌梗死后出现左心室扩张和左心室功能减退的小鼠（Tie2-CreERT2; PPARβ/δ + Tamoxifen 小鼠）(B)。图中已标出LVAW、LVID和LVPW。白色标尺代表收缩期和舒张期的测量点，对应于测量时设定的光标位置，具体说明见实验方案步骤1.12。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
超声波传导凝胶；Gel Aquasonic 100	Parker
线性超声探头；L15-7io	Philips Healthcare
超声心动图仪；IE33 xMATRIX	Philips Healthcare
啮齿类动物剃毛器	Harvard Apparatus	34-0243