高频高分辨率超声心动图：非侵入性重复测量缺血-再灌注小鼠心脏心肌应变、收缩力及二尖瓣反流的首次证据

本视频演示了在缺血条件下进行高频、高分辨率超声心动图检查的操作流程。通过手术结扎麻醉小鼠的左前降支动脉，诱导可再灌注的对称性心肌缺血。在小鼠恢复后，将其置于带有心电图监测的麻醉状态下的空气耦合加温平台上。

通过B模式采集电影图像，以获取长轴应变分析和心脏功能应变成像及同步性，以及彩色多普勒模式下的速度剖面。随后对电影图像进行处理，以获得应变曲线、基于应变的同步性参数，以及左心室压力变化率。大家好，我是来自俄亥俄州立大学医学中心戴维斯心脏与肺研究所及外科系的Chandon Sen博士。

高频、高分辨率超声心动图是一种新颖而强大的工具，可通过同一动物的重复测量获得具有临床相关性的数据。今天，我们将向您展示如何利用该技术测量缺血再灌注小鼠心脏的心肌应变收缩功能以及二尖瓣反流。首先，我实验室的 Jason Driggs 将演示诱导缺血及小鼠心脏灌注的手术操作。

接下来，我实验室的生物医学工程博士后研究员 Dr.Surya Al 将演示成像操作流程。最后，由俄亥俄州立大学医学中心心脏中心负责人、经胸超声心动图临床专家 Dr.Thomas Ryan 进行总结发言。

那么我们开始吧。首先将一只8周龄的雄性C57BL/6小鼠麻醉后置于加热的手术台上。应使用直肠温探针监测动物的体温，并在整个手术过程中维持在36.7±0.5°C。

用消毒剂消毒皮肤，随后用酒精重复消毒，各进行三次。在气管上方做一处0.7厘米长的正中切口以进行插管。通过钝性分离邻近腺体暴露气管。然后经口插入20号导管作为气管插管，使用导管头以0.5%异氟烷对小鼠进行通气。

为维持麻醉状态，使用5-0缝线缝合颈部周围的皮肤。通过皮下插入针头建立三导联心电图，以在手术全程监测心脏电生理活动。应记录心脏电生理活动的任何变化。

使用 PC Power Lab 软件。旋转动物以暴露左侧。沿横断面做一切口。

然后钝性分离第四和第五肋间间隙。使用铜制肋骨牵开器保持胸腔开放，同时切开心包膜。接着，牵拉左肺以暴露肺动脉与左心房之间的心包膜区域，便于操作。

沿室间隔壁走行着左前降支动脉，位于7.0之后。在其下方穿过丙线缝合线。然后在其上方放置PE 10-2粗管，并将导管固定到位。

留置导管60分钟以诱导缺血。60分钟后，剪断环状缝线的两端以恢复心脏再灌注。使用7-0号普罗琳缝线关闭胸腔。

用五针6-0聚丙烯缝线缝合胸部区域的皮肤。移除呼吸机的气体源，使啮齿动物呼吸室内空气。一旦动物恢复自主呼吸并对脚趾夹捏产生反应，立即将其放回一个置于37°C培养箱中的清洁笼具内。

当动物接近清醒且未见异常情况时，移除气管插管。动物完全恢复后，可将其送回动物房饲养，直至进行成像。本研究所述的成像方案应在缺血再灌注诱导前以及诱导后第三天和第七天分别进行。

为评估心脏功能变化及室壁运动异常，开始成像操作时，将异氟烷麻醉的小鼠俯卧置于 vivo 2100 成像系统探头下方。放置鼻罩以持续供给含1.5%异氟烷的空气，并在小鼠体表涂抹导电凝胶。启动 vivo 2100 系统，并初始化 MS 400 探头。

使用 vivo 2100 控制面板上的滚动轨迹球选择心脏学选项，并获取标准 M 型图像。将探头放置在小鼠身上，然后点击 ctor 开始视频采集。进行测量时，点击 measurement（测量），并在左心室腔的上下内膜边界上至少追踪三个心动周期。

屏幕上将显示以下参数：心室壁尺寸、收缩期和舒张期容积、每搏输出量、射血分数（EF）、缩短分数（FS）、心输出量（CO）以及收缩期和舒张期内径。完成描记后，这些参数将自动显示在屏幕上。M型成像完成后，将鼠标移至胸骨旁位置，然后点击B型模式。

要进行应变成像，请点击左侧。然后使用探头获取短轴和长轴的B模式动态图像。为分析这些动态图像，请选择B模式动态图像，并点击vivo应变图标，以使用斑点追踪算法。

左侧将显示B模式视频，右侧显示“开始分析”选项，弹出一个新窗口。描记心外膜和心内膜边界。单击“开始分析”图标以打开另一个窗口。

然后选择速度、位移、应变和应变率。在此选择一个关注点。选定损伤部位后，软件将绘制出该损伤点对应的所有所选参数的曲线。

现在单击鼠标右键以复制图表或导出数据。要分析心肌同步性，请转到新窗口的右侧，然后单击达峰时间分析图标。此时将出现一个窗口，显示左心室节段同步性页面，以及径向和纵向速度、位移、应变和应变率的选择选项。

选择应变按钮，然后存储数据。对位移应变和应变率重复此过程。保持动物处于胸骨旁位置以进行多普勒血流测量。

开始使用轨迹球将取样容积置于二尖瓣、主动脉流出道和二尖瓣血流束处。点击PW以获取血流频谱。此时将出现一个新窗口，上方显示动态图像，下方显示速度频谱，点击图像存储。

为了获得静态图像，通过将取样容积置于目标位置，单击PW，然后存储图像，以相同方式获取二尖瓣反流束、反流射流和主动脉射流的脉冲多普勒血流速度曲线。为了获取彩色多普勒血流图像，请转至控制面板并单击“color”（彩色）。然后利用彩色编码的血流图像，单击“measure”（测量）并从菜单中选择提供的长度图标，以确定反流口半径。接下来，从下拉菜单中选择MV flow（二尖瓣血流）。

然后将光标置于速度曲线最陡斜率的起始点和终点，单击鼠标左键，读取相应点的速度值。利用修正的RNLI关系式，根据这些速度值计算在DT时间内以毫米汞柱为单位的压力降DP。

接下来，通过将二尖瓣流入的血容量减去主动脉流出的血容量，计算反流容积，以评估反流的严重程度。所有图像采集完成后，取下鼻罩，并在动物恢复后将其放回笼中。随后将其转移至动物饲养室。

展示了心肌径向和圆周应变、同步性、彩色血流及多普勒血流测量的代表性结果。该电影记录了缺血后三天进行的心肌应变测量。再灌注显示损伤部位长度上的收缩受限，且在损伤部位观察到的矢量箭头异常，表明心肌变形。

彩色编码的图表表示与视频中彩色标记点相对应的应变数据。该图像显示了基于径向应变的节段性心肌同步性。注意，若同步时间超过 20 至 30 毫秒，则被视为不同步。

这些在IR术后三天拍摄的图像显示了二尖瓣直径的测量，并展示了二尖瓣反流束或瓣口面积。此处采用术前IR小鼠功能参数的测量技术，通过软件追踪心肌边界，可评估术前IR与术后IR之间各参数的变化。红色垂直线代表舒张期，绿色垂直线代表收缩期。

本视频展示了二尖瓣反流的彩色多普勒血流成像。在缺血再灌注后第三天，通过该视频可视化左心房、二尖瓣、左心室、主动脉和右心房中的血流，进而用于确定二尖瓣反流束的孔口面积。与之前研究类似，这是首次报道证明高频超声在小鼠模型中研究缺血再灌注损伤的潜力。

这是首次在该模型中展示应变、同步性和二尖瓣反流等复杂的定量参数。作为一名从事超声心动图领域近30年并经常与冠心病患者打交道的医生，我可以明确指出，这些发现具有临床相关性，该方法对缺血与再灌注研究具有重要意义。在进行这些操作时，必须牢记以下要点：动物状态和剂量至关重要，建议使用最小剂量；获取胸骨旁长轴切面需要经验丰富的操作者；测量反流峰值速度时应仔细操作，以尽量减少误差。

以上就是全部内容。感谢观看，祝您的实验顺利成功。