Name: 高频超声心动图:非侵入性的反复测量小鼠心脏缺血再灌注心肌劳损，收缩力，二尖瓣关闭不全的第一个证据 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-07-09T17:10:00.000+00:00
Duration: 11 min 50 s
Description: 了解高频超声心动图在小鼠心脏缺血再灌注模型中的应用，用于非侵入性测量心肌劳损、收缩力及二尖瓣关闭不全。该技术支持同一动物的反复评估，为心血管研究提供精确功能数据。

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NHLBI R01 HL073087 资助 CKS。

实验方案
采用以下不同方案以确定无创研究小鼠心脏缺血-再灌注（IR）的测量可行性。首先进行基线超声心动图成像，随后通过手术诱导缺血-再灌注（IR，方案1），并在IR恢复期间的多个时间点进行超声心动图检查。
方案 1. 左前降支（LAD）动脉缺血再灌注：手术操作
雄性C57BL/6成年小鼠（8周龄；24.5±1.5 g，均值±标准差；Harlan Technologies，IN）在标准实验室饲养条件下饲养，自由摄取饲料和饮水 随意小鼠通过腹腔注射氯胺酮（100 mg/kg）和赛拉嗪（10 mg/kg）混合物进行麻醉，置于保温手术台上，并行经气管插管。通过夹趾反射消失及呼吸减慢判断啮齿类动物达到适当的麻醉深度。手术器械通过70%乙醇清洗并高压灭菌进行消毒。任何离开无菌区域的器械在继续使用前均需插入热珠灭菌器中灭菌1分钟。小鼠使用空气-异氟烷混合气体进行机械通气（Harvard Apparatus，波士顿，MA），通气频率和潮气量适当调节。手术过程中通过三导联心电图系统监测心脏电生理变化，并使用PC Powerlab软件（AD Instruments）记录数据。
通过左侧开胸术暴露心脏。将左肺牵开以显露心包。抬起左心耳，暴露冠状动脉前降支（LAD），并使用带锥形针的7-0 Prolene缝线将其分离。将缝线结扎于一段PE-10管上，以诱导可逆性缺血。LAD阻断持续60分钟。60分钟后，松开缝线，使受损心肌恢复再灌注。成功再灌注后，胸腔采用间断的7-0 Prolene缝线关闭，皮肤切口则用5-0 Prolene缝线缝合。
手术过程中，使用加热的手术台维持体温在36.7 ± 0.5°C，并通过直肠温度探针进行监测。缺血发作会导致左心室心肌颜色变苍白，可通过肉眼观察到。关闭胸腔并缝合，拔除气管插管，使小鼠恢复自主呼吸。随后将动物放回笼中，并置于设定为37°C的加热板上。待其完全恢复后，在进行超声心动图成像前将其送回动物饲养室。所有操作均经俄亥俄州立大学机构实验动物护理与使用委员会（ILACUC）批准。
测定心脏功能及检测室壁运动异常的M型超声成像方案
为评估心脏功能及室壁运动异常的径向和纵向变化，我们采用高频高分辨率超声成像系统（Visual Sonics Inc.，多伦多，加拿大）进行缺血再灌注（IR）前成像。在各时间点（IR前、第3天和第7天），利用内置的M型超声心动图检测程序，评估包括室壁厚度、收缩期与舒张期容积、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等标准M型超声参数。
方案3. VevoStrain散斑追踪算法方案
采用B型超声电影图像，并利用内置的VevoStrain算法进行处理，以完成应变分析。通过界面中提供的独立单选按钮，可分别评估速度、位移、应变和应变率，点击控制面板中的相应图标即可生成交互式曲线图、M型图像及对应的数据值。
应变的散斑追踪评估
在左心室短轴切面以 >275 帧/秒的帧率获取二维灰阶 cine 图像序列。每次实验至少记录三个连续的心动周期，并将图像数字存储于硬盘中，供后续在工作站上离线分析使用。我们采用 Vevo2100 内置的斑点追踪算法进行分析，应变分析由同一名经过培训的观察者完成。在对应最小心内膜面积的图像上，将感兴趣区域覆盖于心室横截面。软件算法随后自动将左心室短轴切面分为六个节段，用于在整个心动周期中进行斑点追踪。随后对追踪质量进行目视检查，若至少五个节段的追踪效果满意，则接受该次描记结果。
方案4. 多普勒血流测量方案
为了研究二尖瓣反流并计算左心室收缩期血压的变化率（dP/dt），采用了多普勒血流检测方案。具体操作中，通过将探头置于二尖瓣反流束和主动脉射流处，获取功率多普勒血流速度曲线。在成像血流速度后，进一步进行测量，以获得峰值和平均速度、峰值和平均压差、速度时间积分以及时间等参数的数值。在计算 dP/dt 时，利用二尖瓣反流速度曲线测量收缩早期的速度（取速度曲线最陡斜率以最小化负荷依赖性）及对应斜率的时间。最终，通过伯努利方程实现速度-压力转换，从而确定收缩压上升速率。
超声心动图数据采集
由经验丰富的操作人员将小鼠固定于俯卧左侧卧位，在室温37°C、环境光照减弱的条件下，以清醒状态进行成像。采用二维模式，通过胸骨旁长轴和短轴切面观察心脏，设置成像深度为1.0 cm，帧率≥270帧/秒。M型超声图像以200 mm/s的扫描速度获取。所有测量均依据美国超声心动图学会（American Society of Echocardiography）提供的指南进行。
在清醒小鼠中进行成像，同时联合记录心电图。将左心室最小面积定义为收缩末期。通过从舒张末期时间点开始积分相应的信号，构建节段性圆周应变（Scirc）和径向应变（Srad）曲线，随后取平均值得到平均节段应变曲线。然后从平均应变曲线中获取收缩末期应变值。
代表性结果
采用高帧率（8 kHz）获取的二维电影图像来估算高质量的心肌应变。二维弹性图（应变图像）以及应变随时间变化的曲线有助于评估缺血再灌注（IR）的功能性后果。上述方法实现了对以下参数的可靠检测：
标准介入放射学结局指标（文献中常报告）
<ul>
 <li>左心室（LV）收缩
 <ul>
 <li>损伤会损害心脏的收缩和舒张功能，导致心功能丧失</li>
 <li>左心室心腔面积和质量的变化（肥厚）</li>
 </ul>
 </li>
 <li>搏动心脏在缺血前-再灌注前（pre-IR）和再灌注后（post-IR）等容舒张期的左心室舒张功能</li>
 <li>节段性室壁运动异常</li>
 <li>彩色多普勒电影图像和速度曲线显示的血流模式紊乱</li>
 <li>左心室形态趋向球形化改变</li>
 <li>射血分数降低</li>
 <li>缩短分数减弱</li>
</ul>
独特的IR后结果
（在小鼠缺血再灌注模型中此前从未报道，但在人类中已知具有临床意义）
<ul>
 <li>有效反流口（ERO）
<ul>
 <li>评价瓣膜功能不全的基本指标</li>
 </ul>
 </li>
 <li>心肌应变降低（包括周向和径向）
 <ul>
 <li>评价心肌收缩力及解剖结构形变的基本指标</li>
 </ul>
 </li>
 <li>左心室节段运动不同步
 <ul>
 <li>反映心脏内在周期性泵血功能特性的基本指标</li>
</ul>
</li>
 <li>室壁运动及其对称性
<ul>
 <li>反映受累部位向量在幅度、方向及对称性方面的变化</li>
</ul>
</li>
 <li>二尖瓣与主动脉的尺寸
<ul>
 <li>二尖瓣口和主动脉内部直径的变化</li>
 </ul>
</li>
 <li>二尖瓣反流
<ul>
 <li>由于二尖瓣叶关闭不全，导致血液从左心室反流至左心房</li>
</ul>
</li>
</ul>
<ul>
 <li>根据美国超声心动图学会划分的左心室节段，径向（Srad）和圆周向（Scir）应变幅度的节段性变化</li>
 <li>应变率的变化，以及相对于缺血再灌注（IR）前数据其变化模式的显著差异</li>
 <li>按照美国超声心动图学会标准划分的左心室各节段的同步性</li>
 <li>通过组织多普勒和应变成像评估，心室机械同步性与心肌僵硬度增加及心肌收缩力下降之间的关联</li>
 <li>动态影像中显示的向量大小和方向的变化，揭示缺血再灌注损伤区域运动受损（缓慢且不对称）</li>
 <li>二尖瓣口和主动脉的内径</li>
</ul>
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.1.jpg" alt="心脏超声，舒张末期；左心室，右心室，心脏功能分析，超声心动图图像。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 1 I"> 图 1i. 心肌应变测量：舒张末期完全松弛状态由最短向量表示（M1）
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.2.jpg" alt="心脏超声，示意图显示左心室和右心室的结构分析，突出显示血流动力学。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 1 II"> 图 1ii. 心肌应变测量：左心室收缩通过矢量的方向和长度显示，损伤部位（绿色点）收缩受限（M2）
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.3.jpg" alt="心脏超声心动图；收缩末期相，显示左心室和右心室轮廓，LV，RV。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 1 III"> 图 1iii. 心肌应变测量：收缩末期，最短向量表示完全收缩（M3）
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.4.jpg" alt="心脏超声示意图，舒张期长轴，显示心肌壁追踪分析。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 1 IV"> 图 1iv. 心肌应变测量：舒张期长轴（M4）
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.5.jpg" alt="显示百分比变化的径向应变图，应变(%) 与时间(s)，多线数据分析。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 1 V"> 图 1v. 心肌径向应变（Srad）测量：彩色编码曲线代表图1.i-iv（M5）图像中相应颜色标记点处的应变值
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.6.jpg" alt="周向应变图，显示各心动周期中应变百分比的变化，数据分析。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 1 VI"> 图 1vi. 心肌周向应变（Scir）测量：彩色编码曲线代表图1.i-iv（M6）图像中相应颜色标记点处的应变值
图1. B模式电影图像显示缺血再灌注（IR）后左心室（LV）心腔大小在舒张末期（ED）和收缩末期（ES）的变化。 采用二维斑点追踪超声心动图分析B模式图像，以测定左心室周向应变（Scirc）和径向应变（Srad）。
采用 VevoStrain 斑点追踪算法观察心肌运动的方向与幅度矢量图，通过长轴及胸骨旁长轴切面显示受损心肌损伤部位的矢量情况。
基础状态小鼠与IR后第7天小鼠的径向和纵向应变。彩色编码的应变曲线显示了心肌在基础状态（IR前）和处理后（IR后第7天）不同部位的彩色编码点。LV—左心室，RV—右心室，Srad—径向应变，Scir—周向应变。
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig2.jpg" alt="径向同步图、达峰时间测量、应变分析图" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 2"> 图 2. 心肌节段同步性。 基于缺血再灌注（IR）前后应变数据的分析。根据美国超声心动图学会建议，将左心室划分为六个节段（1 = 后壁基底段，4 = 前壁基底段，2 = 后壁中段，5 = 前壁中段，3 = 后壁心尖段，6 = 前壁心尖段）。通过组织多普勒和应变成像评估心肌硬度，验证心室机械同步性与其关联性。
彩色编码图像面板显示了1至6号节段及其对应节段的达峰时间（单位：毫秒）。通过图表形式提供了射频消融术前（pre-IR）和术后（post-IR）的径向和纵向同步性数据。图表中的颜色与相应节段的颜色相对应。
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig3.1.jpg" alt="超声图像显示使用MVD标记测量脑梗死区域，用于医学分析。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图3 I"> 图3i. 解剖学测量：小鼠心脏二尖瓣反流口直径（蓝色线条，含重复测量值），主动脉中的采样体积（黄色线条）（M8）
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig3.2.jpg" alt="二尖瓣反流多普勒超声、心脏血流动力学、超声心动图结果分析。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 3 II"> 图 3ii. 小鼠心脏中的反流血流曲线，二尖瓣（M9）处上方为前向血流，下方为反向血流
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig3.3.jpg" alt="多普勒超声图，升主动脉血流，心血管分析，波形模式。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 3 III"> 图 3iii. 小鼠心脏（M10）主动脉流出道速度曲线
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig3.4.jpg" alt="心脏超声；多普勒血流；心脏解剖；LV、LA、Ao 标注；血流可视化。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 3 IV"> 图 3iv. 二尖瓣反流口，Ao = 主动脉，LA = 左心房，LV = 左心室，r = 半径（M11）
图3. 二尖瓣反流分数（RF）。 
用于测量反流分数（RF）的超声心动图图像面板。主动脉直径（AoD）和二尖瓣口直径（MVD）的测量，显示了取样容积在反流束和主动脉中的位置。这些测量提供了反流速度曲线以及升主动脉血流，其中基线以上和以下的速度曲线分别表示流向左心室和返回左心房的正向与反向血流。使用公式计算RF（以%表示）：RF = （二尖瓣瓣口面积（MV CSA）× 二尖瓣舒张期反流束速度时间积分（VTI） - 主动脉瓣口面积（Ao CSA）× 主动脉收缩期射流VTI）× 100 / 二尖瓣瓣口面积（MV CSA）× 二尖瓣反流束VTI。
反流分数的定量分析显示，心肌梗死再灌注（post-IR）小鼠模型中二尖瓣反流分数升高，提示存在二尖瓣反流。由于左心室（LV）球形化，心肌梗死再灌注后二尖瓣有效反流口面积（ERO）发生变化。代表性彩色多普勒图像显示血液从左心房流向左心室。血流口扩大提示存在湍流及异常血流速度增加。ERO 可反映瓣膜功能不全。血流速度出现混叠现象。脉冲波多普勒可用于判断层流到湍流的转变过程。ERO 通过公式计算：ERO = 流量/Vmax = 2 π r² Va /Vmax，其中 Va 为混叠速度，r 为反流口半径，Vmax 为最大血流速度。
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig4.1.jpg" alt="超声波波形图；通过波干涉分析可视化流体动力学。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 4 I"> 图 4i. 缺血再灌注前小鼠功能参数的测量。软件通过追踪计算参数，红色垂直线代表舒张期，绿色垂直线代表收缩期（M12）
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig4.2.jpg" alt="超声弹性成像、组织评估、应力-应变曲线、医学诊断图表。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 4 II"> 图 4ii. 缺血再灌注后小鼠功能参数的测量。软件通过追踪计算参数，红色垂直线代表舒张期，绿色垂直线代表收缩期（M13）
图4. 心室收缩压变化率（dP/dt）：缺血再灌注前和再灌注后。 射血分数（EF）与dP/dt的相关性。图像面板显示一幅M型超声图像，用于获取基本功能测量参数。
随时间区分心肌收缩力；显示缺血再灌注后dP/dt的柱状图。表明对一个参数的测量可为另一个参数提供临床信息。
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig5.jpg" alt="超声心动成像，心脏周期分析，超声心动图，医学诊断工具。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图 5"> 图 5. 短轴电影图像，展示缺血再灌注前应变测量。 
通过胸骨旁切面获取小鼠心脏的超声心动电影图像，用于观察缺血再灌注前小鼠心脏的形态学结构。
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig6.jpg" alt="心脏超声图像，显示通过轮廓追踪进行心动周期分析及心率测量。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图6"> 图6. 短轴电影图像展示IR后左心室应变测量 
代表性小鼠左心室短轴电影图像，内膜边界已标记，显示组织应变矢量，并包含五个特定测量点。
<img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig7.jpg" alt="超声多普勒图显示血流速度、心血管研究、医学成像。" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图7"> 图7. 胸骨旁长轴彩色多普勒电影图像 
彩色多普勒血流电影图像，显示在心脏舒张期，血液从左心房经二尖瓣泵入左心室，而在收缩期，血液通过主动脉泵出。血流方向以蓝色表示远离超声探头，红色表示朝向超声探头（BART）。

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<li>Roy, S., Khanna, S., Hussain, S. R., Biswas, S., Azad, A., Rink, C., Gnyawali, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MicroRNA+expression+in+response+to+murine+myocardial+infarction%3A+miR-21+regulates+fibroblast+metalloprotease-2+via+phosphatase+and+tensin+homologue%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovasc+Res%22%5BJournal%5D)">MicroRNA expression in response to murine myocardial infarction: miR-21 regulates fibroblast metalloprotease-2 via phosphatase and tensin homologue.</a> Cardiovasc Res. 82, 21-29 (2009).</li>
<li>Lang, R. M., Bierig, M., Devereux, R. B., Flachskampf, F. A., Foster, E., Pellikka, P. A., Picard, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recommendations+for+chamber+quantification%3A+a+report+from+the+American+Society+of+Echocardiography%27s+Guidelines+and+Standards+Committee+and+the+Chamber+Quantification+Writing+Group%2C+developed+in+conjunction+with+the+European+Association+of+Echocardiography%2C+a+branch+of+the+European+Society+of+Cardiology%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Soc+Echocardiogr%22%5BJournal%5D)">Recommendations for chamber quantification: a report from the American Society of Echocardiography's Guidelines and Standards Committee and the Chamber Quantification Writing Group, developed in conjunction with the European Association of Echocardiography, a branch of the European Society of Cardiology.</a> J Am Soc Echocardiogr. 18, 1440-1463 (2005).</li>
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<li>Faber, L., Lamp, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mitral+valve+regurgitation+and+left+ventricular+systolic+dysfunction%3A+corrective+surgery+or+cardiac+resynchronization+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Herzschrittmacherther+Elektrophysiol%22%5BJournal%5D)">Mitral valve regurgitation and left ventricular systolic dysfunction: corrective surgery or cardiac resynchronization therapy.</a> Herzschrittmacherther Elektrophysiol. 19, Suppl 1. 52-59 (2008).</li>
</ol>

基于斑点追踪算法测量获得的应变数据对观察者的依赖性相对较低，因为大部分分析由软件自动完成。然而，在B模式视频中勾画心外膜和心内膜边界时，观察者仍需格外谨慎，该步骤更依赖操作者的经验。此外，M型分析及速度剖面的测量也具有较低的观察者依赖性。但在测量压力上升速率和时间参数时，观察者必须非常仔细，因为根据伯努利公式，压力变化直接与峰值速度的平方成正比，测量中的微小误差可能导致dP/dt总误差成平方倍放大。此外，反流口面积在收缩期内并非恒定，这可能会影响对反流严重程度的评估。较高剂量的麻醉可能导致缩短分数显著降低，进而影响其他功能参数。因此，标准化地使用镇静剂对于获得更好的结果至关重要。大多数参数也可通过其他成像方式测量，例如，MRI标记技术可测量二维和三维应变。然而，超声心动图更具用户友好性。

<table><tbody><tr><td>Vevo2100</td><td>VisualSonics, inc.</td><td>SN2100-0032</td><td></td></tr><tr><td>通风装置</td><td>哈佛仪器</td><td>不适用</td><td></td></tr><tr><td>&lt;a href="http://www.adinstruments.com/products/software/research/LabChart-Software/" target="_blank"&gt;PC Powerlab 软件&lt;/a&gt;</td><td><a href="http://www.adinstruments.com/" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> ADInstruments</a></td><td>不适用</td><td></td></tr><tr><td>异氟烷</td><td>Vedco, Inc.</td><td>5260-04-12</td><td></td></tr><tr><td>Aquasonic 凝胶 100</td><td>Parker Laboratories Inc.</td><td>01-02</td><td></td></tr></tbody></table>

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

High-frequency High-resolution Echocardiography: First Evidence on Non-invasive Repeated Measure of Myocardial Strain, Contractility, and Mitral Regurgitation in the Ischemia-reperfused Murine Heart

缺血-再灌注（IR）在小鼠心脏中通过手术方式实施，随后进行重复成像以监测具有重要临床意义的功能参数随时间的变化。以高帧率（8 kHz）采集二维电影图像，并用于估算高质量的心肌应变。可视化呈现了二维弹性图（应变图像）及应变曲线。结果能够有力地定量评估完整小鼠在IR前后跳动心脏中心脏事件的变化，包括左心室（LV）收缩、左心室舒张以及等容相变。此外，还观察到梗死心肌区域按节段分布的室壁运动障碍及解剖结构变形。除已知受小鼠心肌梗死影响的标准生理指标外，弹性图独特地提供了以下参数信息：二尖瓣口和主动脉的内径、有效反流口面积、心肌应变（周向及径向）、彩色多普勒电影和速度曲线所揭示的血流湍流、左心室节段运动不同步，以及显示室壁运动减慢和不对称的矢量长度与方向的变化。本研究重点在于直观展示此类分析的执行过程。

关键词：缺血-再灌注，小鼠心脏，心肌应变，弹性成像，左心室功能，室壁运动，心肌梗死，多普勒超声，二维应变成像，心血管功能评估

高频多普勒超声是一种用于评估局部心肌功能的新型技术。本研究首次证明了这种多功能成像平台在缺血-再灌注（IR）小鼠心脏中重复测量心肌应变、dp/dt及二尖瓣反流的可行性。

在小鼠心脏上通过手术实施缺血-再灌注（IR），随后进行重复成像以监测……的时间变化

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。

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Research

科研

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Medicine

医学

高频超声心动图：非侵入性的反复测量小鼠心脏缺血再灌注心肌劳损，收缩力，二尖瓣关闭不全的第一个证据

经胸超声心动图提供了一种无创评估小鼠心脏功能的方法。结合超声成像和多普勒成像技术，可获取心脏的结构尺寸和心内血流信息，从而综合评价心脏的收缩和舒张功能。...

小鼠经胸超声心动图检查

本视频展示了使用安装在导轨上的高频超声探头对麻醉小鼠进行超声心动图检查的操作方法。该方法涵盖了心脏功能的传统二维和M型测量，以及更新、更强大的技术，如彩色多普勒、应变分析，以及常规和靶向对比成像。...

小鼠超声心动图与超声成像

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。...

小鼠超声心动图：一种评估心脏形态的非侵入性技术

超声心动图常用于无创性地表征和量化心脏结构与功能的变化。本文介绍一种基于超声成像的分析算法，可提供心肌微结构的增强替代测量指标，并可利用开放获取的图像分析软件进行操作。...

心肌微结构的超声评估

本实验方案的目的是利用B型和M型超声心动图以及彩色/脉冲波多普勒成像，无创性地评估经主动脉横缩手术建立的小鼠心脏病模型中心脏结构和功能的变化。...

通过超声心动图成像评估横主动脉缩窄小鼠模型中的心脏形态与功能变化

本方案详细描述了用于小鼠心脏及心脏瓣膜功能全面表型分析的超声心动图方法。...

小鼠瓣膜性心脏病全面表型特征的超声心动图方法与方案

本文描述并比较了在小鼠中获取心尖四腔切面的两种体位。这两种体位均可用于量化右心室功能，结果具有可比性，且可互换使用。...

小鼠右心室舒张期参数的超声心动图测量

本研究描述了一种全面的小鼠心脏左心室功能参数定量评估的心血管磁共振成像（CMR）方案。该方案涵盖了CMR图像的采集、后处理与分析，以及多种心脏功能参数的评估。...

通过心血管磁共振成像定量小鼠左心室功能、心肌应变及血流动力学力

本方案描述了一种改良的胸骨旁长轴切面，用于快速、精确地定位小鼠左前降支动脉。该方法设计更为简便、易于操作，有助于检测心肌缺血-再灌注后冠状动脉血流储备的动态变化。...

小鼠心肌缺血再灌注后冠状动脉血流储备的动态评估

测量心肌组织应变等参数的准确且实用的方法具有重要的临床价值，因为已有研究表明，与常用指标射血分数（EF）相比，应变是检测收缩功能障碍更敏感且更早期的指标。...

基于特征追踪的磁共振衍生心肌应变评估

了解高频超声心动图在小鼠心脏缺血再灌注模型中的应用，用于非侵入性测量心肌劳损、收缩力及二尖瓣关闭不全。该技术支持同一动物的反复评估，为心血管研究提供精确功能数据。

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

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