右心室结构和功能的肺动脉缩窄经胸超声小鼠模型的评估
February 3rd, 2014
右心室（RV）的功能障碍是心血管疾病的发病机制中的关键的，但有限的方法可用于它的评估。在超声成像的最新进展提供了一种无创，准确的选择纵向房车研究。在此，我们用详细的RV压力超负荷小鼠模型一步一步的超声心动图的方法。
该程序的总体目标是建立一种非侵入性方法来评估肺动脉缩窄小鼠模型中右心室的结构和功能。这是通过首先通过超声获得胸骨旁长轴 B 和 M 模式视图来实现的，以获得右心室腔尺寸缩短分数和右心室壁厚度。第二步是获得中层的胸骨旁短轴视图，以计算分数面积变化。
接下来，获得主动脉瓣水平的胸骨旁短轴视图，以获得 RV 壁厚和肺动脉峰值速度。最后一步是获得 RV 和 PA 的改良胸骨旁长轴视图 为了计算肺动脉峰值速度 PA 可以从短轴和长轴进行计算。最终，基于上述图像，第 5 步，可以离线进行数据计算和分析。
这种技术与现有方法（如 RV 表征）的主要优点是超声心动图是一种无创方法。这种方法可以帮助回答评估 RV 结构和功能的关键问题。要开始此协议，首先，获得 8 周龄雄性 C 57 黑色 6 小鼠，并让它们在任何实验程序之前适应一周。
然后根据 A VMA 指南和您所在机构批准的 iacuc 协议对动物进行完全麻醉并进行肺动脉闭塞。请注意，在成像过程中，正确选择麻醉剂，例如短时间吸入异氟醚对于将心跳维持在正常的生理速率至关重要。此处看到的图像是使用 vivo 2100 系统收集的。
使用其他制造商的超声成像系统可能会获得类似的图像。建议尽可能以盲法获取和分析所有图像。首先使用 B 模式获得动物仰卧位的完整左心室胸骨旁长轴视图。
在平台上。将 40 兆赫兹超声探头（也称为 MS 5 50 D）放置在动物身上，与左侧胸骨旁线逆时针成约 30 度角，切口指向 coddle 方向。然后通过沿 Y 轴略微倾斜来调整探头角度，如图所示，以在屏幕中央获得完整的左心室视图。
一旦清晰的可见正确的地标切换到 M 模式，屏幕上就会出现一条指示线。在 M 模式设置中，应将管路定位为穿过右心室腔的最宽部分，使用主动脉作为标志，如此处的肺动脉闭塞模型和假鼠标所示。在这种观点中，右心室壁和脑室间隔应清晰可见，确保病灶深度位于右心室腔室的中心。
以尽可能高的帧速率记录数据，以离线测量右心室腔室尺寸、缩短分数和右心室壁厚度。接下来，要获得分数面积更改，请切换到 B 模式。然后像以前一样找到长轴视图，然后将探头顺时针旋转 90 度以获得短轴视图，将探头沿探头的 X 轴略微倾斜，以防止阻碍胸骨的视野。
然后沿探针的 Y 轴稍微上下移动。为了获得状中部视图，请寻找腔室尺寸最大的视图 在此视图中，肌通常位于 2 点钟和 5 点钟位置，现在从胸骨旁短轴视图中看到，将探头沿 Y 轴向颅骨移动，直到在窗口中间可以看到主动脉瓣横截面。右心室流出道应在顶部可见，呈新月形结构，三尖瓣将右心室与右心房分开。
如图所示，使用 ctor 记录数据以测量右心室。离线的壁厚保持在同一位置。切换到彩色多普勒模式，并将黄色 PW 虚线平行于血管中的流动方向。
请注意，蓝色和红色分别表示流出和流向探头的流出。然后将脉搏波光标放在狭窄区域。使用ctor离线测量PA峰值速度时，探针角度小于20以获得准确的测量记录数据是可以接受的。
接下来，要获得修改后的胸骨旁长轴视图，请继续进行 B 模式设置，将探头定位到胸骨旁线右侧，然后将探头在探头的 Y 轴上缓慢倾斜约 30 至 45 度角，朝向胸部，以清楚地看到肺动脉穿过主动脉。然后切换到彩色多普勒模式，并将黄色 PW 虚线平行于血管中的流动方向。多普勒角应尽可能接近零度，同时保持平行于 PA 流的方向性。
将 PW 光标放在肺动脉瓣小叶的尖端，并使用 ctor 记录数据并测量 PA 峰速度。离线右心室壁厚度可以根据从主动脉水平右心室胸骨旁短轴视图获得的 B 型数据计算。首先选择 2D 区域追踪工具来追踪舒张期右心室壁的区域，如此处以粉红色所示。
然后使用距离追踪工具追踪右心室流出道壁的内周和外围。取内周和外围的平均值，右心室壁厚度可以使用此处看到的方程式计算。可以在长轴和短轴上使用多个声学窗口对右心室壁厚度、面积或尺寸进行一致的测量。
其中一些窗口的选择将取决于作员的经验，并且可能会考虑一些可变性，如图所示。右心室的收缩功能可以用斑块来测量，分别看作是缩短分数百分比或在中肌视图中看是面积百分比变化。右心室扩张可以在长轴和短轴上测量右心室腔室尺寸和右心室面积。
在舒张期，右心室游离壁厚度作为 RV 肥大的标志物，可以使用 M 模式或区域痕量法准确确定。同样，肺动脉峰值速度也可以通过胸骨旁长轴或短轴模式获得。在短轴和长轴声学窗口中使用彩色多普勒都可以获得 PA 峰值速度的可靠测量，从而获得 PA 内的峰值压力梯度。
最后，在这项研究中，我们表明无创超声心动图是目前用作五只动物 RVSP 测量金标准的右心末末导管插入术方法的可行替代方案。进行导管插入术与 RVSP 进行比较。压力的测量和计算具有高度可比性。
测量后，如果执行得当，这项技术可以在 15 到 20 分钟内完成。在尝试此程序时，重要的是要记住将小鼠的心率保持在生理水平。在此程序之后，可以进行 esta 样 肋心室病例导管插入术 以获得肋骨心室收缩压。
看完这个视频，你应该对肺动脉缩窄后如何使用超声心动图测量小鼠右心室的结构和功能变化有一个很好的了解。
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概述
本文介绍了一种用于评估肺动脉狭窄的小鼠模型中右心室（RV）结构和功能的非侵入性超声心动图方法。该程序利用先进的超声成像技术来评估RV功能障碍，这对心血管疾病研究至关重要。
关键研究组成部分
科学领域
- 心血管疾病
- 超声成像
- 小鼠模型
背景
- 右心室功能障碍是心血管疾病的关键因素。
- 当前评估RV功能的方法有限。
- 超声成像的进步提供了一个有前景的解决方案。
- 本研究专注于小鼠模型，以增强对RV动力学的理解。
研究目的
- 建立一种RV评估的非侵入性方法。
- 利用超声成像评估RV结构和功能。
- 为研究人员提供详细的超声心动图协议。
使用的方法
- 获取RV腔室尺寸和壁厚的胸骨旁长轴B和M模式视图。
- 在中部乳头肌水平获取胸骨旁短轴视图以计算分数面积变化。
- 使用主动脉瓣水平的短轴视图来测量RV壁厚和肺动脉峰值速度。
- 基于获得的图像进行离线数据计算和分析。
主要结果
- 成功获得RV评估的超声心动图图像。
- 精确测量RV尺寸和功能参数。
- 证明了在小鼠模型中进行非侵入性RV评估的可行性。
- 为未来的研究提供了一个全面的协议。
结论
- 超声心动图方法对RV评估有效。
- 这种方法增强了对心血管研究中RV功能障碍的理解。
- 未来的研究可以在此协议基础上进行进一步的研究。
常见问题
Executive Industry Relevance
Non-invasive assessment of right ventricular structure and function is critical for de-risking cardiovascular target validation in pulmonary hypertension and heart failure research. This echocardiography-based method enables longitudinal monitoring of RV remodeling in murine models, supporting mechanistic insight and predictive confidence in early discovery. By providing reproducible hemodynamic and morphometric readouts, it facilitates go/no-go decisions in preclinical portfolio management.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by quantifying RV structural and functional responses to pulmonary artery constriction.
- Operational Value: Provides reliable, non-invasive measurements of RV wall thickness, chamber dimensions, and systolic function across multiple time points.
- Predictive Value: Supports biological de-risking through longitudinal tracking of RV adaptation and dysfunction in disease models.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Establishes standardized acoustic windows (B-mode, M-mode, Color Doppler) for reproducible RV phenotyping in mice.
- Quantitative Outputs: Delivers measurable endpoints including fractional area change, fractional shortening, peak pressure gradient, and pulmonary artery peak velocity.
- Scalability: Compatible with high-frequency ultrasound systems, enabling integration into preclinical screening workflows.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models pulmonary artery hypertension-induced RV stress, aligning with clinical pathophysiology of right heart failure.
- Translational Continuity: Bridges discovery-phase target validation with preclinical efficacy assessment through non-invasive functional monitoring.
- Mechanistic De-risking: Allows correlation of RV hemodynamic changes with molecular or pharmacological interventions.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery-to-preclinical continuum, supporting target validation through hemodynamic phenotyping and enabling assay-ready models for compound testing.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing of RV-specific pathways by providing quantifiable functional and structural readouts.
- Screening: Delivers standardized, reproducible imaging outputs suitable for evaluating compound effects on RV function.
- Analytics: Generates quantitative metrics (e.g., fractional area change, pressure gradient) that support comparative analysis across experimental groups.
- Translational Research: Enables longitudinal assessment of RV dysfunction, supporting continuity from target engagement to preclinical outcome prediction.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable imaging platform applicable across cardiovascular and pulmonary disease models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances target validation confidence by reducing ambiguity in RV phenotypic assessment.
- Operational Value: Ensures reproducibility through standardized acquisition protocols and offline analysis workflows.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early detection of RV toxicity or lack of efficacy.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted advancement decisions via objective, longitudinal functional data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in murine echocardiography and cardiac anatomy.
- Dependent on high-frequency ultrasound systems (e.g., 30–40 MHz transducers) for adequate resolution.
- Necessitates blinded image acquisition and analysis to minimize observer bias.
- Requires physiological maintenance of heart rate during imaging via appropriate anesthesia protocols.
- Limited by operator-dependent variability in acoustic window selection, necessitating training and standardization.
