Name: 肺动脉高压大鼠模型中右心室功能的综合超声心动图评估 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-01-20T13:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 38 s
Description: 学习使用超声心动图技术评估野百合碱诱导的肺动脉高压大鼠模型中的右心室形态与功能。该方法可精确测量右心室壁厚度、TAPSE等关键参数，为研究肺动脉高压的心脏适应机制提供可靠的影像学手段。

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本研究由授予作者 P.C.R. 的 NHLBI K01 HL155241 和 AHA CDA849387 资助。

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</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

对右心室（RV）进行超声心动图评估是筛查肺动脉高压（PAH）动物模型中新型治疗方法有效性的有力发现工具。由于治疗PAH的新靶点涉及右心室重构，因此有必要深入表征右心室的结构和功能4,14。本研究描述了一种详细的操作方案，可用于成功表征右心室的结构与功能。
由于右心室位于胸骨后方，其复杂的结构几何形态和空间位置使得超声心动图对右心室的表征较为困难；因此，常采用改良的超声心动图切面以促进右心室的可视化，并在分析过程中协助精确识别右心室心内膜边界。在此方面，改良的胸骨旁长轴切面（PLAX）可用于更清晰地显示右心室结构，获取肺动脉血流速度以及右心室的形态学测量数据。其他研究方案曾描述使用胸骨旁短轴切面来测量肺动脉血流速度和右心室壁厚度15；然而，采用改良PLAX切面能够更稳定地获得具有代表性的肺动脉血流速度图像，同时改善右心室游离壁的显示。此外，采用聚焦右心室的四腔心心尖切面，有助于增强右心房和右心室腔壁的可视化效果，并可稳定...

肺动脉高压（PAH）是一种进行性疾病，定义为静息状态下平均肺动脉压超过20 mmHg1。PAH的病理改变包括肺动脉（PA）重构、血管收缩、炎症反应以及成纤维细胞的活化与增殖。这些病理变化导致肺血管阻力增加，进而引起右心室重构、肥厚和功能衰竭2。PAH是一种复杂的疾病，涉及多种信号通路之间的相互作用。目前获批用于治疗PAH的药物主要靶向血管扩张通路，包括一氧化氮-环磷酸鸟苷通路、前列环素通路和内皮素通路。针对这些通路的治疗手段已被单独使用或联合应用于临床治疗3,4。尽管过去十年中PAH治疗取得了一定进展，但基于美国REVEAL注册研究的结果显示，新诊断患者的5年生存率仍然较低5。近年来，新兴治疗策略聚焦于疾病修饰类药物，旨在干预PAH中血管重构的多因素病理生理过程，以期阻断疾病进展6。
肺动脉高压（PAH）的动物模型在评估新药治疗效果方面具有不可估量的价值。由MCT诱导的PAH大鼠模型是一种广泛应用的动物模型，其特征是肺动脉血管发生重构，进而导致肺血管阻力升高，以及右心室肥厚和功能障碍7,8。为了评估新疗法的疗效，研究人员通常仅关注终末期右心室压力的检测，而未考虑对肺动脉压力、右心室形态和右心室功能进行纵向评估。使用无创且非终末性的影像学技术对于全面研究动物模型中疾病进展至关重要。与其他成像方式（如磁共振成像）相比，经胸超声心动图因其成本低、操作简便，仍是评估动物模型心脏形态和功能的标准方法。然而，由于右心室位于胸骨阴影下方、具有发达的小梁结构以及复杂的解剖形状，超声心动图对右心室的评估可能面临挑战，这些因素均使其心内膜边界的识别变得困难9,10,11。
本文旨在介绍一种全面的实验方案，用于评估未经处理及由MCT诱导的肺动脉高压（PAH）Sprague Dawley（SD）大鼠的右心室（RV）大小、面积和容积，以及收缩和舒张功能。此外，该方案还详细描述了在正常和扩张的右心房中评估超声心动图参数的方法。

<table><tbody><tr><td>0.9% 氯化钠注射液 USP</td><td>Baxter</td><td>2B1324</td><td></td></tr><tr><td>编织棉卷</td><td>4MD Medical Solutions</td><td>RIHD201205</td><td></td></tr><tr><td>脱毛剂</td><td>Wallgreens</td><td>Nair Hair Remover&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>电极凝胶</td><td>Parker Laboratories&amp;nbsp;</td><td>15-60</td><td></td></tr><tr><td>高频超声成像系统及成像工作站</td><td>FUJIFILM VisualSonics, Inc.</td><td>Vevo 2100</td><td></td></tr><tr><td>异氟烷</td><td>MedVet</td><td>RXISO-250</td><td></td></tr><tr><td>雄性 Sprague Dawley 大鼠</td><td>Charles River Laboratories</td><td>CD 001</td><td>CD IGS 大鼠 (Crl:CD(SD))</td></tr><tr><td>野百合碱 (MCT)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C2401</td><td></td></tr><tr><td>直肠温度探针 &amp;nbsp;</td><td>Physitemp&amp;nbsp;</td><td>RET-3</td><td></td></tr><tr><td>密封式诱导室</td><td>Scivena Scientific</td><td>RES644&amp;nbsp;</td><td>3 L 规格</td></tr><tr><td>固态阵列超声换能器</td><td>FUJIFILM VisualSonics, Inc.</td><td>Vevo MicroScan 换能器 MS250S</td><td></td></tr><tr><td>不锈钢数显卡尺</td><td>VWR Digital Calipers</td><td>62379-531</td><td></td></tr><tr><td>超声耦合凝胶&amp;nbsp;</td><td>Parker Laboratories&amp;nbsp;</td><td>11-08</td><td></td></tr><tr><td>Vevo Lab 软件</td><td>FUJIFILM VisualSonics, Inc.</td><td></td><td>版本 5.5.1</td></tr></tbody></table>

肺动脉高压大鼠模型中右心室功能的全面超声心动图评估

Comprehensive Echocardiographic Assessment of Right Ventricle Function in a Rat Model of Pulmonary Arterial Hypertension

肺动脉高压（PAH）是一种由肺部小动脉血管收缩和结构重塑引起的进行性疾病。这种重塑导致肺血管阻力增加、右心室功能恶化，并引发过早死亡。目前获批的PAH治疗手段主要靶向肺血管舒张通路；然而，近年来新兴的治疗方法则聚焦于疾病发病机制中其他新的通路，包括右心室（RV）重塑。能够实现对新型治疗手段进行纵向评估的影像技术，在临床前研究中新药疗效的评价中具有重要价值。无创经胸超声心动图仍是评估心脏功能的标准方法，并在啮齿类动物模型中广泛应用。然而，由于右心室的解剖位置和结构特点，其超声心动图评估具有较大挑战性。此外，目前尚缺乏针对超声心动图检查的标准化操作指南&#160;在临床前啮齿类动物模型中，这使得对右心室进行统一评估变得困难&#160;在不同实验室的研究之间具有可比性。在临床前研究中，大鼠单克隆碱（monocrotaline, MCT）损伤模型被广泛用于评估药物治疗肺动脉高压（PAH）的疗效。本方案描述了对未经处理及MCT诱导PAH大鼠右心室（RV）的超声心动图评估方法。

本研究采用MCT处理的大鼠作为肺动脉高压（PAH）模型。在MCT给药后第23天进行超声心动图分析，所有测量和计算数据均来自连续三个心动周期的平均值。对照组（溶剂：去离子水）和MCT处理组（60 mg/kg）大鼠的超声心动图参数见表1。
对照组和MCT处理大鼠的PLAX切面代表性图像如图1A所示。这些图像用于初步评估心脏位置及左心室（LV）形态。右心室（RV）的定量评估在改良PLAX切面中进行，因为该切面可清晰显示右心室（图1B）。在改良PLAX切面中，与对照组大鼠相比，MCT处理大鼠显示出右心室扩大，且左心室位置发生偏移（图1B）。在改良PLAX切面中，于右心室最宽处获取M型超声图像，用于测量右心室内径舒张末期（RVIDd）、右心室内径收缩末期（RVIDs）和右心室游离壁厚度（RVFWT）（图1C）。RVIDd、...

本方案描述了在肺动脉高压大鼠模型中，对右心室形态和功能进行超声心动图表征的方法。

肺动脉高压（PAH）是一种进行性疾病，由肺部小动脉的血管收缩和结构重塑引起。

对右心室结构和功能进行深入的超声心动图评估，是筛选肺动脉高压动物模型中新型治疗靶点有效性的有力工具。本方案的主要优势在于，它详细描述了评估右心房和右心室形态，以及表征右心室收缩和舒张功能所需的所有超声心动图切面和测量方法。该技术阐述了由野百合碱诱导的肺动脉高压大鼠模型的超声心动图特征。 即使超声心动图操作者之前有左心室成像经验，也必须投入足够时间练习并熟练掌握右心室成像技术。首先，在大鼠失去意识后将其从诱导室中取出，并以仰卧位放置于成像工作站的动物平台上。通过连接至挥发罐的鼻罩给予异氟烷麻醉。在每只足垫上涂抹电极凝胶，并将动物的足垫固定在动物平台的心电图导联板上。通过剃除胸部毛发并使用脱毛剂去除残留毛发。固定直肠温度探针。将棉卷放置在动物左右两侧，并用胶带固定，以确保平台倾斜时动物体位保持稳定。进行成像时，将平台向右侧倾斜10至15度，并向尾侧降低约五度。移动探头使其对准大鼠右侧胸骨旁线，然后降低探头。逆时针旋转探头，确保可见主动脉和二尖瓣。将M型取样容积线置于右心室最宽处，并调整门控范围以包含右心室和左心室。抬起探头并重新定位，使其轻微向大鼠右侧胸骨旁线倾斜。将平台移动至略微向右倾斜的位置。降低换能器，直至其与凝胶接触。向尾侧移动平台，向右或向左调整，直至显示右心室流出道，并使肺动脉瓣处于焦点且清晰可见。然后按“存储图像”以记录肺动脉瓣的B模式图像。保持相同的B模式图像位置，按下“彩色”以辅助识别通过肺动脉瓣的血流。调整速度，使最高速度点可见。按下 PW 或脉冲波（Pulsed Wave）以量化血流频谱。将 PW 角度与通过肺动脉瓣的血流方向保持平行。按下更新以查看肺动脉血流速度。将平台尽可能向左下角倾斜。将探头逆时针旋转30至45度，并移动探头使其对准动物的右肩或耳朵。降低探头，直至其与凝胶接触。确保获得标准的四腔心切面，显示左心室和左心房，但胸骨阴影覆盖右心室游离壁。移动探头以调整合适的四腔心切面，获得对右心室的聚焦视图。如有需要，可将探头平台轻微向尾侧移动，直至获得最大显示平面。确保右心室未被缩短，且左心室流出道未打开。将M型超声光标置于右心室游离壁处的三尖瓣环水平，以观察TAPSE，然后按“更新并签名存储”以记录TAPSE数据。按下B模式，然后按下彩色多普勒，以辅助识别三尖瓣（TV）的血流。按下脉冲多普勒（PW）以量化血流频谱。返回 B 模式，按组织键，并将组织多普勒取样容积门放置在右心室游离壁侧的三尖瓣环处。按更新以查看组织多普勒图像。使用胸骨旁长轴切面（PLAX），初步评估心脏位置及左心室形态学。采用改良的胸骨旁长轴切面（PLAX）评估右心室显示，与对照组大鼠相比，单克隆碱（MCT）处理的大鼠右心室扩大，左心室位置偏移。MCT处理组大鼠的右心室舒张末期内径（RVIDd）、右心室收缩末期内径（RVIDs）和右心室游离壁厚度（RVFWT）均显著增加，提示右心室扩张及右心室游离壁增厚。改良PLAX切面还用于观察肺动脉并测量肺动脉瓣直径。采用多普勒成像测量肺动脉血流速度显示，在对照组大鼠中，肺动脉血流呈对称的V形，峰值速度出现在收缩中期。而在MCT处理的大鼠中，峰值速度较慢，出现时间提前至收缩早期，并在收缩晚期出现切迹。采用以右心室为重点的心尖四腔切面，测量右心室收缩末期面积和右心房面积。经MCT处理的大鼠由于肺动脉压力升高，出现右心房扩张。此外，右心室压力升高，导致与对照组相比左心室的正常曲率丧失。室间隔也呈现扁平化。采用明亮的以心室为重点的心尖四腔切面，通过M型超声对三尖瓣环进行检测来测量TAPSE。MCT处理的大鼠TAPSE显著降低，提示右心室功能受损。该方案中最具挑战性的部分是获得最佳的以右心室为重点的心尖四腔切面。我们建议超声心动图检查者确保在收缩期和舒张期均能观察到整个右心室。采用聚焦右心室的心尖四腔切面获取图像，后续可用于应变分析——这是一项强大的工具，可在早期阶段评估右心室收缩功能障碍。

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科研

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生物学

肺动脉高压大鼠模型中右心室功能的综合超声心动图评估

本文提供了一种用于评估小鼠右心室大小和肺动脉高压的超声心动图检查方案。应用范围包括心肌病和肺血管疾病转基因及毒素诱导小鼠模型的表型确定以及系列评估。...

小鼠右心的超声心动图评估

右心室（RV）功能障碍在心血管疾病的发病机制中至关重要，但目前可用于评估右心室功能的方法十分有限。近年来超声成像技术的进步为长期纵向研究右心室提供了无创且准确的选择。本文中，我们详细描述了一种利用右心室压力超负荷小鼠模型进行的逐步超声心动图检测方法。...

经胸超声心动图评估肺动脉缩窄小鼠模型中右心室结构与功能

通过逐步阻塞肺动脉，在仔猪中诱导出慢性血栓栓塞性肺动脉高压（CTEPH）和右心室（RV）功能障碍。其表现与CTEPH患者中观察到的情况极为相似。该动物模型对于开展CTEPH及右心室衰竭的病理生理学和治疗研究将是一个非常有用的工具。...

慢性血栓栓塞性肺动脉高压及仔猪右心室功能评估

肺动脉高压（PAH）是一种累及肺小动脉的疾病，可导致肺小动脉闭塞并引发右心室衰竭。啮齿类动物PAH模型对于理解PAH的病理生理机制至关重要。本文展示了在小鼠和大鼠中通过右心导管术和超声心动图进行血流动力学表征的方法。...

肺动脉高压啮齿类动物模型的血流动力学表征

本方案描述了一种在大鼠中建立血流诱导肺动脉高压（PAH）模型的手术方法，以及分析该模型主要血流动力学和组织学终点的实验步骤。...

分流手术、右心导管检查及血管形态测量在血流诱导型肺动脉高压大鼠模型中的应用

本文提供了一种研究右心室衰竭机制的有效方法。通过使用自制的手术器械，建立了一种更为简便且高效的肺动脉缩窄方法。此外，还提供了利用超声心动图和导管插入术评估该方法质量的技术。...

通过肺动脉缩窄诱导小鼠右心室衰竭及右心室功能评估

本文介绍了一种通过开胸手术方法在小鼠中进行右心室和肺动脉有创血流动力学评估的实验方案。...

小鼠右心室系统侵入性血流动力学评估及缺氧诱导的肺动脉高压

本研究介绍了一种用于成年大鼠心脏解剖结构和功能经胸超声心动图评估的非侵入性方案。该方案对心脏瓣膜、全部四个心腔以及升主动脉、主动脉弓和降主动脉进行了详细研究。...

成年大鼠心脏解剖结构与功能的超声心动图评估

本文介绍了通过向气道注射博来霉素建立与肺纤维化相关的肺动脉高压（PF-PH）大鼠模型的方法。同时提供了对该动物模型进行验证的逐步操作流程。...

建立并验证与肺纤维化相关的肺动脉高压大鼠模型

详细介绍右心室功能评估方法将提升肺动脉高压研究的质量和可靠性，为未来的研究提供坚实的框架，并增强不同实验室之间的可重复性。...

肺动脉高压实验模型中右心室功能的评估

学习使用超声心动图技术评估野百合碱诱导的肺动脉高压大鼠模型中的右心室形态与功能。该方法可精确测量右心室壁厚度、TAPSE等关键参数，为研究肺动脉高压的心脏适应机制提供可靠的影像学手段。

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