Name: 肺动脉高压实验模型中右心室功能的评价 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-06-27T12:45:00.000+00:00
Duration: 10 min 3 s
Description: 了解肺动脉高压实验模型中右心室功能的综合评估方法，结合无创超声心动图、有创血流动力学测量和死后分析技术，在大鼠模型中实现可靠的数据采集并减少动物使用量。

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作者感谢 André Benedito da Silva 先生在实验方面提供的支持，Verônica Cristina dos Santos Lima 女士在动物护理方面的帮助，以及 Lorna O'Brien 女士对英文语法的修改。本研究由里约热内卢州研究基金会（FAPERJ E-26/202.766/2018, E-26/010.001488/2019）资助。

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作者声明无利益冲突。

肺动脉高压（PAH）是一种进行性疾病，其特征是血管过度重塑，导致肺血管阻力增加，从而引起右心室后负荷升高14。因此，右心室收缩压（RVSP）是一个功能参数，与PAH的严重程度直接相关15。随着时间推移，右心室的适应性反应表现为代偿性向心性肥厚（通过富尔顿指数测定）16和心室扩张（通过右心室流出道直径测定）17。此外，肺血管阻力增加会改变肺动脉内的血流模式，使射血前期时间（PAT）相对于射血时间（PET）缩短17，直接反映右心室克服肺血管阻力的困难程度。这三个参数共同表征了PAH的严重程度，提供了心脏与肺相互作用中血流动力学和结构变化的全面视图。同时，这些参数可用于验证临床前研究中的实验模型18。在本研究中，我们概述了分析右心室功能参数所需的方法学步骤，包括超声心动图评估、侵入性右心室穿刺以及富尔顿指数的计算。相关内容分为两个部分进行讨论，分别对应上述两种...

随着呼吸和心血管科学领域中动物模型研究的增多，对小动物右心室（RV）功能进行充分的功能性测量已变得至关重要。目前已有多种肺动脉高压（PH）动物模型，如使用野百合碱1、低氧2或Sugen + 低氧3诱导的模型。这些模型在揭示新的病理生理通路1,4以及研究潜在的新型药物5和非药物6治疗手段方面发挥了重要作用。然而，无论导致PH表型的致病因素为何，人们对右心室功能表现的测量仍存在关注，主要原因包括：（1）右心室功能通常是临床前研究采用的主要终点指标7；（2）可用于进行右心室超声心动图检查和侵入性穿刺的设备种类多样；（3）操作需要具备麻醉方面的专业知识，掌握小动物侵入性机械通气的相关知识，并能够识别出适合评估右心室的成像窗口。
根据临床前研究的“3R原则”（替代、减少和优化），其中“减少”旨在推广能够获得相当信息量的方法，从而提高研究的可重复性8。因此，实验动物数量的减少主要依赖于合理的实验设计、正确的统计学评估以及实践经验与知识的共享等策略。在本方法学研究中，肺动脉高压（PAH）诱导后采用三种不同的检测技术（图1）。第一种是经胸超声心动图无创评估右心室（RV）功能。图像通过胸骨旁长轴和短轴切面获取，利用脉冲波多普勒测量右心室流出道直径、肺动脉加速时间（PAT）和肺动脉射血时间（PET）。计算PAT/PET比值，并将其作为肺动脉高压（PAH）的间接指标9,10。第二种是右心室穿刺法。通常使用生理信号采集系统，通过运行定制软件的计算机进行连续记录。侵入性测量的右心室收缩压（RVSP）和平均肺动脉压常被用作不同研究中的主要观察指标7。第三种是右心室肥厚指数，也称为富尔顿指数（Fulton's index）11，即右心室重量与左心室（LV）加室间隔（S）重量之比（RV/LV + S），并根据动物体重进行校正。详细呈现评估右心室功能的方法将提升肺动脉高压（PH）研究的质量与可靠性，为未来研究提供坚实的框架，并增强不同实验室之间的可重复性。
<img alt="肺动脉高压模型流程图；包括PAH诱导、超声心动图、右心室收缩压、右心室肥厚指数等方法。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68248/68248fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图1"> 
图1：流程图。本文所述实验方案的概要示意图。缩写：ECHO = 超声心动图；LV = 左心室；PAH = 肺动脉高压；RV = 右心室；RVH = 右心室肥厚；RVSP = 右心室收缩压；S = 室间隔。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68248/68248fig01large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>

<table><tbody><tr><td>&lt;强&gt;试剂&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>70% 酒精</td><td>蒙特内格罗</td><td>ALC70-001</td><td></td></tr><tr><td>导电凝胶</td><td>Mercor</td><td>CG-002</td><td></td></tr><tr><td>生理盐水（NaCl 0.9%）</td><td>生物制药</td><td>SAL-009</td><td></td></tr><tr><td>&lt;强&gt;仪器&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>19 G 头皮静脉套管针</td><td>Descarpack</td><td>SVS-19G</td><td></td></tr><tr><td>弯头凯利钳</td><td>ABC外科手术器械</td><td>CKF-003</td><td></td></tr><tr><td>凯利止血钳</td><td>ABC外科手术器械</td><td>KF-004</td><td></td></tr><tr><td>针头（18、22 和 26 G）</td><td>Descarpack</td><td>NDL-MIX</td><td></td></tr><tr><td>培养皿</td><td>GlassLab</td><td>PD-150</td><td></td></tr><tr><td>剃刀刀片</td><td>ABC外科手术器械</td><td>RB-005</td><td></td></tr><tr><td>手术刀</td><td>ABC外科手术器械</td><td>SC-006</td><td></td></tr><tr><td>剪刀</td><td>ABC外科手术器械</td><td>SCIS-007</td><td></td></tr><tr><td>缝合线</td><td>ABC外科手术器械</td><td>SUT-008</td><td></td></tr><tr><td>注射器（1、3 和 5 mL）</td><td>Descarpack</td><td>SYR-135</td><td></td></tr><tr><td>气管造口导管</td><td>医疗科技</td><td>TC-010</td><td></td></tr><tr><td>镊子</td><td>ABC外科手术器械</td><td>TWZ-011</td><td></td></tr><tr><td>&lt;强&gt;药物&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>盐酸右氯胺酮 5%</td><td>克里斯特&amp;aacute;lia</td><td>DXT-005</td><td>87.5 mg/kg 腹腔注射</td></tr><tr><td>异氟烷 1 mL/mL 240 mL</td><td>克里斯特&amp;aacute;lia</td><td>ISO-240</td><td>2.5% 吸入溶液</td></tr><tr><td>盐酸利多卡因 1%</td><td>克里斯特&amp;aacute;lia</td><td>LID-001</td><td>400 &amp;micro;L 皮下局部</td></tr><tr><td>野百合碱</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C2401</td><td>60 mg/kg 腹腔注射</td></tr><tr><td>泮库溴铵 2 mg/mL</td><td>克里斯特&amp;aacute;lia</td><td>PAN-002</td><td>2 mg/kg 静脉注射</td></tr><tr><td>肝素钠 5000 IU/mL</td><td>克里斯特&amp;aacute;lia</td><td>HEP-5000</td><td>1 mL 中稀释至 1:4</td></tr><tr><td>盐酸赛拉嗪 2%</td><td>Syntec</td><td>XYL-002</td><td>12.5 mg/kg 腹腔注射</td></tr><tr><td>&lt;强&gt;仪器设备&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>GraphPad Prism 9</td><td>GraphPad Software, Inc</td><td>GP9</td><td></td></tr><tr><td>联网多功能兽用监护仪 LifeWindow 9x</td><td>Digicare 动物健康</td><td>LW9x</td><td></td></tr><tr><td>LabView 软件</td><td>国家仪器公司</td><td>LV-2019</td><td></td></tr><tr><td>MATLAB R2019a（版本）软件</td><td>The MathWorks, Inc.</td><td>MATLAB-2019</td><td></td></tr><tr><td>监测器与信号转导器</td><td>医疗科技</td><td>MST-015</td><td></td></tr><tr><td>精密天平</td><td>赛多利斯</td><td>PS-020</td><td></td></tr><tr><td>R540 小鼠&amp;安普&大鼠动物麻醉机</td><td>RWD Life Schience Co.,LTD</td><td>R540-ANA</td><td></td></tr><tr><td>比例尺</td><td>Ohaus</td><td>SCL-025</td><td></td></tr><tr><td>Servo-i 呼吸机&amp;nbsp;</td><td>Getinge AB</td><td>SERVO-I</td><td>FiO₂&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; = 21%；潮气量 = 8 ml/kg，呼吸频率 = 70 次/分，PEEP = 3 cmH₂O&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td></tr><tr><td>SonoView 软件</td><td>SONOTEC 超声波传感器技术哈勒有限公司</td><td>SV-2020</td><td></td></tr><tr><td>UGEO HM70A 系统&amp;nbsp;</td><td>三星电子&amp;ocirc;亚马逊河&amp;ocirc;nia LTDA</td><td>HM70A</td><td></td></tr><tr><td>G*Power 3.1.9.7</td><td>D大学&amp;uuml;德国杜塞尔多夫</td><td>G*Power</td><td></td></tr></tbody></table>

肺动脉高压实验模型中右心室功能的评估

Evaluation of Right Ventricular Function in Experimental Models of Pulmonary Arterial Hypertension

肺动脉高压（PH）是一种与生存率降低相关的慢性疾病，因此是研究的关键领域。PH的实验模型显著加深了我们对其病理生理机制的理解，并促进了小型观察性研究和临床试验的设计。然而，建立标准化的研究方法至关重要，以确保不同实验研究和科研团队之间的结果具有可比性。标准化不仅能够提高研究的可重复性，还有助于各研究团队之间的协作。
在本视频中，我们概述了准确分析肺动脉高压（PH）功能参数所需的方法学步骤，包括超声心动图评估、有创性右心室（RV）穿刺以及富尔顿指数（Fulton's index）的计算。关于超声心动图部分，详细介绍了肺动脉加速时间与肺动脉射血时间比值的测量，以及右心室输出量的计算方法。在有创性测量方面，描述了关键操作步骤，包括麻醉方案、动物最佳体位摆放、机械通气设置、精确开胸、右心室的暴露以及右心室穿刺技术。
本文详细阐述了心室解剖（Fulton指数）的方法，以及校正动物体重后的右心室/左心室加室间隔比值的计算方法。我们认为，对这些方法进行详尽的介绍将有助于提高肺动脉高压研究的质量和可靠性，为未来的研究提供一个可靠的框架，并增强不同实验室之间的可重复性。

进行统计分析时，采用Shapiro-Wilk检验对每个变量的正态性及方差进行检验。数据以均值±标准差表示。采用非配对t检验比较对照组（CTRL）与肺动脉高压组（PAH）之间的颗粒物浓度（p&lt;0.05）。
肺动脉高压动物模型中的超声心动图改变 
图4 显示，肺动脉高压（PAH）动物的PAT/PET比值（0.43 ± 0.01 ms）低于对照组动物（0.26 ± 0.02 ms，p = 0.0003），提示肺血管阻力增加会改变肺动脉内的血流模式，使PAT相对于PET缩短。换句话说，这反映了右心室（RV）克服肺血管阻力的困难，提示PAH的发生发展（图5B）。PAH动物的右心室流出道直径（0.36 ± 0.01 cm）高于对照组动物（0.29 ± 0.01 cm，p = 0.0010），反映了心室肥厚的程度，是右心室的适应性反应（图5C）。
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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（PH）是一种与生存率降低相关的慢性疾病，因此成为研究的关键领域。PH的实验模型已经……

我们探索再生疗法，特别是间充质干细胞和线粒体，以逆转实验性肺动脉高压中的血管重塑并改善心肺功能。侵入性操作，如右心室穿刺和心脏解剖，均为终点性操作，限制了纵向研究的开展。此外，超声心动图测量的变异性可能影响不同操作者和不同时间点之间的可重复性。我们的方案结合了无创超声心动图、侵入性血流动力学测量以及死后分析，对肺动脉高压的进展及大鼠右心室重塑提供全面评估。这种整合方法提高了数据的可靠性，并减少了所需实验动物的数量。未来，我们旨在更深入理解肺动脉高压患者中脑-心-肺相互作用及其认知功能障碍，以阐明其临床意义及潜在的机制。[讲师] 首先，使用浸有清洁剂和水的纱布敷料润湿麻醉动物胸部的毛发。将刀片安装在凯利止血钳上，剃除动物胸部的毛发。在动物胸部涂抹足量的导电凝胶。按下控制面板上的2D按钮。将探头置于第三至第五肋间，获取短轴切面图像。然后将探头朝向动物左肩方向，相对于胸骨呈90度角，以获取心脏基底部的横截面图像，显示右心室、主动脉瓣、肺动脉瓣和左心房。按下控制面板上的冻结按钮以冻结图像，然后按下保存按钮保存图像。当找到正确角度后，保持该位置，按下PW脉冲波按钮，激活脉冲波频谱多普勒模式。使用控制面板上的轨迹球在屏幕上任意移动黄色光标，并将其放置在肺动脉瓣上。按下控制面板上的数字5按钮，获取通过肺动脉瓣的血流曲线。接下来，将探头置于第三至第五肋间，获取长轴切面图像。将探头朝向动物右肩方向，相对于胸骨呈45至60度角，获取显示左心室、右心室、左心房、二尖瓣和主动脉瓣的纵向切面图像。按下控制面板上的冻结按钮冻结图像，然后按下保存按钮将图像存储。按下控制面板上的“结束检查”按钮，结束成像过程，并将图像存储至患者数据库中。进行超声心动图分析时，在屏幕上选择“搜索”，并从数据库中选择相应的动物编号以开始分析。按下控制面板上的SonoView按钮。在屏幕图像区域内单击一次以启动分析。使用轨迹球选择脉冲波频谱多普勒模式下的短轴图像。现在按下计算器按钮，并在屏幕上选择心率（HR）。使用轨迹球在两条曲线上分别绘制光标线，连接波峰至波峰。重复此操作三次，取平均值。再次按下计算器按钮，选择肺动脉瓣（PV），然后选择PV加速时间/射血时间（PV acceleration time/ejection time）。使用轨迹球在同一曲线上从起点到峰值放置一个光标，再从起点到终点放置另一个光标。重复三次，取平均值。按下控制面板上的保存按钮保存结果。使用轨迹球，在屏幕右上区域选择长轴图像。按下控制面板上的计算器按钮，选择右心室流出道（RVOT）参数，然后选择RVOT直径。使用轨迹球将光标从右心室一侧壁移至对侧壁。重复三次，取平均值。进行右心室穿刺时，首先对麻醉动物实施气管切开术。确保计算机已开机，LabVIEW软件已打开，并且基线已配置为信号采集模式。在软件中定位到右心室后，确认信号采集已经开始。点击屏幕上的保存按钮，并输入动物编号。使用装有肝素化生理盐水的19号头皮静脉穿刺针，在解剖参考点稍上方进行穿刺，注意不要将针插入过深。通过观察压力值来验证穿刺的准确性。记录至少10个稳定的压力波峰，以确保数据的可靠性。在信号采集结束时，使用肝素化注射器通过左心室或腹腔静脉穿刺采集血液样本。进行数据分析时，打开MATLAB程序，点击“浏览粘贴”按钮，并选择计算机内置硬盘中包含正确代码的文件。在MATLAB屏幕左侧，查看包含探头识别的各通道代码的文件列表。选择与实验前期所用通道配置相对应的代码。按下运行按钮，并选择外接硬盘中的.bin文件进行分析。通过在曲线最均匀部分的起始点和终止点各点击一次，选择具有视觉上相等波峰和波谷的区段。然后通过在0秒和10秒处各点击一次，选择一段10秒的曲线。在命令窗口中减去最低波谷值并按回车键，以调整基线。软件将自动生成所有相关数据。观察两列数据：峰值时间与压力值。将收缩压值复制并粘贴到.txt文件中，并删除时间值。将文件中所有句点替换为逗号，以便计算平均值。选取10个峰值压力值并计算其平均值。对于右心室肥厚指数，实验开始时测量并记录动物体重。测量右心室收缩压，随后实施安乐死并取出胸腔器官。从心脏基底部解剖分离主动脉、肺动脉、腔静脉和肺静脉，然后用纱布擦干整个心脏，并使用精密天平记录干重。在解剖并移除心房后，沿室间隔将右心室与左心室分离。分别使用精密天平记录干燥后的右心室重量以及左心室加室间隔的重量。与对照组相比，肺动脉高压动物的肺动脉加速时间（PAT）与射血时间（PET）比值显著降低，表明肺血管阻力增加及肺动脉血流模式改变。与对照组相比，肺动脉高压动物的右心室流出道直径增大，反映了心室肥厚的程度，是右心室的适应性反应，可作为疾病进展的替代指标。代表性超声心动图图像显示，与对照组相比，肺动脉高压动物的右心室流出道直径明显增大，血流模式发生改变。与对照组相比，肺动脉高压动物的右心室收缩压显著升高，反映了肺血管阻力的增加。压力波形记录显示，肺动脉高压动物的压力峰值更高，与升高的右心室收缩压（RVSP）一致。与对照组相比，肺动脉高压动物的右心室肥厚指数显著升高。

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Research

科研

JoVE Journal

Biology

生物学

肺动脉高压实验模型中右心室功能的评价

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

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

我们提出了一种在患有慢性肺动脉高压的大动物模型中诱导并表型分析急性右心衰竭的实验方案。该模型可用于测试治疗干预措施、建立右心功能评估指标 或加深对急性右心衰竭病理生理机制的理解。...

在慢性血栓栓塞性肺动脉高压大动物模型中诱导与表型分析急性右心衰竭

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

本文描述了建立严重右心室压力超负荷的手术技术和实验方法，以模拟其适应性和非适应性表型。...

一种用于肺动脉高压和右心室衰竭的大型动物模型：绵羊左肺动脉结扎与进行性主肺动脉缩窄

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。...

肺动脉高压大鼠模型中右心室功能的全面超声心动图评估

我们描述了一种通过肺动脉干缩窄诱导右心室压力超负荷的小鼠模型。本文包含了气管插管、手术操作以及通过超声心动图进行表型分析的详细实验方案。气管插管和手术过程中使用了自制的器械，可实现模型的快速建立且成本低廉。...

通过肺动脉干缩窄建立压力超负荷诱导的小鼠右心室肥厚与衰竭模型

右心衰竭（RHF）的特征是右侧心脏扩张和肥厚，导致心室和心房功能障碍。伴有RHF的 cardiopulmonary...

利用肺动脉束带术建立大鼠右心重构与心律失常模型

了解肺动脉高压实验模型中右心室功能的综合评估方法，结合无创超声心动图、有创血流动力学测量和死后分析技术，在大鼠模型中实现可靠的数据采集并减少动物使用量。

肺动脉高压实验模型中右心室功能的评估

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