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Methodenartikel

Fetale Echokardiographie und Pulsed-Wave-Doppler-Ultraschall in einem Kaninchen-Modell von Intrauterine Growth Restriction

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DOI:

10.3791/50392

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29. Juni 2013

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1Division Woman and Child, Department Women, University Hospitals Leuven, 2The Ritchie Centre, Monash Institute of Medical Research, Department of Obstetrics and Gynaecology, Monash University, Victoria, Australia, 3Department of Cardiovascular Sciences, Katholieke Universiteit Leuven, 4Fetal and Perinatal Medicine Research Group, Institut d'Investigacions Biomediques August Pi i Sunyer (IDIBAPS), 5Maternal-Fetal Medicine Department, ICGON, Hospital Clínic, Universitat de Barcelona, Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER)

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Wir beschreiben Prüfung der fetalen Herzfunktion mit modernen funktionalen fetale Echokardiographie und Doppler-Ultraschall fetoplazentaren mit dem VisualSonics VEVO 2100 microultrasound in einer chirurgisch induzierten Modell der intrauterine fetale Wachstum Einschränkung in einem Kaninchen.

Zusammenfassung

Fetale intrauterine Wachstumsretardierung (IUGR) Ergebnisse in abnorme kardiale Funktion, die offensichtlich ist pränatal aufgrund der Fortschritte in fetoplazentaren Doppler-Ultraschall und Echokardiographie. Zunehmend werden diese bildgebenden Verfahren ist klinisch Herzfunktion prüfen und bewerten das Wohlbefinden in der Gebärmutter eingesetzt, wodurch Führung Zeitpunkt der Geburt Entscheidungen. Hier haben wir ein Kaninchen-Modell von IUGR die Analyse der Herzfunktion in einer klinisch relevanten Weise ermöglicht. Mit Isofluran Narkose induziert wird IUGR chirurgisch Gestationsalter Tag 25 nach der Durchführung einer Laparotomie erstellt, Aussetzen der Uterus bicornis und dann Ligation 40-50% der uteroplazentare versorgenden Gefäße jede Fruchtblase in einem einzigen Uterushorns. Das andere Horn in der Kaninchen Uterus bicornis dient als interne Kontrolle Föten. Dann, nach Erholung Gestationsalter Tag 30 (volle Amtszeit), erfährt die gleiche Kaninchen Prüfung der fetalen Herzfunktion. Anästhesie mit Ketam induziertine und Xylazin intramuskulär, dann durch eine kontinuierliche intravenöse Infusion von Ketamin und Xylazin zu iatrogenen Auswirkungen auf die fötale Herzfunktion minimieren gepflegt. Eine Wiederholung Laparotomie durchgeführt, um jede Fruchtblase aussetzen und eine microultrasound Prüfung (VisualSonics VEVO 2100) der fetalen Herzfunktion durchgeführt wird. Plazenta-Insuffizienz ist offensichtlich durch einen erhöhten Pulsatilitätsindex oder eines abwesenden oder umgekehrten enddiastolischen Strömung des Umbilikalarterie Dopplerfrequenzspektrum. Der Ductus venosus und mittleren Hirnarterie Doppler wird dann untersucht. Fetale Echokardiographie ist durch die Aufzeichnung B-Modus, M-Modus und Strömungsgeschwindigkeit Wellenformen in laterale und apikale views durchgeführt. Offline-Berechnungen bestimmen Standard M-Modus kardialen Variablen tricuspid und Mitralklappe Ringebene systolischen Exkursion, Speckle Tracking und Analyse Stamm, modifizierte myokardialen Performance-Index und vaskuläre Strömungsgeschwindigkeit Wellenformen von Interesse. Dieses kleine Tier-Modell der IUGR bietet daher in der Prüfung utero Herzfunktion, die im Einklang mit der gängigen klinischen Praxis und ist daher in der translationalen Forschung Einstellung nützlich.

Einleitung

Die Belastung durch Herz-Kreislauf-Erkrankung, die aus fötalen intrauterine Wachstumsretardierung (IUGR) kann nicht überbewertet werden. Es ist die führende Ursache von Totgeburten nach angeborenen Missbildungen. 1 IUGR bezieht sich auf einen Fötus, sein Wachstumspotenzial zu erreichen schlägt fehl und ist häufig eine Folge der Plazentainsuffizienz. 2 In Überlebenden, ist Herz-Kreislauf-Erkrankungen über die Lebensspanne deutlich mit Myokarddysfunktion scheinbaren in der Kindheit 3,4 und anschließender 5 Bluthochdruck, Diabetes 6 und Fettleibigkeit entwickeln im Erwachsenenalter - alle kumulativen kardialen Risikofaktoren von Geburt an zu vorzeitigem Tod durch ischämische Herzkrankheiten 7.

Entwicklung von Tiermodellen, die mütterlich-fetalen Kommunikation, IUGR und die anschließende Reaktion auf reduzierte fetale Substrat Verfügbarkeit gründet charakterisieren ist notwendig, wenn wir beide ein besseres Verständnis der Pathophysiologie der IUGR-bezogenen Auto sindDiac Wertminderung und Herz-schützende Strategien zur fetalen und postnatalen Gesundheit zu verbessern entwickeln. In diesem Zusammenhang haben viele verschiedene Modelle in unterschiedlichen Arten beschrieben worden. 8 IUGR wird häufig durch mütterliche Unterernährung induziert mit einem niedrigen Protein-Diät in Nagetieren, 9 chirurgische Ablation oder Unterbindung der uterinen Durchblutung bei Nagern und Meerschweinchen 10 oder Okklusion der Umbilikalarterie bei Schafen. 11 Es ist jedoch offensichtlich, dass kein Modell vollständig rekapituliert die menschliche IUGR. 12

In diesem aktuellen methodischen Studie verwendeten wir eine gut validierten Ansatz der selektiven uteroplazentare vaskuläre Unterbrechung in einem Kaninchen 13-16, dass nicht nur produziert fetalen Herz-Kreislauf-Reaktionen mit Ultraschall klinisch beobachtet 14, sondern erlaubt auch die Vernehmung der fetalen Herzfunktion mit neuartigen Echokardiographie mit microultrasound Technologie der VisualSonics VEVO 2100. Während Doppler-Ultraschall der fetoplacental Schiffen bleibt der Eckpfeiler der aktuellen vorgeburtliche Überwachung von IUGR Feten 17, funktionelle Echokardiographie wird zunehmend genutzt, um neue Einblicke in die Pathophysiologie Krankheit geben und fetale Wohlbefinden zu beurteilen. 18 Dementsprechend hier nehmen wir diese Fortschritte aus der klinischen Forschung und beschreiben ein Tiermodell, dass Häfen nicht nur diese Bildgebung Raffinesse, sondern bietet auch die experimentelle Plattform, um mechanistische Wege und neuartige Therapeutika zu untersuchen.

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Protokoll

Die folgenden experimentellen Protokoll wird von der Animal Ethics Committee, Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, Belgien zugelassen. Wir folgten zuvor beschriebenen chirurgischen Eingriff 13 mit einigen methodischen Veränderungen, vor allem in der Anästhesie Verfahren.

1. Induktion Intrauterine Growth Restriction (IUGR)

  1. Zeit vom trächtigen Kaninchen (hybrid Dendermonde und New Zealand White) werden in einzelnen Käfigen auf einer 12/12 Stunden Licht Zeitplan mit Zugang zu Wasser und Standard-Kaninchenfutter ad libitum vom Gestationsalter (GA) 18 Tage untergebracht. Bei GA 25 Tage (volle Amtszeit beträgt 31 Tage ungefähr), sind Kaninchen in den Operationssaal für chirurgische Schaffung IUGR übertragen. Vor der Operation, nach dem Zufallsprinzip vergeben ein "Fall" (IUGR) und "Kontrolle" Uterushorns im bicornuate Kaninchenuterus durch Randomisierung Software (GraphPad Software, USA) 19. Stichprobenumfang sollte durch Macht Berechnungen von einzelnen r bestimmt werdenesearchers für ihre Frage von Interesse.
  2. Anästhesie Vorgehen.
    Induktions-Anästhesie durch Verabreichung Ketamin 35 mg / kg (Ceva Sante Animale, Brüssel, Belgien) und Xylazin 5 mg / kg (Ceva Sante Animale, Brüssel, Belgien) intramuskulär in der Hinterhand erreicht. Anästhesie wird dann mit einem inhalativen Mischung von 1-4% Isofluran aufrechterhalten (Isoba Vet; Abbott Laboratories Ltd, Queenborough, Kent, UK) in O 2 bei 2 L / min. Legen Sie ein Pulsoximeter (Nellcor N-20, Covidien, Irland) auf der mütterlichen zweite und dritte Zehe zur kontinuierlichen Überwachung der Herzfrequenz und arterielle O 2-Sättigung.
  3. Chirurgischen Eingriff.
    1. Prämedikation. Vor Beginn der Operation, Administration Antibiotikaprophylaxe Penicillin G, 300.000 IE (Kela Pharma, Hoogstraten, Belgien), Gebärmutter tokolytische Medroxyprogesteronazetat 0,9 mg / kg (Depo-Provera, Pharmacia Upjohn, Puurs, Belgien) und Analgetikum Buprenorphin 0,03 mg / kg (Temgesic; Schering-Plough) Subkutan in einer 2,5 ml Spritze.
    2. Kaninchen Vorbereitung. Legen Sie das Kaninchen auf eine wärmende Unterlage für die Dauer der Operation. Entfernen Sie Haare aus dem Bauch OP-Feld und gelten antiseptische Povidonjod 7,5% (Betadine, Purdue, Connecticut, USA). Eine komplette aseptische Protokoll wird dann verwendet.
    3. Abdominal Laparotomie. Infiltrieren Sie die Einstichstelle mit einem Lokalanästhetikum (2 ml 1% Lidocain, B Braun Medical, Belgien) subkutan. Die Einstichstelle sollte etwa 5 cm in der Länge in der Mittellinie im unteren 2/3 des Bauches. Sobald die Haut geöffnet wird, eine Mischung aus scharf und stumpf, die Rektusscheide freizulegen. Darauf zu achten, die vaskuläre mütterlichen Milchdrüsen befinden beiderseits der Mittellinie über den Eintritt (Abbildung 1A) zu vermeiden. Fassen Sie die Rektusscheide und Bauchfell, Zelt, um eine versehentliche Aufnahme von abdominalen Inhalte zu verhindern, und geben Sie vorsichtig mit scharfen Dissektion (Abbildung 1B).
    4. Uterusmyomen Exteriorisation. Surround das Operationsfeld mit Gaze drapiert in erwärmt Kochsalzlösung getränkt. Fassen Sie vorsichtig und exteriorisieren beide Seiten des Uterus bicornis. Darauf zu achten, dass sie weder die vaginale oder Eierstockkrebs Ende jedes Uterushorn unter Spannung zu setzen, da dies in unwillkommene Blutungen, Schmerzen und Uteruskontraktilität führen kann. Der Assistent ständig bewässert die Gebärmutter ausgesetzt erwärmt mit Kochsalzlösung, um Wehen zu verhindern. Ertasten und notieren Sie die Anzahl der Föten, die in jedem Horn. Vereinbarungsgemäß wird der Fötus im Eierstock Ende des ersten Fötus bezeichnet. Eine Uterushorn der Fall Horn und das andere ist das Ruderhorn. Identifizieren Sie die zuvor nach dem Zufallsprinzip zugeteilt Fall Horn für IUGR Induktion und ersetzen Sie dann die Kontrolle Horn zurück in den Bauchraum (interne Kontrolle Föten).
    5. Chirurgisch induzierten IUGR. Identifizieren Sie die uteroplazentare Schiffe zu jedem Fruchtblase in der bezeichneten Fall Horn (Abbildung 1C).Chirurgisch abzubinden 40-50% dieser Schiffe mit einem 5-0 Polyglactin Nahtmaterial (Ethicon Vicryl, Johnson und Johnson Medical, USA) (Abb. 1D-1E). In der Praxis gibt es oft drei Leitbündel Versorgung jedes Fruchtblase. In diesem Fall wird der größte Gefäßbündels ligiert. Wenn Sie fertig sind, wird die Gebärmutter wieder mit warmen Kochsalzlösung und vorsichtig auf den Bauch wieder bewässert.
    6. Bauchdeckenverschluss. Schließen Sie den Bauch in zwei Schichten mit einem Dauerlauf 2-0 Polyglactin Nahtmaterial (Ethicon Vicryl, Johnson und Johnson Medical, USA). Schließen Sie die Haut mit subkutikuläre 3-0 Polyglactin Nahtmaterial (Ethicon Vicryl, Johnson und Johnson Medical, USA). Spray Aluminium Aerosol auf die Wunde, um das Kaninchen aus späteren stören die Nähte verhindern.
    7. Wiederherstellung. Hört Anästhesie und genau beobachten Wiederherstellung der Atmung. Das Kaninchen wird dann untergebracht wie oben mit Zugang zu Futter und Wasser ad libitum beschrieben und täglich beobachtet.

2. Darstellende Fetale Echokardiographie und Pulsed-Wave-Doppler-Ultraschall

  1. Das gleiche Kaninchen wird dann bei GA 30 Tage für Echokardiographie und Ultraschall übertragen und dort ausgewertet. Das Kaninchen auf einer Erwärmung pad für die Dauer der Prüfung gestellt.
  2. Anästhesie Vorgehen.
    1. Induktions-Anästhesie durch Verabreichung Ketamin 35 mg / kg (Ceva Sante Animale, Brüssel, Belgien) und Xylazin 5 mg / kg (Ceva Sante Animale, Brüssel, Belgien) intramuskulär. Erreicht Sobald sedate erhalten intravenöser Zugang mit einer 24 Gauge Kanüle (BD Insyte-W, Becton Dickinson Infusionstherapie Systems, Utah, USA) in eine periphere Vene eingeführt auricular.
    2. Aufrechterhaltung der Narkose mit einer kontinuierlichen Infusion von Ketamin und Xylazin: 2 ml Ketamin (100 mg / ml) und 1,5 ml Xylazin (20 mg / ml) auf 46,5 ml physiologischer Kochsalzlösung, dann über eine Spritzenpumpe bei 40 infundiert ml / Std. Sichern Sie sich einen Drei-Wege-Hahn und fügen Sie eine 5-ml-Spritze von Rettungs-Anästhesie: 2 mlKetamin (100 mg / ml) und 1,5 ml Xylazin (20 mg / ml). Boli von 0,5 ml Rettung Anästhesie sind nur selten erforderlich. Verwalten Analgetikum Buprenorphin 0,03 mg / kg (Temgesic; Schering-Plough) subcutaneouslyprior zur Operation. Oxygen 2 L / min durch die Maske aufgebracht wird. Legen Sie ein Pulsoximeter (Nellcor N-20, Covidien, Irland) auf der mütterlichen zweite und dritte Zehe zur kontinuierlichen Überwachung der Herzfrequenz und arterielle O 2-Sättigung.
  3. Bauch und Gebärmutter Laparotomie Exteriorisation. Siehe 1.3.3 und 1.3.4.
  4. Fetal Positionierung für Echokardiographie und Ultraschalluntersuchung.
    1. Legen Sie die Kaninchen in einer seitlichen Position zugewandten Forscher. Dies erleichtert einfacher Abruf einer einzigen Fruchtblase zur Prüfung und verhindert übermäßige Traktion auf uteroplazentare Schiffe. So viel wie möglich, versuchen Sie, nur eine Fruchtblase zu einem Zeitpunkt, um die Exposition zu minimieren exteriorisieren. Sicherstellen, dass die exponierten Fruchtblase auf Gaze wird bewässert mit platziertenerwärmt Kochsalzlösung. Um standardisierte Ergebnisse zwischen verschiedenen Gruppen, in der Regel nur der Fötus im Eierstock und vaginale Enden jedes Uterushorn gewährleisten werden in der Ultraschall-Untersuchung verwendet.
    2. Fetal Herzfunktion ist sehr empfindlich gegen die Wirkung der Gebärmutter Exteriorisation, der Temperatur und des Drucks von dem Ultraschalltransducer in den Plazentagefäße ändern. Um diese Umwelt-und iatrogene verwirrende Effekte auf die Herzfunktion zu minimieren, muss die Ultraschall-Untersuchung unmittelbar nach Exteriorisation der Fruchtblase und sollte systematisch und effizient. In unserer Erfahrung, Veränderungen in der fetalen Herzfunktion selten in den ersten 5 min der Exposition auftreten. Wenn fetale Bradykardie auftritt, entfernen Sie die Ultraschallsonde, die Position des Fötus zu verhindern Abknicken fetoplazentaren Schiffe, mit Kochsalzlösung oder erwärmt kurz zurück die Fruchtblase zurück in den mütterlichen Bauch zu bewässern. Wenn fetale Bradykardie ist persistent, die Prüfung für diesen fetus sollte zugunsten einer Prüfung die nächste Fötus aufgegeben werden.
  5. Fetale Echokardiographie.
    1. Die Visualsonics VEVO 2100 (Toronto, Kanada) hochauflösende microultrasound Plattform mit Herz-und Stamm-Analyse-Software installiert ist erforderlich. Ein VisualSonics MS-250 Wandler (VisualSonics, Toronto, Kanada) ist für die Datenerfassung eingesetzt. Dies hat eine Mittenfrequenz von 21 MHz mit einer Bandbreite von 13-24 MHz. Der geometrische Schwerpunkt 15 mm, die maximale Bildbreite 23 mm und die maximale Bildtiefe ist 30 mm. Die Grundfläche beträgt 28 x 5,75 mm. Die Daten werden in Übereinstimmung mit der American Society of Echokardiographie Richtlinien und Standards für die Durchführung der fetalen Echokardiografie erworben. 20
    2. Datenerfassung 1: Seitenansicht Auf der Ebene des lateralen Vier-Kammer-Blick, notieren Sie eine B-Modus Filmtechnikschleife von mindestens fünf Herzzyklen Dehnung, Dehnrate, Geschwindigkeit und Weg zu bestimmen.. Dies wird analysiert offline mit dem VevoStrain(Visualsonics, Toronto, Kanada) Algorithmus wie zuvor in der Zeitschrift im Detail beschrieben. 21 M-Mode-Echokardiographie Indizes können dann in dieser Norm Ansicht erhalten werden. Offline-Messungen sowohl kardiale Struktur und Funktion kann dann analysiert werden: interne und ventrikuläre Septum Durchmessern in Systole und Diastole, Volumes Hubvolumen, fraktionelle Verkürzung, Ejektionsfraktion und Herzminutenvolumen 21.
    3. Datenerfassung 2:. Apikalansicht Auf der Ebene des apikalen Vier-Kammer-Blick, B-Modus Filmtechnikschleife kann VevoStrain Analysen wie oben beschrieben wiederholt werden. M-Mode-Echokardiographie wird verwendet, um tricuspid (TAPSE) und Mitralklappe Ringebene systolischen Exkursion (MAPSE) und Längs-Strain und Strain Rate zu beurteilen. 22,23 Dieser Apikalansicht erlaubt auch Beurteilung valvular Strömungsgeschwindigkeit Wellenformen und die modifizierte myokardialen Performance-Index wie zuvor beschrieben. 24
  6. Fetoplazentaren Puls-Doppler winkte ultrasound.

Strömungsgeschwindigkeit Wellenformen (FVW) der A. umbilicalis werden durch Anordnen der Nabelgefässe mit Farb-Doppler und dann Platzieren der gepulsten Doppler Probe Gate über dem Umbilikalarterie auf eine freie Schleife Nabelschnur erhalten. Die 25 mittleren Hirnarterie (MCA) FVW ist entfernt, indem das gepulste Doppler-Abtastpunkt Gate nur über den Ursprung der MCA einmal den Kreis von Willis durch Farb-Doppler befindet. 26. Der Ductus venosus (DV) FVW wird durch Anordnen des gepulsten Doppler-Abtastpunkt Tor am proximalen Abschnitt des DV gesehen erhalten mit Farb-Doppler, wo es stammt aus der intrahepatischen Nabelschnurvene entweder in sagittaler oder Queransicht des Fötus. Die 26 Pulsatilitätsindex (PI) berechnet offline mit dem Herz-Kreislauf-VisualSonics Analysesoftware.

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Ergebnisse

Eine asymmetrisch Wachstum eingeschränkt Fötus und der Plazenta von uteroplazentare vaskulären Ligation an eine normale Steuerung Fötus und der Plazenta in 1F verglichen. Bauchumfang Verhältnis zu den Kontrollen: Asymmetrische Wachstum wird durch reduzierte neonatalen Geburtsgewicht und erhöhter Kopfumfang bestätigt. Repräsentative Ergebnisse aus fetoplazentaren Doppler Untersuchungen sind in Abbildung 2 dargestellt. Ein normaler geringen Widerstand Muster der positiven enddiastolischen...

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Diskussion

Wir haben eine zuvor validierten Ansatz chirurgisch reduziert uteroplazentare Blutfluss in einem Kaninchen IUGR 13-16 produzieren und später untersucht fetalen Herzfunktion 14 bis microultrasound Technologie und Herzfunktion Analyse auf dem VisualSonics VEVO 2100 beschreiben. Die Fähigkeit, fetoplazentaren Doppler Veränderungen der menschlichen IUGR Feten in einem kleinen Tiermodell zu reproduzieren und dann erlauben Prüfung der Herzfunktion mit kürzlich beschriebenen Echokardiographie ist wahrsche...

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Offenlegungen

Der Autor Professor Jan D'Hooge hat eine Forschungskooperation mit VisualSonics. Die übrigen Autoren haben keine Angaben.

Danksagungen

Diese Arbeit wird durch einen Hamilton-Fairley NHMRC Fellowship (RH, AL) unterstützt; der viktorianische Regierung Operational Infrastructure Support Program (RH, EW) und der Marie-Curie-Industria-Academia Partnership and Pathways Erteilung von der Europäischen Kommission gefördert (ME, PD) . Die Autoren bedanken sich bei Dr. Andre Miyague, Dr. Francesca Russo, Frau Rosita Kinnart und Herr Ivan Laermans für ihre technische Expertise in der Herstellung danken dieses Video.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
KetaminCeva Sante Animalehttp://www.ceva.com/en
XylazinCeva Sante Animalehttp://www.ceva.com/en
Depot ProveraPharmacia Upjohn
Penicillin GKela Pharmahttp://www.kela.be
LidocaineB Braun Medicalhttp://www.bbraun.com/
TemgesicSchering-Ploughhttp://www.merck-animal-health-usa.com/
IsoluranIsoba Vet; Abbott Laboratories Ltdhttp://www.abbottanimalhealth.com/index.html
EthiconJohnson and Johnsonhttp://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures
EthiconJohnson and Johnsonhttp://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures
EthiconJohnson and Johnsonhttp://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures
VEVO 2100VisualSonicsSN100-0032http://www.visualsonics.com/
Aquasonic GelParker Laboratories01 02http://www.parkerlabs.com/ultrasound_products.html
Nellcor N-20PA PulsoximeterCovidienhttp://www.nellcor.com/prod/PRODUCT. ASPX? S1=POX& S2=MON& id=282& V

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Fetale Echokardiographie und Pulsed-Wave-Doppler-Ultraschall in einem Kaninchen-Modell von Intrauterine Growth Restriction
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