Beurteilung der Herz Morphologische und funktionelle Veränderungen in Maus-Modell der Quer Aortakonstriktion durch Echokardiographie

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Herzstruktur und -funktion mittels echokardiographischer Bildgebung in einem Mausmodell einer durch die transversale Aortenkonstriktion (TAC) induzierten Herzerkrankung zu beurteilen. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen auf dem Gebiet der kardiovaskulären Forschung bezüglich der bildgebenden Darstellung von Herzerkrankungen in Tiermodellen zu beantworten. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass sie eine zuverlässige, nichtinvasive Überwachung des Fortschreitens der Herzerkrankung im Zeitverlauf ermöglicht.

Im Allgemeinen ist die Einführung dieser Methode eine echte Herausforderung, da die echokardiographische Bildgebung und Messerfassung ohne echte Demonstration schwierig sind. Vor Beginn der Bildgebung elektrodenleitfähiges Gel auf die Pfoten der transversal aortenkonstriktierten Maus auftragen und die Pfoten mit Klebeband auf einer Elektrodenplatte befestigen. Anschließend eine rektale Sonde einführen, um die Körpertemperatur während des Verfahrens zu überwachen.

Wenn das Tier bereit ist, stellen Sie das Bildgebungsgerät auf den B-Modus und kippen Sie die linke Seite der Plattform so weit wie möglich nach oben, um die Maus in die linke Seitenlage zu drehen. Halten Sie den Ultraschallwandler vertikal am Stativ fest und platzieren Sie die Sonde entlang der rechten parasternalen Linie auf der Brust des Tieres, wobei die Markierung zur Kinnspitze zeigt. Kippen Sie die Sonde anschließend leicht zur Schulterblattregion nach oben und drehen Sie sie leicht im Uhrzeigersinn, bis die Aortenbogenansicht sichtbar wird.

Beobachten Sie die Stelle der transversalen Aortenkonstriktion zwischen dem Abzweig der Arteria anonyma und der linken Arteria carotis communis. Sobald die Konstriktionsstelle identifiziert wurde, klicken Sie auf der Workstation auf die Farbdoppler-Taste, um in den Farbdoppler-Modus zu wechseln, und nehmen Sie Bilder zur Richtung und Geschwindigkeit des Blutflusses durch die Konstriktionsstelle auf.

Klicken Sie auf „Cine-Speicher“, um die Bilder zu speichern. Klicken Sie dann auf die Puls-Doppler-Schaltfläche, um in den Puls-Doppler-Modus zu wechseln. Platzieren Sie das gestrichelte Messvolumen unmittelbar distal zur Stenosestelle, um den Stenosestrahl mit der höchsten Geschwindigkeit zu finden, und klicken Sie erneut auf die Puls-Doppler-Schaltfläche, um die Wellenformen des Aortenflusses aufzuzeichnen. Messen Sie anschließend die maximale Geschwindigkeit und verwenden Sie die modifizierte Bernoulli-Gleichung, um den Druckgradienten über der Stenosestelle zu berechnen.

Um die Herzabmessungen und die Kontraktilität zu beurteilen, platzieren Sie eine Maus, die einer TAC-Operation unterzogen wurde, in Rückenlage auf der Plattform und positionieren Sie den Wandler senkrecht mit der Kerbe in Richtung des Kopfes der Maus. Senken Sie den Wandler parallel zur linken parasternalen Linie auf den Thorax ab und drehen Sie den Schallkopf um 30 Grad gegen den Uhrzeigersinn. Stellen Sie den Abtaster auf den B-Modus ein.

Stellen Sie den Winkel des Wandlerelements ein und fokussieren Sie die Tiefe, um die linke Herzkammer, die interventrikuläre Septumwand und einen geringen Teil der rechten Ventrikelwand sichtbar zu machen. Klicken Sie auf „Cine-Speicher“, um die Bilder für eine spätere Messung der Wanddicke des Herzens und der Kammerdimensionen zu speichern. Wählen Sie mithilfe des kardialen Softwarepakets in der entsprechenden Bildverarbeitungssoftware die Parameter von Interesse aus und zeichnen Sie die entsprechenden Linien für jeden Parameter in das gewünschte echokardiographische Bild ein, um die Messungen der Wanddicke des Herzens und der Kammerdimensionen zu erhalten.

Danach beobachten Sie die Bewegungsmuster der Herzwand, um mögliche Bewegungsstörungen auszuschließen. Wechseln Sie anschließend in den M-Modus und platzieren Sie den M-Modus-Cursor senkrecht zu den Wänden des linken Ventrikels auf Höhe des Papillarmuskels. Klicken Sie dann auf „Cine Store“, um Bilder zur späteren Messung der Herzabmessungen und der Fractional Shortening aufzuzeichnen.

Drehen Sie den Schallkopf aus der parasternalen langachsigen Ansicht um 90 Grad im Uhrzeigersinn, um eine parasternale kurze Achse zu erhalten. Verstellen Sie den Schallkopf so, dass eine horizontale, quer zur Herzachse verlaufende Querschnittsdarstellung des Herzens im B-Modus erscheint, wobei die Papillarmuskeln in den Positionen vier und acht Uhr sichtbar sind. Wechseln Sie anschließend in den M-Modus und platzieren Sie die M-Modus-Linie in der Mitte des linken Ventrikels.

Klicken Sie auf „cine store“, um die Bilder zu speichern. Wählen Sie dann mithilfe des cardiac-Pakets die geeigneten Kurzachsen-Parameter aus und klicken Sie auf das Bild, um die entsprechenden Linien für jeden Parameter einzuzeichnen und so die Messungen zu erhalten. Um sowohl die linke als auch die rechte Herzkammer sowie die Vorhöfe in der Kurzachsenansicht im B-Modus darzustellen, kippen Sie die obere linke Ecke der Plattform, um den Kopf der Maus nach unten zu neigen, und richten Sie den Schallwandler zur rechten Schulter aus.

Es wird eine sagittale Ansicht des Herzens erzielt. Stellen Sie die Mitralklappe dar. Wechseln Sie dann in den Farbdoppler-Modus und platzieren Sie das gestrichelte Cursor-Box-Stichprobenvolumen an der Spitze der Mitralklappe.

Um die Strömungsmuster über die Mitralklappe zu beurteilen, wechseln Sie in den Puls-Doppler-Modus und richten Sie den Doppler-Sondenzeiger unter einem Winkel von weniger als 20 Grad parallel zur Richtung des Mitralklappenblutflusses aus, um die maximale Geschwindigkeit zu bestimmen. Nachdem Sie die Bilder gespeichert haben, wählen Sie das kardiale Messpaket und danach den Mitralklappenfluss aus. Wählen Sie die gewünschten Parameter aus und zeichnen Sie die entsprechenden Linien, um die geeigneten Messwerte zu erhalten.

Danach berechnen Sie den myokardialen Leistungsindex. Wie in diesen repräsentativen B-Bildern gezeigt, können der Aortenbogen, die Arteria anonyma, die linke Arteria carotis communis und die linke Arteria subclavia in beiden Herzen nach Scheinoperation und TAC-Chirurgie beobachtet werden. Die Aortenverengung ist jedoch nur in den TAC-Herzen sichtbar.

Die Farb- und Pulswellen-Doppler-Bildgebung des Aortenflusses an der Stelle der Einengung zeigt, dass eine erfolgreiche TAC zu einer signifikant erhöhten Flussgeschwindigkeit stromabwärts der Engstelle führt. Außerdem zeigen die M-Modus-Kurven mehrerer Herzzyklen von Sham- und TAC-operierten Herzen eine signifikant erhöhte Wanddicke und Kammerdilatation bei den TAC-behandelten Herzen im Vergleich zu den Kontrollherzen nach Sham-Operation. In der parasternalen kurzen Achse wird eine erhöhte Wanddicke, Ventrikeldilatation, verminderte Kontraktilität und erhöhte linksventrikuläre Masse bei den TAC-Herzen weiterhin deutlich sichtbar.

Weiterhin werden bei pathologischen Zuständen mit diastolischer oder systolischer Herzfunktionseinschränkung, wie beispielsweise bei Mäusen, die einer TAC unterzogen wurden, typischerweise ein vermindertes Verhältnis der E- und A-Geschwindigkeiten sowie ein erhöhter myokardialer Performanceindex im apikalen Vierkammerblick beobachtet. Wenn die Technik einmal beherrscht ist, kann sie bei korrekter Durchführung in weniger als dreißig Minuten abgeschlossen werden. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, die institutionellen Richtlinien für Tierversuche zu beachten.

Nach Durchführung dieses Verfahrens können weitere Methoden wie die systematische Analyse angewendet werden, um den Druck-Volumen-Zusammenhang weiter zu untersuchen. Nach seiner Entwicklung ebnet diese Technik den Weg dafür, dass Forscher im Bereich der kardiovaskulären Forschung kardiale Hypertrophie und Herzinsuffizienz in Tiermodellen untersuchen können. Nach dem Anschauen dieses Videos sollte ein gutes Verständnis dafür bestehen, wie strukturelle und funktionelle Veränderungen des Herzens in Tiermodellen der Herzschläge mithilfe der endokardialen Bildgebung beurteilt werden können.

Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Isofluran gefährlich sein kann und dass bei der Durchführung dieses Verfahrens stets geeignete technische Schutzmaßnahmen und persönliche Schutzausrüstung verwendet werden sollten.