Fetale kardiovaskuläre Bildgebung mit einem Hochfrequenz-Ultraschall (30 / 45MHZ) Maus

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments ist es, die Struktur und die hämodynamischen Parameter des fetalen Kreislaufs mit Hilfe eines Hochfrequenz-Ultraschallsystems zu untersuchen. Diese Methode ermöglicht eine umfassende Phänotypisierung der kardialen Morphologie und der Flussindizes während der Entwicklung in Echtzeit und ermöglicht die Untersuchung von angeborenen Herzfehlern in experimentellen Umgebungen. Im Vergleich zu niederfrequenten Ultraschallsystemen bietet diese Technik eine höhere Empfindlichkeit und Auflösung, indem sie zweidimensionale dynamische Bilder mit hochfrequenten Bildraten erzeugt.

Schalten Sie zunächst das Ultraschallbildgebungssystem und die Physiologieüberwachungseinheit ein. Schließen Sie dann den 30-45-Megahertz-Schallkopf an und platzieren Sie den entsprechenden Scankopf auf seiner Halterung in der Nähe der Bildgebungsplattform. Wählen Sie anschließend die Option des Herzmessprogramms aus.

Legen Sie das Ultraschallgel kopfüber in den auf 37 Grad Celsius eingestellten Vorwärmbehälter. Bestätigen Sie dann das geeignete Schlauchsystem für die Anästhesie und überprüfen Sie den Sauerstoff- und Isoflurangehalt. Desinfizieren Sie die Bildgebungsplattform und den Arbeitsbereich.

Stellen Sie abschließend die Wärmestufe der Bildgebungsplattform so ein, dass die Körpertemperatur für den Damm konstant bei 37 Grad Celsius bleibt. Übertragen Sie das sedierte Muttertier aus der Anästhesie-Induktionskammer auf die Bildgebungsplattform und bringen Sie das Tier in Rückenlage. Bieten Sie eine Steady-State-Sedierung mit Isofluran unter Verwendung einer Gesichtsmaske an, die an das Anästhesieschlauchsystem angeschlossen ist.

Tragen Sie das Elektrodengel auf die eingebetteten elektrokardiographischen Elektroden auf. Kleben Sie dann die Gliedmaßen vorsichtig an die Elektroden, um die Herz- und Atemfrequenz der Mutter ständig zu überwachen. Überwachen Sie die Temperatur und Herzfrequenz des Muttertiers, die auf der Physiologie-Controller-Einheit angezeigt werden.

Passen Sie den Isofluranspiegel an, um eine durchschnittliche Herzfrequenz von nahe 450 Schlägen pro Minute zu halten. Bestätigen Sie den angemessenen Grad der Anästhesie, indem Sie die Haltung, die Herzfrequenz und die Reaktion der Maus auf Zehenzwicken bewerten. Verwenden Sie dann eine Enthaarungscreme, um das Fell von der Mitte der Brust bis zu den unteren Gliedmaßen zu entfernen, um die Abschwächung des Ultraschalls zu minimieren.

Palpieren Sie die Bauchdecke vorsichtig ab, um die Föten zu lokalisieren und zu verteilen. Vermeiden Sie es, die Föten gewaltsam zu spreizen. Verwenden Sie den Gebärmutterhals als Orientierungspunkt, annotieren Sie jeden Embryo auf dem Bauch des Muttertiers und definieren Sie seine Ausrichtungen.

Schließen Sie Föten aus, bei denen die Ausrichtung unzuverlässig ist. Beschriften Sie die Föten auf dem linken Uterushorn mit dem Präfix L und die auf den rechten Uterushörnern mit einem R-Präfix, wie hier gezeigt. Tragen Sie vorgewärmtes Ultraschallgel auf den Bauch auf und verteilen Sie es vorsichtig, um Blasenbildung zu vermeiden.

Geben Sie eine zusätzliche Menge Gel in den zu scannenden Bereich. Setzen Sie die Ultraschallsonde auf ihre mechanische Halterung und bewegen Sie sie allmählich in Richtung Bauch, um die dicke Gelschicht zu berühren, während Sie mit dem B-Modus-Scanning nach dem schlagenden Herzen suchen. Bestätigen Sie die rechte und linke Ausrichtung des einzelnen Fötus in Echtzeit, indem Sie die Bildgebungsplattform in der horizontalen Ebene bewegen.

Scannen Sie den Fötus vom Kopf bis zum Schwanz, um die Schnauze, die Gliedmaßen und die Wirbelsäule als Orientierungspunkte zu markieren. Visualisieren Sie das schlagende Herz und kommentieren Sie den linken Ventrikel und den rechten Ventrikel. Wechseln Sie in den Farbdoppler-Modus, um die Herzvisualisierung zu optimieren.

Klicken Sie auf die Schaltfläche B-Modus, um eine peristernale Kurzzugriffsansicht zu erhalten. Stellen Sie sicher, dass der linke und der rechte Ventrikel in ihrem maximalen Durchmesser in der Mitte des Datenerfassungsrahmens angezeigt werden, und starten Sie die Live-Bildgebung. Ändern Sie die Scanebenen, um eine Längsansicht mit vier Kammern zu erhalten.

Identifizieren Sie zunächst die verbleibenden Strukturen des Herzens, wie z. B. die Vorhöfe, das interventrikuläre Septum und den linken und rechten Ausflusstrakt. Als nächstes lassen Sie sich die Ventrikel- und Vorhofkammern in ihrer maximalen Länge anzeigen. Starten Sie die Bildaufnahme, indem Sie auf die Cine-Taste klicken, um eine kontinuierliche Aufzeichnung von Cine-Loops für mindestens 10 Sekunden zu erhalten.

Klicken Sie anschließend auf die Schaltfläche "M-Modus" zum Scannen, um Herzbilder aus vier Kammerebenen zu erhalten und die Herzfrequenz des Fötus und die Ventrikelfunktion zu bewerten. Schließen Sie alle nicht optimalen Bilder aus. Klicken Sie dann auf die Schaltfläche Analyse, um die ventrikuläre Wandstärke und den Innendurchmesser an Diastolen und Systoli zu messen.

Stellen Sie zunächst den Sektor auf einen Aufnahmewinkel von weniger als 60 Grad ein, um die Bifurkation der Lungenarterie zu visualisieren und den rechten Abflusstrakt zu identifizieren. Klicken Sie anschließend auf die Schaltfläche Gepulster Wellendoppler, um das Strömungsmuster durch die Pulmonal- und die Aortenklappe zu erhalten. Platzieren Sie als Nächstes das Pulswellen-Doppler-Probenvolumen, um die Dopplermuster des Aortenmitralflusses aufzuzeichnen und die frühe diastolische Geschwindigkeit und die Geschwindigkeit der Vorhofkontraktion zu messen.

Verwenden Sie den Farbdoppler-Scan, um die Gebärmutterarterie und den plazentaren Gefäßbaum des Fötus mit dem 45-Megahertz-Schallkopf zu visualisieren. Platzieren Sie das Volumen des gepulsten Wellendoppler-Probenehmers, um das Flussmuster der Nabelschnurarterie zu erhalten. Verwenden Sie die Doppler-Scanaufzeichnung für gepulste Wellen, um die Parameter des vaskulären Peak-Flusses zu messen, einschließlich der Beschleunigungszeit, der Ejektionszeit und der Peak-Flow-Geschwindigkeit am Ende des Systoli.

Schalten Sie den Isofluranbehälter nach Abschluss des Bildgebungsvorgangs aus. Überwachen Sie während der Erholungsphase weiterhin die Körpertemperatur, die Atemfrequenz und die Herzfrequenz. Dokumentieren Sie die Zeit bis zur vollständigen Wiederaufnahme der normalen Aktivität.

Die Daten in dieser Tabelle zeigen die Machbarkeit der Verwendung von Hochfrequenzultraschall, wie in diesem Protokoll beschrieben, um eine umfassende Phänotypisierung der Morphologie und Funktion des fetalen Herzens sowie der Kreislaufparameter der fetalen Plazenta und ihrer Veränderungen bei fötalen Mäusen durchzuführen, die einer chronischen Hypoxie in utero ausgesetzt waren. Im Anschluss an dieses Verfahren können andere Methoden wie Speckle Tracing und Stain-Analyse eingesetzt werden, um zusätzliche Fragen zu beantworten, wie z.B. die Messung der regionalen Myokardfunktion des sich entwickelnden Myokards in zukünftigen Studien. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie Hochfrequenz-Ultraschall effektiv bedienen und die Herzmorphologie und die Durchblutungsparameter des Fötus systematisch in Echtzeit bewerten können.