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Article de méthode

Murine échocardiographie de gauche Atrium, Aorte, et l'artère pulmonaire

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DOI :

10.3791/55214

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20 février 2017

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1Huffington Center on Aging, Baylor College of Medicine, 2Pulmonary/Critical Care/Sleep Medicine, Michael E. DeBakey Veterans Affairs Medical Center

Dans cet article

Résumé

Le protocole suivant décrit la méthodologie pour l'acquisition et l'analyse des images échocardiographiques utilisées pour obtenir le volume auriculaire gauche (VBL), Aorte (Ao) de diamètre, et l'artère pulmonaire (PA) de diamètre chez la souris. Cette technique est une procédure non invasive, non-terminal qui permet l'évaluation de la fonction cardio-pulmonaire.

Résumé

La méthodologie actuelle enseigne l'enquêteur comment mesurer et utiliser le VBL comme substitut d'élévations chroniques dans Left Ventricular la pression diastolique par échocardiographie, ainsi que d'obtenir des mesures du diamètre Aorte et PA chez la souris.

Les souris âgées de 10 jours d'âge peuvent être analysés en utilisant la technique actuelle. La technique est composé de 3 étapes principales: set-up, acquisition d'images, et d'analyse d'image. L'étape de mise en place consiste à faire la souris anesthésiés avec 1% d'isoflurane, le rasage, et le coller dans une position couchée à une carte ECG chauffée où l'acquisition d'image aura lieu. L'étape d'acquisition d'image consiste à apprendre à identifier les structures cardiaques et l'obtention de toutes les images requises avec sa sonde correspondante et de l'axe afin d'être en mesure de calculer les volumes et les diamètres. L'étape d'analyse de l'image consiste à mesurer les images précédemment acquises à l'aide d'un logiciel informatique.

Introduction

La méthodologie actuelle enseigne l'enquêteur comment mesurer et utiliser le VBL, le diamètre et le diamètre Aorte PA avec échocardiographie 2D chez la souris sous isoflurane. Insuffisance cardiaque avec fraction d' éjection préservée (ICFEP) chez les personnes âgées affecte jusqu'à 10% dans les 80 ans et plus 1 et les résultats de la morbidité et une mortalité importantes. Une mortalité importante se produit aussi de l'hypertension artérielle pulmonaire (PH), un processus de maladie insidieuse présentant des symptômes semblables à ICFEP, dans laquelle ont élevé la pression artérielle pulmonaire conduisent à une dyspnée d'effort, insuffisance cardiaque droite progressive, et souvent la mort. 2 La prévalence croissante des deux ICFEP et PH signifie la nécessité de développer une méthode qui permet une évaluation précise et le suivi des interventions dans des modèles murins dans une approche non-invasive, non-terminal.

Le vieillissement conduit à une détérioration de la fonction diastolique par des altérations de ventricular-artrigidification erial, dysfonction vasculaire, l' inflammation 3, la régulation du calcium altérée 4, diminution de la réactivité β-adrénergiques, et déconditionnement physique produisant ralenti relaxation active et passive rigidité accrue. Au fil du temps ce qui conduit à une augmentation de la pression de remplissage du VG et de l'élargissement compensatoire de la LA. 5

Bien que d' autres étiologies tels que la dysfonction valvulaire (régurgitation mitrale ou une sténose) et les processus infiltratives provoquent des élévations de la pression et le volume dans le LA 1, la Société européenne de cardiologie appuie l'ajout de la taille LA comme une réflexion non invasive de la fonction LV. 6

Les corrélations entre volume LA et des mesures invasives de la fonction diastolique ont été étudiés chez la souris. volume LA corrélées avec les différences dans la fonction déterminée effractive au sein des groupes d'âge pour les deux 14- et 31-mois-vieux mla glace. Au cours des 14 mois chez des souris âgées, volume LA corrélation avec trois mesures invasives standard de la fonction diastolique -dP / dTmin (r 2 = 0,5, p <0,05), Tau (de constante de temps de relaxation (r 2 = 0,6, p <0,05) et la pression de sortie ventriculaire gauche diastolique (r 2 = 0,25, p <0,05). Pour les 31 mois chez des souris âgées, les corrélations entre le volume lA et -dP / dTmin (r 2 = 0,92, p < 0,05) et PTDVG (r 2 = 0,61, p <0,05) étaient apparentes si la relation avec Tau était moins claire. par conséquent, le volume lA augmenté avec une insuffisance diastolique non seulement dans tous les groupes , mais au sein des groupes d'âge. 7

Des études de la fonction cardiaque dans des modèles murins en utilisant des techniques de cathéter pour évaluer la performance cardiaque, bien que rigoureux et fiable, sont limitées en raison de leur incompatibilité avec les évaluations répétées. 8 Alternatives aux mesures invasives telles que l' IRM et échocardiographie 3D peut également êtreplus précis que les techniques échographiques 2D, mais ils sont plus coûteux; Échocardiographie 2D est considéré comme adéquat pour l'évaluation du volume LA. 9, 10

Evaluation du volume LA et le diamètre PA avec échocardiographie permet la discrimination entre les modèles qui produisent des augmentations primaires de la résistance de l'artère pulmonaire entraînant une augmentation du diamètre PA sans changement de LA pression ou LAV de ceux où l'artère pulmonaire et l'oreillette gauche à la fois agrandir comme à la suite de pressions de remplissage élevées sur le côté gauche du coeur. Cette approche a été prise par Scalia et al. qui a montré que chez les personnes, l'artère pulmonaire échocardiographique Ratio Left Atrial (ePLAR) est un paramètre pour différencier précisément entre les patients souffrant d'hypertension capillaire pré-pulmonaire et post-capillaryhypertension. 11

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Protocole

Tous les animaux ont été pris en charge conformément aux lignes directrices des National Institutes of Health Guide pour le soin et l'utilisation des animaux de laboratoire au Baylor College of Medicine.

1. Mise en place

  1. Allumez le système échocardiographique. Démarrez le logiciel en sélectionnant «Mesures cardiaques» dans le menu déroulant affiché et cliquez sur "Initialiser".
  2. Pour commencer une nouvelle étude, cliquez sur le bouton "Nouveau" dans la partie supérieure de l'écran et entrez les informations démographiques de la souris dans l'étude. Par exemple ID de la souris, le sexe, la date de naissance ainsi que le nom de l'opérateur de faire l'étude.
  3. Allumez l'ECG conseil à température contrôlée en cliquant sur le bouton "TEMP ON / OFF". Réglez-le à une température de 39 ° C en utilisant les flèches haut et bas.
  4. Pour commencer la mise en place de la chambre de l'anesthésie, vérifiez d'abord que les niveaux d'oxygène et isoflurane sont appropriés dans chacun des systèmes de livraison.
  5. Placez la souris dans la chambre d'anesthésie et d'induire l'isoflurane et de l'oxygène jusqu'à recumbent puis le transférer à faire face à un masque. Assurez-vous que la souris est correctement anesthésié par pincement sa patte et la vérification de l'absence de mouvement. Maintenir l'isoflurane au niveau le plus bas possible qui évite une réponse de retrait de la patte positive.
  6. Placez la souris dans une position couchée sur le bord ECG à température contrôlée et la bande chaque patte de l'élément transducteur correspondant sur la carte. En option, utiliser de la crème de transducteur pour améliorer le signal.
  7. Appliquer des larmes artificielles lubrifiant ophtalmique pommade sur les yeux de la souris pour prévenir la sécheresse.
  8. Une fois que la souris est enregistrée sur la carte ECG, observer un ECG traçage dans la partie inférieure de l'écran. Surveiller la fréquence cardiaque tout au long de l'étude afin d'assurer les meilleurs résultats. Un taux de 400 battements / min est idéal. Le rythme cardiaque en dessous de cette gamme peuvent suggérer des effets isoflurane.
  9. Assurez-vous que la souris continue de recevoir l'oxygène etisoflurane par masque.
  10. Utilisez un rasoir électrique pour raser la fourrure du corps à partir antérieure du thorax de la souris et la région abdominale supérieure. Utiliser une crème dépilatoire si nécessaire pour assurer une élimination supplémentaire de la fourrure.
  11. Mettez une quantité généreuse de gel de transducteur dans la poitrine de la souris.

2. Image Acquisition

  1. Mesure Left Atrium
    1. Repérez la poignée sous la carte ECG. Utilisez la poignée pour régler l'angle de la carte ECG mobile dans laquelle la souris a été placée. Commencez par le réglage de la carte à un ECG 30 - angle de 45 ° le long de l'axe X et 0 ° angle le long de l'axe Y. Les auteurs se réfèrent à lui comme position "couchée". Utilisez cette position pour l'ensemble de l'acquisition des mesures Left Atrium.
    2. Placez la tête de balayage de 25 MHz dans le échocardiographique bras mobile pince dans une vue à long axe. Assurez-vous de sélectionner le filtre de mesure cardiaque et 2D en mode B dans le système échocardiographique.
    3. Notez que l'échoensemble cardiographique a X et Y couples de réglage de l'axe qui peut être déplacé dans le sens horaire ou antihoraire. Tournez-les pour obtenir une vue sur le coeur de grand axe au niveau de la sortie des voies de l'aorte et l'acquisition d'un 5 de l'enregistrement d'un film. Acquérir le balayage en appuyant sur le bouton "Cine Store" sur le clavier du système échocardiographique. Utilisez cette fonction pour calculer la mesure Superior-Inferior de LA.
    4. Après l'acquisition de film, changer la vue échocardiographique à M-Mode en appuyant sur le bouton "M-Mode" sur le clavier du système échocardiographique.
    5. Observer une vue sagittale et un curseur. Placez le curseur de manière à englober l'ensemble LA au niveau de la sortie des voies de l'aorte. Acquérir 3 images de ce nouveau point de vue. Acquérir le balayage en appuyant sur le bouton "Frame Store" sur le clavier du système échocardiographique. Utilisez cette fonction pour calculer la mesure antéro-postérieure de la LA.
    6. Retour au mode B en appuyant sur le "mode B", mais tonne sur le clavier du système d'échocardiographie.
    7. Tourner le bras pince mobile de l'ensemble de 90 ° dans le sens horaire. Cela va régler la tête de balayage dans une vue de l'axe court.
    8. Utilisation de l'axe de couple Y trouver le septum intra-articulaire. Assurez-vous de visualiser la paroi de l'oreillette. Acquérir un 5 de l'enregistrement d'un film. Acquérir le balayage en appuyant sur le bouton "Cine Store" sur le clavier du système échocardiographique. Utilisez cette fonction pour calculer la mesure Medio-latérale de la LA.

figure-protocol-1
Figure 1: Position "Supine". Représentation d'une souris dans la position "Supine". Environ 30 - 45 ° d'angle le long de l'axe X et 0 ° d'angle le long de l'axe des ordonnées. Cette position est utilisée pour acquérir la totalité des mesures de gauche Atrium.t = "_ blank"> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

  1. Grands navires de mesure
    1. Continuer en échangeant la tête de balayage de 25 MHz pour la tête de balayage de 30 MHz. Retirez la tête de balayage de 25 MHz du bras de serrage mobile et placer la tête de balayage de 30 MHz à la place. Assurez-vous de sélectionner le filtre Mesures abdominale et 2D en mode B dans le système échocardiographique.
    2. Repérez la poignée sous la carte ECG. Utilisez la poignée pour régler l'angle de la carte ECG mobile dans lequel se trouve la souris. Commencer par l'ajustement de la planche ECG à un angle de 5 ° C le long de l'axe X et un angle de 60 ° le long de l'axe des ordonnées. Utilisez cette podition pour l'acquisition de l'aorte et des mesures de l'artère pulmonaire. Reportez-vous à ce que la position «debout-up".
    3. En utilisant les X et Y ajustement de l'axe des couples dans le jeu de échocardiographie, une vue du cœur de grand axe au niveau de la sortie des voies de l'aorte et l'acquisition d'un 5 de l'enregistrement d'un film. Acquérir ee scan en appuyant sur le bouton "Cine Store" sur le clavier du système échocardiographique. Utilisez cette option pour calculer le diamètre de l'aorte.
    4. Après l'acquisition de film, faire tourner le bras pince mobile de l'ensemble de 90 ° dans le sens horaire. Cela va régler la tête de balayage dans une vue de l'axe court.
    5. Utilisation de l'axe Y couple localiser l'artère pulmonaire au niveau de sa bifurcation et d'acquérir 5 de l'enregistrement d'un film. Acquérir le balayage en appuyant sur le bouton "Cine Store" sur le clavier du système échocardiographique. Utilisez cette option pour calculer l'artère pulmonaire Diamètre.
      NOTE: Le chercheur peut utiliser l'imagerie Doppler comme un outil pour assurer l'identification correcte de l'artère pulmonaire. Si vous le souhaitez, une fois terminé l'étape 2.2.5 appuyez sur le bouton "PW" sur le clavier du système échocardiographique pour obtenir l'imagerie Doppler. Si les tracés d'ondes pulmonaires caractéristiques sont visibles, le chercheur peut être assuré que l'emplacement correct a été identifié.
    2. >

    figure-protocol-2
    Figure 2: "Standing-up" Position. Représentation d'une souris dans le "Standing-up" Position. Environ 5 ° d'angle le long de l'axe X et un angle de 60 ° le long de l'axe des ordonnées. Cette position est utilisée pour acquérir les diamètres de l'artère aorte et pulmonaire. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

    figure-protocol-3
    Figure 3: artère pulmonaire Doppler. Caractéristique pulmonaire Artère imagerie Doppler. Le chercheur peut utiliser l'imagerie Doppler comme un outil pour assurer l'identification correcte de l'artère pulmonaire.blank "> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

    3. Poster Procédure de récupération des animaux

    1. Pour retirer en toute sécurité la souris de la carte ECG, enlever le gel de la poitrine de la souris et retirer la bande des extrémités.
    2. Éteignez les systèmes de distribution d'anesthésie et d'oxygène. Retour de la souris dans sa cage et ne pas laisser la souris sans surveillance jusqu'à ce qu'il ait repris connaissance suffisante pour maintenir décubitus sternale.

    4. Analyse d'image

    1. image Transfert
      1. Utilisez un lecteur flash USB pour transférer les images collectées dans le système échocardiographique dans un ordinateur. Insérez le lecteur flash USB dans un port USB dans le système échocardiographique.
      2. Sélectionnez la ou les études à transférer en cliquant sur le nom (s) de l'étude.
      3. Cliquez sur le "Copier vers" bouton situé sur la partie supérieure de l'écran. Une nouvelle fenêtre affichant les fichiers et répertoires seront apporeille. Sélectionnez le répertoire correspondant au lecteur flash USB juste inséré et cliquez sur "OK".
      4. Retirez le lecteur flash USB du système échocardiographique et l'insérer dans un port USB de l'ordinateur à utiliser pour l'analyse.
      5. Lancez le logiciel échocardiographique. Cliquez sur le "Copy From" bouton situé sur la partie supérieure de l'écran. Observer une nouvelle fenêtre affichant les fichiers et répertoires. Sélectionnez les études pour être copiés à partir du répertoire correspondant au lecteur flash USB juste inséré et cliquez sur "OK".
      6. Après avoir copié les fichiers, les observer dans la liste d'étude. Pour commencer l'analyse d'une étude, double-cliquez sur son nom et sélectionnez le nom de l'analyse de l'opérateur.
    2. Analyse Atrium gauche
      NOTE: Pour toutes les mesures auriculaires suivantes utilisent l'ECG comme guide pour sélectionner l'onde P comme le point où le chercheur veut mesurer la LA. Ceci correspond à la durée de la contraction de pré-auriculaire quand ièmee LA est à sa plus grande capacité.
      1. Sélectionnez le clip correspondant à la dimension supérieure-Inferior de l'oreillette gauche (étape 2.1.3). Déterminer le temps de contraction de pré-auriculaire utilisant l'électrocardiogramme comme un guide. De cette façon, la cavité est mesurée à sa plus grande capacité.
      2. Dans la barre d'outils en haut de l'écran, cliquez sur "Outils" puis "Mesures". Une nouvelle fenêtre apparaît. Cliquez sur l'icône «distance linéaire Outil de mesure" (elle correspond à la première icône dans le coin supérieur gauche de la fenêtre). Mesurer la cavité à son plus grand diamètre.
      3. Sélectionnez l'image correspondant à la dimension antéro-postérieure de l'oreillette gauche (étape 2.1.5). Déterminer le temps de contraction de pré-auriculaire utilisant l'électrocardiogramme comme un guide. De cette façon, la cavité est mesurée à sa plus grande capacité. Pour mesurer répétez l'étape 4.2.2.
      4. Sélectionnez l'image correspondant à la dimension Medio-latérale de l'oreillette gauche (étape 2.1.8). Déterminer la contraction pré-auriculairetemps tion en utilisant l'électrocardiogramme comme un guide. De cette façon, la cavité est mesurée à sa plus grande capacité. Mesurer la cavité du septum interauriculaire à la paroi opposée de manière diagonale. Pour mesurer répétez l'étape 4.2.2.
        REMARQUE: Répétez les étapes 4.2.1 thru 4.2.4 au moins 3 fois et d'acquérir les valeurs moyennes pour minimiser l'erreur.
    3. Grands navires Analyse
      REMARQUE: Pour tous les navires de grandes mesures suivantes utilisent l'ECG comme guide pour sélectionner un certain temps après le complexe QRS comme le point où le chercheur veut mesurer. Cela correspond au point où les grands navires sont à leur plus grande capacité.
      1. Sélectionnez le clip correspondant au Aorte (étape 2.2.3). Déterminer un point après les QRS en utilisant l'ECG. Mesurer le diamètre à un angle de 90 ° en utilisant la paroi du récipient de référence. Pour mesurer répétez l'étape 4.2.2
      2. Sélectionnez le clip correspondant à l'artère pulmonaire (étape 2.2.5). Déterminer un point après la QRS à l'aide de l'ECG. Mesurer le diamètre à un angle de 90 ° en utilisant la paroi du récipient de référence. Sélectionnez un plan au-dessus de la bifurcation de l'artère pulmonaire. Pour mesurer répétez l'étape 4.2.2.

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Résultats

Evaluation du volume LA et le diamètre PA avec échocardiographie permet la discrimination entre les modèles où a augmenté les résultats de la résistance de l'artère pulmonaire de diamètre accru PA sans changement de LAV de ceux où l'artère pulmonaire et l'élargissement auriculaire gauche sont à la fois à la suite de pressions de remplissage élevées sur le le côté gauche du coeur. Affichage d' images les différences entre les deux pathophysiologies sont représentés sur la ...

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Discussion

Il y a trois étapes essentielles pour mesurer avec succès le LAV, diamètres Aorte et PA. Au cours de la mise en place, il est important d'enlever complètement la fourrure sur la poitrine; défaut de le faire se traduira par des interférences avec la qualité de l'image. Au cours de l'acquisition d'images les étapes, il est important d'obtenir chaque image avec leur sonde et filtre correspondant que les images par seconde varient de la sonde à la sonde: soit 25 MHz et filtre cardiaque pour l'évaluat...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

Ce travail a été soutenu par le Huffington Center on Aging du Baylor College of Medicine, Geriatrics, le CVS DeBakey Heart Center de l’hôpital méthodiste de Houston et BCM, NIH RO-1 HL 13870 à ML Entman, ainsi qu’un Career Development Award # IK2BX002410 du Département des anciens combattants des États-Unis, Programme de recherche et de développement en laboratoire biomédical.

Nous sommes immensément reconnaissants envers Mark Entman, M.D., d’avoir partagé sa sagesse et d’avoir soutenu ce travail.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Vevo 770 Système de micro-imagerie in vivo haute résolutionVisual SonicsÉquipement d’échocardiographieVevo 770-120
707B RMV (Microvisualisation en temps réel) 30 MHz Tête de balayage avec transducteur encapsulé  ;Visual Sonics707B-256Tête de balayage de microvisualisation en temps réel
710B RMV (Microvisualisation en temps réel) 25 MHz Tête de balayage avec transducteur encapsulé  ;Visual Sonics710B-159Microvisualisation en temps réel Scanhead
Système de rail intégré Vevo avec unité de surveillance physiologique  ;Visual Sonics
Système d’anesthésie par inhalationVetEquipVE2627Système d’anesthésie
IsofluoraneHenry Schein50033
Rasoir électrique  ;WahlGeneral supply
Crème dépilatoireNairApprovisionnement
Crème transductriceParker
Gel transducteurParker
Standard Compresses de gaze  ;   ;McKeesonApprovisionnement
RubanDuraporeApprovisionnement
Cône de nez  ;Pour l’administration de l’anesthésie
Eau  ;
Pommade pour les yeux vétérinaire  ;PuralubeApprovisionnement Général  ;Pour prévenir le dessèchement  ;
Applicateurs à embout en coton  ;Approvisionnement
Clé USB Approvisionnement
généralgénéralgénéralgénéral général

Références

  1. Upadhya, B., Taffet, G. E., Ping, C., Kitzman, D. W. Heart failure with preserved ejection fraction in the elderly: scope of the problem. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 83, 73-87 (2015).
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  3. Cieslik, K. A., Taffet, G. E., Carlson, S., Hermosillo, J., Trial, J., Entman, M. L. Immune-inflammatory dysregulation modulates the incidence of progressive fibrosis and diastolic stiffness in the aging heart. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 50 (1), 248-256 (2011).
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  9. Jenkins, C., Bricknell, K., Marwick, T. H. Use of real-time three-dimensional echocardiography to measure left atrial volume: Comparison with other echocardiographic techniques. Journal of the American Society of Echocardiography. 18 (9), 991-997 (2005).
  10. Ujino, K., Barnes, M. E., et al. Two-dimensional echocardiographic methods for assessment of left atrial volume. The American journal of cardiology. 98 (9), 1185-1188 (2006).
  11. Scalia, G. M., Scalia, I. G., et al. ePLAR - The echocardiographic Pulmonary to Left Atrial Ratio - A novel non-invasive parameter to differentiate pre-capillary and post-capillary pulmonary hypertension. International Journal of Cardiology. 212, 379-386 (2016).

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