Évaluation par échocardiographie de la fonction cardiaque et de l’hypertension pulmonaire chez les agneaux

Résumé

Ce protocole décrit l’évaluation par échocardiographie de la structure, de la fonction et de l’hypertension pulmonaire dans un modèle de Lamb de dysplasie bronchopulmonaire évoluive. La méthode permet une évaluation en série des maladies cardiopulmonaires et peut être appliquée à d’autres modèles animaux de grande taille de maladies cardiovasculaires néonatales et adultes.

Résumé

La naissance prématurée est fortement associée à un dysfonctionnement cardiaque, incluant une altération de la fonction ventriculaire et une altération de la structure cardiaque, ce qui peut entraîner une insuffisance cardiaque progressive et d’autres morbidités à court et long terme. Cependant, l’histoire naturelle des dysfonctionnements cardiaques chez les nourrissons nés prématurément n’est pas bien définie. Dans le modèle de l’agneau de la dysplasie bronchopulmonaire avec hypertension pulmonaire associée (BPD-PH), les agneaux sont accouchés à 110–128 jours de grossesse (le terme est environ 145 jours) et ventilés mécaniquement. Les agneaux développent des complications cardiopulmonaires liées à la prématurité, notamment une simplification alvéolaire en histologie pulmonaire, caractéristique du trouble de la personnalité borderline, et des signes d’augmentation de la résistance vasculaire pulmonaire à l’échocardiographie, cohérente avec l’évolution du BPD-PH. Cet article décrit un protocole pour l’évaluation en série de la morphométrie cardiaque et de la fonction par échocardiographie chez les agneaux prématurés et anciens prématurés (jusqu’à environ deux mois d’âge postnatal). Le protocole a été développé en adaptant les directives de l’American Society of Echocardiography. L’échocardiographie est réalisée en série sur des agneaux intubés et modérément sédateurs à l’aide d’un système d’échographie au chevet. Les dimensions auriculaires et ventriculaires, la fonction ventriculaire droite et gauche, ainsi que les mesures liées à l’HP sont obtenues à chaque évaluation échocardiographique. Les mesures sont reproductibles et corrélées à l’état clinique. Ce protocole d’échocardiographie pour évaluer la structure et la fonction cardiaques chez les agneaux permet de caractériser le BPD-HP et d’évaluer les approches thérapeutiques.

Introduction

Le modèle de Lamb de la dysplasie bronchopulmonaire évolutive et de l’hypertension pulmonaire (BPD-PH) reproduit à la fois le stade pulmonaire du développement et le cadre de soins cliniques vécus par les nourrissons prématurés en unité de soins intensifs néonatals (USIN). Dans le modèle de l’agneau de l’évolution du BPD-PH, les agneaux sont accouchés à travers une plage d’âges gestationnels, allant de 110 jours de gestation (phase canaliculaire tardive du développement pulmonaire, équivalente à 22–24 semaines de gestation) jusqu’à terme (145 jours) et ventilés mécaniquement. Les agneaux sont suivis jusqu’à six mois pour le développement d’une maladie cardiopulmonaire. Ce modèle récapitule la physiopathologie et l’histopathologie résultant de la ventilation mécanique avec un gaz riche en oxygène chez les nouveau-nés prématurés, incluant la simplification alvéolaire et l’épaississement des^{septae 1}. La force du modèle d’agneau du BPD-PH réside dans sa similarité avec les stades pulmonaires du développement humain et la taille relativement grande des agneaux, ce qui permet des prises de sang fréquentes et l’utilisation d’outils cliniques importés directement de la^{néonatologie 2}. Ici, nous rapportons un protocole d’échocardiographie en série pour l’évaluation de la fonction cardiaque et de l’hypertension pulmonaire (HP) chez les agneaux.

Le TPB-PH est une complication cardiopulmonaire courante et significative chez les survivants d’accouchements^{prématurés 3,4,5}. Les nourrissons nés à un âge gestationnel inférieur et à un poids à la naissance sont les plus à risque de TPB et de^{TPL-PH 3}. Le TPB-PH survient lorsqu’un développement pulmonaire anormal secondaire à la prématurité et au stress mécanique et oxydatif entraîne un remodelage vasculaire sur plusieurs mois^. Cela contribue à une résistance pulmonaire accrue, entraînant une tension du ventricule droit et, dans les cas graves, une défaillance, augmentant finalement la morbidité et la mortalité à la fin de la petite enfance^{et à la petite enfance 5}.

L’échocardiographie permet une évaluation en série non invasive de plusieurs caractéristiques anatomiques et physiologiques des ventricules droit et gauche. L’American Society of Echocardiography a publié des lignes directrices pour les échocardiogrammes transthoraciques^{pédiatriques 6,7}. Des directives similaires n’existent pas pour des modèles précliniques tels que le modèle de l’agneau néonatal du BPD-PH. Ici, nous présentons un protocole d’échocardiographie modifié pour le modèle de l’agneau néonatal. Bien que l’anatomie du thorax et du compartiment abdominal de l’agneau limite la possibilité d’obtenir des vues sous-costales, les vues apicales et parasternales sont facilement accessibles. Ces perspectives permettent une évaluation complète de la fonction cardiaque et de l’HP en utilisant plusieurs paramètres, notamment la position du septum ventriculaire, le temps d’accélération de l’artère pulmonaire (PAAT), l’excursion systolique du plan annulaire tricuspide (TAPSE), la régurgitation tricuspide, la fraction de changement du ventricule droit (VD) (FAC) et la fraction d’éjection du ventricule gauche (VE). De plus, nous avons corrélé les mesures échocardiographiques avec l’état clinique et les résultats de la cathétérisation cardiaque, validant l’utilité de l’échocardiographie comme méthode non invasive d’évaluation cardiaque dans le modèle de Lamb du TPB-HP.

Protocole

Toutes les procédures expérimentales ont été réalisées conformément aux normes de manipulation et d’entraînement des animaux du comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux de l’Université de l’Utah.

1. Mise en place de la procédure

1. Placez l’agneau en écharpe en position couchée.
2. Placez l’échocardiographe sur le côté gauche de l’agneau pour la plupart des vues échocardiographiques décrites dans ce protocole, sauf indication contraire.
3. Placez l’échographie vers la tête de l’écharpe afin que l’échocardiographe puisse s’interfacer avec les commandes de la main gauche et tenir le transducteur de la main droite.
4. Utilisez un assistant pour aider à positionner l’agneau, l’assistant étant placé de l’autre côté de l’agneau. Voir la Figure 1 pour la configuration expérimentale et la position de l’agneau utilisée pour l’acquisition d’images échocardiographiques transthoraciques.
5. Surveillez la saturation en oxygène (SpO₂), la tension artérielle artérielle et le rythme cardiaque tout au long de l’intervention. Arrêter la procédure pour permettre aux signes vitaux de se stabiliser ou interrompre l’intervention si la SpO₂ reste <90 % pendant 2 minutes, si la fréquence cardiaque est de <60 battements/min, ou la fréquence respiratoire de >100 respirations par minute malgré les ajustements de la fraction d’oxygène inspirée, ou si la pression artérielle diminue de >15 % par rapport à la ligne de départ pré-procédure.

Figure 1. Installation expérimentale pour l’acquisition d’images échocardiographiques transthoraciques chez l’agneau. Installation représentative montrant la position de l’agneau dans l’écharpe. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

2. Installation de la machine à ultrasons

1. Consignez les informations sur les sujets, y compris les identifiants, le poids et la tension artérielle (systolique, diastolique et moyenne).
2. Sélectionnez le transducteur désiré. Pour les agneaux, utilisez un transducteur cardiaque à réseau phasé 12S (5–11 MHz).
3. Sélectionnez les préréglages d’échographie pour l’imagerie cardiaque, si possible.
   REMARQUE : Maintenez des conditions physiologiques constantes (par exemple, fréquence cardiaque, état respiratoire et niveau de sédation) lors de l’acquisition échocardiographique, car ces facteurs peuvent influencer les mesures dérivées du Doppler.

3. Position du Lamb et du transducteur

1. La position précise de l’agneau et celle du transducteur nécessaires pour obtenir des vues échocardiographiques transthoraciques standard peuvent varier selon l’âge gestationnel à la naissance, l’âge postnatal, l’inflation pulmonaire et la distension abdominale.
2. Commencez en position couchée avec la patte gauche de l’agneau naturellement repliée contre le thorax et reposant dans l’écharpe, exposant l’aisselle et le thorax gauches par le dessous. Manipulez la position de l’agneau dans l’écharpe selon les besoins pour obtenir une vue optimale. Si nécessaire, placez l’agneau en position de décubitus latéral droit partiel à complet à l’intérieur de l’écharpe.
3. Appliquez un gel ultrasonore sur la pointe du transducteur et la paroi thoracique de l’agneau pour assurer une conduction optimale des ondes échographies.
   REMARQUE : Les vues décrites ci-dessous sont généralement obtenues entre les 3e et 6e espaces intercostaux sur la face plus ventrale du thorax (c’est-à-dire vers le sternum).

4. Obtenir des vues apicales standard

REMARQUE : Les vues apicales sont plus facilement obtenues chez les agneaux prématurés et à terme. D’après notre expérience, lorsque les agneaux vieillissent au-delà de 2 mois, le thorax s’élargit et l’apex du cœur s’éloigne davantage de la paroi thoracique, rendant ces vues difficiles à obtenir depuis le thorax gauche.

1. Positionner le transducteur dans l’espace intercostal 5e–6.
2. Pointez le transducteur vers l’épaule droite.
3. Commencez par l’indicateur du transducteur pointant vers le dos, vers l’oreille gauche de l’agneau.
4. Pour obtenir la vue apicale standard à quatre chambres (A4C), éventez la queue du transducteur en caudalité et faites pivoter le transducteur dans le sens horaire ou antihoraire selon les besoins jusqu’à ce que les marges externes maximales des ventricules droit et gauche soient visibles et que les oreilles droite et gauche soient visualisées sans raccourci. Dans la vue optimale de l’A4C, les valves tricuspide et mitrale sont visibles, mais le voile de sortie ventriculaire gauche (SCOP) ne l’est pas (Figure 2A)^6,7.
5. Une fois la vue A4C obtenue, obtenir les paramètres suivants :
   1. Enregistrer une boucle cinématographique d’au moins 3 cycles cardiaques (5 à 7 cycles est préféré) pour mesurer les dimensions de la PR et de la LA, des dimensions RV, du FAC du RV, de l’évaluation subjective de la position septale et de la fraction d’éjection du VE (qui nécessite également la vue apicale à deux chambres focalisée sur le VE décrite ci-dessous)^6,7.
   2. Mesurez TAPSE en alignant le curseur avec l’annulus tricuspide latéral et en enregistrant un traçage en mode^{M 6,7,8}.
   3. Mesurez l’Excursion Systolique du Plan Annulaire Mitral, MAPSE, en alignant le curseur avec l’anneau mitral latéral et en enregistrant un traçage en mode^{M 9}.
6. Tout en maintenant la vue A4C, ajoutez un Doppler couleur et obtenez les paramètres suivants en positionnant le curseur aussi parallèlement que possible à l’écoulement Doppler (idéalement avec un angle d’insonation de <20°) :
   1. Évaluez la présence de régurgitation tricuspide et la vitesse maximale en plaçant la boîte de la région d’intérêt au-dessus de la valve tricuspide, en alignant le curseur parallèlement au signal de couleur à travers la valve tricuspide, et en enregistrant un traçage Doppler en onde^{continue 6,7}.
   2. Évaluer la présence de régurgitation mitrale et la vitesse maximale en plaçant la boîte de la région d’intérêt au-dessus de la valve mitrale, en alignant le curseur parallèlement au signal de couleur à travers la valve mitrale, et en enregistrant un traçage Doppler en onde^{continue 6,7,10}.
   3. Mesurer les ondes d’entrée de la valve mitrale E et A (rapport E/A) en plaçant la boîte de la région d’intérêt au-dessus de la valve mitrale, en alignant le curseur parallèlement au signal de couleur à travers l’entrée de la valve mitrale, en positionnant la porte de l’échantillon aux extrémités des folioles ouvertes de la valve mitrale pendant la diastole, et en enregistrant un traçage Doppler à onde^{pulsée 6,7, 10}.
7. Obtenez la vue A2C axée sur le LV :
   1. Tout en maintenant la vue A4C et la position apicale du transducteur, faites pivoter le transducteur dans le sens antihoraire autour de l’axe LV (environ 45°–90°) jusqu’à ce que la RA et la VR disparaissent et que la vue A2C LV montrant la LV et la LA devienne visible (Figure 2B).
   2. Enregistrez une boucle cinématographique d’au moins 3 cycles cardiaques (5 à 7 cycles est préféré) dans la vue A2C focalisée sur le VL, qui est nécessaire pour la fraction d’éjection du VE selon la méthode ^6,7,11 de Simpson.
      REMARQUE : Des évaluations supplémentaires de la régurgitation mitrale et de l’entrée peuvent être obtenues dans la vue A2C centrée sur le LV en utilisant les méthodes décrites aux étapes 4.6.2 et 4.6.3.
8. Obtenez la vue apicale à cinq chambres (A5C) axée sur le LVOT :
   1. Revenez à la vue standard de l’A4C et inclinez le transducteur vers l’avant avec de légers ajustements de rotation jusqu’à ce que la LVOT devienne visible (Figure 2C).
   2. Mesurez l’intégrale de temps de vitesse de la LVOT en alignant le curseur parallèlement à l’écoulement du VV, en plaçant la porte juste proxime à l’annulus de la valve aortique, et en obtenant un traçage Doppler à onde pulsée pour déterminer la VTI de la LVOT. Utilisez la VTI et le diamètre de l’annulus de la valve aortique (obtenu sur PLAX et décrit ci-dessous à l’étape 6.2.2) pour estimer le débit cardiaque (CO) du ventricule gauche, tel que décrit chez l’adulte, en utilisant la formule^suivante 6,7,12,13 :
      

Figure 2. Vues représentatives de l’échocardiographie apicale et parasternale sur l’axe long de l’agneau. (A) Vue apicale standard à quatre chambres (A4C) à l’extrémité de la systole. (B) Vue apicale à deux chambres (A2C) focalisée sur le LV, mettant en évidence le LV et le LA à l’extrémité de la systole. (C) Vue apicale à cinq chambres (A5C) focalisée sur LVOT montrant le conduit de sortie du ventricule gauche. (D) Vue du long axe parasternal (PLAX) incluant la valve aortique et l’aorte ascendante. Ao, aorte ; LA, atrium gauche ; LV, ventricule gauche ; LVOT, voile d’écoulement ventriculaire gauche ; PR, oreillette droite ; Camping-car, ventricule droit. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

5. Obtenir des vues sur l’axe court parasternal (PSAX)

1. Placez le transducteur entre les 4e et 5e espaces intercostaux près du sternum, avec l’indicateur orienté dorsalement et légèrement caudal.
2. Ajustez finement la vue PSAX en faisant glisser le transducteur loin du sternum, en appliquant une légère rotation dans les deux directions, et/ou en éventant la queue du transducteur crânien ou caudal jusqu’à ce qu’une vue PSAX de la valve aortique et face soit visible (Figure 3A).
3. Avec la valve aortique face centrée dans la vue, éventer la queue du transducteur jusqu’à ce que le conduit de sortie ventriculaire droit (RVOT) et l’artère pulmonaire (PA) deviennent visibles (Figure 3B). Ajoutez un Doppler coloré et obtenez ce qui suit :
   1. Mesurez le PAAT en utilisant un Doppler couleur pour évaluer la direction de l’écoulement et la qualité de l’image, en alignant le curseur parallèlement à l’écoulement, en plaçant la grille juste proximale de la valve pulmonaire, et en obtenant un traçage Doppler à onde pulsée (Figure 3D)^13,14.
   2. Évaluez le canal artériel breveté en évaluant sa présence et sa direction de flux à l’aide de Doppler coloré et Doppler à onde^{pulsée 15}.
4. Revenez à la vue PSAX de la face de la valve aortique et ventilez la queue du transducteur vers la tête pour obtenir la vue PSAX au niveau de la valve mitrale. Continuez à éventer jusqu’à atteindre le niveau des muscles médio-papillaires (Figure 3C).
   1. Enregistrez une boucle cinématographique d’au moins 3 cycles cardiaques (5 à 7 cycles est préféré) afin d’évaluer la position et l’épaisseur du septum intraventriculaire et de mesurer l’indice d’excentricité systolique fine ventriculaire gauche (LVesEI) ainsi que le rapport diamètre systolique fin VR :^{VE 6,7}.

Figure 3. Vues représentatives de l’échocardiographie parasternale à court axe chez l’agneau. (A) Vue parasternale sur axe court au niveau de la valve aortique. (B) Vue sur axe court parasternal montrant le conduit de sortie ventriculaire droit (RVOT) et l’artère pulmonaire après le fannage du transducteur. (C) Vue parasternale sur un axe court obtenu au niveau des muscles médio-papillaires. (D) Traçage Doppler représentatif à ondes pulsées de l’artère pulmonaire utilisé pour mesurer le temps d’accélération de l’artère pulmonaire (PAAT). Ao, aorte ; AV, valve aortique ; LA, atrium gauche ; PA, artère pulmonaire ; PAAT, temps d’accélération de l’artère pulmonaire ; Camping-car, ventricule droit ; RVOT, voile d’écoulement du ventricule droit. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

6. Obtenir des vues parasternales sur l’axe long (PLAX)

1. Éventez le transducteur vers la vue PSAX de la valve aortique en face et faites pivoter le transducteur d’environ 90° afin que l’indicateur soit positionné crânialement pour obtenir une vue PLAX (Figure 2D).
   REMARQUE : Balancer la queue du transducteur expose crânialement une plus grande partie de l’apex du ventricule ventriculaire, tandis que le balancement caudal expose davantage de LVOT et de l’aorte ascendante.
   REMARQUE : Dans les deux positions, en éventant la queue du transducteur vers le haut (vers les vertèbres) l’entrée du ventricule ventriculaire, tandis qu’en éventant la queue du transducteur vers le bas (vers les jambes) on révèle davantage le LVOT, la valve aortique et l’aorte ascendante.
2. Dans la vue PLAX, obtenez les paramètres suivants :
   1. Mesurez la fraction de raccourcissement du VE en alignant le curseur perpendiculairement à l’axe long du VE de sorte qu’il croise l’axe mineur du VE au niveau du ventricule moyen et en enregistrant un traçage en mode^{M 6,7}.
   2. Mesurez le diamètre de l’annulus de la valve aortique en optimisant la vue PLAX pour visualiser la LVOT et la valve aortique. Enregistrez une boucle cinématographique d’au moins un cycle cardiaque pour mesurer le diamètre de l’annulus de la valve aortique au point de charnière de la valve à l’extrémité de la systole. Utilisez cette valeur avec VTI pour estimer le débit cardiaque, comme décrit^{précédemment} 6,7,12,13.

7. Obtenir des vues supplémentaires depuis le thorax droit

1. Obtenir des vues PSAX et PLAX supplémentaires depuis le thorax droit selon les besoins, en utilisant des méthodes similaires à celles décrites ci-dessus.

Résultats

La majorité des recommandations standard recommandées dans les recommandations d’échocardiographie pédiatrique de l’American Society of Echocardiography (ASE) peuvent être obtenues chez des agneaux. La vue standard A4C, la vue A2C et la vue A5C, y compris le LVOT, peuvent être visualisées (Figure 2A–2C). La vue parasternale sur axe long, incluant la LVOT, est également réalisable (Figure 2D). Un ensemble complet...

Discussion

L’échocardiographie propose une méthode non invasive pour évaluer la structure, la fonction et l’HP cardiaque chez les agneaux, y compris les agneaux prématurés et anciens (jusqu’à environ deux mois corrigés selon l’âge gestationnel) présentant une évolution de TPL-HP. Un aspect crucial de l’échocardiographie chez les agneaux néonaux est l’utilisation d’un protocole standardisé basé sur des directives établies et l’application de la même rigueur et des bonnes pratiques pour l’acquisition...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Phased-array cardiac transducer	GE	H44901AB	12S-RS probe; 4.5–12.0 MHz
Sling pour le positionnement des animaux	Fabriqué sur site à partir de tissu robuste	N/A	Utilisé pour soutenir l'agneau en position ventrale pendant l'imagerie
Gel pour échographie	Parker Laboratories, Inc.	PLI 01-08	Gel de transmission ultrasonore Aquasonic 100
Système d'imagerie par échographie	GE	H48232DM	Vivid iq Vet v208