Method Article

הערכה של מבנה הנכון חדרית ותפקוד בעכבר הדגם של תעוקת עורק ריאה על ידי Transthoracic אקו

DOI:

10.3791/51041

⸱

February 3rd, 2014

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Cardiac Muscle Research Labratory, Cardiovascular Division, Brigham and Women’s Hospital, Harvard Medical School, 2Cardiovascular Department, Chang Gung Memorial Hospital

* These authors contributed equally

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

תפקוד לקוי של חדר ממני (RV) הוא קריטי בפתוגנזה של מחלות לב וכלי דם, אך מתודולוגיות מוגבלות זמינות להערכתו. ההתקדמות שחלה באחרונה בתחום ההדמיה אולטרה סאונד מספקת אפשרות פולשני ומדויקת עבור מחקר RV אורך. בזאת, אנו פירוט שיטת אקו צעד אחר צעד תוך שימוש במודל עכברי של עומס יתר לחץ RV.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

נתונים קליניים המתעוררים תומכים ברעיון כי תפקוד לקוי של RV הוא קריטי בפתוגנזה של מחלות לב וכלי דם ואי ספיקת לב 1-3. יתר על כן, RV משפיע באופן משמעותי במחלות ריאה כגון יתר לחץ דם ריאתי עורקים (PAH). בנוסף, RV הוא רגיש להפליא לפתולוגיות לבביות, כוללים חדר השמאלי (LV) תפקוד לקוי, מחלה מסתמית או אוטם RV 4. כדי להבין את התפקיד של קרוואנים בפתוגנזה של מחלות לב, שיטה אמינה ולא פולשנית לגשת RV מבני ותפקודי היא חיונית.

המתודולוגיה אקו פולשנית טרנס בית החזה (TTE) המבוססת הוקמה ומאומתים לניטור שינויים דינמיים במבנה RV ותפקוד בעכברים בוגרים. להטיל לחץ קרוואנים, אנחנו עובדים מודל כירורגית של התכווצות ריאתי עורקים (PAC) ומדדנו את תגובת RV על פני תקופה של 7 ימים באמצעות microimaging אולטרסאונד בתדירות גבוההמערכת. עכברים שאם פעל שימשו כקבוצת ביקורת. תמונות נרכשו בעכברים מורדמים באורח קל בתחילת המחקר (לפני הניתוח), יום: 0 (מייד לאחר ניתוח), יום 3, ויום 7 (לאחר ניתוח). הנתונים נותחו במצב לא מקוון באמצעות תוכנה.

כמה חלונות אקוסטי (ב ', ז, ומצבי הצבע דופלר), שניתן להשיג באופן עקבי בעכברים, אפשרו למדידה אמינה לשחזור של מבנה RV (כוללים עובי קיר קרוואנים, בסוף דיאסטולי וממדים קצה הסיסטולי), ופונקציה ( שינוי חלקי באזור, קיצור השבר, מהירות שיא הרשות הפלסטינית, ופרש לחצי שיא) בעכברים נורמלים ולאחר PAC.

באמצעות שיטה זו, לחץ ההדרגתי וכתוצאה מPAC נמדד במדויק בזמן אמת באמצעות מצב דופלר הצבע והיה דומה למדידות לחץ ישירות שבוצעו עם צנתר microtip איכות גבוהה מילר. יחדיו, נתונים אלה מראים כי מדידות RV מתקבלות מcompl השוניםצפיות imentary באמצעות אקו הן אמינות, לשחזור ויכולות לספק תובנות בנוגע למבנה RV ותפקוד. שיטה זו תאפשר הבנה טובה יותר של התפקיד של תפקוד לקוי של לב RV.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מבחינה היסטורית, הערכה פרוגנוסטיים של אי ספיקת לב התמקדה בLV, אשר קל לתמונה באמצעות אקו. מחקרים רבים על מבנה ותפקוד LV באמצעות אקו הובילו להקמתה של ערכים נורמלים למבנה LV ולתפקד 1,5,6. מדידות של גודל ותפקוד סיסטולי LV המתקבלות מתמונות דו ממדיות ודופלר הצבע הן בעלי חשיבות רבה מאחר שהם מאפשרים תיחום חזותי של תאים וגיאומטריה בפירוט רב לLV 7. M-Mode משמש לעתים קרובות למדידת ממדי LV וקיצור השבר (FS) בעכברים. בין הצופה ולהבדלי התוך הצופה הם נמוכות למדידות קוטר שימוש במצב זה, אך מדידות עובי קיר נוטות להיות די משתנה 7. דופלר פעמו עם הצבע (PW או דופלר הצבע) נעשה שימוש כדי להעריך regurgitation מסתמית 8,9.

בדומה לLV, RV ממלא תפקיד חשוב והוא p משמעותיredictor לתחלואה ותמותה בחולים הסובלים ממחלת 1,7,10 cardiopulmonary. עם זאת, הערכת אקו של RV היא מטבעו מאתגר בשל צורתו המורכבת 5,11 ועמדת retrosternal שחוסם את גלי אולטרסאונד 8,9. RV הוא עטיפת מבנה בצורה חצי סהר סביב LV ויש לו אנטומיה מורכבת עם קירות דקים, כי הם רגילים ללחץ והתנגדות לכלי דם ריאתי 6 נמוכים. כדי להתגבר על התנגדות גבוהה של כלי דם (PVR), RV מגביר ראשון בגודלו ועובר ביתר גידול. במחלות כרוניות כמו יתר לחץ דם ריאתי או מחלת כלי דם ריאתי, RV עובר התרחבות הדרגתית, סופו של דבר וכתוצאה מכך הידרדרות 4,5,10 תפקוד סיסטולי ודיאסטולי.

אקו ממלא תפקיד חשוב בסינון והאבחון של PAH למרות כמה מגבלות הנוכחיות ביכולת האבחון הקלינית שלה. היתרון העיקרי שלTTE טמון בכך שהוא אינו פולשני ושניתן לבצע אותו באורח קל מסומם, או אפילו בעלי חיים בהכרה 9. TTE גם מספק אומדן סביר של לחצי הרשות הפלסטינית, כמו גם הערכה מתמשכת של שינויים במבנה ובתפקוד RV 12,13. בשל התקדמות טכנית בTTE, הכוללת פיתוח של בדיקות מכאניות בתדירות גבוהה, המאפשר רזולוציה צירית של כ 50 מיקרומטר בעומק של 5-12 מ"מ, שיעור גבוה מסגרת (יותר מ 300 מסגרת / sec), ושיעורי דגימה גבוהים , אקו הוא כלי בחירת הדמיה 8,11 מהירות הכיווץ הקטנה בגודל עכבר לב.

ניטור אורך של תפקוד RV שימוש בתצוגות מרובות, כולל 2 ממדים (2D) ציר קצר וארוך, M-mode וחלונות אקוסטית דופלר לספק מידע משלים של האנטומיה RV ותפקוד. באופן קולקטיבי, מתודולוגיה זו מאפשרת הערכת אורך מלאה של פרמטרים המודינמיים קרוואנים בפיזיולוגיה והגדרה פתולוגית 4,7.

בזאת, אנו מספקים מתודולוגיה צעד אחר צעד מפורטת של שימוש TTE לא פולשנית לאפיון האנטומי RV ושינויים תפקודיים משניים לPAC בעכברים.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הליך כירורגי

  1. השג 8 C57BL / 6 עכברי זכרי בני שבוע ולהסתגל במשך שבוע אחד לפני כל הליכי ניסוי מבוצעים.
  2. לפני ההדמיה, חסימת עורק ריאה מתבצעת כפי שתוארו לעיל 14 בהתאם להנחיות AVMA ואושרה פרוטוקולי IACUC.
    תמונות אקו רכישה ומדידות
    כל הקיצורים המשמשים מסוכמים בטבלה 1.

1. Parasternal ארוך ציר (Plax) M מצב תצוגה לקבל RV לשכת ממד, בשברי קיצור (FS), וקרווני עובי דופן

  1. השתמש בהגדרת מצב B כדי לקבל תצוגת ציר זמן מלאה LV parasternal. עם בעלי החיים שוכבים במצב שכיבה על הפלטפורמה (ראו באור 6.1. ו6.2.), מקם את הבדיקה אולטרסאונד 40 MHz (MS550D) על החיה עם כ 30 ° זווית נגד כיוון השעון אל קו parasternal עזב עם החריץ מצביע לכיוון הזנב ( (1D איור) כדי לקבל תצוגה קאמרית מלאה LV במרכז המסך.
  2. ברגע שציוני הדרך הנכון (RV, LV, MV, Ao, לוס אנג'לס) כפי שמודגם ב2A דמויות ו2B בבירור דמיינו, לעבור למצב M. שורת חיווי תופיע על המסך בהגדרת M מצב. הקו צריך להיות ממוקם לעבור את החלק הרחב ביותר של קאמרי RV באמצעות Ao כנקודת ציון (2A דמויות ו-B).
  3. בתצוגה זו, קיר RV וIVS צריך להיות לעין. נא לוודא שעומק המוקד נמצא במרכזו של חדר RV. רשום את הנתונים עם חנות קולנוע לממד מדידה קאמרית RV, FS ועובי קיר RV את הקו. דוגמאות לתמונות M מצב מוצגות ב2C דמויות ו2D. (ראה באור 6.3.)

2. צפו בציר קצר Parasternal באמצערמת פפילרי לקבל החלקי איזור שינויים (FAC)

  1. מהעמדה שתוארה לעיל (איור 1 א), לעבור למצב ב 'ולהפוך את החללית 90 מעלות בכיוון השעון כדי להשיג מבט קצר ציר parasternal (איור 1). עצה בבדיקה מעט לאורך ציר ה-x של החללית כדי למנוע את התצוגה חסימתית של עצם החזה.
  2. הזז מעט למעלה ולמטה לאורך ציר ה-Y של החללית כדי להשיג רמת פפילרי האמצע (ראה באור 6.4.)
  3. בתצוגה זו, שרירי papillary נמצאים בדרך כלל בעמדת 2 ו5:00 (איור 3).

3. צפו בציר קצר Parasternal בשסתום אבי העורקים רמה (RV PSAX אבי העורקים רמה) לקבל RV עובי דופן והרשות פלסטינית שיא מהירות

  1. מהעמדה שתוארה לעיל (איור 1), הזז את החללית בציר ה-Y לכיוון גולגולת עד חתך שסתום אב העורקים תערוכות באמצע החלון.
  2. t יצוא חדר ממניract (RVOT) צריך להיות גלוי בחלק העליון כמבנה בצורת חצי סהר עם שסתום tricuspid הפרדת קרוואנים מדלקת מפרקים, כפי שמודגם באיורי 4 א ו -2 ב '. רשום את הנתונים באמצעות חנות קולנוע למדידת עובי קיר RV את הקו. (ראה באור 6.5.)
  3. להישאר באותה התנוחה. (ראה באור 6.6.)
  4. לעבור לצבע דופלר מצב ולמקם את ההקבלה הקו המקווקו-PW הצהובה לכיוון הזרימה בכלי הדם. שים לב שצבעים כחולים ואדומים מצביעים על זרימה ומכיוון החללית, בהתאמה (4C דמויות ו4 ד ').
  5. הצב את סמן PW בקצה של העלונים שסתומים ריאתי. (ראה באור 6.7.) נתוני שיא באמצעות חנות קולנוע. למדוד מהירות שיא הרשות הפלסטינית את הקו.

4. השתנה ראייה ארוכה ציר Parasternal של קרוואנים והרשות פלסטיני לקבל רשות שיא מהירות

  1. המשך בהגדרת מצב B, למקם את החללית (MS250 MS550D או) לקו ימין parasternal (איור 1 ג) וכותרת הבדיקה על 30-45 ° זווית על ציר ה-Y של החללית (1D איור) לכיוון החזה של העכברים כדי להמחיש באופן ברור את מעבר של הרשות הפלסטינית על אב העורקים כפי שמודגם באיורים לאט 5A ו -5 ב '.
  2. לעבור לצבע דופלר מצב ולמקם את ההקבלה הקו המקווקו-PW הצהובה לכיוון הזרימה בכלי (5 ג דמויות ו5 ד '). הצב את סמן PW בקצה של העלונים שסתומים ריאתי. (ראה באור 6.6.) נתוני שיא באמצעות חנות קולנוע ולמדוד מהירות שיא הרשות הפלסטינית את הקו.

5. חישוב נתונים וניתוח

  1. קיר RV עובי ניתן לחשב מנתוני מצב B המתקבלים ברמה של אב העורקים RV PSAX כפי שתואר לעיל (פרוטוקול 3). בחר את כלי איתור שטח 2D לאתר את השטח של קיר קרוואנים בירוויח (כפי שמוצג באזור הוורוד באיור 6). לאחר מכן, השתמש בכלי המעקב מרחוק לאתר את ההיקפים הפנימיים וחיצוניים של הקיר של RVOT (כפי שמוצג בקווים כחולים באיור 6). קח את הממוצע של היקפים פנימיים וחיצוניים. באמצעות המשוואה figure-protocol-1 , אנו מחשבים עובי RV וול (RVW). (ראה באור 6.8.)
  2. לפרמטרים סטנדרטיים אחרים, אנא עיינו במדריכים מבהתאמה מייצר לבצע ניתוח נתונים.

6. הערות

  1. כל התמונות שנאספו באמצעות מערכת Vevo 2100. ניתן לקבל תמונות דומות באמצעות מערכות ההדמיה אולטרסאונד מיצרנים אחרים, ואת היתרונות וחסרונות יחסי של מכשירי אולטרסאונד שונים כבר לעומת 8,12,15 בעבר. מומלץ כי יש לקבל את כל התמונות ונותחו באופן התעוור בכל ההזדמנות אפשרי.
  2. הבחירה הנכונה של הרדמה, כגון ד קצרuration של isoflurane בשאיפה (2-3% כדי לגרום, ו1.0% כדי לשמור) הוא חיוני בשמירה על קצב לב בשיעורים רגילים פיסיולוגיים (מעל 500 פעימות / דקה), ומאפשר לנו לזהות את הבסיס לשחזור ועקבי ועורקי ריאתי גבוהים לחץ הסיסטולי במחקר.
  3. הקפד לאסוף את הנתונים בקצב התמונות הגבוהים ביותר האפשרי האפשריים (> 200 מסגרות / sec).
  4. חפש את התצוגה עם הממד קאמרי הגדול ביותר.
  5. חסימה בשל צלעות ועצם החזה בעיקר בשל עמדת retrosternal של RV היא המכשול הגדול ביותר להשגת תמונות מעולה בשיטה זו של ההדמיה RV. על ידי למקם מחדש את בעלי החיים או את החללית, מפעיל יכול להתגבר על הבלוק של עצם החזה ולקבל השקפות הכרחיות של RV. זה עשוי לקחת מ5-15 דקות, תלוי בפיסיולוגיה של בעלי החיים.
  6. ייתכן שתצטרך לעבור בדיקה כדי MS250 מאז הבדיקה MS550D ניתן להשתמש בדמה ועכברים לפני PAC ובדיקת 40 MHz מסוגלת לשיאמהירות שיא של 300-1,500 מ '/ שנייה, ואילו MS250 הוא מסוגלת לתפוס את מהירות הפרק עד 4,000 מ"מ / השני.
  7. זה מתקבל על הדעת שיש זווית בדיקה פחות מ 20 ° למדידה מדויקת של מהירות שיא הרשות הפלסטינית.
  8. מדידות עקביות של עובי דופן RV ואזור / ממדים נעשו באמצעות חלונות אקוסטית מרובים, בשני צירים קצרים והארוכים. הבחירה של חלק מהחלונות האלה יהיו תלוי בניסיונו של המפעיל, ויכולה להסביר את שונות שיכולים להיות תורם לתוצאות סטטיסטיות שונות.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

במחקר זה, אקו תחילת המחקר בוצע 48 שעות לפני הניתוח. עכברים חולקו באופן אקראי לשתי קבוצות. עכברים קיבלו חסימות ריאתי עורקים (PAC) ופעולות דמה (Sham). אקו בוצע ביום: 0, 3, ו -7 ביצוע הליך כירורגי. החיות מורדמים מייד לאחר אקו האחרון ולבבות נקצרו להערכה היסטולוגית. צנתור נערך בתת קבוצה (n = 3 ו -2 ליום 0 ו -7, בהתאמה) של עכברי PAC למדוד RVSP באמצעות קטטר לחץ.

כל נתוני ההדמיה שהתקבלו נותחו מקו. חשוב לציין, sonographer...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו מראים כי TTE מספק מתודולוגיה רגישה ולשעתק להערכה שגרתית של מבנה ותפקוד RV בעכברים. לפני הופעתו של TTE, מחקרים של RV התמקדו בעיקר במדידת RVSP באמצעות צנתור תקין לב, מסוף והליך פולשני 6,9,11,17.

דיווחים מוקדמים תארו מגוון רחב של טכניקות לביצוע מדידות לב ימנית 3,4,11,17-19. עם זאת, הרוב המכריע של מחקרים קודמים דיווח גודל RV ונתוני מבניים בבעיקר איכותי ולא כמותיים אופנה 5. סטנדרטי...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אין מה לחשוף.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו מודים פרד רוברטס וכריס לבן לתמיכה טכנית למופת. אנו מודים של בית החולים לנשים בריגהם לב וכלי דם הפיזיולוגיה Core עבור מתן עם המכשור והכספים עבור עבודה זו. עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי NHLBI מעניק HL093148, HL086967, וHL 088,533 (RL), K99HL107642 וקרן אליסון (SC).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
אולטרסאונד בתדר גבוהFUJIFILM VisualSonics, Inc.Vevo 2100
מתמר מכני בתדר גבוהFUJIFILM VisualSonics, Inc.MS250, MS550D, MS400
מילר מיקרו צנתר לחץמילרSPR-1000

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Anavekar, N. S., et al. Usefulness of right ventricular fractional area change to predict death, heart failure, and stroke following myocardial infarction (from the VALIANT ECHO Study). Am. J. Cardiol. 101, 607-612 (2008).
  2. Berger, R. M., Cromme-Dijkhuis, A. H., Witsenburg, M., Hess, J. Tricuspid valve regurgitation as a complication of pulmonary balloon valvuloplasty or transcatheter closure of patent ductus arteriosus in children < or = 4 years of age. Am. J. Cardiol. 72, 976-977 (1993).
  3. Marwick, T. H., Raman, S. V., Carrio, I., Bax, J. J. Recent developments in heart failure imaging. JACC Cardiovasc. Imaging. 3, 429-439 (2010).
  4. Souders, C. A., Borg, T. K., Banerjee, I., Baudino, T. A. Pressure overload induces early morphological changes in the heart. Am. J. Pathol. 181, 1226-1235 (2012).
  5. Karas, M. G., Kizer, J. R. Echocardiographic assessment of the right ventricle and associated hemodynamics. Prog. Cardiovasc. Dis. 55, 144-160 (2012).
  6. Lindqvist, P., Calcutteea, A., Henein, M. Echocardiography in the assessment of right heart function. Eur. J. Echocardiogr. 9, 225-234 (2008).
  7. Rudski, L. G., et al. Guidelines for the echocardiographic assessment of the right heart in adults: a report from the American Society of Echocardiography endorsed by the European Association of Echocardiography, a registered branch of the European Society of Cardiology, and the Canadian Society of Echocardiography. J. Am. Soc. Echocardiogr. 23, 685-713 (2010).
  8. Scherrer-Crosbie, M., Thibault, H. B. Echocardiography in translational research: of mice and men. J. Am. Soc. Echocardiogr. 21, 1083-1092 (2008).
  9. Thibault, H. B., et al. Noninvasive assessment of murine pulmonary arterial pressure: validation and application to models of pulmonary hypertension. Circ. Cardiovasc. Imaging. 3, 157-163 (2010).
  10. Polak, J. F., Holman, B. L., Wynne, J., Right Colucci, W. S. ventricular ejection fraction: an indicator of increased mortality in patients with congestive heart failure associated with coronary artery disease. J. Am. Coll. Cardiol. 2, 217-224 (1983).
  11. Tanaka, N., et al. Transthoracic echocardiography in models of cardiac disease in the mouse. Circulation. 94, 1109-1117 (1996).
  12. Benza, R., Biederman, R., Murali, S., Gupta, H. Role of cardiac magnetic resonance imaging in the management of patients with pulmonary arterial hypertension. J. Am. Coll. Cardiol. 52, 1683-1692 (2008).
  13. Lang, R. M., et al. Recommendations for chamber quantification. Eur. J. Echocardiogr. 7, 79-108 (2006).
  14. Tarnavski, O., McMullen, J. R., Schinke, M., Nie, Q., Kong, S., Izumo, S. Mouse cardiac surgery: comprehensive techniques for the generation of mouse models of human diseases and their application for genomic studies. Physiol. Genomics. 16, 349-360 (2004).
  15. Schulz-Menger,, et al. Standardized image interpretation and post processing in cardiovascular magnetic resonance: Society for Cardiovascular Magnetic Resonance (SCMR) Board of Trustees Task Force on Standardized Post Processing. J. Cardiovasc. Magn. Reson. 15, 35(2013).
  16. Williams, R., et al. Noninvasive ultrasonic measurement of regional and local pulse-wave velocity in mice. Ultrasound Med. Biol. 33, 1368-1375 (2007).
  17. Senechal, M., et al. A simple Doppler echocardiography method to evaluate pulmonary capillary wedge pressure in patients with atrial fibrillation. Echocardiography. 25, 57-63 (2008).
  18. Frea, S., et al. Echocardiographic evaluation of right ventricular stroke work index in advanced heart failure: a new index. J. Card. Fail. 18, 886-893 (2012).
  19. Pokreisz, P. Pressure overload-induced right ventricular dysfunction and remodelling in experimental pulmonary hypertension: the right heart revisited. Eur. Heart J. Suppl. , H75-H84 (2007).
  20. Bauer, M., et al. Echocardiographic speckle-tracking based strain imaging for rapid cardiovascular phenotyping in mice. Circ. Res. 108, 908-916 (2011).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Right Ventricular FunctionPulmonary Artery ConstrictionTransthoracic EchocardiographyMouse ModelRV Wall ThicknessFractional Area ChangeColor Doppler ModeHigh Frequency UltrasoundParasternal Long AxisPulmonary Artery Peak Velocity

Related Articles