אקו Murine של השמאל אטריום, אבי העורקים, ו עורק הריאה
20 בפברואר 2017
הפרוטוקול הבא מתאר את המתודולוגיה לרכישה וניתוח תמונות אקו על מנת לקבל את נפח פרוזדורי שמאל (LAV), אב עורקי קוטר (Ao), ואת עורק ריאה (PA) בקוטר בעכברים. טכניקה זו היא הליך פולשני, שאינו מסוף המאפשר הערכה של תפקוד לב-ריאה.
המטרה הכוללת של הליך זה היא לרכוש ולנתח תמונות אקו לב לקביעת נפח הפרוזדורים השמאלי ואבי העורקים וקוטר עורק הריאה בעכברים. טכניקה זו יכולה להבחין בין עלייה בהתנגדות עורק הריאה לקוטר ללא שינויים בנפח הפרוזדור השמאלי ממודלים שבהם ה-PA וה-LA מוגדלים. היתרון העיקרי של טכניקה זו, הוא שמדובר בגישה לא סופנית ולא פולשנית המאפשרת הערכה סדרתית של אותה חיה.
לטכניקה זו יש פוטנציאל לקדם את יכולתנו לעקוב אחר התערבויות וליזום מחקרים אחרים בתחום מדעי הלב והריאה. הדגמה של טכניקה זו היא קריטית מכיוון שהגשושית הנכונה ומיקום העכבר נחוצים לרכישת תמונה אופטימלית. לפני תחילת ההליך, הפעל את מערכת האקו-לב ובחר מדידות לב מהתפריט הנפתח.
נקישה אתחול כדי להפעיל את התוכנה. לאחר מכן, לחץ על הכפתור החדש כדי להתחיל מחקר חדש, והזן את המידע הדמוגרפי של חיית הניסוי. לחץ על טמפ' הפעלה וכיבוי כדי להפעיל את לוח ה-EKG מבוקר הטמפרטורה, והשתמש בחצים למעלה ולמטה כדי להגדיר את הטמפרטורה ל-39 מעלות צלזיוס.
לאחר מכן, הפעל את מערכת אספקת החמצן ואת תא ההרדמה וודא שהעכבר מורדם כראוי בגלל חוסר תגובה לצביטת כפות. הנח את החיה במצב שכיבה על לוח האק"ג מבוקר הטמפרטורה. מרחו משחת חומר סיכה על עיני החיה, ולאחר מכן הדביקו כל כפה לאלקטרודת ה-EKG המתאימה על הלוח.
שים לב למעקב האק"ג בחלק התחתון של הצג. לאחר מכן, השתמש בסכין גילוח חשמלי כדי לגלח את הפרווה מבית החזה הקדמי ומאזור הבטן העליונה, וכסה את החזה בכמות נדיבה של ג'ל מתמר. למדידת האטריום השמאלי, השתמשו בידית שמתחת ללוח האק"ג כדי לכוונן את זווית הלוח ל- 30 עד 45 מעלות לאורך ציר X, ול- 0 מעלות לאורך ציר Y.
לאחר מכן, הנח את ראש הסריקה של 25 מגה-הרץ בזרוע הניתנת להזזה אקו לב clamp בציר הארוך view, ובחר את מסנן מדידת הלב, ואת 2-D B-Mode במערכת האקו-לב. סובב את מומנטי הכוונון X ו-Y כדי לקבל ציר ארוך view של הלב בגובה דרכי היציאה של אבי העורקים ולחץ על כפתור Cine Store כדי להשיג הקלטת סרט של חמש שניות. כעת, העבר את תצוגת האקו-לב למצב M, יופיע מבט סגיטלי של הלב וסמן.
הזז את הסמן כך שיקיף את כל האטריום השמאלי בגובה דרכי היציאה של אבי העורקים. ולחץ על כפתור חנות המסגרות במקלדת כדי להשיג שלוש תמונות בתצוגה זו. במצב B, סובב את הזרוע הניתנת להזזה clamp 90 מעלות בכיוון השעון כדי להגדיר את ראש הסריקה בציר הקצר view.
לאחר מכן, השתמש במומנט ציר Y כדי למצוא את המחיצה התוך-מפרקית, ורכוש הקלטה של חמש שניות הכוללת את דופן הפרוזדור. אנו מודדים את קוטר הפרוזדור השמאלי באמצעות מעקב א.ק.ג כמדריך תזמון לבחירת התמונה המתאימה לנקודת הזמן של גל P. זה תואם את זמן ההתכווצות שלפני הפרוזדורים, כאשר האטריום השמאלי נמצא בקיבולת הגדולה ביותר שלו.
כדי למדוד את הכלים הגדולים, החלף את ראש הסריקה של 25 מגה-הרץ בראש סריקה של 30 מגה-הרץ, ובחר את מסנן מדידות הבטן, ואת מצב B-Mode הדו-ממדי. השתמש בידית מתחת ללוח ה-EKG כדי לכוונן את זווית הלוח לזווית של 5 מעלות לאורך ציר ה-X ו-60 מעלות לאורך ציר ה-Y. השתמש במומנטי כוונון ציר X ו-Y כדי לקבל תצוגת ציר ארוכה של הלב בגובה דרכי היציאה של אבי העורקים, וקבל הקלטת סרט של חמש שניות.
סובב את הזרוע הניתנת להזזה clamp של הסט 90 מעלות בכיוון השעון כדי להגדיר את ראש הסריקה בציר הקצר view. לאחר מכן, השתמש במומנט ציר Y כדי לאתר את עורק הריאה ברמת ההסתעפות שלו, ולרכוש הקלטת סרט של חמש שניות. כדי להבטיח את המיקום הנכון של עורק הריאה, ניתן גם לרכוש את מעקב הדופלר של עורק הריאה על ידי לחיצה על כפתור PW.
שימו לב לשונות הנשימתית הרגילה במעקב. עבור מדידות כלי השיט הגדולים, השתמש במעקב א.ק.ג כמדריך תזמון לבחירת נקודת זמן לאחר קומפלקס QRS. זה תואם את הנקודה שבה הספינות הגדולות נמצאות בקיבולת הגדולה ביותר.
הערכה אקוקרדיוגרפית של נפח הפרוזדור השמאלי וקוטר עורק הריאה מאפשרת הבחנה בין מודלים, כאשר התנגדות מוגברת של עורק הריאה גורמת לקוטר עורק ריאתי מוגבר ללא שינוי בנפח הפרוזדור השמאלי ממקרים בהם עורק הריאה והגדלת הפרוזדורים השמאליים הם שניהם תוצאה של לחצי מילוי מוגברים בצד שמאל של הלב כאשר המסתם המיטרלי תקין. לשם השוואה, בעלי חיים מבוגרים מפתחים עלייה הן בקוטר עורק הריאה והן בנפח הפרוזדור השמאלי, מה שמצביע על כך שהתפשטות הלחץ לאחור מניעה את הגידול בקוטר עורק הריאה שנצפה בקבוצה זו. השימוש בטכניקה המודגמת למדידת הפרוזדור השמאלי וכלי הדם הגדולים מאפשר רכישת נתונים הניתנים לשחזור ועקביים בין חיות הניסוי, כפי שמעידים מדידות אלה שהתקבלו מקבוצת עכברים בני 19 חודשים שעברו שתי הערכות אקו לב עוקבות.
יתר על כן, תוצאות אלה משוחזרות בקלות בין חוקרים, כפי שניכר בדמיון שנצפה בין ארבע התמונות הללו שהתקבלו למדידת הקוטר הסופר תחתון של הפרוזדור השמאלי, לבין קוטר עורק הריאה שנרכש על ידי שני חוקרים שונים. לאחר שליטה בטכניקה זו, ניתן לרכוש את התמונות תוך 15 דקות אם היא מבוצעת כראוי. בזמן ניסיון הליך זה, חשוב לעקוב אחר קצב הלב לאורך כל המחקר.
דופק של 400 פעימות לדקה הוא אידיאלי. לאחר הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות כמו דופלרים כדי לענות על שאלות נוספות על תפקודי לב סיסטולי ודיאסטולי. אנו מקווים שטכניקה זו תסלול את הדרך לחוקרים בתחום מדעי הלב-ריאה לחקור תפקוד דיאסטולי של החדר השמאלי הקשור לגיל ויתר לחץ דם ריאתי בעכברים, כמו גם התערבויות טיפוליות לפתולוגיות אלו ואחרות.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
פרוטוקול זה מפרט את המתודולוגיה לרכישה וניתוח של תמונות אקו-לב (echocardiographic) לצורך קביעת נפח העליה השמאלית וקטרי האורטה והעורק הריאתי בעכברים. זוהי טכניקה לא פולשנית ולא טרמינלית המאפשרת הערכה של התפקוד הקרדיו-פולמונרי.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- הערכת תפקוד קרדיו-pulumi
- אקו-קרדיוגרפיה
- מודלים של עכברים
רקע
- הטכניקה מאפשרת הבחנה בין שינויים בהתנגדות העורק הריאתי לבין שינויים בקוטרו.
- היא מאפשרת ביצוע הערכות סדרתיות באותו בעל חיים.
- מיקום נכון של המתמר והעכבר הוא קריטי להשגת תמונה אופטימלית.
- שיטה זו יכולה לשפר את הניטור של התערבויות במחקרי לב-ריאה.
מטרת המחקר
- להשגת תמונות אקו-לב למדידת נפח העליה השמאלית וקוטרי העורקים.
- לספק גישה שאינה טרמינלית להערכות חוזרות.
- להקל על מחקרים נוספים במדעי הלב והריאות.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- שימוש במערכות דימות אקו-קרדיוגרפיות.
- בחירת מדידות לב מהתפריט של המערכת.
- רכישת תמונות בהתאם לפרוטוקולי מיקום נכונים.
- ניתוח נתונים אקו-קרדיוגרפיים לקביעת מדדי נפח וקוטר.
תוצאות עיקריות
- השגה מוצלחת של תמונות אקו-קרדיוגרפיות.
- קביעה של נפח העלייה השמאלית וקטרים עורקיים.
- יכולת להבחין בין מצבים קרדיו-pulumiנריים שונים.
- ביסוס של טכניקה אמינה להערכה לא פולשנית.
מסקנות
- הפרוטוקול מספק כלי בעל ערך למחקר קרדיו-פולמונרי (לב-ריאה).
- הוא תומך בניטור של התערבויות במודלים של בעלי חיים חיים.
- טכניקה זו יכולה לקדם את ההבנה של דינמיקה קרדיו-פולמונרית.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית מרכזית
שיטה אקו-קרדיוגרפית לא פולשנית זו מאפשרת הערכה סדרתית של נפח העליה השמאלית וקשרי כלי דם גדולים בעכברים, ובכך תומכת בהערכה אורךית של התערבויות קרדיו-פולמונריות. על ידי הבחנה בין שינויים בהתנגדות בעורק הריאה לבין הגדלה של העליה השמאלית, השיטה מספקת תובנה מכניסטית לגבי תפקוד דיאסטולי לקוי ומודלים של יתר לחץ דם ריאתי. הטכניקה מגבירה את הביטחון החזוי במחקרים פרה-קליניים על ידי מתן אפשרות לבקרות בתוך אותו בעל חיים והפחתת השונות בין נקודות זמן שונות.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בדיקה של היפותזות טיפוליות על ידי מדידת נפח העליות השמאליות כמדד עקיף להעלאה כרונית של הלחץ הדיאסטולי בחדר השמאלי.
- ערך מדעי: תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי הבחנה בין רמודלינג המונח על ידי התנגדות בעורקי הריאה לבין הגדלה משולבת של העליות וכלי הדם.
- ערך מדעי: מספק נקודות סיום כמותיות לתיקוף מטרות במודלים של תפקוד דיאסטולי לקוי ויתר לחץ דם ריאתי.
סריקה ופיתוח בדיקה
- ערך תפעולי: מספק מדידות כמותיות הדירות של מבנה ותפקוד הלב המתאימות לסטנדרטיזציה של בדיקות.
- ערך תפעולי: מאפשר סריקה פנוטיפית ברמת דיוק גבוהה באמצעות דימות חוזר שאינו טרמינלי באותו בעל חיים לאורך זמן.
- ערך תפעולי: מקל על פיתוח בדיקות על ידי קביעת פרוטוקולים עקביים לרכישת תמונות וניתוחן בין מפעילים וסשנים שונים.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- ערך תרגומי: מדידת נפח העליה השמאלית וקוטר העורק הריאתי כסמנים ביולוגיים תרגומיים להתקדמות מחלות לב-ריאה.
- ערך תרגומי: תמיכה ברציפות פרה-קלינית על ידי מתן אפשרות לניטור סדרתי משלב ההתערבות המוקדם ועד למודלים של מחלה כרונית.
- ערך תרגומי: סיוע בקבלת החלטות לגבי התקדמות מותאמת סיכון באמצעות אספקת נתונים אובייקטיביים ואורכיים על תגובת מערכת הלב-ריאה לטיפולים תרופתיים.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד (Pipeline)
השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מתיקוף המטרה ועד להערכה פרה-קלינית, ומספקת תוצרי הדמיה כמותיים המכוונים החלטות המשך (go/no-go) בפיתוח תרופות למערכת הלב והריאה.
- ביולוגיה של הגילוי: תומך בבדיקת היפותזות ובבירור מסלולים על ידי כימות שינויים מבניים בעליה השמאלית ובכלי הדם הגדולים.
- סריקה: מספק תוצאות הניתנות לשחזור ומוכנות לבדיקה, עם שונות מינימלית הודות לבקרים פנימיים באותו בעל חיים ורכישת נתונים סטנדרטית.
- אנליטיקה: מספק מדדי נפח וממדים המאפשרים השוואה סטטיסטית בין קבוצות ניסוי ונקודות זמן שונות.
- מחקר תרגומי: מקשר לתיקוף פרה-קליני באמצעות שינויים מדידים ורלוונטיים למחלה במבנה ובתפקוד הלב.
- שימוש חוזר ארגוני: מהווה יכולת דימיון הניתנת לשימוש חוזר וניתנת להחלה על מודלים מרובים של מחלות לב-ריאה ותחומים טיפוליים שונים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי על ידי הפחתת העמימות המכניסטית בפירוש של פנוטיפ קרדיו-פולמונרי.
- ערך תפעולי: משפר את השחזוריות והסטנדרטיזציה באמצעות דימות סדרתי לא פולשני באותו בעל חיים.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות לגבי המשך או הפסקת הפרויקט (go/no-go) על ידי אספקת נתונים כמותיים לאורך זמן על מעורבות המטרה ושינוי פתופיזיולוגי.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תעדוף מותאם סיכונים על ידי זיהוי תרכובות המשנות מנגנונים קרדיו-פולמונריים ספציפיים ללא השפעות חוץ-מטרה (off-target).
שיקולי יישום
- דורש מומחיות באקו-קרדיוגרפיה של עכברים ובאנטומיה של הלב לצורך רכישת תמונות מדויקת.
- תלוי במערכות אקו-קרדיוגרפיות בתדר גבוה (25–30 MHz) ובפלטפורמות דימות עם בקרת טמפרטורה.
- מחייב הכנה סטנדרטית של בעלי החיים, כולל הרדמה, מיקום וסנכרון ECG (gating) לקבלת מדידות עקביות.
- דורש הדרכה בתוכנות לניתוח תמונות לצורך כימות נפחי ומימדי.
- מוגבל לעכברים בני יותר מ-10 ימים בשל מגבלות הגודל והבשלות הלבבית.
