Ad alta frequenza ad alta risoluzione Ecocardiografia: Prima Prova a non invasiva misura ripetuta di deformazione miocardica, contrattilità, e rigurgito mitralico in Ischemia-riperfuso Cuore Murine

Questo video illustra una procedura per eseguire un'ecocardiografia ad alta frequenza e ad alta risoluzione in condizioni di ischemia. L'ischemia cardiaca con riperfusione speculare viene indotta chirurgicamente occludendo l'arteria discendente anteriore sinistra di un topo anestetizzato. Dopo il recupero, il topo viene posizionato su una piattaforma riscaldata accoppiata all'aria e all'anestesia ECG.

Le riprese video vengono effettuate in modalità B per ottenere l'analisi della deformazione (strain) sull'asse lungo, la modalità per l'imaging della funzione cardiaca mediante deformazione e sincronicità, e la modalità Doppler colorato per il profilo di velocità. I video vengono quindi elaborati per ottenere le curve di deformazione, la sincronicità basata sulla deformazione e la velocità di variazione della pressione del ventricolo sinistro. Salve, sono il dottor Chandon Sen dell'Istituto di Ricerca sul Cuore e sui Polmoni Davis e del Dipartimento di Chirurgia del Centro Medico della Ohio State University.

L'ecocardiografia ad alta frequenza e ad alta risoluzione è uno strumento innovativo e potente per ottenere dati clinicamente rilevanti mediante misurazioni ripetute sullo stesso animale. Oggi vi mostreremo come utilizzare questa tecnica per misurare la deformazione miocardica e la contrattilità, nonché il rigurgito mitralico nel cuore murino sottoposto a isch perfusione. Prima di tutto, Jason Driggs del mio laboratorio illustrerà le procedure chirurgiche per l'induzione di isch e la perfusione del cuore murino.

Successivamente, il dottor Surya Al, ricercatore postdottorato in ingegneria biomedica nel mio laboratorio, illustrerà le procedure di imaging. Infine, il dottor Thomas Ryan, direttore del Centro Cardiaco presso il Medical Center della Ohio State University e esperto clinico in ecocardiografia, pronuncerà le conclusioni.

Iniziamo. Iniziare la procedura posizionando un topo maschio C57BL/6 di otto settimane, anestetizzato, su un tavolo chirurgico riscaldato. La temperatura corporea dell'animale deve essere monitorata mediante una sonda termica rettale e mantenuta a 36,7 ± 0,5 °C per tutta la durata dell'intervento chirurgico.

Disinfettare la cute con un disinfettante, seguito da alcol, ripetendo ciascuna operazione tre volte; procedere quindi all'intubazione praticando un'incisione mediale di 0,7 centimetri sopra la trachea. Visualizzare la trachea mediante dissezione ottusa delle ghiandole adiacenti. Successivamente, far passare un catetere di calibro 20 attraverso la bocca come tubo endotracheale e, utilizzando la punta del catetere, ventilare i topi con 0,5% di isoflurano.

Per mantenere l'anestesia, chiudere la cute intorno al collo con un punto di sutura 5-0. Impostare un elettrocardiogramma a tre derivazioni inserendo aghi sottocutanei per monitorare l'elettrofisiologia cardiaca durante tutta l'intervento chirurgico. Le variazioni dell'elettrofisiologia cardiaca devono essere registrate.

Utilizzando il software PC Power Lab. Ruotare l'animale per esporre il lato sinistro. Effettuare un'incisione lungo il piano trasversale.

Quindi dissezionare in modo netto attraverso gli spazi intercostali quarto e quinto. Mantenere il torace aperto con divaricatori costali in rame mentre si taglia il pericardio. Successivamente, ritrarre il polmone sinistro per permettere l'accesso al pericardio tra l'arteria polmonare e l'atrio sinistro.

Lungo la parete settale si trova l'arteria discendente anteriore sinistra oltre il punto 7,0. Posizionare suture di prolina al di sotto di essa. Quindi posizionare un PE dieci due grande sopra di essa e fissare il tubo in posizione.

Lasciare il tubo per 60 minuti per indurre ischemia. Dopo 60 minuti, tagliare le estremità del filo di sutura nel laccio per ripristinare la perfusione del cuore. Chiudere il torace con un punto di sutura in proleno 7-0.

Chiudere la cute nella regione toracica con suture in polipropilene 5-0. Rimuovere la fonte di gas dal ventilatore e permettere al roditore di respirare aria ambiente. Una volta che ricompare la respirazione spontanea e la risposta dell'animale alla compressione delle dita dei piedi, riposizionarlo in una gabbia pulita posta all'interno di un incubatore a 37 gradi Celsius.

Rimuovere il tubo tracheale quando l'animale è quasi cosciente e non si evidenziano problemi dall'animale. Una volta che l'animale si è ripreso, può essere restituito al vivario fino al momento dell'acquisizione delle immagini. I protocolli di acquisizione delle immagini descritti qui devono essere eseguiti sia prima di tre giorni che sette giorni dopo l'induzione della riperfusione ischemica.

Per valutare i cambiamenti nella funzione cardiaca e nelle anomalie del movimento della parete, iniziare la procedura di imaging posizionando il topo anestetizzato con isoflurano in posizione prona sotto la sonda del sistema di imaging vivo 2100. Posizionare un cono nasale per fornire un flusso continuo di aria con isoflurano al 1,5% e applicare un gel conduttivo sul topo. Avviare il vivo 2100 e inizializzare la sonda MS 400.

Utilizzare la rotellina di scorrimento sul pannello di controllo del vivo 2100 per selezionare cardiologia e acquisire un'immagine standard in modo M. Posizionare la sonda sul mouse, quindi fare clic su ctor per iniziare l'acquisizione del video. Per eseguire le misurazioni, fare clic su measurement e tracciare almeno tre cicli cardiaci sia sul margine superiore che su quello inferiore della camera del ventricolo sinistro.

I seguenti parametri verranno visualizzati sullo schermo: dimensioni della parete, volumi in sistole e diastole, volume sistolico, frazione di eiezione o EF, accorciamento frazionario o FS, gittata cardiaca o CO, diametri interni. In sistole e diastole, i parametri appaiono automaticamente sullo schermo al termine del tracciato. Al termine dell'imaging in modo M, posizionare il mouse in una posizione parasternale e fare clic sulla modalità B.

Per eseguire l'imaging di deformazione, fare clic su sinistro. Quindi, utilizzando la sonda, acquisire filmati in modo B con asse corto e asse lungo. Per analizzare i filmati, selezionare il filmato in modo B e fare clic sull'icona di deformazione in vivo per utilizzare l'algoritmo di tracciamento delle macchie.

Apparirà una nuova finestra con il filmato in modalità B a sinistra e l'analisi iniziale a destra. Tracciare i margini epi- e endocardici. Fare clic sull'icona di avvio dell'analisi per aprire un'altra finestra.

Quindi selezionare velocità, spostamento, deformazione e velocità di deformazione. Scegliere un punto di interesse qui. Viene selezionato il sito della lesione e il software traccia le curve corrispondenti al punto di lesione per tutti i parametri selezionati.

Ora fare clic con il pulsante destro del mouse per copiare i grafici o esportare i dati. Per l'analisi della sincronicità miocardica, spostarsi a destra della nuova finestra e fare clic sull'icona di analisi del tempo al picco. Apparirà ora una finestra che mostra la pagina della sincronicità segmentale del ventricolo sinistro e le opzioni di selezione per lo spostamento radiale e longitudinale, la deformazione e la velocità di deformazione.

Selezionare il pulsante della deformazione, quindi memorizzare i dati. Ripetere questo processo per la deformazione dovuta allo spostamento e per la velocità di deformazione. Mantenere l'animale in posizione parasternale per eseguire le misurazioni del flusso Doppler.

Iniziare a utilizzare il puntatore per posizionare il volume campione nella valvola mitrale, nell’efflusso aortico e nel getto mitralico. Fare clic su PW per ottenere il profilo di flusso. Apparirà una nuova finestra con il filmato visualizzato nella parte superiore e i profili di velocità nella parte inferiore; fare clic su memorizzazione immagine.

Per ottenere un'immagine fissa, procedere acquisendo i profili di velocità del flusso rigurgitante in doppler impulsivo della valvola mitrale, del getto rigurgitante e del getto aortico nello stesso modo, posizionando il volume campione nella posizione desiderata, facendo clic su PW e quindi salvando l'immagine. Per acquisire il flusso in doppler colorato, andare sul pannello di controllo e fare clic su color. Quindi, utilizzando l'immagine del flusso sanguigno codificata a colori, determinare il raggio dell'orifizio facendo clic su misura e selezionando l'icona lunghezza fornita nel menu. Successivamente, selezionare il flusso MV dal menu a tendina.

Quindi posizionare il cursore sui punti iniziale e finale della pendenza più ripida del profilo di velocità. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse per visualizzare la velocità nei rispettivi punti a partire da queste velocità. Utilizzare una relazione RNLI modificata per determinare la caduta di pressione DP su DT in millimetri di mercurio.

Successivamente, sottrarre il flusso aortico dal flusso atrioventricolare in termini di volume ematico per determinare il volume rigurgitante, un indicatore della gravità del rigurgito. Una volta acquisite tutte le immagini, rimuovere il cono nasale e riposizionare il topo nella gabbia quando l'animale si sarà ripreso. Trasferirlo al vivario in questo punto.

Vengono mostrati risultati rappresentativi delle misurazioni della deformazione miocardica radiale e circonferenziale, della sincronia, del flusso colorato e del flusso Doppler. Questo filmato mostra le misurazioni della deformazione miocardica eseguite tre giorni dopo l'ischemia. La riperfusione dimostra una contrazione limitata lungo l'estensione della lesione e le frecce dei vettori osservati risultano anomale a livello della sede lesa, indicando un miocardio deformato.

I grafici colorati rappresentano i dati di deformazione corrispondenti ai punti colorati nel filmato. Questa immagine mostra la sincronicità tissutale settoriale in base alla deformazione radiale. Si noti che un tempo di sincronizzazione superiore a 20-30 millisecondi è considerato asincrono.

Queste immagini, acquisite tre giorni dopo l'IR, mostrano la misurazione del diametro della valvola mitrale e illustrano il getto mitralico o l'area della valvola. Qui, la tecnica di misurazione dei parametri funzionali nel topo pre-IR utilizza il tracciamento del bordo miocardico mediante software, consentendo la valutazione delle variazioni dei parametri tra pre-IR e post-IR. La linea verticale rossa corrisponde alla diastole, la linea verticale verde alla sistole.

Questo filmato illustra il flusso Doppler a colori con rigurgito mitralico. Al terzo giorno post IR, questa visualizzazione del flusso sanguigno nell'atrio sinistro, nella valvola mitralica, nel ventricolo sinistro, nell'aorta e nell'atrio destro viene utilizzata per determinare l'area dell'orifizio del getto mitralico. Come in precedenza, questa è la prima relazione che dimostra il potenziale dell'ultrasuono ad alta frequenza nello studio dell'ischemia-riperfusione nel modello murino.

È la prima volta che parametri quantitativi sofisticati come deformazione, sincronicità e rigurgito mitralico vengono dimostrati in questo modello. Come qualcuno che è attivo nel campo dell'ecocardiografia da quasi 30 anni e lavora regolarmente con pazienti affetti da malattia coronarica, posso affermare che questi risultati sono clinicamente rilevanti e che questa metodologia ha un'importanza significativa nello studio dell'ischemia e della riprfusione. Quando si eseguono queste procedure, è fondamentale ricordare quanto segue: lo stato e la dose sono cruciali, si raccomanda il minimo indispensabile; l'acquisizione della vista para-sternale lungo asse richiede esperienza; la misurazione manuale della velocità di picco del rigurgito deve essere effettuata con attenzione per individuare il DPDT e ridurre al minimo gli errori.

Ecco fatto. Grazie per aver guardato e buona fortuna con i vostri esperimenti.