Approcci ecocardiografici e protocolli per completa caratterizzazione fenotipica di malattia valvolare cardiaca nei topi

L'obiettivo generale di questo protocollo ecografico è mostrare i metodi e gli approcci utilizzati per visualizzare la funzione delle valvole cardiache nei roditori. I metodi che vi mostreremo oggi possono rispondere a domande chiave nel campo delle malattie cardiache, con un'enfasi specifica sulla valutazione del cuore come unità integrata in condizioni di malattia valvolare cardiaca. Le implicazioni di questo approccio sono molto profonde per il campo delle malattie delle valvole cardiache perché la valutazione ecocardiografica completa del cuore non solo consentirà di rilevare la disfunzione valvolare in più valvole cardiache, ma consentirà anche ai ricercatori di comprendere la complessa interazione tra la funzione cardiaca e varie misure della funzione delle valvole cardiache.

Sebbene questo metodo possa essere sfruttato per caratterizzare modelli animali in cui la malattia delle valvole cardiache è il nostro difetto primario, può anche essere applicato ad altri sistemi in cui la disfunzione delle valvole cardiache può apparire secondaria ad altri insulti come l'insufficienza cardiaca o un aneurisma dell'aorta toracica. Pertanto, la nostra raccomandazione è che la fenotipizzazione completa delle valvole cardiache e cardiache dovrebbe essere eseguita di routine nella maggior parte degli studi di ricerca. Abbiamo avuto l'idea di filmare il nostro approccio alla fenotipizzazione completa delle valvole cardiache e cardiache dopo aver partecipato a una serie di riunioni in cui c'era una profonda variabilità nei metodi e nei protocolli utilizzati per valutare la funzione delle valvole cardiache.

La nostra speranza è che questo manoscritto e il video che lo accompagna stimolino la discussione sul campo riguardo le migliori metodologie e standard da seguire, che in ultima analisi si allineano con le recenti iniziative del National Institutes of Health per migliorare il rigore e la riproducibilità degli studi di ricerca. Il vantaggio principale dell'ecocardiografia è che è in grado di valutare in modo non invasivo la morfologia e la funzione del cuore in tempo reale. È facile da eseguire e può essere eseguito in serie.

Pertanto, è più ideale negli studi di follow-up seriali. In generale, le persone che non conoscono l'imaging cardiaco e delle valvole cardiache avranno difficoltà a causa delle sfide logistiche associate alla somministrazione e alla titolazione dell'anestesia, nonché alle sfide tecniche associate alle finestre anatomiche molto piccole che possono essere utilizzate per l'ecocardiografia e alla necessità di identificare con precisione le strutture cardiache e gli orientamenti della sonda durante l'imaging. Ci auguriamo che la dimostrazione visiva del nostro approccio acceleri la velocità con cui i ricercatori possono imparare a condurre l'ecocardiografia nei topi e, in ultima analisi, serva come piattaforma per discutere le migliori pratiche per l'imaging di piccoli animali.

Per iniziare, accendi l'ecografo dotato di un trasduttore ad ultrasuoni ad alta frequenza. Inserisci l'ID dell'animale da misurare, insieme a data, ora e qualsiasi altra informazione pertinente. Preriscalda la piattaforma a 37 gradi Celsius, quindi prendi delicatamente il topo per la coda e tieni saldamente l'animale per la nuca.

Guidare il naso dell'animale nel cono nasale e iniziare l'anestesia come descritto nel protocollo di testo allegato. Una volta sedato, adagiare rapidamente e con precisione l'animale sulla piattaforma in posizione supina, assicurandosi che le zampe anteriori e posteriori si trovino sui sensori ECG della piattaforma. Utilizzare del nastro adesivo per fissare l'animale su tutti e quattro gli arti, per stabilizzare la testa nell'apparato del cono del naso e per stabilizzare la coda.

Quindi, controlla la frequenza cardiaca utilizzando i sensori ECG nella piattaforma o utilizzando un dispositivo esterno. Assicurarsi che la frequenza cardiaca di base sia compresa tra 600 e 700 battiti al minuto. Monitorare la frequenza cardiaca e assicurarsi che non scenda in nessun caso al di sotto dei 450 battiti al minuto.

Inoltre, monitorare la temperatura corporea utilizzando un termometro rettale e mantenere la temperatura tra i 36,5 gradi Celsius e i 38 gradi Celsius. Finché i parametri vitali sono stabili, utilizzare un tagliacapelli elettrico progettato per l'uso con peli fini per radere i peli dal torace del mouse. Quindi, prendi un tovagliolo di carta umido e pulisci il torace per rimuovere i peli rimanenti.

Con l'animale saldamente fissato sulla piattaforma e la testa rivolta verso l'esterno, inclina il tavolo da 15 a 20 gradi a sinistra per avvicinare il cuore alla parete toracica. Quindi, applicare una generosa quantità di gel per ultrasuoni sul trasduttore o direttamente sul torace dell'animale. Posizionare il trasduttore parasternalmente a circa 90 gradi perpendicolarmente all'asse lungo del cuore in modo che l'indicatore dell'indice dell'immagine del trasduttore sia rivolto posteriormente.

In modalità due DB far scorrere il defilato del trasduttore fino a quando la valvola aortica non viene visualizzata lungo l'asse corto. Quindi, ruotare il trasduttore in senso orario fino a quando l'indicatore dell'indice dell'immagine non indica cadad. Questa è la vista dell'asse lungo parasternale.

Osservare la via aortica, la valvola aortica, il tratto di efflusso ventricolare sinistro, la valvola mitrale, l'atrio sinistro e parte del tratto di efflusso ventricolare destro sul display dell'immagine. Misurare la dimensione posteriore atriale più grande dell'aorta utilizzando il calibro elettronico associato allo strumento di misurazione incorporato nella macchina. Quindi, ridurre la larghezza dell'immagine in modo che solo la valvola aortica sia visualizzata sul display dell'immagine regolando il pulsante della larghezza dell'immagine nel pannello di controllo.

Posizionare la linea di interrogazione in modalità M nel punto in cui interseca le punte della valvola aortica per valutare con precisione la separazione della cuspide della valvola aortica. Nel display della modalità M della valvola aortica, misurare la distanza di separazione delle cuspidi utilizzando il calibro elettronico. Mentre si è ancora nella vista dell'asse lungo parasternale della valvola aortica, premere il tasto di controllo color doppler nel pannello di controllo per applicare il color doppler alla regione della valvola aortica.

Quindi, premere il tasto di controllo doppler post wave. Utilizzando la track ball, posizionare il volume del campione post onda nell'aorta ascendente prossimale appena sopra la valvola aortica, assicurandosi che l'angolo tra il fascio di ultrasuoni e il flusso sanguigno sia inferiore a 60 gradi inclinando la piattaforma e/o il trasduttore. Quindi, misurare la velocità di picco dal display spettrale utilizzando i calibri elettronici.

Inizia posizionando il trasduttore in posizione apicale in modalità B e posizionando il trasduttore in modo che sia angolato verso la testa del mouse. Osservare il ventricolo destro, il ventricolo sinistro, l'atrio destro e l'atrio sinistro sul display dell'immagine. Dalla vista apicale a quattro camere mettere a fuoco la valvola mitrale riducendo la larghezza dell'immagine.

Quindi, posizionare il cursore della modalità M sulla valvola mitrale per valutare lo spessore dei lembi. Utilizzando la vista apicale a quattro camere, applicare il color doppler per visualizzare il flusso dall'atrio sinistro attraverso la valvola mitrale durante la diastole. Osservare il flusso attraverso la valvola mitrale che è codificato in rosso.

Dalla vista dell'asse del polmone apicale, inclinare o puntare la punta del trasduttore con un movimento oscillatorio in modo che il ventricolo destro si trovi al centro della visualizzazione dell'immagine. Ridurre la larghezza dell'immagine in modo che solo il ventricolo destro sia visibile nella visualizzazione dell'immagine. Quindi, applicare il color doppler nella regione della valvola tricuspide.

Quindi, spostare il trasduttore in una posizione modificata dell'asse lungo parasternale a livello della valvola aortica. Quindi, inclinare leggermente il trasduttore verso l'alto per ottenere una vista dell'asse corto della valvola polmonare. In questa vista, applicare l'imaging in modalità M per valutare la distanza di separazione della valvola polmonare.

Quindi, applicare il color doppler nella regione della valvola polmonare per valutare il rigurgito valvolare e la stenosi. In modalità due DB, posizionare il trasduttore nella posizione dell'asse corto parasternale a livello dei muscoli papillari per ottenere una vista dell'asse corto del ventricolo sinistro. Da questa vista, premere il pulsante della modalità M situato nel pannello di controllo.

Utilizzando la track ball, posizionare il cursore della modalità M al centro della cavità ventricolare sinistra a livello dei muscoli papillari e ottenere immagini della modalità M. Quindi, misurare la dimensione della cavità ventricolare sinistra alla diastole terminale, dove la distanza tra la parete interna e la parete posteriore è la maggiore, e una sistole terminale dove il movimento verso l'interno delle pareti interne e posteriori è massimo. Quindi, spostare il trasduttore sulla finestra apicale, applicare il colore sulla valvola mitrale e posizionare il volume del campione sulla punta dei lembi della valvola mitrale.

Misurare la velocità di picco dell'afflusso mitralico dalla visualizzazione spettrale delle velocità doppler ondulate dal polso attraverso la valvola mitrale. Con il volume del campione posizionato tra l'afflusso e il deflusso del ventricolo sinistro, non i segnali di chiusura e apertura della valvola mitrale e aortica. Misurare il tempo di rilassamento isovolumico, il tempo di contrazione isovolumica e il tempo di eiezione ventricolare sinistra.

Quindi, eseguire l'imaging doppler tissutale dell'anulus mitralico nella vista dell'asse lungo apicale. Premere il tasto di controllo TGI e posizionare il volume del campione sulla faccia mediale dell'anulus mitralico. Al termine, rimuovere il gel per ultrasuoni in eccesso dal mouse.

Rimuovere delicatamente il nastro adesivo che fissa l'animale e spegnere l'anestesia. Metti l'animale su un tovagliolo di carta assorbente e osservalo fino a quando non viene raggiunta la decubito sternale. Di seguito è mostrata una valutazione della funzione della valvola aortica in un topo normale rispetto alla funzione della valvola aortica in un topo con malattia calcifica della valvola aortica.

Nel topo con valvole calcificate, le cuspidi sono ispessite e hanno una maggiore ecogenicità che si traduce in un'apertura limitata durante la sistole. Dalla finestra apicale viene presentata una vista a lungo asse della valvola mitrale. Lo spessore del lembo mitralico può essere misurato utilizzando la linea di interrogazione in modalità M.

La misurazione dello spessore della valvola mitrale può essere estremamente impegnativa a causa dei lembi sottili, scarsamente ecogeni e in rapido movimento della valvola mitrale normale. Il color doppler mostrato in questa vista modificata dell'asse lungo della valvola mitrale mostra un getto di colore a mosaico sulla valvola mitrale durante la sistole. Il colore blu è la prova di rigurgito della valvola mitrale.

Dalla finestra parasternale si ottengono viste sia dell'asse corto che lungo della valvola polmonare. In questa immagine, la linea di interrogazione in modalità M viene applicata attraverso la valvola polmonare e la distanza di separazione della cuspide della valvola può essere misurata da questa vista. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in 15-20 minuti se eseguita correttamente.

Durante il tentativo di questa procedura, è importante avere una conoscenza di base dell'anatomia e della fisiologia cardiaca, una conoscenza pratica dei principi e della terminologia dell'ecografia e un'esperienza nell'ecografia cardiaca per consentire una valutazione accurata ed efficiente in termini di tempo della funzione cardiaca nei roditori. Dopo aver visto questo video dovresti avere una buona comprensione di come eseguire l'ecografia cardiaca nei roditori ottenendo immagini da vari piani di imaging e misurando i parametri dell'eco doppler che descrivono adeguatamente la funzione cardiaca e delle valvole cardiache.