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方法論記事

マウスの右心の心エコー評価

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DOI:

10.3791/50912

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2013年11月27日

 ,  ,  , 
1Division of Cardiovascular Medicine, Vanderbilt University Medical Center, 2Pulmonary and Critical Care Medicine, Vanderbilt University Medical Center

この記事について

サマリー

この記事では、マウスの右心室の大きさや肺高血圧症の心エコー評価のためのプロトコルを提供します。アプリケーションでは、心筋症および肺血管疾患のトランスジェニックおよび毒素誘発マウスモデルにおける表現型の決定およびシリアル評価を含める。

要約

トランスジェニックおよび肺動脈高血圧症（PAH）の毒性モデルが広くPAHの病態生理学を研究し、潜在的な治療法を調査するために使用される。疾患の動物モデルの作成にかかわる費用と時間を考えると、それは研究者が正確に疾​​患の表現型の発現を評価するためのツールを持っていることが重要です。右室機能不全は、肺高血圧症の主要な症状である。心エコー検査は、げっ歯類モデルにおける右心室機能の非侵襲的評価の主力であり、同じツールを使用している人でヒトに透明な翻訳という利点を有する。 PAHのマウスモデルで公開されていますエコー検査プロトコルが不足している。

この記事では、ドミナントネガティブBMPRII変異を有するPAHのマウスモデルにおいて、RVおよび肺血管機能を評価するためのプロトコルを記述しますが、このプロトコルは、肺血管系や右心に影響を与える疾患に適用可能である。我々動物の準備、画像収集回拍出量、心拍出量および肺動脈圧の推定値の血行力学計算の詳細な説明を提供する。

概要

高められた肺動脈圧と右心室（RV）機能不全、肺動脈高血圧症（PAH）を動物モデルおよびヒト患者における肺血管疾患の特徴である。 PAHのトランスジェニックおよび毒性（ 例えばモノクロタリンまたは低酸素症）モデルが広く、PAHの病態生理学を研究するため、潜在的な治療法を調査するために使用されています。疾患の動物モデルの作成にかかわる費用と時間を考えると、それは研究者が正確に疾​​患の表現型の発現を評価するためのツールを持っていることが重要です。

心エコー検査は、齧歯類モデル1,2における心機能の非侵襲的評価の主力である。心エコー検査は、同じツールを使用している者には明らかでヒト翻訳の利点を有する。加えて、いくつかの遺伝的モデルは不完全浸透3を示す。非侵襲的に影響を受けた動物を同定する能力は、貴重な時間とリソースを節約できます。 diseaの非侵襲的評価動物を犠牲にすることなく、SEの厳しさも、研究者がシリアルに調査療法の効果を研究することができます。これは、翻訳の治療法が臨床試験4,5に進行するスピードが速い与え、特に重要である。

ヒトでは、RVのサイズや肺高血圧症の心エコー評価は、胸骨の位置およびRV 6の不規則な形状に特に困難である。齧歯類モデルは、小型で非常に迅速な心拍数（300〜700拍/分）の追加の課題を持っている。ほとんどのげっ歯類の撮影が麻酔7,8の下で行われているが、より高いフレームレートと小さい振動子などの最近の進歩により、画質と、いくつかの実験プロトコールにおいてさえ許さ意識的なイメージングを改善している。 PAHのラットモデルにおける心エコー検査の優れた実験プロトコルは、MRIおよび浸潤血行動態1,9の両方に対して説明され、検証されています。しかし、心エコー検査を出版PAHのマウスモデルにおけるプロトコルが不足している。

この記事では、ドミナントネガティブBMPRII変異と肺動脈バンディング後に単離されたRV後負荷のモデルとPAHのマウスモデルにおいて、RVおよび肺血管機能を評価するためのプロトコルを記述しますが、このプロトコルが影響する疾患に適用可能である肺血管系または右心。我々は、動物の調製およびRVサイズ及び機能、並びに主肺動脈（PA）の大きさの詳細な評価を説明する。また、回拍出量および心拍出量を推定するために必要な技術および計算を実証する。技術的な限界は、肺動脈圧の正確なドップラー推定値を排除するが、我々は、PAの圧力を推定するために、十分に検証され、人間の代用、肺動脈加速時間を適用している。

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プロトコル

1。機器の準備

  1. 欠陥に対する超音波トランスデューサを確認します。使用される機器に応じて、この工程は不要であってもよい。
    1. 気泡が観察される場合には、トランスデューサヘッドの右側に位置するネジを取り外し、26 G針で穴を通して滅菌水を加える。変換器ヘッド内の気泡が一般的である。それらは、高品質の画像の取得を妨げるであろう。
    2. 漏れや穴のためのプローブをカバー膜を確認してください。必要に応じて交換してください。
  2. ソフトウェアを開き、プローブを初期化します。
    1. 適切なトランスデューサーと一緒に、ドロップダウンメニューから、心臓のパッケージを選択してください。 「初期化」をクリックしてください。 35グラムよりも大きいマウスの場合35グラムと15〜45 MHzのプローブの下にマウス用の20〜60 MHzのプローブを使用してください。
    2. 人口統計画面でオペレータ、動物と日付を選択し、「開始」を選択します。

2。マウスPreparat麻酔、脱毛、位置決めを含むイオン

  1. 麻酔 ：誘導チャンバ内でマウスをイソフルラン気化器及び廃ガス容器を含む、ポータブル、テーブルトップ麻酔器と麻酔。
    1. /分3リットルの酸素流量を3％に気化器を設定します。この比較的高い麻酔速度が急速麻酔効果を達成し、したがって、心臓機能に影響を与え得るストレス応答を最小限に抑えるために使用される。プロトコルの短い期間は、動物への潜在的なリスクを最小限に抑えることができます。これは、常に同じ麻酔速度を保つことが非常に重要である。このプロトコルは、したがって、他のエージェントのための最適条件がこのプロトコルによって異なる場合があり、麻酔薬としてイソフルラン専用に最適化されています。麻酔の下側の深さは、実験の必要性に応じて、選択することができるが、麻酔プロトコルが確立されると、それは変更してはならない。麻酔は、心拍数やパーソナルプラグインに影響を与えるR血行動態の測定値。麻酔の深さは、実験中に変更しておけば、データは分析のために有用でないかもしれない。数匹のマウスが一日で画像化される場合、それらを別々に麻酔。
    2. それは実験群間で同じであることを確認し、室温を監視します。室温では、マウスを加熱テーブル上にあるので、それを監視して比較することが実験群間で同じに保たれるべきである場合であっても、血管反応性に影響を与えることができる。このプロトコルは、直接動物の温度を測定していませんが、一定の周囲とテーブル温度は実験群の間の温度にほとんど変化が存在することを保証します。
  2. 脱毛 ：マウスを麻酔した後、脱毛クリームで胸から髪を削除します。鎖骨に、綿棒を使用してアプリケーションを開始し、ちょうど横隔膜下記に進みます。
    1. 1分間バック麻酔室でマウスを置きます脱毛が機能するようにする。麻酔が有効であるかどうかを判断するには、しっかりと、マウスの足の1と照らし合わせてサムネイルを押してください。何撤回がない場合は、麻酔で十分です。手足が脱退した場合、さらに1分間麻酔室に戻ってマウスを置く。
    2. 角膜への損傷を回避するために、マウスの眼に軟膏の潤滑の少量を適用する。
    3. ガーゼパッドでのX 2は2で胸から髪を削除します。脱毛クリームで使用される化学物質は、苛性アルカリであり、それはあまりにも長い間有効のままにしておくと、皮膚に害を与えますので、注意が皮膚からすべての製品を削除するには注意が必要です。
    4. 脱毛後の皮膚の保湿剤を適用します。
  3. ポジショニング：37℃に設定し、加熱テーブル上腹背両面の位置にマウスを置きます正確な位置決めは、品質の画像を取得することが不可欠です。体温、呼吸、および心拍数をキャプチャすることができ、テーブルを使用してください。統合された鉄道システムの使用のすべて正確な位置決めし、その後、画像最適化のためのOWS。
    1. 静かにすべての4本の足を下にテープと胸に伝達ゲルのダイムサイズの額を適用します。

3。画像の取得：傍胸骨長軸ビューでの撮像

  1. レールシステム上のマウント内部の所定の位置に超音波トランスデューサをロックして、変換器の金属プローブは、心臓の真上に位置するように、反時計回りに10°回転させます。具体的には、プローブは、第2又は第3肋間空間において、胸部の左側にあること、及び胸骨の側方べきである。
    1. 適切なビューが得られるまで、レールシステム上に位置するx軸とy軸を操作する。
    2. 「Bモード」を選択します。これは、2Dライブ画像を投影するために、システムコンソールの右上部分に見出される。
    3. モニターに以下の解剖学的構造を表示します。
      1. aortする頂点から心臓全体A - 頂点は遠く、画面の左、右端の大動脈上に視覚化されます。
      2. 左心室（LV）の内腔
      3. 左心室後壁（LPW）
      4. 心室中隔（IVS）
      5. 右心室（RV）の内腔
      6. 前部と後部僧帽弁尖（AML＆PML）
      7. 上行大動脈（AO）
      8. 左心房（LA）
  2. 画像を「フリーズ」するために、スキャン/フリーズボタンを押すと、この図には、大動脈の1直径測定値を得る。左心室が収縮期にあり、大動脈はその最大の直径になるまで、イメージの下部にあるビデオループを引き戻すために、マウスを使用しています。
    1. 画面の左上隅に測定ツールをクリックして、対角線のようなアイコンを選択します。マウスをクリックして、大動脈の後壁の前方から直線を引く、左、perpendiculaその長軸にR。 「フレームストア」ボタンを押して保存します。
    2. 「シネストア」を押して、ビデオループを作成

。 イメージの 4 獲得：傍胸骨短軸ビューでの撮像

  1. 3と9時の位置（横方向）に振動子の位置を変更。変換器を操作することによって、わずかに尾側に角度が大動脈と左室腔の最適なビューを達成するためにマウントします。金属プローブは、胸骨の上に水平に直接配置されます。
    1. 適切なビューが得られるまで、レールシステム上にx軸とy軸を操作する。 LV内腔は、モニターの右側に表示される前外側および後内側乳頭筋と共に、わかるであろう。これは、左心室の中央部分を示す、短軸のための標準的な参照ポイントである寸法測定が行われた場所。図に異なる解剖学的構造をもたらすためにx軸とy軸を基準点からわずかに逸脱が必要となるが、位置決めが上の図を参照して説明する。
  2. 短軸像で、次の測定値を得る。
    1. Bモード
      1. 大動脈の二以上の直径の測定値。
      2. 肺流出路の3つの測定値。
    2. パルス状波ドプラモード（PW）
      1. 大動脈の三つの速度時間積分測定値（VTI）
      2. 肺動脈の三つのVTI測定は、肺動脈弁のすぐ近くで測定。
      3. ピーク速度への血流の開始からVTI曲線をトレースすることにより肺動脈加速時間を測定する。
    3. Mモード
      1. ディの左心室内径の3つの測定値astole（LVIDd）
      2. 収縮期における左室内径の3回の測定値（LVIDs）
      3. 右心室の内径（RVID）の3つの測定値。それが拡張される場合には、RV内腔は、このビューに表示されます。
      4. 三つの異なる心周期中のLVの前壁の2拡張期ピーク間の距離を追跡することでMモードを使用して心拍数を3回測定します。
  3. Bモード測定：
    1. 大動脈の半月弁が焦点になるまで、乳頭筋ビューから頭側Y軸を操作します。
    2. 最大直径でちょうどバルブ上の大動脈の測定値を得る。
    3. 画面の左上隅に測定ツールをクリックして、対角線のようなアイコンを選択します。
    4. マウスをクリックして、大動脈の後壁の前方から直線を引く残した。
    5. Tを操作する彼するx軸とy軸主肺動脈が分岐するまで。この構造は、前方、およびモニタ上大動脈の右側に分かるであろう。
    6. 主肺動脈の弁輪が見えてくるまで、Y軸頭側を操作します。それは、はっきりと大動脈として定義することはできません。
    7. 画像を「フリーズ」と収縮期における測定値を得る。
    8. 全部で3つの測定値を収集します。
  4. パルス波（PW）ドップラー測定は：PWモードは、主に動脈及び静脈を通る血流の血行力学的評価のために使用される。このプロトコルでは、大動脈および肺動脈の三速度時間積分測定値を取得するために使用される。
    1. ステップ4.3.1、および箇条書き1で説明したように、バックビューに大動脈を持参してください。
      1. 「PWモード」を選択します。これは、システム·コンソールの右上に位置し、大動脈を通る血流のドップラー測定値を生成する。
      2. SAを配置ちょうど大動脈弁のレベル以上のmple量。 x軸とy軸は十分なドップラーエンベロープを得るために微調整される必要があり得る。封筒は白いボーダー、中空内部を示す層状の血流を持っている必要があります。
      3. 十分な視野が得られると、画像を「フリーズ」とドップラーエンベロープの境界線をトレースします。これはVTIを計算します。
      4. モニターの右上側の画像で見られるセグメント化された黄色の線が0°になるまで、システムコンソールを時計回りに配置された「角」ノブを回します。この黄色の線は、血管を通る血流の方向を表す。トランスデューサ自体は、心臓の断面又は横断図を生成するように傾斜しているので、ラインが上行大動脈を通る血液の流れを垂直に整列するように、0°に調整されなければならない。
    2. の中心に肺動脈弁のレベルにサンプルボリュームの近位に配置する右室流出路と、上記のようにVTI測定を繰り返します。血液の流れが反転したり、モニター上の大動脈との関係での血液の流れの反対側に表示されます。
  5. Mモードの測定：M-モード画像は、単一の超音波ビームに沿った組織運動の高時間分解能を提供し、弁、心筋、血管壁の動きを研究するためだけでなく、空洞の大きさを定量化するために使用される。
    1. 「Bモード」を再開し、「参照ビュー」（乳頭筋のレベルでの左心室の断面図）を得るためにトランスデューサを再配置する。
    2. を押して「Mモード」。これは、以下の解剖学的構造の動きは「リボン」のように見えるだろうた連続ビデオフィードを生成する。拡張型心筋場合は、RVの内腔が非常に薄い黒いリボンのようにフィードの上部に表示されます。心室中隔（IVS）は、直接、RV下記不透明リボンとして表示されますルーメン。 LV腔に直接IVS下方に分かるであろう。それは、飼料の大部分を占めている大きな黒い空間である。 LV腔の下方に不透明なリボンとして見られるLV後壁（LVPW）である。
    3. 画像をフリーズし、呼吸が発生していない点まで、必要に応じてビデオループを引き戻す。マウスが呼吸は、画像取得することにより、通常の頻度で発生したフィード内の歪んだ「不鮮明」アーティファクトを生成する、横隔膜や胸壁の動きによって破壊されたとき。
    4. 対角線のアイコンを使用して、以下の測定値を得る。
      1. LVの3つの測定値は、IVSとLVPW間の最大距離として表示される拡張期寸法を終了します。
      2. IVSとLVPW間の最短距離として表示されたLV収縮末期寸法の3つの測定値。
      3. ハートのアイコンをクリックしてに収縮期のピークから測定することによって行われ、心拍数、の3つの測定値LVPWの収縮期ピーク。
      4. RV内腔が拡張される場合には、対角線のアイコンを使用して、3つの測定値を得る。
    5. 「シネストア」ボタンを押して「Bモード」で短胸骨軸ビューのビデオループを記録します。
    6. 「ファイル」に移動し、あなたの測定値を要約すると、「ブラウズ研究 "を選択し、「セッションの終了」をクリックして、「セッションデータをコミット。"
    7. IACUCプロトコルで概説したように、マウスを回復し、クリーンアップします。
    8. その後の分析のためのサムドライブへCSVファイルとしてデータをエクスポートします。
  6. 心機能（ 表1）の次のパラメータを計算します。
    1. 左室流出路エリア
    2. 左心室拍出量
    3. 左心室心拍出量
    4. 短縮率
    5. 肺動脈領域
    6. 肺動脈加速時間
    7. 右心室の一回拍出量
    8. 心係数

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結果

このプロトコルの主な目標は、RVの大きさおよび機能を定量化するため、および肺血管系の病気のある程度を理解することである。両方のマウスとエコー検査機器の適切な準備は、正確で再現性のある結果を得るために不可欠です。マウスは彼らの胸を脱毛している必要があり、手足をテープでイメージングプラットフォームに固定。麻酔は、この場合、イソフルランでノーズコーンを介して投与される。トランスデューサは、画像品質を低下させる可能性の欠陥、特に気泡をチェックすべきである。心の良質4室のビューを得ることがマウスでは非常に困難であるため、このプロトコルは、胸骨傍短期および長期の軸を使って、RVの評価に焦点を当てています。これらのビュー内の関連する解剖学的構造は、 図1Aおよび1Bに示されている。

RVのサイズは最高の傍胸骨長軸ビューで評価され、interventriculへの自由壁からの距離が測定され、M-モード（ 図2）を用いてアルセプタム。この測定は、通常のRVが非常に小さいとしてRVが拡張されるときに...

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ディスカッション

病気のマウスモデル、トランスジェニックまたは毒素関連のいずれかが、モデルが実際にそれをエミュレートすることを意図しているヒトの疾患を再現という表現型の検証が必要。この検証は、多くの場合、腫瘍の例開発のために、特定の特徴の存在または非存在によって達成することができる。しかし、そのような左心室肥大やPAHの我々のトランスジェニックモデルの大動脈狭窄モデルなどの血行動態の異常につながるモデルを検証することがより困難である。これらのモデルは、非侵襲的に心機能の血行動態および異常を測定するために、血行動態やツールの端子測定のどちらかが必要です。それは病気の動物14の犠牲を必要とせずに血行動態と心機能のリアルタイム定量化を可能にするため、心エコー検査では、このようなモデルに不可欠です。また、個々の動物は、疾患又は治療に対する応答の自然経過を追跡する逐次撮像することができる。我々はそのproficienを見積もるこのプロトコルによれば、心臓の右心エコー検査では、約20 cyの検査を行った後に得ることができる。

心エコー検査で心拍出量を推定する能力も屠殺時の肺血管抵抗（PVR...

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開示事項

著者らは、開示することは何もありません。

材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
Vevo 770高解像度マイクロ超音波システムVisualsonics Inc.詳細については、
www.visualsonics.com/products RMV(Real-Time MicroVisualization)704B 40 mH Scanhead w/ Encapsulated TransducerVisualsonics Inc.をご覧ください。詳細については、www.visualsonics.com/products
Vevo Integrated Rail System(Physioogical Monitoring SystemVisualsonics Inc.詳細については、
Vevo770 DELLで使用するためにセットアップされた www.visualsonics.com/products コンピューターモニター
コンピューターマウス
イソフルラン気化器を備えた www.visualsonics.com/products VetEquipポータブル卓上麻酔器VetEquip
活性炭廃棄物ガス容器VetEquip/Vaporguard931401vetequip.com
Puralube Eye Ointmentヘンリー・シャイン詳細情報を入手 henryschein.com
Ecogel 100 超音波ゲルEcoMed Pharmaceuticals30GB
ecomed.com 3M Transpore テープフィッシャー サイエンティフィック1527-0
fishersci.com 小型マイナス ドライバー一般サプライヤー
滅菌 H2ODDI H2O 蛇口から、綿のオートクレーブ
6チップアプリケーターフィッシャーサイエンティフィ、fishersci.com
ネール(脱毛クリーム)サプライヤー2
インチx 2ガーゼスポンジフィッシャーサイエンティフィックで詳細情報を入手 fishersci.com
、を含む)をご覧ください。、またはVevo770 General Supplier Vevo770心臓パッケージソフトウェアVisualsonics Inc.で使用するためにセットアップされたその他のゼネラルサプライヤーをご覧ください。で詳細情報を入手 vetequip.com で詳細情報を入手 でで詳細情報を入手 ックはで詳細情報を入手します一般

参考文献

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