マウスにおける経胸壁心エコー

心エコー測定を行う前に、マウスを加温EKGボードの上に配置し、ステージに組み込まれたECG電極に足をテープで固定します。実験中は、適切な麻酔レベルと体温が維持されます。Bモードとしても知られる短軸モードを使用して測定を行います。

側壁側および内側後方の乳頭筋、ならびにすべての心筋壁が容易に視認できる場合に、適切な画像が得られたことになります。ビューイングモードをMモードに変更することで、心収縮機能の測定値を評価および定量化できます。左室後壁をターゲットにした後、組織ドップラーイメージングモードを使用して、拡張機能の測定値を定量化できます。

四腔心像モードでは、僧帽弁および中隔壁の適切な画像を取得できます。最後に、パルス波ドプラモードに切り替えることで、僧帽弁の血流パターンを可視化できます。こんにちは。私はベイラー医科大学分子生理学・生物物理学部のDr. Zander Warsの研究室のJonathan Repressです。

本日は、マウスにおける経胸壁心エコー図検査の手順について説明します。当研究室では、心機能および心サイズの経時的な変化を研究するためにこの手法を用いています。それでは始めていきましょう。

画像診断の1日前、マウスを麻酔し、バリカンを用いて首のラインから胸部中央まで被毛を除去します。次に、除毛クリームで残った体毛を取り除き、強膜の乾燥を防ぐため、両眼にデュラループゲルを塗布します。麻酔したマウスを、ECGリードが組み込まれたヒートパッドの上に仰臥位で安置します。

体温を維持するため、吻部を麻酔システムに接続されたノーズコーンに入れ、処置全体を通じて鎮静レベルを一定に保ちます。必要に応じて、目標心拍数を450 ± 50 beats per minute（BPM）にするように麻酔レベルを調整します。また、直腸プローブを緩やかに挿入し、ヒーティングパッドを介して体温を継続的にモニタリングし、調整します。

温度や心拍数のわずかな変化であっても心機能に影響を及ぼすため、体温を狭い範囲内で維持することが重要です。マウスの場合、4つの足に電極用ジェルを塗布し、ECG電極にテープで固定します。

この手順を開始するには、胸部、主に心臓の上の領域に超音波ジェルを塗布します。超音波イメージングを妨げる可能性があるため、ジェルの中に気泡が入らないようにしてください。マイクロマニピュレーターを使用して、マウスを頭部をわずかに上げた角度で、緩やかな上向きの状態で固定します。

超音波プローブを、プローブと心臓が90度の角度になるように固定します。短軸心エコー測定を開始するには、プローブを胸壁にしっかりと押し当てます。胸骨の直上にプローブを配置すると信号が歪むため、避けてください。

まず、2次元イメージング（Bモード）を行い、胸骨傍短軸方向の視野を確保し、プローブの表示領域を調整して完全な画像を得ます。動物の心臓の大きさに応じて、この方向での適切な画像には、左心室と右心室壁の一部が含まれます。矢印は、前外側および後内側の乳頭筋、左心室の後壁および前壁、室間中隔、および右心室壁の一部を示しています。

次に、心臓の寸法と収縮能の精密な測定を行うために、一次元的な視覚情報を提供するMモード心エコー図法を使用し、後で左室収縮機能のパラメータを評価できるよう取得した画像を保存します。胸骨傍短軸像を表示したまま、組織ドップラー心エコー法（TDI）を行い、心筋運動の速度を測定します。径方向の評価を行うため、左室後壁を含むように関心領域（ROI）を設定します。

得られた波形には、拡張機能を評価するための4つのピーク（IVRT、e'、A'、およびs'）が含まれており、s'は収縮期速度を表します。これらのパラメータについては、後の代表的な結果のセクションで詳しく説明します。パルスドプラ法（PWD）を用いることで、心筋組織内の特定の深さにある狭い領域の血流速度を測定できます。

僧帽弁血流パターンのイメージングを行うには、動物をトレンドレンブルグ位で後方に傾け、プローブが心尖部と直交するように上向きに傾けます。次に、ISOフルリンのレベルを上げて心拍数を 300 から 350 BPM まで低下させ、僧帽弁の動きを緩やかにします。比較研究においては、個体間で同様の心拍数を維持することが重要です。

僧帽弁の動きを可視化し、弁を通過する血流を測定するための基準点とします。僧帽弁を通過する血流パターンを測定します。PWDを用いると、心室への受動的充満を示す早期のE波と、心房収縮による能動的充満に一致する波の2つの波が特徴的に観察されます。

健康な心臓における心房a波では、EWA速度はA波の速度よりもわずかに速くなります。すべての測定が完了したら、動物を加熱ECGパッドの上で回復させ、麻酔を停止します。マウスが覚醒したら、ケージに戻してください。

ここでは、胸骨傍短軸像で得られた2D心エコー画像（Bモード）を示します。この画像では、左室前壁、後壁、室中隔、および側壁が確認できます。左室腔の直径は、左室内径として測定可能です。アスタリスクは後内側乳頭筋を示しています。

次の2D心エコー図（Bモード）は心尖部四腔像であり、E波とa波のピーク流速を測定するため、僧帽弁上の領域を表示しています。MVALは僧帽弁前尖を、MVPLは僧帽弁を示しています。

後葉のRVは右室を、LVは左室を示しています。この代表的なMモード波形において、大きな矢印は左室の収縮末期径 ESD および拡張末期径 EDD を示しています。

LV A WDSは拡張期および収縮期における左室前壁厚を示し、L-V-P-W-D-Sはそれぞれ左室後壁厚を示します。ここでは左室後壁の組織ドップラー心エコー図の代表的な波形を示しており、IVRTは等容性弛緩時間、IVCTは等容性収縮時間を表します。ePrime波は左室の拡張早期充満時における僧帽弁環の動きに対応し、APR波は左室の充満後期の心房収縮に由来します。S primeは収縮期速度を表します。

僧帽弁尖先端のパルス波ドプラ記録により僧帽弁流入血流速度パターンが得られ、そこから拡張早期速度、拡張後期の心房収縮に伴う速度、およびE/A比を算出することができます。IVRTもまた、拡張機能および充満圧を特徴づける有用な変数です。このトレースにおけるETは、健康な心臓における駆出時間を表しています。

ここで観察されたように、EWA速度はa波の速度よりもわずかに速くなります。以上で、マウスにおける経胸壁心エコー検査の手順を説明しました。この処置を行う際は、動物を適切に取り扱い、麻酔レベルを適切に調整してください。

以上です。ご視聴ありがとうございました。皆様の実験の成功をお祈りいたします。