Name: 経胸壁心エコー検査による肺動脈狭窄のマウスモデルにおける右室の構造と機能の評価 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-03T14:45:00.000+00:00
Duration: 10 min 33 s
Description: 学ぶ経胸壁心エコー検査による肺動脈狭窄マウスモデルの右室構造と機能評価法。非侵襲的な超音波イメージングで心血管疾患研究における右室機能障害の理解を深める。

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我々は典型的な、技術的なサポートのためにフレッド·ロバーツとクリス·ホワイトに感謝します。我々は、この作業のための機器および資金提供ブリガム·ウィメンズ病院心臓血管生理学のコアに感謝します。この作品は、NHLBIによって部分的にサポートされていました、K99HL107642とエリソン財団（SC）をHL093148、HL086967、およびHL 088533（RL）を付与します。

外科手術<ol><li> 8週齢の雄のC57BL / 6マウスを入手し、任意の実験手順が実行される前に1週間順化。 </li><li>画像化の前に、肺動脈閉塞はAVMAガイドラインに従って、以前に14を説明したように行い、動物実験委員会のプロトコルを承認されています。 心エコー画像の取得と測定 使用される全ての略号を表1にまとめる。 </li></ol> 1。傍胸骨長軸（PLAX）、Mモードの表示は、RV商工寸法、短縮率（FS）、およびRVの壁厚さを得るため<ol><li>フルLV胸骨傍の長軸像を得るために、Bモードの設定を使用してください。動物は（6.1をご参照ください。および6.2。）プラットフォーム上で仰臥位に横たわって、反時計回りにノッチが尾側方向を向いて左胸骨傍の行に約30°の角度で動物に40 MHzの超音波プローブ（MS550D）の位置に（ <strong&gt;図1A）。画面中央の完全なLV室ビューを得るために、プローブ（ 図1D）のy軸に沿ってわずかに傾けることによって、プローブの角度を調整します。 </li><li>適切なランドマーク（RV、LV、MV、AO、LA）後は、 図2Aおよび2Bに示されているように、明らかに、Mモードに切り替えて、可視化される。インジケーターラインは、Mモード設定で画面に表示されます。線は、（ 図2AおよびB）ランドマークとして青を使用して、RVチャンバの最も広い部分を通過するように配置されるべきである。 </li><li>このビューでは、RVの壁とIVSがはっきり見えるはずです。焦点深度がRV室の中心に位置していることを確認してください。測定のRVチャンバ寸法、FSおよびオフラインのRV壁の厚さのためにシネストアでデータを記録します。 Mモード画像の例を図2Cおよび2Dに示されている。 （6.3をご参照ください。） </li></ol> 2。ミッドの傍胸骨短軸部分的な区域の変更（FAC）を得た乳頭レベル<ol><li> （ 図1A）は、上記の位置から、Bモードに切り替えて、90°の胸骨傍短軸（ 図1B）を取得するために時計回りにプローブをオンにします。胸骨の閉塞を防止するために、図僅かにプローブのx軸に沿ってプローブを傾ける。 </li><li>ミッド乳頭レベルを得るために、プローブのy軸に沿ってわずかに上下に移動する（6.4をご参照ください。） </li><li>この図では、乳頭筋は、典型的には2と5時の位置（ 図3）に配置されている。 </li></ol> 3。大動脈弁レベル（RV PSAX大動脈レベル）の傍胸骨短軸がRV壁の厚さとPAピーク速度を取得する<ol><li>大動脈弁断面がウィンドウの中央に表示されるまで（ 図1B）は、上記の位置から、頭蓋骨に向かってY軸にプローブを移動します。 </li><li>右室流出TRACT（RVOT）は、 図4A及び2のBに示すように、三尖弁は、RAからRVを分離した三日月形の構造として一番上に表示されるはずです。オフラインのRV壁の厚さを測定するためにシネストアを使用してデータを記録します。 （6.5をご参照ください。） </li><li>同じ位置に留まる。 （6.6をご参照ください。） </li><li>カラードプラモードに切り替えて、容器内の流れの方向に黄色PW-破線に平行に配置します。青と赤の色が（ 図4Cおよび4のD）はそれぞれ、離れてから、プローブに向かって流れを示していることに注意してください。 </li><li>肺動脈弁尖の先端に、PWのカーソルを置きます。 （6.7をご参照ください。）シネストアを使用して記録データを。オフラインのPAピーク速度を測定します。 </li></ol> 4。ペンシルバニア州のピーク速度を取得するためにRVおよびPAの傍胸骨長軸の表示を変更した<ol><li> （MS550DまたはMS250プローブを配置し、Bモードの設定に継続）右胸骨傍のライン（ 図1C）、ゆっくりとタイトル図に示すように、明らかに大動脈上でのPA交差点を視覚化するマウスの胸に向けてプローブ（ 図1D）のy軸上のプローブ約30〜45°の角度に図5（a）および 5b。 </li><li>カラードプラモードに切り替えて、容器内の流れの方向（ 図5Cおよび5 D）への黄PW-破線に平行に配置します。肺動脈弁尖の先端に、PWのカーソルを置きます。シネストアを使用して記録データを（。6.6をご参照ください）​​とラインオフPAのピーク速度を測定。 </li></ol> 5。データ計算および分析<ol><li> RVの壁の厚さは（プロトコル3）上記のようにRV PSAX大動脈レベルから得られたBモードデータから計算することができる。 図6に、ピンクの領域に示すように（拡張期でRV壁の面積をトレースするツールをトレースする2次元エリアを選択）。すると、（ 図6の青線のように）RVOTの壁の内外周をトレースする距離のトレースツールを使用します。内外周の平均を取る。式を使用して<img fo:content-width="0.8in" src="/files/ftp_upload/51041/RVW_Thickness.jpg" width="80px" />我々は、RVの壁（RVW）の厚さを計算します。 （6.8をご参照ください。） </li><li>他の標準的なパラメータの場合は、それぞれのマニュアルを参照してくださいは、データ分析を実行するために製造しています。 </li></ol> 6。注釈<ol><li>すべての画像はVevoの2100システムを使用して収集されます。類似画像は、他のメーカーからの超音波イメージングシステムを用いて得ることができる、様々な超音波器具の相対的な長所と短所は、以前は8,12,15を比較した。それは、すべての画像が、可能な限り盲検様式で得られたし、分析することをお勧めします。 </li><li>このような短いdと麻酔の適切な選択、吸入イソフルラン（2-3％が誘導するために、1.0％を維持するために）のurationは、私たちが再現可能で一貫性の基礎と上昇し、肺動脈を検出することができるように、（500拍/分以上）、正常な生理レートで心拍の維持に不可欠である研究では収縮期血圧。 </li><li> （&gt; 200フレーム/秒）が可能、可能な限り高いフレームレートでデータを収集することを確認します。 </li><li>最大のチャンバ寸法を持つビューを探します。 </li><li>原因主にRVの胸骨の位置に肋骨と胸骨に障害物がRVを画像化するこの方法では良好な画像を得るための唯一最大の障害となっている。動物またはプローブを再配置することによって、オペレータは、胸骨のブロックを克服し、RVの必要なビューを取得することができます。これは、動物の生理機能に応じて、5〜15分かかる場合があり。 </li><li> MS550Dプローブは、PACの前に偽とマウスでは使用することができるためには、MS250にプローブを切り替える必要があり、40 MHzのプローブは、レコードにすることが可能です。300〜1,500メートル/秒のピーク速度、MS250が4000ミリメートル/秒の公園速度を捕捉することができるのに対し。 </li><li>それは、PAピーク速度を正確に測定するための20°未満プローブの角度を持つことが許容される。 </li><li> RV壁の厚さと面積/寸法の一貫性のある測定は、両方の長短軸に、複数の音響窓を用いて行った。これらのウィンドウのいくつかの選択は、作業者の経験に依存し、異なる統計結果に寄与する可能性の変動を説明できる。 </li></ol>

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</ol>

開示することは何もありません。

我々は、TTEは、マウスにおいてRVの構造および機能のルーチン評価のための高感度で再現性のある方法を提供することを実証する。 TTEの到来前に、RVの研究は、主に右心カテーテル検査、端末と侵襲的手技6,9,11,17を通じてRVSP測定に焦点を当てた。 従来の報告は、右心3,4,11,17-19測定を行うための様々な技術を記載している。しかし、これまでの研究の大半は、主に定性的ではなく定量的5にRVのサイズと構造データを報告した。 RV評価の標準化は、PAHや病気9,19の他のモデルとの関連で右室機能の最近の関心にもかかわらず、最初の段階ではまだこのようになります。 まとめると、これらのデータは、イメージングの非侵襲的方法は、右室機能障害の早期評価のための信頼性の高い、貴重なツールとなりうることを示す証拠を提供している。我々はestabli非侵襲的に補完的なイメージング·ウィンドウの数を使用して、リアルタイムでのRVの...

歴史的には、心不全の予後の評価は、心エコー検査を介してイメージしやすいLV、に焦点を当てている。心エコー検査を使用して左室の構造と機能に関する多くの研究は、LV構造のための正常値の設立につながったと1,5,6機能している。彼らはLV 7のための非常に詳細の区分およびジオメトリの視覚的な描写を可能にするように2次元およびカラードプラ画像から得たLVサイズと収縮機能の測定は非常に重要である。 Mモードは、しばしば、マウスにおいてLV寸法および短縮率（FS）を測定するために使用される。観察者間および観察者内の変動は、このモードを使用して、直径の測定のために低いが、壁厚の測定は、7非常に可変である傾向がある。色（PWまたはカラードプラ）でパルスドップラー弁逆流8,9を評価するために使用されています。 LVと同様に、RVが重要な役割を果たしており、有意なpである心肺疾患1,7,10に罹患した患者における罹患率および死亡率のredictor。しかし、RVの心エコー評価は、その複雑な形状5,11とその胸骨の位置8,9ブロック超音波と本質的に困難である。 RVは、LVの周りに三日月状の構造のラッピングされ、低圧および肺血管系6への耐性に慣れている薄い壁を持つ複雑な解剖学的構造を持っています。高架血管抵抗（PVR）を克服するために、RVがまず、サイズが大きくなり、肥大を受ける。肺高血圧症または肺血管疾患のような慢性疾患において、RVは最終的に収縮期および拡張期機能4,5,10の低下をもたらす、進行性の拡張を受ける。 心エコー検査は、その臨床診断能力に存在するいくつかの制限にもかかわらず、PAHのスクリーニングおよび診断に重要な役割を果たしている。の主な利点TTEは、それが非侵襲的であり、それは9で軽く鎮静させ、あるいは意識のある動物を上に行うことができる点である。 TTEはまた、PA圧力の合理的な見積りだけでなく、RVの構造と機能12,13の変化を継続的に評価しています。原因5〜12ミリメートル、高フレームレート（300フレーム/秒を超える）、および高サンプリングレートの深さ約50μmの距離分解能を可能に高周波機械的プローブの開発を含むTTEでの技術的な進歩が、これらに心エコー検査は急速に縮小し、小型マウス心臓8,11を画像化するための選択ツールです。 2次元（2D）短く、長軸、Mモードおよびドップラー音響ウィンドウを含む複数のビューを使用して、右室機能の長手方向の監視は、RVの解剖と機能の補完的な情報を提供します。総称して、この方法論は、生理学的および病理学的設定でのRV血行動態の完全な縦評価を可能にする<suP&gt; 4,7。 ここで、我々は、RVの解剖学的およびマウスでは、PACに対する二次的機能変化​​を特徴づけるために非侵襲TTEを使用しての詳細なステップバイステップの方法論を提供する。

<table><tbody><tr><td>高周波超音波装置</td><td>富士フイルムビジュアルソニックス</td><td>Vevo 2100</td><td></td></tr><tr><td>高周波メカニカルトランスデューサ</td><td>富士フイルムビジュアルソニックス</td><td>MS250、MS550D、MS400</td><td></td></tr><tr><td>ミラーマイクロ圧力カテーテル</td><td></td><td>ミラーSPR-1000</td><td></td></tr></tbody></table>

経胸壁心エコー検査による肺動脈狭窄のマウスモデルにおける右室の構造と機能の評価

Assessment of Right Ventricular Structure and Function in Mouse Model of Pulmonary Artery Constriction by Transthoracic Echocardiography

新興の臨床データは、右室機能不全は心血管疾患および心不全1-3の病因に重要であるという考えを支持している。また、RVが大幅な肺動脈高血圧症（PAH）などの肺疾患に影響を受けます。また、RVが左心室（LV）機能障害、弁膜症や右室梗塞4を含む心臓の病変、と非常に敏感である。心疾患の病因におけるRVの役割を理解するために、構造的および機能的にRVにアクセスするための信頼性の高い非侵襲的な方法が不可欠である。 非侵襲的な経胸腔心エコー（TTE）に基づく方法論が確立され、成体マウスでのRVの構造と機能の動的変化を監視するための検証されました。 RV応力を課すために、我々は、肺動脈狭窄（PAC）の外科的モデルを採用し、高周波数超音波マイクロイメージングを用いて7日間にわたってRV応答を測定システム。偽手術マウスを、対照として用いた。画像は（手術前）ベースライン時に軽く麻酔したマウスで取得し、0日目（手術直後）、3日目、7日目（術後）。データは、ソフトウェアを用いてオフラインで分析した。 一貫して、マウスで得られた（RV壁厚、拡張末期および収縮末期寸法を含む）RV構造の信頼性と再現性のある測定のために許可され、機能することができるいくつかの音響窓（B、M、およびカラードプラモード）、（部分的な区域の変更、短縮率、PAのピーク速度、ピーク圧力勾配）正常マウスとPAC以下。 この方法を使用して、PACから生じる圧力勾配を正確にカラードプラモードを使用してリアルタイムで測定し、ミラー高忠実度のマイクロチップカテーテルを用いて行わ直接圧力測定値と同等であった。まとめると、これらのデータは、様々なcomplをから得られた測定値RV心エコー検査を使用してimentaryビューは、信頼性の高い再現性とRVの構造と機能に関する洞察を提供することができます。この方法では、RVの心機能不全の役割をよりよく理解できるようになります。

本研究では、ベースライン心エコー検査は、手術前に48時間実施した。マウスを二つのグループに無作為化した。マウスは、肺動脈閉塞（PAC）および偽操作（偽手術）を受けた。心エコー検査は、外科的処置の翌日、0,3、および7で実施した。動物は、最後のエコー検査の直後に安楽死させ、心臓を組織学的評価のために回収した。カテーテル法は、サブグループ圧力カテーテルを介してRVSPを測定するPACマウス（それぞれn = 3の2 0日および7）で行った。 得られた全ての撮像データをオフラインで分析した。重要なのは、音波検査は、動物が受けた手続きを知らされた。この研究で提示される画像は、2つの独立した撮像装置により撮影した。間および観察者内の変動性を試験し、それぞれ、6％未満及び11％であった。測定は、すべての利用可能な音響のWindowsを使用して得られた- 一緒になって、Bモード、Mモードおよびカラードップラー画像は、RVの構造と機能の評価に使用された。すべての測定は、5心周期にわたって平均した。各測定について、平均値と標準偏差（SD）を得た。多くの場合、同様の測定は、精度と信頼性の比較のために補足...

右心室（RV）機能障害は心血管疾患の病因に重要であり、まだ限られた方法論は、その評価のために用意されています。超音波画像診断の最近の進歩により、縦方向のRV研究のための非侵襲的かつ正確なオプションを提供しています。ここで、我々に詳細のRV圧負荷のマウスモデルを使用してステップバイステップの心エコー法。

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, ...

本手順の目的は、肺動脈狭窄マウスモデルにおいて、右心室の構造と機能を評価するための非侵襲的な手法を確立することである。まず、超音波を用いて胸骨傍長軸BモードおよびMモード像を取得し、右心室腔の寸法、短縮率、および右心室壁厚を測定する。次に、乳頭筋レベルでの胸骨傍短軸像を取得し、面積変化率を算出する。次に、右室壁厚と肺動脈最高血流速度を測定するため、大動脈弁レベルでの傍胸骨短軸像を取得します。最終ステップとして、右室および肺動脈の修正傍胸骨長軸像を取得します。肺動脈最高血流速度の算出は、短軸像または長軸像から行うことができます。最終的に、以上の画像に基づき、ステップ5のデータ算出および解析をオフラインで実施します。RV特性評価などの既存の手法に対する本手法の主な利点は、心エコー検査が非侵襲的な方法であることです。この方法は、RVの構造および機能の評価における重要な疑問を解決するのに役立ちます。本プロトコルを開始するには、まず、8週齢の雄性C 57 black sixマウスを入手し、実験操作を行う前に1週間順化させてください。次に、動物を十分に麻酔し、AVMAガイドラインおよび所属機関で承認されたIACUCプロトコルに従って肺動脈閉塞を行います。イメージング中は、短時間吸入イソフルランなどの適切な麻酔剤を選択することが、心拍数を正常な生理的範囲に維持するために極めて重要であることに注意してください。ここで示されている画像は、vivo 2100システムを用いて収集したものです。他社製の超音波診断装置を用いても、同様の画像を得ることが可能です。可能な限り、すべての画像の取得および解析を盲検法で実施することを推奨します。まず、動物を仰臥位にし、Bモードを用いて左室の傍胸骨長軸像を全範囲で取得します。プラットフォーム上で、MS-550Dとしても知られる40 MHz超音波プローブを、動物の左傍胸骨線に対して反時計方向に約30度の角度で、ノッチを尾側に向けて配置します。次に、ここで示すようにY軸に沿ってわずかに傾けてプローブの角度を調整し、画面中央に左心室腔全体が映るようにします。適切なランドマークが明確に視認できたら、Mモードに切り替えます。すると、画面上にインジケーターラインが表示されます。Mモードの設定では、大動脈をランドマークとして、右心室腔の最も広い部分を通過するようにラインを配置します。これは、肺動脈閉塞モデルマウスと偽手術マウスの両方で、ここに図示されている通りです。このビューでは、右心室壁と室間中隔が明確に視認できる必要があります。フォーカスの深さが右心室腔の中心にあることを確認してください。右心室腔径の短縮率および右心室壁厚をオフラインで測定するため、可能な限り高いフレームレートでデータを記録してください。次に、面積変化率を得るためにBモードに切り替えます。その後、先ほどと同様に長軸像を確認し、プローブを時計回りに90度回転させます。短軸像を得る際は、胸骨による遮蔽を防ぐため、プローブのX軸方向に沿ってプローブをわずかに傾けてください。次に、プローブのY軸に沿ってわずかに上下に移動させます。乳頭筋中間レベルの像を得るには、この断面で心腔の大きさが最大となる像を探します。乳頭筋は通常、ここに示すように2時と5時の方向に位置しています。心傍胸骨短軸像から、大動脈弁の横断面がウィンドウの中央に見えるまで、プローブをY軸に沿って頭側に移動させます。右室流出路が上部に三日月状の構造として見え、三尖弁が右室と右房を隔てているはずです。ここに示すように、右室の測定のためにctorを用いてデータを記録します。壁厚のオフライン測定位置はそのままにします。カラードップラーモードに切り替え、黄色いPW破線を血管内の血流方向と平行に配置します。青色と赤色は、それぞれプローブから遠ざかる方向および近づく方向への血流を示していることに注意してください。次に、パルス波カーソルを狭窄部位に合わせます。正確な測定のためには、プローブ角度を20未満にすることが許容されます。PA最高血流速度をオフラインで測定するため、ctorを用いてデータを記録してください。次に、修正傍胸骨長軸像を得るため、Bモード設定のままプローブを右傍胸骨線上に配置し、肺動脈が大動脈を横切る様子を明確に可視化できるよう、プローブのY軸方向に胸側へ約30〜45度の角度でゆっくりと傾けます。その後、カラードプラモードに切り替え、黄色のPW破線を血管内の血流方向に平行に配置します。ドプラ角は、肺動脈（PA）の血流に平行な方向性を維持しつつ、可能な限り0度に近づけてください。PWカーソルを肺動脈弁尖の先端に配置し、ctorを用いてデータを記録して、PA最高血流速度を測定します。右室壁厚のオフライン測定は、大動脈レベルでの右室傍胸骨短軸像から得られたBモードデータを用いて算出できます。まず、2D領域トレースツールを選択し、ここにピンク色で示されているように、拡張期における右室壁の領域をトレースします。次に、距離トレースツールを用いて、右室流出路壁の内周と外周をトレースします。内周と外周の平均値をとり、ここに示す式を用いて右室壁厚を算出します。右室壁厚、面積、または寸法の一貫した測定は、長軸および短軸の両方において、複数のアコースティックウィンドウを用いて行うことができます。これらのビューの一部を選択することは操作者の経験に依存し、ここで見られるような変動の一因となる可能性があります。右心室の収縮機能は、それぞれ、プラトービューでの短縮率（%）または乳頭筋中部ビューでの面積変化率（%）として測定できます。右心室の拡大は、長軸および短軸において、右心室腔径および右心室面積として測定できます。拡張期における右室遊離壁厚は、RV肥大の指標として、Mモードまたはエリアトレース法のいずれを用いても正確に測定することが可能です。同様に、肺動脈の最高血流速度についても、胸骨傍長軸断層像または短軸断層像のいずれかで取得できます。カラードップラーを用いれば、短軸および長軸の両方の音響窓から、PA最高血流速度、およびそれに伴うPA内の最高圧力勾配を信頼性高く測定することが可能です。最後に、本研究において、我々は非侵襲的な心エコー検査が、5匹の動物におけるRVSP測定のゴールドスタンダードとして現在用いられている終末右心カテーテル法に代わる実行可能な手法であることを示します。RVSPとの比較のためにカテーテル法を実施したところ、圧力の測定値および計算値は非常に高い相関を示しました。適切に実施すれば、測定後は15～20分でこの手法を完了させることができます。この手順を行う際は、マウスの心拍数を生理的レベルに維持することが重要です。この手順に続き、右心室収縮期圧を得るために、右心室へのカテーテル挿入を行うことができます。このビデオを視聴することで、肺動脈狭窄後のマウスにおいて、心エコー法を用いて右室の構造的および機能的な変化を測定する方法について十分に理解できるはずです。

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