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
February 3rd, 2014
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。
この手順の全体的な目標は、肺動脈狭窄のマウスモデルで右心室の構造と機能を評価するための非侵襲的な方法を確立することです。これは、最初に超音波によって、傍胸骨長軸BおよびMモードビューを取得して、右心室チャンバー寸法、分数短縮、および右心室壁の厚さを取得することによって達成されます。2番目のステップは、小数面積の変化を計算するために、中央乳頭レベルで傍胸骨短軸ビューを取得することです。
次に、大動脈弁レベルでの傍胸骨短軸図を取得して、RV壁の厚さと肺動脈のピーク速度を達成します。最後のステップは、RVとPAの修正された胸骨傍長軸ビューを取得することです 肺動脈のピーク速度を計算するために、PA計算は短軸と長軸から行うことができます。最終的には、上の画像に基づいて、ステップ5、データの計算と分析をオフラインで実行できます。
RV特性評価のような既存の方法のこの手法の主な利点は、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の構造と機能の評価における重要な質問に答えるのに役立ちます。このプロトコルを開始するには、まず、8週齢の雄C 57ブラックシックスマウスを入手し、実験手順の1週間前に順応させます。
その後、動物に完全に麻酔をかけ、A VMAガイドラインと機関が承認した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、短時間の吸入イソフルランなどの麻酔の適切な選択が、正常な生理学的速度で心拍を維持する上で重要であることに注意してください。ここに示されている画像は、vivo 2100システムを使用して収集されています。
同様の画像は、他のメーカーの超音波画像診断システムを使用して取得できます。すべての画像は、可能な限り盲検化して取得および分析することをお勧めします。Bモードを使用して、動物を仰臥位にした状態で完全な左心室傍胸骨長軸図を取得することから始めます。
プラットフォーム上。40メガヘルツの超音波プローブ(MS 5 50 Dとも呼ばれる)を、ノッチがコドル方向を指している状態で、左胸骨のパララインに対して反時計回りに約30度の角度で動物に配置します。次に、ここに示すようにY軸に沿ってわずかに傾けてプローブの角度を調整し、画面の中央に完全な左心室ビューを取得します。
適切なランドマークが明確に視覚化されたら、Mモードに切り替えると、インジケーターラインが画面に表示されます。Mモード設定では、肺動脈閉塞モデルと偽マウスの両方に示されているように、大動脈をランドマークとして使用して、ラインを右心室の最も広い部分を通過するように配置する必要があります。このビューでは、右心室壁と脳室内中隔がはっきりと見える必要があり、焦点深度が右心室の中心にあることを確認します。
右心室、チャンバー寸法、フラクショナル短縮、および右心室壁の厚さをオフラインで測定するために、可能な限り高いフレームレートでデータを記録します。次に、小数部の面積変化を取得するには、Bモードに切り替えます。次に、前と同じように長軸を見つけます view次に、プローブを時計回りに90度回します view短軸を取得するには、プローブをプローブのX軸に沿ってわずかに傾けて、胸骨の邪魔を防ぎます view。
次に、プローブのY軸に沿ってわずかに上下に動きます。中央の乳頭状ビューを取得するには、このビューで最大のチャンバー寸法を持つビューを探してください、乳頭筋は通常、パラ胸骨短軸ビューからここで見られるように2時と5時の位置に位置し、大動脈弁の断面が窓の中央に見えるまでY軸のプローブを頭蓋に向かって動かします。右心室流出路は、三尖弁が右心室と右心房を分離する三日月形の構造として上部に見えるはずです。
ここに示すように、右心室の測定のためにctorを使用してデータを記録します。オフラインの肉厚は同じ位置に留まります。カラードップラーモードに切り替えて、黄色のPW破線を容器内の流れの方向に平行に配置します。
青色と赤色は、それぞれプローブから離れる流れとプローブに向かう流れを示していることに注意してください。次に、狭窄した領域に脈波カーソルを置きます。PAピーク速度をオフラインで測定するためにctorを使用して、正確な測定記録データを得るために、プローブ角度を20未満にすることは許容されます。
次に、修正された胸骨傍長軸ビューを取得するには、Bモード設定を続行し、プローブを右傍胸骨線に配置し、プローブをプローブのY軸上で胸部に向かって約30〜45度の角度にゆっくりと傾けて、大動脈を横切る肺動脈を明確に視覚化します。次に、カラードップラーモードに切り替えて、黄色のPW破線を容器内の流れの方向に平行に配置します。ドップラー角は、PAの流れと平行な方向性を維持しながら、できるだけ0度に近づける必要があります。
PWカーソルを肺動脈弁尖の先端に置き、クターを使用してデータを記録し、PAピーク速度を測定します。オフラインの右心室壁の厚さは、大動脈レベルでの右心室傍胸骨の短軸ビューから取得したBモードデータから計算できます。まず、2Dエリアトレースツールを選択して、ピンク色で表示されているように、拡張期の右心室壁の領域をトレースします。
次に、距離追跡ツールを使用して、右心室流出トラックの壁の内周と外周をトレースします。内周と外周の平均を取ると、右心室の壁の厚さは、ここで見られる式を使用して計算できます。右心室の壁の厚さ、面積、または寸法の一貫した測定は、長軸と短軸の両方で複数の音響窓を使用して行うことができます。
これらのウィンドウの一部の選択は、オペレーターの経験によって異なり、ここで見られるように、ある程度の変動性が考慮される場合があります。右心室の収縮機能は、プラークで測定でき、分数短縮率として、または中部乳頭筋でそれぞれ分数面積変化率として見ることができます。RVの拡張は、右心室チャンバーの寸法と右心室面積として、長軸と短軸で測定できます。
拡張期の右心室では、RV肥大のマーカーとしての自由壁の厚さは、Mモードまたはエリアトレース法のいずれかを使用して正確に決定できます。同様に、肺動脈のピーク速度は、傍胸骨長軸モードまたは短軸モードのいずれかでも取得できます。PAのピーク速度、したがってPA内のピーク圧力勾配の信頼性の高い測定は、短軸と長軸の両方の音響ウィンドウでカラードップラーを使用して取得できます。
最後に、この研究では、非侵襲的心エコー検査が、現在 5 匹の動物の RVSP 測定のゴールド スタンダードとして使用されている終末右心カテーテル法の実行可能な代替手段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。圧力の測定と計算は、非常に同等でした。
一度測定すると、この手法は適切に実行されれば15〜20分で実行できます。この手順を試みるときは、マウスの心拍数を生理学的レベルに保つことを覚えておくことが重要です。この手順に続いて、肋骨心室収縮期血圧を得るために、ESTAのような肋骨心室症例カテーテル法を行うことができます。
このビデオを見た後、肺動脈狭窄後のマウスで心エコー検査を使用して右心室の構造的および機能的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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概要
この記事は、肺動脈収縮のマウスモデルにおける右心室（RV）の構造と機能を評価するための非侵襲的な心エコー検査法を提示しています。この手順は、心血管疾患研究において重要なRV機能障害を評価するために高度な超音波イメージング技術を利用しています。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 心血管疾患
- 超音波イメージング
- マウスモデル
背景
- 右心室機能障害は心血管疾患の重要な要因です。
- 現在のRV機能評価方法は限られています。
- 超音波イメージングの進歩は有望な解決策を提供しています。
- この研究は、RVダイナミクスの理解を深めるためにマウスモデルに焦点を当てています。
研究の目的
- RV評価のための非侵襲的方法を確立すること。
- RV構造と機能の評価に超音波イメージングを利用すること。
- 研究者のために詳細な心エコー検査プロトコルを提供すること。
使用された方法
- RV室の寸法と壁の厚さの評価のために副胸骨長軸BおよびMモードビューを取得すること。
- 分画面積変化率の計算のために乳頭筋中部レベルで副胸骨短軸ビューを取得すること。
- 大動脈弁レベルでの短軸ビューをRV壁の厚さと肺動脈ピーク速度のために使用すること。
- 得られた画像に基づいてオフラインデータの計算と分析を行うこと。
主な結果
- RV評価のための心エコー検査画像の取得に成功。
- RVの寸法と機能パラメータの正確な測定。
- マウスモデルにおける非侵襲的RV評価の実現可能性を示しました。
- 将来の研究のための包括的なプロトコルを提供。
結論
- 心エコー検査法はRV評価に効果的です。
- このアプローチは心血管研究におけるRV機能障害の理解を深めます。
- 将来の研究はこのプロトコルを基にしてさらなる調査を行うことができます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Non-invasive assessment of right ventricular structure and function is critical for de-risking cardiovascular target validation in pulmonary hypertension and heart failure research. This echocardiography-based method enables longitudinal monitoring of RV remodeling in murine models, supporting mechanistic insight and predictive confidence in early discovery. By providing reproducible hemodynamic and morphometric readouts, it facilitates go/no-go decisions in preclinical portfolio management.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by quantifying RV structural and functional responses to pulmonary artery constriction.
- Operational Value: Provides reliable, non-invasive measurements of RV wall thickness, chamber dimensions, and systolic function across multiple time points.
- Predictive Value: Supports biological de-risking through longitudinal tracking of RV adaptation and dysfunction in disease models.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Establishes standardized acoustic windows (B-mode, M-mode, Color Doppler) for reproducible RV phenotyping in mice.
- Quantitative Outputs: Delivers measurable endpoints including fractional area change, fractional shortening, peak pressure gradient, and pulmonary artery peak velocity.
- Scalability: Compatible with high-frequency ultrasound systems, enabling integration into preclinical screening workflows.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models pulmonary artery hypertension-induced RV stress, aligning with clinical pathophysiology of right heart failure.
- Translational Continuity: Bridges discovery-phase target validation with preclinical efficacy assessment through non-invasive functional monitoring.
- Mechanistic De-risking: Allows correlation of RV hemodynamic changes with molecular or pharmacological interventions.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery-to-preclinical continuum, supporting target validation through hemodynamic phenotyping and enabling assay-ready models for compound testing.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing of RV-specific pathways by providing quantifiable functional and structural readouts.
- Screening: Delivers standardized, reproducible imaging outputs suitable for evaluating compound effects on RV function.
- Analytics: Generates quantitative metrics (e.g., fractional area change, pressure gradient) that support comparative analysis across experimental groups.
- Translational Research: Enables longitudinal assessment of RV dysfunction, supporting continuity from target engagement to preclinical outcome prediction.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable imaging platform applicable across cardiovascular and pulmonary disease models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances target validation confidence by reducing ambiguity in RV phenotypic assessment.
- Operational Value: Ensures reproducibility through standardized acquisition protocols and offline analysis workflows.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early detection of RV toxicity or lack of efficacy.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted advancement decisions via objective, longitudinal functional data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in murine echocardiography and cardiac anatomy.
- Dependent on high-frequency ultrasound systems (e.g., 30–40 MHz transducers) for adequate resolution.
- Necessitates blinded image acquisition and analysis to minimize observer bias.
- Requires physiological maintenance of heart rate during imaging via appropriate anesthesia protocols.
- Limited by operator-dependent variability in acoustic window selection, necessitating training and standardization.
