Name: 心臓血管磁気共鳴画像法によるマウス心左心室機能、心筋緊張、血行力の定量化 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-05-24T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 13 s
Description: 学ぶマウス心臓の心血管磁気共鳴画像法による左心室機能、心筋緊張、血行力の定量化手法。単一MRI検査で駆出率、全周方向ひずみ、血行力学を非侵襲的に評価し、心不全の早期診断マーカー検出に貢献する。

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著者らは、マウスの測定とデータ分析に関する支援をドリタ・デッカーズとファティマ・アル・ダルウィッシュに感謝している。

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<li>Modin, D., Andersen, D. M., Biering-Sørensen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Echo+and+heart+failure%3A+when+do+people+need+an+echo%2C+and+when+do+they+need+natriuretic+peptides%5BTitle%5D)+AND+%22Echo+Research+and+Practice%22%5BJournal%5D)">Echo and heart failure: when do people need an echo, and when do they need natriuretic peptides.</a> Echo Research and Practice. 5 (2), 65-79 (2018).</li>
<li>Onishi, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Longitudinal+strain+and+global+circumferential+strain+by+speckle-tracking+echocardiography+and+feature-tracking+cardiac+magnetic+resonance+imaging%3A+comparison+with+left+ventricular+ejection+fraction%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+American+Society+of+Echocardiography%22%5BJournal%5D)">Longitudinal strain and global circumferential strain by speckle-tracking echocardiography and feature-tracking cardiac magnetic resonance imaging: comparison with left ventricular ejection fraction.</a> Journal of American Society of Echocardiography. 28 (5), 587-596 (2015).</li>
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<li>Lapinskas, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+intraventricular+hemodynamic+forces+estimated+using+routine+CMR+Cine+images%3A+a+new+marker+of+the+failing+heart%5BTitle%5D)+AND+%22JACC.+Cardiovascular+Imaging%22%5BJournal%5D)">The intraventricular hemodynamic forces estimated using routine CMR Cine images: a new marker of the failing heart.</a> JACC. Cardiovascular Imaging. 12 (2), 377-379 (2019).</li>
<li>Töger, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracardiac+hemodynamic+forces+using+4D+flow%3A+a+new+reproducible+method+applied+to+healthy+controls%2C+elite+athletes+and+heart+failure+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cardiovascular+Magnetic+Resonance%22%5BJournal%5D)">Intracardiac hemodynamic forces using 4D flow: a new reproducible method applied to healthy controls, elite athletes and heart failure patients.</a> Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 18, Suppl 1 61(2016).</li>
<li>Eriksson, J., Bolger, A. F., Ebbers, T., Carlhäll, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+left+ventricular+hemodynamic+forces+in+healthy+subjects+and+patients+with+dilated+cardiomyopathy+using+4D+flow+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Physiological+Reports%22%5BJournal%5D)">Assessment of left ventricular hemodynamic forces in healthy subjects and patients with dilated cardiomyopathy using 4D flow MRI.</a> Physiological Reports. 4 (3), 12685(2016).</li>
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</ol>

ルスラン・ガリポフは、英国ギルフォードのMRソリューションズ社の従業員です。デビッド・オートマンは、オランダのライデンにあるメディス医療画像システムB.V.の従業員です。

提示されたプロトコルは、マウスの心臓機能を分析する縦方向、非侵襲的 な、生体内実験のための CMRイメージングの使用を記述する。これらの結果は、心臓パラメータを定量化するためにCINE画像を使用することの実現可能性を実証する健康な動物の例である。しかしながら、記載された方法は、種々の動物モデルに用いることができる。特定の疾患モデルはプロトコルに小さな変更を必要とするかもしれませんが、異なる心臓機能パラメータを評価するための基本的な構造は非常によく似ています。言及する価値のある特定のケースの1つは、心臓の一部が収縮性の有意な損失を有する心筋梗塞モデルである。これは、このスライス内の心臓ナビゲーター信号の低品質を引き起こす可能性があります。この場合、クーレンら16の以前の研究で説明したように、別のスライスからナビゲーターを取得する代替オプションがあります。異なるビューのCINE画像は、CSアルゴリズムを用いて遡及的にゲートされたデータから再構築され、歪みとHDF値を計算する画像解析ソフトウェアを使用して分析されます。
取得した画像の品質は、当然のことながら、心臓MRIプロトコルを開始する前に慎重に行う必要があるすべての準備ステップに依存します。例えば、MRIスキャナの内部に動物を配置する際に明確な心電図および呼吸信号が見られない場合、これはおそらく、磁気流体歪みの付加効果による最適でない獲得およびスキャン時間の増加をもたらす可能性がある17。スライスの向きを順次計画しているため、動物はスキャンの間に再配置できないことを認識することが重要です。したがって、スキャナー内のマウスの位置が変わりますので、スキャンの間にECGリードを再調整することはできません。スキャン中、温度制御は一定の心臓および呼吸間隔を維持するために重要であり、特に長期間にわたって取得される遡及的にゲートされたスキャンの質に利益をもたらす。この高いデューティサイクルスキャンの間に、動物の温度は着実に増加し、心拍数と呼吸数が増加する可能性があります。加熱システムと麻酔の温度を調整することは、スキャンの前または中の呼吸速度の安定化に大きく寄与する可能性がある。
解析中の重要なステップは、コンター描画の一貫性です。自動セグメンテーションは臨床データに適していますが、マウスの心臓データ(ラットについてはテストされていません)の場合には堅牢に行われません。特定の心臓期における高心拍数および高血流、特にLV充填の開始時に、心筋壁線引き分けを損なう、イントラボキセルのデファッシングおよびシグナルボイドを引き起こす可能性がある。したがって、各フレームを個別に解析することはお勧めしませんが、フレーム間の心筋壁の動きを視覚的に検査し、すべてのフレームにわたって輪郭を描画するときにこれを考慮に入れます。分析でより自然な収縮運動を維持するために、連続する2つのフレーム間の心内膜輪郭をコピーして調整することをお勧めします。このプロトコルでは、乳頭筋は収縮期および拡張期機能評価のためのSA画像の心室内腔容積から除外され、後者は心室内腔の正確な容積ではなく、心筋壁の動きの正確な知識に依存するため、緊張およびHDF分析のための2CH、3CH、および4CHビューに含まれる。
シストリックと拡張期の機能パラメータは、心周期全体でLVボリュームを測定することに基づいているのに対し、歪みおよびHDFパラメータは心筋壁内の運動パターンにも依存します。このため、特徴追跡技術は、心筋セグメントの変位が、後のCINE相間の異なる解剖学的特徴および信号強度を認識することによって評価できる場所で使用される。CMR画像における血液プールと心筋の強いコントラストは、その後の歪みおよびHDF分析8のための特徴追跡の使用を容易にする。CMR特徴追跡の前に、心筋歪みは、スペックル追跡エカグラフィーおよびCMR組織タグ付けで決定した。CMR 機能追跡では、CMR 組織タグ付けと比較して、追加のスキャン時間は必要ありません。しかし、遡及的トリガーを使用しているにもかかわらず、CMRはまだ時間的な分解能が限られており、心臓サイクル内の急速な変形を正しく評価することは困難になる可能性があります。
心臓周期全体を通してHDFを評価するには、前に説明した式18を用いて、頂点基底および下側前道方向のHDFを計算するために僧帽弁および大動脈弁の直径の測定を必要とする。この方法は、その複雑さによる臨床使用における利用が限られている基準標準4D流MRIと比較してHDFの一貫した推定値を示している6。弁径の堅牢な推定は困難であり、したがって、弁径は、動物のグループのために一定に保たれ、長手方向の研究で繰り返し測定を行う必要があることを知ることが重要です。GLS および HDF パラメータの計算に使用される特定のソフトウェアは、すべてのユーザが使用できるわけではありません。したがって、1つはVoigtら(GLS)とペドリゼッティら6、20(HDF)を参照することができ、これは分析ソフトウェアによって実行されるそれぞれの計算の基礎となるすべての数学的記述を含む。
本研究の目的のために、プロトコルは健康な動物(N=6)で評価した。LV ボリューム、dV/dt、endoGLS、および HDF のタイム カーブの代表的なセットを 図 5A-Cに示します。複数の心機能パラメータ(EF、E'/A比、ピークGLS、HDF)の平均値を 図5Dに示します。これらは、文献21で使用される同等のプロトコルとよく一致します。マウスのGLSおよびHDFデータに関する文献は乏しい。平均GLS値-22.8%を測定し、臨床データ8と同じ範囲にあるが、記載された方法で得られたGLS測定がマウスで実行可能であることを示す。マウスで得られたHDF曲線は、ヒトデータに見られるのと同じ異なる相も示し、この技術を前臨床研究にうまく翻訳したことを示している。HDFパラメータは、心臓機能障害の初期のバイオマーカーとして機能すると仮定されるが、より多くの研究は、この新しいパラメータの診断および予測値を調査するために保証される。このプロトコルの結果は、HDFおよびGLSの結果が動物間でより可変であることが予想されることを示しており、動物モデルや治療効果の微妙な違いが予想される場合に考慮する必要があります。

小動物の心血管磁気共鳴(CMR)は、心筋機能の正確な生体内測定を提供し、CMRは心血管疾患の前臨床研究に最適なツールとなります。CMR画像における血液と心筋の高い空間分解能と高コントラストにより、心内および心筋輪郭を描き、心筋質量および心室容積を1,2に計算することができる。最大600拍/分の高い心拍数にもかかわらず、心電図(ECG)と呼吸トリガを使用すると、呼吸運動アーティファクトのない異なる心臓段階(CINE画像とも呼ばれる)の高品質な測定が可能です。このようにして、複数のスライスを使用して、頂点から基底まで心臓を覆い、駆出率(EF)、エンドシストリック体積(ESV)、エンド拡張期容積(EDV)、心拍出量(CO)3などの収縮期関数パラメータを抽出することができる。基本的な収縮期機能評価とは別に、拡張期機能障害4、心筋緊張5、及び血行力(HDF)6を評価するために、最近、追加のCMR技術が開発されている。
心電図の格子はR-ピークの検出後にMR信号獲得を開始し、R-R間隔の間に定義された数の心相を記録することによって心周期への同期を可能にする。しかし、このように取得できる心相(フレームレート)の数は、許容可能な信号対雑音比(SNR)および空間分解能4を維持しながら、システムが到達できる最も低い繰り返し時間(TR)に依存する。さらに、高磁場勾配の使用は、一時的にECG信号を歪めることができるので、取得は、通常、期末拡張期の前に停止されます。両方の要因は、他の心室機能パラメータの計算は左心室(LV)体積時間曲線のより良い定義を必要とするので、収縮期機能評価にそのようなスキャンの使用を制限する。
高フレームレートCINE画像は、走査中にMR信号を連続的に取得し、無線周波(RF)励起後の組み込みナビゲーターエコーが心臓および呼吸運動を検出することによって取得できます。CMR取得は心臓運動で非同期的に実行されるため、取得したMR信号を遡及的に選択した数の心臓フレームに割り当てることができます。このようにして、十分なデータが収集されれば、高フレームレートのCINE画像を4,7に再構築することができる。これにより、心房収縮(A')からのピーク早期充填率(E')とピークレイト充填率の比で表される拡張期機能評価が可能になります。
臨床研究では、CINE画像をCMR機能追跡で分析して、心筋歪みおよびHDF6,8を評価することができる。心筋歪みは、心筋セグメント9の初期長(通常は末端拡張期の長さ)と最大長(通常は終末期)との間の割合の差を測定する心臓変形パラメータである。心筋歪み測定は、筋膜壁の短縮および増粘を定量する歪み値としてLV関数を評価するための増分値となり得る。短縮機能の低下は、下心筋繊維損傷10の徴候である可能性がある。心筋緊張の変化はEFから独立して起こり得るし、根本的な合併症の前駆体となり得る。
具体的には、世界的縦方向株(GLS)およびグローバル円周株(GCS)は、心臓病10、11、12を特徴付ける上で付加価値であることが示されている。同様に、HDFは、心臓機能6,13の変化を示す潜在的な新規パラメータであることが示唆されている。これらのHDFまたは心間圧力勾配(IVPG)は、心臓の吐出および充填中に血液運動を駆動し、大動脈および僧帽弁14、15を含む血液と心筋との間の運動量交換の影響を受ける。
本研究では、マウス心臓のLV機能、心筋歪み、HDFを定量化するために、堅牢な小型動物CMR測定を行うための包括的なプロトコルが記載されています。動物の準備、心臓の前向きおよび遡及的にゲートされたCINE画像の両方を使用したデータ取得、および体積測定、E'/A'比、心筋歪み、および心臓のHDFを計算できる専用ソフトウェアによる分析が含まれています。このプロトコルは、心血管疾患の様々なマウスモデルにおけるLV機能の広範な評価に使用することができる。

<table><tbody><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>AccuSensシングルおよびマルチチャンネル信号コンディショナーOpsens</td><td>solutions inc.、カナダ</td><td>&nbsp;ACS-P4-N-62SC</td>は<td>、体温</td></tr><tr><td>Duratears目の軟膏</td><td>Alcon Nederland B.V.、オランダ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>のマウスcell</td><td>&Eacuteを監視するために光ファイバー温度センサーと一緒に使用されます。quipment V&eacute;t&eacute;rinaire Minerve、フランス</td><td></td><td>はマウスクレードル</td></tr><tr><td>MR互換モニタリング&と呼ばれる小動物用ゲーティングシステム</td><td>SA Intuments, Inc., United States</td><td>Model 1030</td><td>ERT Module (ECG/respiratory interface module), ERT Control/Gating Module, battery pack and subdermal ECG Electrode Set</td></tr><tr><td>MRI scanner</td><td>MR Solutions Ltd., United Kingdom</td><td>Model: MRS-7024&nbsp;&nbsp;</td><td>前臨床MRIシステム 7.0T/24 cm</td></tr><tr><td>マルチステーション温度制御ユニットとハイフローPCA</td><td>&Eacute;quipment V&eacute;t&eacute;rinaire Minerve、フランス</td><td>モデル:URT Multipostes</td><td>動物加熱システム</td></tr><tr><td>呼吸</td><td>センサーGraseby Medical Limited、英国</td><td>Ref 2005100</td><td></td></tr><tr><td>RFコイル</td><td>MR Solutions Ltd.、英国</td><td>MRS-MVC</td><td>38mmマウスボリューム マウス体研究用RFコイル</td></tr><tr><td>SF流量</td><td>計流量計、イタリア</td><td>SF 3</td><td></td></tr><tr><td>気化器シグマデルタ Intermed</td><td>PenlonLtd., United Kingdom</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Materials</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>AST farma, Netherlands</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ワセリンワセリン ユニ</td><td>リーバ, イギリス</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>BART toolbox</td><td></td><td></td><td>https://mrirecon.github.io/bart/</td></tr> <tr><td>Mathematica 12.0</td><td>Wolfram Research, Inc., United States</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MATLAB 2019a</td><td>The MathWorks,Inc., United States</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MEDIS Suite MR</td><td>Medis Medical Imaging Systems B.V. ,Netherlands</td><td></td><td>画像解析ソフトウェア</td></tr><tr><td>PC-SAM</td><td>SA Intuments, Inc., United States</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Preclinical Scan</td><td>MR Solutions Ltd.、英国</td><td></td><td>スキャニングソフトウェア</td></tr><tr><td>Retrospective version 7.0</td><td>Amsterdam UMC、オランダ</td><td></td><td>Reconstuction ソフトウェア:https://github.com/Moby1971?tab=repositories</td></tr></tbody></table>

心臓血管磁気共鳴画像法によるマウス心左心室機能、心筋緊張、血行力の定量化

Quantification of Mouse Heart Left Ventricular Function, Myocardial Strain, and Hemodynamic Forces by Cardiovascular Magnetic Resonance Imaging

マウスモデルは、健康な心機能に関与する遺伝的および生理学的要因、摂動が病理に生じる方法、および心筋疾患がどのように治療されるかについての理解に大きく貢献してきた。心臓血管磁気共鳴画像法(CMR)は、心臓解剖学と機能の包括的な インビボ 評価に不可欠なツールとなっています。このプロトコルは、7-Tesla CMRを用いたマウスの心臓左心室機能、心筋緊張、血行力の詳細な測定を示す。まず、動物の調製とスキャナーでの位置決めが実証される。さまざまな短軸ビューと長軸ビューでイメージングスライスを計画するために、調査スキャンが実行されます。一連の将来の心電図誘発短軸(SA)映画(またはCINE画像)は、エンドシストリックおよびエンド拡張期をキャプチャし、頂点から基部に心臓を覆って取得されます。その後、単一スライス、遡及的にゲートされたCINE画像を中室SAビューで取得し、2、3、および4室のビューで、カスタムメイドのオープンソースソフトウェアを使用して高テンポラル解像度CINE画像に再構築します。CINE画像は、その後、専用のCMR画像解析ソフトウェアを使用して分析されます。
SA末端収縮期および末方核画像の心内膜および心外膜の境界を剥離することにより、エンドシストリックおよびエンド・拡張期の体積、放出分率、および心拍出量の計算が可能になります。中間心室SA CINE画像は、詳細なボリューム時間曲線を抽出するために、すべての心臓時間フレームに対して線分化されます。その時間誘導体は、早期充填と心房収縮波の比率として拡張期関数の計算を可能にする。最後に、2、3、および4室のビューの左心室心内膜壁は特徴追跡を使用して描き出され、そこから縦方向心筋歪みパラメータと左心室血力力が計算されます。結論として、このプロトコルは、心疾患の様々なマウスモデルにおける心機能の時間変化を研究するために使用することができるマウス心臓パラメータの詳細 なin vivo 定量化を提供する。

先に説明したプロトコルを用いて、健康なC57BL/6野生型マウス(n=6、14週齢)のグループを、直径38mmの鳥かごコイルを用いて7テスラMRIスキャナを用いてスキャンした。各スキャンセッション中に、マルチスライスCINE SA画像は、前向きにゲート付きGREシーケンスを使用して取得され、単一スライス中間心室SA、2CH、3CH、および4CHビューCINE画像は、遡及ゲーティングを使用して取得された。カスタム構築された後処理ソフトウェアを使用した遡及的にゲートされたスキャンの代表的な高フレームレートの再構築は、 補足ビデオ1で見ることができます。結果の画像から、心周期中の体積時間曲線(図5A)と収縮期(EF = 72.4±2.8%)および拡張期関数パラメータ(E'/A比= 1.5±0.3)の計算に対応する第一誘導曲線(dV/dt)をそれぞれ決定した。
2CH、3CH、および4CHビューCINE画像を画像解析ソフトウェアを用いて分析し、心周期(図5B)および対応するピークGLS値(-22.8±2.4%)を心筋歪みの尺度として決定しました。さらに、ソフトウェアは、長手方向(頂点ベース)(135.2 ± 31.7%)および横(12.9 ±5.0%)方向の方角平均平方根(RMS)HDFを計算します。各動物について、心臓周期中のHDFの大きさと方向を表す正と負のピークの一貫したパターンに従うHDF時間プロファイルを生成することも可能である(図5C)。すべての結果パラメータの説明結果を 図 5Dにまとめています。
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62595/62595fig05.jpg"> 図5:マウス心臓に基づくLV機能パラメータの定量化(A)代表的な体積時間曲線と対応するdV/dt曲線。後者は、明確な早期充填ピーク(E')と心房収縮(A')ピークを持つ流速を示しています。(B)心臓周期を通して長手方向にひずみ変形を示す代表GLS曲線。(C)代表的なHDF曲線は、収縮期放出力から始まり、収縮期と収縮期の間の移行における下方力、E波減速力、A波加速、減速力で、頂点ベース方向に明確な力のピークを有する。(D) 全ての動物の、EF、E'/A比、ピークGLS、およびHDFの二乗平均平方根の値を、頂点基部および下方から前に行う方向の値について説明する結果。値は SD. 略語±平均値として表されます: LV = 左心室;V = ボリューム;t = 時間;GLS = グローバル縦方向株;HDF = 血力学的な力;EF = 放出率。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62595/62595fig05large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
補足ビデオ 1: SA、2CH、3CH、および 4CH ビューにおける遡及的にゲートされた CINE 画像の代表的な再構成。略語: SA = 短軸;CH = チャンバー。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62595/Supplemental_Material_movie.mp4" target="_blank">こちらをクリックして、このビデオをダウンロードしてください。</a>
補足資料: <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62595/Supplemental_Material_script.nb" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>

本研究では、マウス心臓の左心室機能パラメータを定量化するための包括的な心血管磁気共鳴画像法(CMR)プロトコルについて説明する。プロトコルは、CMR画像の取得、後処理、および分析、ならびに異なる心臓機能パラメータの評価を記述します。

Mouse models have contributed significantly to understanding genetic and physiological factors involved in healthy cardiac function, how perturbations ...

このCMRIプロトコルは、駆出率、EオーバーA比、グローバル縦方向緊張、血行力を含むマウス心臓機能パラメータの非侵襲的なインビボ定量化を促進します。すべての機能的な心臓パラメータは、単一の心臓MRI検査から得ることができ、複雑なタグ付けや緻密なスキャンは、強度または血行力を定量化するために必要とされません。証拠は、世界的な縦方向の緊張と血行力が心不全の早期診断マーカーを強制することを示唆している。開始するには、マウスのクレードル上の supine の位置にマウスを配置します。マウスクレードルの咬傷バーにマウスの切歯をフックし、適切にフィットするようにノーズコーンを調整します。呼吸が安定しているかどうか、毎分100回以下の呼吸を視覚的に確認する。石油ゼリーを使用して直腸温度プローブを挿入し、温度プローブの光ファイバケーブルをマウスクレードルにテープで貼ります。呼吸バルーンをマウスの下腹部に置き、テープで固定します。前足の高さで胸郭に皮下に2つのECG電極針を挿入し、動きを防ぐためにそれらを穏やかにテープダウンします。無線周波数またはRFコイルをマウスの上に置き、コイルケーブルを接続します。次に、磁石の穴に揺りかごを置きます。最後に、ECG信号がまだ安定しているかどうかを確認します。ECGおよび呼吸信号モニタリングソフトウェア内の心電図および呼吸格子パラメータを調整して、呼吸信号の平坦な部分でのみ信号が緑色に変わるので、Rピーク時にトリガポイントが生成されるようにします。心電図の格子のエラーを最小限に抑えるには、R-R間隔より 10 ~ 15 ミリ秒短いブランク間隔を設定し、セッション全体でこれを更新し続けます。最初のスカウトに基づいて、ゲート付きの単一フレームのグラデーションエコースカウトスキャンを実行し、3つの直交方向に5つのスライスを使用します。この端に、スライスのスタックを心臓のおおよその位置に配置します。マルチスライス、短軸スカウトスキャンのためのゲートシングルを実行します。この場合、直前のグラデーション エコー スカウトを使用して、心臓の長軸に垂直な左心室の位置に 4 ~ 5 個のスライスを配置し、短軸ビューの初期推定値を見つけます。次に、矢状ビューで、スライスが長軸に垂直であるかどうかを確認します。その後のスキャンでは、エンドフレームの積と繰り返し時間がR-R間隔の約60〜70%になるように、心臓フレームまたはエンドフレームの数を調整します。ゲート付きの単一スライスグラデーションエコースキャンを実行して、長軸2室のスカウトを生成します。この場合、短軸と初期グラデーションエコー・スカウト・スキャンを使用して、短軸ビューに垂直なスライスを、左右の心室間の接続点に平行に配置します。このスライスを左心室の中央に移動し、スライスが頂点を通って配置されるような左心室長軸に揃っている場合は、グラデーションエコースカウトのコロナ画像を確認します。または4室のスカウトスキャンを生成するために別のゲート単一スライスのグラデーションエコースキャンを形成します。この最後に、2室のスカウトに垂直なスライスを配置し、長軸の中心に合わせて、スライスが僧帽弁と頂点を通過するようにします。短軸ビューでは、後心室壁と前心室壁に平行に配置され、2つの乳頭筋の間に平行になるようにスライスを調整します。スライスが心周期全体を通して心室の中心に残っているかどうかを確認してください。シストリック関数の測定では、ゲート付きの連続したマルチスライス、短軸のグラデーションエコースキャンを実行します。この上、心臓の中心に左室の左心室長軸に垂直な中室スライスを配置し、心臓のベースから頂点に心臓を覆うスライスの数を増やします。次の遡及的にゲートされたスキャンでは、すべての将来の心臓および呼吸ゲーティング機能をオフにします。各遡及ゲートスキャンの前後の心臓と呼吸の速度をメモし、後で再構築目的のためにこれらの値を使用します。3つの逐次単一スライス遡及的にゲートされた勾配エコースキャンを短い軸で実行してE'A比を定量化し、2チャンバーと4チャンバビューを、心筋歪みおよび血力学的力値の定量化に必要とします。2室と4室のスカウトオリエンテーションが最適でない場合は、2室と4室のスキャンを行う前に向きを合わせます。最後に、3室ビューで単一のスライス勾配エコースキャンを、遡及的にゲートを実行します。この端まで、中室短軸図に垂直なスライスを配置し、スライスを45度回転させて、前壁から後壁に最も近い乳頭筋に通過します。基礎短軸スライスを調べて、スライスが僧帽弁と大動脈弁を通過しているかどうかを確認します。長軸 4 部屋ビューを調べて、スライスが頂点を通過しているかどうかを確認します。再構築ソフトウェアのレトロスペクティブを開き、遡及的にゲートされたMRIスキャンに対応する生データファイルをロードします。生のナビゲーター信号を検査し、高い信号のピークは呼吸周波数を表し、低い信号のピークは心拍数を表す。また、自動的に検出された心拍数が各スキャン中に観測値の10%に対応しているかどうかを確認します。ない場合は、自動検出が失敗したため、これらの値を手動で調整します。[Filter]を押して、心臓ナビゲーターと呼吸ナビゲーターを分離するナビゲーター分析を実行します。CINE フレームの数を 32 に設定し、ソート k-space を押します。圧縮センシングの正規化に適切な設定を選択し、再構築を押します。再構築が完了したら、CINEムービーのプレビューを行い、再構築を評価します。DCM をエクスポートして、さらに分析するために DICOM イメージをエクスポートします。左心室の体積評価では、マルチスライス短軸スキャン画像を選択し、ボリューム測定用プラグインにロードします。コンター ツールを使用して、エンドシストリック フレームとエンド ディジトリカル フレームで、心筋の境界を分割します。拡張期測定では、中室短軸CINE画像を選択し、体積測定のためにプラグインにロードします。コンター ツールを使用して、すべてのフレームの心内境界を分割します。隣接フレームのセグメンテーションと生成されたボリューム時間カーブを比較して、心臓周期全体のセグメンテーションのスムーズな移行を確実にします。E と A の充填フェーズが異なっていることに注目してください。左心室心室心内心容積と対応するタイムスタンプをエクスポートし、E'A比を計算するために補足資料に用意されているカスタムスクリプトに値をロードします。歪みおよび血行力の計算のために、2部屋、3部屋、および4チャンバ長軸CINE画像を選択し、容積測定のためのプラグインにそれらをロードする。コンター ツールを使用して、3 つの方向すべてのフレームの心内境界を分割します。隣接フレームのセグメンテーションを比較して、心臓周期全体のセグメンテーションのスムーズな移行を確実に行います。コンターがボリューム測定用のプラグインに描画されたら、歪みと血行力分析のためのプラグインを実行します。取得した各データセットを、2室、3室、および4室ビューの対応するラベルに割り当て、ひずみ解析を実行します。血行力解析では、3つの方向すべてで、エンド・拡張フレームの僧帽弁の直径を描き、3室の長軸画像に大間の直径を描きます。カスタム構築後処理ソフトウェアを用いた遡及的にゲートされたスキャンの代表的な高フレームレート再構成が示されている。結果の画像から、心周期中の体積時間曲線と、収縮期および拡張期関数パラメータの計算に対応する第1の誘導曲線をそれぞれ決定した。2、3、および4チャネルのビューCINE画像を画像解析ソフトウェアを使用して分析し、心筋歪みの尺度として、心周期および対応するGLS値にわたる心筋のグローバル縦方向またはGLSの変化を決定した。各動物について、心周期中の血行力の大きさと方向を表す正と負のピークの一貫したパターンに従う血行力時間プロファイルを生成することも可能です。全ての結果パラメータの記述結果を要約した。心電図および呼吸信号モニタリングソフトウェアが一貫してRピークを検出することが重要です。それ以外の場合、トリガーは最適ではないため、スキャン時間が長くなり、画質が低下する可能性があります。画像中の心臓の最適な品質のためには、総画像撮影時間、心臓フレーム数、および再構成中の規則化の程度の間で最良のトレードオフを見つけることが重要です。

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

バイオエンジニアリング（生体工学）

高周波ドップラー超音波は、局所的な心筋機能を評価するための新しい技術です。この作品は、心筋の歪み、DP / dtは、虚血 -...

高周波高分解能心エコー検査：虚血 - 再灌流マウス心臓における心筋ストレイン、収縮性、および僧帽弁閉鎖不全の非侵襲的な反復測定に関する最初の証拠

心筋組織の歪みのようなパラメータを測定するために正確で実用的な方法は、それが示されているので、その株が頻繁に使用されるパラメータEFより収縮不全のためのより高感度およびそれ以前のマーカーである、偉大な臨床的価値があります。...

特徴追跡を用いた磁気共鳴が派生心筋ストレインの評価

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。...

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

この研究は、自己免疫性心筋炎に罹患したマウスの心臓異常を評価するための非侵襲的ツールとして、磁気共鳴顕微鏡イメージングが成功したことを示しています。...

マウスでの磁気共鳴イメージング顕微鏡による実験的自己免疫性心筋炎における心臓の異常を非侵襲的に評価

このプロトコルの目的は、非侵襲的B-およびMモード心エコー法およびカラー/脈波ドップラーイメージングを用いて、横方向の大動脈狭窄によって作成された心臓病のマウスモデルにおいて心臓の構造的および機能的変化を評価することです。...

心臓形態学的および心エコーイメージングによって横大動脈狭窄のマウスモデルにおける機能の変更の評価

このプロトコルは、マウスの心臓および心臓弁機能の包括的な表現型のための心エコー検査アプローチの詳細な説明を提供します。...

マウスの弁膜症の包括的表現型の特徴のための心エコーアプローチとプロトコル

心房機能はひずみとひずみ速度に関連しています。この研究では、心臓磁気共鳴機能追跡(CMR-FT)技術を使用して、発作性心房細動のある個人の左右の心房のグローバルおよびセグメント縦方向のひずみとひずみ速度を定量化しました。...

発作性心房細動患者における心血管磁気共鳴特徴追跡による両側心房機能の推定

胎児および新生児のマウスで左心室圧（LV）を測定することが記載されています。圧は超音波ガイド下のLVに液体で満たされたトランスデューサーに接続された針を挿入することによって測定されます。ケアは実験プ​​ロトコルの間に正常な心臓機能を維持するために注意する必要があります。...

後期胚と新生児マウスの計測左心室圧

パーソナライズされたモデリングのための患者の心臓形状の体内画像から心室繊維配向を推定するための方法論が説明されています。通常の使用およびイヌの心を失敗実行方法論の検証は、臨床的に観察可能なレベルで推定し、取得した繊維配向の間に有意な差がないことがあることを示している。...

ハートの患者固有のモデリング：心室繊維配向の推定

整列心筋組織の生成が臨床的に有用な目的のために、幹細胞生物学の最近の進歩に適応させるための重要な要件です。ここに我々は、細胞の形や機能の正確な制御のためのマイクロコンタクトプリントのアプローチについて説明します。心臓前駆細胞由来の胚性幹細胞の高度に精製された集団を使用して、我々はそれから異方性、機能心筋組織を生成します。...

マイクロコンタクトプリントスルーアライン機能心筋組織の生成

学ぶマウス心臓の心血管磁気共鳴画像法による左心室機能、心筋緊張、血行力の定量化手法。単一MRI検査で駆出率、全周方向ひずみ、血行力学を非侵襲的に評価し、心不全の早期診断マーカー検出に貢献する。

心臓血管磁気共鳴画像法によるマウス心左心室機能、心筋緊張、血行力の定量化

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