L'échocardiographie et l'imagerie par ultrasons murin

Summary

Cette vidéo montre l'utilisation d'un rail à haute fréquence sonde échographique pour réaliser une échocardiographie d'une souris anesthésiée. Les méthodes de décrire à la fois des mesures conventionnelles à deux dimensions et en mode M de la fonction cardiaque, en plus de nouvelles, des outils plus puissants tels que le Doppler couleur, analyse des contraintes, ainsi que l'imagerie de contraste générales et ciblées.

Abstract

Des modèles de rongeurs physiopathologie cardiaque représentent un précieux outil de recherche pour étudier un mécanisme de la maladie ainsi que de tester de nouvelles thérapies. ¹ L'échocardiographie fournit un puissant, non-invasif outil pour évaluer la morphométrie en série et la fonction cardiaques chez un animal vivant. ² Toutefois, en utilisant cette technique sur des souris pose des défis uniques en raison de la petite taille et la fréquence cardiaque rapide de ces animaux. ³ Jusqu'à récemment, les systèmes à ultrasons ont été rares capable d'effectuer une échocardiographie de qualité sur des souris, et ceux qui manquaient généralement de la résolution de l'image et la cadence nécessaire pour obtenir des mesures quantitatives vraiment . Les systèmes nouvellement libérés comme le Vevo2100 VisualSonics fournir de nouveaux outils pour les chercheurs de soin et de façon non invasive enquêter sur la fonction cardiaque chez la souris. Ce système génère des images à haute résolution et offre des capacités d'analyse semblables à ceux utilisés avec les patients humains. Bien que le Doppler couleur a été disponible pendant plus de 30 ans chez l'homme, cette précieuse technologie a récemment été possible en échographie rongeurs ^4,5. Doppler couleur a de larges applications pour l'échocardiographie, y compris la capacité à évaluer rapidement la directionnalité des flux dans les vaisseaux et à travers les soupapes, et d'identifier rapidement la régurgitation valvulaire. Analyse des contraintes est un préalable essentiel qui est utilisé pour mesurer quantitativement la fonction myocardique régionale. ⁶ Cette technique a le potentiel de détecter des changements dans la pathologie, ou la résolution de la pathologie, plus tôt que les techniques conventionnelles. Couplé avec l'ajout de reconstruction d'image en trois dimensions, l'évaluation volumétrique de l'ensemble du organes est possible, y compris la visualisation et l'évaluation des structures cardiaques et vasculaires. L'imagerie de contraste murine-compatibles peuvent aussi permettre mesures volumétriques et d'évaluation perfusion tissulaire.

Protocol

1. Préparation pour l'imagerie

1. Commencez par la sécurisation d'une souris isoflurane anesthésié pour une plate-forme d'animaux de manipulation en position couchée. Placer un cône de nez sur le nez de l'animal et de la bouche de livrer 0.5-1% d'isoflurane pour maintenir l'anesthésie.
2. Fixez les pattes de la souris pour les électrodes avec gel conducteur. S'assurer que des ECG, la température corporelle à 37 ° C et vérifier la fréquence respiratoire pour l'évaluation physiologique lors de l'imagerie.
3. Appliquer la crème dépilatoire à l'abdomen poitrine et le haut de la souris.
4. Après 2 minutes, l'utilisation de gaze humide retirer à la crème.

2. Gauche parasternale long axe

1. Une fois que la souris a été préparé pour l'imagerie, l'inclinaison du côté gauche de la plate-forme pour faire tourner la plate-forme de manipulation des animaux 30 degrés autour de l'axe anterioposterior.
2. Orientez le capteur en position verticale et faire pivoter de 10 degrés sens antihoraire avec l'encoche dirigée vers la partie postérieure de la souris.
3. Ensuite, alors que dans les deux dimensions visualisation / vidéo "mode B", la baisse du transducteur sur la ligne parasternale gauche jusqu'à ce que le coeur est en vue. Une fois l'artère pulmonaire est en vue, de recueillir des images et de les stocker.
4. Toujours en mode B, déplacer le transducteur de gauche ou de droite jusqu'à la sortie de l'aorte et l'apex venir en vue. Certains de rotation de la sonde peut être nécessaire pour assurer un bon alignement avec l'axe long du cœur.
5. Utilisez la capture vidéo pour obtenir des données pour analyse ultérieure. Minimiser le champ de vision pour assurer le taux de rafraîchissement le plus élevé possible pour les analyses de contrainte aval régionale. Chaque fois qu'une vidéo est capturée, les 100 cadres antérieurs sont enregistrés.
6. Passez en mode Doppler couleur en sélectionnant «Doppler couleur." Bien Doppler couleur a été disponible pendant plus de 30 ans chez l'homme, cette technologie a récemment été possible en échographie rongeurs.
7. Pour contrôler rapidement la direction et la vitesse du flux sanguin, la superposition fenêtre Doppler numérise le flux du rouge, indiquant un écoulement vers la sonde, au bleu, indiquant s'écouler loin de la sonde. Acquérir les images nécessaires par la capture d'image.
8. Une fois toutes les données Doppler couleur a été obtenue, mettez l'instrument à Pulse-Doppler mode, la vision unidimensionnelle utilisée pour évaluer numériquement la direction du flux sanguin et la vitesse au cours du temps.
9. Déplacer la sonde légèrement vers la tête de la souris jusqu'à ce que l'artère pulmonaire est en vue. Dans le contexte de l'insuffisance cardiaque, PW / Couleur mesures Doppler de l'artère pulmonaire peut être utilisé comme substitut pour la fonction cardiaque droite. Capture d'images comme vous le souhaitez.

3. Gauche mi-papillaire axe court

1. Axe court échocardiographie fournit une vue d'ensemble du ventricule gauche contracter de façon concentrique, et permet de précision B-et en mode M-évaluation basée sur la fonction cardiaque et la morphométrie.
2. En mode B, de la vue parasternale grand axe, rotation du transducteur orthogonale à la vue de gauche axe parasternale grand au niveau du muscle papillaire.
3. Assurez emplacement approprié le long du ventricule gauche. Les deux muscles papillaires doit être clairement visible et séparé, donnant une coupe horizontale vue.
4. Avec le mode M, placez le volume d'échantillon à travers le centre du ventricule et l'acquisition de données.
5. Si désiré, fixez, initier et utiliser le moteur en 3 dimensions pour obtenir les images nécessaires pour achever la reconstruction en 3 dimensions.
6. Physiologie des paramètres, y compris la fréquence respiratoire et de l'ECG, sont fixés pour la capture d'images en 3D dans gating fin de diastole
7. Le moteur d'imagerie 3D est lancé pour la capture de l'image en fin de diastole.
8. Une fois la capture 3D fin de diastole est terminée, les paramètres de la physiologie de la fréquence respiratoire et l'ECG sont fixés pour séparer les capture d'image 3D en fin de systole
9. Le moteur d'imagerie 3D est lancé pour la capture de l'image en fin de systole.

4. Sous-costale (quatre de chambre) vue

1. La vue sous-costale est la meilleure approche pour mesurer les gradients de pression à travers la compétence et la valve mitrale.
2. Inclinez le coin supérieur gauche de la plate-forme tout en bas. Orientez le capteur vers l'épaule droite de la souris, le maintien de l'axe de rotation courte de la sonde.
3. En mode B, la baisse du transducteur sur l'abdomen supérieur afin qu'il repose en dessous du diaphragme. Visualisez la valve mitrale à l'aide Doppler couleur comme décrit précédemment.

5. Aortique vue

1. Tournez la plate-forme de traitement des animaux dans le décubitus latéral gauche. Le côté gauche de la plate-forme devrait être incliné autant que possible. Ensuite, orienter le transducteur, inclinée aussi loin que possible, le long de la longueur de la souris au niveau de laomoplate.
2. Abaissez le capteur inférieure à l'épaule droite le long de la ligne axillaire antérieure. Visualisez la crosse aortique, et acquérir des images.
3. Soulevez la tête de la souris, et abaisser le transducteur dans la fourchette sternale de la souris. Visualiser la circulation sanguine en utilisant le Doppler couleur, et d'acquérir des images.

6. Les résultats représentatifs

1. C'est une vision à long axe du cœur en mode B montrant à la fois le ventricule gauche et une petite partie du ventricule droit.
2. Ici, une vue courte axe de gauche d'un autre coeur a été prise en mode M. L'image du haut montre la position de la ligne de volume de l'échantillon en jaune par le centre de la chambre. L'image du bas est une trace unidimensionnel de la ligne ci-dessus au cours du temps ainsi que les calculs de la morphométrie en cyan
3. Ceci est une vue de la crosse aortique en mode B. La fermeture de la valve aortique peut être vu sur la gauche et les vaisseaux sanguins alimentant les membres tête et le haut de la souris peut être vu sur la droite.
4. Analyse des contraintes radiales a été réalisée sur une souris avant de développer un dysfonctionnement cardiaque, indiqué dans l'image du haut, et une souris avec une hypokinésie globale et régionale asynchronisme, montré dans l'image en bas. Les deux phénotypes ont été induites par une constriction aortique transverse, un modèle murin de la postcharge accrue.
5. Dans la figure, l'heure est affichée sur l'axe des x et la déformation radiale, en pourcentage, est indiquée sur l'axe des y. Analyse des contraintes permet pour l'évaluation régionale de la fonction cardiaque qui pourraient autrement passer inaperçus dans les techniques classiques telles que M-mode, qui ne mesure la fonction directe de la paroi antérieure libre et la paroi postérieure.
6. La paroi antérieure libre est représenté en vert. La ligne rose montre la paroi latérale est en rose. La paroi postérieure est montré dans le cyan. La paroi inférieure libre est représentée en bleu. La paroi postérieure du septum est représenté en jaune. Le septum antérieur est montré en magenta, et la moyenne est représentée en noir.

Figure 1. Vue parasternale gauche grand axe en mode B.

Figure 2. Vue gauche petit axe en M-mode.

Figure 3. Vue de l'arc aortique en mode B.

Figure 4. Analyse des contraintes radiales de deux souris 12 semaines après la TAC. Vert = fourmi. paroi libre. Rose = paroi latérale. Cyan = paroi postérieure. Bleu = inf. paroi libre. Jaune = poste. paroi septale. Magenta = septum antérieur. Noir = moyenne de A) avec fonction souris préservée. B) de souris avec hypokinésie globale et régionale asynchronisme.

Discussion

Serial échocardiographie à haute fréquence est apparue comme un outil puissant pour les non-invasive, à haute résolution d'évaluation de la morphologie et la fonction cardiaques, en particulier dans des modèles murins de maladies cardiaques. Maintenir la température du corps physiologiques ainsi que les fréquences cardiaques comparables entre les souris en ajustant le niveau d'anesthésie avant d'acquérir des images, est essentielle à la réussite de cette méthode. Toutes les images doivent être obtenues en utilisant les biomarqueurs mêmes (par exemple l'imagerie parasternale long axe à l'muscles papillaires). Enfin, l'analyse des images doit être effectuée d'une manière cohérente (par exemple, un seul enquêteur aveugle) pour assurer la reproductibilité et l'absence de partialité.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Vevo 2100 Imaging System (120V)	VisualSonics, inc.	VS-11945
Vevo 2100 Imaging Station 1	VisualSonics, inc.	SA-11982
Ultrasound Gel	Parker Laboratories Inc.	01-08
Isoflurane	Abbott Laboratories	05260-05
Vevo Compact Dual Anesthesia System	VisualSonics, inc.	SA-12055