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방법 논문

폐동맥 고혈압의 실험 모델에서 우심실 기능 평가

1.3K 조회수

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DOI:

10.3791/68248

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2025년 6월 27일

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1Laboratory of Pulmonary Investigation, Institute of Biophysics Carlos Chagas Filho, Federal University of Rio de Janeiro

이 논문에서

요약

우심실 기능 평가를 위한 세부 방법의 발표는 폐고혈압 연구의 품질과 신뢰성을 향상시켜 향후 연구를 위한 강력한 프레임워크를 제공하고 다양한 실험실에서 재현성을 향상시킬 것입니다.

초록

폐고혈압(PH)은 생존율 감소와 관련된 만성 질환으로 중요한 연구 분야입니다. PH의 실험 모델은 PH의 병태생리학에 대한 이해를 크게 향상시켰고 소규모 관찰 및 임상 시험의 설계를 용이하게 했습니다. 그러나 다양한 실험 연구 및 연구 그룹 간의 비교 가능성을 보장하기 위해 표준화된 방법론을 수립하는 것이 중요합니다. 표준화는 재현성을 향상시킬 뿐만 아니라 연구팀 간의 협업을 촉진합니다.

이 비디오에서는 PH의 기능 매개변수를 정확하게 분석하는 데 필요한 방법론적 단계를 간략하게 설명합니다. 여기에는 심초음파 검사, 침습성 우심실(RV) 천자, 풀턴 지수 계산이 포함됩니다. 심장초음파와 관련하여, 폐동맥 가속 시간 및 폐 배출 시간 비율의 측정과 RV 출력의 계산이 자세히 제시되어 있습니다. 침습적 측정과 관련하여 마취 프로토콜, 최적의 동물 위치 지정, 기계적 환기 설정, 정확한 흉벽 개방, RV 시각화 및 RV 펑크 기술을 포함한 필수 절차에 대해 설명합니다.

심실 박리법(Fulton's index)에 대한 방법론이 자세히 설명되어 있으며, 동물의 체중에 맞게 보정된 RV/좌심실 및 중격 비율의 계산도 설명되어 있습니다. 당사는 이러한 방법에 대한 자세한 프레젠테이션을 제공하는 것이 PH 연구의 품질과 신뢰성을 향상시켜 향후 연구를 위한 강력한 프레임워크를 제공하고 다양한 실험실에서 재현성을 향상시킬 것이라고 믿습니다.

서론

호흡기 및 심혈관 과학에서 동물 모델을 사용하는 연구가 증가함에 따라 작은 동물에서 우심실(RV) 기능에 대한 적절한 기능 측정이 필수가 되었습니다. 폐고혈압(PH)에는 모노크로탈린1, 저산소증2 또는 수겐 + 저산소증3을 사용하는 여러 동물 모델이 있습니다. 그들은 새로운 병태생리학적 경로 1,4를 밝히고 PH에 대한 새로운 잠재적 약리학적5 및 비약리학적6 치료법을 연구하는 데 큰 역할을 했습니다. 그럼에도 불구하고, PH 표현형을 유발하는 원인 물질에도 불구하고, RV 성능의 기능적 측정에 대한 우려가 있는데, 주로 RV 기능이 일반적으로 (1) 전임상 연구에서 채택된 주요 결과이기 때문입니다7; (2) RV 챔버의 심장 초음파 검사 및 침습적 천자를 수행하기 위해 다양한 유형의 장비를 사용할 수 있습니다. (3) 마취에 대한 전문 지식과 작은 동물의 침습적 기계 환기에 대한 약간의 지식이 필요하며 RV 평가를 위한 적절한 창에 대한 인식이 필요합니다.

전임상 연구의 3R(replacement, reduction, refinement)에 따르면, 감소는 비교 가능한 수준의 정보를 얻는 데 도움이 되는 방법을 확장하기 위해 조정되며, 이는 재현성을 증가시킵니다8. 따라서 연구에서 동물의 수는 주로 적절한 실험 설계, 올바른 통계 평가, 실습 및 지식 공유와 같은 전략의 결과로 감소할 것입니다. 본 방법론적 연구에서는 PAH 유도 후 세 가지 다른 기술을 제시합니다(그림 1). 첫 번째는 경흉부 심장초음파에 의한 RV 기능의 비침습적 측정입니다. 이미지는 길고 짧은 parasternal axis view에서 얻은 것입니다. RV output tract의 직경, 폐 가속 시간(PAT) 및 폐 방출 시간(PET)은 펄스파파 도플러를 사용하여 평가됩니다. PAT/PET 비율은 계산되어 폐동맥 고혈압(PAH)의 간접 지표로 사용됩니다9,10. 두 번째는 RV의 침습적 펑크입니다. 일반적으로 생리학적 데이터 수집 시스템이 사용되어 맞춤형 소프트웨어를 실행하는 컴퓨터에 지속적으로 기록합니다. 침습적 우심실 수축기 혈압(RVSP)과 평균 폐동맥압은 여러 연구에서 1차 결과로 자주 사용된다7. 세 번째는 풀턴 지수11이라고도 하는 우심실 비대 지수로, 좌심실(LV)에 대한 RV와 심실간 중격(S) 무게(RV/LV + S)의 비율로, 동물의 체중에 맞게 보정된 것입니다. RV 기능 평가를 위한 세부 방법의 제시는 PH 연구의 품질과 신뢰성을 향상시켜 향후 연구를 위한 강력한 프레임워크를 제공하고 다양한 실험실에서 재현성을 향상시킬 것입니다.

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그림 1: 순서도. 이 문서에 설명된 프로토콜의 요약 그림입니다. 약어: ECHO = 심초음파; LV = 좌심실; PAH = 폐동맥 고혈압; RV = 우심실; RVH = 우심실 비대; RVSP = 우심실 수축기 압력; S = 심실 중격. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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프로토콜

연구 프로토콜은 리우데자네이루 연방 대학교의 동물 사용에 관한 윤리 위원회(CEUA)에서 프로세스 번호 043/22로 승인되었습니다. 모든 절차는 실험실 동물 관리 원칙 및 미국 국립 과학 아카데미 실험실 동물 관리 및 사용 가이드를 준수했습니다. 이 연구는 ARRIVE 가이드라인11을 따랐다.

1. 동물 준비 및 실험 프로토콜

  1. 이전에보고 된 동물의 수를 계산하십시오12.
    참고: CTRL과 PAH 간의 RVSP 차이가 d = 3.95의 효과 크기를 달성했다는 점을 고려하여, 표본 크기 비율 1과 유의미한 차이(α = 0.05)를 식별하기 위한 통계적 검정력(1-β = 0.8)을 가정하고, 이 프로토콜에서는 그룹당 3마리의 동물이 필요했습니다.
  2. 수컷 Wistar 쥐 (6 마리)를 무작위 배정 (220 ± 10g)하여 복강 내 (ip) 주사를 맞게합니다 (60 mg / kg; PAH 그룹, n = 3) 또는 식염수(1 mL/kg; CTRL 그룹, n = 3).
  3. 28일째에는 심혈관 매개변수를 측정하고 복부 대동맥 절개를 통한 출혈로 동물을 안락사시킵니다.

2. 심초음파검사

  1. 심전도 시스템 설정
    1. 전원 케이블이 기기와 콘센트에 제대로 연결되어 있는지 확인하세요. 시스템이 시작될 때까지 제어판의 POWER 버튼을 몇 초 동안 누릅니다.
    2. 변환기가 제대로 연결되어 있는지 확인하십시오.
    3. 데이터베이스에서 PATIENT 를 선택하여 동물 ID 를 등록하고 절차를 시작합니다.
    4. 장치의 사용 수명을 보존하기 위해 동물을 준비하는 동안 제어판의 고정 버튼(figure-protocol-1)을 눌러 변환기를 끕니다.
  2. 심전도 검사 절차
    1. 2.5% 이소플루란과 1L/min 산소 배출로 마취기를 구성합니다.
    2. 동물을 마취 기계의 챔버에 넣으십시오. 동물이 진정되면 동물을 누운 자세로 놓고 접착 테이프로 위쪽 발을 수술대에 고정하고 마취기 마스크의 마스크를 동물의 주둥이에 부착합니다. 동물을 깨우지 않으려면 마취기 토글 버튼을 CHAMBER 에서 MASK로 변경해야 합니다.
      1. 동공 직경, 위치 및 빛에 대한 반응을 평가하여 마취 수준을 평가합니다. nictitating membrane의 위치; 꼬리 자극에 반응하는 움직임. 소음 자극(손뼉)에 대한 반응과 수염 자극 및 꼬리 클램프 반응에 대한 반응이 없을 때 실험을 시작한다13.
    3. 거즈 드레싱에 세제와 물을 묻혀 마취된 동물의 가슴에 있는 털을 적십니다. 켈리 집게에 부착된 면도날로 동물의 가슴에서 털을 면도합니다. 동물의 가슴에 충분한 양의 전도성 젤을 바르십시오.
    4. 제어판의 2D 버튼을 누릅니다.
    5. 세 번째와 다섯 번째 늑간 공간 사이에 변환기를 배치하여 짧은 축을 얻습니다. 변환기를 동물의 왼쪽 어깨(흉골을 기준으로 90° 각도)로 향하게 하여 심장 기저부 수준에서 단면 이미지를 캡처하여 RV, 대동맥 판막, 폐 판막 및 좌심방을 시각화할 수 있습니다(그림 2A).
    6. 제어판의 고정 버튼(figure-protocol-2)을 눌러 이미지를 고정하고 제어판의 저장 버튼(figure-protocol-3)을 눌러 이미지를 저장합니다.
    7. 올바른 각도가 발견되면 해당 위치를 유지하고 제어판의 맥파 버튼(PW)을 눌러 펄스파파 스펙트럼 도플러 모드를 얻습니다(그림 2B).
    8. 제어판의 트랙볼을 사용하여 화면에서 노란색 커서(왼쪽 또는 오른쪽/위 또는 아래)를 이동하고 폐동 판막 위에 놓습니다.
    9. 제어판의 5개 버튼(5)을 눌러 폐동맥 판막을 통한 혈류 곡선을 얻습니다.
      중요한 단계: 좋은 이미지를 얻으려면 곡선이 강하게 흰색이고 음향이 크고 선명해야 합니다.
    10. 세 번째와 다섯 번째 늑간 공간 사이에 변환기를 배치하여 장축을 획득합니다. 변환기를 동물의 오른쪽 어깨(흉골을 기준으로 45°-60° 각도)로 향하게 하여 좌심실, 우심실, 좌심방, 승모판 및 대동맥 판막을 시각화할 수 있는 세로 부분의 이미지를 캡처합니다(그림 2C).
    11. 제어판의 고정 버튼(figure-protocol-4)을 눌러 이미지를 고정하고 제어판의 저장 버튼(figure-protocol-5)을 눌러 이미지를 저장합니다.
    12. 제어판의 END EXAM 버튼을 눌러 실험을 완료하고 환자 데이터베이스에 이미지를 저장합니다.
  3. 데이터 분석
    1. 심전도 시스템 설정:
      1. 전원 케이블이 기기와 콘센트에 제대로 연결되어 있는지 확인하세요. 시스템이 시작될 때까지 POWER 버튼을 몇 초 동안 누릅니다.
      2. 화면에서 검색을 선택하고 데이터베이스에서 해당 동물 ID 를 선택하여 분석을 시작합니다.
      3. 제어판의 SONOVIEW 버튼을 누릅니다. 화면의 이미지 내부를 한 번 클릭하여 분석을 시작합니다.
        참고: 이미지는 점선으로 구분됩니다. 이 선은 해석을 시작하기 위해 클릭한 후 연속되어야 합니다.
      4. 트랙볼을 사용하여 화면 오른쪽 모서리에 있는 펄스파파 스펙트럼 도플러 모드에서 단축 이미지를 선택합니다.
      5. 제어판에서 계산기 버튼(figure-protocol-6)을 누르고 화면에서 매개변수 심박수(HR)를 선택합니다. 트랙볼을 사용하여 두 곡선의 최고점에서 최고점으로 커서 선을 배치합니다. 이 작업을 세 번 수행하여 평균 값을 구합니다.
      6. 제어판에서 계산기 버튼(figure-protocol-7)을 누릅니다. 화면에서 매개변수 폐동맥 판막(PV)을 선택하고 매개변수 폐동맥 판막 가속 시간(PV AccT/ET) 뒤에 선택합니다. 트랙볼을 사용하여 커서 선을 곡선의 시작부터 정점까지 배치합니다. 그런 다음 동일한 곡선의 시작에서 끝까지 선을 배치합니다. 이 작업을 세 번 수행하여 평균값을 구합니다(그림 3A).
      7. 제어판의 저장 버튼(figure-protocol-8)을 눌러 데이터를 저장하십시오.
      8. 트랙볼을 사용하여 화면 오른쪽 모서리에 있는 장축 이미지를 선택합니다.
      9. 제어판에서 계산기 버튼(figure-protocol-9)을 누르고, 화면에서 우심실 유출로(RVOT) 매개변수 및 우심실 유출로 직경(RVOT DIAM) 매개변수 뒤에 선택합니다. 트랙볼을 사용하여 RV의 한 벽에서 다른 벽으로 커서를 배치합니다. 이 작업을 세 번 수행하여 평균값을 구합니다(그림 3B).
      10. 제어판의 저장 버튼(figure-protocol-10)을 눌러 데이터와 함께 이미지를 저장하십시오.
      11. 이미지를 외장 하드 드라이브로 전송합니다. 화면에서 SEARCH 를 선택하고 데이터베이스에서 해당 동물 ID 를 선택합니다. 화면에서 내보내기 를 선택하고 외장 하드 드라이브를 선택합니다.

figure-protocol-11
그림 2: 경흉부 심초음파의 흉골 주위 창. (A) 2D 모드 및 (B) 펄스파파 스펙트럼 도플러 모드, (C) 장축에서 단축의 단면 이미지 및 대표 이미지를 획득하기 위한 트랜스듀서 위치의 개략적인 이미지. 약어: Ao = 대동맥; AV = 대동맥 판막; CTRL = 컨트롤; LA = 좌심방; LV = 좌심실; MV = 승모판막; PAH = 폐동맥 고혈압; RA = 우심방; RV = 우심실. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

figure-protocol-12
그림 3: 경흉부 심초음파검사 데이터 분석. (A) PAT/PET 비율 계산을 위한 점선의 위치에 대한 대표 이미지, (B) 우심실 유출 직경을 분석하기 위한 커넥터의 위치에 대한 대표 이미지. 약어: HR = 심박수; PAT = 폐동맥 가속 시간; PET = 폐 박출 시간; PV AccT = 폐동맥 판막 가속 시간; PV ET = 폐동맥 판막 배출 시간; PV AccT/ET = 폐동맥 판막 가속도 시간 대 폐동맥 판막 배출 시간 비율; RVOT Diam = 우심실 유출로 직경; RVOT Area = 우심실 유출로 영역. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

3. 우심실 수축기 혈압

  1. 우심실 수축기 혈압 준비
    1. 기계식 인공호흡기: 기계식 인공호흡기에 다음 매개변수를 설정합니다: 흡기 산소 분율(FiO 2 ), 21%; 일회 호흡량, 8 mL/kg; 호흡수, 70 bpm; 및 호기말 양압(PEEP), 3cmH2O.
    2. 모니터 및 신호 변환기: 천자에 사용되는 19G 두피 정맥 세트를 모니터에 연결하여 압력을 시각화할 수 있습니다.
    3. 다중 채널 생리학적 레코더의 압력 트랜스듀서에 대한 영점 조정 절차:
      1. 압력 변환기를 다중 매개변수 모니터의 적절한 혈역학적 케이블과 채널에 연결합니다.
      2. 두피 정맥의 압력 변환기와 끝 끝을 동물의 흉부와 비슷한 높이에 정렬합니다.
      3. 멀티파라미터 화면에서 zero 버튼을 누릅니다. 압력 변환기에 연결된 두피 정맥을 상하로 이동하고 값이 각각 증가 및 감소하는지 확인합니다.
        중요한 단계: 두피 정맥 세트는 적절한 신호 전달을 보장하기 위해 헤파린 식염수로 채워져야 합니다. 신호 간섭을 방지하기 위해 라인의 기포를 피하십시오.
    4. 다중 채널 생리학적 레코더의 압력 변환기에 대한 교정 절차: 외부 및 아날로그 혈압계를 사용하여 압력 변환기에 적용된 압력이 멀티모미터 모니터 화면에서 관찰된 압력과 유사한지 확인합니다. 그렇지 않은 경우 채널 게인을 조정하십시오.
    5. 개방형 전용 수집 시스템이 있는 컴퓨터의 경우 소프트웨어를 설정합니다.
      1. 프로그램을 열고 화면에서 DataAcquisitionSystem 을 클릭합니다. 그러면 압력 신호를 모니터링할 수 있는 창이 열립니다.
      2. 이 창에서 왼쪽 상단 모서리에 있는 화면의 흰색 화살표를 클릭합니다.
      3. 구성을 묻는 팝업이 나타납니다. 확인을 클릭합니다.
      4. 새 창에서 Physical Channel(물리적 채널)로 이동하여 Browse( 찾아보기)를 클릭합니다.
      5. 키보드의 CTRL 버튼을 사용하여 'ai7'을 제외한 모든 채널을 선택하고 확인을 클릭합니다.
      6. Physical Channel(물리적 채널) 아래에서 Input Terminal Configuration(입력 터미널 컨피그레이션)이 기본값으로 설정됨을 참조하십시오. 측면 화살표를 사용하여 RSE로 변경한 다음 확인을 클릭합니다.
      7. 신호 획득을 확인하고 기준선을 보정할 수 있는 새 창이 열립니다. Load Configuration을 누르고 적절한 구성 파일을 선택한 다음 창 오른쪽에 있는 Load Signals 를 누릅니다.
      8. 신호가 화면에 나타날 때까지 5-10초 동안 기다립니다. 표시되면 신호 0을 클릭하고 신호 6을 선택한 다음 Zero Baseline을 클릭합니다.
      9. 파일 디렉터리로 이동하여 실험 중에 데이터를 저장할 위치를 선택합니다. 오른쪽 아래 모서리에 있는 현재 폴더를 클릭합니다.
      10. 이제 모든 매개변수가 소프트웨어에 설정되었으므로 확인을 클릭합니다. 기본 프로그램 창으로 돌아가서 Acquire를 클릭합니다. 프로그램이 신호 수집을 시작합니다.
      11. 오른쪽 하단 모서리에서 구성에 따라 신호를 선택합니다(신호 6).
        알림: 컴퓨터 모니터의 신호가 변환기 모니터의 신호와 일치하고 두피 정맥 세트가 이동할 때 변동하는지 확인하십시오. 그렇지 않은 경우 계속하기 전에 신호 전송 문제를 해결 하십시오.
  2. 우심실 수축기 혈압 시술
    1. 심장초음파검사 후 87.5mg/kg 케타민과 12.5mg/kg 자일라진의 i.p. 조합을 투여하여 동물을 마취합니다.
    2. 동물이 진정되면 기관 부위에 400μL의 리도카인을 피하(s.c.)로 투여합니다.
  3. 기관절개술
    1. 동물이 진정되면 누운 자세로 눕히고 접착 테이프로 위쪽 발을 열원의 수술대에 고정하여 체온을 유지합니다(예: 가열된 수술대).
    2. 70% 알코올로 목 부위를 청소하십시오. 그런 다음 세제와 물을 넣은 거즈 드레싱을 사용하여 마취된 동물의 목에 있는 털을 적십니다. 켈리 집게에 부착된 면도날로 동물의 목에서 털을 깎습니다.
    3. 치아와 가위가 있는 조직 집게를 사용하여 피부를 절개합니다.
    4. 상악하선을 수축시키고 이빨이 있는 조직 겸자와 구부러진 켈리 집게를 사용하여 주변 근육을 둔탁하게 절개하여 기관을 노출시킵니다.
    5. 구부러진 켈리 집게를 사용하여 기관 아래의 봉합선을 조심스럽게 통과시킵니다.
    6. 봉합선의 느슨한 끝을 사용하여 더 나은 시각화를 위해 기관을 부드럽게 들어 올리고 메스 날을 사용하여 두 개의 연골 고리 사이를 작게 자릅니다. 후두를 절단하지 않도록 연골 고리를 조심하십시오.
    7. 비스듬한 끝이 아래를 향하도록 기관절개술 캐뉼라를 부드럽게 삽입하고 올바르게 위치를 잡은 후 위쪽으로 돌려 약 5개의 고리를 전진시키지만 더 깊게는 하지 않습니다.
      참고: 기관절개술 캐뉼라에 점액이 포함되어 있는 경우 기계식 인공호흡기에 부착하기 전에 주사기로 숨을 내쉬어야 합니다.
    8. 봉합사 라인으로 캐뉼라를 고정하여 제자리에 고정되도록 합니다.
    9. 근육 동물을 마비시키기 위해 2mg/kg 판쿠로늄 브로마이드를 투여합니다.
      참고: 판쿠로늄 브로마이드는 꼬리 정맥 카테터를 통해 정맥 주사하거나 복강내로 주사할 수 있습니다.
    10. 동물을 기계식 인공호흡기에 연결하고 부피 조절 환기 모드에서 테스트 및 구성합니다.
    11. 동물을 기관절개술하고 기계식 인공호흡기에 연결한 상태에서 심장을 노출시킵니다.
  4. 카테터 삽입
    1. 70% 알코올로 가슴 부위를 청소합니다. 그런 다음 거즈 드레싱에 세제와 물을 묻혀 마취된 동물의 가슴에 있는 털을 적신다. 켈리 집게에 부착된 면도날로 동물의 가슴에서 털을 면도합니다.
    2. 흉강을 열려면 xiphoid 돌기의 기저부에서 피부를 절개하여 기관 절개 부위 아래 약 0.5cm에서 멈춥니다.
    3. 갈비뼈와 흉골을 노출시키기 위해 내부 및 외부 늑간 근육을 절단합니다.
    4. 가위로 흉골을 잘라 심장을 노출시키고 켈리 집게를 사용하여 흉강의 양쪽을 잡고 RV에 더 잘 접근할 수 있습니다.
      알림: 시야를 손상시킬 수 있는 과도한 출혈을 최소화하기 위해 항상 흉골을 따라 절단하십시오.
    5. 심장은 심낭으로 덮여 있습니다. 이 얇은 막을 겸자로 제거하여 심실을 구별할 수 있습니다.
    6. 이제 동물이 기관 절개술을 받고 인공호흡기에 연결되었으며 심장이 노출되었으므로 오른쪽 심실 천자를 진행하십시오.
    7. RVSP를 평가하기 전에 컴퓨터가 켜져 있고, LabView가 열려 있으며, 기준선이 신호 수집을 위해 구성되어 있는지 확인하십시오. 관상동맥의 심실간 분지를 참조로 사용하여 RV를 찾습니다. 이 분지는 눈에 보이며 우심실과 좌심실을 분리하는 심실 중격의 위치를 나타냅니다.
    8. 소프트웨어에서 신호 수집이 시작되었는지 확인합니다. 화면에서 저장 버튼을 클릭하고 동물의 ID를 입력합니다.
    9. 헤파린 식염수로 채워진 19G 두피 정맥 세트를 사용하여 기준점보다 약간 위에 구멍을 뚫어 바늘이 너무 깊게 삽입되지 않도록 합니다.
      중요한 단계: 바늘을 과도하게 삽입하면 좌심실에 구멍이 뚫려 폐동맥과 관련이 없는 압력이 가해질 수 있습니다.
    10. 얻은 압력 값으로 펑크의 정확도를 확인하십시오 : 대조 동물의 RVSP, 10-20 mmHg; 폐동맥 고혈압이 있는 동물의 RVSP, 최대 60mmHg; 획득된 압력>80mmHg는 캐뉼라가 좌심실에 도달했을 수 있음을 나타냅니다(그림 4B).
    11. 데이터 신뢰성을 보장하기 위해 최소 10개의 안정적인 압력파 피크를 기록합니다.
    12. 신호 수집이 끝나면 헤파린 주사기를 사용하여 좌심실 또는 복부 대정맥을 뚫어 혈액 채취를 위해 동물에게 헤파린을 투여합니다.
      참고: 헤파린은 꼬리 정맥 카테터를 통해 정맥 주사하거나 좌심실에 직접 주입할 수 있습니다.
    13. 채혈 후 복부 대정맥을 절단하여 피혈로 동물을 안락사시키고 추가 분석을 위해 장기 채취를 진행합니다.
    14. 실험 시작 시 선택한 파일 디렉터리에 신호를 저장합니다. 컴퓨터 폴더에서 파일을 선택하여 이미지를 외장 하드 드라이브로 전송하고 .bin 파일을 외장 하드 드라이브에 복사/붙여넣습니다.

4. 데이터 분석

참고: RVSP에 대한 트랜스듀서 신호를 분석하기 위해 MATLAB에서 사용되는 루틴 코드를 확인합니다(보충 파일 1). 이 연구 프로젝트의 요구 사항에 따라 개발되었습니다.

  1. 프로그램을 열고, MATLAB 화면에서 붙여넣기 찾아보기 버튼()figure-protocol-13을 클릭하고, 컴퓨터의 내장 하드 드라이브에서 적절한 코드가 포함된 파일을 선택합니다.
  2. MATLAB 화면의 왼쪽 모서리에서 트랜스듀서가 인식하는 각 채널에 대한 코드가 포함된 파일 목록을 확인합니다.
  3. 신호(채널 6)를 감지하기 위해 실험 시작 시 선택한 채널 구성에 대한 코드를 선택합니다.
  4. 실행 버튼(figure-protocol-14)을 누르고 외장 하드 드라이브에서 분석할 .bin 파일을 선택합니다.
    중요한 단계: 오른쪽 아래 모서리에서 아카이브 유형을 모든 MATLAB 파일에서 모든 파일로 변경합니다. 그렇지 않으면 .bin 파일이 표시되지 않습니다.
  5. 곡선의 시작 부분과 끝 부분을 한 번 클릭하여 곡선의 최적 영역을 선택합니다. 가장 좋은 영역은 가장 균일한 곡선을 가진 영역이며, 최고점과 최저점이 시각적으로 동일합니다(그림 4A).
  6. 시작(0초)에서 한 번, 끝(10초)에서 한 번 클릭하여 곡선의 10초를 선택합니다(그림 4A).
    참고: X축은 시간(초)을 나타내고 Y축은 압력을 mmHg 단위로 나타냅니다.
  7. 명령 윈도우에서 가장 낮은 최저점 값을 빼고 키보드에서 Enter 키를 눌러 기준선을 조정합니다. 소프트웨어는 모든 데이터를 자동으로 생성합니다(그림 4A).
  8. 두 개의 열에 표시된 데이터를 관찰합니다. 첫 번째는 피크의 시간이고 두 번째는 피크(압력)의 값입니다.
    알림: 펑크에서 얻은 곡선은 RV의 수축기(피크) 및 이완기(저점) 압력을 나타냅니다. MATLAB 분석은 두 값을 모두 제공합니다.
  9. 수축기 혈압의 데이터를 복사하여 .txt 파일에 붙여넣고 시간을 참조하는 값을 삭제합니다.
  10. 평균을 구할 수 있도록 .txt 파일에서 모든 마침표를 쉼표로 변경합니다.
  11. 10개의 피크 압력 값을 선택하고 평균을 구합니다.

figure-protocol-15
그림 4: 우심실 수축기 혈압 데이터 분석. (A) 분석 중 곡선 영역을 선택하는 단계의 대표 이미지. (B) 곡선의 예는 약 80mmHg의 피크를 보여주며, 이는 천공이 좌심실에 도달할 만큼 충분히 깊었음을 나타냅니다. 부드럽게 뒤로 당겨진 후 우심실강에 도달했습니다. 첫 번째 단계에서 나타나는 곡선에서 볼 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

5. 우심실 비대 지수

  1. 절차
    1. 실험 프로토콜을 시작할 때 동물의 체중을 측정합니다.
    2. RVSP를 측정한 후 피를 흘려 동물을 안락사시키고 흉강에서 장기를 일괄적으로 제거하여 안락사된 동물의 심장을 분리합니다.
    3. 심장 기저부의 혈관(대동맥, 폐동맥, 대정맥, 폐정맥)을 절개합니다.
      중요한 단계: 오른쪽과 왼쪽 귓바퀴를 절개하지 않도록 주의하십시오.
    4. 거즈로 심장을 말리고 정밀 저울에 측정된 마른 심장 전체의 무게를 기록합니다.
    5. 왼쪽과 오른쪽 아트리움을 해부하여 버립니다.
    6. S와 연결된 LV에서 RV를 분리합니다.
    7. 각 구성 요소를 건조시키고 거즈로 해부하고 정밀 저울에 별도로 측정 한 RV 및 LV + S의 무게를 기록합니다.
  2. 데이터 분석
    1. 우심실 비대 지수를 Fulton's index로 계산하여 RV 자유 벽의 무게와 체중에 의해 보정된 LV + S 벽의 무게를 비교하여 RV 비대를 평가할 수 있습니다.
      figure-protocol-16
      참고 : 대조 동물의 Fulton's index, 최대 0.4 mg; PAH가 있는 동물의 풀턴 지수, >0.4mg.

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결과

통계 분석을 위해 각 변수는 Shapiro-Wilk 검정을 사용하여 정규성 및 분산에 대해 검정되었습니다. 데이터는 표준 편차± 수단으로 표시됩니다. 쌍을 이루지 않은 t 테스트는 대조군(CTRL) 및 폐동맥 고혈압(PAH) 그룹(p<0.05)의 입자 농도를 비교하는 데 사용되었습니다.

PAH의 동물 모델에서의 심초음파학적 변화
그림 4는 PAH(0.43 ± 0.01ms)가 있는 동물에서 CTRL 동물(0.26 ± 0.02ms, p = 0.0003)보다 PAT/PET 비율이 낮았음을 보여주며, 이는 폐혈관 저항이 증가하면 폐동맥의 혈류 패턴이 수정되어 PET에 비해 PAT가 감소함을 시사합니다. 즉, 이는 RV가 폐혈관 저항을 극복하는 데 어려움을 반영하며, 이는 PAH의 발달을 암시합니다(그림 5B). RV 유출 ...

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토론

PAH는 과도한 혈관 재형성을 특징으로 하는 진행성 질환으로, 폐 혈관 저항을 증가시켜 RV 후하중 증강을 초래한다14. 따라서, RVSP는 PAH15의 중증도와 직접적인 상관관계가 있는 기능 변수를 나타냅니다. 시간이 지남에 따라 RV의 적응 반응은 보상적 동심원 비대(Fulton's index)16 및 심실 확장(RV 유출 직경으로 측정)17입니다. 또한, 증가된 폐혈관 저항은 폐동맥의 혈류 패턴을 수정하여 PET17에 비해 PAT를 감소시키며, 이는 폐혈관 저항을 극복하는 RV의 어려움을 직접적으로 반영합니다. 이 세 가지 매개변수는 PAH의 중증도를 특징짓고 심장과 폐 상호 작용의 혈역학적 및 구조적 변화에 대한 포괄적인 관점을 제공합니다. 또한, 이...

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공개 사항

저자는 선언할 이해 상충이 없습니다.

감사의 글

저자는 실험에 도움을 준 안드레 베네디토 다 실바(André Benedito da Silva), 동물 보호를 해준 베로니카 크리스티나 도스 산토스 리마(Verônica Cristina dos Santos Lima), 영어 문법 교정을 해준 로나 오브라이언(Lorna O'Brien)에게 감사를 표했다. 이 연구는 리우데자네이루 국가 연구 재단(FAPERJ E-26/202.766/2018, E-26/010.001488/2019)의 지원을 받았습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Reagents
Alcohol 70%MontenegroALC70-001
전도성 젤MercorCG-002
식염수(NaCl 0,9%)BioPharmaSAL-009
Instruments
19 G 두피 정맥 세트DescarpackSVS-19G
곡선 켈리 집게ABC instrumentos cirurgicosCKF-003
켈리 집게ABC instrumentos cirurgicosKF-004
바늘 (18, 22, 26g)DescarpackNDL-MIX
페트리 접시GlassLabPD-150
면도날ABC instrumentos cirurgicosRB-005
메스ABC instrumentos cirurgicosSC-006
가위ABC instrumentos cirurgicosSCIS-007
봉합선ABC instrumentos cirurgicosSUT-008
주사기(1, 3 및 5mL)DescarpackSYR-135
기관절개술 캐뉼라MedTechTC-010
핀셋ABC instrumentos cirurgicosTWZ-011
약물
덱스트로케타민 염산염 5%Crist&aa급성; liaDXT-00587.5 mg/kg 복강내
이소플루란 1 mL/mL 240 mLCrist&aa급성; liaISO-2402.5% 흡입 용액
리도카인 염산염 1%Cristá 리아LID-001400 & 마이크로; L 피하 국소
모노크로탈린시그마-알드리치C240160 mg/kg 복강내
판쿠로늄 브로마이드 2 mg/mL크리스트&급성; liaPAN-0022 mg/kg 정맥 주사
나트륨 헤파린 5000 IU/mLCristá liaHEP-50001mL 자
일라진 염산염 2%SyntecXYL-00212.5mg/kg 복강
장비
GraphPad Prism 9GraphPad Software, IncGP9
네트워크 다중 매개변수 수의학 모니터 LifeWindow 9xDigicare 동물 건강LW9x
LabView 소프트웨어National Instruments, Corp.LV-2019
MATLAB R2019a(버전) 소프트웨어The MathWorks, Inc.- MATLAB-2019
모니터 및 신호 변환기MedTechMST-015
정밀 스케일SartoriusPS-020
R540 마우스 및 쥐 동물 마취 기계RWD Life Schience Co., LTDR540-ANA
스케일오하우스SCL-025
Servo-i 기계식 인공호흡기 Getinge ABSERVO-IFiO2 = 21%; 일회 호흡량 = 8ml/kg, 호흡수 = 70bpm 및 PEEP = 3cmH2O
SonoView 소프트웨어SONOTEC Ultraschallsensorik Halle GmbHSV-2020
UGEO HM70A 시스템 삼성전자ô nica da Amazô nia LTDAHM70A
G*Power 3.1.9.7Dü 대학교; 셀도르프, 독일gpower

참고문헌

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