양의 심장 기능 및 폐고혈압 심초음파 평가

요약

이 프로토콜은 진화하는 기관지폐 이형성증의 양 모델에서 심장 구조, 기능 및 폐고혈압을 심초음파로 평가하는 방법을 설명합니다. 이 방법은 심폐 질환의 연속 평가를 가능하게 하며, 신생아 및 성인 심혈관 질환의 다른 대형 동물 모델에도 적용할 수 있습니다.

초록

조산은 심실 기능 저하와 심장 구조 변화 등 심장 기능 장애와 강하게 연관되어 있으며, 이는 진행성 심부전과 기타 단기 및 장기 이환으로 이어질 수 있습니다. 그러나 조산아의 심장 기능 장애의 자연사는 명확하지 않습니다. 암양 모델(BPD-PH)에서는 양을 110–128일(만삭 약 145일)에 분만하고 기계적으로 인공호흡을 합니다. 새끼 양들은 조산으로 인한 심폐 합병증을 겪는데, 여기에는 폐포조직학에서 폐포 단순화(BPD의 특징)와 심장초음파에서 폐혈관 저항력 증가 징후가 나타나는데, 이는 BPD-PH의 진화와 일치합니다. 이 글은 조산과 과거 조산양(출생 후 약 2개월 이내)에서 심장 형태계측과 기능을 심초음파로 연속적으로 평가하는 프로토콜을 설명합니다. 이 프로토콜은 미국 심초음파 학회의 지침을 수정하여 개발되었습니다. 심장초음파는 삽관 및 중간 정도 진정된 양에게 침상 초음파 시스템을 사용하여 연속적으로 시행됩니다. 심방 및 심실 치수, 우심실 및 좌심실 기능, 그리고 PH 관련 측정값은 각 심초음파 평가에서 얻어집니다. 측정값은 재현 가능하며 임상 상태와 상관관계가 있습니다. 이 심장 구조 및 기능 평가를 위한 심초음파 프로토콜은 BPD-PH의 특성화와 치료 접근법 평가를 가능하게 합니다.

서론

진화하는 기관지폐 이형성증 및 폐고혈압(BPD-PH) 모델인 램 모델은 신생아 중환자실(NICU)에서 조산아가 경험하는 발달 폐 단계와 임상 치료 환경을 모두 재현합니다. BPD-PH 진화 모델에서 양은 110일 임신(폐 발달의 후기 관 단계, 22–24주에 해당)부터 만삭(145일)까지 다양한 임신 주기를 거치며 기계적으로 환기됩니다. 심폐 질환 발병을 위해 양은 최대 6개월간 추적 관찰됩니다. 이 모델은 조산아의 산소가 풍부한 가스를 이용한 기계적 환기로 인한 병태생리와 조직병리학을 재현하며, 여기에는 폐포 단순화와 두꺼워진^{비격 1}을 포함합니다. BPD-PH 양 모델의 강점은 인간 발달 폐 단계와 유사함과 비교적 큰 양 크기 덕분에 빈번한 혈액 채취와 NICU²에서 직접 수입한 임상 도구를 사용할 수 있다는 점입니다. 여기서는 양의 심장 기능 및 폐고혈압(PH) 평가를 위한 연속 심초음파 프로토콜을 보고합니다.

BPD-PH는 조산에서 흔하고 중요한 심폐 합병증입니다. ^3,4,5. 임신 주수와 출생 체중이 낮은 영아는 BPD 및 BPD-PH³의 위험이 가장 높습니다. BPD-PH는 조산과 기계적 및 산화 스트레스로 인한 비정상적인 폐 발달이^수개월에 걸쳐 혈관 재형성을 초래할 때 발생합니다. 이로 인해 폐혈관 저항이 증가하여 우심실 긴장과 심한 경우 부전이 발생하고, 궁극적으로 후기 영아기와 유아기의 이환율과 사망률을 증가시킵니다.

심초음파는 우심실과 좌심실의 여러 해부학적·생리학적 특징을 비침습적으로 연속적으로 평가할 수 있게 해줍니다. 미국 심장초음파학회는 소아 흉부 심장초음파 검사 지침을 발표했습니다 ^6,7. BPD-PH의 신생아 양 모델과 같은 전임상 모델에는 유사한 지침이 존재하지 않습니다. 여기서는 신생아 양 모델에 맞게 수정된 심초음파 프로토콜을 제시합니다. 양의 흉부와 복부 구획의 해부학적 특성상 하 관측 관점은 제한적이지만, 첨단 및 흉부 측 관점은 쉽게 얻을 수 있습니다. 이 관점은 심실 중격 위치, 폐동맥 가속 시간(PAAT), 삼첨판 고환 평면 수축기 외출(TAPSE), 삼첨판 역류, 우심실(RV) 변화 분적(FAC), 좌심실(LV) 박출률(EF) 등 여러 매개변수를 사용하여 심장 기능과 PH를 포괄적으로 평가할 수 있게 합니다. 더 나아가, 심장 초음파 측정값과 임상 상태 및 심장 카테터 삽입 결과를 상관관계 분석하여, BPD-PH 램 모델에서 심장 초음파가 비침습적 심장 평가 방법으로서 유용함을 검증하였습니다.

프로토콜

모든 실험 절차는 유타 대학교 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 동물 취급 및 훈련 기준을 준수하여 수행되었습니다.

1. 절차 설정

1. 양을 엎드린 자세로 슬링에 올려놓으세요.
2. 별도의 언급이 없는 한, 이 프로토콜에서 설명된 대부분의 심초음파 관측에서는 양의 왼쪽에 심장초음파 검사를 위치시키십시오.
3. 초음파 기계를 슬링 장치 머리 쪽으로 배치하여 심장 초음파사가 왼손으로 조작 장치를 조작하고 오른손으로 트랜스듀서를 잡을 수 있도록 하세요.
4. 어시스턴트를 이용해 양을 위치시키고, 어시스턴트는 양의 반대편에 위치하세요. 흉부 심장초음파 영상 획득에 사용되는 실험 장비와 양 위치 측정은 그림 1 을 참조하십시오.
5. 시술 내내 산소포화도(SpO₂), 동맥 혈압, 심박수를 모니터링하세요. SpO₂가 2분 동안 <90% 유지, 심박수가 분당 <60회, 호흡수가 분당 >100회임, 또는 동맥 혈압이 시술 전 기준치보다 >15% 감소하면 시술을 중단하거나 시술 중단하세요.

그림 1. 양의 흉부 심장초음파 영상 획득을 위한 실험적 설정. 슬링 안에서 양의 위치를 보여주는 대표적인 세팅입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

2. 초음파 기계 설치

1. 식별자, 체중, 혈압(수축기, 이완기, 평균 혈압)을 포함한 피험자 정보를 기록하세요.
2. 원하는 트랜스듀서를 선택하세요. 양의 경우, 12S(5–11 MHz) 위상 배열 심장 변환기를 사용하세요.
3. 가능하다면 심장 영상용 초음파 프리셋을 선택하세요.
   참고: 심초음파 획득 시 일관된 생리학적 조건(예: 심박수, 호흡 상태, 진정 수준)을 유지해야 하며, 이러한 요인들이 도플러 유도 측정에 영향을 줄 수 있습니다.

3. 램 위치 및 트랜스듀서 위치

1. 표준 흉부 초음파 관측을 얻기 위해 필요한 정확한 양 위치와 변환기 위치는 출생 임신 주수, 출생 후 나이, 폐 팽창, 복부 팽창 정도에 따라 달라질 수 있습니다.
2. 엎드린 자세로 시작하는데, 양의 왼쪽 다리는 자연스럽게 가슴에 접혀 슬링에 얹혀 왼쪽 겨드랑이와 가슴을 아래에서 노출시킵니다. 최적의 시야를 얻기 위해 새끼 양의 위치를 필요에 따라 조절하세요. 필요하다면 새끼 양을 슬링 안에서 부분에서 완전한 오른쪽 측면 탈근 자세로 위치시키세요.
3. 초음파 젤을 트랜스듀서 팁과 램 가슴벽에 적용하여 초음파 전도가 최적으로 되도록 하세요.
   참고: 아래에 설명된 관점은 일반적으로 흉부의 더 복측 측면(즉, 흉골 쪽)의 3번째에서 6번째 늑간극 사이에서 촬영된 것입니다.

4. 표준 꼭대기 관점 획득

참고: 꼭대기 시점은 조산과 만삭 양에서 더 쉽게 얻어집니다. 우리 경험상, 양이 2개월 이상 나이가 들수록 가슴이 커지고 심장 꼭대기가 가슴벽에서 멀어지기 때문에 왼쪽 흉부에서는 이러한 시야를 얻기 어렵습니다.

1. 트랜스듀서를 5번째에서 6번째 늑간에 위치시킵니다.
2. 트랜스듀서를 오른쪽 어깨 쪽으로 향하게 하세요.
3. 트랜스듀서 지시기를 새끼 양의 왼쪽 귀 쪽으로 등을 향하게 하는 것부터 시작하세요.
4. 표준 첨단 4방(A4C) 시점을 얻으려면, 트랜스듀서 꼬리를 후방향으로 부채로 돌리고, 필요에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시켜 우심실과 좌심실의 최대 외곽 경계가 보이고, 단축 없이 우심방과 좌심방을 시각화할 수 있습니다. 최적의 A4C 관점에서는 삼첨판과 승모판이 보이지만, 좌심실 유출로(LVOT)는 보이지 않습니다(그림 2A)^6,7.
5. A4C 뷰를 얻으면 다음 매개변수를 얻습니다:
   1. RA 및 LA 치수, RV 크기, RV FAC, 주관적 중격 위치 평가, LV 박출률(아래에 설명된 LV 중심 첨단 2 챔버 뷰 필요)을 측정하기 위해 최소 3회 심장 사이클(5–7 사이클 권장)의 시네 루프를 기록^하세요.
   2. 커서를 외측 삼첨변 고리와 정렬하고^M 모드로 ^6,7,8을 따라 TAPSE를 측정합니다.
   3. 커서를 측면 승모판 고리와 정렬하고 M-^{모드 추적을} 기록하여 승모판 고리 평면 수축기 이동(MAPSE)을 측정합니다.
6. A4C 뷰를 유지하면서 컬러 도플러를 추가하고, 커서를 도플러 흐름과 최대한 평행하게 위치시키고(이상적으로는 인소네이션 각도를 <20°로 설정) 다음 매개변수를 얻습니다:
   1. 삼첨판 역류 존재와 최고 속도를 평가하기 위해 관심 영역 박스를 삼첨판 위에 올려놓고, 커서를 삼첨판을 통과하는 색상 신호와 평행하게 정렬하며, 연속파 도플러 추적 ^6,7을 기록합니다.
   2. 승모판 역류 유대와 최대 속도를 평가하기 위해 관심 영역 박스를 승모판 위에 올려놓고, 커서를 승모판을 통과하는 색상 신호와 평행하게 정렬하며, ^6,7,10 경로를 따라 연속파 도플러 추적을 기록합니다.
   3. 관심 영역 박스를 승모판 위에 올려놓고, 커서를 승모판 유입을 통과하는 색상 신호와 평행하게 정렬하며, 이완기 동안 개방된 승모판 잎 끝에 샘플 게이트를 위치시키고, 펄스파 도플러 검사를 ^{6,7을 추적하여} 승모판 유입 E 및 A 파(E/A 비율)를 측정^{합니다. 10}.
7. LV 중심 A2C 뷰를 얻으세요:
   1. A4C 뷰와 트랜스듀서의 꼭짓 위치를 유지한 채, 트랜스듀서를 LV 축을 따라 반시계 방향(약 45°–90°)으로 회전시켜 RA와 RV가 사라지고 LV와 LA가 보이는 LV A2C 뷰가 보일 때까지 합니다(그림 2B).
   2. 심슨 방법 ^6,7,11에 따라 LV 박출률에 필요한 심실 집중 A2C 뷰에서 최소 3개의 심장 사이클(5–7 사이클 권장)의 시네 루프를 기록하세요.
      참고: 승모판 역류 및 유입에 대한 추가 평가는 4.6.2 및 4.6.3 단계에서 설명된 방법을 사용하여 LV 중심 A2C 뷰에서 얻을 수 있습니다.
8. LVOT 초점 중심 꼭지 5챔버(A5C) 뷰를 얻으세요:
   1. 표준 A4C 뷰로 돌아가 트랜스듀서를 약간 회전 조정하며 앞으로 기울여 LVOT가 보이도록 합니다(그림 2C).
   2. LVOT 속도 시간 적분을 측정하기 위해 커서를 LV 유출구와 평행하게 정렬하고, 게이트를 대동맥판 고리 바로 근처에 위치시키며, 펄스파 도플러 추적을 통해 LVOT VTI를 측정합니다. VTI와 대동맥판 고리 직경(PLAX에서 얻고 아래 6.2.2단계에서 설명됨)을 사용하여 성인의 좌심실 심박출량(CO)을 추정하며, 다음 공식 6,7,12,13을 사용합니다:
      

그림 2. 양의 대표적인 첨단 및 흉골 부측 장축 심초음파 관점. (A) 수축말기의 표준 첨단 4방(A4C) 관점. (B) 수축말기 LV와 LA를 강조하는 심실 중심 2챔버(A2C) 뷰. (C) 좌심실 유출로를 보여주는 LVOT 중심 첨단 5방(A5C) 모습. (D) 대동맥판막과 상행 대동맥을 포함한 흉골 측 장축(PLAX) 뷰. Ao, 대동맥; LA, 좌심방; 좌심실, 좌심실; LVOT, 좌심실 유출로; 오른쪽 심방의 RA; RV, 우심실. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

5. 흉골 단축 시야(PSAX) 획득

1. 트랜스듀서를 흉골 근처 4번째와 5번째 늑간극 사이에 위치시키고, 지시자는 등을 향하고 약간 후쪽 방향으로 배치합니다.
2. PSAX 뷰를 미세 조정하려면 트랜스듀서를 흉골에서 멀리 밀어내고, 약간 양쪽으로 회전시키며, 트랜스듀서 꼬리를 두개나 후쪽으로 부채질하여 대동맥판 정면을 PSAX로 볼 수 있게 합니다(그림 3A).
3. 대동맥판막이 시야 중앙에 위치한 상태에서 트랜스듀서 꼬리를 부채질하여 우심실 유출로(RVOT)와 폐동맥(PA)이 보일 때까지 작동시킵니다(그림 3B). 컬러 도플러를 추가하면 다음과 같은 것을 얻을 수 있습니다:
   1. 컬러 도플러를 사용해 흐름 방향과 영상 품질을 평가하고, 커서를 흐름과 평행하게 정렬하며, 게이트를 폐판막 바로 근처에 배치하고, 펄스파 도플러 추적을 얻어 PAAT를 측정합니다(그림 3D)^13,14.
   2. 개성 동맥관의 존재와 흐름 방향을 컬러 도플러와 펄스파 도플러¹⁵를 사용하여 평가합니다.
4. 대동맥판 정면의 PSAX 뷰로 돌아가 트랜스듀서 꼬리를 머리 쪽으로 부채질하여 승모판 높이에서 PSAX 뷰를 얻으세요. 중간 유두근 수준에 도달할 때까지 계속해서 부채질을 하세요(그림 3C).
   1. 최소 3개의 심장 주기(5–7회 권장)로 구성된 시네 루프를 기록하여 심실 내 중격 위치와 두께를 평가하고, 좌심실 말단 수축기 편심률(LVesEI) 및 RV:LV 말단 수축기 직경 비율 ^6,7을 측정합니다.

그림 3. 양의 대표적인 흉부 측근 단축 심초음파 시점. (A) 대동맥판 높이의 흉골 단축 시야. (B) 트랜스듀서 팬닝 후 우심실 유출로(RVOT)와 폐동맥을 보여주는 흉골 단축 시점. (C) 중간 유두근 수준에서 얻은 흉골 측근 단축 시야. (D) 폐동맥 가속 시간(PAAT) 측정에 사용되는 대표적인 펄스파 도플러 추적 방법. Ao, 대동맥; AV, 대동맥판; LA, 좌심방; PA, 폐동맥; PAAT, 폐동맥 가속 시간; 정맥, 우심실; RVOT, 우심실 출혈로. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

6. 흉골 측근 장축 시야(PLAX) 획득

1. 트랜스듀서를 대동맥판 전면의 PSAX 뷰로 다시 부채질한 뒤, 트랜스듀서를 약 90° 회전시켜 지시가 두개골 방향으로 위치하도록 하여 PLAX 뷰를 얻습니다(그림 2D).
   참고: 트랜스듀서 꼬리를 흔들면 뇌 쪽으로 좌심 꼭대기가 더 많이 노출되고, 트랜스듀서 꼬리를 흔들면 후쪽으로 LVOT와 상행 대동맥이 더 많이 노출됩니다.
   참고: 어느 자세든 트랜스듀서 꼬리를 위쪽(척추 쪽) 부채질하면 LV 유입이 노출되고, 트랜스듀서 꼬리를 아래쪽(다리 쪽)으로 부채질하면 LOT, 대동맥판, 상행 대동맥이 더 많이 노출됩니다.
2. PLAX 뷰에서 다음 매개변수를 얻습니다:
   1. 심실의 단축 비율을 측정하기 위해 커서를 LV의 장축에 수직으로 정렬하여 중심실에서 소축을 교차시키고, M 모드 추적 ^6,7을 기록합니다.
   2. PLAX 뷰를 최적화하여 LVOT와 대동맥판을 시각화하여 대동맥판 고리 직경을 측정합니다. 수축말기 판막 힌지 지점에서 대동맥판막 환팔의 직경을 측정하기 위해 최소 한 번의 심장 주기를 시네 루프로 기록하세요. 이 값과 VTI를 사용하여 앞서 설명한 6,7,12,13의 심박출량을 추정합니다.

7. 오른쪽 가슴에서 추가 시야 확보

1. 필요에 따라 위에서 설명한 유사한 방법을 사용하여 오른쪽 가슴에서 추가적인 PSAX 및 PLAX 뷰를 얻을 수 있습니다.

결과

미국 심장초음파학회(ASE) 소아 심장초음파 지침에서 권장하는 대부분의 표준 관점은 양에서 얻을 수 있습니다. 표준 A4C 뷰, A2C 뷰, LVOT 포함 A5C 뷰를 시각화할 수 있습니다(그림 2A–2C). 흉골 측근 장축 시점(LBOT을 포함)도 가능합니다(그림 2D). 대동맥판, 폐동맥, 유두근 수준을 포함한 흉골 측 단축 시야 전체 자료를 얻을 수 있습니다(그림 3A–3C). 폐동맥 도플러 영상은 PAAT 계산을 가능하게 합니다(그림 3D). 양의 흉부와 복부 구획의 해부학적 특성상 늑하 또는 흉골상부 관측을 얻는 것은 현실적으로 불가능합니다.

토론

심초음파는 BPD-PH가 진화하는 조산과 임신 주수 보정 후 최대 2개월까지 포함된 조산과 이전 조산양의 심장 구조, 기능 및 pH를 비침습적으로 평가하는 방법을 제공합니다. 신생아 양 심초음파의 중요한 측면은 확립된 가이드라인에 기반한 표준화된 프로토콜을 사용하고, 인간 영아에서 임상적으로 사용되는 영상 획득 및 측정에 동일한 엄격함과 모범 사례를 적용하는 것입니다.

다른 연구자들은 양과 같은 반추동물에서는 신뢰할 수 있는 심장 초음파 영상이 오직 오른쪽 흉부에서만 얻을 수 있다고 보고했습니다. 그러나 조산과 새끼 양(임신 주수 보정 후 약 2개월 이내)에서만 유일하게 왼쪽 가슴의 첨단 시야와 양의 우측과 왼쪽 양쪽에서 흉골 측근 단축 및 장축 시야를 얻을 수 있다는 점이 특징입니다. 이는 신생아 새끼 양의 비교적 좁은 직경과 용골 모양의 흉부 때문에 가능하며, 이는 고령 반추동물보다 심장이 왼쪽 흉벽에 더 가까이 위...

재료

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이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
Phased-array 심장 변환기	GE	H44901AB	12S-RS 프로브; 4.5–12.0 MHz
동물 위치 지정용 슬링	현장에서 고강도 직물로 제작	N/A	영상 촬영 중 양을 등잠자세로 지지하는 데 사용
초음파 젤	Parker Laboratories, Inc.	PLI 01-08	Aquasonic 100 초음파 전송 젤
초음파 이미징 시스템	GE	H48232DM	Vivid iq Vet v208

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