마우스에 Transthoracic Echocardiography

심초음파 측정을 수행하기 전, 마우스를 가열된 EKG 보드 위에 올리고 스테이지에 내장된 ECG 전극에 발을 테이프로 고정합니다. 실험 전 과정 동안 적절한 마취 수준과 체온을 유지합니다. B 모드로도 알려진 단축 모드를 사용합니다.

외측 및 내측 유두근과 모든 심근벽이 쉽게 보일 때 적절한 영상을 얻은 것입니다. 수축기 심장 기능을 평가하고 정량화하기 위해 뷰잉 모드를 M 모드로 변경할 수 있습니다. 좌심실 후벽을 타겟팅한 후, 조직 도플러 영상 모드를 사용하여 이완기 기능 측정값을 정량화할 수 있습니다.

4-챔버 뷰 모드에서는 승모판과 중격벽의 적절한 이미지를 얻을 수 있습니다. 마지막으로, 펄스파 도플러 모드로 변경하여 승모판의 혈류 패턴을 시각화할 수 있습니다. 안녕하세요, 저는 베일러 의과대학 분자 생리학 및 생물물리학과 Zander Wars 박사 연구실의 Jonathan Repress입니다.

오늘은 생쥐의 경흉부 심초음파 검사 절차를 보여드리겠습니다. 저희 실험실에서는 시간에 따른 심장 기능과 크기를 연구하기 위해 이 기술을 사용합니다. 그럼 시작하겠습니다.

영상 촬영 연구 하루 전, 마우스를 마취시킨 후 넥라인부터 가슴 중간 높이까지 털 깎이 기구로 털을 깎습니다. 그 다음 제모 크림을 사용하여 남은 체모를 제거하고, 공막의 건조를 방지하기 위해 양쪽 눈에 dura loop gel을 도포합니다. 마취된 마우스를 ECG 리드가 내장된 가열 패드 위에 앙와위(supine position)로 놓습니다.

체온을 유지하기 위해, 코 부분을 마취 시스템에 연결된 노즈 콘(nose cone) 내에 위치시켜 시술 전반에 걸쳐 안정적인 진정 상태를 유지하십시오. 필요한 경우, 목표 심박수를 450 ± 50 beats per minute(BPM)으로 맞추기 위해 마취 수준을 조절할 수 있습니다. 직장 프로브를 조심스럽게 삽입하여 가열 패드를 통해 체온을 지속적으로 모니터링하고 조절하십시오.

온도와 심박수의 완만한 변화조차 심장 기능에 영향을 미치므로, 체온을 좁은 범위 내에서 유지하는 것이 중요합니다. 생쥐의 네 발에 전도성 젤을 바르고 ECG 전극에 테이프로 고정하십시오.

이 절차를 시작하려면 가슴 부위, 특히 심장 윗부분에 초음파 젤을 도포하십시오. 초음파 영상 촬영을 방해할 수 있으므로 젤 내부에 기포가 생기지 않도록 주의하십시오. 마이크로 매니퓰레이터를 사용하여 머리를 약간 비스듬히 든 상태로 마우스를 약간 위쪽 방향으로 고정하십시오.

초음파 프로브와 심장이 90도 각도를 유지하도록 고정합니다. 단축 초음파 측정(short axis echocardiographic measurements)을 시작하려면 프로브를 흉부 위에 수직으로 내립니다. 이때 프로브를 흉골 바로 위에 배치하면 신호가 왜곡될 수 있으므로 주의하십시오.

먼저, 흉골 주변 단축 방향의 뷰를 얻기 위해 2차원 영상 또는 B 모드를 수행하고, 전체 이미지를 얻을 수 있도록 프로브의 관찰 영역을 조정합니다. 동물의 심장 크기에 따라, 이 방향에서의 적절한 이미지에는 좌심실과 우심실벽의 일부가 포함됩니다. 화살표는 전외측 및 후내측 유두근, 좌심실의 후벽과 전벽, 심실중격벽, 그리고 우심실벽의 일부를 나타냅니다.

다음으로, 심장 크기와 수축력의 정밀한 측정을 위해 1차원 뷰를 제공하는 M-모드 심초음파를 사용하여 수축기 좌심실 기능 파라미터의 사후 평가를 위한 영상을 획득합니다. 흉골 옆 단축 뷰를 유지한 상태에서 조직 도플러 영상법(TDI)을 수행하여 심근 운동 속도를 측정할 수 있습니다. 방사형 축 평가를 위해 좌심실 후벽을 포함하도록 관심 영역(ROI)을 설정합니다.

획득한 파형은 이완기 기능을 평가하기 위한 4개의 피크를 가지며, IVRT, ePrime, AP prime 및 I-V-C-T-S prime는 수축기 속도를 나타냅니다. 이러한 파라미터들은 이후 대표 결과 섹션에서 설명될 것입니다. 펄스파 도플러(Pulse wave doppler) 또는 PWD는 심근 조직의 특정 깊이에 있는 좁은 영역 내의 혈류 속도를 측정하는 데 사용될 수 있습니다.

승모판 혈류 패턴을 영상화하려면, 동물을 트렌델렌부르크 자세(trendelenburg position)로 뒤로 기울이고, 프로브가 심장 첨부와 직교하도록 위쪽으로 기울입니다. 이제 ISO fluorine 수치를 높여 심박수를 300에서 350 BPM으로 낮추면, 승모판의 움직임이 느려집니다. 비교 연구를 위해서는 동물 간에 유사한 심박수를 유지하는 것이 중요합니다.

승모판의 움직임을 시각화하여 판막을 가로지르는 혈류를 측정하기 위한 기준점으로 활용합니다. 승모판을 통과하는 혈류 패턴을 측정합니다. PWD를 사용하면 특징적으로 두 개의 파형이 관찰되는데, 하나는 초기 EWA의 심실 수동적 충만을 나타내며, 다른 하나는 심방 수축에 의한 능동적 충만과 일치합니다.

건강한 심장의 심방 a파에서 EWA 속도는 A파의 속도보다 약간 더 높습니다. 모든 측정이 완료되면 가열된 ECG 패드 위에서 동물을 회복시키고 마취를 중단하십시오. 마우스가 깨어나면 케이지로 돌려보냅니다.

여기서는 흉골연 단축 단면에서 얻은 2D 심초음파 영상 또는 B 모드를 보여주며, 여기에는 좌심실 전벽과 후벽, 심실중격벽 및 외측벽이 나타나 있습니다. 좌심실 내강의 직경은 좌심실 내경으로 측정할 수 있습니다. 별표는 후내측 유두근을 나타냅니다.

다음 2D 심초음파 영상 또는 B 모드는 정점 4강 뷰(apical four chamber view)로, E 및 peak velocities를 결정하기 위해 승모판 부위를 보여줍니다. MVAL은 승모판 전첨을 나타내며, MVPL은 승모판을 나타냅니다.

후엽 RV는 우심실을 나타내며 LV는 좌심실을 나타냅니다. 이 대표적인 M 모드 추적 영상에서 큰 화살표는 좌심실의 수축기말 직경 ESD와 이완기말 직경 EDD를 나타냅니다.

LV A WDS는 이완기 및 수축기 동안의 좌심실 전벽 두께를 나타내며, L-V-P-W-D-S는 각각 좌심실 후벽 두께를 나타냅니다. LV 후벽의 조직 도플러 영상에 대한 대표적인 트레이싱이 여기에 표시되어 있으며, 여기서 IVRT는 등용적 이완 시간을, IVCT는 등용적 수축 시간을 나타냅니다. ePrime 파동은 LV의 초기 이완기 충만 중 승모판 환의 움직임에 해당하며, APR 파동은 LV 후기 충만 중 심방 수축에서 기인합니다. S prime는 수축기 속도를 나타냅니다.

승모판 엽 끝단의 펄스 파형 도플러 기록을 통해 승모판 유입 속도 패턴을 확인할 수 있으며, 이를 통해 이완기 초기 속도, 이완기 후기 속도(이완기 수축 포함) 및 E/A 비율을 도출할 수 있습니다. IVRT 또한 이완 기능과 충만압을 특성화하는 유용한 변수입니다. 이 추적 기록의 ET는 건강한 심장의 박출 시간을 나타냅니다.

여기서 관찰된 바와 같이 EWA 속도는 a wave의 속도보다 약간 더 빠릅니다. 지금까지 마우스의 경흉부 심초음파 검사 수행 방법을 살펴보았습니다. 본 절차를 수행할 때 동물 모델을 적절하게 다루고 마취 수준을 그에 맞게 조절해야 함을 유의하시기 바랍니다.

여기까지입니다. 시청해 주셔서 감사드리며, 실험에서 좋은 결과 있으시길 바랍니다.