Beoordeling van de rechter ventrikel structuur en functie in een muismodel van longslagader Vernauwing door Transthoracale Echocardiografie

Summary

Rechterventrikel (RV) disfunctie is cruciaal voor het ontstaan ​​van hart-en vaatziekten, maar beperkt voorhanden zijn voor de evaluatie ervan. Recente ontwikkelingen in de echografie zorgen voor een niet-invasieve en accurate optie voor longitudinale RV studie. Hierin hebben we een stap-voor-stap echocardiografische onder toepassing van een muizenmodel van drukoverbelasting detail.

Abstract

Opkomende klinische gegevens ondersteunen het idee dat RV disfunctie is essentieel voor de pathogenese van cardiovasculaire ziekte en hartfalen ^1-3. Bovendien is de RV significant beïnvloed bij longziekten zoals pulmonale hypertensie (PAH). Bovendien, de RV opmerkelijk gevoelig cardiale ziekten, waaronder linker ventrikel (LV) dysfunctie, valvulaire ziekte of RV infarct ^4. Om de rol van RV in de pathogenese van hartziekten begrijpen, betrouwbare en niet-invasieve methode om structureel en functioneel naar de RV essentieel.

Een niet-invasieve trans-thoracale echocardiografie (TTE) gebaseerde methode werd opgesteld en gevalideerd voor het toezicht op dynamische veranderingen in RV structuur en functie bij volwassen muizen. RV stress te leggen, hebben we gebruik gemaakt van een chirurgische model van pulmonale arteriële vernauwing (PAC) en de gemeten RV respons over een periode van 7 dagen met een hoge frequentie ultrasoon microimagingsysteem. Schijn-geopereerde muizen werden als controles. Beelden werden in licht verdoofde muizen verworven bij aanvang (voor de operatie), dag 0 (onmiddellijk na de ingreep), dag 3 en dag 7 (na de operatie). De gegevens werden geanalyseerd met behulp van offline software.

Verschillende akoestische vensters (B, M, en Color Doppler modes), die consistent kan worden verkregen bij muizen, toegestaan ​​betrouwbare en reproduceerbare meting van RV structuur (waaronder RV wanddikte, eind-diastolische en eind-systolische dimensie) en functie ( fractionele gebied verandering, fractionele verkorting, PA pieksnelheid, en piekdruk gradiënt) in normale muizen en na PAC.

Met deze methode werd de druk-gradiënt gevolg van PAC nauwkeurig gemeten in real-time met Color Doppler modus en was vergelijkbaar met directe drukmetingen uitgevoerd met een Millar hifi microtip katheter. Tezamen bieden deze gegevens tonen aan dat RV metingen verkregen uit verscheidene complimentary bekeken met behulp van echocardiografie zijn betrouwbaar, reproduceerbaar en kan inzichten ten aanzien van RV structuur en functie te geven. Deze methode zal een beter begrip van de rol van RV cardiale dysfunctie inschakelen.

Introduction

Historisch gezien, prognostische evaluatie van hartfalen heeft zich gericht op de LV, die gemakkelijk te afbeelding via echocardiografie. Talrijke studies op LV structuur en functie met behulp van echocardiografie hebben geleid tot de vaststelling van de normale waarden voor LV structuur en functioneren ^1,5,6. Metingen van LV grootte en systolische functie verkregen uit twee-dimensionale en Color Doppler beelden zijn van groot belang is, omdat de visuele afbakening van vakken en geometrie in groot detail voor de LV ^7. M-modus wordt vaak gebruikt voor het meten LV afmetingen en fractionele verkorting (FS) bij muizen. Inter-observer en intra-observer variabiliteit zijn laag voor metingen diameter met deze modus, maar wanddiktemetingen neiging nogal variabel ⁷ te zijn. Gepulst Doppler met kleur (PW of Color Doppler) is gebruikt om valvulaire regurgitatie ^8,9 evalueren.

Net als LV, de RV speelt een belangrijke rol en is een belangrijke predictor van morbiditeit en mortaliteit bij patiënten die lijden aan hart-ziekte ^1,7,10. Echter, echocardiografische evaluatie van RV inherent uitdagend vanwege de complexe vorm ^5,11 en zijn retrosternale positie dat blokkeert de ultrasone golven ^8,9. RV is een halvemaanvormige structuur wikkelen rond de LV en heeft een complexe anatomie met dunne muren die zijn gewend aan lage druk en weerstand tegen longvaatbed ^6. Tot verhoogde vasculaire weerstand (PVR) te overwinnen, de RV eerste in omvang toeneemt en ondergaat hypertrofieën. Bij chronische ziekten zoals pulmonale hypertensie of pulmonaire vasculaire ziekte, RV ondergaat progressieve dilatatie, uiteindelijk resulterend in de verslechtering van de systolische en diastolische functie ^4,5,10.

Echocardiografie speelt een belangrijke rol bij de screening en diagnose van PAH ondanks beperkingen aanwezig zijn in de klinische diagnostische mogelijkheden. Het belangrijkste voordeel vanTTE hierin gelegen dat het niet-invasief en kan gemakkelijk worden uitgevoerd op verdoofd of zelfs bewust dieren ^9. TTE biedt ook een redelijke schatting van de PA druk, evenals een voortdurende evaluatie van de veranderingen in RV structuur en functie ^12,13. Als gevolg van de technische vooruitgang in de TTE, die de ontwikkeling van hoogfrequente mechanische probes bevatten, waardoor axiale resolutie van ongeveer 50 micrometer op een diepte van 5-12 mm, hoge frame rates (groter dan 300 frames / sec), en een hoge sampling rates , echocardiografie is een keuze instrument voor de beeldvorming van de snel aanbestedende kleine formaat muizenhart ^8,11.

Longitudinale monitoring van RV functie met behulp van meerdere weergaven, inclusief 2-dimensionale (2D) korte en lange as, M-modus en Doppler akoestische ramen zorgen voor aanvullende informatie van RV anatomie en functie. Collectief, deze methode maakt het mogelijk volledige longitudinale beoordeling van RV hemodynamiek in de fysiologie en pathologische instelling ^4,7.

Hierin geven we een gedetailleerde stap-voor-stap methode van het gebruik van niet-invasieve TTE RV anatomische en functionele veranderingen secundair aan PAC in muizen te karakteriseren.

Protocol

Chirurgische Procedure

1. Verkrijgen van 8 weken oude mannelijke C57BL / 6 muizen en acclimatiseren voor een week voor elke experimentele procedures worden uitgevoerd.
2. Vóór beeldvorming wordt arteria-pulmonalis uitgevoerd zoals eerder beschreven ¹⁴ overeenkomstig AVMA richtlijnen en goedgekeurd IACUC protocollen.
   Echocardiografische Images Acquisition en Metingen
   Alle afkortingen zijn samengevat in Tabel 1.

1. Parasternale Long As (Plax) M weergavemodus te verkrijgen RV Chamber Dimension, fractionele verkorting (FS), en RV Wanddikte

1. Gebruik B Mode instelling om een ​​volledige LV parasternale lange as zicht te krijgen. Met het dier liggend in een liggende positie op het platform (zie toelichting 6.1. En 6.2.), De positie van de 40 MHz ultrasone sonde (MS550D) op het dier met ongeveer 30 ° hoek tegen de klok in naar links parasternale lijn met de inkeping wijzend caudaal ( Figuur 1A). Pas de probe hoek kantelt licht langs y-as van de sonde (figuur 1D) een volledige LV kamer in het midden van het scherm te verkrijgen.
2. Zodra de juiste oriëntatiepunten (RV, LV, MV, Ao, LA) zoals weergegeven in figuren 2A en 2B zijn duidelijk zichtbaar, schakelaar M functie. Een indicator lijn zal verschijnen op het scherm in de omgeving M Mode. De lijn moet worden geplaatst om te gaan door het breedste gedeelte van RV kamer met behulp van Ao als oriëntatiepunt (figuren 2A en B).
3. In deze visie moet de RV muur en IVS duidelijk zichtbaar zijn. Zorg ervoor dat de focus diepte ligt in het centrum van RV kamer. Noteer de gegevens met cine winkel voor meting RV kamer dimensie, FS en RV wanddikte off-line. Voorbeelden van M-modus beelden worden getoond in Figuren 2C en 2D. (Zie bijlage 6.3.)

2. Parasternale Short-as View at MidPapillaire Level te verkrijgen Fractional Changes Area (FAC)

1. Uit het bovenstaande (Figuur 1A) beschreven positie, overschakelen naar B Mode en draai de sonde 90 ° naar rechts tot het parasternale korte-as view (Figuur 1B) te verkrijgen. Tip de sonde enigszins langs de x-as van de sonde naar de obstructieve weergave van het borstbeen voorkomen.
2. Beweeg een beetje op en neer langs de y-as van de sonde naar de mid papillaire niveau te verkrijgen (zie opmerking 6.4.)
3. In deze weergave worden de papillaire spieren zich typisch op de 2 en 5 uur (afbeelding 3).

3. Parasternale Short-as View at Aortaklep Level (RV PSax Aorta Level) te verkrijgen RV wanddikte en PA Peak Velocity

1. Uit het bovenstaande (Figuur 1B) beschreven staat, zet de sonde op de y-as naar schedel tot de aorta-klep sectie kruis toont in het midden van het venster.
2. Rechter ventrikel uitstroom tract (RVOT) moet zichtbaar zijn op de top als een halve maan-vormige structuur met tricuspidaalklep scheiden van de RV van RA, zoals geïllustreerd in de figuren 4A en 2 B. Noteer de gegevens met behulp van cine petto voor de meting van RV wanddikte off-line. (Zie toelichting 6.5.)
3. Blijven op dezelfde positie. (Zie opmerking 6.6.)
4. Schakel over naar Color Doppler-modus en plaats de gele PW-gestippelde lijn parallel aan de stroomrichting in het vat. Merk op dat blauwe en rode kleuren geven vloeien weg van en naar de sonde, respectievelijk (figuren 4C en 4D).
5. Plaats de PW cursor op het puntje van de pulmonaire klepbladen. (Zie opmerking 6.7.) Record gegevens met behulp van cine winkel. Meet PA pieksnelheid off-line.

4. Gemodificeerde parasternale Long-as View van RV en PA te verkrijgen PA Peak Velocity

1. Doorgaan op B Mode instelling, de positie van de sonde (MS550D of MS250) Naar rechts parasternale lijn (figuur 1C) en langzaam titel de sonde ongeveer 30-45 ° hoek op de y-as van de sonde (figuur 1D) naar de borst van de muizen duidelijk visualiseren PA oversteken aorta zoals weergegeven in figuren 5A en 5 B.
2. Schakel over naar Color Doppler-modus en plaats de gele PW-gestippelde lijn parallel aan de stroomrichting in het vat (figuren 5C en 5 D). Plaats de PW cursor op het puntje van de pulmonaire klepbladen. (Zie opmerking 6.6.) Record gegevens met behulp van cine winkel en meet PA pieksnelheid off-line.

5. Gegevens Berekening en Analyse

1. RV wanddikte kan worden berekend uit de resultaten van RV PSax aorta niveau als hierboven (Protocol 3) beschreven B Mode data. Selecteer het 2D gebied tracing tool om het gebied van de RV muur op te sporen diastole (zie roze gebied in Figuur 6). Vervolgens de afstand opsporen instrument om de binnenste en buitenste omtrek van de wand van RVOT sporen (zie blauwe lijnen in figuur 6). Neem het gemiddelde van de binnenste en buitenste omtrekken. De vergelijking , Berekenen we RV Muur (RVW) dikte. (Zie opmerking 6.8.)
2. Voor andere standaard parameters, verwijzen wij u naar de handleidingen van de respectieve fabrikanten om data-analyse uit te voeren.

6. Notes

1. Alle beelden worden verzameld met behulp van de Vevo 2100 systeem. Vergelijkbare afbeeldingen kunnen worden verkregen met behulp van echografie beeldvormende systemen van andere fabrikanten, en de relatieve voor-en nadelen van de verschillende ultrasound instrumenten zijn eerder vergeleken ^8,12,15. Het wordt aanbevolen dat alle afbeeldingen moeten worden verkregen en geanalyseerd in een blinde manier waar mogelijk.
2. De juiste keuze van anesthesie, zoals een kort dfiguratie van geïnhaleerd isofluraan (2-3% te induceren, en 1,0% te handhaven) is cruciaal voor het behoud van de hartslag bij normale fysiologische tarieven (boven 500 slagen / min), waardoor we reproduceerbare en consistente basale en verhoogde pulmonale arteriële detecteren systolische druk in de studie.
3. Zorg ervoor dat de gegevens op de hoogst mogelijke framerate mogelijk opvangen (> 200 beelden / sec).
4. Kijk voor het uitzicht met de grootste kamer dimensie.
5. Belemmeringen door ribben en het borstbeen grotendeels te wijten aan retrosternale positie van de RV's is de grootste belemmering voor het verkrijgen van uitstekende afbeeldingen in deze manier van beeldvorming van de RV. Door omleggen van het dier of de sonde, kan een operator het overwinnen van de sternale blok en het verkrijgen van noodzakelijke uitzicht van de RV. Dit duurt 5-15 minuten, afhankelijk van de fysiologie van het dier.
6. U kan nodig zijn om sonde te schakelen naar MS250 sinds MS550D probe kan gebruikt worden in sham en muizen voor PAC en de 40 MHz probe in staat is om op te nemenpieksnelheid van 300-1.500 m / sec, terwijl MS250 is in staat om het park snelheid tot vastleggen tot 4000 mm / sec.
7. Het is aanvaardbaar om een ​​probe hoek kleiner dan 20 ° voor nauwkeurige meting van PA pieksnelheid hebben.
8. Consistente metingen van RV wanddikte en omgeving / dimensies werden gemaakt met behulp van meerdere akoestische ramen, in zowel de lange-en korte-as. De keuze van een aantal van deze vensters is afhankelijk van de ervaring van de operator en konden verklaren variabiliteit premie verschillende statistische resultaten zijn.

Results

In deze studie werd een nulmeting echocardiografie uitgevoerd 48 uur voorafgaand aan de operatie. Muizen werden willekeurig in twee groepen. Muizen kregen longslagader occlusions (PAC) en sham operaties (Sham). Echocardiografie werd uitgevoerd op dag 0, 3 en 7 na chirurgische ingreep. De dieren werden onmiddellijk gedood na de laatste echocardiografie en harten waren voor histologische evaluatie geoogst. Catheterisatie werd uitgevoerd in subgroep (n = 3 en 2 voor dag 0 en 7, respectievelijk) AKP muizen RVSP meten via dr...

Discussion

We zien dat TTE verschaft een gevoelige en reproduceerbare methode voor routinematige beoordeling van RV structuur en functie bij muizen. Vóór de komst van TTE, studies van de RV grotendeels gericht op RVSP meting via rechter hart catheterisatie, een terminal en invasieve procedure ^6,9,11,17.

Voorafgaande rapporten hebben een verscheidenheid aan technieken beschreven voor het uitvoeren van juiste hart metingen ^{3,4,11,17-19.} De meerderheid van de eerdere studies RV groot...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
High Frequency Ultrasound	FUJIFILM VisualSonics, Inc.	Vevo 2100
High-frequency Mechanical Transducer	FUJIFILM VisualSonics, Inc.	MS250, MS550D, MS400
Millar Mikro Pressure Catheter	Millar	SPR-1000