Beoordeling van Cardiac morfologische en functionele veranderingen in muismodel van Transversale Aorta Vernauwing door Echocardiografie Imaging
June 21st, 2016
Het doel van dit protocol is om niet-invasief beoordelen cardiale structurele en functionele veranderingen in een muismodel van hart-en vaatziekten door dwarse aorta vernauwing, met behulp van B- en M-mode echocardiografie en kleur / pulse wave Doppler imaging.
Het algemene doel van deze procedure is om de cardiale structuur en functie te beoordelen met behulp van echocardiografische beeldvorming in een muismodel van hartaandoeningen geïnduceerd door transversale aortavernauwing, of TAC. Deze methode kan helpen om belangrijke vragen in het veld van cardiovasculair onderzoek te beantwoorden over de beelden van hartaandoeningen in diermodellen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het kan worden gebruikt om de progressie van hartaandoeningen op betrouwbare wijze te volgen in de tijd op een niet-invasieve manier.
Over het algemeen is het introduceren van deze methode een echte strijd, omdat de echocardiografische beeldvorming en metingsverwerving zonder echte demonstratie een uitdaging zijn. Voordat u begint met de beeldvorming, brengt u elektrodegel aan op de poten van de muis met transversale aortavernauwing en plakt u de poten op een elektrodepad. Breng vervolgens een rectale sonde in om de lichaamstemperatuur tijdens de procedure te controleren.
Wanneer het dier klaar is, stelt u de imager in op de B-modus en kanteelt u de linkerkant van het platform zo ver mogelijk om de muis in de linker decubituspositie te draaien. Houd de ultrasone transducer door de standaard in de verticale positie en plaats de sonde op de borst van het dier langs de rechter parasternale lijn met de notch naar de kin wijzend. Draai vervolgens de sonde omhoog naar het schouderblad en draai de sonde lichtjes met de klok mee totdat de aortaboog in beeld komt.
Observeer de locatie van de transversale aortavernauwing tussen de vertakking van de innominaatarterie en de linker gemeenschappelijke halsslagader. Wanneer de vernauwingslocatie is geïdentificeerd, klikt u op de knop kleuren doppler op het werkstation om over te schakelen naar de kleuren doppler-modus. En verkrijg beelden van de richting en snelheid van de bloedstroom over de vernauwingslocatie.
Klik op cine store om de beelden op te slaan. Klik vervolgens op de pulsgolf doppler-knop om over te schakelen naar de pulsgolf doppler-modus. Plaats de gestippelde cursormonstervolumebox onmiddellijk distaal van de vernauwingslocatie om de stenotische straal met de hoogste snelheid te vinden en klik opnieuw op de pulsgolf doppler-knop om golfvormen van de aortastroom te verkrijgen en meet vervolgens de pieksnelheid en gebruik de aangepaste Bernoulli-vergelijking om de drukgradiënt over de vernauwingslocatie te berekenen.
Om de cardiale afmetingen en contractiliteit te beoordelen, plaatst u een muis die is onderworpen aan TAC-chirurgie op het platform in de rugligging en positioneert u de transducer verticaal met de notch naar het hoofd van de muis wijzend. Laat de transducer parallel aan de linker parasternale lijn op de thorax zakken en draai de sonde 30 graden tegen de klok in. Stel de imager in op de B-modus.
Pas de hoek van de transducer aan en focus de diepte om de linker ventrikel, de interventriculaire septaalwand en een klein deel van de rechter ventrikelwand te visualiseren. Klik op cine store om de beelden op te slaan voor een latere meting van de cardiale wanddikte en kamerdimensie. Gebruik het cardiale pakket in de juiste beeldvormingssoftware, selecteer de parameters van belang en teken de bijbehorende lijnen voor elke perameter in het gewenste echocardiografische beeld om de cardiale wanddikte en kamerdimensiemetingen te verkrijgen.
Observeer vervolgens de bewegingspatronen van de cardiale wand om eventuele bewegingsstoornissen te controleren. Schakel vervolgens over naar M-modus en plaats de M-moduscursor loodrecht op de wanden van de linker ventrikel bij de papillaire spier. Klik vervolgens op cine store om beelden te verkrijgen voor latere meting van de cardiale afmetingen en fractionele verkorting.
Vanuit de parasternale lange as-weergave draait u de transducer 90 graden met de klok mee om een parasternale korte as-weergave te verkrijgen. Pas de transducer aan om een horizontaal dwarsdoorsnedenbeeld van het hart in B-modus te geven met de papillaire spieren zichtbaar in de twee en vier uur posities. Schakel vervolgens over naar de M-modus en plaats de M-modusas in het midden van de linker ventrikel.
Klik op cine store om de beelden op te slaan. Selecteer vervolgens met behulp van het cardiale pakket de geschikte korte as-parameters en klik op het beeld om de bijbehorende lijnen voor elke parameter te tekenen om de metingen te verkrijgen. Om zowel de linker als de rechter ventrikel en de atria te visualiseren vanuit de korte as-weergave in de B-modus, kantel de bovenste linker hoek van het platform om de kop van de muis naar beneden te kantelen en de transducer naar de rechterschouder te richten.
Een coronale weergave van het hart zal worden bereikt. Visualiseer de mitralisklep. Schakel vervolgens over naar de kleuren doppler-modus en plaats de gestippelde cursorbox monstervolume bij de punt van de mitralisklep.
Om de stroompatronen over de mitralisklep te beoordelen, schakel over naar de pulsgolf doppler-modus en lijn de doppler-probecursor parallel aan de richting van het mitralis bloedstroom met een hoek van minder dan 20 graden om de pieksnelheid te bepalen. Na het opslaan van de beelden, kiest u het cardiale pakket en kiest u mitralisklepstroom. Selecteer de parameters van belang en teken de bijbehorende lijnen om de juiste metingen te verkrijgen.
Bereken vervolgens de myocardiale prestatie-index. Zoals aangetoond in deze representatieve B-modus beelden, kunnen de aortaboog, innominaatarterie, linker gemeenschappelijke halsslagader en linker subclaviaarterie worden waargenomen in zowel Sham als TAC-chirurgieharten. Maar de aortavernauwing is alleen zichtbaar in de TAC-harten.
Kleur- en pulsgolf dopplerbeeldvorming van de aortastroom over de vernauwingslocatie toont aan dat een succesvolle TAC leidt tot een significant verhoogde stroomsnelheid stroomafwaarts van de vernauwingslocatie. Verder tonen de M-modus sporen van verschillende hartcycli van Sham en TAC-geopereerde harten een significant verhoogde wanddikte en kamerdilatatie in TAC-onderworpen harten in vergelijking met controle Sham-chirurgieharten. In de parasternale korte as-weergave zijn een verhoogde wanddikte, ventriculaire dilatatie, verminderde contractiliteit en verhoogde linker ventrikelmassa verder evident in de TAC-harten.
Meer, in pathologische omstandigheden
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Overzicht
Dit protocol beschrijft een niet-invasieve methode om cardiale structurele en functionele veranderingen te beoordelen in een muismodel van hartziekte geïnduceerd door transversale aortavernauwing (TAC). Met behulp van echocardiografische beeldvormingstechnieken stelt deze aanpak onderzoekers in staat de progressie van hartziekte in de loop van de tijd te volgen.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Cardiovasculair onderzoek
- Muismodellen van hartziekte
- Echocardiografie
Achtergrond
- Transversale aortavernauwing (TAC) is een veelgebruikte methode om hartziekte bij muizen te induceren.
- Echocardiografische beeldvorming biedt een niet-invasieve manier om de hartfunctie te evalueren.
- Het monitoren van de progressie van hartziekte is cruciaal voor het begrijpen van cardiovasculaire aandoeningen.
- Er zijn uitdagingen bij het verkrijgen van nauwkeurige echocardiografische metingen zonder goede demonstratie.
Doel van het onderzoek
- Om de cardiale structuur en functie te beoordelen in een muismodel van hartziekte.
- Om een betrouwbare methode te bieden voor het monitoren van de progressie van hartziekte.
- Om belangrijke vragen in cardiovasculair onderzoek aan te pakken door middel van beeldvormingstechnieken.
Gebruikte methoden
- Toepassing van elektrode-gel op de poten van de muis.
- Gebruik van een elektrodepadde voor het verkrijgen van metingen.
- Inbrengen van een rectale sonde om de lichaamstemperatuur tijdens de beeldvorming te monitoren.
- Gebruik van B- en M-modus echocardiography en Doppler beeldvormingstechnieken.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle niet-invasieve beoordeling van cardiale structuur en functie.
- Betrouwbaar monitoren van de progressie van hartziekte in de loop van de tijd.
- Demonstratie van de effectiviteit van echocardiografische beeldvorming in een muismodel.
- Inzichten in het cardiovasculaire onderzoeksgebied met betrekking tot hartziekte.
Conclusies
- De echocardiografische beeldvormingsmethode is effectief voor het beoordelen van hartziekte bij muizen.
- Dit protocol kan helpen bij het begrijpen van de progressie van cardiovasculaire aandoeningen.
- Niet-invasieve technieken zijn cruciaal voor longitudinale studies in hartziekte-onderzoek.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Noninvasive longitudinal monitoring of cardiac structure and function in preclinical models is essential for de-risking cardiovascular target validation and lead identification. Echocardiographic imaging in the TAC mouse model provides quantitative, repeatable readouts of hypertrophy, dysfunction, and hemodynamic stress, enabling predictive confidence in mechanistic studies. This approach supports go/no-go decisions by translating molecular interventions into functional outcomes before costly preclinical advancement.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by linking molecular targets to measurable cardiac structural and functional changes.
- Operational Value: Provides reproducible, noninvasive phenotyping to reduce variability in target validation studies.
- Predictive Value: Supports mechanistic de-risking through longitudinal tracking of disease progression and intervention effects.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Establishes standardized imaging protocols for consistent cardiac phenotyping across compound screening campaigns.
- Quantitative Outputs: Delivers dimensional, Doppler-derived, and functional metrics suitable for high-content analysis pipelines.
- Scalability: Facilitates platform reuse across multiple disease models and therapeutic areas through adaptable acquisition parameters.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Mirrors pressure-overload pathophysiology seen in human hypertensive heart disease and heart failure with preserved ejection fraction.
- Translational Continuity: Bridges discovery findings to preclinical validation by confirming target engagement via functional improvement.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs portfolio decisions by quantifying efficacy signals on ventricular remodeling and diastolic/systolic function.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the cardiovascular discovery continuum from target validation through lead optimization to preclinical efficacy assessment, providing functional anchors for molecular screening hits.
- Discovery Biology: Supports pathway clarification by correlating target modulation with changes in wall thickness, chamber dimensions, and contractility.
- Screening: Enables assay standardization through B-mode, M-mode, and Doppler-derived metrics that detect subtle functional shifts.
- Analytics: Generates quantitative dependent variables including ejection fraction, fractional shortening, pressure gradients, and myocardial performance index for cross-group comparison.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by validating that observed molecular effects translate to preserved or improved cardiac function.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable capability applicable to diverse etiologies of cardiac stress beyond TAC, including pharmacological and genetic models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases target validation confidence by reducing mechanistic ambiguity through direct functional readouts.
- Operational Value: Enhances reproducibility and standardization across sites via protocolized imaging planes and measurement techniques.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by identifying ineffective candidates early, reducing late-stage attrition due to lack of cardiac efficacy.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization based on longitudinal functional trajectories rather than terminal endpoints alone.
Implementation Considerations
- Requires expertise in murine echocardiography, including probe positioning and Doppler angle alignment for accurate velocity measurements.
- Depends on high-resolution ultrasound systems with cardiac-specific software packages for wall thickness, chamber dimension, and flow analysis.
- Necessitates standardization of animal preparation (temperature control, electrode placement) and imaging protocol (left decubitus, parasternal views) to minimize inter-operator variability.
- Involves adaptation considerations when translating protocols across mouse strains, ages, or comorbid conditions affecting acoustic windows.
- Limited by technical skill dependency and the need for training to achieve consistent spectral Doppler sampling and plane alignment.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
0:57
Transverse Aortic Constriction Evaluation by B-Mode and Doppler Imaging
2:47
Parasternal Long Axis View in B- and M-Mode to Assess Cardiac Dimension and Contractility
4:16
Parasternal Short Axis View in B- and M-Mode to Assess Cardiac Morphology and Function
5:05
Apical Four-Chamber View in Doppler Mode to Assess Systolic and Diastolic Function
6:12
Results: Representative Morphological and Functional Post-Surgical Cardiac Assessment
7:44
Conclusion
