Analiza pętli ciśnienia i objętości serca jest najbardziej wszechstronnym sposobem pomiaru funkcji serca w nienaruszonym sercu. Opisujemy technikę wykonywania i analizy pętli objętościowych ciśnienia w sercu przy użyciu cewników konduktancyjnych.
Artykuł metodologiczny
Analiza pętli ciśnienia i objętości serca jest najbardziej wszechstronnym sposobem pomiaru funkcji serca w nienaruszonym sercu. Opisujemy technikę wykonywania i analizy pętli objętościowych ciśnienia w sercu przy użyciu cewników konduktancyjnych.
Analiza pętli ciśnienia i objętości serca jest "złotym standardem" w ocenie zależnych od obciążenia i niezależnych od obciążenia pomiarów funkcji skurczowej i rozkurczowej komór. Miary kurczliwości i podatności komór uzyskuje się poprzez badanie odpowiedzi serca na zmiany obciążenia następczego i obciążenia wstępnego. Techniki te zostały pierwotnie opracowane prawie trzy dekady temu do pomiaru funkcji serca u dużych ssaków i ludzi. Zastosowanie tych analiz do małych ssaków, takich jak myszy, zostało osiągnięte dzięki optymalizacji technik mikrochirurgicznych i stworzeniu cewników konduktucyjnych. Cewniki konduktancyjne pozwalają na oszacowanie puli krwi poprzez wykorzystanie związku między przewodnością elektryczną a objętością. Prawidłowo wykonane techniki te pozwalają na testowanie funkcji serca w genetycznych zmutowanych modelach myszy lub w badaniach nad leczeniem farmakologicznym. Dokładność i precyzja tych badań zależy od starannej dbałości o kalibrację przyrządów, systematyczne przeprowadzanie pomiarów hemodynamicznych i analiz danych. Przyjrzymy się metodom przeprowadzania eksperymentów pętli ciśnienie-objętość przy użyciu cewnika konduktansyjnego u myszy.
Analiza pętli objętości ciśnienia w sercu dostarcza szczegółowych informacji o funkcji serca i jest złotym standardem oceny funkcjonalnej 1. Podczas gdy techniki obrazowania, takie jak echokardiografia lub rezonans magnetyczny serca, zapewniają pomiary funkcjonalne, pomiary te są w dużym stopniu zależne od warunków obciążenia. Niezależne od obciążenia pomiary kurczliwości i relaksacji serca wymagają dynamicznych pomiarów stosunku ciśnienia i objętości komory w zakresie obciążenia wstępnego i następczego. Takie zrozumienie zależności między ciśnieniem a objętością wynika z przełomowej pracy Sagawy i współpracowników 2,3. Wykazali oni w perfuzjach ex vivo psich serc, że miary kurczliwości pochodzące z pętli ciśnienie-objętość były niezależne od warunków obciążenia 4.
Zastosowanie tych analiz in vivo stało się możliwe wraz z rozwojem cewników konduktancyjnych w latach 80. Ten postęp techniczny pozwolił Kassowi i jego współpracownikom na przeprowadzenie analizy pętli ciśnienie-objętość u ludzi 5,6. Miniaturyzacja cewników konduktancyjnych i udoskonalenie technik chirurgicznych pod koniec lat dziewięćdziesiątych XX wieku 7 umożliwiły analizę funkcji serca gryzoni, co pozwoliło na przeprowadzenie badań genetycznych i farmakologicznych. Postęp ten doprowadził od tego czasu do powszechnego stosowania analizy pętli ciśnieniowo-objętościowej i dostarczył wielu informacji na temat fizjologii serca ssaków.
Kluczowym pojęciem w użyciu cewników konduktancyjnych i interpretacji danych z nich uzyskanych jest zależność między objętością a przewodnictwem. Przewodność jest odwrotnie proporcjonalna do napięcia, które mierzy się za pomocą cewnika z elektrodami umieszczonymi proksymalnie, zwykle umieszczonymi poniżej zastawki aortalnej, a dystalnie na wierzchołku lewej wysokości 8. Zmiany napięcia lub przewodności są mierzone przez zmiany prądu płynącego od elektrody proksymalnej do dystalnej. Chociaż pula krwi znacząco przyczynia się do przewodności, udział ściany komory, zwany przewodnictwem równoległym (Vp), w zmierzonej przewodności musi zostać odjęty, aby uzyskać bezwzględne pomiary objętości lewej komory.
Metody wykonywania tej korekty, zwane kalibracją soli fizjologicznej, są omówione w poniższym protokole. Matematyczny związek między przewodnością a objętością, opisany przez Baana i współpracowników, jest następujący: objętość = 1/α; (ρL2)(G-Gp), gdzie α = współczynnik korekcji pola jednolitego, ρ = rezystywność krwi, L = odległość między elektrodami, G = przewodność i Gp = przewodnictwo bez krwi 9. Warto zauważyć, że jednolity współczynnik korekcji pola u myszy zbliża się do 1,0 ze względu na małe objętości komory10. W połączeniu z przetwornikami ciśnienia, cewnik konduktancyjny dostarcza w czasie rzeczywistym jednoczesnych danych o ciśnieniu i objętości
.Analiza ciśnienia i objętości serca ma szczególne zalety w porównaniu z innymi pomiarami funkcji serca, ponieważ pozwala na pomiar funkcji komór niezależnie od warunków obciążenia i częstości akcji serca. Specyficzne wskaźniki kurczliwości serca niezależne od obciążenia obejmują: zależność objętości ciśnienia końcowoskurczowego (ESPVR), zależność dP/dtmax – objętość końcoworozkurczowa, maksymalną elastan (Emax) i pracę udarową z obciążeniem wstępnym (PRSW). Niezależną od obciążenia miarą funkcji rozkurczowej jest zależność objętości ciśnienia końcoworozkurczowego (EDPVR) 11. Poniższy protokół opisuje przeprowadzenie analizy pętli objętościowej ciśnienia w sercu, przy użyciu zarówno dostępu szyjnego, jak i wierzchołkowego. Chociaż metodologia wykonywania tych badań została szczegółowo opisana wcześniej 8,11, dokonamy przeglądu kluczowych kroków w celu uzyskania precyzyjnych pomiarów ciśnienia i objętości, w tym korekcji kalibracji zarówno soli fizjologicznej, jak i kuwety, oraz przedstawimy wizualną demonstrację tych procedur. Badania na zwierzętach przeprowadzone na potrzeby tego badania były prowadzone zgodnie z zatwierdzonymi protokołami i przepisami dotyczącymi dobrostanu zwierząt Instytucjonalnego Komitetu ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt Duke University Medical Center.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Przygotowanie cewnika konduktanckiego i kalibracja ciśnienia
2. Znieczulenie/Intubacja
3. Umieszczenie cewnika konduktanckiego w komorze niskiego napięcia
4. Zmienne obciążenie następcze za pomocą przejściowej okluzji aorty
5. Zmienne obciążenie wstępne za pomocą przejściowej okluzji żyły głównej dolnej (IVC)
6. Kalibracja soli fizjologicznej
7. Kalibracja kuwety
8. Eutanazja
9. Analiza danych za pomocą oprogramowania do analizy pętli objętości ciśnienia
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Analiza pętli ciśnienie-objętość może być użyta do pomiaru funkcji serca u genetycznie zmodyfikowanych myszy 14,15 lub myszy poddawanych badaniom nad lekami16. Reprezentatywne pętle objętości ciśnienia pochodzą z wcześniej opublikowanej pracy 16 badającej wpływ liganda AT1R spolaryzowanego ß-Arrestin, TRV120023. Aby sprawdzić, czy TRV120023 wpływa na czynność serca in vivo, przeprowadzono analizę pętli ciśnienie-objętość na myszach typu dzikiego otrzymujących konwencjonalne i now...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opisujemy metodę przeprowadzania analizy pętli ciśnieniowo-objętościowej za pomocą cewnika konduktancyjnego u myszy, w celu uzyskania kompleksowych analiz zarówno kurczliwości, jak i relaksacji serca. Suga, Sagawa i współpracownicy wykorzystali pętle ciśnienia i objętości do zdefiniowania miar kurczliwości serca, w szczególności nachylenia ESPVR, czyli elastancji końcowoskurczowej (Ees) i Emax. Elastancja, określona przez stosunek ciśnienia do objętości (P/V), zmienia się w czasie trwania skurczu. P...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca jest wspierana przez American Heart Association 14FTF20370058 (DMA) i NIH T32 HL007101-35 (DMA).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| AnaSed (ksylazyna) | Lloyd Laboratories | NADA nr 139-236 | Środek znieczulający |
| Ketaset (ketamina) | Pfizer | 440842 | Anesthetic |
| VIP3000 | Matrx Medical Inc. | Aparat anestezjologiczny | |
| Respirator | Aparat Harvard | Model 683 | Sprzęt chirurgiczny |
| Zestaw rurek | Aparat Harvard | 72-1049 | Sprzęt chirurgiczny |
| Koc homeotermiczny | Kaz Inc. | 5628 | Sprzęt chirurgiczny |
| Mikroskop stereoskopowy | Carl Zeiss Optical Inc. | Stemi 2000 | |
| Oświetlacz | Cole– Parmer | 41720 | Sprzęt chirurgiczny |
| Dumont no. 55 Kleszcze Dumostar | Fine Science Tools Inc | 11295-51 | Instrumenty chirurgiczne Kleszcze |
| Graefe'a, zakrzywione | Fine Science Tools Inc | 11052-10 | Instrumenty chirurgiczne Kleszcze |
| Moria MC31 | Fine Science Tools Inc | 11370-31 | Instrumenty chirurgiczne |
| Nożyczki Mayo | Fine Science Tools Inc | 14512-15 | Instrumenty chirurgiczne |
| Nożyczki do irysów | Fine Science Tools Inc | 14041-10 | Instrumenty chirurgiczne |
| Uchwyt igły Halsey | Fine Science Tools Inc | 12501-13 | Instrumenty chirurgiczne |
| Olsen– Uchwyt igły Hegar | Fine Science Tools Inc | 12002-12 | Narzędzia chirurgiczne |
| Nożyczki sprężynowe | Fine Science Tools Inc | 15610-08 | Jednorazowe podkładki do narzędzi chirurgicznych |
| Kendall/Tyco Healthcare | 1038 | Materiały chirurgiczne | |
| Sterylne gąbki z gazy, sterylne | Dukal | 62208 | Materiały chirurgiczne |
| Aplikatory z bawełnianą końcówką, sterylne | Solon | 368 | Surgical Supplies |
| Szew chirurgiczny, jedwab, 6-0 | DemeTECH | FT-639-1 | Materiały chirurgiczne |
| 1 cc Strzykawki insulinowe | Becton Dickenson | 329412 | Dostęp do materiałów chirurgicznych |
| 9 Zastawka hemostazy | Merit Medical | MAP111 | Sprzęt hemodynamiczny |
| Ciśnieniomierz | Baumanometr | 320 | Sprzęt hemodynamiczny |
| System fotowoltaiczny Millar MPVS-300/400 lub MPVS Ultra (zawiera kuwetę kalibracyjną) | ADInstruments Inc | Sprzęt hemodynamiczny | |
| Cewnik konduktowanowy 1.4F | ADInstruments Inc | SPR-839 | Sprzęt hemodynamiczny |
| PowerLab 4/30 z wykresem Pro | ADInstruments Inc. | ML866/P | Hemodynamiczna programowa |
| maszynka do strzyżenia zwierząt | Wahl | 8787-450A | Różne |
| rurki śródskórne PE-10 | Becton Dickenson | 427401 | Różne |
| rurki śródskórne PE-50 | Becton Dickenson | 427411 | |
| Różne Asortyment igieł (rozmiar 18, 25 i 30; Thomas Scientific) | Różne | ||
| 0,9% (wag./obj.) chlorek sodu do wstrzykiwań, USP) | Hospira | NDC nr 0409-4888-50 | |
| Różne Taśma | |||
| Różne Alconox (Alconox Inc.) do czyszczenia cewników | ADInstruments Inc. | rozmaity |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie