Artykuł metodologiczny

Echokardiograficzna ocena anatomii i funkcji serca u dorosłych szczurów

25.2K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/60404

⸱

13 grudnia 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Centro Cardiovascular da Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2Departamento Coração e Vasos, Centro Hospitalar Universitário Lisboa Norte

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

W obecnym badaniu przedstawiono nieinwazyjny protokół oceny anatomii i funkcji serca metodą echokardiografii przezklatkowej u dorosłych szczurów. Szczegółowo badane są zastawki serca, wszystkie cztery komory serca oraz aorta wstępująca, łuk aorty i aorta zstępująca.

Streszczenie

Wykorzystanie eksperymentalnych modeli zwierzęcych stało się kluczowe w naukach o układach krążenia. Większość badań z wykorzystaniem modeli gryzoni koncentruje się na obrazowaniu dwuwymiarowym w celu zbadania anatomii serca lewej komory oraz echa w trybie M w celu oceny jej wymiarów. Może to jednak ograniczyć kompleksowe badanie. W niniejszym artykule opisano protokół, który pozwala na ocenę wielkości komory serca, funkcji lewej komory (skurczowej i rozkurczowej) oraz funkcji zastawkowej. W tym protokole użyto konwencjonalnego medycznego aparatu ultrasonograficznego i uzyskano różne widoki echa przez lewe okna przymostkowe, wierzchołkowe i nadomostkowe. W lewym oknie przymostkowym uzyskano oś długą i krótką w celu analizy wymiarów lewej komory, wymiarów prawej komory i tętnicy płucnej oraz funkcji zastawki mitralnej, płucnej i aortalnej. Okienko wierzchołkowe pozwala na pomiar wymiarów komory serca oraz ocenę parametrów skurczowych i rozkurczowych. Umożliwia również ocenę dopplerowską z wykrywaniem i kwantyfikacją zaburzeń zastawek serca (niedomykalność lub zwężenie). Różne segmenty i ściany lewej komory są wizualizowane we wszystkich widokach. Wreszcie, aortę wstępującą, łuk aorty i aortę zstępującą można obrazować przez okno nadmostkowe. Połączenie obrazowania ultrasonograficznego, przepływu dopplerowskiego i oceny dopplerowskiej tkanek uzyskano w celu zbadania morfologii i funkcji serca. Stanowi to ważny wkład w poprawę oceny czynności serca u dorosłych szczurów, który ma wpływ na badania z wykorzystaniem tych modeli zwierzęcych.

Wprowadzenie

Choroby układu krążenia są główną przyczyną zgonów w Europie, odpowiedzialną za ponad 4 miliony zgonów rocznie, pomimo postępów w terapii, diagnozie i monitorowaniu, które poprawiły wyniki leczenia pacjentów w ostatnich latach. Szybka ewolucja technologiczna przyczyniła się do postępu w opiece nad pacjentami z chorobami układu krążenia. W ramach tych narzędzi diagnostycznych szczególną uwagę zwrócono na obrazowanie biomedyczne, które pozwala na ocenę anatomiczną i funkcjonalną w sposób nieinwazyjny1,2,3. Podobnie medycyna korzysta z wyników badań biomedycznych. Eksperymentalne modele zwierzęce są bardzo przydatne do testowania hipotez wywodzących się z warunków klinicznych i opracowywania innowacyjnych terapii4,5.

Rośnie zainteresowanie wykorzystaniem echokardiografii jako narzędzia badawczego w eksperymentalnych modelach zwierzęcych, pozwalającego na uzyskanie wielu pomiarów od jednego zwierzęcia w badaniach podłużnych. Ważne jest, aby pamiętać, że korzystanie z modeli mysich lub gryzoni ma pewne zalety. Krótki okres ciąży, niskie koszty hodowli i utrzymania, znajomość ich genomu oraz możliwość rozwoju zwierząt transgenicznych to główne zalety tych gatunków, co czyni je atrakcyjnymi do badania mechanizmów związanych z chorobami sercowo-naczyniowymi4,5,6,7,8,9. Chociaż modele szczurów i myszy wykazują podobne zalety, szczury są klasycznym wyborem w badaniach sercowo-naczyniowych ze względu na ich większy wymiar fizyczny i niższe tętno, co zapewnia lepsze obrazy w badaniach echokardiograficznych4,5,6,7,8,9,10.

Opisujemy protokół echokardiografii przy użyciu konwencjonalnego medycznego sprzętu ultrasonograficznego do oceny komór serca i zastawek serca (anatomii i funkcji) przy użyciu szczurów Wistar. Jest to zwięzły i kompletny protokół do krótkotrwałych obrazów i pętli akwizycji, który umożliwia pomiary offline, które można później zmodyfikować w celu zintegrowania nowych zmiennych lub pomiarów w czasie.

Protokół

Wszystkie procedury na zwierzętach zostały przeprowadzone zgodnie z dyrektywą 2010/63/UE. Procedury zostały zatwierdzone przez instytucjonalny organ ds. dobrostanu zwierząt, licencjonowany przez DGAV, portugalski właściwy organ ds. ochrony zwierząt (numer licencji 0421/000/000/2018).
UWAGA: Użyto samicy Wistar Han IGS (Crl:WI(Han) z Charles River Laboratories (12-16 tygodni). Protokół ten jest specyficzny dla szczurów niezależnie od ich szczepu, wieku czy płci.

1. Przygotowanie szczurów do echokardiografii: protokół znieczulenia i powrotu

  1. Zważ szczury.
  2. Przygotować trójskładnikowy środek znieczulający składający się z midazolamu (4,76 mg/kg), medetomidyny (0,356 mg/kg) i fentanylu (0,012 mg/kg), w zależności od masy ciała szczura.
  3. Wstrzyknąć znieczulenie dootrzewnowe. Sprawdź, czy nie ma odruchów odruchu wycofania pedału, aby ocenić głębokość znieczulenia.
  4. Ogol włosy w okolicy tułowia.
  5. Nałóż trwały żel na oba oczy, aby zapobiec wysuszeniu twardówki.
  6. Umieść znieczulonego szczura w pozycji leżącej na poduszce grzewczej, aby utrzymać temperaturę ciała (37.0 °C ± 0.5 °C).
  7. Nałóż warstwę podgrzanego (zbliżonego do temperatury ciała) żelu ultradźwiękowego na klatkę piersiową, głównie w obszarze leżącym nad sercem. Unikaj pęcherzyków powietrza w żelu, które mogą zakłócać obrazowanie ultradźwiękowe.
  8. Znieczulenie odwrotne poprzez wstrzyknięcie podskórne za pomocą atipamezolu (0,94 mg/kg) i flumazenilu (0,2532 mg/kg), bezpośrednio po zakończeniu badania echokardiograficznego.
    UWAGA: Ta kombinacja środków znieczulających zapewnia do 45 minut na obrazowanie echokardiograficzne. Opisany poniżej protokół echokardiograficzny jest kompatybilny z każdym innym protokołem anestezjologicznym.

2. Echokardiografia

UWAGA: Echokardiogramy są wykonywane za pomocą konwencjonalnego klinicznego sprzętu echokardiograficznego, z sondą sercową 12 MHz, i obejmują uzyskane obrazy i pętle w widokach przymostkowych (widoki długiej i krótkiej osi), wierzchołkowych (4, 5, 2 i 3 komory) i nadomostkowych. Elektrokardiogram jest rejestrowany w celu identyfikacji skurczu końcowego i rozkurczu końcowego, dla procedur pomiarowych i akwizycji pętli (wyzwolone EKG)11,12. Ustawienie wstępne służy do utrzymania stabilnej rozdzielczości obrazu między szczurami: częstotliwość 5-10 MHz, głębokość 2,5 cm, liczba klatek na sekundę 125 kl./s, próbka Dopplera 1,0 mm i prędkość aliasingu kolorowego Dopplera 40 cm/s. Pętle były nagrywane z co najmniej 3 uderzeniami serca.

  1. Widok w lewej osi przymostkowej
    UWAGA: Umieść sondę po lewej stronie mostka, a znak wskazujący obróci się w prawe ramię.
    1. Rejestruj obrazy w trybie M na zastawce aortalnej, płatkach zastawki mitralnej i środkowej jamie lewej komory (kursor na końcach zastawki mitralnej lub na poziomie rdzenia)1,2,3,4. Kursor M-Mode powinien być prostopadły do interesującej nas struktury1,3,10.
    2. Nagraj pętlę 2D wszystkich widoków.
    3. Nagraj pętlę 2D z powiększeniem na drodze odpływu lewej komory.
    4. Nagraj pętlę 2D z kolorowym obrazowaniem dopplerowskim jednocześnie na zastawce aortalnej i mitralnej.
  2. Lewy przymostkowy widok w krótkiej osi
    UWAGA: Umieść sondę po lewej stronie mostka ze znacznikiem indeksu obróconym do lewego ramienia.
    1. Uzyskaj obraz na poziomie zastawki aortalnej, lekko przechylając sondę czaszkowo.
    2. Nagraj pętlę 2D wszystkich widoków.
    3. Nagraj pętlę 2D z kolorowym obrazowaniem dopplerowskim jednocześnie na zastawce aortalnej i płucnej.
    4. Uzyskaj spektralny pulsacyjny obraz Dopplera w tętnicy płucnej. Kursor powinien być ustawiony równolegle do flow1,3.
    5. Uzyskaj obraz lewej komory na poziomie mięśni brodawkowatych, przechylając sondę lekko w dół.
    6. Nagraj pętlę 2D wszystkich widoków.
  3. Widok wierzchołkowy 4-komorowy
    UWAGA: Umieść sondę w obszarze wierzchołkowym w przedniej linii pachowej i ze znakiem indeksu skierowanym na lewe ramię.
    1. Nagraj pętlę 2D wszystkich widoków.
    2. Nagraj pętlę obrazowania 2D i dopplerowskiego obrazowania tkankowego, obejmującą wszystkie 4 komory.
    3. Skoncentruj się na lewej komorze serca.
      1. Nagraj pętlę 2D z powiększeniem w lewym atrium.
      2. Nagraj pętlę 2D z kolorowym obrazowaniem dopplerowskim na zastawce mitralnej i lewym przedsionku.
      3. Rejestruj jednoczesne obrazy w trybie M i kolorowym Dopplerze dla przepływu propagacji lewej komory.
      4. Uzyskaj dopplera spektralnej fali pulsacyjnej (PW) w zastawce mitralnej dla dopływu do lewej komory. Umieść próbkę na końcach płatka mitralnego, w ich całkowicie otwartej pozycji rozkurczowej1,2,3,11,12.
      5. Dodaj obraz Dopplera z falą ciągłą (CW) na zastawce mitralnej, jeśli występuje niedomykalność zastawki mitralnej.
      6. Uzyskaj spektralny pulsacyjny obraz dopplerowski tkanki na pierścieniu mitralnym (ściany boczne i przegrody lewej komory). Wyrównaj kursor PW Doppler z długą osią serca, aby uzyskać maksymalny sygnał Dopplera1,2,3,13.
      7. Zarejestruj tryb M pierścienia mitralnego do pomiaru skurczowego wychylenia płaszczyzny pierścienia mitralnego (kursor na bocznej ścianie lewej komory).
    4. Skoncentruj się na prawej komorze serca.
      1. Nagraj pętlę 2D z powiększeniem w prawym atrium.
      2. Nagraj pętlę 2D z kolorowym obrazowaniem dopplerowskim na zastawce trójdzielnej i prawym przedsionku.
      3. Uzyskaj spektralny pulsacyjny obraz dopplerowski tkanki na pierścieniu trójdzielnym (ściana prawej komory).
      4. Nagraj tryb M dla trójdzielnego wychylenia skurczowego w płaszczyźnie pierścieniowej (TAPSE), umieszczając kursor 2D na pierścieniu bocznym zastawki trójdzielnej.
  4. Widok wierzchołkowy 5-komorowy
    UWAGA: Z widoku 4-komorowego przechylić sondę lekko do przodu w kierunku klatki piersiowej.
    1. Nagraj pętlę 2D wszystkich widoków.
    2. Nagraj pętlę 2D z kolorowym obrazowaniem dopplerowskim na zastawce aortalnej i drodze odpływu lewej komory.
    3. Uzyskaj spektralny obraz Dopplera fali pulsacyjnej na drodze odpływu lewej komory. Umieść kursor równolegle do przepływu i umieść próbkę w lewym ujściu komory drogi odpływu4,14.
    4. Uzyskaj spektralny obraz Dopplera fali pulsacyjnej w środkowej jamie lewej komory dla jednoczesnych fal napływu i odpływu lewej komory.
    5. Uzyskaj spektralny obraz Dopplera fali ciągłej na zastawce aortalnej. Przepływ przezpęcherzykowy rejestruje się poniżej wartości wyjściowej, a niedomykałczność, jeśli występuje, powyżej wartości wyjściowej.
  5. Widok wierzchołkowy 2-komorowy
    UWAGA: Wróć do widoku 4-komorowego i obróć sondę o 90° w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.
    1. Nagraj pętlę 2D wszystkich widoków.
    2. Nagraj pętlę 2D z kolorowym obrazowaniem dopplerowskim na zastawce mitralnej.
  6. Widok wierzchołkowy 3-komorowy
    UWAGA: Przechyl sondę lekko w kierunku czaszki.
    1. Nagraj pętlę 2D wszystkich widoków.
    2. Nagraj pętlę 2D z kolorowym Dopplerem jednocześnie na zastawce aortalnej i mitralnej.
  7. Okno nadmostkowe
    UWAGA: Po lewej stronie przestrzeni nadobojczykowej z sondą skierowaną w dół
    1. Nagraj pętlę 2D łuku aorty.
    2. Uzyskaj spektralny obraz Dopplera fali pulsacyjnej na aorcie wstępującej.
    3. Uzyskaj spektralny obraz Dopplera fali pulsacyjnej na aorcie zstępującej.

3. Pomiary

  1. Przejdź do pomiarów, w tym globalnego odkształcenia podłużnego. Wykonuj te pomiary w trybie offline, aby skrócić czas znieczulenia.

Wyniki

Rysunek 1 przedstawia położenie głowicy na klatce piersiowej w celu uzyskania obrazu osi długiej w przekroju przymostkowym (Rysunek 2). Widok ten umożliwia dokładny pomiar jamy i grubości ścian lewej komory, ocenę funkcji skurczowej (Rysunek 3), pomiar średnicy odpływu z lewej komory (wykorzystywany w innych wzorach, np. przy obliczaniu rzutu serca), średnicy aorty wstępującej oraz średnicy lewego przedsionka. Wszystkie wymiary jam zostały zaindeksowane do masy ciała. Przekrój osi długiej przymostkowej pozwala na ocenę anatomiczną (za pomocą echo2D) oraz funkcjonalną (za pomocą kolorowego Dopplera) zastawek aortalnej i mitralnej. Widok ten umożliwia również identyfikację i pomiar wysięku w osierdziu, jeśli występuje. Tryb M może być wykorzystany do pomiarów lewej komory (Rysunek 3): wymiarów przegrody i tylnej ściany, wymiarów lewej komory, funkcji skurczowej lewej komory oraz masy lewej komory1,3,4,10,14.

Funkcję skurczową lewej komory ocenia się za pomocą frakcyjnego skrócenia oraz poprzez wizualizację wysunięcia i pogrubiania ścian podczas cyklu serca (ocenianego na podstawie EKG). Masę lewej komory oblicza się według wzoru:
masa LV = 0,8 x 1,04 x [(IVS + LVID + PWT)3 - LVID (wymiar wewnętrzny lewej komory w systolicznie/rozkurczu)3]
(IVS: grubość przegrody międzykomorowej; LVID: wewnętrzna średnica lewej komory; PWT: grubość ściany tylnej, przy pomiarach wykonanych w końcowej rozkurczowej fazie)1,3,4,10,14.

Rysunek 4 przedstawia położenie głowicy na klatce piersiowej w celu uzyskania obrazu w przekroju krótkim w oknie przymostkowym. Widok ten umożliwia wizualizację odpływu z prawej komory, zastawki aortalnej, zastawki płucnej, tętnicy płucnej (Rysunek 5), a także wielkości (Rysunek 6) i funkcji środkowej części jamy lewej komory (z wizualizacją 2D kurczliwości segmentowej)1,3,4,10,1.

Rysunek 7 przedstawia położenie głowicy na klatce piersiowej w celu uzyskania obrazów w przekroju koniuszkowym. W koniuszkowym przekroju 4-jamowym (Rysunek 8) można ocenić wszystkie wymiary 4-jamowe (pole powierzchni wszystkich 4 jam oraz objętość lewej komory) oraz ich funkcję. Można również dokonać anatomicznej i funkcjonalnej charakterystyki zastawki mitralnej i trójdzielnej. Obraz lewego odpływu komorowego, przepływu przez zastawkę aortalną oraz aorty wstępującej uzyskano w koniuszkowym przekroju 5-jamowym. Koniuszkowy przekrój 2-jamowy (Rysunek 9) koncentruje się na rozmiarze i funkcji lewego przedsionka oraz komory. Koniuszkowe przekroje 3-jamowe i 5-jamowe umożliwiają ocenę zastawki aortalnej oraz lewego odpływu komorowego. Wszystkie przekroje łącznie pozwalają na ocenę poszczególnych ścian i segmentów lewej komory oraz badanie różnych parametrów funkcji skurczowej i rozkurczowej1,3,4,10,1.

Funkcję rozkurczową lewej komory można ocenić za pomocą obrazowania Dopplerowskiego w trybie impulsowym w obrębie zastawki mitralnej (Rysunek 10), czasu izowolumetrycznego rozkurczu lewej komory oraz obrazowania Dopplerowskiego tkanek w obrębie pierścienia zastawki mitralnej1,3,12. Prawidłowy napływ przez zastawkę mitralną składa się z dwufazowego przepływu z lewego przedsionka do lewej komory. W warunkach prawidłowych wczesny przepływ zbieżny z falą E jest wyższy niż późniejszy przepływ występujący podczas skurczu przedsionka (fala A).

Funkcję rozkurczową lewej komory można badać również za pomocą obrazowania dopplerowskiego tkankowego, które analizuje prędkości mięśnia sercowego (Rysunek 1). Spektralne obrazowanie dopplerowskie tkankowe bada funkcję skurczową i rozkurczową w ciągu cyklu serca i wykazuje 3 piki: jeden dodatni pik skurczowy (fala s'), reprezentujący skurcz mięśnia sercowego, oraz dwa ujemne piki rozkurczowe (fala e' wczesnego rozkurczowego rozluźnienia mięśnia sercowego oraz fala a' aktywnego skurczu przedsionka w późnej rozkurczowej fazie), oceniane na poziomie pierścienia zastawki mitralnej, z pierścienia przegrodowego lub bocznego1,3,4,10,14.

Charakterystyka funkcji rozkurczowej lewej komory za pomocą obrazowania dopplerowskiego impulsowego w zastawce mitralnej oraz obrazowania dopplerowskiego tkanek w pierścieniu zastawki mitralnej powinna obejmować następujące parametry: prędkość fali E, prędkość fali A, stosunek E/A, prędkość e', prędkość a', stosunek E/e' oraz czas deceleracji fali E1,3,4,10,14.

Funkcję skurczową lewej komory można badać poprzez pomiar skurczowego przemieszczenia płaszczyzny pierścienia zastawki mitralnej, skrócenie frakcjonalne (Rysunek 3), frakcję wyrzutową, objętość wyrzutową, rzut serca, prędkość fali s' w tkankach podczas skurczu (Rysunek 1) oraz globalny odkształcenie podłużne poprzez analizę odkształcenia i szybkości odkształcenia mięśnia sercowego (Rysunek 12)1,3,4,10.

Frakcję wyrzutową oblicza się na podstawie objętości przy użyciu zmodyfikowanej metody Simpsona, bazując na wizualnym obrysowaniu granicy między krwią a tkanką w widokach czterojamowym i dwujamowym z wierzchołka serca. Na poziomie podstawnym lub zastawki mitralnej kontur zamyka się poprzez połączenie dwóch przeciwległych sekcji pierścienia mitralnego linią prostą1,3,4,10. Objętość krwi tworząca frakcję wyrzutową reprezentuje objętość wyrzutową. Jeśli zastawka mitralna jest szczelna, wartość tę można pomnożyć przez częstotliwość akcji serca, aby obliczyć rzut serca1,3,4. Objętość wyrzutowa opiera się na pomiarach przepływu krwi przez trakt odpływowy lewej komory podczas cyklu serca, zgodnie z poniższym wzorem:
SV = π x (LVOT diameter /2)2 x VTI (LVOT)
(LVOT: trakt odpływowy lewej komory; średnicę LVOT mierzy się w widoku długiej osi przyśródmostkowej. VTI(LVOT): całka prędkości z czasu odczytana z Dopplera impulsowego w LVOT w widoku pięciojamowym z wierzchołka serca)1,3.

Najczęściej stosowaną miarą globalnej funkcji skurczowej LV opartą na odkształceniu jest globalny odkształcenie podłużne (global longitudinal strain), wyznaczane poprzez analizę odkształcenia i szybkości odkształcenia mięśnia sercowego1,3,4,10. Jest ono zazwyczaj oceniane za pomocą echokardiografii z wykorzystaniem śledzenia plamek (speckle-tracking echocardiography), gdzie szczyt globalnego odkształcenia podłużnego opisuje względną zmianę długości mięśnia sercowego LV pomiędzy końcem rozkurczu a końcem skurczu:
GLS(%) = (MLs − MLd)/MLd
(MLs: długość mięśnia sercowego w końcu skurczu; MLd: długość mięśnia sercowego w końcu rozkurczu).

Pomiary należy rozpocząć od widoku apikalnego trzech jam, aby zwizualizować zamknięcie zastawki aortalnej, wykorzystując kliknięcia otwarcia i zamknięcia zastawki aortalnej w obrazowaniu spektralnym Doppler lub otwarcie i zamknięcie zastawki aortalnej w obrazowaniu w trybie M1,3,4,10. Ocenia się również widoki apikalne czterech i dwóch jam, a następnie wyciąga średnią z pomiarów we wszystkich trzech widokach. Funkcję skurczową prawej komory ocenia się za pomocą skurczowego przemieszczenia płaszczyzny pierścienia trójdzielnego (TAPSE) oraz obrazowania dopplerowskiego tkanek w obrębie pierścienia trójdzielnego. Wszystkie zastawki bada się za pomocą kolorowego Dopplera, co pozwala na bezpośrednią wizualizację stenozy lub niedomykalności (Rysunek 13). W przypadku wystąpienia niedomykalności zastawki aortalnej można ją zbadać i ilościowo ocenić za pomocą metody vena contracta oraz czasu połowy spadku ciśnienia w obrazowaniu ciągłym Doppler (Rysunek 14)15. Rysunek 15 przedstawia aortę wstępującą, łuk aorty oraz proksymalną część aorty zstępującej zwizualizowane w oknie nadmostkowym.

Procedura obrazowania ultradźwiękowego u znieczulonego szczura, układ doświadczalny do badania serca.
Rycina 1: Pozycjonowanie głowicy dla widoku w osi długiej przyparamostkowej. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Schemat badania ultrasonograficznego serca; oznaczenia: LV (lewa komora), MV (zastawka mitralna), Ao (aorta), LA (lewy przedsionek); technika echokardiografii.
Rysunek 2: Dwuwymiarowy obraz w przekroju podmostkowym w osi długiej, przedstawiający lewy przedsionek (LA), lewą komorę (LV), zastawkę aortalną, aortę wstępującą (Ao) i zastawkę mitralną (MV). Aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny, kliknij tutaj.

Obrazowanie funkcji serca za pomocą echokardiogramu w trybie M, analiza pomiarów komór.
Rycina 3: Tryb M lewej komory z pomiarami, w tym grubość przegrody międzykomorowej w rozkurczu (IVSd), wewnętrzna średnica lewej komory w rozkurczu (LVIDd) i skurczu (LVIDs), grubość tylnej ściany (LVIPWd), skrócenie frakcyjne (%FS), frakcja wyrzutowa obliczona metodą Teichholza [EF(Teich)], masa lewej komory (LVdMass), grubość ścian (EPR) oraz masa lewej komory obliczona według metody dostosowanej do gryzoni (LVM Mouse). Aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury, kliknij tutaj.

Procedura ultrasonograficzna zwierząt; eksperyment naukowy na żywym organizmie; technika obrazowania medycznego.
Rycina 4: Pozycjonowanie głowicy dla przekroju krótkosiowego w projekcji przy mostkowej. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.

Ultradźwiękowe badanie serca, oznaczenia: RV (prawą komora), PA (tętnica płucna), Ao (aorta), RA (prawy przedsionek), LA (lewy przedsionek); metoda oceny echokardiograficznej.
Rysunek 5: 2D przekrój krótki w widoku przymostkowym z poziomu zastawki aorty (Ao), lewego przedsionka (LA), prawego przedsionka (RA), prawej komory (RV) i tętnicy płucnej (PA). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Obrazowanie ultradźwiękowe, widok przekroju poprzecznego, echokardiografia, ocena funkcji serca, diagnostyka medyczna.
Rysunek 6: Przekrój krótki w osi przymostkowej na poziomie mięśni papilarnych lewej komory. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Układ znieczulenia gryzoni z elektrodami EKG do monitorowania fizjologicznego podczas procedur eksperymentalnych.
Rysunek 7: Pozycjonowanie głowicy dla widoku czterojamowego w przekroju koniuszkowym. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Obraz USG jam serca przedstawiający prawy i lewy przedsionek (RA, LA) oraz komory (RV, LV).
Rycina 8: Obraz 2D w przekroju czterojamowym, obejmujący lewy przedsionek (LA), lewą komorę (LV), prawy przedsionek (RA) i prawą komorę (RV). Prosimy o kliknięcie tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.

Ultradźwiękowe badanie serca; oznaczone LV, MV, LA; echokardiogram; analiza funkcji serca; obrazowanie medyczne.
Rycina 9: Echo 2D w przekroju dwujamowym koniuszkowym, obejmujące lewy przedsionek (LA), lewą komorę (LV) i zastawkę mitralną (MV). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Dokarcjalne badanie dopplerowskie; prędkość przepływu przez zastawkę mitralną; analiza funkcji serca.
Rysunek 10: Doppler pulsacyjny w zastawce mitralnej, wykazujący prędkość fali E = 0,49 m/s, prędkość fali A = 0,3 m/s, czas deceleracji fali E = 35 ms oraz stosunek E/A = 1,48. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Schemat echokardiografii dopplerowskiej z przebiegami prędkości do analizy ruchu serca.
Rycina 1: Spektralny Doppler tkanek w obrębie przegrodowego pierścienia zastawki mitralnej, przedstawiający fale tkanki mięśnia sercowego w rozkurczu (e' i a') oraz w skurczu (s'). Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Analiza echokardiograficzna z wykresem procentowego odkształcenia podłużnego i przebiegami odkształcenia.
Rysunek 12: Analiza deformacji mięśnia sercowego z oceną odkształcenia podłużnego w widoku czterojamowym. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Badanie ultrasonograficzne serca z kolorowym dopplerem, obrazujące prędkość przepływu krwi, analiza echokardiograficzna.
Rysunek 13: Wizualizacja niedomykalności zastawki aortalnej w badaniu Color Doppler. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Dopplerowski przepływ w badaniu USG serca; wykres danych echokardiograficznych; analiza funkcji serca; fala tętna.
Rysunek 14: Ciągły Doppler zastawki aortalnej w apikalnym widoku pięciojamowym, wykazujący cofanie się krwi powyżej linii bazowej z pomierzonym czasem połowy spadku ciśnienia (half-pressure time) wynoszącym 95 ms. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Ultradźwiękowe badanie łuku aorty; podpisowy schemat; obrazowanie układu sercowo-naczyniowego; aorta wstępująca, łuk aorty, aorta zstępująca.
Rysunek 15: Widok nadmostkowy aorty wstępującej (Asc), łuku aorty (Arch) i aorty zstępującej (Desc). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ilustracji.

Dyskusja

Protokół ten umożliwia pełne badanie echokardiograficzne przy użyciu konwencjonalnego medycznego sprzętu ultrasonograficznego i sondy o wysokiej częstotliwości u dorosłych szczurów. Jest to ważny aspekt protokołu, ponieważ sprzęt ultrasonograficzny dedykowany dla małych zwierząt jest drogi, a inwestycja nie zawsze jest uzasadniona.

Ponieważ badania obrazowania podłużnego wymagają wielokrotnego znieczulenia, w niniejszym protokole zaproponowano połączenie medetomidyny-midazolamu-fentanylu, ponieważ jest ona bardziej odpowiednia do stosowania seryjnego w porównaniu z izofluranem lub mieszaniną ketaminy-ksylazyny u szczurów rasy Wistar. Jednak proponowany protokół echokardiograficzny jest kompatybilny z każdym innym protokołem anestezjologicznym16. Zgodnie z opisem, nasz protokół echokardiografii obejmuje ocenę kilku parametrów, która umożliwia identyfikację anatomicznych i funkcjonalnych zmian serca.

Skupiając się na charakterystyce anatomicznej, możliwa jest ocena wymiarów wszystkich komór serca i ich poszerzeń, przerostu lewej komory, zwłóknienia zastawek czy zwapnień. Jeśli chodzi o czynność serca, można przeanalizować funkcję skurczową i rozkurczową lewej komory oraz funkcję skurczową prawej komory 1,3,4. Badane są również anatomia i funkcja zastawki serca, przy użyciu echa 2D do charakterystyki anatomicznej (identyfikacja zwłóknienia, zwapnienia lub nieprawidłowego otwarcia) oraz przy użyciu obrazowania dopplerowskiego do charakterystyki funkcjonalnej i wykrywania zwężeń lub niedomykalności. Obrazowanie kolorowym Dopplerem umożliwia detekcję kierunku przepływu i turbulencji, a widmowe fale Dopplera umożliwiają pomiary prędkości i gradientów 1,3.

Odpowiednią jakość obrazu uzyskano u prawie wszystkich szczurów (najmniejsza masa 200 g), chociaż ze względu na międzyosobnicze różnice w anatomii, obrazy echokardiograficzne mogą nie być uzyskiwane z dokładnie taką samą definicją między szczurami, co może mieć wpływ na pomiary wymiarów jamy ustnej. Stwierdzono 5% zmienność zgłaszaną przez jednego obserwatora w pomiarach trybu M lewej komory17. W szczególności w przypadku korzystania z trybu M do pomiarów lewej komory mogą wystąpić następujące ograniczenia: trudności w uzyskaniu kąta prostopadłego; w tym tylko segmenty podstawne (powodujące niedokładne pomiary w przypadku asymetrycznego przerostu lub regionalnej dysfunkcji skurczowej); oraz założenia geometryczne (biorąc pod uwagę, że lewa komora jest elipsoidą prolegą o stosunku osi długiej/krótkiej 2:1 i symetrycznym rozkładzie przerostu). Również uwzględnienie pomiarów sześciennych może mieć wpływ na dokładność, ponieważ nawet niewielki błąd w wymiarach może prowadzić do przeszacowania masy 1,3,10. Nawet w przypadku stosowania objętości i frakcji wyrzutowej obliczonej metodą Simpsona istnieją wady: wierzchołek jest często skracany; Wypadnięcie wsierdzia może zniekształcać pomiar i jest ślepe na zniekształcenia kształtu, które nie są widoczne w wierzchołkowych 4 i 2-komorowych widokach 1,3,10.

Co ważne, protokół ten podkreśla wykorzystanie zaawansowanych pomiarów i ocen, takich jak odkształcenie lewej komory i szybkość odkształcania, oceniane za pomocą śledzenia plamek, w celu uzyskania pełniejszych informacji na temat zachowania włókien mięśnia sercowego 1,3. Aby uzyskać dokładniejszą ocenę odkształcenia i szybkości odkształcania, wymagana jest optymalizacja jakości obrazu, maksymalizacja liczby klatek na sekundę i minimalizacja skrótu perspektywicznego wierzchołków. Stosuje się globalny szczep podłużny Midwall, ponieważ zgadza się z bardziej opublikowanymi dostępnymi danymi i wykazano w kilku badaniach klinicznych, że jest wytrzymały i powtarzalny10. Monitorowanie elektrokardiograficzne zintegrowane ze sprzętem jest bardzo podatne na artefakty, co stanowi ograniczenie. Bardzo ważne jest również, aby stwierdzić, że funkcjonalny lub hemodynamiczny stan serca szczura może zależeć od zmiennych, takich jak temperatura, ciśnienie krwi i tętno 4,5,6,7,8,9,13,14,17.

Ponieważ rozdzielczość jest związana z częstotliwością sondy, oczekuje się, że w przyszłości opracowane zostaną sondy o wyższej częstotliwości, a w konsekwencji wyższa rozdzielczość i rozdzielczość obrazu w nieinwazyjnym obrazowaniu układu sercowo-naczyniowego u małych zwierząt, przy użyciu tego typu sprzętu. Standaryzacja metod i pomiarów jest uważana za kluczową w tej dziedzinie badań, osiągając bardziej precyzyjną diagnostykę echokardiograficzną eksperymentalnych modeli szczurzych i skutkując lepszym zrozumieniem biologii molekularnej chorób sercowo-naczyniowych człowieka.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

ARSP i ATP są wspierane przez stypendia SFRH/BD/121684/2016 i SFRH/BPD/123181/2016, odpowiednio, z Fundação para a Ciência e Tecnologia.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Sonda 12S-RSGE Medical SystemsH44901AB
Antisedan (5 mg / ml)EsteveP01B9003
jednostka monitorująca EKGGE Medical SystemsNie dotyczy
ElektrodyFIABF9089/100
Fentanilo (0,05 mg / ml)B.BraunBB3644960
Flumazenilo (0,1 mg / ml)Generis
Strzykawka insulinowa 1 mlSOL M1612912
Żel Lubrithal (10 mg)DechraNC519
Medetor (1 mg/ml)VibarcP01B0308
Midazolan (5 mg/ml)Golarka do golenia LabesfalMUEH5506191
AESCULAP Isis GT608Braun90200714
Podgrzewany dla małych zwierząt Podkładka 120 VK& H Produkcja inc.
Żel do ultradźwiękówParker LaboratoriesREF 01-08
Aparat ultrasonograficznyGE Medical SystemsVIVID T8
PodkładyHenry Schein900-8132
MUEH5933080655199010608

Bibliografia

  1. Armstrong, W. F., Ryan, T. Feigenbaum's Echocardiography. , 7th Edition, Lippincott Williams & Wilkins. (2010).
  2. Douglas, P. S., et al. ACCF/ASE/ACEP/ASNC/SCAI/SCCT/SCMR 2007 appropriateness criteria for transthoracic and transesophageal echocardiography: a report of the American College of Cardiology Foundation Quality Strategic Directions Committee Appropriateness Criteria Working Group, American Society of Echocardiography, American College of Emergency Physicians, American Society of Nuclear Cardiology, Society for Cardiovascular Angiography and Interventions, Society of Cardiovascular Computed Tomography, and the Society for Cardiovascular Magnetic Resonance endorsed by the American College of Chest Physicians and the Society of Critical Care Medicine. Journal of the American College of Cardiology. 50 (2), 187-204 (2007).
  3. Otto, M. C. Textbook of Clinical Echocardiography. , 6th Revised Edition, Elsevier - Health Sciences Division. (2018).
  4. Liu, J., Rigel, D. F. Echocardiographic examination in rats and mice. Cardiovascular Genomics. Methods in Molecular Biology (Methods and Protocols). 573, 139-155 (2009).
  5. Ram, R., Mickelsen, D. M., Theodoropoulos, C., Blaxall, B. C. New approaches in small animal echocardiography: imaging the sounds of silence. American Jounal of Physiology- Heart and Circulatory Physiology. 301 (5), H1765-H1780 (2011).
  6. Aronsen, J. M., et al. Noninvasive stratification of postinfarction rats based on the degree of cardiac dysfunction using magnetic resonance imaging and echocardiography. American Jounal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 312 (5), H932-H942 (2017).
  7. Forman, D. E., Cittadini, A., Azhar, G., Douglas, P. S., Wei, J. Y. Cardiac morphology and function in senescent rats: gender-related differences. Journal of the American College of Cardiology. 30 (7), 1872-1877 (1997).
  8. Walker, E. M. Jr, et al. Age-associated changes in hearts of male Fischer 344/Brown Norway F1 rats. Annals Of Clinical And Laboratory Science. 36 (4), 427-438 (2006).
  9. Watson, L. E., Sheth, M., Denyer, R. F., Dostal, D. E. Baseline echocardiographic values for adult male rats. Journal of the American Society of Echocardiography. 17 (2), 161-167 (2004).
  10. Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Journal of the American Society of Echocardiography. 28 (1), 1-39 (2015).
  11. Galderisi, M., et al. Standardization of adult transthoracic echocardiography reporting in agreement with recent chamber quantification, diastolic function, and heart valve disease recommendations: an expert consensus document of the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 18 (12), 1301-1310 (2017).
  12. Nagueh, S. F., et al. Recommendations for the Evaluation of Left Ventricular Diastolic Function by Echocardiography: An Update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 29 (4), 277-314 (2016).
  13. Weytjens, C., et al. Doppler myocardial imaging in adult male rats: reference values and reproducibility of velocity and deformation parameters. European Journal of Echocardiography. 7 (6), 411-417 (2006).
  14. Scheer, P., et al. Basic values of M-mode echocardiographic parameters of the left ventricle in outbreed Wistar rats. Veterinarni Medicina. 57 (1), 42-52 (2012).
  15. Lancellotti, P., et al. Recommendations for the echocardiographic assessment of native valvular regurgitation: an executive summary from the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 14 (7), 611-644 (2013).
  16. Albrecht, M., Henke, J., Tacke, S., Markert, M., Guth, B. Influence of repeated anaesthesia on physiological parameters in male Wistar rats: a telemetric study about isoflurane, ketamine-xylazine and a combination of medetomidine, midazolam and fentanyl. BMC Veterinary Research. 10, 310(2014).
  17. Dragoi Galrinho, R., et al. New Echocardiographic Protocol for the Assessment of Experimental Myocardial Infarction in Rats. Maedica (Bucharest). 10 (2), 85-90 (2015).

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Echokardiografiafunkcja sercaobrazowanie ultrasonograficzneprzep yw DoppleraDoppler tkankowyokno przymostkoweokno koniuszkoweokno nadmostkowe
Echokardiograficzna ocena anatomii i funkcji serca u dorosłych szczurów
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.