Ocena działania serca i nadciśnienia płucnego u jagniąt za pomocą echokardiografii

Podsumowanie

Ten protokół opisuje ocenę echokardiograficzną struktury serca, jego funkcji oraz nadciśnienia płucnego w modelu jagnięcim rozwijającej się dysplazji bronchopulmonarnej. Metoda ta umożliwia seryjną ocenę chorób układu krążenia i może być zastosowana do innych dużych modeli zwierzęcych chorób układu krążenia u noworodków i dorosłych.

Streszczenie

Wcześniackie narodziny są ściśle związane z zaburzeniami czynności serca, w tym upośledzoną funkcją komór i zmienioną strukturą serca, co może prowadzić do postępującej niewydolności serca oraz innych krótko- i długoterminowych przypadłości. Jednakże naturalna historia zaburzeń czynności serca u niemowląt urodzonych przedterminowo nie jest dobrze zdefiniowana. W modelu jagnięcia niedorozwoju oskrzeli płuc związanego z nadciśnieniem płucnym (BPD-PH), jagnięta są porodzane w 110–128 dniu ciąży (termin ciąży wynosi około 145 dni) i są mechanicznie wentylowane. Jagnięta rozwijają kardiopulmonalne komplikacje przedwczesnego narodzin, w tym uproszczenie pęcherzyków płucnych w histologii płuc, charakterystyczne dla BPD, i oznaki zwiększonego oporu naczyń płucnych w echokardiografii, zgodne z rozwijającym się BPD-PH. Ten artykuł opisuje protokół do przeprowadzania seryjnej oceny morfometrii serca i jego czynności za pomocą echokardiografii u jagniąt przedwcześnie urodzonych i byłych przedwcześnie urodzonych (do około dwóch miesięcy wieku postnatalnego). Protokół został opracowany poprzez adaptację wytycznych American Society of Echocardiography. Echokardiografia jest przeprowadzana seryjnie na intubowanych i umiarkowanie sedowanych jagnięciach za pomocą systemu ultrasonograficznego przy łóżku. Wymiary przedsionków i komór, funkcja prawej i lewej komory oraz pomiary związane z nadciśnieniem są uzyskiwane w każdej ocenie echokardiograficznej. Pomiary są powtarzalne i korelują ze stanem klinicznym. Ten protokół echokardiograficzny do oceny struktury i czynności serca u jagniąt umożliwia charakteryzację BPD-PH i ocenę podejść terapeutycznych.

Wprowadzenie

Model jagnięcia rozwijającej się dysplazji bronchopulmonalnej i nadciśnienia płucnego (BPD-PH) odwzorowuje zarówno fazę rozwojową płuc, jak i ustawienia opieki klinicznej doświadczanej przez wcześniaki w jednostce intensywnej terapii noworodków (NICU). W modelu jagnięcia rozwijającego się BPD-PH, jagnięta są rodzone w różnym wieku ciążowym od 110 dni ciąży (późna faza kanalikularna rozwoju płuc, odpowiednik 22-24 tygodni ciąży) aż do terminu (145 dni) i są mechanicznie wentylowane. Jagnięta są obserwowane przez maksymalnie sześć miesięcy w celu odwzorowania choroby układu krążenia i układu oddechowego. Ten model odzwierciedla patofizjologię i histopatologię wynikające z wentylacji mechanicznej z bogatym w tlen gazem u noworodków przedwcześnie urodzonych, w tym uproszczenie pęcherzyków płucnych i zgrubienie przegród¹. Mocą modelu jagnięcia BPD-PH jest jego podobieństwo do ludzkich etapów rozwoju płuc oraz stosunkowo duża wielkość jagniąt, co pozwala na częste pobieranie krwi i używanie narzędzi klinicznych importowanych bezpośrednio z NICU². Przedstawiamy tutaj protokół dotyczący seryjnej echokardiografii w celu oceny czynności serca i nadciśnienia płucnego (PH) u jagniąt.

BPD-PH jest częstą i istotną kardiopulmonalną komplikacją u przeżywających wcześniaków^3,4,5. Dzieci urodzone w niższym wieku ciążowym i niższej masie urodzeniowej mają najwyższe ryzyko BPD i BPD-PH³. BPD-PH występuje, gdy nieprawidłowy rozwój płuc wtórne do przedwczesności i stresu mechanicznego i oksydacyjnego prowadzi do remodelacji naczyń w ciągu kilku miesięcy⁴. Przyczynia się to do wzrostu oporu żylnego w płucach, co prowadzi do obciążenia prawej komory serca i, w ciężkich przypadkach, do niewydolności, ostatecznie zwiększając wskaźniki morbidydy i śmiertelności w późniejszym niemowlęctwie i we wczesnym dzieciństwie⁵.

Echokardiografia umożliwia nieinwazyjną seryjną ocenę kilku anatomicznych i fizjologicznych cech zarówno prawej, jak i lewej komory. Amerykańskie Towarzystwo Echokardiograficzne opublikowało wytyczne dotyczące pediatrycznych echokardiografów przezprzełykowych^6,7. Podobne wytyczne nie istnieją dla modeli przedklinicznych, takich jak noworodkowy model jagnięcia BPD-PH. Przedstawiamy tutaj protokół echokardiograficzny zmodyfikowany dla noworodkowego modelu jagnięcia. Chociaż anatomia klatki piersiowej i jamy brzusznej jagnięcia ogranicza możliwość uzyskania widoków podserconych, widoki wierzchołkowe i przymostkowe są łatwo dostępne. Widoki te umożliwiają kompleksową ocenę czynności serca i PH za pomocą wielu parametrów, w tym położenia przegrody komorowej, czasu przyspieszenia tętnicy płucnej (PAAT), wychylenia skurczowego płaszczyzny pierścienia zastawki trójdzielnej (TAPSE), niedomykalności zastawki trójdzielnej, ułamka zmiany powierzchni prawej komory (RV FAC) i ułamka wyrzutowym lewej komory (LV EF). Ponadto skorelowaliśmy pomiary echokardiograficzne ze statusem klinicznym i wynikami kateteryzacji serca, walidując użyteczność echokardiografii jako nieinwazyjnej metody oceny serca w modelu jagnięcia BPD-PH.

Protokół

Wszystkie procedury eksperymentalne zostały przeprowadzone zgodnie z normami dotyczącymi prowadzenia i szkolenia zwierząt laboratoryjnych Komitetu ds. Opieki nad Zwierzętami Instytucjonalnymi i Wykorzystania Zwierząt na Uniwersytecie Utah.

1. Przygotowanie procedury

1. Pozycjonuj jagnię w zawiesie w pozycji leżącej na brzuchu.
2. Umieść echokardiografa po lewej stronie jagnięta dla większości opisywanych w tym protokole widzeń echokardiograficznych, chyba że zaznaczono inaczej.
3. Umieść urządzenie ultrasonograficzne w kierunku głowy zestawu zawiesowego, aby echokardiograf mógł korzystać z kontroli za pomocą lewej ręki i trzymać przetwornik w prawej ręce.
4. Użyj asystenta, aby pomóc w pozycjonowaniu jagnięta, przy czym asystent powinien stanąć po przeciwnej stronie jagnięcia. Odnoś się do Rysunku 1 dla ustawienia eksperymentalnego i pozycjonowania jagnięcia używanego do uzyskania obrazów echokardiograficznych przezpiersiowych.
5. Monitoruj nasycenie tlenem (SpO₂), ciśnienie tętnicze krwi i częstość akcji serca przez cały czas trwania procedury. Wstrzymaj procedurę, aby pozwolić na ustabilizowanie się objawów życiowych lub przerwij procedurę, jeśli SpO₂ utrzymuje się poniżej 90% przez 2 min, częstość akcji serca jest poniżej 60 uderzeń na minutę, lub częstość oddechu przekracza 100 oddechów na minutę pomimo ustawień wentylatora i frakcji tlenu wdychanego, lub jeśli ciśnienie tętnicze krwi spada o ponad 15% w porównaniu z poziomem przed zabiegiem.

Rysunek 1. Ustanowienie eksperymentalne dla uzyskania obrazów echokardiograficznych przezpiersiowych u jagnięcia. Przedstawienie ustawienia demonstrującego pozycjonowanie jagnięcia w zawiesie. Prosimy kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

2. Przygotowanie urządzenia ultrasonograficznego

1. Zapisz informacje o badanym, w tym identyfikatory, wagę i ciśnienie krwi (skurczowe, rozkurczowe i średnie).
2. Wybierz żądany przetwornik. W przypadku jagniąt należy użyć przetwornika 12S (5–11 MHz) przetwornika fasetowanego do badań serca.
3. Wybierz predefiniowane ustawienia ultradźwięków dla obrazowania serca, jeśli są dostępne.
   UWAGA: Utrzymuj spójne warunki fizjologiczne (np. częstość akcji serca, stan oddechowy i poziom osadzania) podczas uzyskiwania obrazów echokardiograficznych, ponieważ czynniki te mogą wpływać na pomiary pochodzące z dopplerografii.

3. Pozycjonowanie jagnięcia i pozycja przetwornika

1. Precyzyjna pozycja jagnięcia i pozycja przetwornika wymagana do uzyskania standardowych obrazów echokardiograficznych przezpiersiowych mogą się różnić w zależności od wieku ciążowego przy urodzeniu, wieku pooperacyjnego, napowietrzenia płuc i rozdęcia jamy brzusznej.
2. Rozpocznij w pozycji leżącej na brzuchu z lewej nogą jagnięcia naturalnie złożoną na klatkę piersiową i spoczywającą w zawiesie, eksponując lewą pachy i klatka piersiowa od dołu. Manipuluj pozycją jagnięcia w zawiesie, jeśli to konieczne, aby uzyskać optymalne widoki. Jeśli to konieczne, umieść jagnię w położeniu bocznym prawym częściowym do pełnym w zawiesie.
3. Nałóż żel ultrasonograficzny na końcówkę przetwornika i na klatce piersiowej jagnięcia, aby zapewnić optymalną przewodność fal ultradźwiękowych.
   UWAGA: Obrazy opisane poniżej są zwykle uzyskiwane między 3. a 6. odcinkiem międzyżebrowym na bardziej brzusznej stronie klatki piersiowej (tj. w kierunku mostka).

4. Uzyskaj standardowe widoki wierzchołkowe

UWAGA: Widoki wierzchołkowe są łatwiej uzyskać u jagniąt przedwczesnych i dojrzałych. Z naszego doświadczenia, gdy jagnięta osiągają wiek ponad 2 miesięcy, klatka piersiowa powiększa się, a wierzchołek serca oddala się od ściany klatki piersiowej, co sprawia, że te widoki są trudne do uzyskania z lewej strony klatki piersiowej.

1. Umieść przetwornik w 5. i 6. odcinku międzyżebrowym.
2. Ukieruj przetwornik w kierunku prawego ramienia.
3. Rozpocznij z wskaźnikiem przetwornika skierowanym do tyłu w kierunku lewego ucha jagnięcia.
4. Aby uzyskać standardowy wierzchołkowy czterokomorowy widok (A4C), rozłożaj ogon przetwornika w kierunku ogona i obracaj przetwornik zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do momentu, aż maksymalne zewnętrzne krawędzie prawej i lewej komory będą wido

Wyniki

Większość standardowych widoków zalecanych w wytycznych American Society of Echocardiography (ASE) dotyczących dziecięcej echokardiografii można uzyskać u jagniąt. Można wizualizować standardowy widok A4C, widok A2C i widok A5C obejmujący LVOT (Rysunek 2A–2C). Również dostępny jest przekrój parasternowy wzdłużnej osi włączający LVOT (Rysunek 2D). Pełny zestaw przekrojów parasternalnych w poprzecznym osi krótkiej, włączając przekroje na poziomie ...

Dyskusja

Echokardiografia oferuje nieinwazyjną metodę oceny struktury serca, jego funkcji oraz PH u jagniąt, w tym u wcześniaków i byłych wcześniaków (do około dwóch miesięcy po korekcie wieku ciążowego) z rozwijającą się BPD-PH. Kluczowym aspektem echokardiografii u noworodków jest stosowanie standaryzowanego protokołu opartego na uznawanych wytycznych oraz zastosowanie tej samej rygoryzmu i najlepszych praktyk w akwizycji obrazu i pomiarach, które są klinicznie stosowane u niemowląt ludzkich.

Inni ba...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Phased-array cardiac transducer	GE	H44901AB	12S-RS probe; 4.5–12.0 MHz
Sling for animal positioning	Made on site from heavy-duty fabric	N/A	Used to support lamb in prone position during imaging
Ultrasound gel	Parker Laboratories, Inc.	PLI 01-08	Aquasonic 100 ultrasonic transmission gel
Ultrasound imaging system	GE	H48232DM	Vivid iq Vet v208