Podejścia echokardiograficzne i protokoły do kompleksowej charakterystyki fenotypowej choroby zastawkowej serca u myszy

Ogólnym celem tego protokołu echa jest pokazanie metod i podejść stosowanych do obrazowania funkcji zastawki serca u gryzoni. Metody, które dzisiaj pokażemy, mogą odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie chorób serca, ze szczególnym naciskiem na ocenę serca jako zintegrowanej jednostki w warunkach choroby zastawek serca. Implikacje tego podejścia są ciche, głębokie dla dziedziny chorób zastawek serca, ponieważ kompleksowa ocena echokardiograficzna serca nie tylko pozwoli na wykrycie dysfunkcji zastawek w wielu zastawkach serca, ale także pozwoli badaczom zrozumieć złożone zależności między czynnością serca a różnymi pomiarami funkcji zastawek serca.

Chociaż metoda ta może być wykorzystana do scharakteryzowania modeli zwierzęcych, w których choroba zastawek serca jest naszą główną wadą, można ją również zastosować do innych systemów, w których dysfunkcja zastawki serca może wydawać się wtórna do innych urazów, takich jak niewydolność serca lub tętniak aorty piersiowej. Dlatego zalecamy, aby kompleksowe fenotypowanie serca i zastawek serca było rutynowo wykonywane w większości badań naukowych. Po raz pierwszy wpadliśmy na pomysł, aby sfilmować nasze podejście do kompleksowego fenotypowania zastawek serca i zastawek serca po wzięciu udziału w wielu spotkaniach, na których występowała znaczna zmienność w metodach i protokołach stosowanych do oceny funkcji zastawek serca.

Mamy nadzieję, że ten manuskrypt i towarzyszący mu film pobudzą dyskusję w tej dziedzinie na temat najlepszych metodologii i standardów, których należy przestrzegać, co ostatecznie jest zgodne z ostatnimi inicjatywami National Institutes of Health mającymi na celu poprawę rygoru i odtwarzalności badań naukowych. Główną zaletą echokardiografii jest to, że jest w stanie nieinwazyjnie ocenić morfologię i funkcję serca w czasie rzeczywistym. Jest łatwy do wykonania i może być wykonywany szeregowo.

Dlatego najlepiej sprawdza się w seryjnych badaniach kontrolnych. Ogólnie rzecz biorąc, osoby, które dopiero zaczynają obrazować serce i zastawki serca, będą miały trudności z powodu wyzwań logistycznych związanych z podawaniem i miareczkowaniem znieczulenia, a także wyzwań technicznych związanych z bardzo małymi oknami anatomicznymi, które można wykorzystać do echokardiografii, oraz potrzebą precyzyjnej identyfikacji struktur serca i orientacji sondy podczas obrazowania. Mamy nadzieję, że wizualna demonstracja naszego podejścia przyspieszy tempo, w jakim badacze mogą nauczyć się przeprowadzać echokardiografię u myszy, i ostatecznie posłuży jako platforma do dyskusji na temat najlepszych praktyk w zakresie obrazowania małych zwierząt.

Aby rozpocząć, włącz ultrasonograf wyposażony w przetwornik ultradźwiękowy wysokiej częstotliwości. Wprowadź identyfikator zwierzęcia, które ma być mierzone, wraz z datą, godziną i wszelkimi innymi istotnymi informacjami. Rozgrzej platformę do 37 stopni Celsjusza, a następnie delikatnie podnieś mysz za ogon i mocno przytrzymaj zwierzę za kark.

Wprowadzić nos zwierzęcia do stożka nosowego i rozpocząć znieczulenie zgodnie z opisem w dołączonym protokole tekstowym. Po podaniu środków uspokajających szybko i dokładnie połóż zwierzę na platformie w pozycji leżącej, upewniając się, że przednie i tylne łapy leżą na czujnikach EKG platformy. Użyj taśmy klejącej, aby zabezpieczyć zwierzę na wszystkich czterech kończynach, ustabilizować głowę w aparacie stożkowym nosa i ustabilizować ogon.

Następnie sprawdź tętno za pomocą sensorów EKG na platformie lub za pomocą urządzenia zewnętrznego. Upewnij się, że podstawowe tętno wynosi od 600 do 700 uderzeń na minutę. Monitoruj tętno i upewnij się, że w żadnym wypadku nie spadnie poniżej 450 uderzeń na minutę.

Ponadto monitoruj temperaturę ciała za pomocą termometru doodbytniczego i utrzymuj temperaturę w zakresie od 36,5 stopni Celsjusza do 38 stopni Celsjusza. Dopóki funkcje życiowe są stabilne, użyj elektrycznej maszynki do strzyżenia przeznaczonej do użytku z cienkimi włosami, aby zgolić włosy z klatki piersiowej myszy. Następnie weź wilgotny ręcznik papierowy i wytrzyj klatkę piersiową, aby usunąć pozostałe włosy.

Gdy zwierzę jest bezpiecznie przymocowane na platformie, a głowa jest skierowana na zewnątrz, przechyl stół o 15 do 20 stopni w lewo, aby zbliżyć serce do ściany klatki piersiowej. Następnie nałóż dużą ilość żelu ultradźwiękowego na głowicę lub bezpośrednio na klatkę piersiową zwierzęcia. Ustaw przetwornik przymostkowo około 90 stopni prostopadle do długiej osi serca tak, aby znacznik indeksu obrazu przetwornika był skierowany do tyłu.

W trybie dwóch DB przesuń defiladę przetwornika, aż zastawka aortalna pojawi się w polu widzenia wzdłuż krótkiej osi. Następnie obróć przetwornik zgodnie z ruchem wskazówek zegara, aż znacznik indeksu obrazu wskaże cadad. To jest widok przymostkowej osi długiej.

Obserwuj drogę aortalną, zastawkę aortalną, drogę odpływu lewej komory, zastawkę mitralną, lewy przedsionek i część drogi odpływu prawej komory na wyświetlaczu obrazu. Zmierz największy tylny wymiar przedsionkowy aorty za pomocą suwmiarki elektronicznej powiązanej z narzędziem pomiarowym wbudowanym w maszynę. Następnie zmniejsz szerokość obrazu, tak aby na wyświetlaczu obrazu znajdowała się tylko zastawka aortalna, regulując przycisk szerokości obrazu na panelu sterowania.

Umieść linię przesłuchania w trybie M w miejscu, w którym przecina końcówki zastawki aortalnej, aby dokładnie ocenić separację guzków zastawki aortalnej. Na wyświetlaczu w trybie M zastawki aortalnej zmierz odległość separacji guzków za pomocą suwmiarki elektronicznej. Będąc nadal w przymostkowym widoku długiej osi zastawki aortalnej, naciśnij sterowania kolorowym dopplerem na panelu sterowania, aby zastosować kolorowy doppler w obszarze zastawki aortalnej.

Następnie naciśnij sterowania dopplerowskiego po fali. Za pomocą kulki torowej umieść objętość próbki po fali w proksymalnej aorcie wstępującej tuż nad zastawką aortalną, upewniając się, że kąt między wiązką ultradźwiękową a przepływem krwi jest mniejszy niż 60 stopni, przechylając platformę i/lub przetwornik. Następnie zmierz prędkość szczytową z wyświetlacza spektralnego za pomocą suwmiarki elektronicznej.

Zacznij od umieszczenia przetwornika w pozycji wierzchołkowej w trybie B i ustawienia przetwornika tak, aby był ustawiony pod kątem w kierunku głowy myszy. Obserwuj prawą komorę, lewą komorę, prawy przedsionek i lewy przedsionek na wyświetlaczu obrazu. Z wierzchołkowego widoku czterokomorowego ustaw ostrość na zastawce mitralnej, zmniejszając szerokość obrazu.

Następnie umieść kursor trybu M w poprzek zastawki mitralnej, aby ocenić grubość listków. Korzystając z wierzchołkowego widoku czterech komór, zastosuj kolorowy Doppler, aby zobrazować przepływ z lewego przedsionka przez zastawkę mitralną podczas rozkurczu. Obserwuj przepływ przez zastawkę mitralną, która jest zakodowana na czerwono.

Patrząc z wierzchołkowej osi płuca, przechyl lub skieruj końcówkę przetwornika ruchem kołyszącym tak, aby prawa komora znalazła się w środku wyświetlanego obrazu. Zmniejsz szerokość obrazu, tak aby na ekranie obrazu widoczna była tylko prawa komora. Następnie nałóż kolorowy doppler w okolicy zastawki trójdzielnej.

Następnie przesuń przetwornik do zmodyfikowanej pozycji przymostkowej osi długiej na poziomie zastawki aortalnej. Następnie przechyl przetwornik lekko do góry, aby uzyskać krótką oś view zastawki płucnej. W tym widoku zastosuj obrazowanie w trybie M, aby ocenić odległość separacji zastawki płucnej.

Następnie zastosuj kolorowy doppler w okolicy zastawki płucnej, aby ocenić niedomykalność zastawek i zwężenie. W dwóch trybach DB umieść przetwornik w pozycji krótkiej osi przymostkowej na poziomie mięśni brodawkowatych, aby uzyskać widok z krótkiej osi lewej komory. W tym widoku naciśnij przycisk trybu M znajdujący się na panelu sterowania.

Za pomocą kulki toru ustaw kursor trybu M na środku lewej jamy komorowej na poziomie mięśni brodawkowatych i uzyskaj obrazy w trybie M. Następnie zmierz wymiar lewej komory w stanie rozkurczu na końcu, gdzie odległość między ścianą wewnętrzną a ścianą tylną jest największa, oraz skurcz końcowy, w którym ruch do wewnątrz ścian wewnętrznych i tylnych jest maksymalny. Następnie przesuń przetwornik do okienka wierzchołkowego, nałóż kolor na zastawkę mitralną i umieść objętość próbki na końcach płatków zastawki mitralnej.

Zmierz szczytową prędkość napływu zastawki mitralnej na podstawie widmowego wyświetlania prędkości dopplerowskich fal pulsacyjnych w poprzek zastawki mitralnej. Objętość próbki znajduje się między dopływem i odpływem lewej komory, a nie sygnałami zamykania i otwierania zastawki mitralnej i aortalnej. Zmierz czas relaksacji izowolumicznej, czas skurczu izowolumicznego i czas wyrzutu lewej komory.

Następnie należy wykonać dopplerowskie obrazowanie tkankowe pierścienia mitralnego w widoku wierzchołkowej osi długiej. Naciśnij sterujący TGI i umieść objętość próbki w przyśrodkowej części pierścienia mitralnego. Po zakończeniu usuń nadmiar żelu ultradźwiękowego z myszy.

Delikatnie usuń taśmę mocującą zwierzę i wyłącz znieczulenie. Umieść zwierzę na chłonnym ręczniku papierowym i obserwuj zwierzę aż do osiągnięcia pozycji mostka. Pokazano tutaj ocenę funkcji zastawki aortalnej u normalnej myszy w porównaniu z funkcją zastawki aortalnej u myszy z zwapnieniem zastawki aortalnej.

U myszy ze zwapniałymi zastawkami guzki są pogrubione i mają zwiększoną echogeniczność, co powoduje ograniczone otwieranie podczas skurczu. Z okna wierzchołkowego prezentowany jest widok zastawki mitralnej w długiej osi. Grubość płatka mitralnego można zmierzyć za pomocą linii przesłuchania w trybie M.

Pomiar grubości zastawki mitralnej może być niezwykle trudny, biorąc pod uwagę cienkie, słabo echogeniczne i szybko poruszające się płatki normalnej zastawki mitralnej. Kolorowy doppler pokazany na tym zmodyfikowanym widoku długiej osi zastawki mitralnej pokazuje mozaikowy strumień koloru na zastawce mitralnej podczas skurczu. Niebieski kolor jest dowodem na niedomykalność zastawki mitralnej.

Z okna przymostkowego uzyskuje się zarówno krótkie, jak i długie widoki zastawki płucnej. Na tym obrazie linia przesłuchania w trybie M jest stosowana w poprzek zastawki płucnej, a odległość separacji guzków zastawki może być mierzona z tego widoku. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu 15 do 20 minut, jeśli zostanie wykonana prawidłowo.

Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby posiadać podstawową wiedzę z zakresu anatomii i fizjologii serca, praktyczną znajomość zasad i terminologii ultrasonografii oraz doświadczenie w ultrasonografii serca, aby umożliwić dokładną i efektywną czasowo ocenę czynności serca u gryzoni. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak wykonywać ultrasonografię serca u gryzoni, uzyskując obrazy z różnych płaszczyzn obrazowania i mierząc parametry echodopplerowskie, które odpowiednio opisują funkcję serca i zastawki serca.