Abordagens ecocardiograma e protocolos de Comprehensive Caracterização fenotípica de doença cardíaca valvular em ratos

O objetivo geral deste protocolo de eco é mostrar métodos e abordagens usados para obter imagens da função da válvula cardíaca em roedores. Os métodos que mostraremos hoje podem responder a perguntas-chave no campo das doenças cardíacas, com ênfase específica na avaliação do coração como unidade integrada em condições de doença valvar cardíaca. As implicações dessa abordagem são silenciosamente profundas para o campo das doenças das válvulas cardíacas, porque a avaliação ecocardiográfica abrangente do coração não apenas permitirá a detecção de disfunção valvar em várias válvulas cardíacas, mas também permitirá que os investigadores entendam a complexa interação entre a função cardíaca e várias medidas da função da válvula cardíaca.

Embora esse método possa ser aproveitado para caracterizar modelos animais nos quais a doença da válvula cardíaca é nosso principal defeito, ele também pode ser aplicado a outros sistemas em que a disfunção da válvula cardíaca pode parecer secundária a outros insultos, como insuficiência cardíaca ou aneurisma da aorta torácica. Assim, é nossa recomendação que a fenotipagem cardíaca e valvar cardíaca abrangente seja realizada rotineiramente na maioria dos estudos de pesquisa. Tivemos a ideia de filmar nossa abordagem à fenotipagem abrangente de válvulas cardíacas e cardíacas depois de participar de várias reuniões em que havia uma profunda variabilidade nos métodos e protocolos usados para avaliar a função das válvulas cardíacas.

Esperamos que este manuscrito e o vídeo que o acompanha estimulem a discussão no campo sobre as melhores metodologias e padrões a seguir, o que, em última análise, se alinha com as iniciativas recentes do National Institutes of Health para melhorar o rigor e a reprodutibilidade dos estudos de pesquisa. A principal vantagem da ecocardiografia é que ela é capaz de avaliar de forma não invasiva a morfologia e a função do coração em tempo real. É fácil de executar e pode ser executado em série.

Assim, é mais ideal em estudos seriados de acompanhamento. Geralmente, os indivíduos novos na imagem cardíaca e valvar cardíaca terão dificuldades devido aos desafios logísticos associados à administração e titulação da anestesia, bem como aos desafios técnicos associados às janelas anatômicas muito pequenas que podem ser usadas para ecocardiografia e à necessidade de identificar com precisão as estruturas cardíacas e as orientações da sonda durante a imagem. Esperamos que a demonstração visual de nossa abordagem acelere a taxa na qual os investigadores podem aprender a realizar ecocardiografia em camundongos e, em última análise, sirva como uma plataforma para discutir as melhores práticas para imagens de pequenos animais.

Para começar, ligue a máquina de ultrassom equipada com um transdutor de ultrassom de alta frequência. Insira o ID do animal a ser medido, juntamente com data, hora e qualquer outra informação relevante. Pré-aqueça a plataforma a 37 graus Celsius e, em seguida, pegue suavemente o rato pela cauda e segure firmemente o animal pela nuca.

Guie o nariz do animal para o cone do nariz e inicie a anestesia conforme descrito no protocolo de texto que acompanha. Uma vez sedado, coloque o animal na plataforma em decúbito dorsal com rapidez e precisão, certificando-se de que as patas dianteiras e traseiras estejam nos sensores de ECG da plataforma. Use fita adesiva para prender o animal nos quatro membros, para estabilizar a cabeça no aparelho do cone do nariz e para estabilizar a cauda.

Em seguida, verifique a frequência cardíaca usando os sensores de ECG na plataforma ou usando um dispositivo externo. Certifique-se de que a frequência cardíaca basal esteja entre 600 e 700 batimentos por minuto. Monitore a frequência cardíaca e certifique-se de que ela não caia abaixo de 450 batimentos por minuto em nenhuma circunstância.

Além disso, monitore a temperatura corporal usando um termômetro retal e mantenha a temperatura entre 36,5 graus Celsius e 38 graus Celsius. Contanto que os sinais vitais estejam estáveis, use um aparador elétrico projetado para uso com cabelos finos para raspar o cabelo do peito do rato. Em seguida, pegue uma toalha de papel úmida e limpe o peito para remover os pelos restantes.

Com o animal firmemente preso na plataforma e a cabeça voltada para o lado, incline a mesa de 15 a 20 graus para a esquerda para aproximar o coração da parede torácica. Em seguida, aplique uma quantidade generosa de gel de ultrassom no transdutor ou diretamente no peito do animal. Posicione o transdutor paraesternalmente cerca de 90 graus perpendicularmente ao eixo longo do coração de modo que o marcador de índice de imagem do transdutor aponte posteriormente.

Enquanto estiver no modo de dois DB, deslize o desfiladeiro do transdutor até que a válvula aórtica apareça ao longo do eixo curto. Em seguida, gire o transdutor no sentido horário até que o marcador de índice de imagem aponte cadad. Esta é a visão do eixo longo paraesternal.

Observe a via aórtica, a válvula aórtica, a via de saída do ventrículo esquerdo, a válvula mitral, o átrio esquerdo e parte da via de saída do ventrículo direito na exibição da imagem. Meça a maior dimensão posterior do átrio da aorta usando o paquímetro eletrônico associado à ferramenta de medição que está embutida na máquina. Em seguida, reduza a largura da imagem para que apenas a válvula aórtica fique na exibição da imagem, ajustando o botão de largura da imagem no painel de controle.

Posicione a linha de interrogação do modo M onde ela cruza as pontas da válvula aórtica para avaliar com precisão a separação da cúspide da válvula aórtica. No visor do modo M da válvula aórtica, meça a distância de separação da cúspide usando o paquímetro eletrônico. Ainda na visão do eixo longo paraesternal da válvula aórtica, pressione a tecla de controle do doppler colorido no painel de controle para aplicar o doppler colorido na região da válvula aórtica.

Em seguida, pressione a tecla de controle doppler pós-onda. Usando a bola de rastreamento, coloque o volume da amostra pós-onda na aorta ascendente proximal logo acima da válvula aórtica, certificando-se de que o ângulo entre o feixe de ultrassom e o fluxo sanguíneo seja inferior a 60 graus, inclinando a plataforma e/ou o transdutor. Em seguida, meça a velocidade de pico a partir da exibição espectral usando os paquímetros eletrônicos.

Comece colocando o transdutor na posição apical no modo B e posicionando o transdutor de forma que fique inclinado em direção à cabeça do mouse. Observe o ventrículo direito, o ventrículo esquerdo, o átrio direito e o átrio esquerdo na exibição da imagem. A partir da visão apical de quatro câmaras, coloque a válvula mitral em foco, reduzindo a largura da imagem.

Em seguida, coloque o cursor do modo M na válvula mitral para avaliar a espessura dos folhetos. Usando a visão apical de quatro câmaras, aplique o doppler colorido para obter imagens do fluxo do átrio esquerdo através da válvula mitral durante a diástole. Observe o fluxo através da válvula mitral que está codificada em vermelho.

A partir da visão do eixo apical do pulmão, incline ou aponte a ponta do transdutor usando um movimento de balanço para que o ventrículo direito fique no centro da exibição da imagem. Reduza a largura da imagem para que apenas o ventrículo direito fique visível na exibição da imagem. Em seguida, aplique o doppler colorido na região da valva tricúspide.

Em seguida, mova o transdutor para uma posição de eixo longo paraesternal modificada no nível da válvula aórtica. Em seguida, incline o transdutor ligeiramente para cima para obter um eixo curto view da válvula pulmonar. Nesta visão, aplique a imagem no modo M para avaliar a distância de separação da válvula pulmonar.

Em seguida, aplique doppler colorido na região da valva pulmonar para avaliar insuficiência valvar e estenose. Em dois modos DB, coloque o transdutor na posição do eixo curto paraesternal ao nível dos músculos papilares para obter uma visão do eixo curto do ventrículo esquerdo. A partir desta vista, pressione o botão de modo M localizado no painel de controle.

Usando a bola de rastreamento, posicione o cursor do modo M no centro da cavidade ventricular esquerda ao nível dos músculos papilares e obtenha imagens do modo M. Em seguida, meça a dimensão da cavidade ventricular esquerda na diástole final, onde a distância entre a parede interna e a parede posterior é maior, e uma sístole final, onde o movimento interno das paredes interna e posterior é máximo. Em seguida, mova o transdutor para a janela apical, aplique cor na válvula mitral e coloque o volume da amostra nas pontas dos folhetos da válvula mitral.

Meça a velocidade de pico de entrada mitral a partir da exibição espectral das velocidades doppler onduladas por pulso através da válvula mitral. Com o volume da amostra posicionado entre o fluxo de entrada e saída do ventrículo esquerdo, não os sinais de fechamento e abertura da válvula mitral e aórtica. Meça o tempo de relaxamento isovolumétrico, o tempo de contração isovolumétrica e o tempo de ejeção do ventrículo esquerdo.

Em seguida, realize a imagem doppler tecidual do anel mitral na visão apical do eixo longo. Pressione a tecla de controle TGI e coloque o volume da amostra no aspecto medial do anel mitral. Quando terminar, remova qualquer excesso de gel de ultrassom do mouse.

Remova cuidadosamente a fita que prende o animal e desligue a anestesia. Coloque o animal sobre uma toalha de papel absorvente e observe-o até que a decúbito esternal seja atingida. Aqui é mostrada uma avaliação da função da válvula aórtica em um camundongo normal versus a função da válvula aórtica em um camundongo com doença valvar aórtica calcificada.

No camundongo com válvulas calcificadas, as cúspides são espessadas e têm ecogenicidade aumentada, o que resulta em abertura restrita durante a sístole. Da janela apical, uma visão de eixo longo da valva mitral é apresentada. A espessura da cúspide mitral pode ser medida usando a linha de interrogação do modo M.

A medição da espessura da válvula mitral pode ser extremamente desafiadora, devido aos folhetos finos, pouco ecogênicos e de movimento rápido da válvula mitral normal. O doppler colorido mostrado nesta visão de eixo longo modificada da válvula mitral mostra um jato colorido em mosaico na válvula mitral durante a sístole. A cor azul é evidência de regurgitação da valva mitral.

A partir da janela paraesternal, são obtidas as incidências de eixo curto e longo da válvula pulmonar. Nesta imagem, a linha de interrogação do modo M é aplicada através da válvula pulmonar e a distância de separação da cúspide da válvula pode ser medida a partir desta visão. Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em 15 a 20 minutos se for executada corretamente.

Ao tentar este procedimento, é importante ter um conhecimento básico da anatomia e fisiologia cardíaca, um conhecimento prático dos princípios e terminologia da ultrassonografia e experiência em ultrassom cardíaco para permitir uma avaliação precisa e eficiente da função cardíaca em roedores. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como realizar ultrassom cardíaco em roedores, obtendo imagens de vários planos de imagem e medindo os parâmetros do eco doppler que descrevem adequadamente a função cardíaca e das válvulas cardíacas.