Оценка правого желудочка структуры и функции в мышиной модели легочной артерии Сужение трансторакальной эхокардиографии

Summary

Правый желудочек (RV) дисфункция имеет решающее значение в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний, но ограниченные методологии доступны для его оценки. Последние достижения в области ультразвуковой визуализации обеспечивают неинвазивный и точный вариант для продольного исследования RV. В данном случае мы метод шаг за шагом эхокардиографии с использованием мышиной модели перегрузки давления на колесах деталь.

Abstract

Развивающиеся клинические данные подтверждают мнение, что на колесах дисфункция имеет решающее значение в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний и сердечной недостаточности ^1-3. Кроме того, на колесах в значительной степени зависит в легочных заболеваний, таких как гипертония легочной артерии (ПАУ). Кроме того, на колесах удивительно чувствительны к сердечной патологии, в том числе левого желудочка (ЛЖ) дисфункции, заболевания клапанов или RV миокарда ^4. Чтобы понять роль RV в патогенезе заболеваний сердца, надежный и неинвазивный метод для доступа к RV структурно и функционально имеет важное значение.

Методология неинвазивный трансторакальные эхокардиография (TTE) на основе была создана и утверждена для мониторинга динамики изменений в структуре RV и функции у взрослых мышей. Наложить RV стресс, мы использовали хирургический модель сужения легочной артерии (PAC) и измерили реакцию RV над 7-дневного периода с использованием ультразвука MicroImaging высокочастотныйСистема. Ложнооперированных мышей использовали в качестве контролей. Изображения были получены в легкой анестезии мышей в начале исследования (до операции), день 0 (сразу после операции), 3-й день, и день 7 (послеоперационной). Данные анализировали, используя программное обеспечение офлайн.

Несколько акустические окна (B, M, и цветовых режимов доплеровские), которые могут быть последовательно полученные на мышах, позволили надежным и воспроизводимым измерения структуры RV (включая толщину стенки RV, конечного диастолического и конечного систолического размеров), и функция ( относительное изменение область, фракция укорочения, Пенсильвания пиковая скорость, и градиент пиковое давление) у нормальных мышей и после ПКК.

Используя этот метод, градиента давления в результате ПКК была точно измерена в реальном времени с использованием режима цветового допплеровского и был сопоставим с прямых измерений давления, выполненных с Миллар высококачественного микронаконечник катетера. Взятые вместе, эти данные показывают, что измерения RV, полученные из различных комплimentary просмотров использованием эхокардиографии надежны, воспроизводимым и может дать ответ относительно структуры RV и функции. Этот метод позволит лучше понять роль RV сердечной дисфункции.

Introduction

Исторически сложилось так, прогностическая оценка сердечной недостаточности была сосредоточена на Л.В., который легко изображения с помощью эхокардиографии. Многочисленные исследования структуры и функции ЛЖ с помощью эхокардиографии привели к установлению нормальных значений для структуры и функции ЛЖ ^1,5,6. Измерения размера ЛЖ и систолической функции, полученные из двумерных и цвет доплеровских изображений имеют большое значение, поскольку они позволяют визуально разграничение отсеков и геометрии в мельчайших подробностях для РН ^7. М-режим часто используется для измерения размеров ЛЖ и фракции укорочения (FS) у мышей. Интер-наблюдатель и изменчивость внутри наблюдатель низки для измерения диаметра, используя этот режим, но измерения толщины стенки, как правило, вполне переменной ^7. Импульсный доплеровский с цветным (PW или цветового допплеровского) был использован для оценки клапанной регургитации ^8,9.

Подобно Л.В., Р. играет важную роль и является важным рredictor заболеваемости и смертности у пациентов, страдающих ^{сердечно-1,7,10} заболевания. Тем не менее, эхокардиографии оценка RV неотъемлемо вызов из-за его сложной формы ^5,11 и его грудиной положение, которое блокирует ультразвуковые волны ^8,9. Р. является в форме полумесяца структура обтекание ЛЖ и имеет сложную анатомию с тонкими стенками, которые привыкли к низким давлением и устойчивость к легочной сосудистой ^6. Чтобы преодолеть повышенный сосудистое сопротивление (PVR), Р. сначала увеличивается в размерах и претерпевает гипертрофии. При хронических заболеваниях, таких как легочная гипертензия или легочного сосудистого заболевания, Р. подвергается прогрессивным расширением, в конечном итоге приводит к ухудшению систолического и диастолического функции ^4,5,10.

Эхокардиография играет важную роль в скрининга и диагностики ЛАГ несмотря на некоторые ограничения, присутствующие в его клинической возможности диагностики. Основным преимуществомТТЕ заключается в том, что он является неинвазивным и что он может быть выполнена на слегка седативные или даже сознании животных ^9. TTE также обеспечивает разумную оценку PA давления, а также проведения своевременной оценки изменений в структуре RV и функции ^12,13. В связи с техническими достижениями в TTE, которые включают разработку высокочастотных механических зондов, что позволяет осевое разрешение около 50 мкм на глубине 5-12 мм, высокой частотой кадров (более 300 кадров / сек), и высокую частоту дискретизации , эхокардиография является выбор инструмента для работы с изображениями быстро договаривающейся небольшой размер мыши сердечный ^8,11.

Продольная мониторинг функции ПЖ с помощью нескольких представлений, в том числе 2-мерной (2D) краткосрочной и долгосрочной оси, M-режиме и доплеровских акустических окон предоставить дополнительную информацию о RV анатомии и функции. В совокупности эта методология позволяет полную продольную оценку RV гемодинамики в физиологии и патологической обстановке 4,7.

При этом мы предоставляем подробный шаг за шагом методологии использования неинвазивного TTE охарактеризовать RV анатомические и функциональные изменения вторичной по отношению к ПКК у мышей.

Protocol

Хирургическая процедура

1. Получить 8 недельных самцов мышей C57BL / 6 и акклиматизироваться в течение одной недели до того, как экспериментальные процедуры выполняются.
2. До визуализации, окклюзия легочной артерии выполняется, как описано выше ¹⁴ в соответствии с руководящими AVMA и утверждены протоколы IACUC.
   Эхокардиографические изображения Приобретение и Измерения
   Все сокращения, используемые суммированы в таблице 1.

1. Парастернальной длинной оси (PLAX) М Режим Посмотреть получить RV камерный Dimension, фракции укорочения (FS) и RV толщина стенки

1. Используйте параметр Режим B, чтобы получить полный LV парастернальной вид на длинной оси. С животное лежа в положении лежа на спине на платформе (см. Примечание 6.1., 6.2.), Поместите 40 МГц ультразвуковой зонд (MS550D) на животное с примерно 30 ° углом против часовой стрелки до левой парастернальной линии с выемкой указывая хвостовой направление ( (фиг. 1D), чтобы получить полный LV вид камеры в центре экрана.
2. Как только правильные ориентиры (на колесах, LV, MV, Ао, Л.), как показано на рисунках 2А и 2В четко визуализируются, переход на М режиме. Линия индикатора будет отображаться на экране в обстановке M-режиме. Линия должна быть расположена пройти самой широкой части RV камере с помощью Ао как ориентир (2А и В).
3. С этой точки зрения, на колесах стены и ИВС должен быть отчетливо виден. Пожалуйста, убедитесь, что глубина фокус лежит в центре RV камеры. Запишите данные с киношной магазине для измерения размера на колесах камеры, FS и толщины RV стены автономном режиме. Примеры изображений M MODE показаны на рисунках 2C и 2D. (См. Примечание 6.3.)

2. Парастернальной короткой оси Вид на СрединноПапиллярный Уровень получить Дробное Area изменения (FAC)

1. С позиции, описанной выше (рис. 1А), переключения в режим B и поверните зонд 90 ° по часовой стрелке, чтобы получить парастернальной вид короткой оси (рис. 1В). Вершины зонда немного вдоль оси х зонда для предотвращения обструктивного вид грудины.
2. Перемещение немного вверх и вниз вдоль оси у зонда для получения среднего уровня папиллярный (см. Примечание 6.4.)
3. С этой точки зрения, сосочковые мышцы, как правило, расположены в часовой позиции 2 и 5 (рис. 3).

3. Парастернальной короткой оси Вид на аортальный клапан уровне (на колесах PSAX аорты уровень) получить RV толщина стенок и PA пиковая скорость

1. С позиции, описанной выше (фиг. 1б), перемещения зонда на оси ординат к черепу, пока аортальный клапан поперечное сечение показывает в середине окна.
2. Право отток желудочка тRACT (RVOT) должны быть видны на вершине как в форме полумесяца структуры с трехстворчатого клапана отделения RV от РА, как показано на фиг.4А и 2 B. Запись данных с использованием кинопамяти магазин для измерения толщины стенки на колесах в автономном режиме. (См. Примечание 6.5.)
3. Оставайтесь в том же положении. (См. Примечание 6.6.)
4. Перейти к цветовом режиме Допплера и положение желтого PW-пунктирную линию, параллельную направлению потока в резервуаре. Обратите внимание, что синие и красные цвета указывают утекают от и к зонда, соответственно (рис. 4С и 4 D).
5. Поместите курсор PW на кончике легочных листовок клапанов. (См. Примечание 6.7.) Запись данных с использованием киношный магазин. Измерьте PA пиковой скорости в автономном режиме.

4. Изменения парастернальной длинномерной Вид RV и ПА получить PA пиковая скорость

1. Продолжить параметра Режим B, поместите зонд (MS550D или MS250) В правой парастернальной линии (рис. 1в) и медленно названием зонд о 30-45 ° угла на оси у зонда (рис. 1D) по направлению к груди мышей четко визуализировать переход PA над аортой, как показано на рисунках 5А и 5В.
2. Перейти к цветовом режиме Допплера и положение желтого PW-пунктирную линию, параллельную направлению потока в емкости (фиг. 5С и 5 D). Поместите курсор PW на кончике легочных листовок клапанов. (См. Примечание 6.6.) Запись данных с использованием киношный магазин и измерить PA пиковой скорости в автономном режиме.

5. Расчет и анализ данных

1. Толщина стенки на колесах могут быть рассчитаны из данных Режим B, полученных из аорты RV PSAX уровне, как описано выше (протокол 3). Выберите инструмент трассировки 2D область проследить область RV стене в диастолу (как показано в розовом области на рисунке 6). Затем используйте инструмент расстояние трассировки проследить внутренние и внешние окружности стенки RVOT (как показано на синей линии на рисунке 6). Возьмем среднее значение внутренней и внешней окружностями. Используя уравнение , Вычисляем стены (RVW) толщину RV. (См. Примечание 6.8.)
2. Для других стандартных параметров, пожалуйста, обратитесь к руководству от соответствующих производств для выполнения анализа данных.

6. Примечания

1. Все изображения собраны с использованием системы Vevo 2100. Похожие изображения могут быть получены с использованием систем ультразвукового изображения от других производителей, и относительные преимущества и недостатки различных ультразвуковых приборов были ранее сравнению ^8,12,15. Рекомендуется, чтобы все изображения должны быть получены и проанализированы слепым методом, когда это возможно.
2. Правильный выбор анестезии, такие как короткий Dрация вдыхаемого изофлураном (2-3%, чтобы вызвать, и 1,0% для поддержания) имеет решающее значение в поддержании сердцебиение при нормальных физиологических ставок (выше 500 уд / мин), что позволяет нам обнаружить воспроизводимый и последовательную базальную и повышенный легочной артериальной систолическое давление в исследовании.
3. Убедитесь в том, чтобы собрать данные на максимально возможной скорости возможного кадра (> 200 кадров / сек).
4. Посмотрите на вид с наибольшего размера камеры.
5. Препятствие из-за ребер и грудины во многом из-за грудиной позиции RV является самым большим препятствием на пути получения превосходные изображения в этом методе визуализации RV. По репозиционирование животное или зонд, оператор может преодолеть грудины блок и получить необходимые виды на RV. Это может занять от 5-15 мин, в зависимости от физиологии животного.
6. Может потребоваться для переключения зонд MS250 с MS550D зонд может быть использован в обман и мышей перед ПКК и 40 МГц зонд способен записипик скорость 300-1500 м / с, в то время как MS250 способен захватить скорость парк до 4000 мм / сек.
7. Это приемлемо иметь угол зонда меньше, чем 20 ° для быстрого и точного измерения Звуковая пиковой скорости.
8. Последовательные измерения толщины стенки ПЖ и области / размеры были сделаны с использованием нескольких акустических окон, как в долгосрочной и краткосрочной оси. Выбор некоторые из этих окон будет зависеть от опыта оператора, и может составить изменчивости, которые могут быть способствующим в различных статистических результатов.

Results

В этом исследовании, базовый эхокардиография была выполнена 48 часов до операции. Мышей произвольно делили на две группы. Мыши получали окклюзии легочной артерии (PAC) и фиктивные операции (Шэма). Эхокардиографии проводили на 0, 3, 7 и следующий хирургической процедуры. Животных умерщвляли сразу после последнего эхокардиографии и сердца собирали для гистологического оценки. Катетеризация было проведено в подгруппе (п = 3 и 2 за день 0 и 7, соответственно) PAC мышей для измерения RVSP через катетер давления.

Discussion

Мы показываем, что TTE обеспечивает чувствительный и воспроизводимый методологию рутинной оценки структуры RV и функции у мышей. До появления TTE, исследования RV главным образом сосредоточена на измерении RVSP через катетеризации правых отделов сердца, терминалом и инвазивные процедуры ^6,9,11,17.

Предыдущие отчеты описали различные методы для выполнения правильных измерений сердца ^{3,4,11,17-19.} Тем не менее, большинство предыдущих исследований сообщили размер RV и стру...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Высокочастотный ультразвук	FUJIFILM VisualSonics, Inc.	Vevo 2100
	FUJIFILM VisualSonics, Inc.	MS250, MS550D, MS400
Напорный катетер Millar Mikro Millar		SPR-1000