Эхокардиографическая оценка сердечной функции и легочной гипертензии у ягнят

Краткое содержание

Этот протокол описывает эхокардиографическую оценку структуры, функции сердца и легочной гипертензии в модели Ламба при эволюционирующей бронхолегочной дисплазии. Метод позволяет проводить серийную оценку сердечно-лёгочных заболеваний и может применяться к другим моделям неонатальных и взрослых сердечно-сосудистых заболеваний на крупных животных.

Аннотация

Преждевременные роды тесно связаны с нарушениями сердечной функции, включая нарушение функции желудочков и изменение структуры сердца, что может привести к прогрессирующей сердечной недостаточности и другим краткосрочных и долгосрочным заболеваниям. Однако естественная история сердечных нарушений у преждевременно рожденных младенцев не является чётко определенной. В модели бронхолегочной дисплазии у ягнёнка с сопутствующей легочной гипертензией (ПРЛ-РГ) ягнят принимают на 110–128 день беременности (полный срок составляет примерно 145 дней) и проходят через механическую вентиляцию. У ягнят развиваются сердечно-легочные осложнения при недоношении, включая упрощение альвеолярных по гистологии лёгких, что является характерной чертой ПРЛ, а также признаки увеличения сосудистого сосудистого сопротивления лёгочных на эхокардиографии, что соответствует развитию ПРЛ-РГ. В этой статье описывается протокол серийной оценки морфометрии и функции сердца с помощью эхокардиографии у недоношенных и бывших ягнят (до примерно двух месяцев послеродового возраста). Протокол был разработан на основе рекомендаций Американского общества эхокардиографии. Эхокардиография проводится серийно на интубированных и умеренно седированных ягнянках с использованием ультразвуковой системы у постели кровати. При каждом эхокардиографическом обследовании проводятся измерения предсердий и желудочков, функция правого и левого желудочка, а также измерения, связанные с pH. Измерения воспроизводимы и коррелируют с клиническим состоянием. Этот эхокардиографический протокол для оценки структуры и функции сердца у ягнят позволяет охарактеризовать ПРЛ-ГГ и оценивать терапевтические подходы.

Введение

Модель Ламба эволюционирующей бронхолегочной дисплазии и легочной гипертензии (ПРЛ-ГГ) воспроизводит как стадию развития лёгких, так и клиническую среду ухода, с которыми сталкиваются недоношенные младенцы в отделении интенсивной терапии новорождённых (NICU). В модели ягнёнка эволюционирующего ПРЛ-PH ягнята принимаются в диапазоне гестационных возрастов — от 110 дней (поздняя каналикулярная фаза развития лёгких, эквивалентная 22–24 недели беременности) до срока (145 дней) и проходят через механическую вентиляцию. За ягнятами наблюдают до шести месяцев при развитии сердечно-лёгочных заболеваний. Эта модель воспроизводит патофизиологию и гистопатологию, возникающие в результате механической вентиляции с кислородным газом у недоношенных новорождённых, включая упрощение альвеолярных и утолщённые^{септаи 1}. Сила модели ПРЛ-РГ у ягнёнка заключается в её сходстве с стадиями развития лёгких человека и относительно большом размере ягнят, что позволяет часто брать кровь и использовать клинические инструменты, импортированные непосредственно из отделения интенсивной терапии^{новорождённой терапии (NICU 2}). Здесь мы представляем протокол серийной эхокардиографии для оценки функции сердца и легочной гипертензии (ЛГ) у ягнят.

BPD-PH — это распространённое и значимое сердечно-легочное осложнение у выживших после преждевременных^{родов 3,4,5}. Дети, рождённые в более низком гестационном возрасте и с весом при рождении, имеют наибольший риск развития ПРЛ и ПГР-3. BPD-PH возникает, когда аномальное развитие лёгких, вызванное преждевременным родом, а механический и окислительный стресс приводит к ремоделированию сосудов в течение нескольких^{месяцев.} Это способствует повышению сосудистой устойчивости лёгочных нервов, что приводит к растяжению правого желудочка и, в тяжёлых случаях, к отказу, что в конечном итоге приводит к увеличению заболеваемости и смертности в позднем младенчестве и раннем^{детстве 5}.

Эхокардиография позволяет проводить неинвазивную серийную оценку нескольких анатомических и физиологических особенностей как правого, так и левого желудочка. Американское общество эхокардиографии опубликовало рекомендации по педиатрическим трансторакальных эхокардиограммам ^6,7. Аналогичные рекомендации отсутствуют для доклинических моделей, таких как неонатальная модель ягнёнка при ПРЛ-PH. Здесь мы представляем эхокардиографический протокол, модифицированный для модели новорождённого ягнёнка. Хотя анатомия грудной клетки и брюшной части ягнёнка ограничивает возможность получить подреберные обзоры, апикальные и парастернальные изображения доступны легко. Эти подходы позволяют всесторонне оценить функцию сердца и PH с использованием множества параметров, включая положение перегородки желудочков, время ускорения лёгочной артерии (PAAT), систолическое отклонение трикуспидальной кольцевой плоскости (TAPSE), регургитацию трикуспидов, фракционную область изменения правого желудочка (FAC) и фракцию выброса левого желудочка (LV). Кроме того, мы сопоставили эхокардиографические измерения с клиническим состоянием и результатами катетеризации сердца, подтвердив полезность эхокардиографии как неинвазивного метода кардиологической оценки в модели Lamb при ПРЛ-PH.

Протокол

Все экспериментальные процедуры проводились в соответствии со стандартами обращения и обучения животных Институционального комитета по уходу и использованию животных Университета Юты.

1. Установка процедуры

1. Положите ягнёнка в перевязку в положение лежа.
2. Для большинства эхокардиографических обзоров, описанных в этом протоколе, разместите эхокардиографа на левой стороне ягнёнка, если не указано иное.
3. Поставьте аппарат УЗИ к головке ремня, чтобы эхокардиограф мог взаимодействовать с органами управления левой рукой и держать преобразователь в правой руке.
4. Используйте помощника, чтобы помочь расположить ягнёнка, а помощник расположится с противоположной стороны ягнёнка. См. рисунок 1 для экспериментальной установки и положения ягнёнка, используемых для трансторакального эхокардиографического изображения.
5. Отслеживайте насыщение кислородом (SpO₂), артериальное давление и частоту сердечных сокращений на протяжении всей процедуры. Прекратите процедуру, чтобы жизненно важные показатели стабилизировались, или прервите процедуру, если SpO₂ остаётся <90% в течение 2 минут, частота сердечных сокращений <60 ударов в минуту, или частота дыхания >100 вдохов/мин, несмотря на корректировку фракции кислорода с помощью аппарата искусственной вентиляции и вдохновения, или если артериальное давление снижается на >15% по сравнению с исходным уровнем до процедуры.

Рисунок 1. Экспериментальная установка для трансторакального эхокардиографического изображения у ягнёнка. Репрезентативная установка, демонстрирующая расположение ягнёнка внутри слинга. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

2. Установка ультразвукового аппарата

1. Записывайте информацию об субъекте, включая идентификаторы, вес и артериальное давление (систолическое, диастолическое и среднее).
2. Выберите желаемый преобразователь. Для ягнят используйте фазированный сердечный датчик с частотой 12S (5–11 МГц).
3. Выберите предварительные установки для кардиологической визуализации, если они доступны.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Поддерживайте стабильные физиологические состояния (например, частоту сердечных сокращений, дыхательные состояния и уровень седации) во время эхокардиографического сбора данных, так как эти факторы могут влиять на измерения, полученные с помощью Доплера.

3. Позиционирование lamb и положение преобразователя

1. Точное положение ягнёнка и положения трансдьюсера, необходимые для получения стандартных трансторакальных эхокардиографических видов, могут варьироваться в зависимости от гестационного возраста при рождении, послеродового возраста, надувания лёгких и расширения живота.
2. Начинайте в положении лежа, когда левая лапа ягнёнка естественно сложена у груди и лежит в перевязке, обнажая левую подмышку и грудь снизу. По мере необходимости манипулируйте положением ягнёнка в слинге для получения наилучших обзоров. При необходимости поместите ягнёнка в частичное или полное правое латеральное декубитус внутри пращки.
3. Нанесите ультразвуковой гель на кончик преобразователя и грудную стенку ягнёнка, чтобы обеспечить оптимальную проводимость ультразвуковых волн.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Описанные ниже изображения обычно получаются между 3-й и 6-й межреберными пространствами на более вентральной стороне груди (то есть к грудине).

4. Получить стандартные апикальные виды

ПРИМЕЧАНИЕ: Апикальные взгляды легче получить у недоношенных и доношенных ягнят. По нашему опыту, по мере старения ягнят более 2 месяцев грудная клетка увеличивается, а вершина сердца отдаляется от грудной стенки, что затрудняет получение этих видов с левой грудной клетки.

1. Разместить преобразователь в 5–6-м межреберном пространстве.
2. Направьте преобразователь к правому плечу.
3. Начните с индикатора преобразователя, направленного дорсально к левому уху ягнёнка.
4. Для получения стандартного апикального четырёхкамерного (A4C) виде вентилятором хвост преобразователя каудально и вращайте преобразователь по часовой стрелке или против часовой стрелки по мере необходимости, пока не станут видимы максимальные внешние края правого и левого желудочков, а правое и левое предсердия не будут визуализированы без укорочения. В оптимальном виде A4C видны трикуспидальный и митральный клапаны, но левый желудочечный выходной тракт (LVOT) — нет (рисунок 2A^)6,7.
5. После получения представления A4C получаем следующие параметры:
   1. Запишите цикл не менее трёх сердечных циклов (предпочтительно 5–7 циклов) для измерения размеров RA и LA, размеров RV, RV FAC, субъективной оценки положения перегородки и фракции выброса LV (что также требует апикального двухкамерного обзора, ориентированного на LV), ^{описанного} ниже) ^6,7.
   2. Измеряйте TAPSE, выравнивая курсор с латеральным трикуспидным кольцом и записывая M-режим^{трассировки 6,7,8}.
   3. Измеряйте митрально-кольцевую плоскость систолического отклонения (MAPSE), выравнивая курсор с латеральной митральной кольцом и записывая M-модное^{обследование 9}.
6. Сохраняя вид A4C, добавьте цветной Доплеров и получите следующие параметры, расположив курсор максимально параллельно доплеровскому потоку (желательно с углом инсонации <20°):
   1. Оцените наличие и максимальную скорость регургитации трикуспидальной формы, разместив область интереса над трикуспидальным клапаном, выровняя курсор параллельно цветовому сигналу через трикуспидальный клапан и записывая непрерывную волновую доплеровскую^{трассировку 6,7}.
   2. Оцените наличие митрального регургитации и пиковую скорость, размещая область интереса над митральной клапанкой, выравнивая курсор параллельно цветному сигналу через митральный клапан и записывая непрерывную доплеровскую трассу ^6,7,10.
   3. Измеряйте волны потока E и A в митральный клапан (отношение E/A), размещая область интереса поверх митрального клапана, выравнивая курсор параллельно цветному сигналу через вход митрального клапана, размещая затвор образца на концах открытых листочков митрального клапана во время диастолии и записывая импульсно-волновую доплеровскую^{трассу 6,7, 10}.
7. Получите вид A2C, ориентированный на LV:
   1. Сохраняя вид A4C и апикальное положение преобразователя, вращайте преобразователь против часовой стрелки вокруг оси LV (примерно 45°–90°), пока RA и RV не исчезнут, и не станет видим вид LV A2C, показывающий LV и LA (рисунок 2B).
   2. Запишите киноцикл не менее чем 3 сердечных циклов (предпочтительно 5–7 циклов) в ЛЖ-фокусированном представлении A2C, который необходим для фракции выброса ЛЖ по методу^{Симпсона 6,7,11}.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Дополнительные оценки регургитации и притока митральной регургитации можно получить в LV-ориентированном A2C с использованием методов, описанных в шагах 4.6.2 и 4.6.3.
8. Получите апикальный пятикамерный (A5C) обзор с фокусом на LVOT:
   1. Вернитесь к стандартному виду A4C и наклоните преобразователь вперёд с небольшими регулировками вращения, пока LVOT не станет видим (рисунок 2C).
   2. Измеряйте интеграл по времени скорости LVOT, выравнивая курсор параллельно оттоку LV, размещая затвор непосредственно проксимально к кольцу клапана аорты и получая импульсно-волновую доплеровскую трассировку для определения LVOT VTI. Используйте VTI и диаметр кольца аортального клапана (полученный на PLAX и описанный ниже в шаге 6.2.2) для оценки сердечного выпуска (CO) в левом желудочке, как описано у взрослых, используя следующую^{формулу} 6,7,12,13:
      

Рисунок 2. Репрезентативные апикальные и парастернальные длинноосевые эхокардиографические изображения у ягнёнка. (A) Стандартный апикальный четырёхкамерный (A4C) вид в конце систолы. (B) Апикальный двухкамерный (A2C) обзор, фокусируемый на LV и LA в конце систолы. (C) LVOT-фокусированный апикальный пятикамерный вид (A5C), демонстрирующий левый желудочковый выходной тракт. (D) Вид парастернальной длинной оси (PLAX), включая аортальный клапан и восходящую аорту. Ao, аорта; Лос-Анджелес, левый атриум; ЛВ, левый желудочек; LVOT — левый желудочечный выходной тракт; RA, правое предсердие; Автодом, правый желудочек. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

5. Получение короткосевых видов парастернали (PSAX)

1. Разместите преобразователь между 4-й и 5-й межреберными пространствами возле грудины с индикатором, направленным дорсально и слегка хвостово.
2. Тонко настройте вид PSAX, сдвинув преобразователь от грудины, применив небольшое вращение в любом направлении и/или развеивая хвост преобразователя краниально или каудально, пока не появится PSAX-вид аортального клапана на лицевой стороне (рисунок 3A).
3. С аортическим клапаном, расположенным по центру обзора, обвеять хвост преобразователя до тех пор, пока не станут видимы выходной тракт правого желудочка (RVOT) и легочная артерия (PA) (рисунок 3B). Добавьте цветной доплеров и получите следующее:
   1. Измеряйте PAAT с помощью цветного доплера для оценки направления потока и качества изображения, выравнивая курсор параллельно потоку, размещая затвор непосредственно к лёгкому клапану и получая импульсно-волновую доплеровскую трассировку (рисунок 3D)^13,14.
   2. Оцените открытый артериальный проток, оценив его присутствие и направление течения с помощью цветного доплеровского и импульсно-волнового^{доплеров 15}.
4. Вернитесь к виду PSAX на лицевой стороне аортального клапана и наведите хвост преобразователя в сторону головы, чтобы получить вид PSAX на уровне митрального клапана. Продолжайте обмахивание до уровня среднепапиллярных мышц (рисунок 3C).
   1. Запишите киноцикл не менее трех сердечных циклов (предпочтительно 5–7 циклов), чтобы оценить положение и толщину внутрижелудочковой перегородки, а также измерить индекс эксцентриситета левого желудочка (LVesEI) и соотношение диаметра RV:LV — ^6,7.

Рисунок 3. Репрезентативные изображения эхокардиографии с короткой осью парастерныи у ягнёнка . (A) Вид с короткой осью парастерны, на уровне аортального клапана. (B) Короткоосевой вид парастерны, демонстрирующий правый желудочечный выходной тракт (RVOT) и легочную артерию после веера трансдюсером. (C) Парастернальный короткосевой обзор, полученный на уровне среднепапиллярных мышц. (D) Репрезентативное импульсно-волновое доплеровское отслеживание легочной артерии, используемое для измерения времени ускорения лёгочной артерии (PAAT). Ao, аорта; AV, аортальный клапан; Лос-Анджелес, левый атриум; PA, легочная артерия; PAAT — время ускорения легочной артерии; RV, правый желудочек; RVOT — правый желудочковый выходной тракт. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

6. Получить изображение длинной оси парастерныи (PLAX)

1. Вентилятор обратно в PSAX вид аортального клапана на поверхности и поверните преобразователь примерно на 90° так, чтобы индикатор был расположен краниально для получения вида PLAX (рисунок 2D).
   ПРИМЕЧАНИЕ: Покачивание хвоста преобразователя открывает большую часть вершины LV, тогда как каудальное движение хвоста преобразователя обнажает больше LVOT и восходящей аорты.
   ПРИМЕЧАНИЕ: В любом из этих положений, когда хвост преобразователя направлен вверх (к позвонкам) открывается приток LV, тогда как размах хвоста преобразователя вниз (к ногам) открывается большая часть LVOT, аортального клапана и восходящей аорты.
2. В представлении PLAX получите следующие параметры:
   1. Измерьте долю сокращения LV, выравнив курсор перпендикулярно к длинной оси LV так, чтобы он пересекал малую ось LV в среднем желудочек и зафиксировал M-режим^{трассировки 6,7}.
   2. Измерьте диаметр кольца аортального клапана, оптимизируя вид PLAX для визуализации LVOT и аортального клапана. Запишите киноцикл минимум одного сердечного цикла, чтобы измерить диаметр кольца аортального клапана в точке шарнира клапана в конце систолы. Используйте это значение вместе с VTI для оценки сердечного выпуска, как описано^ранее 6,7,12,13.

7. Получить дополнительные виды с правой грудной клетки

1. При необходимости получить дополнительные виды PSAX и PLAX с правой грудной клетки, используя аналогичные методы, описанные выше.

Результаты

Большинство стандартных рекомендаций, рекомендованных в рекомендациях Американского общества эхокардиографии (ASE) по детской эхокардиографии, можно получить у ягнят. Можно визуализировать стандартный вид A4C, A2C и A5C, включая LVOT (рисунок 2A–2C). Также возможен вид по длинной оси с парастернальным изображением с LVOT (рисунок 2D). Можно получить полный комплект короткоосевых видов парастеринального клапана, ...

Обсуждение

Эхокардиография предлагает неинвазивный метод оценки структуры, функции и pH сердца у ягнят, включая недоношенных и бывших недоношенных ягнят (до примерно двух месяцев с учётом гестационного возраста) с эволюцией BPD-PH. Ключевым аспектом эхокардиографии у новорожденных ягнят является использование стандартизированного протокола, основанного на установленных рекомендациях, а также применение той же строгости и лучших практик для получения и измерения изображений, применяемых клинически у...

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Фазовый сердечный датчик	GE	H44901AB	12S-RS зонд; 4.5–12.0 МГц
Петля для позиционирования животного	Изготовлен на месте из прочной ткани	Н/Д	Используется для поддержки ягненка в проне положении во время визуализации
Ультразвуковой гель	Parker Laboratories, Inc.	PLI 01-08	Акустический 100 ультразвуковой передаточный гель
Ультразвуковая визуализационная система	GE	H48232DM	Vivid iq Vet v208