Эхокардиографические подходы и протоколы для Всеобъемлющего Фенотипическая характеристика клапанной болезни сердца у мышей

Общая цель этого протокола эхокардиографии — показать методы и подходы, используемые для визуализации функции сердечных клапанов у грызунов. Методы, которые мы покажем вам сегодня, могут ответить на ключевые вопросы в области сердечных заболеваний, уделяя особое внимание оценке сердца как целостной единицы в условиях заболевания сердечных клапанов. Последствия этого подхода довольно глубоки для области заболеваний сердечных клапанов, потому что всесторонняя эхокардиографическая оценка сердца не только позволит обнаружить клапанную дисфункцию в нескольких сердечных клапанах, но также позволит исследователям понять сложное взаимодействие между сердечной функцией и различными показателями функции сердечных клапанов.

Хотя этот метод может быть использован для характеристики животных моделей, в которых заболевание сердечного клапана является нашим основным дефектом, он также может быть применен к другим системам, где дисфункция сердечного клапана может проявляться вторичной по отношению к другим повреждениям, таким как сердечная недостаточность или аневризма грудного отдела аорты. Таким образом, мы рекомендуем проводить комплексное фенотипирование сердца и сердечных клапанов в большинстве научных исследований. Впервые идея снять наш подход к комплексному фенотипированию сердца и сердечных клапанов пришла нам в голову после посещения ряда совещаний, на которых наблюдалась глубокая вариативность методов и протоколов, используемых для оценки функции сердечных клапанов.

Мы надеемся, что эта рукопись и сопровождающее ее видео стимулируют дискуссию в этой области относительно лучших методологий и стандартов, которым следует следовать, что в конечном итоге согласуется с недавними инициативами Национальных институтов здравоохранения по повышению строгости и воспроизводимости научных исследований. Основное преимущество эхокардиографии заключается в том, что она способна неинвазивно оценить морфологию и функцию сердца в режиме реального времени. Он прост в исполнении, и может выполняться последовательно.

Таким образом, он наиболее идеален в серийных последующих исследованиях. Как правило, люди, не знакомые с визуализацией сердца и сердечных клапанов, испытывают трудности из-за логистических проблем, связанных с введением и титрованием анестезии, а также технических проблем, связанных с очень маленькими анатомическими окнами, которые можно использовать для эхокардиографии, и необходимостью точной идентификации сердечных структур и ориентации зондов во время визуализации. Мы надеемся, что визуальная демонстрация нашего подхода ускорит скорость, с которой исследователи смогут научиться проводить эхокардиографию на мышах, и в конечном итоге послужит платформой для обсуждения лучших практик визуализации мелких животных.

Для начала включите ультразвуковой аппарат, оснащенный высокочастотным ультразвуковым преобразователем. Введите идентификатор животного, которое необходимо измерить, а также дату, время и любую другую соответствующую информацию. Разогрейте платформу до 37 градусов по Цельсию, а затем аккуратно возьмите мышь за хвост, и крепко держите животное за затылок.

Введите нос животного в носовой конус и начните анестезию, как описано в сопроводительном текстовом протоколе. После успокоения быстро и аккуратно уложите животное на платформу в лежачем положении, убедившись, что передние и задние лапы лежат на датчиках ЭКГ платформы. Используйте клейкую ленту, чтобы закрепить животное на всех четырех конечностях, стабилизировать голову в аппарате носового обтекателя, а также стабилизировать хвост.

Далее проверьте частоту сердечных сокращений с помощью датчиков ЭКГ в платформе, либо с помощью внешнего устройства. Убедитесь, что исходная частота сердечных сокращений составляет от 600 до 700 ударов в минуту. Следите за частотой сердечных сокращений и следите за тем, чтобы она ни при каких обстоятельствах не опускалась ниже 450 ударов в минуту.

Кроме того, следите за температурой тела с помощью ректального термометра и поддерживайте температуру в пределах от 36,5 градусов по Цельсию до 38 градусов по Цельсию. Пока жизненно важные функции стабильны, используйте электрическую машинку для стрижки, предназначенную для использования с тонкими волосами, чтобы сбрить волосы с груди мыши. Затем возьмите влажное бумажное полотенце и протрите грудь, чтобы удалить оставшиеся волоски.

Когда животное надежно закреплено на платформе, а голова обращена в сторону, наклоните стол на 15-20 градусов влево, чтобы приблизить сердце к грудной стенке. Затем нанесите обильное количество геля для ультразвука на датчик или непосредственно на грудь животного. Расположите датчик перпендикулярно примерно на 90 градусов перпендикулярно длинной оси сердца так, чтобы маркер индекса изображения датчика был направлен назад.

В то время как в двух режимах DB сдвиньте дефиладу преобразователя до тех пор, пока аортальный клапан не появится в поле зрения по короткой оси. Далее поворачивайте преобразователь по часовой стрелке до тех пор, пока маркер индекса изображения не укажет на кададу. Это вид с парастернальной длинной осью.

Обратите внимание на аортальный путь, аортальный клапан, выходной тракт левого желудочка, митральный клапан, левое предсердие и часть выходного тракта правого желудочка на дисплее изображения. Измерьте наибольший задний размер предсердия аорты с помощью электронного штангенциркуля, связанного с измерительным прибором, встроенным в аппарат. Далее уменьшите ширину изображения так, чтобы на дисплее изображения был только аортальный клапан, отрегулировав кнопку ширины изображения на панели управления.

Расположите линию опроса в режиме М в том месте, где она пересекает кончики аортального клапана, чтобы точно оценить отрыв створки аортального клапана. На дисплее аортального клапана в режиме M измерьте расстояние отрыва створки с помощью электронного суппорта. Все еще находясь на парастернальной длинной оси аортального клапана, нажмите клавишу управления цветным допплером на панели управления, чтобы нанести цветной допплер на область аортального клапана.

Затем нажмите клавишу управления постволновым доплером. С помощью трекового шарика поместите объем постволнового образца в проксимальную восходящую аорту чуть выше аортального клапана, убедившись, что угол между ультразвуковым лучом и кровотоком составляет менее 60 градусов, наклонив платформу и/или датчик. Затем измерьте пиковую скорость на спектральном дисплее с помощью электронных штангенциркулей.

Начните с того, что поместите датчик в апикальное положение в режиме B и расположите датчик так, чтобы он был наклонен к голове мыши. Наблюдайте за правым желудочком, левым желудочком, правым предсердием и левым предсердием на дисплее изображения. С апикального четырехкамерного обзора сфокусируйтесь на митральном клапане, уменьшив ширину изображения.

Затем поместите курсор режима M поперек митрального клапана, чтобы оценить толщину створок. Используя апикальный четырехкамерный вид, примените цветной допплер для визуализации потока из левого предсердия через митральный клапан во время диастолы. Наблюдайте за потоком через митральный клапан, который закодирован красным цветом.

С точки зрения апикальной оси легких наклоните или направьте наконечник датчика покачивающим движением так, чтобы правый желудочек оказался в центре дисплея изображения. Уменьшите ширину изображения так, чтобы на дисплее изображения был виден только правый желудочек. Затем нанесите цветной допплер в область трехстворчатого клапана.

Далее переместите преобразователь в модифицированное парастернальное положение по длинной оси на уровне аортального клапана. Затем слегка наклоните датчик вверх, чтобы получить обзор легочного клапана по короткой оси. На этом снимке примените визуализацию в режиме М для оценки расстояния отделения легочного клапана.

Затем нанесите цветной допплер в область легочного клапана для оценки клапанной регургитации и стеноза. В режиме двух DB поместите датчик в положение парастернальной короткой оси на уровне папиллярных мышц, чтобы получить вид по короткой оси левого желудочка. В этом виде нажмите кнопку режима M, расположенную на панели управления.

С помощью трекбола расположите курсор режима M в центре полости левого желудочка на уровне папиллярных мышц и получите изображения режима M. Затем измерьте размер полости левого желудочка в конце диастолы, где расстояние между внутренней стенкой и задней стенкой является наибольшим, и в конечной систоле, где движение внутрь как внутренней, так и задней стенок максимально. Затем переместите датчик к апикальному окну, нанесите краску на митральный клапан и поместите объем образца на кончики створок митрального клапана.

Измерьте пиковую скорость митрального притока по спектральному отображению доплеровских скоростей пульсовой волны через митральный клапан. При этом объем образца расположен между притоком и оттоком левого желудочка, а не сигналами закрытия и открытия митрального и аортального клапанов. Измерьте время изоволумической релаксации, время изоволумического сокращения и время выброса левого желудочка.

Затем выполните тканевую допплеровскую визуализацию митрального кольца в виде апикальной длинной оси. Нажмите клавишу управления TGI и поместите объем образца в медиальную сторону митрального кольца. Когда закончите, удалите излишки геля для ультразвука с мыши.

Аккуратно снимите ленту, фиксирующую животное, и выключите анестезию. Положите животное на впитывающее бумажное полотенце и наблюдайте за ним до тех пор, пока не будет достигнуто лежачее положение на грудине. Здесь показана оценка функции аортального клапана у нормальной мыши по сравнению с функцией аортального клапана у мышей с кальцифицирующим заболеванием аортального клапана.

У мышей с кальцинированными клапанами створки утолщены и имеют повышенную эхогенность, что приводит к ограниченному раскрытию во время систолы. Из апикального окна представлен вид митрального клапана по длинной оси. Толщину митральной створки можно измерить с помощью линии опроса в режиме М.

Измерение толщины митрального клапана может быть чрезвычайно сложной задачей, учитывая тонкие, плохо эхогенные и быстро движущиеся створки нормального митрального клапана. Цветной допплер, показанный на этом модифицированном снимке митрального клапана с длинной осью, показывает мозаичную цветную струю в митральном клапане во время систолы. Синий цвет свидетельствует о регургитации митрального клапана.

Из парастернального окна получаются как короткие, так и длинные осевые виды легочного клапана. На этом изображении линия опроса в режиме М применяется поперек легочного клапана, и расстояние отрыва створки клапана может быть измерено с этого ракурса. После освоения этой техники ее можно выполнить за 15-20 минут, если она выполнена правильно.

При попытке проведения этой процедуры важно иметь базовые знания анатомии и физиологии сердца, практические знания принципов и терминологии сонографии, а также опыт работы с ультразвуковым исследованием сердца, чтобы обеспечить точную и эффективную по времени оценку сердечной функции у грызунов. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как проводить ультразвуковое исследование сердца у грызунов, получая изображения с различных плоскостей визуализации и измеряя параметры эхо-допплера, которые адекватно описывают работу сердца и сердечных клапанов.