FÖRSÖKSPROTOKOLL Följande olika protokoll användes för att fastställa genomförbarheten av mätningar syftar till att undersöka IR murin hjärtat icke-invasivt. Baseline ekokardiografiska avbildning följdes av kirurgisk induktion av ischemi-reperfusion (IR, protokoll 1) som följdes av ekokardiografi vid flera tid-poäng under återhämtning från IR. Protokoll 1. Vänstra främre Fallande (LAD) artär IR: kirurgiskt ingrepp Man C57BL / 6 vuxna möss (8-veckor gammal, 24,5 ± 1,5 g, medelvärde ± SD, Harlan teknik,) bibehölls under normala förhållanden laboratorium boende med tillgång till chow och dricksvatten ad lib. Möss sövda med intraperitoneal injektion av en blandning av ketamin (100 mg / kg) och xylazin (10mg/kg), lade på en varm kirurgiska bord och intuberade endotracheally. Korrekt narkos plan för gnagare härleds av ett upphörande av reflexer tå nypa och en uppbromsning av andning. Instrument steriliseras genom 70% etanol tvättar och autoklavering. Alla instrument som lämnade det sterila området sattes in i en hot-pärla instrument autoklav i 1 minut innan du fortsätter använda. Mössen var ventilerade (Harvard Apparatur, Boston, MA) med hjälp av luft-isofluran blandning vid en lämplig takt och tidalvolym. Hjärtats elektrofysiologi var övervakas under hela ingreppet med hjälp av ett tre-avlednings EKG setup, och förändringar spelades in med hjälp av PC Powerlab programvara (AD instrument). Hjärtat var nås via vänster torakotomi. Den vänstra lunga var indragen för att ge tillgång till hjärtsäcken. Den vänstra förmaket upphöjdes att exponera koronar LAD artär, som isoleras med hjälp av 7-0 Prolene sutur monterad på en konisk nål. Den sutur skärptes över en bit av PE-10 slangar att inducera reversibel ischemi. LAD var blockerad i 60 minuter. Efter 60 minuter var sutur ut för att möjliggöra reperfusion av den skadade hjärtmuskeln. Vid lyckad reperfusion var bröstkorgen avslutades med avbruten 7-0 Prolene suturer samt huden snitt med 5-0 Prolene suturer. Under hela operationen var kroppstemperaturen hålls på 36,7 ± 0,5 ° C med en uppvärmd kirurgiska bord och övervakas med en rektal termisk sond. Den ischemiska-episoden orsaker bleka färgning av LV hjärtmuskeln som kan visuellt uppskattat. Thorax var stängd, sys och trakealtub var bortkopplad gör det möjligt för musen för att andas på egen hand. Djuret var då tillbaka till sin bur och placeras på ett värmeblock satt till 37 ° C. När återhämtningen var klar, var djuret tillbaka till gnagare vivarium enhet fram till ekokardiografisk avbildning. Alla förfaranden har godkänts av Institutional försöksdjursvetenskap skötsel och användning kommittén (ILACUC) av Ohio State University. Protokoll 2. M-mode scanning protokoll för bestämning av hjärtfunktionen och upptäcka vägg rörelse abnormitet För att bedöma radiella och longitudinella förändringar i hjärtfunktion och vägg avvikelser rörelse, genomförde vi pre-IR-avbildning med hög frekvens, hög upplösning ultraljud skanner (Visual Sonics Inc., Toronto, Kanada). Standard M-mode ekokardiografi parametrar såsom vägg dimensioner var volymerna i systole, diastole och slagvolym, utskjutning fraktioner (EF), fraktionerad förkortning (FS), hjärtminutvolym (CO), och en inre diameter på systole och diastole, utvärderades med hjälp av byggda M-mode protokoll vid varje tidpunkt (före IR, dag 3 och dag 7). Protokoll 3. VevoStrain Speckle tracking algoritm protokoll B-mode filmer förvärvades och utsätts för process med inbyggd VevoStrain algoritm för att utföra stam analyser. Detta gör att bedömning av hastighet, förflyttning, stam, och strain rate genom separata radioknappar som i gränssnittet ger interaktiva tomter och M-mode bilder tillsammans med de data värden som skedde genom att klicka på önskat ikoner i kontrollpanelen. Speckle Spårning Bedömning av stammar 2-D gråskala medicin loopar förvärvades i LV kort-axeln utsikt vid en hastighet på> 275 bilder / s. För varje experiment var minst tre på varandra följande hjärt-cykler spelas in och lagras digitalt på en hårddisk för offline analys på en arbetsstation. Vi använde en speckle-spårning algoritm införlivas Vevo2100. Stammen Analysen utfördes av samma utbildad observatör. Regionen av intresse var överdragen över ett tvärsnitt av kammaren på bilden som motsvarar den minimala endokardiell området. Programvaran algoritmen sedan automatiskt delas LV kort-axeln se i sex segment för speckle spåra hela hjärtcykeln. Spårning kvaliteten var då inspekteras visuellt, och om den var tillfredsställande i minst fem segment var spårning accepteraed. Protokoll 4. Doppler flödesmätning protokoll För att studera mitralisklaffstenos uppstötningar och för att beräkna förändringstakten i LV systoliskt blodtryck (dP / dt), var doppleranalysen upptäckt protokoll som används. För detta ändamål har makten Doppler blodflödet hastighet profiler förvärvat genom att placera sonden på mitralisklaffen regurgitant jet och aorta jet. Avbildning av blodflödet hastighet följdes av mätning för att erhålla värden för parametrar som topp och medelhastighet, topp och betyder tryck gradienter, hastighet tid integrerad och tid. För beräkning av dP / dt var mitralisklaffstenos regurgitant hastighetsprofilen används för att mäta hastigheten i tidiga systole (brantaste lutningen på hastighetsprofilen för att minimera belastningen beroende) och motsvarande tid för lutning. Slutligen, om Bernoullis s ekvation hastigheten tryck konvertering för att avgöra graden av ökning av systoliskt tryck. Ekokardiografiska datainsamling Möss var avbildad på ett medvetet tillstånd vid en rumstemperatur på 37 ° C med minskat omgivande ljus medan innehas av en erfaren handler i liggande kvar trycksår position. Hjärtat var avbildas i 2-D-läget i parasternal lång och kort-axeln åsikter med en djup inställning av 1,0 cm och med en bildhastighet på ≥ 270 bilder / s. En M-mode bild erhölls vid en svephastighet på 200 mm / s. Samtliga mätningar gjordes i enlighet med riktlinjerna från American Society of ekokardiografi. Imaging utfördes i medveten möss tillsammans med tandem registrering av EKG. Avsluta systole definierades som den minsta LV området. Segmentella S circ och S RAD kurvor därefter konstruerades genom att integrera lämpliga signaler från och med slutet diastoliska poäng och därefter i genomsnitt att få genomsnittet segmentell töjningskurvor. Slutet av systoliskt stammar har sedan erhållits från genomsnittet töjningskurvan. Representativa resultat Två-dimensionella filmer som förvärvats vid hög bildhastighet (8 kHz) utnyttjades för att uppskatta hög kvalitet hjärtinfarkt stam. Tvådimensionella elastograms (stam bilder), samt profiler stammen som en funktion av tiden hjälpte uppskattar den funktionella konsekvensen av IR. De ovan nämnda metod ledde till tillförlitlig detektering av följande parametrar: Standard IR Outcomes (vanligast rapporterade i litteraturen) vänster kammare (LV) kontraktion skada försämrar sammandragning och avslappning i hjärtat resulterar i funktionella förlust förändringar i LV kammare området och massa (hypertrofi) LV uppmjukning av isovolumetric faser av både pre-IR och efter IR på slående hjärtan äventyras sektorsvist vägg rörelse turbulens i blodflödet mönster avslöjas genom färg Doppler filmer och profiler hastighet LV formförändringar mot sfärisk äventyras ejektionsfraktion försvagat fraktionerad förkorta Unik post-IR Resultat (Aldrig tidigare rapporterats i en murin IR inställning utan kända för att vara av klinisk betydelse hos människa) effektiva regurgitant öppning (ERO) ett grundläggande mått av valvulär inkompetens minskade hjärtinfarkt stammar (omkrets samt radiellt) ett grundläggande mått av hjärtinfarkt styrka och anatomisk deformation asynchrony i LV sektorer ett grundläggande mått på den inneboende periodisk pumpning egenskaper av hjärtat vägg rörelse och symmetri förändringar i storlek och riktning av vektorer visa omfattning, riktning och symmetri på det drabbade området dimension mitralisklaffstenos och stora kroppspulsådern förändringar i inre diameter av mitralisklaffstenos öppning och stora kroppspulsådern mitralis-insufficiens tillbaka blodflödet från LS till vänster förmak på grund av ofullständig stängningen av mitralis broschyrer sektorsvist förändringar i omfattningen av den radiella (Srad) och omkrets (Scir) stam förändringar i töjningshastigheter tillsammans med den markanta skillnader i deras förändrade relation till pre-IR-data Synchronicity av LV sektorer fördelas enligt enligt American Society of Echocardiography sammanslutning av ventrikulär mekanisk synkronisering med hjärtinfarkt stelhet och minskad myokardiell styrka bedöms av vävnad Doppler och sila imaging förändringar i storlek och riktning av vektorer som visas i filmer äventyras skildrar rörelse (långsam och asymmetrisk) av IR-drabbade området inre diameter av mitralisklaffstenos orifis och stora kroppspulsådern Fig.. . 1i hjärtinfarkt stam mätning: slutet av diastole fullständig avkoppling visat kortast vektorer (M1) Fig.. . 1ii hjärtinfarkt stam mätning: LV är upphandlande visas av längd och riktning av vektorer, har skadan webbplats (grön punkt) begränsad kontraktion (M2) Fig.. . 1iii hjärtinfarkt stam mätning: slutet av systole, full kontraktion visat kortast vektorer (M3) Fig.. . 1iv hjärtinfarkt stam mätning: längdaxel i diastole (M4) Fig.. 1v hjärtinfarkt radiella stam (S RAD) mätning:. De färgkodade kurvorna representerar töjning vid respektive färgade punkter i bilder av Fig1.i-IV (M5) Fig.. 1vi hjärtinfarkt omkretsen stam (S CIR) mätning:. De färgkodade kurvorna representerar töjning vid respektive färgade punkter i bilder av Fig1.i-IV (M6) Figur 1. B-mode filmer visualisera slutet av diastole (ED) och slut-systole (ES) och förändringar i LV kammare storlek post-IR. B-mode bilder för att avgöra vänster kammare (LV) perifera stam (S CIRC) och radiella stam (S RAD) med två-dimensionell speckle spårning ekokardiografi. VevoStrain speckle spårning algoritm för att observera vektorer som beskriver storlek och riktning av rörelse av hjärtmuskeln, axiella och parasternal långa axeln visningar visar vektorerna vid skada plats för nedsatt hjärtmuskeln. Radial och längsgående påfrestningar på en baslinje mus och en mus inlägg IR day7. Den färgkodade stammen profiler som visar olika färgkodade punkter i webbplatser på myokardiet av utgångsvärdet (pre-IR) och behandlas (efter IR, day7) hjärtan. LV-vänster kammare, RV-höger kammare, S RAD-radiell belastning, S omständig-runtomgående stam. Figur 2. Myokardiets sektorer synkronisering. Analyser baserade på den stam uppgifter före och efter-IR. LV indelad i sex sektorer (1 = bakre basala, 4 = främre basal, 2 = bakre mitten, 5 = främre mitten, 3 = bakre spets, 6 = främre apex) enligt American Society of ekokardiografi. Validering av ventrikulära mekanisk synkronisering för att se dess samband med hjärtinfarkt stelhet enligt bedömning av vävnad Doppler och sila avbildning. Färgkodade bild panel som visar de sektorer 1-6 med värden för tid till högsta på motsvarande sektorer i millisekunder. Radial och längsgående synkroniseringar enligt pre-IR och post-IR i form av grafer. Färgerna på diagrammen motsvarar färgerna i motsvarande sektorer. Fig.. . 3i anatomiska mätningar: mitralis-insufficiens öppning diameter hos möss hjärtat (blå linjer med upprepade mätningar), provvolym i kroppspulsådern (gula linjer) (M8) Fig.. 3ii. Regurgitant flöde profiler i musens hjärta, övre framåt och nedre bakåt flöde vid mitralisklaffstenos (M9) Fig.. 3iii. Aorta ur profilerna flödeshastigheten i mus hjärtat (M10) Fig.. 3iv. Regurgitant öppning på mitralisklaffstenos, Ao = aorta, LA = vänster förmak, LV = vänster kammare, r = radie (M11) Figur 3. Mitralisklaffstenos V regurgitant fraktion (RF). Ekokardiografiska bilden panel för mätning av regurgitant fraktion (RF). Mätning av aorta diameter (AOD) och mitralisklaffstenos öppning diameter (MVD) som visar placering av provet volym i regurgitant jet och stora kroppspulsådern. Dessa mätningar ger regurgitant hastigheten profiler och stigande aorta flöde i vilken hastighet profiler över och under baslinjen visar framåt och bakåt blodflödet till LV och tillbaka till vänster förmak. RF (i%) beräkning med formeln, RF = MV CSA * VTI av MV jet vid diastole – Ao CSA * VTI i Ao jet vid systole) * 100 / MV CSA * VTIav MV. Kvantifiering av regurgitant bråkdel visar regurgitant fraktionen i post-IR möss indikator för Regurgitated mitralisklaffstenos. Förändringar i mitralisklaffstenos effektiva regurgitant öppning (ERO) efter IR på grund av sfärisk av LV. Representant färg Doppler bilder som skildrar blodet flyter från vänster förmak till LV. Förstorade blodflödet öppning indikerar turbulent flöde och ökad onormal flödeshastighet. ERO indikerar valvulär inkompetens. Flödeshastigheten alias. Den pulsade vågen utnyttjas till gagn för att bestämma övergångar från laminärt till turbulent strömning. ERO beräknas med hjälp av formeln, ERO = flöde / Vmax = 2 π r2 Va / Vmax, Va = Aliasing hastighet, r = öppning radie, Vmax = max hastighet. Fig.. 4i. Mätning av funktionella parametrar i pre-IR-mus. Soft ware beräknar parametrar genom att spåra, röd vertikal linje = diastole, grön vertikal linje systole (M12) Fig.. 4ii. Mätning av funktionella parametrar i post-IR-mus. Soft ware beräknar parametrar genom att spåra, röd vertikal linje = diastole, grön vertikal linje systole (M13) Figur 4. Förändringstakten av systolisk tryck (dP / dt): pre-och post-IR. Korrelation av ejektionsfraktion (EF) med dP / dt. Image-panelen visar en M-mode från vilken grundläggande funktionella mätningar utförs. Den diskriminering av hjärtats kontraktilitet över tiden, stapeldiagram som visar dP / dt post-IR. Indikerar mätning av en parameter ger klinisk information till den andra. Figur 5. Kort axel film som visar före-IR stam mätning. Ekokardiografiska film erhållas från parasternal bild av hjärtat för att visualisera morfologi i musen hjärtat pre-IR. Figur 6. Kort axel film som visar post-IR LV stam mätning Representant axiell film av en mus LV spåras till endokardiet visar vektorerna vävnaden stam med fem specifika punkter i övervägas mätning. Figur 7. Parasternal lång axel färg Doppler film Färg doppleranalysen film som visar att blodet pumpas in från vänster förmak genom mitralisklaffen till LV under diastole och blodet pumpas ut genom aorta under systole fasen av hjärtat med flödesriktningen blå färg bort och röd färg mot (BART) ultraljudet sonden.