L'ecocardiografia murini e imaging a ultrasuoni

Summary

Questo video dimostra l'uso di un rotaie ad alta frequenza sonda ad ultrasuoni per eseguire ecocardiografia di un mouse anestetizzato. I metodi di descrivere sia le misure convenzionali bidimensionale e M-mode della funzione cardiaca, oltre alle nuove, gli strumenti più potenti come il color Doppler, analisi ceppo, così come l'imaging contrasto generale e mirata.

Abstract

Modelli di roditori della fisiopatologia cardiaca rappresenta un prezioso strumento di ricerca per studiare meccanismo della malattia e testare nuove terapie ^1. Ecocardiografia fornisce un potente strumento non invasivo per valutare in serie morfometria cardiaco e funzione in un animale vivo. ² Tuttavia, utilizzando questa tecnica sui topi pone sfide uniche a causa delle piccole dimensioni e la frequenza cardiaca rapida di questi animali. ³ Fino a poco tempo, sistemi a ultrasuoni pochi erano in grado di eseguire l'ecocardiografia qualità sui topi, e quelli generalmente mancava la risoluzione dell'immagine e il frame rate necessarie per ottenere misurazioni quantitative veramente . Sistemi appena rilasciata come il Vevo2100 VisualSonics fornire nuovi strumenti ai ricercatori di indagare con attenzione e in modo non invasivo la funzione cardiaca nei topi. Questo sistema genera immagini ad alta risoluzione e fornisce funzionalità di analisi simili a quelli usati con i pazienti umani. Sebbene color Doppler è disponibile da oltre 30 anni negli esseri umani, questa preziosa tecnologia solo recentemente è stato possibile in ecografia roditori. ^4,5 Color Doppler ha ampie applicazioni per l'ecocardiografia, tra cui la possibilità di valutare rapidamente la direzionalità del flusso nei vasi e attraverso le valvole, e di individuare rapidamente il rigurgito della valvola. Analisi ceppo è un passo avanti fondamentale che viene utilizzato per misurare quantitativamente regionale funzione miocardica. ⁶ Questa tecnica ha il potenziale per rilevare i cambiamenti nella patologia, o la risoluzione della patologia, in anticipo rispetto alle tecniche convenzionali. Accoppiato con l'aggiunta di ricostruzione tridimensionale delle immagini, la valutazione volumetrica di interi organi è possibile, compresa la visualizzazione e la valutazione delle strutture cardiache e vascolari. Murino-compatibile di imaging contrasto può anche permettere per misurazioni volumetriche e la valutazione della perfusione tessutale.

Protocol

1. Preparazione per l'imaging

1. Iniziare da assicurare un mouse isoflurano anestetizzati ad un animale di gestione della piattaforma in posizione supina. Posizionare un cono sopra il naso dell'animale e la bocca per fornire 0,5-1% isoflurano per mantenere l'anestesia.
2. Fissare le zampe del mouse per gli elettrodi con gel conduttore. Garantire un'adeguata ECG, la temperatura corporea a 37 ° C e controllare la frequenza respiratoria per la valutazione fisiologica durante l'imaging.
3. Applicare la crema depilatoria al torace e all'addome superiore del mouse.
4. Dopo 2 minuti, usare una garza umida per rimuovere la crema.

2. Vista da sinistra parasternale asse lungo

1. Una volta che il mouse è stato preparato per l'imaging, inclinare il lato sinistro della piattaforma per ruotare la piattaforma di trattamento degli animali di 30 gradi intorno all'asse anterioposterior.
2. Orientare il trasduttore in posizione verticale e ruotare di 10 gradi in senso antiorario con la tacca rivolta verso la parte posteriore del mouse.
3. Quindi, mentre nella visualizzazione bidimensionale / video "B-mode", abbassare il trasduttore sulla linea parasternale sinistra fino a quando il cuore entra in vista. Una volta che l'arteria polmonare appare alla vista, di raccogliere le immagini e memorizzarle.
4. Sempre in B-mode, spostare il trasduttore sinistra oa destra fino a quando il flusso aortico e culmine entrare in vista. Alcuni rotazione della sonda può essere necessario per assicurare un corretto allineamento con l'asse lungo del cuore.
5. Usa la cattura video per ottenere i dati per successive analisi. Ridurre al minimo il campo visivo per garantire il frame rate più elevato possibile a valle analisi ceppo regionale. Ogni volta che viene catturato un video, la prima 100 fotogrammi vengono salvati.
6. Passare alla modalità Color Doppler selezionando "Color Doppler". Sebbene Color Doppler è disponibile da oltre 30 anni negli esseri umani, questa tecnologia solo recentemente è stato possibile in ecografia roditori.
7. Per monitorare rapidamente la direzione e la velocità del flusso sanguigno, la sovrapposizione finestra Doppler digitalizza il flusso dal rosso, che indica il flusso verso la sonda, al blu, che indica il flusso di distanza dalla sonda. Acquisire le immagini necessarie per la cattura delle immagini.
8. Una volta che tutti Color Doppler dati sono stati ottenuti, spegnere lo strumento di Pulse-Doppler a onda Mode, la visione unidimensionale utilizzati per valutare digitale direzione del flusso sanguigno e la velocità nel tempo.
9. Spostare la sonda leggermente verso la testa del mouse fino a quando l'arteria polmonare entra in vista. Nel contesto di insufficienza cardiaca, PW / Colore misurazioni Doppler dell'arteria polmonare può essere utilizzato come un surrogato per la funzione cardiaca destra. Catturare le immagini nel modo desiderato.

3. Sinistra metà papillare asse corto

1. Asse corto ecocardiografia consente di visualizzare l'intero ventricolo sinistro contrarre in maniera concentrica, e permette per un accurato B e M-mode valutazione in base della funzione cardiaca e morfometria.
2. In B-mode, dal punto di vista parasternale asse lungo, ruotare il trasduttore ortogonale a sinistra vista parasternale asse lungo a livello del muscolo papillare.
3. Garantire posizione corretta per tutta la lunghezza del ventricolo sinistro. Entrambi i muscoli papillari devono essere chiaramente visibili e separati, dando un orizzontale vista in sezione trasversale.
4. Con l'M-mode, collocare il volume del campione attraverso il centro del ventricolo e acquisire i dati.
5. Se lo si desidera, allegare, avviare e utilizzare il 3-dimensionale motore per ottenere le immagini necessarie per la completa ricostruzione 3-dimensionale.
6. Le impostazioni di Fisiologia, tra cui frequenza respiratoria e ECG, sono fissati per l'acquisizione di immagini 3D gate in telediastole
7. Il motore 3D imaging è iniziata per la cattura delle immagini in telediastole.
8. Una volta che il telediastole capture 3D è completo, le impostazioni per la fisiologia della frequenza respiratoria e l'ECG sono fissati per il controllo dei cattura di immagini 3D in fine sistole
9. Il motore 3D imaging è iniziata per la cattura delle immagini in fine sistole.

4. Sottocostale (quattro camere) vista

1. La vista sottocostale è l'approccio migliore per misurare la competenza e gradienti di pressione attraverso la valvola mitrale.
2. Inclinare l'angolo superiore sinistro della piattaforma fino in fondo. Orientare il trasduttore verso la spalla destra del mouse, mantenere la rotazione breve asse della sonda.
3. In B-mode, abbassare il trasduttore sopra l'addome superiore in modo che resti al di sotto del diaframma. Visualizza la valvola mitrale con color Doppler, come descritto in precedenza.

5. Aortica vista

1. Ruotare l'animale di gestione della piattaforma in decubito laterale sinistro. Il lato sinistro della piattaforma deve essere inclinato per quanto possibile. Quindi, orientare il trasduttore, inclinato per quanto in alto possibile, per tutta la lunghezza del mouse a livello delscapola.
2. Abbassare il trasduttore inferiore alla spalla destra lungo la linea ascellare anteriore. Visualizza l'arco aortico, e acquisire le immagini.
3. Alza la testa del topo, e abbassare il trasduttore nella soprasternale del mouse. Visualizzare il flusso di sangue con color Doppler, e di acquisire le immagini.

6. Rappresentante Risultati

1. Si tratta di un asse lungo del cuore in B-mode che mostra sia il ventricolo sinistro e una piccola porzione del ventricolo destro.
2. Qui, vista sinistra asse corto di un altro cuore è stata presa in M-mode. L'immagine in alto mostra la posizione della linea campione di volume in giallo attraverso il centro della camera. L'immagine in basso è una traccia dimensionale della linea di cui sopra nel corso del tempo e calcoli di morfometria nei colori ciano
3. Questa è una visione dell'arco aortico in B-mode. La valvola aortica chiusa si può vedere sulla sinistra ed i vasi sanguigni che irrorano la testa e gli arti superiori del mouse si può vedere sulla destra.
4. Analisi di deformazione radiale è stata effettuata su un topo prima di sviluppare una disfunzione cardiaca, mostrato nell'immagine in alto, e un mouse con ipocinesia globale e dissincronia regionale, mostrato nell'immagine in basso. Entrambi i fenotipi sono state indotte attraverso la costrizione aortica trasversali, un modello murino di aumento del postcarico.
5. Nella figura, il tempo viene visualizzato l'asse x e la tensione radiale, in percentuale, viene visualizzato l'asse y. Analisi ceppo permette di valutazione regionale della funzione cardiaca che potrebbero altrimenti passare inosservati in tecniche convenzionali come M-mode, che solo direttamente atti funzione della parete anteriore libero e la parete posteriore.
6. La parete anteriore libero è evidenziato in verde. La linea rosa indica la parete laterale è mostrata in rosa. La parete posteriore è mostrato in ciano. La parete inferiore libero è mostrato in blu. La parete posteriore del setto è evidenziata in giallo. Il setto anteriore è mostrato in magenta, e la media appare in bianco.

Figura 1. Parasternale sinistra vista lungo l'asse in B-mode.

Figura 2. Vista da sinistra asse corto in M-mode.

Figura 3. Visualizza dell'arco aortico in B-mode.

Figura 4. Analisi di deformazione radiale di due topi 12 settimane post-TAC. Verde = formica. parete libera. Rosa = parete laterale. Ciano = parete posteriore. Blu = inf. parete libera. Giallo = post. parete del setto. Magenta = setto anteriore. Nero = media A) Mouse con funzione preservata. B) Mouse con ipocinesia globale e dissincronia regionale.

Discussion

Ecocardiografia seriale ad alta frequenza è emersa come un potente strumento per non invasiva, ad alta risoluzione valutazione della morfologia cardiaca e funzione, in particolare nei modelli murini di malattie cardiache. Mantenimento della temperatura fisiologica del corpo e della frequenza cardiaca comparabili tra topi, regolando il livello di anestesia prima di acquisizione delle immagini, è fondamentale per il successo di questo metodo. Tutte le immagini devono essere ottenuti con il biomarker stesso (ad esempio immagini parasternale asse lungo presso i muscoli papillari). Infine, l'analisi delle immagini deve essere eseguita in maniera coerente (ad esempio, un singolo investigatore cieco) per garantire la riproducibilità e l'assenza di pregiudizi.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Vevo 2100 Imaging System (120V)	VisualSonics, inc.	VS-11945
Vevo 2100 Imaging Station 1	VisualSonics, inc.	SA-11982
Ultrasound Gel	Parker Laboratories Inc.	01-08
Isoflurane	Abbott Laboratories	05260-05
Vevo Compact Dual Anesthesia System	VisualSonics, inc.	SA-12055