Murine Echokardiographie und Ultraschall-Bildgebung

Summary

Dieses Video zeigt die Verwendung eines schienengebundenen Hochfrequenz-Ultraschall-Sonde zur Echokardiographie auf einer narkotisierten Maus durchführen. Die Methoden beschreiben sowohl herkömmliche zweidimensionale und M-Modus Messungen der Herzfunktion neben neuere, leistungsfähigere Werkzeuge wie Farb-Doppler-, Dehnungs-Analyse, sowie allgemeine und gezielte Kontrast-Bildgebung.

Abstract

Nagermodellen der kardialen Pathophysiologie stellen eine wertvolle Recherche-Tool, um Mechanismus der Krankheit sowie Erprobung neuer Therapeutika. ¹ Echokardiographie bietet eine leistungsfähige, nicht-invasives Instrument, um seriell zu beurteilen kardiale Morphometrie und Funktion in einem lebenden Tier zu untersuchen. ² Jedoch mit dieser Technik an Mäusen stellt einzigartige Herausforderungen aufgrund der geringen Größe und Herzrasen dieser Tiere. ³ Bis vor kurzem waren nur wenige Ultraschallsysteme ausführen kann Qualität Echokardiographie an Mäusen, und die in der Regel nicht über die Auflösung und Bildrate erforderlich, um wirklich quantitative Messungen zu erhalten . Neu freigegebene Systeme wie das VisualSonics Vevo2100 bieten neue Werkzeuge für Forscher, sorgfältig und nicht-invasiv zu untersuchen Herzfunktion bei Mäusen. Dieses System erzeugt Bilder mit hoher Auflösung und bietet Analysemöglichkeiten, wie sie mit menschlichen Patienten eingesetzt. Obwohl Farb-Doppler ist seit über 30 Jahren beim Menschen verfügbar ist, hat diese wertvolle Technologie erst seit kurzem in Nagetier Ultraschall möglich. ^4,5 Farb-Doppler hat breites Anwendungspotenzial für Echokardiographie, einschließlich der Fähigkeit, schnell zu beurteilen Flow Ausrichtung in Behältern und durch Ventile, und schnell zu identifizieren Klappenregurgitation. Dehnungs-Analyse ist ein wichtiger Fortschritt, der genutzt werden, um quantitativ zu messen regionalen Myokardfunktion ist. ⁶ Diese Technik hat das Potenzial, um Veränderungen in der Pathologie oder die Auflösung der Pathologie zu erkennen, früher als herkömmliche Techniken. Gekoppelt mit der Zugabe von dreidimensionalen Bildrekonstruktion, volumetrische Beurteilung der ganzen Organen ist möglich, inklusive Visualisierung und Beurteilung der kardialen und vaskulären Strukturen. Murine-kompatiblen Kontrastbildgebung kann auch für volumetrische Messungen und Gewebedurchblutung Beurteilung zu ermöglichen.

Protocol

1. Vorbereitung für die Bildgebung

1. Beginnen Sie mit der Sicherung eines Isofluran narkotisierten Maus, ein Tier-Handling-Plattform in der Rückenlage. Legen Sie eine Bugspitze über das Tier Nase und Mund, um 0,5-1% Isofluran liefern Zur Aufrechterhaltung der Anästhesie.
2. Sichern Sie die Pfoten von der Maus an die Elektroden mit der Durchführung von Gel. Angemessene EKG, Körpertemperatur auf 37 ° C und überprüfen Atemfrequenz für physiologische Beurteilung während der Bildgebung.
3. Bewerben Enthaarungscreme, die Brust und Oberbauch der Maus.
4. Nach 2 Minuten können nasse Gaze entfernen, um die Sahne.

2. Left parasternalen langen Achse

1. Sobald die Maus für die Bildgebung vorbereitet worden, Neigung der linken Seite der Plattform zu drehen das Tier Handling Plattform 30 Grad um die anterioposterior Achse.
2. Richten Sie den Schallkopf in die vertikale Position und drehen 10 Grad mit der Kerbe im Gegenuhrzeigersinn zeigte auf dem hinteren Teil der Maus.
3. Als nächstes, während in der zweidimensionalen Ansicht / video "B-mode", senken Sie den Schallkopf über die linke Parasternallinie bis das Herz in Sicht kommt. Sobald die Lungenarterie in Sicht kommt, sammeln Bilder und speichern sie.
4. Noch im B-Modus, bewegen Sie den Geber nach links oder rechts, bis die Aorta Abfluss und Spitze in Sicht kommen. Einige Drehung der Sonde kann es notwendig sein, um die richtige Ausrichtung der Längsachse des Herzens zu gewährleisten.
5. Verwenden Sie Video-Capture-Daten für die anschließende Analyse zu erhalten. Minimieren Sie das Sichtfeld auf die höchste Framerate für nachgelagerte regionale Belastung Analysen zu gewährleisten. Jedes Mal, wenn ein Video aufgenommen wird, sind die vor 100 Bilder gespeichert.
6. Wechseln Sie auf die Farb-Doppler-Modus, indem Sie "Color Doppler." Obwohl Farb-Doppler ist seit über 30 Jahren beim Menschen zur Verfügung, hat diese Technologie erst seit kurzem in Nagetier Ultraschall möglich.
7. Um schnell überwachen die Richtung und Geschwindigkeit des Blutflusses, digitalisiert die Doppler Fenster überlagern die Strömung von rot und zeigt Anströmung der Sonde zu blau, was darauf hinweist abfließen von der Sonde. Erwerben Sie die benötigten Bilder von Bild zu erfassen.
8. Sobald alle Farb-Doppler-Daten erhalten worden ist, schalten Sie das Gerät an Pulse-Wave-Doppler-Modus, der eindimensionalen Sicht verwendet werden, um digital zu beurteilen Blutfluss Richtung und Geschwindigkeit über die Zeit.
9. Bewegen Sie die Sonde leicht in Richtung der Spitze der Maus, bis die Lungenarterie in Sicht kommt. Im Rahmen der Herzinsuffizienz kann PW / Color Doppler-Messungen der Lungenarterie als Surrogat für die Funktion der rechten Herzkammer eingesetzt werden. Machen Sie Bilder wie gewünscht.

3. Left Mitte papillären kurzen Achse

1. Short-Achse Echokardiographie stellt eine Ansicht des gesamten linken Ventrikels Contracting in einer konzentrischen Mode, und eine genaue B-und M-Modus fundierte Beurteilung der Herzfunktion und Morphometrie.
2. In B-Modus, der parasternal langen Achse, drehen Sie den Schallkopf senkrecht auf der linken Seite parasternal langen Achse auf der Ebene der Papillarmuskel.
3. Korrekte Lage entlang der Länge des linken Ventrikels. Beide Papillarmuskeln muss deutlich sichtbar und getrennt, was eine horizontale Querschnitt.
4. Mit dem M-Modus, Ort des Probenvolumens durch das Zentrum des Ventrikels und Daten erfassen.
5. Wenn gewünscht, befestigen, initiieren und nutzen Sie die 3-dimensionale Motor, um die Bilder, die für vollständige 3-dimensionale Rekonstruktion zu erhalten.
6. Physiology Einstellungen, einschließlich der Atemfrequenz und EKG, sind für Gating 3D Bilderfassung in Enddiastole gesetzt
7. Die 3D-Bildgebung Motor ist für die Bilderfassung in Enddiastole eingeleitet.
8. Sobald das Ende der Diastole 3D-Erfassung abgeschlossen ist, werden die Einstellungen für Physiologie Atemfrequenz und EKG-Gating setzen Sie die 3D-Bilderfassung in End-Systole
9. Die 3D-Bildgebung Motor ist für die Bilderfassung in End-Systole eingeleitet.

4. Subkostaler (vier Kammer) Blick

1. Die subkostalen Sicht ist der beste Ansatz zur Messung von Kompetenz-und Druckgradienten über der Mitralklappe.
2. Neigen Sie die linke obere Ecke der Plattform ganz nach unten. Richten Sie den Sensor in Richtung der rechten Schulter der Maus, die Aufrechterhaltung der kurzen Achse Drehung der Sonde.
3. In B-mode, senken Sie den Schallkopf über den Oberbauch, so dass es unter stützt sich die Membrane. Visualisieren Sie die Mitralklappe mit Farb-Doppler, wie zuvor beschrieben.

5. Aorten-Ansicht

1. Drehen Sie das Tier-Handling-Plattform in der linken Seitenlage. Die linke Seite der Plattform sollten so weit wie möglich geneigt werden. Als nächstes gekippt Ausrichtung des Wandlers, so weit oben wie möglich, entlang der Länge der Maus auf der Ebene derSchulterblatt.
2. Senken Sie den Schallkopf inferior in die rechte Schulter entlang der vorderen Axillarlinie. Visualisieren Sie die Aortenbogen und Bilder aufzunehmen.
3. Heben Sie den Kopf der Maus, und senken Sie den Schallkopf in das Jugulum der Maus. Visualisieren Sie die Durchblutung mittels Farb-Doppler, und Bilder aufzunehmen.

6. Repräsentative Ergebnisse

1. Dies ist eine lange Achse Blick auf das Herz in B-Mode-Darstellung sowohl des linken Ventrikels und einen kleinen Teil des rechten Ventrikels.
2. Hier wurde ein linker kurzen Achse Blick auf ein anderes Herz in M-Modus aufgenommen. Das obere Bild zeigt die Position des Probenvolumens Linie in gelb durch die Mitte der Kammer. Das untere Bild ist eine eindimensionale Spur der Zeile oben im Laufe der Zeit sowie Berechnungen der Morphometrie in cyan
3. Dies ist eine Ansicht des Aortenbogens in B-Modus. Die geschlossene Aortenklappe kann auf der linken Seite zu sehen und die versorgenden Blutgefäße des Kopfes und der oberen Gliedmaßen der Maus kann auf der rechten Seite zu sehen.
4. Radial Dehnungs-Analyse wurde auf eine Maus vor der Entwicklung Dysfunktion, im oberen Bild gezeigt, und eine Maus mit globalen und regionalen hypokinesis Dyssynchronie, im unteren Bild dargestellt ist. Beide Phänotypen wurden durch Quer-Aorten-Verengung, einem Mausmodell für erhöhte Nachlast induziert.
5. In der Figur ist die Zeit auf der x-Achse und die radiale Belastung dargestellt, als ein Prozentsatz, ist auf der y-Achse dargestellt. Dehnungs-Analyse ermöglicht die regionale Beurteilung der Herzfunktion, die sonst möglicherweise in konventionellen Techniken wie M-Modus, der nur direkt misst Funktion des vorderen freien Wand und die hintere Wand unbemerkt.
6. Das vordere freie Wand ist in grün dargestellt. Die rosa Linie zeigt die Seitenwand in rosa dargestellt. Die hintere Wand wird in Cyan dargestellt. Der untere freie Wand ist in blau dargestellt. Die hintere Septumwand ist in gelb dargestellt. Die vorderen Septums ist in magenta dargestellt, und der Durchschnitt ist in schwarz dargestellt.

Abbildung 1. Left parasternal langen Achse in B-Modus.

Abbildung 2. Left kurzen Achse in M-Modus.

Abbildung 3. Des Aortenbogens in B-Modus anzeigen.

Abbildung 4. Radial Dehnungs-Analyse von zwei Mäuse 12 Wochen post-TAC. Grün = Ameise. frei an der Wand. Pink = Seitenwand. Cyan = Hinterwand. Blau = inf. frei an der Wand. Gelb = post. Septumwand. Magenta = vorderen Septums. Schwarz = durchschnittliche A) Maus mit erhaltener Funktion. B) Maus mit globalen und regionalen hypokinesis Dyssynchronie.

Discussion

Serielle Hochfrequenz-Echokardiographie wurde als ein leistungsfähiges Werkzeug für non-invasive, hochauflösende Beurteilung der kardialen Morphologie und Funktion, vor allem in Mausmodellen von Herzkrankheiten entwickelt. Die Aufrechterhaltung physiologischer Körpertemperatur sowie vergleichbare Herzfrequenzen zwischen Mäusen durch Anpassung der Anästhesie Niveau vor dem Erwerb Bilder, ist entscheidend für den Erfolg dieser Methode. Alle Bilder sollten unter Verwendung der gleichen Biomarker (zB parasternal langen Achse Bildgebung an der Papillarmuskeln) werden. Schließlich sollte die Analyse von Bildern in einer konsistenten Art und Weise (z. B. eine einzige, geblendet Prüfer) durchgeführt werden, um die Reproduzierbarkeit und die Abwesenheit von Verzerrungen zu gewährleisten.

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