Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Føtal Ekkokardiografi og Pulserende-bølge Doppler Ultrasound i en kanin Model of Intrauterin vækst Begrænsning

Published: June 29, 2013 doi: 10.3791/50392
Automatic Translation
1,2, 1, 3, 4,5, 1, 3, 3, 2, 1
1Division Woman and Child, Department Women, University Hospitals Leuven, 2The Ritchie Centre, Monash Institute of Medical Research, Department of Obstetrics and Gynaecology, Monash University, Victoria, Australia, 3Department of Cardiovascular Sciences, Katholieke Universiteit Leuven, 4Fetal and Perinatal Medicine Research Group, Institut d'Investigacions Biomediques August Pi i Sunyer (IDIBAPS), 5Maternal-Fetal Medicine Department, ICGON, Hospital Clínic, Universitat de Barcelona, Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER)

Summary

Vi beskriver undersøgelse af fosterets hjertefunktion med moderne funktionelle føtal ekkokardiografi og fetoplacental Doppler ultralyd med VisualSonics VEVO 2100 microultrasound i en kirurgisk induceret model af intrauterin føtal vækst begrænsning i en kanin.

Abstract

Fosterets udvikling begrænsning (IUGR) resulterer i unormal hjertefunktion Dette fremgår antenatally grund af fremskridt inden fetoplacental Doppler ultralyd og føtal ekkokardiografi. Stigende, er disse billeddiagnostiske metoder bliver ansat klinisk at undersøge hjertets funktion og vurdere trivsel i livmoderen og dermed vejlede timingen af fødslen beslutninger. Her brugte vi en kanin model af IUGR, der tillader analyse af hjertefunktionen i en klinisk relevant måde. Brug isofluran induceret anæstesi er IUGR kirurgisk oprettet på gestationsalder dag 25 ved at udføre en laparotomi, udsætter bicornuate livmoderen og derefter ligere 40-50% af uteroplacentale kar, der forsyner hver amnionsækken i et enkelt livmoderhorn. Den anden horn i kanin bicornuate livmoderen fungerer som interne kontrol fostre. Så efter helbredelse ved gestationsalder dag 30 (fuld tid), gennemgår den samme kanin undersøgelse af fosterets hjertefunktion. Anæstesi induceres med ketamine og xylazin intramuskulært, opretholdes derefter ved en kontinuerlig intravenøs infusion af ketamin og xylazin at minimere iatrogene virkninger på føtal hjertefunktion. En gentagelse laparotomi udføres for at eksponere hver enkelt amnionsækken og et microultrasound eksamen (VisualSonics VEVO 2100) af fosterets hjertefunktion udføres. Placental insufficiens er tydeligt af en hævet Pulsatilitetsindeks eller fraværende eller omvendt slutdiastolisk strøm af navlestrengen arterie Doppler bølgeform. Ductus venosus og midtcerebralarterie Doppler derefter undersøgt. Føtal ekkokardiografi udføres ved at optage B-mode, M-mode og flowhastigheden waveforms i laterale og apikal synspunkter. Offline beregninger fastlægge standardformularer M-mode hjerte variabler, trikuspidal og mitral ringformede plane systolisk udflugt, pletter sporing og stamme analyse, ændres myokardie ydeevne indeks og vaskulære strømningshastighed bølgeformer af interesse. Denne lille dyremodel af IUGR giver derfor undersøgelse af i Utero hjertefunktion, der er i overensstemmelse med nuværende klinisk praksis og er derfor nyttig i en translationel forskning indstilling.

Introduction

Byrden af ​​hjerte-kar-sygdom, der skyldes fosterets udvikling begrænsning (IUGR), ikke kan overvurderes. Det er den hyppigste årsag til dødfødsel efter medfødte misdannelser. 1 vægtretardering refererer til et foster, der undlader at nå sit vækstpotentiale og er almindeligt et resultat af placenta insufficiens. 2. overlevende, kardiovaskulær sygdom er indlysende i hele levetiden med dysfunktion tilsyneladende i barndom og opvækst 3,4 og efterfølgende hypertension 5, diabetes 6 og fedme udvikler sig i voksenlivet - alle akkumulerede kardielle risikofaktorer fra fødsel til tidlig død af iskæmisk hjertesygdom 7..

Udvikling dyremodeller til at karakterisere maternel-føtal kommunikation, der etablerer IUGR og den efterfølgende føtal respons på reduceret substrat tilgængelighed er nødvendigt, hvis vi både bedre at forstå patofysiologi IUGR-relaterede bilDiac nedskrivninger og udvikle hjerte-beskyttende strategier til at forbedre føtal og postnatal sundhed. I denne forbindelse har mange forskellige modeller i forskellige arter blevet beskrevet. 8 vægtretardering almindeligvis fremkaldt af maternel underernæring med en lav protein diæt hos gnavere, 9 kirurgisk ablation eller ligering af blodgennemstrømning i livmoderen hos gnavere og marsvin 10 eller okklusion af navlestrengen arterie hos får. 11. Det er imidlertid tydeligt, at ingen model fuldt rekapitulerer den menneskelige IUGR. 12.

I denne aktuelle metodiske undersøgelse, brugte vi et grundigt valideret tilgang selektiv uteroplacentale vaskulær afbrydelse i en kanin 13-16, der ikke kun producerer føtale kardiovaskulære reaktioner observeret med ultralyd klinisk 14, men giver også mulighed for afhøring af føtal hjertefunktion med nye ekkokardiografi hjælp microultrasound teknologi af VisualSonics VEVO år 2100. Mens Doppler ultralyd af fetoplacental skibe fortsat er hjørnestenen i den nuværende prænatale overvågning af IUGR fostre 17 er funktionel ekkokardiografi stigende grad udnyttet til at give ny indsigt i sygdommen patofysiologi og vurdere fosterets velvære. 18. Derfor, her er vi tager disse fremskridt fra klinisk forskning og beskrive en dyremodel, at havne ikke kun denne imaging raffinement, men giver også den eksperimentelle platform for at undersøge mekanistiske veje og nye lægemidler.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Følgende forsøgsprotokol er godkendt af Animal Ethics Committee, Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, Belgien. Vi fulgte tidligere beskrevet kirurgisk procedure 13 herunder nogle metodemæssige ændringer, især i anæstesi procedure.

1.. Induktion Intrauterin vækst begrænsning (IUGR)

  1. Time dateret drægtige kaniner (hybrid Dendermonde og New Zealand White) er opstaldet i individuelle bure på en 12/12 timers lys tidsplan med adgang til vand og standard kaninfoder ad libitum fra gestationsalder (GA) 18 dage. Hos GA 25 dage (fuld sigt 31 dage ca), er kaniner overføres til operationsstue til kirurgisk skabelse af IUGR. Forud for operationen, tilfældigt tildele en "sag" (IUGR) og "kontrol" livmoderhorn i bicornuate kanin livmoderen ved hjælp af randomisering software (GraphPad Software, USA) 19. Sample størrelse bør bestemmes ved magt beregninger af de enkelte researchers for deres spørgsmål af interesse.
  2. Anæstesi Procedure.
    Induktion anæstesi opnås ved at administrere ketamin 35 mg / kg (Ceva Sante Animale, Bruxelles, Belgien) og xylazin 5 mg / kg (Ceva Sante Animale, Bruxelles, Belgien) intramuskulært i bagbenet. Anæstesi holdes derefter med et inhalationsanæstesimiddel blanding af 1-4% isofluran (Isoba Vet, Abbott Laboratories Ltd Queenborough, Kent, UK) i O 2 ved 2 l / min. Placer et pulsoximeter (Nellcor N-20, Covidien, Irland) på moderens anden og tredje tå til løbende at overvåge puls og arteriel O 2 mætning.
  3. Kirurgiske procedure.
    1. Præmedicinering. Før du påbegynder operation, administrere antibiotisk profylakse Penicillin G, 300.000 IE (Kela Pharma, Hoogstraten, Belgien), livmoder tokolytisk medroxyprogesteronacetat 0,9 mg / kg (Depo-Provera, Pharmacia Upjohn, Puurs, Belgien) og smertestillende buprenorphin 0,03 mg / kg (Temgesic, Schering-Plough) Subkutant i en enkelt 2,5 ml sprøjte.
    2. Kanin forberedelse. Anbring kanin på en opvarmning pad for varigheden af operationen. Fjerne hår fra den abdominale kirurgiske område og anvende antiseptisk Povidone-jod 7,5% (Betadine, Purdue, Connecticut, USA). En komplet aseptisk protokol anvendes derefter.
    3. Abdominal laparotomi. Infiltrere incisionssted med lokalbedøvelse (2 ml 1% lidocain, B Braun Medical, Belgien) subkutant. Incisionssted skal være ca 5 cm i længden i midterlinjen, i den nederste 2/3 af maven. Når huden er åbnet, anvende en blanding af skarpe og stump dissektion for at blotlægge rectus skede. Der skal udvises omhu for at undgå de vaskulære maternelle brystkirtler placeret på hver side af midterlinjen på posten (figur 1A). Tag fat i rectus skeden og bughinden, telt for at forhindre utilsigtet optagelse af abdominale indhold, og omhyggeligt indtaste bruge skarp dissektion (figur 1B).
    4. Livmoder eksteriorisering. Surround det kirurgiske område med gaze gardiner dyppet i opvarmet saltvand. Omhyggeligt forstå og eksteriorisere begge sider af bicornuate livmoderen. Der skal udvises forsigtighed for ikke at placere enten vaginal eller ovarie ende af hver livmoderhorn under spænding, da dette kan resultere i uønsket blødning, smerte og uterin kontraktilitet. Assistenten kontinuerligt irrigerer udsatte livmoderen med opvarmet saltvand for at forhindre uteruskontraktioner. Palpate og registrerer antallet af fostre stede i hver horn. Pr. konvention er fosteret ved æggestokkene ende udpeget den første fosteret. Et livmoderhorn er tilfældet horn og den anden er kontrol horn. Identificer de tidligere fordelt tilfældigt tilfælde horn til IUGR induktion og derefter erstatte kontrol horn tilbage i maven (interne kontrol fostre).
    5. Kirurgisk induceret vægtretardering. Identificer de uteroplacentale skibe til hver amnionsækken i de udpegede sagen horn (figur 1C).Kirurgisk ligere 40-50% af disse fartøjer, der anvender en 5-0 polyglactin sutur (Ethicon Vicryl, Johnson og Johnson, USA) (figur 1D-1E). I praksis er der ofte tre karstrengene leverer hver amnionsækken. I dette tilfælde er den største vaskulære bundt ligeret. Når færdig, er livmoderen igen vandes med opvarmet saltvand og omhyggeligt returneres til abdomen.
    6. Abdominal lukning. Luk maven i to lag ved hjælp af en kontinuerlig drift 2-0 polyglactin sutur (Ethicon Vicryl, Johnson og Johnson, USA). Luk huden med subkutikulær 3-0 polyglactin sutur (Ethicon Vicryl, Johnson og Johnson, USA). Spray aluminium aerosol på såret for at forhindre kanin fra senere forstyrre suturer.
    7. Recovery. Cease anæstesi og nøje observere inddrivelse af åndedræt. Kaninen er derefter anbragt som beskrevet ovenfor med adgang til foder og vand ad libitum og observeres dagligt.

2.. Udførelse Føtal Ekkokardiografi og Pulserende bølge Doppler Ultrasound

  1. Den samme kanin overføres derefter på GA 30 dage for ekkokardiografisk og ultralyd evaluering. Kaninen er placeret på en opvarmning pad for varigheden af ​​undersøgelsen.
  2. Anæstesi Procedure.
    1. Induktion anæstesi opnås ved indgivelse ketamin 35 mg / kg (Ceva Sante Animale, Bruxelles, Belgien) og xylazin 5 mg / kg (Ceva Sante Animale, Bruxelles, Belgien) intramuskulært. Når sindig, få intravenøs adgang ved hjælp af en 24 Gauge kanyle (BD Insyte-W, Becton Dickinson Infusion Therapy Systems, Utah, USA) indsat i en perifer auricular vene.
    2. Opretholde anæstesi med en kontinuerlig infusion af ketamin og xylazin: 2 ml ketamin (100 mg / ml) og 1,5 ml xylazin (20 mg / ml) til 46,5 ml normalt saltvand, derefter infunderes via en sprøjtepumpe på 40 ml / time. Sikre en tre-vejs-hanen og vedlægge en 5 ml sprøjte af rednings anæstesi: 2 mlketamin (100 mg / ml) og 1,5 ml xylazin (20 mg / ml). Boli af 0,5 ml rednings anæstesi er sjældent påkrævet. Administrere smertestillende buprenorphin 0,03 mg / kg (Temgesic, Schering-Plough) subcutaneouslyprior til kirurgi. Oxygen 2 L / min påføres ved masken. Placer et pulsoximeter (Nellcor N-20, Covidien, Irland) på moderens anden og tredje tå til løbende at overvåge puls og arteriel O 2 mætning.
  3. Abdominal laparotomi og uterin eksteriorisering. Se 1.3.3 og 1.3.4.
  4. Føtal positionering for ekkokardiografisk og ultralydsundersøgelse.
    1. Placer kanin i en sideværts position vender mod forskeren. Dette letter lettere genfinding af en enkelt amnionsækken til undersøgelse og forhindrer overdreven trækkraft på uteroplacentale fartøjer. Så meget som muligt, så prøv at eksteriorisere én amnionsækken ad gangen for at minimere eksponering. Sørg for udsatte amnionsækken er placeret på gaze vandes medvarmet saltvand. For at sikre standardiserede resultater mellem de forskellige studiekredse, generelt kun fosteret på æggestokkene og vaginale ender af hver livmoderhorn anvendes i ultralydsundersøgelse.
    2. Føtal hjertefunktion er meget modtagelige for virkningen af ​​uterin eksteriorisering, skift i temperatur og tryk fra ultralydstransducer over placentale fartøjer. For at minimere disse miljømæssige og iatrogen forstyrrende virkning på hjertets funktion skal ultralydsundersøgelse begynde umiddelbart efter eksteriorisering af amnionsækken og bør være systematisk og effektiv. Det er vores erfaring, sjældent ændringer i fosterets hjertefunktion forekomme i de første 5 min eksponering. Hvis føtal bradykardi er stødt på, fjerne ultralydsonden, flytte fosteret for at undgå kinker fetoplacental fartøjer, skylles med varmede saltvand eller kortvarigt tilbage amnionsækken tilbage i moderens mave. Hvis føtal bradykardi er persistent, undersøgelse for dette fetus bør opgives til fordel for at undersøge den næste fosteret.
  5. Fetal ekkokardiografi.
    1. Den Visualsonics VEVO 2100 (Toronto, Canada) høj opløsning microultrasound platform med hjerte-og belastning analyse installeret software er påkrævet. En VisualSonics MS-250 transducer (VisualSonics, Toronto, Canada) anvendes til dataopsamling. Dette har et center frekvens på 21 MHz med en båndbredde 13-24 MHz. Den geometriske fokus er 15 mm, den maksimale billedet bredden er 23 mm og den maksimale billedet dybde er 30 mm. Dækningsområdet er 28 x 5,75 mm. Data er erhvervet i overensstemmelse med American Society of Ekkokardiografi retningslinjer og standarder for udførelse af fostrets ekkokardiografi. 20.
    2. Dataopsamling 1: sidebillede På niveau med den laterale fire-kammer-visning, en B-mode cine løkke på mindst fem hjertecyklusser at bestemme stamme, tøjningshastighed, hastighed og forskydning optage.. Dette analyseres offline med VevoStrain(Visualsonics, Toronto, Canada) algoritme som tidligere beskrevet i tidsskriftet i detaljer. 21 M-mode ekkokardiografi indeks kan derefter opnås i denne standard visning. Offline målinger af både hjertets struktur og funktion kan derefter analyseres: intern ventrikulær og septumdefekter diametre i systole og diastole, volumen, slagvolumen, fraktioneret afkortning, uddrivningsfraktion og minutvolumen 21..
    3. Dataopsamling 2:. Apikale visning På niveau med den apikale fire-kammer-view, B-mode cine løkke kan gentages for VevoStrain analyser som beskrevet ovenfor. M-mode ekkokardiografi til at vurdere tricuspid (TAPSE), og mitral ringformede plane systolisk udflugt (MAPSE) og langsgående belastning og belastning sats. 22,23 Denne apical view tillader også vurdering af utætte hjerteklapper strømningshastighed kurver og den modificerede myokardie præstation indeks som tidligere beskrevet. 24.
  6. Fetoplacental puls-vinkede Doppler ultrasound.

Strømningshastighed bølgeformer (FVW) i navlestrengen arterie opnås ved at placere navlestrenge fartøjer, der anvender farve Doppler og derefter placere den pulserede Dopplerprøvelinjen gate over navlestrengen arterie på en fri løkke af navlestreng. 25. Den midterste cerebrale arterie (MCA) FVW er placeret ved at placere den pulserede Dopplerprøvelinjen gate lige uden for oprindelsen af MCA når Circle of Willis ligger ved farve Doppler. 26. ductus venosus (DV) FVW opnås ved at placere den pulserede Dopplerprøvelinjen gate ved den proximale set del af DV med farve Doppler, hvor det stammer fra intrahepatisk navlevene enten i en sagittalt eller tværgående visning af fosteret. 26. Pulsatilitetsindeks (PI) beregnes offline med VisualSonics kardiovaskulære analyse software.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

En asymmetrisk vækst begrænset fosteret og placenta fra uteroplacentale vaskulær ligatur er i forhold til en normal kontrol fosteret og placenta i figur 1F. Asymmetrisk vækst bekræftes af reduceret neonatal fødselsvægt og øget hovedmål: abdominal omkreds forholdet til kontrol. Repræsentative resultater fra fetoplacental Doppler undersøgelser er vist i figur 2.. En normal lav modstand mønster af positive slutdiastoliske strømning i en kontrol foster vises. Med progressive stigninger i placenta modstand ses i IUGR fostre, fravær og derefter vendt slutdiastolisk flow er tydelig. Figur 3 viser en normal høj modstand midtcerebralarterie Doppler-signal i en sund fosteret og en positiv en bølge ductus venosus i samme foster. I IUGR fostre kan en øget Pulsatilitetsindeks af ductus venosus og vending af en bølge ses. 14. Repræsentative resultater fra M-mode føtal ekkokardiografi derefter vist i figur 4.. Denne laterale visning giver mulighed for beregning af interne ventrikulære diametre og mængder. Den apikale visning giver mulighed for beregning af TAPSE og MAPSE. Figur 5 viser, speckle sporing af hastighedsvektorerne og de ​​deraf følgende regionale stamme kurver til at beregne stamme, tøjningshastighed, forskydning og hastighed.

Figur 1
Figur 1. Kirurgisk teknik for at skabe IUGR i en kanin model A: Midline laparotomi udsætter rectus skeden, pil = mammory kirtler, B:. Sikker indtræden i bughulen C: pil = uteroplacentale kar, der forsyner amnionsækken, D: sutur metode E: arrow = afsluttet ligering af uteroplacentale fartøj F: repræsentativ kontrol og IUGR fosteret og placenta.

re 2 "src =" / files/ftp_upload/50392/50392fig2.jpg "/>
Figur 2. Doppler ultralyd af navlestrengen arterie A: positiv slutdiastoliske flow (EDF), B:. Fraværende slutdiastoliske flow (AEDF) C: Omvendt slutdiastoliske flow (REDF).

Figur 3
Figur 3 A: Doppler ultralyd af ductus venosus, s = s bølge (ventrikulær systolisk kontraktion), d = d bølge (tidlig ventrikulær diastole), a = en bølge (atriel sammentrækning), B:. Doppler ultralyd af den midterste cerebrale arterie .

Figur 4
Figur 4.. M-mode ekkokardiografi A:. Lateral fire-kammer opfattelse LVID = venstre ventrikel indvendig diameter, IVSD = intraventrikulær septal diameter, RVID = højre ventricular septal diameter, ESD = ende systolisk diameter, EDD = slutdiastolisk diameter B: apikale view demonstrere tricuspid ringformede plane systolisk udflugt (TAPSE) C: apikale view demonstrere mitral ringformede plane systolisk udflugt (MAPSE).

Figur 5
Figur 5. Føtal hjerte stamme analyse A: Region af interesse defineret af endo-og epi-Cardium af venstre ventrikel, B:. Tøjningshastighed kurver af seks myokardie segmenter, SR = maksimal systolisk tøjningshastighed C: Strain kurver seks myokardie segmenter Str = maksimal systolisk stamme. Cardiac bevægelse afbildet ved M-indstilling demonstrere slutdiastoliske (ED) og slutningen systole (ES). Klik her for at se større figur .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Vi har brugt en tidligere valideret tilgang kirurgisk reducere blodgennemstrømningen i uterus i en kanin at producere IUGR 13-16 og senere undersøge fostrets hjertefunktion 14 til at beskrive microultrasound teknologi og hjertefunktion analyse tilgængelig på VisualSonics VEVO år 2100. Evnen til at gengive fetoplacental Doppler ændringer af humane IUGR fostre i et lille dyr model og derefter give undersøgelse af hjertefunktionen med nyligt beskrevet ekkokardiografi er sandsynligt at fremskridt fostrets hjerte forskning i en klinisk relevant måde.

Små dyremodeller almindeligvis afhængige maternel kaloriefattige begrænsning eller lavt proteinindhold forbrug 9, men disse er begrænset af en manglende evne til at vise reduceret placenta blodgennemstrømning, den primære mekanisme for vægtretardering i udviklede lande. 27. Endvidere kirurgisk bilateral uterin arterie ligering i rotter, mens almindeligt rapporteret, ikke reproducerbart resultat jegn vækst begrænsning. 28. I denne aktuelle metode i kaninfostre, viser vi placenta insufficiens være tydeligt ved en fraværende eller omvendt slutdiastoliske strøm af navlestrengen arterie Doppler (UA AREDF), i overensstemmelse med sonografisk fund i menneskets IUGR. Det er blevet vist eksperimentelt, at øget modstand i denne dopplersignal afspejler nedstrøms impedans til blodgennemstrømning i placenta vaskulære leje og er indikativ for placenta insufficiens 29 Tilstedeværelsen af UA AREDF er tydeligt, når 50 -. 70% af villus vaskulatur er dysfunktionel . 30,31 Klinisk UA AREDF er en kraftfuld indikator for iltmangel og dårlig perinatal resultat, og der er niveau 1-beviser til støtte for sin brug i forvaltningen af højrisiko-graviditet. 17.

I denne model forskeren hvis UA AREDF er observeret kan være sikker på, at den primære kirurgi var en succes i at producere svær placenta insufficiens og at yderligere echocardiographic vurdering er sandsynligt at være frugtbar. Føtal ekkokardiografi har for nylig forgrenet ud fra en overvejende diagnostisk domæne af medfødte defekter til nu giver detaljerede funktionelle vurderinger af hjertefunktion. 18. Både Doppler og M-indstilling kan anvendes til at vurdere føtal ventrikelfunktion og udlede foranstaltninger minutvolumen. 32. nylig nye indekser for hjertefunktionen i fosteret er blevet beskrevet som speckle sporing og stamme måling 33, myokardiets ydeevne indeks 24,34, væv Doppler 35 og tredimensionale (3D) teknikker. 32. Et vigtigt træk ved denne aktuelle undersøgelse er, at disse seneste fremskridt kan også udføres på denne lille skala kaninmodel vha. Visualsonics VEVO 2100 microultrasound og hjertefunktion analyse software. Som tidligere beskrevet 14 denne model også muligt at vurdere fostrets hæmodynamisk respons i andre vaskulære territories, især den midterste cerebral arterie, ductus venosus og aorta landtange, som anvendes bredt i klinisk praksis i forbindelse med behandlingen af væksten-begrænset fosteret. 36. Tilsvarende kan virkningen af administration glukokortikoider som forberedelse til præterm fødsel også undersøges. 37, 38 Denne kanin model tilbyder yderligere fordele i form af interne kontroller i den modsatte horn af livmoderen, en lignende villøs og hemochorial placentation til graviditet 13, lave omkostninger, tilgængelighed og relativt let håndtering.

Der er ikke desto mindre en række begrænsninger i denne model, som skal behandles. Den største begrænsning er iatrogen føtal bradykardi under ekkokardiografi. Maternelt administreret inhaleres isofluran kan resultere i føtal bradykardi 39 og bør holdes på et minimum eller som i vores tilfælde ikke brugt overhovedet under ekkokardiografi. I stedet har vi erstattet dette for en intravenøs infusion af ketamin ogxylazin, der for nylig er blevet vist i kaniner ikke at ændre det gennemsnitlige arterietryk 40, derved formodentlig opretholde placenta (og dermed føtalt) perfusion. På trods af denne tilgang, kan eksponering af amnionsækken til det ydre miljø, håndtering og pres fra ultralydstransduceren alle forårsage føtal bradykardi midlertidigt. Vi beskriver i metoden måder at minimere denne effekt, men for nøjagtige resultater vi tror ekkokardiografiske og fetoplacental Doppler ultralyd er bedst begrænset til ca 5 min af den samlede eksponering. Med stadig mere komplekse ekkokardiografisk teknikker og læringskurver nu beskrevet i den kliniske litteratur 41 er omhyggelig planlægning nødvendig forhånd for at sikre standardiserede resultater. Flere af de ekkokardiografiske målinger beskrevet i denne undersøgelse, for eksempel utætte hjerteklapper ringformede plane systolisk udflugt og speckle sporing med stamme analyse ikke er etableret i den nuværende obstetriske klinisk praksis, på trods af their brug i voksne kardiologi. 42,43 desto mindre i betragtning af den nyere forskning interesse i disse nye målinger i føtal medicin, valgte vi at medtage dem i vores metode til at informere forskerne, at de er umuligt at opnå, når du bruger denne kanin model. Analysen af ​​disse specifikke parametre i IUGR fostre er uden for rammerne af denne metodiske undersøgelse. En anden begrænsning vedrører den naturlige tendens hos kaniner for IUGR baseret på fosterstilling 44, og derfor godt perfunderede ovarie-og vaginale ender af hver horn anbefales til føtal sagsfordelingen. Endvidere i denne metode, er en gestationsalder af 25 dage anvendes til kirurgisk at inducere vægtretardering. Dette er baseret på tidligere beskrevne vellykkede eksperimenter, men den forventede dødelighed er 50%. 13,14 Endelig føtale størrelse hinder kronisk instrumentering, som er nyttige i får modeller for placering af hæmodynamiske flow prober til senere ikke aflivet målinger og gentaged blodprøvetagning. 11. Sammenfattende selektiv ligatur af de uteroplacentale fartøjer at producere vægtretardering i kanin med efterfølgende microultrasound undersøgelse af hjertefunktionen repræsenterer en dyremodel, som er i overensstemmelse med moderne klinisk praksis og derfor anvendelige til tovejs translationelle forskere.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatteren Professor Jan D'Hooge har en forskningsaftale med VisualSonics. De resterende Forfatterne har ingen oplysninger.

Acknowledgments

Dette arbejde understøttes af en Hamilton-Fairley NHMRC Fellowship (RH, AL), den victorianske regering operationelle infrastruktur Support Program (RH, EW) og Marie Curie Industria-Academia partnerskabs-og Pathways tilskud i sponsoreret af Europa-Kommissionen (ME, PD) . Forfatterne vil gerne takke Dr. André Miyague, Dr. Francesca Russo, Ms Rosita Kinnart og Mr. Ivan Laermans for deres tekniske ekspertise i at producere denne video.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ketamine Ceva Sante Animale http://www.ceva.com/en
Xylazine Ceva Sante Animale http://www.ceva.com/en
Depot Provera Pharmacia Upjohn
Penicillin G Kela Pharma http://www.kela.be
Lidocaine B Braun Medical http://www.bbraun.com/
Temgesic Schering-Plough http://www.merck-animal-health-usa.com/
Isolurane Isoba Vet; Abbott Laboratories Ltd http://www.abbottanimalhealth.com/index.html
Ethicon Johnson and Johnson http://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures
Ethicon Johnson and Johnson http://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures
Ethicon Johnson and Johnson http://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures
VEVO 2100 VisualSonics SN100-0032 http://www.visualsonics.com/
Aquasonic Gel Parker Laboratories 01 02 http://www.parkerlabs.com/ultrasound_products.html
Nellcor N-20PA Pulse oximeter Covidien http://www.nellcor.com/prod/PRODUCT.ASPX?S1=POX&S2=MON&id=282&V

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bukowski, R. Stillbirth and fetal growth restriction. Clin. Obstet. Gynecol. 53 (3), 673-680 (2010).
  2. American College of Obstetricians and Gynecologists. Intrauterine growth restriction. ACOG practice bulletin no. 12. 12, American College of Obstetricians and Gynecologists. Washington, DC. (2000).
  3. Crispi, F., Bijnens, B., et al. Fetal growth restriction results in remodeled and less efficient hearts in children. Circulation. 121 (22), 2427-2436 (2010).
  4. Cosmi, E., Visentin, S., Fanelli, T., Mautone, A. J., Zanardo, V. Aortic intima media thickness in fetuses and children with intrauterine growth restriction. Obstet. Gynecol. 114 (5), 1109-1114 (2009).
  5. Ojeda, N. B., Grigore, D., Alexander, B. T. Intrauterine growth restriction: fetal programming of hypertension and kidney disease. Adv. Chronic Kidney Dis. 15 (2), 101-106 (2008).
  6. Stocker, C. J., Arch, J. R., Cawthorne, M. A. Fetal origins of insulin resistance and obesity. Proc. Nutr. Soc. 64 (2), 143-151 (2005).
  7. Barker, D. J. Intrauterine programming of coronary heart disease and stroke. Acta Paediatr. Suppl. 423, 178-182 (1997).
  8. Anthony, R. V., Scheaffer, A. N., Wright, C. D., Regnault, T. R. Ruminant models of prenatal growth restriction. Reprod. Suppl. 61, 183-194 (2003).
  9. Woods, L. L., Weeks, D. A., Rasch, R. Programming of adult blood pressure by maternal protein restriction: role of nephrogenesis. Kidney Int. 65 (4), 1339-1348 (2004).
  10. Turner, A. J., Trudinger, B. J. A modification of the uterine artery restriction technique in the guinea pig fetus produces asymmetrical ultrasound growth. Placenta. 30 (3), 236-2340 (2009).
  11. Miller, S. L., Supramaniam, V. G., Jenkin, G., Walker, D., W,, Wallace, E. M. Cardiovascular responses to maternal betamethasone administration in the intrauterine growth-restricted ovine fetus. Am. J. Obstet. Gynecol. 201 (6), 613.e1-613.e8 (2009).
  12. Barry, J. S., Rozance, P. J., Anthony, R. V. An animal model of placental insufficiency-induced intrauterine growth restriction. Semin. Perinatol. 32 (3), 225-2230 (2008).
  13. Eixarch, E., Figueras, F., et al. An experimental model of fetal growth restriction based on selective ligature of uteroplacental vessels in the pregnant rabbit. Fetal Diagn. Ther. 26 (4), 203-211 (2009).
  14. Eixarch, E., Hernandez-Andrade, E., et al. Impact on fetal mortality and cardiovascular Doppler of selective ligature of uteroplacental vessels compared with undernutrition in a rabbit model of intrauterine growth restriction. Placenta. 32 (4), 304-309 (2011).
  15. Eixarch, E., Batalle, D., et al. Neonatal neurobehavior and diffusion MRI changes in brain reorganization due to intrauterine growth restriction in a rabbit model. PLoS One. 7 (2), e31497 (2012).
  16. Figueroa, H., Lozano, M., et al. Intrauterine growth restriction modifies the normal gene expression in kidney from rabbit fetuses. Early Hum. Dev. , (2012).
  17. Alfirevic, Z., Stampalija, T., Gyte, G. M. Fetal and umbilical Doppler ultrasound in high-risk pregnancies. Cochrane Database Syst. Rev. (1), CD007529 (2010).
  18. Baschat, A. A. Examination of the fetal cardiovascular system. Semin. Fetal Neonatal. Med. 16 (1), 2-12 (2011).
  19. GraphPad QuickCalcs: Random number calculators [Internet]. , GraphPad Software, Inc. Available from: http://graphpad.com/quickcalcs/randMenu/ (2012).
  20. Rychik, J., Ayres, N., et al. American Society of Echocardiography guidelines and standards for performance of the fetal echocardiogram. J. Am. Soc. Echocardiogr. 17 (7), 803-810 (2004).
  21. Gnyawali, S. C., Roy, S., Driggs, J., Khanna, S., Ryan, T., Sen, C. K. High-frequency high-resolution echocardiography: first evidence on non-invasive repeated measure of myocardial strain, contractility, and mitral regurgitation in the ischemia-reperfused murine heart. J. Vis. Exp. (41), e1781 (2010).
  22. Forfia, P. R., Fisher, M. R., et al. Tricuspid annular displacement predicts survival in pulmonary hypertension. Am J Respir Crit Care Med. 174 (9), 1034-1041 (2006).
  23. Matos, J., Kronzon, I., Panagopoulos, G., Perk, G. Mitral annular plane systolic excursion as a surrogate for left ventricular ejection fraction. J. Am. Soc. Echocardiogr. 25 (9), 969-974 (2012).
  24. Cruz-Martinez, R., Figueras, F., et al. Normal reference ranges from 11 to 41 weeks' gestation of fetal left modified myocardial performance index by conventional Doppler with the use of stringent criteria for delimitation of the time periods. Fetal Diagn. Ther. 32 (1-2), 79-86 (2012).
  25. Edwards, A., Baker, L. S., Wallace, E. M. Changes in umbilical artery flow velocity waveforms following maternal administration of betamethasone. Placenta. 24 (1), 12-16 (2003).
  26. Edwards, A., Baker, L. S., Wallace, E. M. Changes in fetoplacental vessel flow velocity waveforms following maternal administration of betamethasone. Ultrasound Obstet. Gynecol. 20 (3), 240-244 (2002).
  27. Neitzke, U., Harder, T., et al. Intrauterine growth restriction in a rodent model and developmental programming of the metabolic syndrome: a critical appraisal of the experimental evidence. Placenta. 29 (3), 246-254 (2008).
  28. Neitzke, U., Harder, T., Plagemann, A. Intrauterine growth restriction and developmental programming of the metabolic syndrome: a critical appraisal. Microcirculation. 18 (4), 304-311 (2011).
  29. Maulik, D., Mundy, D., Heitmann, E. Evidence-based approach to umbilical artery Doppler fetal surveillance in high-risk pregnancies: an update. Clin. Obstet. Gynecol. 53 (4), 869-878 (2010).
  30. Morrow, R. J., Adamson, S. L., Bull, S. B., Ritchie, J. W. Effect of placental embolization on the umbilical arterial velocity waveform in fetal sheep. Am. J. Obstet. Gynecol. 161 (4), 055-60 (1989).
  31. Kingdom, J. C., Burrell, S. J., Kaufmann, P. Pathology and clinical implications of abnormal umbilical artery Doppler waveforms. Ultrasound Obstet. Gynecol. 9 (4), 271-286 (1997).
  32. Van Mieghem, T., DeKoninck, P., Steenhaut, P., Deprest, J. Methods for prenatal assessment of fetal cardiac function. Prenat. Diagn. 29 (13), 1193-1203 (2009).
  33. Van Mieghem, T., Giusca, S., et al. Prospective assessment of fetal cardiac function with speckle tracking in healthy fetuses and recipient fetuses of twin-to-twin transfusion syndrome. J. Am. Soc. Echocardiogr. 23 (3), 301-308 (2010).
  34. Cruz-Martinez, R., Figueras, F., Hernandez-Andrade, E., Oros, D., Gratacos, E. Changes in myocardial performance index and aortic isthmus and ductus venosus Doppler in term, small-for-gestational age fetuses with normal umbilical artery pulsatility index. Ultrasound Obstet. Gynecol. 38 (4), 400-405 (2011).
  35. Comas, M., Crispi, F., Cruz-Martinez, R., Figueras, F., Gratacos, E. Tissue Doppler echocardiographic markers of cardiac dysfunction in small-for-gestational age fetuses. Am. J. Obstet. Gynecol. 205 (1), 57.e1-57.e6 (2011).
  36. Baschat, A. A. Venous Doppler evaluation of the growth-restricted fetus. Clin. Perinatol. 38 (1), 103-112 (2011).
  37. Hodges, R. J., Wallace, E. M. Mending a growth-restricted fetal heart: should we use glucocorticoids? J. Matern. Fetal Neonatal. Med. , (2012).
  38. Miller, S. L., Chai, M., et al. The effects of maternal betamethasone administration on the intrauterine growth-restricted fetus. Endocrinology. 148 (3), 1288-1295 (2007).
  39. Palahniuk, R. J., Shnider, S. M. Maternal and fetal cardiovascular and acid-base changes during halothane and isoflurane anesthesia in the pregnant ewe. Anesthesiology. 41 (5), 462-472 (1974).
  40. Baumgartner, C., Bollerhey, M., Ebner, J., Laacke-Singer, L., Schuster, T., Erhardt, W. Effects of ketamine-xylazine intravenous bolus injection on cardiovascular function in rabbits. Can. J. Vet. Res. 74 (3), 200-208 (2010).
  41. Cruz-Martinez, R., Figueras, F., et al. Learning curve for Doppler measurement of fetal modified myocardial performance index. Ultrasound Obstet. Gynecol. 37 (2), 158-162 (2011).
  42. Germanakis, I., Gardiner, H. Assessment of fetal myocardial deformation using speckle tracking techniques. Fetal Diagn. Ther. 32 (1-2), 39-46 (2012).
  43. D'hooge, J., Heimdal, A. Regional strain and strain rate measurements by cardiac ultrasound: principles, implementation and limitations. Eur. J. Echocardiogr. 1 (3), 154-170 (2000).
  44. Flake, A. W., Villa, R. L., Adzick, N. S., Harrison, M. R. Transamniotic fetal feeding. II. A model of intrauterine growth retardation using the relationship of "natural runting" to uterine position. J. Pediatr. Surg. 22 (9), 816-819 (1987).

Tags

Medicin Developmental Biology Biomedical Engineering molekylærbiologi anatomi fysiologi Cardiology Fetal Therapies Obstetriske kirurgiske procedurer fosterudvikling kirurgiske procedurer Operative intrauterin vækst begrænsning føtal ekkokardiografi Doppler ultralyd føtale hæmodynamik dyremodel kliniske teknikker
Føtal Ekkokardiografi og Pulserende-bølge Doppler Ultrasound i en kanin Model of Intrauterin vækst Begrænsning
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hodges, R., Endo, M., La Gerche, A., … More

Hodges, R., Endo, M., La Gerche, A., Eixarch, E., DeKoninck, P., Ferferieva, V., D'hooge, J., Wallace, E. M., Deprest, J. Fetal Echocardiography and Pulsed-wave Doppler Ultrasound in a Rabbit Model of Intrauterine Growth Restriction. J. Vis. Exp. (76), e50392, doi:10.3791/50392 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter