Summary
我们描述检查胎儿心脏功能与现代功能的胎儿超声心动图和使用VisualSonics VEVO 2100 microultrasound的胎儿胎盘多普勒超声在手术引起的胎儿宫内生长受限模型兔子。
Abstract
胎儿宫内发育迟缓（IUGR）导致心功能异常，这是明显的产前由于胎儿胎盘多普勒超声及胎儿超声心动图的进步。越来越多，这些成像方式被雇用临床检查心脏功能，并在子宫内健康评估，从而指导出生决策时机。在这里，我们使用的胎儿宫内发育迟缓，让兔子模型分析心脏功能的临床相关的方式。使用异氟醚诱导麻醉，胎儿宫内发育迟缓手术创造胎龄25天进行剖腹探查，露出双角子宫，然后结扎每个孕囊在一个单一的子宫角子宫胎盘血管供应的40-50％。在兔双角子宫的其他角作为内部控制胎儿。然后，在胎龄30天（足月）恢复后，同一只兔子进行检查胎儿心脏功能。麻醉诱导与吉胆INE和甲苯噻嗪肌肉注射，然后保持连续静脉滴注氯胺酮和甲苯噻嗪对胎儿的心脏功能，以尽量减少医源性影响。重复剖腹探查进行揭露每个孕囊及胎儿心脏功能的一个microultrasound考试（VEVO VisualSonics 2100）进行。胎盘功能不全是由凸起的搏动指数或缺席或逆转的舒张末期脐动脉多普勒波形流可见一斑。静脉导管和大脑中动脉多普勒检查。胎儿超声心动图检查进行记录B模式，M模式和流速波形在横向和心尖意见。离线计算确定标准的M型心脏变量，三尖瓣和二尖瓣环平面收缩漂移，斑点追踪应变分析，修改后的心肌性能指数和血管血流速度波形的利益。这个小动物模型，胎儿宫内发育迟缓，因此能提供在电脑上检查Ø心脏功能与目前的临床实践是一致的，因此可用于转化研究设置。
Introduction
心血管疾病负担，导致胎儿宫内发育迟缓（IUGR）不能被夸大。它是导致死胎，先天性畸形后1胎儿宫内发育迟缓是指对胎儿未能达到其增长潜力，通常是一个导致胎盘功能不全。2在幸存者中，心肌功能障碍明显的心血管健康状况不佳是显而易见的整个生命跨度在婴儿期和童年3,4和后续的高血压，糖尿病6，肥胖在成年生活中发展-从出生的所有累积的心脏危险因素对缺血性心脏疾病过早死亡7
发展动物模型的特点，建立胎儿宫内发育迟缓和胎儿的后续反应减少基板的可用性母胎通信是必要的，如果我们双方更好地了解胎儿宫内发育迟缓有关汽车的病理生理DIAC减值和心脏保护策略，以提高胎儿和出生后的健康发展。在这方面，许多不同的模式，不同的植物物种已被描述。8胎儿宫内发育迟缓通常产妇营养不足引起低蛋白饮食在啮齿类动物中，9手术切除或结扎子宫血流量在啮齿类动物和豚鼠10或闭塞脐动脉的羊。11然而，很明显，没有模型充分概括了人类胎儿宫内发育迟缓。
在当前的方法论研究，我们采用了很好的验证方法选择性子宫胎盘血管中断，不仅产生超声观察胎儿的心血管反应，临床上14，但也允许审讯胎儿心脏功能新颖的超声心动图使用microultrasound技术在兔13-16的VEVO VisualSonics 2100。虽然多普勒超声fetopl保持acental血管的基石，目前的产前监测胎儿宫内发育迟缓胎儿17，超声心动图功能正在越来越多地被用于疾病的病理生理机制提供新的见解，并以评估胎儿健康18因此，在这里我们采取这些进步从临床研究和描述的动物模型，港口不仅成像的复杂性，但也提供了实验平台调查机制的途径和新的疗法。
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Protocol
下面的实验动物伦理委员会，天主教鲁汶大学，比利时鲁汶协议批准。我们跟着前面描述的手术过程13，包括一些方法上的变化，尤其是在麻醉过程。
1。诱导胎儿宫内发育迟缓（IUGR）
- 于孕兔（混合登德尔蒙德和新西兰白）的时间被安置在个别网箱12/12小时光照时间表与水和标准兔饲料自由采食 ，从胎龄（GA）18天的访问。 GA 25天（足月约是31天），兔子被转移到手术室手术造成胎儿宫内发育迟缓。手术前，随机分配一个“案例”（胎儿宫内发育迟缓）和“控制”子宫角子宫双角的兔子，用随机软件（GraphPad软件，USA）19。功率计算样本大小应由个别ŗesearchers他们感兴趣的问题。
- 麻醉过程。
是通过诱导麻醉管理氯胺酮35毫克/公斤（CEVA SANTE ANIMALE，布鲁塞尔，比利时）和甲苯噻嗪5毫克/公斤（CEVA SANTE ANIMALE，布鲁塞尔，比利时）的肌注后腿。然后保持1-4％的 混合吸入麻醉异氟醚（Isoba兽医;雅培制药有限公司Queenborough，肯特，英国O 2的2升/分钟）。将脉搏血氧仪（N-20的Nellcor，Covidien公司，爱尔兰）对产妇的第二个和第三个脚趾连续监测心脏率和动脉氧饱和度。 - 外科手术。
- 术前用药，手术开始之前，管理预防性应用抗生素青霉素G，30万IU（克拉制药，HOOGSTRATEN，比利时），子宫宫缩醋酸甲羟孕酮0.9毫克/千克（德波-孕酮，法玛西亚厄普约翰，Puurs位于比利时）和镇痛丁丙诺啡0.03毫克/公斤（Temgesic先灵葆雅）皮下注射2.5毫升注射器在一个单一的。
- 兔准备。变暖垫手术的持续时间将兔子。将头发从腹部外科领域应用防腐剂7.5％碘伏（聚维酮碘，普渡大学，康涅狄格州，美国）。一个完整的无菌协议。
- 腹部剖腹探查术。渗透切口部位皮下局部麻醉（2毫升1％的利多卡因，B布劳恩医疗，比利时）。切口部位应该是在中线的长度约5厘米，在下部2/3的腹部。皮肤一旦被打开，使用尖锐，钝性分离的混合物，至腹直肌鞘暴露。必须小心，以避免血管产妇乳腺位于任一侧的条目（ 图1A）上的中线。抓住腹直肌鞘和腹膜，帐篷，以防止意外的腹腔内容列入，并准确输入使用锐性剥离（ 图1B）。
- 子宫外置环绕外科领域，用纱布浸泡在温暖的盐水窗帘。小心把握和exteriorize两侧双角子宫。必须小心，不要放置下的每个子宫角阴道或卵巢年底的紧张，因为这可能导致不受欢迎的出血，疼痛和子宫收缩。助理不断灌溉露出温暖的盐水，以防止子宫收缩子宫。触诊和记录胎儿存在于每个喇叭的数量。按照惯例，胎儿卵巢端指定的第一个胎儿。子宫角之一的情况下喇叭，另一种是控制角。胎儿宫内发育迟缓感应识别先前随机分配的情况下，喇叭，然后，更换控制反击号角内部控制胎儿腹部（）。
- 手术引起的胎儿宫内发育迟缓 。子宫胎盘血管识别每个孕囊在指定的情况下，喇叭（ 图1C）。手术结扎这些船只使用5-0 polyglacin线（薇乔爱惜康，强生医疗，USA）（ 图1D-1E）的40-50％。在实践中，常常有三个维管束提供每个孕囊。在这种情况下，最大的维管束结扎。一旦完成，子宫再次灌溉用温热盐水并小心地返回到腹部。
- 腹部闭合。关闭腹部两层，采用连续运行2-0 polyglacin线（薇乔爱惜康，强生医疗，美国）。关闭皮肤的polyglactin缝合皮下3-0（薇乔，爱惜，美国强生公司医疗）。喷铝气溶胶在伤口上，以防止兔从购买干扰缝线。
- 恢复停止麻醉，并密切观察呼吸恢复。兔子，然后收纳如上所述的食物和水随意访问，每天观察。
2。进行胎儿超声心动图和多普勒超声脉冲波
- 同样的兔子，然后转移GA 30天，超声心动图和超声评价。变暖的垫被放置在兔的持续时间的检查。
- 麻醉过程。
- 是通过诱导麻醉管理氯胺酮35毫克/公斤（CEVA SANTE ANIMALE，布鲁塞尔，比利时）和甲苯噻嗪5毫克/千克（CEVA SANTE ANIMALE，布鲁塞尔，比利时）的肌注。一旦稳重，取得静脉通道，使用24号外围耳静脉插入套管（BD因西特-W，碧迪输液治疗系统，犹他州，美国）。
- 维持麻醉用氯胺酮和甲苯噻嗪连续输注：2毫升氯胺酮（100毫克/毫升）和1.5毫升甲苯噻嗪（20毫克/毫升），46.5 ml生理盐水，然后通过注射器泵输注在40毫升/小时。三路抽头固定和连接5毫升注射器抢救麻醉2毫升的氯胺酮（100毫克/毫升）和1.5毫升甲苯噻嗪（20毫克/毫升）。很少需要的0.5毫升麻醉救援的丸药。管理镇痛丁丙诺啡0.03毫克/千克（Temgesic先灵葆雅）subcutaneouslyprior手术。应用面罩氧气2升/分钟。将脉搏血氧仪（N-20的Nellcor，Covidien公司，爱尔兰）对产妇的第二个和第三个脚趾连续监测心脏率和动脉氧饱和度。
- 腹部剖腹探查术及子宫表面化。参见1.3.3和1.3.4。
- 胎儿超声心动图和超声检查定位。
- 将兔的横向位置朝向研究者。这便于检索一个单一的检查孕囊和子宫胎盘血管防止过度牵拉。尽可能以尽量减少暴露时间，尽量exteriorize只有一个孕囊。确保暴露的孕囊放在纱布灌溉温暖的盐水。中使用的超声检查，以确保在不同的研究组，一般只有在卵巢癌和阴道的每个子宫角的两端胎儿之间的标准化结果的。
- 胎儿心脏功能是很容易受到到子宫外化的效果，改变在胎盘血管从超声波换能器的温度和压力。为了最大限度地减少这些环境和医源性混杂对心脏功能的影响，超声检查必须立即开始表面化后孕囊，应该是系统的，高效的。根据我们的经验，在胎儿心脏功能的变化很少发生在第5分钟的曝光。如果遇到胎儿心动过缓，取出超声探头，重新胎儿，防止胎儿胎盘血管扭结，灌溉用盐水或短暂回暖返回孕囊进入母体腹部。如果胎儿心动过缓是持久性的，检查此FETUS应该放弃赞成检查下胎儿。
- 胎儿超声心动图检查。
- VEVO Visualsonics 2100（多伦多，加拿大）的高分辨率microultrasound平台与心脏和应变分析软件的安装是必需的。 MS-250àVisualSonics的换能器（加拿大多伦多VisualSonics）是用于数据采集。这有13-24 MHz的带宽的中心频率为21兆赫。的几何焦点的最大图像宽度是15毫米，23毫米和图像的最大深度为30mm。足迹是28×5.75毫米。按照美国社会的超声心动图的指引和标准采集数据20胎儿超声心动图的性能。
- 数据采集1的侧视图。在横向视图四腔的电平，记录至少5个心动周期的B模式电影回放，以确定应变，应变率，速度和位移。这是离线分析使用VevoStrain然后，可以（Visualsonics，多伦多，加拿大）算法21 M型超声心动图指标如前所述，在杂志上的细节。这个标准视图中获得。离线测量心脏结构和功能，然后可以分析：内部心室和室间隔直径在收缩和舒张，卷，每搏输出量，短轴缩短率，射血分数和心输出量21
- 数据采集2：根尖视图。水平的心尖四腔视图中，B模式电影回放可以重复为如上所述的VevoStrain分析。 M型超声心动图是用来评估三尖瓣和二尖瓣环平面收缩漂移（MAPSE）和纵向应变和应变率（TAPSE）22,23心尖视图还允许评估瓣膜血流速度波形和修改后的心肌性能指标如先前描述24
- 胎儿胎盘脉冲多普勒ULT挥手rasound。
流速波形（FVW）是通过脐部血管彩色多普勒定位，然后将脉冲多普勒取样门上免费循环脐带脐动脉25脐动脉，大脑中动脉（MCA）FVW位于Willis环是由位于彩色多普勒后，将脉冲多普勒取样门刚刚超越马华的起源。26静脉导管（DV）是通过将脉冲多普勒取样门近端部分的DV看到FVW彩色多普勒，它起源从肝内脐静脉在矢状或横向视图的胎儿。26搏动指数（PI），离线计算的的心血管VisualSonics分析软件。
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Representative Results
一个不对称的生长受限制的子宫胎盘血管结扎的胎儿和胎盘从较正常对照图1F中的胎儿和胎盘。不对称增长证实了减少新生儿出生体重和头围增大：腹围比对照组。从胎儿胎盘多普勒研究的代表性结果示于图2。正端控制胎儿舒张期血流显示一个正常的低电阻模式。随着逐步增加阻力见于胎盘在胎儿宫内发育迟缓的胎儿，没有，然后逆转舒张末流是显而易见的。 图3显示正常高电阻大脑中动脉多普勒信号在一个健康的胎儿和积极的浪潮在同一胎儿静脉导管。在胎儿宫内发育迟缓，增加静脉导管及转回的波搏动指数可以看出，14个代表性的成果从M-模式胎儿超声心动图，然后如图4所示。这种横向视图允许内部心室直径和体积的计算。心尖视图允许计算的TAPSE及MAPSE。 图5显示了斑点追踪速度矢量以及由此产生的区域应变曲线计算应变，应变率，位移和速度。
图1。答：中线剖腹探查暴露腹直肌鞘，箭头= mammory腺体，B：安全进入腹腔，C：箭头=子宫胎盘血管供应孕囊，D：缝合方法; E：箭头外科技术的兔子模型中创建胎儿宫内发育迟缓。 =完成子宫胎盘血管结扎，F：代表控制和胎儿宫内发育迟缓胎儿和胎盘。
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图2。多普勒超声脐动脉。：积极舒张末期流速（EDF），B：缺席舒张末期流（AEDF），C：逆转舒张末期流速（REDF）。
图3：多普勒超声静脉导管 S = S波（心室收缩收缩），D = D波（心室舒张早期），=一个波（心房收缩），B：大脑中动脉多普勒超声 。
图4。 M模式心动。答：横向四腔心切 ，LVID =左室内径，IVSD =脑室间隔的直径，RVID =右VEESD间隔直径ntricular，=收缩末期内径，EDD =舒张末期内径; B：心尖显示三尖瓣环平面收缩漂移（TAPSE），C：心尖视图显示二尖瓣环平面收缩漂移（MAPSE）。
图5。胎儿心脏应变分析。：地区内和外延鸟蛤属的左心室定义的利息，B：6个心肌节段 ，SR =收缩期峰值应变率，C：6个心肌节段的应变曲线 ，STR的应变率曲线 =收缩期峰值株。心脏运动描绘M模式展示舒张末期（ED）和收缩末期（ES） 点击此处查看大图 。
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Discussion
我们已经使用了一个验证的方法，手术子宫胎盘血流量减少，产生胎儿宫内发育迟缓13-16兔子，后来检查胎儿心脏功能14描述microultrasound的技术和可用在VEVO VisualSonics 2100心脏功能分析。繁殖能力，人类胎儿宫内发育迟缓胎儿胎儿胎盘多普勒变化中的小动物模型，然后让最近描述的超声心动图检查心脏功能是胎儿心脏研究可能取得进展，在临床相关的方式。
小动物模型通常依靠产妇热量限制或低蛋白质消耗，但这些限制无法证明减少胎盘血流量，在发达国家，胎儿宫内发育迟缓的主要机制。27此外，手术双侧子宫动脉结扎大鼠，而常见的，不重复导致我Ñ 增长限制28兔胎儿在当前的方法，我们表明胎盘功能不全，脐动脉多普勒（UA AREDF），在人类胎儿宫内发育迟缓的超声所见一致一个缺席或逆转的舒张末期流是显而易见的。实验已经证明，这个多普勒信号的电阻增加，反 映下游阻抗血流在胎盘血管床，是胎盘功能不全的指标。29存在明显的UA AREDF的50 - 70％的绒毛血管功能失调时30,31临床UA AREDF是一个强大的预测缺氧和围产儿预后较差，且有1级证据，以支持其使用在高危妊娠的管理。
在这种模式下，如果UA AREDF的观察，研究者可以确信的主要手术是成功的，产生严重的胎盘功能不全，进一步的超声心动图IC评估是可能是富有成效的。胎儿超声心动图最近主要诊断领域的先天性畸形一发不可收拾，到现在心脏功能提供详细的功能性评估。18多普勒和M-模式可以用来评估胎儿心功能，并推导出心输出量的措施。32最近，如散斑跟踪和应变的测量33，已经描述了在胎儿心脏功能的新颖的指数，其中心肌性能指标24,34：组织多普勒35和三维（3D）的技术。32目前的研究的一个重要特征是这些最新进展，也可以使用Visualsonics VEVO 2100 microultrasound的心脏功能分析软件这个小规模的兔模型。此外，如前面所述14，这种模式也允许评估其他血管territ中胎儿的血流动力学反应文论，尤其是大脑中动脉，静脉导管及主动脉峡部，在临床实践中被广泛用于检查胎儿生长受限时36同样，给予糖皮质激素在早产准备的影响可能也被审查。37， 38这个的兔模型提供进一步在内部控制方面的优势，相反角子宫，的类似绒毛和胎盘hemochorial人类妊娠13，成本低，可用性和比较容易处理。
尽管如此，有几个这种模型的局限性，必须加以解决。的主要限制是在超声心动图的医源性胎儿心动过缓。母系给药吸入异氟醚，可导致胎儿心动过缓39，并应保持在最低限度，或在我们的例子中不使用期间，超声心动图。相反，我们取代静脉滴注氯胺酮甲苯噻嗪，最近已表明不改变兔平均动脉压40，从而推测保持胎盘（因此胎儿）灌注。尽管这一做法，暴露孕囊的外部环境，处理和超声换能器的压力都可以暂时导致胎儿心动过缓。我们描述的方法方式，以尽量减少这种影响，但对于精确的结果，我们认为是最好的限制胎儿胎盘超声心动图和多普勒超声波占总摄入量的5分钟左右。随着日益复杂的超声心动图技术和学习曲线，现在临床文献41，事先需要精心策划，以确保标准化的结果。超声心动图测量的几个在这项研究中，例如瓣膜环形平面收缩漂移和斑点追踪应变分析，没有建立在当前产科临床实践中，尽管日EIR使用成人心脏病。42,43然而，鉴于最近的研究兴趣，这些新颖的测量胎儿医学，我们选择了将它们包括在我们的方法，研究人员告知，他们是可行的，使用这个兔子模型得到。这些具体的参数分析，胎儿宫内发育迟缓胎儿这种方法论的研究范围之外。另一种限制涉及到的自然倾向在兔胎儿宫内发育迟缓的基础上，因此建议灌注卵巢和阴道每个喇叭的两端分配胎儿情况胎位44。此外，本方法中，胎龄25天用于手术诱导胎儿宫内发育迟缓。这是基于先前描述的实验成功，但是预期的死亡率是50％。13,14最后，胎儿的大小排除慢性仪表购买非实施安乐死测量血流动力学流探针的位置在绵羊模型是非常有用的，并重复版采血11总之，子宫胎盘血管选择性结扎兔子与的后续microultrasound检查心脏功能产生胎儿宫内发育迟缓的动物模型与现代临床实践是一致的，因此有用的双向平移研究员。
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Disclosures
笔者扬德虎格教授有一个研究协议，VisualSonics的。的其余没有披露。
Acknowledgments
这项工作是支持汉密尔顿 - 费尔利NHMRC奖学金（RH，AL），维多利亚州政府的运营基础设施支援计划（RH，EW）和的玛丽·居里INDUSTRIA学术界的伙伴关系和途径补助，赞助由欧盟委员会（PD ME） 。笔者想感谢博士弗朗西斯安德烈博士Miyague，俄，罗西塔Kinnart女士和伊万先生Laermans的为他们的技术专长，在生产这种视频。
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 |
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