Summary
右心室（RV）的功能障碍是心血管疾病的发病机制中的关键的，但有限的方法可用于它的评估。在超声成像的最新进展提供了一种无创，准确的选择纵向房车研究。在此，我们用详细的RV压力超负荷小鼠模型一步一步的超声心动图的方法。
Abstract
新兴的临床数据支持这一概念，RV功能障碍是心血管疾病和心脏衰竭1-3的发病机制是至关重要的。另外，RV被显著肺疾病如肺动脉高压（PAH）的影响。另外，RV是显着敏感的心肌病变，包括左心室（LV）功能不全，心脏瓣膜病或RV梗死4。了解RV的心脏疾病的发病机制中的作用，可靠和非侵入性的方法，在结构上和功能上访问RV是必不可少的。
无创性经胸超声心动图（TTE）的方法建立和验证在成年小鼠监测RV结构和功能的动态变化。施加压力的RV，我们采用的肺动脉收缩（PAC）手术模型，并采用了高频率的超声显微成像测量超过7天期间的房车响应制度。假手术小鼠作为对照。图片是在浅麻醉小鼠获得的基线（手术前），第0天（马上手术后），3天，第7天（手术后）。数据是用软件离线分析。
几个声窗（B，M，及彩色多普勒模式），它可以在小鼠体内进行持续获得，允许RV结构（包括房车壁厚度，舒张末期和收缩末期尺寸）的可靠和可重复的测量，和功能（面积变化率，短轴缩短率，PA峰值速度和峰值压力梯度）在正常小鼠和下面的PAC。
使用这种方法时，压力梯度从PAC得到的是精确地测量在实时使用彩色多普勒模式和媲美用Millar的高保真微尖导管进行直接的压力测量。总而言之，这些数据表明，从各种并发症得到RV测量使用超声心动图imentary意见是可靠，重复性好，可以提供关于房车的结构和功能的见解。这种方法将有助于更好地了解房车心功能不全的作用。
Introduction
从历史上看，心脏衰竭预后评估的重点是LV的，这是通过超声心动图容易想像。使用超声心动图左室结构和功能众多的研究已经导致建立对左室结构正常价值和功能1,5,6。从二维及彩色多普勒图像获得左室大小和收缩功能的测量是非常重要的，因为它们允许车厢和几何形状非常详细的视觉划分为LV 7。 M-模式通常用于在小鼠中测定的LV尺寸和短轴缩短率（FS）。跨观察员和内部观察员变异较低，使用这种模式的直径测量，但壁厚测量往往是相当变量7。脉冲多普勒彩色（PW或彩色多普勒）已经被用来评估瓣膜返流8,9。
类似于LV，右室起着重要的作用，是一个显著predictor发病率和死亡率在患者患有心肺疾病1,7,10的。然而，房车的超声心动图评价本质上是具有挑战性的，由于其形状复杂5,11和胸骨位置，阻止了超声波8,9。 RV是围绕着LV的一个月牙形状的结构包裹，并具有复杂的解剖结构壁薄是习惯于低的压力和阻力，以肺血管6。以克服升高的血管阻力（PVR），右心室第一尺寸增大并发生肥大。在慢性疾病，如肺动脉高压或肺血管疾病，房车经过逐步扩张，最终导致心脏收缩和舒张功能4,5,10的恶化。
超声心动图起着筛选和PAH的诊断具有重要的作用，尽管目前在临床诊断能力一定的局限性。的主要优点TTE在于它是无创性，并且它可以进行对轻度镇静，甚至是有意识的动物9。 TTE还提供了PA的压力的合理估计，以及改变在房车的结构和功能12,13的持续评估。由于TTE的技术进步，其中包括高频机械探针的发展，使得在5-12毫米，高帧率（大于300帧/秒），和高采样率的深度约50微米的轴向分辨率，超声心动图是一种选择工具，成像快速萎缩小型小鼠心脏8,11。
纵向监测使用多个视图，包括二维（2D）和短长轴，M型和多普勒声学窗口右心室功能的提供房车解剖结构和功能的补充信息。总的来说，这种方法允许在生理和病理的设置RV血流动力学的完整的纵向评估 在此，我们提供了使用无创TTE表征房车和解剖小鼠继发PAC功能变化的详细一步一步的方法。
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Protocol
外科手术
- 获得8个周龄雄性C57BL / 6小鼠，并适应了一个星期的任何实验程序执行之前。
- 在此之前成像，肺动脉闭塞为依据AVMA指引先前描述14执行并通过IACUC协议。
超声心动图图像采集与测量
所用的所有缩写都总结在表1中 。
1。胸骨旁长轴（PLAX）M模式查看获取RV真空室尺寸，短轴缩短率（FS），以及露营壁厚
- 采用B模式设置，以获得一个完整的胸骨旁左室长轴切面。与动物躺在平台上的仰卧位置（见注6.1和6.2），逆时针方向上的动物的位置的40 MHz的超声波探头（MS550D）与约30°角，与槽口指向尾端方向的左胸骨旁线（
- 一旦正确的地标（RV，低压，中压，鳌，LA）所示图2A和2B清晰可见，切换到M模式。指示线会显示在M模式设定在屏幕上。该生产线应定位鳌使用为标志（ 图2A和B）要经过房车室的最宽部分。
- 这种观点认为，房车壁和室间隔应清晰可见。请确保焦点深度在于RV室的中心。记录与电影存储的数据进行测量房车室的尺寸，FS和RV壁厚下线。的M模式图像的例子示于图2C和2D。 （见注6.3）。
2。胸骨旁短轴切面在中间乳头水平，以获得面积变化率（FAC）
- 从上面（ 图1A）中描述的位置，切换到B模式，把探头顺时针旋转90°得到胸骨旁短轴切面（ 图1B）。尖探针稍微沿着探针的x轴，以防止胸骨阻塞性视图。
- 晃动上下沿探针的y轴，以获得中等水平乳头状（见注6.4）。
- 在此视图中，乳头肌通常位于在2和5时的位置（ 图3）。
3。胸骨旁短轴切面在主动脉瓣电平（右PSAX主动脉级）获取RV壁厚和PA峰值速度
- 从上面（ 图1B）中描述的位置，移动探针在y轴朝向颅骨直到主动脉瓣剖面图显示在该窗口的中间。
- 右室流出吨RACT（RVOT）应该是可见的顶部为一个月牙形的结构与三尖瓣分离RA的房车作为如图4A和2 B。用电影商店RV壁厚离线测量记录数据。 （见注6.5）。
- 保持在相同的位置。 （见注6.6）。
- 切换到彩色多普勒模式和位置PW-虚线平行于流动的容器中的方向上的黄色的线。注意，蓝色和红色的颜色表示流远离和朝向所述探针，分别为（ 图4C和图4 D）。
- 将光标PW在肺动脉瓣叶尖端。用电影存储（见注6.7。）记录数据。测量PA的峰值速度下线。
4。修改胸骨旁长轴房车和PA的视图获取PA的峰值速度
- 继续基于B模式设置，定位探头（MS550D或MS250）到右胸骨旁线（ 图1C），并慢慢标题探针约30-45在探头（ 图1D）对小鼠的胸部，以清楚地看到在PA跨越主动脉所示，在图的y轴°角5A和5 B。
- 切换到彩色多普勒模式和位置PW-虚线平行于流动的容器中（ 图5C和5 D）的方向上的黄色的线。将光标PW在肺动脉瓣叶尖端。用电影存储（见注6.6。）记录数据和测量PA的峰值速度下线。
5。数据计算与分析
- RV壁厚可从（协议3）如上述从房车PSAX主动脉水平得到B模式的数据进行计算。选择2D区域跟踪工具来跟踪RV墙的面积舒张（如图中红色区域， 如图6）。然后，使用该距离跟踪工具跟踪RVOT的壁的内圆周和外圆周（如图所示在图6的蓝线）。采取的内外周的平均值。用公式
，我们计算RV墙（RVW）的厚度。 （见注6.8）。 - 对于其他标准的参数，请参考手册从各自的制造商能够进行数据分析。
，我们计算RV墙（RVW）的厚度。 （见注6.8）。 6。笔记
- 所有图像都使用VEVO 2100系统中收集。类似的图像，可以使用超声波成像系统其他制造商获得，以及各种超声仪器的相对利弊，先前已经比较8,12,15。建议所有的图片应该以双盲的方式尽可能获得和分析。
- 选择合适的麻醉，如短ð吸入异氟烷（2-3％诱导，和1.0％，以维持）的掩膜是至关重要的心脏跳动的维持在正常生理评分（大于500次/分钟），使我们能够检测可再现的和一致的基底和升高的肺动脉在这个研究中收缩压。
- 确保收集在尽可能高的帧率可以将数据（> 200帧/秒）。
- 寻找具有最大腔尺寸的视图。
- 阻塞是由于肋骨和胸骨主要是由于房车的胸骨位置，是获得优良图像成像房车的这种方法的一个最大的障碍。通过重新定位的动物或探针，操作者可以克服胸骨块，将获得对RV的必要的视图。这可能需要从5-15分钟，这取决于动物的生理机能。
- 您可能需要切换探头MS250因为MS550D探头可用于假和小鼠的PAC前和40 MHz的探头是能够记录峰值速度300-1500米/秒，而MS250是能够捕捉到园区速度可达4,000 mm /秒。
- 可以接受的是具有一个探头角度小于20°，PA的峰值速度的精确测量。
- RV墙厚度和面积/尺寸一致的测量是使用多个声窗制作，无论在长期和短轴。一些这些窗口的选择将取决于操作者的经验，并可以解释的变异可能是分担不同的统计结果。
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Representative Results
在这项研究中，基线超声心动图进行48小时前，手术。将小鼠随机分为两组。小鼠接受肺动脉闭塞（PAC）和假手术（Sham组）。在0天，第3和7以下的外科手术进行超声心动图。动物立即处死后，最后超声心动图和心脏标本进行组织学评估。导管是在亚组（n = 3时和2为0天和第7天，分别）PAC小鼠通过压力导管来测量RVSP的进行。
获得的所有图像数据进行分析脱机。重要的是，超声检查被蒙蔽的动物经历的过程。在本研究中提出的图像是由两个独立的成像器。间内和观察员变异进行了测试，并发现分别小于6％和11％。该测量是使用所有可用的声窗获得- 一起模式B，M模式和彩色多普勒图像，在房车的结构和功能评估。所有测量的平均值超过5个心动周期。每次测量，得到的平均值和标准偏差（SD）。常相似测量从不同的成像窗口执行取得的补充信息和多个数据点的准确性和可靠性的比较。
如图7A和7 B，右心室收缩功能，可在PLAX视图％FS或中旬乳头肌视图％FAC，分别测量。而在足总杯的减少已经在第0天显著，在FS上的减少，只在7天显著（N = 6，P <0.01）。这种观点的一个主要需要注意的是，由于房车的胸骨位置，偶尔由于本肋骨所造成的梗阻是，很多应小心，以获得RV形象准确显示右心室的最大直径不透视图像。小的变化RV直径可掩盖功能小，但显著的变化。相比之下，FAC％显着下降下面的PAC，即使在PA闭塞（N = 6，P <0.05）右后第0天及逐步降低加班（N = 6，P <0.001）。因此，％FAC应该被用作右心室功能和％FS作为辅助措施的主要措施。值得注意的是，％FAC已经被证明是心脏衰竭，猝死，中风和/或死亡3,4,10,16的一个可靠的预测。
右心室扩张可以在长和短轴被测量为房车室尺寸（发现RVIDd）和房车区舒张期（ 图7C和7 D）。回声在小型啮齿动物源性发现RVIDd的可靠性确实不可靠的，因为在人类的这些措施。这代表了在小鼠测量RVID一个重要的警告。在小灵魂LS，本RVID更清楚地显现在长轴视图，而不是心尖四腔视图，通常在人类中进行。重要的是，在前壁的内膜定义往往是长轴视图和斜视成像下欠佳可能低估尺寸的措施。我们发现在中乳头肌认为房车领域的措施是更具有可重复性和可靠的替代指标房车室的尺寸，并在小鼠右室扩张。
右室游离壁的厚度，为RV肥厚的标志，可以判断准确或者使用M模式或区域追踪的方法（ 图7E和图7 F）。同样，PA的峰值速度也可以与任一处PLAX或SAX方式获得（ 图7G和7 H，分别）。在PA中的PA峰值速度，因此，峰值压力梯度的可靠的测量可以使用机器人彩色多普勒获得ħ短期和长轴声窗（ 图7G和7 H）。但应指出，这些速度的测量是角度依赖性，因此，建议以获得使用多个视图的速度和相似的扫描速度为所有描记（大于100毫米/秒）。
最后， 图8显示，在无创超声心动图是一个可行的替代作为金标准测量RVSP 9端子右心脏导管检查方法。对于5只动物，进行导尿为右室收缩压测量方法的比较，以及压力计算具有高度可比性（Pearson相关系数r = 0.943，P> 0.05）。在超声心动图，PA的峰值速度可靠地计量，而它遵循从PA峰值速度的计算也可重现。此外，该方法允许对肺动脉压克的串行测量radient随着时间的推移。
综上所述，非侵入性回声为主成像可以成为一个有用的工具，遵循RV结构和功能重构的纵向类似于已在LV被普遍使用。
图1的摄像探头位置的图解说明。红线指示探针用于获得A，胸骨旁长轴B，胸骨旁短轴，C，改性胸骨旁长轴观和D中，探针的xy方向上的位置。 点击此处查看大图。
图3。胸骨旁短轴观（PSAX）在右心室（RV）的中等PAP水平。图解说明，在从A，假和B，PAC小鼠心脏中乳头肌水平和H＆E染色代表图像中PSAX。是看到视图中的关键地标如下。 1：右心室（RV），2：室间隔（IVS），3：左心室（LV）和4＆5：乳头肌点击这里查看大图。
图4。胸骨旁短轴观（PSAX）在主动脉级。图解说明和代表模式B的图像从A，假和B，PAC小鼠心脏。图解说明和C，假和D，PAC小鼠心脏彩色多普勒图像。是看到视图中的关键地标如下。 1：右室流出道（RVOT），2：三尖瓣（TV），3：右心房（RA），4：左心房（LA），5：主动脉瓣（AV），6：肺动脉瓣（PV） 7：肺动脉（PA） 点击此处查看大图。
图5。改良胸骨旁长轴（PLAX）视图右心室（RV）和肺动脉（PA）的。图解说明，代表修改PLAX图像和H＆E从组织学
图6。RV壁厚从胸骨旁短轴观（PSAX）在主动脉级视图。在主动脉级心脏部分的PSAX图像图解说明。 RV壁厚的测量可以来源于面积/长度。粉红色光indicat右室游离壁和蓝线ES的区域表示房车的内部和外部圆周。
图7。右心室（RV）的结构和功能评估。A，短轴缩短率（FS）使用M模式在PLAX，B所得面积减少分数（FAC）使用PSAX在中间PAP水平得到C，右心室腔尺寸在舒张（发现RVIDd）用M模式下PLAX。 量D，使用PSAX在中间子宫颈水平得到舒张末期右心室面积。使用M模式在PLAX和F E，右心室壁厚度在舒张期获得PSAX在主动脉水平。 在 g获得的肺动脉峰值流速，修改PLAX在房车和PA视图和H，PSAX在主动脉水平。深水中，n = 6和PAC中，n = 6，*，P <0.05。 点击这里查看大图。
图8。相关性肺动脉利用超声心动图（ECHO）和米勒微尖压导管（导管）测定（PA）的压力。对于超声心动图检查，峰值压力梯度是从PA峰值速度用改性伯努利方程计算。峰值压力梯度（在现场收缩的测定）分别与RVSP一致通过导管与相关系数0.943（N = 5）。
| 全名 | 缩写 |
| 左心房 | 洛杉矶 |
| 左心室 | LV |
| 右心房 | RA |
| 右心室 | 房车 |
| 大动脉 | 敖 |
| 肺动脉 | PA |
| 主动脉瓣 | AV |
| 二尖瓣 | MV |
| 电视 | |
| 肺动脉瓣 | 光伏 |
| 室间隔 | 个人游 |
| 乳头肌 | 下午 |
| 短轴缩短率 | FS |
| 面积变化率 | FAC |
| 胸骨旁长轴切面 | PLAX |
| 胸骨旁短轴切面 | PSAX |
| 经胸超声心动图 | TTE | </ TR>
| 肺动脉收缩 | PAC |
| 右心室收缩压 | RVSP |
| 肺动脉高血压 | 多环芳香烃 |
| 右室流出道 | 右室流出道 |
| 在舒张期右室内部尺寸 | 发现RVIDd |
表1中。
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Discussion
我们证明，TTE为RV的结构和功能在小鼠的常规评估一个敏感的和可再现的方法。 TTE的出现之前，房车的研究主要是通过正确的心脏导管插入术，终端和入侵的程序6,9,11,17专注于右室收缩压测量。
此前报道已经描述了多种技术来执行正确的心脏测量3,4,11,17-19。然而，大多数以往的研究报道房车大小，并在主要是定性而非定量的方式5的结构数据。房车评估的标准化因此还处于起步阶段，尽管在右心室功能中多环芳烃和疾病9,19其他型号的情况下近期利益。
两者合计，这些数据提供的证据表明，成像无创方法可以对右心室功能不全早期评估一个可靠的和有价值的工具。我们establi流下的成像方法，以非侵入性可视化实时RV结构和功能改变使用多种互补成像窗户，基准的压力梯度反对导尿传统金本位右室收缩压测量我们的回声为主的方法。
当成像纵向，下面的急性损伤，如PAC，房车经历快速重构和动态变化可以重复地通过影像捕捉。再加上这种方法概述，随着技术如二维应变成像，三维超声心动图，并利用斑点培训20进一步进展的步骤中的图像数据将提高房车12,15的系统性超声心动图评价。这可以通过允许早期疾病检测导致心肺疾病的病理增加治疗干预。
综上所述，TTE可以提供对一个comprehe必不可少的第一步的心脏状态nsive评估并可以作为生理上的变化在结构和功能上的一种有效的发现和评估工具。因为TTE是一种非侵入性和普及成像方式，它提供了帮助那些需要高吞吐量和快速的数据采集心脏疾病的研究潜力。
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Disclosures
没有什么可以透露。
Acknowledgments
我们感谢弗雷德·罗伯茨和克里斯白色为典型的技术支持。我们感谢布里格姆妇女医院心血管生理学核心，提供与仪器和资金用于这项工作。这项工作是由NHLBI支持部分补助HL093148，HL086967和HL 088533（RL），K99HL107642和埃里森基金会（SC）。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| High Frequency Ultrasound | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo 2100 | |
| High-frequency Mechanical Transducer | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | MS250, MS550D, MS400 | |
| Millar Mikro Pressure Catheter | Millar | SPR-1000 |
References
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