Introduction
Cardiac pres volumen loop analyse giver detaljerede oplysninger om hjertefunktion og er den gyldne standard for funktionel vurdering 1. Mens billeddiagnostiske teknikker såsom ekkokardiografi eller hjertefunktion MRI give funktionelle foranstaltninger, disse foranstaltninger er stærkt afhængige af belastningsforhold. Load-uafhængige målinger af hjertets sammentrækningsevne og afslapning kræver dynamiske målinger af den ventrikulære tryk og volumen forhold over et område af forbelastning og afterload. Denne forståelse af det pres-volumen forhold skyldes den banebrydende arbejde Sagawa og kolleger 2,3. De demonstrerede i ex vivo perfusionerede hunde hjerter, at trykket-volumen loop afledte kontraktilitet foranstaltninger var uafhængige af belastningsforhold 4.
In vivo anvendelse af disse analyser blev det muligt med udviklingen af konduktans katetre i 1980'erne. Denne tekniske fremskridt tilladt Kass og kolleger til at udføre Trykvolumen sløjfe analysen i mennesker 5,6. Miniaturisering af konduktans katetre og forbedringer i kirurgiske teknikker i slutningen af 1990'erne 7 lavet analyse af gnaver hjertefunktion muligt, giver mulighed for genetiske og farmakologiske undersøgelser, der skal udføres. Dette forskud har siden fører til den udbredte brug af tryk-volumen loop analyse og har genereret en stor indsigt i pattedyrs hjerte-fysiologi.
Et centralt begreb i brugen af konduktans katetre og fortolkning af data fra det er forholdet mellem volumen og ledningsevne. Konduktans er omvendt relateret til spænding, som måles under anvendelse af et kateter med elektroder placeret proksimalt, normalt placeret under aortaklappen, og distalt på LV toppunkt 8. Ændringer i spænding eller konduktans er målt ved ændringer i strøm fra proximal til distal elektrode. Selv blodet pool bidragerr væsentligt til konduktans bidrag ventrikelvæggen, betegnet parallel konduktans (Vp), at skal trækkes måles ledningsevne til opnåelse af absolutte LV volumen målinger.
Metoderne til at udføre denne korrektion, der kaldes en saltvandsopløsning kalibrering, diskuteres i protokollen nedenfor. Den matematiske forhold mellem ledningsevne og volumen, der er beskrevet af Baan og kolleger, er dette volumen = 1 / α; (ρ L2) (GG p), hvor α = ensartet felt korrektionsfaktor, ρ = blod resistivitet, L = afstanden mellem elektroderne, G = ledningsevne og G p = ikke-blod konduktans 9. Notatet ensartet felt korrektionsfaktoren i mus nærmer 1,0 på grund af små kammer bind 10. Kombineret med tryktransducere, ledeevne kateter giver real time samtidig tryk og volumen af data.
Cardiac tryk lore-volumen analyse præsenterer særlige fordele i forhold til andre mål for hjertefunktion, da de giver mulighed for måling af ventrikulær funktion uafhængigt af belastningsforhold og hjertefrekvens. Specifikke load-uafhængig hjerte- indekser for kontraktilitet inkluderer: ultimo systoliske tryk volumen forhold (ESPVR), d P / d tmax -end-diastoliske volumen forhold, maksimal elastans (Emax), og forbelastning recruitable slagtilfælde arbejde (PRSW). En belastning-uafhængig måling af diastolisk funktion er den endelige diastolisk tryk volumen forhold (EDPVR) 11. Følgende protokol beskriver afviklingen af hjerte-pres volumen loop analyse, ved hjælp af både en carotis og en apikal tilgang. Mens den metode til at udføre disse undersøgelser er blevet beskrevet i detaljer tidligere 8,11, vil vi gennemgå de vigtigste skridt til at opnå præcise tryk-volumen målinger, herunder både saltvand og kuvetten kalibrering korrektion, og giver en visuel demonstration af THESe procedurer. Forskning med dyr udført for denne undersøgelse blev håndteret i henhold til godkendte protokoller og dyrevelfærd forskrifter Duke University Medical Centers Institutional Animal Care og brug Udvalg.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Konduktans Kateter Præparater og tryk kalibrering
- Tilslut ledningsevne kateter til hæmodynamisk kateter modulet. Elektronisk kalibrere tryk og volumen målinger ved at optage forudindstillede tryk og volumen indstillet på kateteret modulet. Optag en sporing af 0 mm Hg og 25 mm Hg (figur 1A) og tildele spændinger til både tryk tracings (Figur 1B og 1C). Ligeledes optage en volumen sporing af 5 RVU og 25 RVU (figur 1D) og tildele spændinger til både mængde- tracings (1E og 1F).
- Bekræft elektroniske tryk kalibrering med en manuel tryk kalibrering, ved hjælp af en kviksølv kolonne blodtryksmaaler. Monter blodtryksmåleren manchet port med en 3-vejs stophane. Fyld en 3-vejs hæmostase ventilsystem, der ofte anvendes til koronarangioplastik, med RT vand ved hjælp af sideåbningen.
- Placér spidsen af en konduktans kateter i væskefyldt hæmostaseventilen og forsigtigt sikre witHout knæk kateter. Tilslut hæmostaseventilen til blodtryksmåler og puste til 200 mmHg og lås 3-vejs stophane. Undersøge, om det målte tryk svarer til det tryk, oppustet på blodtryksmåleren.
- Sted kateter i saltvand opvarmet til 37 ° C, der er på niveau med operationsfeltet og måle tryk. Juster trykket kontrol, indtil de optagede tryk er på nul.
2. Anæstesi / intubation
- Administrer ketamin / xylazin (80-100 / 10 mg kg -1) som en intraperitoneal injektion.
Bemærk: Alternative anæstesimidler kan anvendes. En omfattende liste over bedøvelsesmidler findes i tidligere anmeldelser af denne teknik 11,12. Korrekt bedøvelse kan bekræftes ved forsigtig hale knivspids. - Når bedøvet, barbere halsen og brystet med hårklippemaskiner og sted på en opvarmet pude. Bevar musen rektal temperatur på 36,5-37,5 ºC. Kropstemperatur lavevil resultere i deprimeret hjerte satser. Anvend salve til øjnene for at forhindre tørhed
- Lav en midtlinjeincision i nakken og dissekerer tracheale muskler væk for at blotlægge trachea. Placer en endotrachealrør gennem munden, mens visualisere luftrøret for at sikre intubation, og oprette forbindelse til respirator.
- Opretholde musen på ventilatoren under proceduren. Set ventilatorindstillingerne baseret på animalsk vægt som tidligere beskrevet 11. Tidal Volumen (ml) = 6,2 x (dyr vægt i kg) 1,01 og respirationsfrekvens = 53,5 x (dyr vægt i kg) -0.26.
3. Placering af Konduktans kateter i LV kammer
- Carotis tilgang
- For at sikre sterilitet, to sæt sterile kirurgiske instrumenter er anvendes-en for indledende hudincision og en til at operere i torakotomi. Instrumenter bør dekontamineres med en tør sterilisator mellem dyr under en individuel kirurgisk session ennd autoklaveres ved slutningen af hver kirurgisk dag.
- Efter huden er blevet renset med tre cyklusser af en Chlorhexidin + alkohol huden scrub (0,5% chlorhexidin / 70% alkoholopløsning), lave et snit over højre carotis fra underkæben til brystbenet. Dissekere omgivende væv for at blotlægge den rigtige carotis og sender vagus nerve, som løber ved siden af carotis.
- Placer en steril 6-0 silkesutur omkring den distale ende (væk fra brystet), i halspulsåren, slips og sikker. Placere to ekstra suturer beneath halspulsåren proximale (tættere på brystet) til den første sutur, løst binde den midterste sutur. Træk forsigtigt proximale sutur og fastgør ved at spænde den på huden. Sørg for, at halspulsåren er blevet fastspændt både proksimalt og distalt, før du fortsætter.
- Lave et lille snit i R. halspulsåren, proksimalt i forhold til den første sutur, og strækker sig på langs mod brystet.
- Sæt ledningsevne kateterspidsen,tidligere dyppet i varmt saltvand i 30 minutter, ind i beholderen gennem snittet og fastgør katetret ved hjælp af midten sutur.
- Forsigtigt fremføre katetret i den venstre ventrikel gennem carotis, mens du ser Trykvolumen loop sporing for at sikre korrekt placering.
Bemærk: Optimal placering af katetret bør give Trykvolumen sløjfer, der vises rektangulære (se figur 2). Hvis nogen modstand mod passage af kateteret er stødt på, ved forsigtigt at trække sig tilbage og gå videre igen med et let tryk. Forsigtig rotation af kateteret kan hjælpe med placering i den venstre ventrikel. Tvinger ledningsevne kateteret kan føre til alvorlige kardiovaskulære komplikationer eller beskadigelse af kateteret. - Optag baseline Trykvolumen loops ~ 10 min efter kateterplacering og opnå en stabil tilstand (figur 2).
- Apikal Approach
- I en bedøvet og ventileret mus, gør et snit frabout formet som et sværd proces og skæres gennem brystvæggen sideværts, indtil membranen er synlig.
- Skær selvom membranen og visualisere hjertespidsen.
- Sæt ledningsevne kateter i toppen af den venstre ventrikel gennem en nål stiksår (under anvendelse af en 25-30 G nål), indtil den proksimale elektrode er lige inden ventriklen.
- Optag baseline pres-volumen loops ~ 10 min efter kateter placering og opnå en stabil tilstand.
4. Varierende afterload Brug Forbigående Aorta okklusion
- For at udføre forbigående aortaokklusion, lave et lille vandret snit i den øvre bryst og dissekere omgivende væv for at blotlægge den tværgående aorta.
- Placer en 6-0 silke ligatur under den tværgående aorta. Efter Trykvolumen loops er vendt tilbage til basislinien, hægte begge ender af suturen med nåleholderen, blidt og langsomt hæve suturen i 1-2 sek, og langsomt frigøre spændinger. Gentag denne procedure, indtil tre separate optimale optagelser er lavet af det samme dyr.
Bemærk: Optimale optagelser skal have mindst 5 tryk volumen loop cykler og en støt stigning i slutningen systoliske tryk under anvendelse af spænding på suturen (figur 3A og 3C).
5. Varierende Preload Brug Forbigående nedre hulvene Okklusion (IVC)
- For at udføre forbigående ringere vena cava okklusion, gør en vandret snit under formet som et sværd proces, under mellemgulvet at eksponere IVC.
- Placer en 6-0 silke ligatur under IVC. Efter Trykvolumen loops er vendt tilbage til basislinien, hægte begge ender af suturen med en nål klemme; forsigtigt og langsomt hæve sutur løbet 1-2 sek, og langsomt frigive spændinger. IVC okklusion kan også udføres af den blide påføring af tryk ved hjælp af en bomuld podepind.
- Gentag denne procedure, indtil tre separate optimale optagelser er made fra det samme dyr.
Bemærk: Optimale optagelser skal have mindst 5 tryk volumen loop cykler og en støt fald i venstre ventrikulære slutdiastoliske tryk under anvendelse af spænding på suturen (figur 4A og 4B).
6. Saline kalibrering
- Ved afslutningen af undersøgelsen, kan a (Vp) værdi parallelkonduktans være opnå ved injektion af en 10 pi bolus af hypertonisk saltvand (15%) i dyret gennem halsvenen (figur 5A og 5B).
Bemærk: Denne bolus vil medføre en tilsyneladende stigning i volumen med nogen ændring i trykket. Denne tilsyneladende ændring i volumen er resultatet af en ændring i blod pool konduktans snarere end på grund af en faktisk stigning i volumen. Kan observeres en forbigående nedgang i dP / dt max, som hypertonisk saltvand har en negativ inotrop effekt 13. Den beregnede V p kan indgås pres volumen loop analyse software sammenmed kuvette kalibreringsparametre de til og konvertere fra RVUs i mikroliter.
7. Cuvette kalibrering
- For at udføre en kuvette kalibrering, placere en kuvette med brønde af kendte diametre leveres af producenten på en varmepude eller et vandbad opvarmet til 37 ºC. Fyld de første 4-5 huller med frisk varm hepariniseret blod fra mus gennemgår hæmodynamiske vurderinger.
Bemærk: En kuvette kalibrering giver mulighed for præcis vurdering af venstre ventrikel blod pool ved hjælp af musen blodet og giver mulighed for konvertering af volumen data fra RVUs til mikroliter. - Sæt ledningsevne kateter i den første brønd, indtil alle elektroderne er neddykket. Forsigtigt bevæge kateteret i brønden, som vil generere varierende RVUs.
- Optag ledningsevnen ændringer i mængden kanal i RVUs. Vælg den højeste RVU for kalibreringen.
Bemærk: Mængden af brøndene kan enten beregnes ved 1) ved hjælp af ligningen for volume af en cylinder, hvor radius er, at kuvetten godt og længden er baseret på længden mellem de to indre følerelektroder eller 2) kontrol i producentens anvisninger. Konduktansen output kan korreleres med de kendte mængder at udvikle en kalibreringsligningen der konverterer data fra RVUs i mikroliter 11.
8. Eutanasi
- Ved indgåelsen af protokollen, mus aflivet ved hjælp af cervikal dislokation, mens under anæstesi.
- For at sikre død, skal mus har gennemgået cervikal dislokation underkastes en sekundær fremgangsmåde til eutanasi. Vi bruger afblødning under bedøvelse, med høst af hjertevæv for eksperimenter, eller bilateral thoracotomi under anæstesi.
9. Dataanalyse anvendelse af tryk Volume Loop Analysis Software
- Beregn V p fra Saline kalibrering
- Vælg tryk og volumig sløjfer opnået under udstødning af hypertonisk saltvand (figur 5A og 5B)
- Eksport sløjfer pres volumen analyse software. Vælg indstilling for Saline kalibrering (figur 5C)
- Indfør den beregnede V p-værdi (figur 5D).
Bemærk: Vp-værdien beregnes ved at identificere skæringspunktet mellem 1) slutdiastoliske volumen vs. slutsystolisk lydstyrken fra saltvand kalibrering og 2) slutdiastoliske volumen = slutsystolisk volumen linje. Skæringspunktet af disse linjer giver Vp, som beregnes ved hjælp af trykket volumen sløjfe analysen software.
- Indtast ledningsevne til volumen (RVU) forhold i volumen kanal indstillinger (figur 1F)
- Mål Baseline Pressure-Volume loop forhold
- Vælg 8-10 hjertecyklusser fra tryk og volumen-kanaler, når steady state er opnået (figur 2A) og eksport til analyse blødeware. Identificer 5-6 ultimo ekspiratoriske sløjfer (figur 2B)
- Brug V p-værdi for at korrigere for parallel konduktans. Vælg "Steady State", og generere en hæmodynamisk oversigtstabel (figur 2C)
- Måle tryk-volumen loop Relation under pulsåresammensnøring
- Vælg 8-10 hjertecyklusser fra tryk og volumen-kanaler, der svarer til aorta konstriktion forud for forhøjelsen af end-diastoliske tryk (figur 3A) og eksport til analyse software. Identificer 5-6 ultimo ekspiratoriske sløjfer (figur 3C)
- Vælg "Kontraktilitet" analyse (figur 3B), som vil beregne End-systoliske tryk Volume Relation (ESPVR)
- Måle tryk-volumen loop Relation under IVC Konstriktion
- Vælg 8-10 hjertecyklusser fra tryk og volumen-kanaler, der svarer til IVC konstriktion (Figure 4A) og eksport til analyse software. Identificer 5-6 ultimo ekspiratoriske sløjfer (figur 4B)
- Vælg "Kontraktilitet" analyse (figur 3B), som vil beregne Preload Recruitable Stroke Work (PRSW) (figur 4C), Maksimum dP / dt vs EDV (figur 4D), samt ESPVR og Slut-diastolisk tryk volumen forhold (figur 4E)
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Kan bruges pres-volumen loop analyse til at måle hjertefunktionen i genmodificerede mus 14,15 eller mus, der gennemgår narkotika undersøgelser 16. Repræsentative pres volumen loops leveres fra tidligere offentliggjorte arbejde 16 undersøger effekten af ß-arrestin forudindtaget AT1R ligand TRV120023. For at teste, om TRV120023 påvirker hjertefunktion in vivo blev presset-volumen loop-analyse udført på vild type mus, der fik konventionelle og nye angiotensin-receptor-blokkere. Intravenøs infusion af TRV120023 forøger hjertets kontraktilitet signifikant (figur 6 og tabel 1, figur modificeret fra Kim et al. AJP 2012 16). Kontraktilitet foranstaltninger blev afledt fra aorta konstriktion.
Figur 1. Cardiac tryk og volumen kalibrering.Klik her for at se en større version af dette tal.
I tryk volumen loop software, tildele kanaler til tryk og volumen optagelser. (A) Brug hæmodynamisk kateter modul sæt indstilling volumen til 5 RVU og 25 RVU og vælg begge volumener, (B) Åbn indstilling under kanalen udviser volumen optagelser, (C ) Vælg enhed konvertering og åben "2 punkts kalibrering", vælg "punkt 1" og tildeler som 5 RVU og vælg "punkt 2" og tildeler som 25 RVU, (D) Indstil trykket til 0 mm Hg og 25 mm Hg, (E ) Åbne indstillinger under kanalen udviser tryk optagelser, (F) Vælg enhed konvertering og åbne "2 punkts kalibrering", vælg "punkt 1" og tildele som 0 mm Hg og vælg "punkt 2" og røvIGN som 25 mm Hg. Accepter opgaver ved at vælge "OK".
Figur 2. Baseline Hæmodynamik Klik her for at se en større version af dette tal.
(A) Screenshots fra tryk og volumen kanaler af repræsentative hjerte-cykler i en basal tilstand, (B) Udvalgt ende eksspiratoriske baseline tryk-volumen sløjfer, der er blevet korrigeret for parallelkonduktans til analyse. (C) Baseline hæmodynamisk oversigtstabel beregnet ud fra udvalgte sløjfer ; Pes, End systoliske tryk; Ped, Afslut diastolisk tryk; Ves, End systolisk volumen; Ved, Afslut diastoliske volumen; SV = Slagvolumen
Figur 3. Aorta Konstriktion Hæmodynamik Klik her for at se en større version af dette tal.
(A) Screenshots fra tryk og volumen kanaler af repræsentative hjertecyklusser under pulsåresammensnøring, at (B) Menuvalg udføre kontraktilitet analyse (C) De valgte Trykvolumen loops under pulsåresammensnøring til analyse. (D) ESPVR målt fra pulsåresammensnøring loops .
Figur 4. IVC Konstriktion Hæmodynamik Klik her for at se en større version af dette tal.
(A) Screenshots fra tryk og volumen kanaler af repræsentative hjertecyklusser løbet IVC konstriktion, (B) De valgte Trykvolumen loops løbet IVC indsnævring til analyse. Brug af PV loops fra IVC konstriktion, Preload Recruitable Stroke Work (C), kan måles Maximal dP / dt vs EDV (D) samt ESPVR og EDPVR.
Figur 5. Saline kalibrering Klik her for at se en større version af dette tal.
(A) Screenshots fra tryk og volumen kanaler af repræsentative hjertecyklusser løbet hypertonisk saltvand injektion (B) Udvalgt saltvand indsprøjtningstryk-volumen sløjfer f eller analyse. Bemærk, at trykket vil være konstant, mens volumen vil stige betydeligt, (C) Menuvalg til at udføre saltvand kalibrering, (D), der genereres linjer af foranstaltning end-systolisk vs ultimo diastoliske volumen under saltvand injektion og end-systolisk volumen = slutdiastolisk volumen. Skæringspunktet af disse linjer giver parallelkonduktansen af Vp.
Figur 6. Ændring i Kontraktilitet med Drug Administration
Ændring i hjertets kontraktilitet, målt ved slutningen systolisk elastans, vurderet i vildtype mus behandlet med saltvand, losartan 5 mg / kg / time eller TRV023 100 ug / kg / time i 5 min. TRV023 behandlede mus udviklet en betydelig stigning i systolisk ende elastans i forhold til Losartan behandlede mus. * p <0,05 vs losartan med 1-vejs ANOVA.
Indholdsproduktion "fo: holde-together.within-side =" altid ">
Tabel 1. vildtypemus; Hæmodynamisk profil i Reaktion af β-arrestin 2 Biased AT1R Agonist
End-systolisk tryk (ESP) blev faldt betydeligt efter TRV120023 (TRV) og losartan infusion. Cardiac kontraktilitet, E es og E max blev øget betydeligt i TRV120023 100 ug · kg -1 · min -1 infusion gruppe. (* p <0,01, † p <0,05; ‡ p <0,001, n = 5-6 / gruppe). p-værdier afspejler sammenligninger med basal tilstand inden for samme behandlingsgruppe med anvendelse af 1-vejs ANOVA. Hjertekontraktilitet parametre blev afledt ved anvendelse af en pulsåresammensnøring protokol. AT1R, ANG II type 1 receptor; HR, puls; EDP, slutdiastolisk tryk; ESV, ultimo systolisk volumen; EDB, slutdiastolisk volumen; E es, ultimo systolisk elastans; EF, efremskrivningen fraktion; E max, maksimal elastans; dP / dt max og dP / dt min, højeste og laveste sats af trykændring i ventriklen, henholdsvis; τ, iso-volumetrisk afslapning konstant. Klik her for at se en større version af denne tabel.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Vi beskriver en fremgangsmåde til perfoming Trykvolumen sløjfe analysen under anvendelse af en konduktans kateter i mus, at udlede omfattende analyser af både hjertets sammentrækningsevne og afslapning. Suga, Sagawa og kolleger udnyttet tryk-volumen sløjfer til at definere mål for hjertets kontraktilitet, specielt hældningen på ESPVR, eller den endelige systoliske elastans (E r), og E max. Elastans, defineret ved forholdet mellem tryk og volumen (P / V), varierer over varigheden af systole. Under hver systole, den øjeblikkelige elastans er afhængig af hjertefrekvens og hjertets sammentrækningsevne, men er stort set uafhængig af forspænding eller afterload 3,17. Således er den maksimale elastans eller E max anvendes til at definere hjertets kontraktilitet, der er for det meste uafhængig af belastningsforhold fra individuelle hjertecyklusser 18. Et nært beslægtet kontraktilitet sigt, E es er defineret ved hældningen af ESPVR over en række hjertecyklusser i en stabil conbetingelse. Mens E es vises lineær over et begrænset udvalg af belastninger, kan E es være krum og curvilinearity er korreleret med kontraktile tilstand 19. En stigning i E es eller E max indikerer øget kontraktilitet og et fald betegner formindsket kontraktilitet. Udover E es eller E max, kan tryk-volumen loop data anvendes til at udlede alternative kontraktilitet indeks som: dP / Dtmax-EDV forhold 20, preload-recruitable slagtilfælde arbejde (PRSW) 21 eller maksimale relationer power-EDV 22. Disse alternative parametre undersøge hjertets respons over en række forspændinger og kan opnås med IVC konstriktion. Det er værd at bemærke, at mens ESPVR er relativt load-uafhængige, er dette ikke absolut. Der er forskelle i ESPVRs afledt af aorta- eller IVC indsnævring 23, med aorta konstriktion have en større indvirkning på varigheden af systole og omfanget af afkortning8.
Svarende til ESPVR, i slutningen-diastoliske tryk-volumen forhold (EDPVR) giver en belastning uafhængig måling af hjertets overholdelse. Dette forhold er afledt ved at identificere slutdiastolisk pres over et område af belastningsforhold, som derefter passe til enten en eksponentiel model, defineret som P = α (e ß V -1) + P0 (α er en stivhed og skalering koefficient, SS = kammer stivhed koefficient og P 0 = tryk ved en 0 volumen) 8 eller en lineær model (vist i figur 4C). Tryk-volumen loop analyse kan give yderligere oplysninger om diastolisk funktion. Et mål for aktiv afslapning er afledt af nedgangen i ventrikulære tryk under Iso. Den monoeksponentiel forfald fra spidsbelastningsperioder af afslapning til udbrud af LV fyldning udtrykkes som tidskonstant t 8.
Målingen af parallelkonduktansen er afgørende for vurderingen af cardiac volumen. Mens vi har beskrevet brugen af saltvand kalibrering for at vurdere parallelkonduktans, har en voksende mængde litteratur identificeret alternative metoder til vurdering parallelkonduktans. Saline kalibrering udnytter Baan ligning 9, hvor α er ensartet korrektion felt faktor. Ændrer imidlertid den bevægelige hjertevæggen det elektriske felt således at rejse spørgsmålet om en dynamisk α konstant 24. Desuden bidrager den ventrikulære væg til ledningsevne varierer under systole og diastole imidlertid saltvandet kalibrering anvender en fast værdi for parallel konduktans 24. For at løse dette, begreberne tid varierende korrektion felt, kaldet Wei ligning, og øjeblikkelig parallelkonduktans, betegnet "adgang", er blevet udtænkt 25. Nyere mikro-katetre, der måler optagelse er blevet oprettet og med succes brugt i hjerte-skade modeller 1. Disse teknologier udgør et signisentlig forhånd i vurderingen af Trykvolumen sløjfe analysen.
Det systoliske og diastoliske parametre opnået fra tryk-volumen loop analyse giver en omfattende evaluering af hjertefunktionen. Nøjagtighed og præcision af disse analyser er afhængige af opmærksomhed for eksperimentel detaljer. For at opnå en god kvalitet cardiac Trykvolumen sløjfer i mus, en dygtig operatør er afgørende. Derudover skal man passe i udvælgelsen af anæstesi, ordentlig ventilation, kropstemperatur, og positionering af kateteret ind i LV. Den korrekte analyse af opnåede data vil afhænge af sammenhængende instrument, saltvand og kuvetten kalibrering. Disse aspekter er fremhævet i disse skriftlige metoder og den ledsagende video skal skabe en ramme, som man kan gå i gang med disse hjerte-fysiologi studier.
Fejlfinding
1. Hypotension eller bradykardi i en basal tilstand: Normal mus blodtryk og hjerte rspiste blevet sammenfattet af i tidligere anmeldelser af dette emne 11.
a) sikre, at kropstemperaturen er over 36 ºC ved hjælp af en rektal termometer. Hvis denne er under 36 ° C, kan en varmepude eller varmelamper anvendes til at hæve musen kropstemperatur.
b) Undersøg for blødning under den kirurgiske procedure. Hæmostase kan opnås med manuelt tryk eller cautery. Betydeligt tab volumen kan behandles med saltholdige væske bolus.
c) vurdere, om musen er over-bedøvet. Hvis dette er mistanke om, kan saltholdige væske boli anvendes til behandling af hypotension. Af note, ketamin / xylazin, der anvendes til de påviste eksperimenter kan være cardiodepressive. Alternativt kan inhalerede anæstesi ved hjælp af isofluran (3-4% Induktion, vedligeholdelse 1,5% blandet med 95% oxygen og 5% CO 2) være substitueret. Alternative anæstesimidler, såsom urethan (800 mg kg-1) / (5-10 etomidatmg kg -1) / morfin (2 mg kg-1) eller pentobarbital natrium (40-80 mg kg-1) kan indgives intraperitonealt 11.
2. Støj i tryk eller volumen-kanaler: Dette kan skyldes elektromagnetisk interferens eller en brækket / beskidt ledningsevne kateter. Lav en omhyggelig vurdering af elektroniske enheder, der kan bidrage til interferens. Hvis støjen fortsætter, undersøge ledningsevne kateter under et mikroskop for at vurdere om materialet vedhængende eller beskadigelse af kateterspidsen. Hvis det er tilgængeligt, kan du prøve en frisk ledningsevne kateter at se om det afhjælper problemet.
3. Volumen optagelse driver over tid: Dette kan skyldes en utilstrækkelig opvarmningstid for hæmodynamisk modulet. At modulet varme op i 30 minutter før kalibreringstrin og analyser.
5. Volume læsning er større end forventet: Dette kan ske, hvis det målte volumen ikke er blevet korrigeret til parallel ledningsevne. PerfOrm saltvand kalibrering skitseret i protokol trin 6 for at opnå parallelkonduktansen.
6. Dårlig kvalitet tryk volumen sløjfer: Den ideelle Trykvolumen loop har en kvadratisk eller rektangulær udseende (se figur 2 for eksempel). Hvis formen af sløjfen er uregelmæssig, forsigtigt manipulere eller vride ledningsevne kateter i LV hulrum at se om det ændrer formen af sløjfen. Vores foretrukne metode til at få adgang til LV er gennem halspulsåren (Protokol trin 3.1), da dette ikke kræver åbne brystet, som kan påvirke hæmodynamik. Imidlertid kan carotis tilgang være tilbøjelig til at kateteret artefakt en uregelmæssig sløjfer. Således kan en apikal tilgang (Protokol trin 3.2) bruges til at løse dette problem.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Dette arbejde er støttet af American Heart Association 14FTF20370058 (DMA) og NIH T32 HL007101-35 (DMA).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AnaSed (xylazine) | Lloyd Laboratories | NADA no. 139-236 | Anesthetic |
| Ketaset (ketamine) | Pfizer | 440842 | Anesthetic |
| VIP3000 | Matrx Medical Inc. | Anesthesia machine | |
| Ventilator | Harvard Apparatus | Model 683 | Surgical Equipment |
| Tubing kit | Harvard Apparatus | 72-1049 | Surgical Equipment |
| Homeothermic Blanket | Kaz Inc. | 5628 | Surgical Equipment |
| Stereo microscope | Carl Zeiss Optical Inc. | Stemi 2000 | Surgical Equipment |
| Illuminator | Cole–Parmer | 41720 | Surgical Equipment |
| Dumont no. 55 Dumostar Forceps | Fine Science Tools Inc | 11295-51 | Surgical Instruments |
| Graefe forceps, curved | Fine Science Tools Inc | 11052-10 | Surgical Instruments |
| Moria MC31 forceps | Fine Science Tools Inc | 11370-31 | Surgical Instruments |
| Mayo scissors | Fine Science Tools Inc | 14512-15 | Surgical Instruments |
| Iris scissors | Fine Science Tools Inc | 14041-10 | Surgical Instruments |
| Halsey needle holder | Fine Science Tools Inc | 12501-13 | Surgical Instruments |
| Olsen–Hegar needle holder | Fine Science Tools Inc | 12002-12 | Surgical Instruments |
| spring scissors | Fine Science Tools Inc | 15610-08 | Surgical Instruments |
| disposable underpads | Kendall/Tyco Healthcare | 1038 | Surgical Supplies |
| Sterile gauze sponges, sterile | Dukal | 62208 | Surgical Supplies |
| Cotton-tipped applicators, sterile | Solon | 368 | Surgical Supplies |
| Surgical suture, silk, 6-0 | DemeTECH | FT-639-1 | Surgical Supplies |
| 1 cc Insulin syringes | Becton Dickenson | 329412 | Surgical Supplies |
| Access 9 Hemostasis Valve | Merit Medical | MAP111 | Hemodynamic equipment |
| Sphygmomanometer | Baumanometer | 320 | Hemodynamic equipment |
| Millar PV system MPVS-300/400 or MPVS Ultra (includes calibration cuvette) | ADInstruments Inc | Hemodynamic equipment | |
| 1.4F conductance catheter | ADInstruments Inc | SPR-839 | Hemodynamic equipment |
| PowerLab 4/30 with Chart Pro | ADInstruments Inc. | ML866/P | Hemodynamic software |
| animal clipper | Wahl | 8787-450A | Miscellaneous |
| Intradermic tubing PE-10 | Becton Dickenson | 427401 | Miscellaneous |
| Intradermic tubing PE-50 | Becton Dickenson | 427411 | Miscellaneous |
| Needle assortment (18, 25 and 30 gauge; Thomas Scientific) | Miscellaneous | ||
| 0.9% (wt/vol) sodium chloride injection, USP) | Hospira | NDC no. 0409-4888-50 | Miscellaneous |
| Surgical tape | Miscellaneous | ||
| Alconox (Alconox Inc.) for catheter cleaning | ADInstruments Inc. | Miscellaneous |
References
- Clark, J. E., Marber, M. S. Advancements in pressure-volume catheter technology - stress remodelling after infarction. Exp Physiol. 98 (3), 614-621 (2013).
- Sunagawa, K., Maughan, W. L., Burkhoff, D., Sagawa, K. Left ventricular interaction with arterial load studied in isolated canine ventricle. Am J Physiol. 245 (Pt 1), H773-H780 (1983).
- Suga, H., Sagawa, K., Demer, L. Determinants of instantaneous pressure in canine left ventricle. Time and volume specification. Circ Res. 46 (2), 256-263 (1980).
- Suga, H., Sagawa, K., Shoukas, A. A. Load independence of the instantaneous pressure-volume ratio of the canine left ventricle and effects of epinephrine and heart rate on the ratio. Circ Res. 32 (3), 314-322 (1973).
- Kass, D. A., et al. Improved left ventricular mechanics from acute VDD pacing in patients with dilated cardiomyopathy and ventricular conduction delay. Circulation. 99 (12), 1567-1573 (1999).
- Kass, D. A., et al. Diastolic Compliance of Hypertrophied Ventricle Is Not Acutely Altered by Pharmacological Agents Influencing Active Processes. Annals of Internal Medicine. 119 (6), 466-473 (1993).
- Georgakopoulos, D., et al. In vivo murine left ventricular pressure-volume relations by miniaturized conductance micromanometry. Am J Physiol. 274 (4 pt 2), H1416-H1422 (1998).
- Cingolani, O. H., Kass, D. A. Pressure-volume relation analysis of mouse ventricular function. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 301 (6), H2198-H2206 (2011).
- Baan, J., et al. Continuous Measurement of Left-Ventricular Volume in Animals and Humans by Conductance Catheter. Circulation. 70 (5), 812-823 (1984).
- Pearce, J. A., Porterfield, J. E., Larson, E. R., Valvano, J. W., Feldman, M. D. Accuracy considerations in catheter based estimation of left ventricular volume. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2010, 3556-3558 (2010).
- Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P., Batkai, S., Kass, D. A. Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats. Nature Protocols. 3 (9), 1422-1434 (1038).
- Hanusch, C., Hoeger, S., Beck, G. C. Anaesthesia of small rodents during magnetic resonance imaging. Methods. 43 (1), 68-78 (2007).
- Georgakopoulos, D., Kass, D. A. Estimation of parallel conductance by dual-frequency conductance catheter in mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 279 (1), H443-H450 (2000).
- Esposito, G., et al. Increased myocardial contractility and enhanced exercise function in transgenic mice overexpressing either adenylyl cyclase 5 or 8. Basic Res Cardiol. 103 (1), 22-30 (2008).
- Kohout, T. A., et al. Augmentation of cardiac contractility mediated by the human beta(3)-adrenergic receptor overexpressed in the hearts of transgenic mice. Circulation. 104 (20), 2485-2491 (2001).
- Kim, K. S., et al. beta-Arrestin-biased AT1R stimulation promotes cell survival during acute cardiac injury. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 303 (8), H1001-H1010 (2012).
- Suga, H., Sagawa, K. Mathematical Interrelationship between Instantaneous Ventricular Pressure-Volume Ratio and Myocardial Force-Velocity Relation. Annals of Biomedical Engineering. 1 (2), 160-181 (1972).
- Suga, H. Ventricular energetics. Physiol Rev. 70 (2), 247-277 (1990).
- Kass, D. A., et al. Influence of contractile state on curvilinearity of in situ end-systolic pressure-volume relations. Circulation. 79 (1), 167-178 (1989).
- Little, W. C. The left ventricular dP/dtmax-end-diastolic volume relation in closed-chest dogs. Circ Res. 56 (6), 808-815 (1985).
- Glower, D. D., et al. Linearity of the Frank-Starling relationship in the intact heart: the concept of preload recruitable stroke work. Circulation. 71 (5), 994-1009 (1985).
- Sharir, T., et al. Ventricular systolic assessment in patients with dilated cardiomyopathy by preload-adjusted maximal power. Validation and noninvasive application. Circulation. 89 (5), 2045-2053 (1994).
- Baan, J., Van der Velde, E. T. Sensitivity of left ventricular end-systolic pressure-volume relation to type of loading intervention in dogs. Circ Res. 62 (6), 1247-1258 (1988).
- Wei, C. L., et al. Volume catheter parallel conductance varies between end-systole and end-diastole. IEEE Trans Biomed Eng. 54 (8), 1480-1489 (2007).
- Porterfield, J. E., et al. Dynamic correction for parallel conductance, GP, and gain factor, alpha, in invasive murine left ventricular volume measurements. J Appl Physiol (1985). 107 (6), 1693-1703 (2009).
