Introduction
ניתוח נפח לולאת לחץ לב מספק מידע מפורט של תפקוד לב ואת תקן הזהב להערכה תפקודית 1. בעוד שיטות הדמיה כגון אקו או MRI של הלב לספק אמצעים פונקציונליים, אמצעים אלה תלויים מאוד בתנאי טעינה. צעדי עומס עצמאי של התכווצות והרפיה של הלב דורשים מדידות דינמיות של לחץ חדרית ויחס נפח על פני טווח של preload וafterload. הבנה זו של יחס לחץ-הנפח נובעת מעבודתו פורצת הדרך של Sagawa ועמיתי 2,3. הם הפגינו בvivo לשעבר לב הכלבי perfused כי צעדי ההתכווצות נובעים לחץ-נפח הלולאה היו עצמאיים של תנאי טעינה 4.
ביישום vivo של ניתוחים אלו התאפשרו עם ההתפתחות של צנתרים מוליכות בשנת 1980. מראש טכני זה אפשר קהss ועמיתים לבצע ניתוח לולאת לחץ-נפח בבני האדם 5,6. מזעור של צנתרים מוליכות ושיפורים בטכניקות ניתוחיות בסוף 1990 7 עשה ניתוח של תפקוד לב מכרסמים אפשרי, המאפשר למחקרים גנטיים ותרופתיים שיש לבצע. מראש זה מאז להוביל לשימוש הנרחב בניתוח לולאת לחץ-נפח ויצר הרבה תובנה הפיסיולוגיה של לב של יונקים.
מושג מפתח בשימוש בצנתרי מוליכות והפרשנות של נתונים המתקבלים ממנו הוא מערכת היחסים בין הנפח ומוליכות. מוליכות היא ביחס הפוך למתח, הנמדד באמצעות צנתר עם אלקטרודות המונחות proximally, בדרך כלל ממוקם מתחת לשסתום אב העורקים, וdistally, בשיא LV 8. שינויים במתח או מוליכות נמדדים על ידי שינויים בזרם מהפרוקסימלי לאלקטרודה דיסטלי. למרות לתרום בריכת הדםזה משמעותי למוליכות, התרומה של קיר החדר, מכונה מוליכות מקבילות (עמ 'V), למוליכות נמדדות חייבות להיות מופחתים להשיג מדידות LV נפח מוחלטות.
השיטות לבצע תיקון זה, הנקרא כיול מלוח, הם דנו בפרוטוקול בהמשך. מערכת היחסים המתמטיות בין מוליכות ונפח, שתוארו על ידי Baan ועמיתים, הוא נפח ש= 1 / α; (L ρ 2) (עמ 'GG), שבו גורם תיקון α = שדה אחיד, ρ = התנגדות דם, L = מרחק בין האלקטרודות, G = מוליכות וp G = הלא דם מוליכות 9. ראוי לציין, גורם תיקון השדה האחיד בעכברי גישות 1.0 בשל כרכי תא קטנים 10. יחד עם מתמרי לחץ, קטטר המוליכות מספק נתוני לחץ ונפח בו זמנית בזמן אמת.
pressu לבמחדש נפח ניתוח מציג יתרונות מסוימים על פני מדדים אחרים של תפקוד לב, מאחר שהם מאפשרים למדידת התפקוד חדרים העצמאיים של תנאי טעינה ושל קצב לב. מדדי לב ספציפיים עומס עצמאי של התכווצות כוללים: יחס לחץ נפח הסוף-סיסטולי, ביחס ד P / D מקס לא -end-דיאסטולי נפח, elastance המקסימאלי (מקסימום E) (ESPVR) ולטעון מראש עבודת recruitable שבץ (PRSW). מדד עומס עצמאי של פונקציה הדיאסטולי הוא יחסי לחץ נפח סוף דיאסטולי-(EDPVR) 11. הפרוטוקול הבא מתאר את ההתנהגות של ניתוח לולאת לחץ נפח לב, באמצעות שתי תרדמה וגישת הפסגה. בעוד המתודולוגיה לבצע מחקרים אלה תוארה בפירוט בעבר 8,11, נסקור שלבים עיקריים להשיג מדידות לחץ-נפח מדויקים, כוללים שני התיקון המלוח וכיול קובט, ולספק הפגנה חזותית של thesנהלי דואר. מחקר עם בעלי חיים שבוצעו במחקר זה טופל על פי פרוטוקולים שאושרו ותקנות צער בעלי החיים של ועדת הטיפול ושימוש בבעלי חיים המוסדיים של המרכז הרפואי של אוניברסיטת דיוק.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. הכנות מוליכות צנתר וכיול לחץ
- חבר קטטר מוליכות למודול קטטר המודינמית. אלקטרוני לכייל מדידות לחץ ונפח על ידי הקלטת לחץ קבוע מראש ונפח מוגדר על מודול קטטר. להקליט מעקב של 0 מ"מ כספית ו -25 מ"מ כספית (איור 1 א) ולהקצות מתחים לשני העתקים הלחץ (איור 1 ו1C). באופן דומה, להקליט מעקב נפח של RVU 5 ו -25 RVU (1D איור) ולהקצות מתחים לשני העתקים הנפח (1E ו1F).
- לאשר את כיול לחץ האלקטרוני עם כיול לחץ ידני, באמצעות מד לחץ דם עמודת כספית. התאם את נמל שרוול מד לחץ דם עם ברזלים 3-דרך. מלא מערכת 3 יציאות סתום עצירת דימום, המשמשת לעתים קרובות לאנגיופלסטיקה כלילית, עם מים RT באמצעות יציאת הצד.
- הנח את קצה צנתר מוליכות לשסתום עצירת דימום נוזל מלא ובעדינות לאבטח שנינותHout מסתלסל קטטר. חבר את שסתום עצירת הדימום ולמד לחץ הדם לנפח 200 מ"מ כספית ולנעול ברזלים 3-דרך. לבחון האם הלחץ שנמדד בקנה אחד עם הלחץ המנופח במד לחץ הדם.
- קטטר מקום במלח מחומם ל -37 מעלות צלזיוס, כי הוא ברמה של לחץ שדה ההפעלה ומידה. התאם בקרת לחץ עד לחצים נרשמו הוא באפס.
2. הרדמה / אינטובציה
- לנהל קטמין / xylazine (80-100 / 10 קילוגרם מ"ג -1) כזריקה intraperitoneal.
הערה: ניתן להשתמש בחומרי הרדמה אלטרנטיביים. רשימה מקיפה של הרדמה מסופקות בביקורות קודמות של טכניקה זו 11,12. הרדמה נכונה יכולה להיות מאושרת על ידי קמצוץ זנב עדין. - הרדימו פעם, לגלח את הצוואר וחזה עם קוצץ שיער ומניחים על משטח לוהט. לשמור על הטמפרטורה רקטלית העכבר ב36.5-37.5 מעלות צלזיוס. טמפרטורות נמוכות גוףיגרום קצב לב מדוכא. החל משחה לעיניים למניעת יובש
- לעשות חתך קו האמצע בצוואר ובלנתח את שרירי הנשימה משם כדי לחשוף את קנה הנשימה. הנח הטובוס דרך הפה, בעוד לדמיין את קנה הנשימה כדי להבטיח אינטובציה, ולהתחבר למכונת הנשמה.
- לשמור על עכבר על ההנשמה במהלך ההליך. הגדרות הנשמה נקבע על בסיס משקל בעלי חיים כמתואר בעבר 11. נפח גאות (מיליליטר) = 6.2 x (משקל בבעלי חיים בקילו) 1.01 וקצב נשימה = 53.5 x (משקל בבעלי חיים בקילו) -.26.
3. מיקום של מוליכות צנתר בתא LV
- גישה הראשי
- כדי להבטיח סטריליות, שני סטים של מכשירי ניתוח סטרילי הם used- אחד לחתך בעור ראשוני ואחד לפעול בפתיחת בית החזה. מכשירים יש לחטא באמצעות מעקר יבש בין בעלי החיים במהלך פגישת כירורגים בודדתND autoclaved בסוף כל יום כירורגית.
- לאחר העור כבר לחטא עם שלושה מחזורים של לשפשף chlorhexidine + אלכוהול עור (0.5% אלכוהול פתרון / 70% chlorhexidine), עושה חתך מעל הצוואר תקין מלסת תחתונה לעצם חזה. לנתח רקמות לחשוף את הצוואר תקין, וחתך את העצב התועה אשר פועל בסמוך לתרדמה.
- מניחים תפר 6-0 משי סטרילי סביב הקצה הדיסטלי (מהחזה) של עורק התרדמה, עניבה ומאובטחת. מניחים שני תפרים נוספים מתחת להפרוקסימלי של עורק תרדמה (קרובים יותר לחזה) לתפר הראשון, באופן רופף קשירת תפר האמצע. משוך בעדינות את התפר הפרוקסימלי ומאובטח על ידי הידוק אותו לעור. ודא שהעורק הראשי כבר הידק את שני proximally ו distally לפני שימשיך.
- לעשות חתך קטן בעורק הראשי ר ', הפרוקסימלי לתפר הראשון, ולהאריך longitudinally כיוון החזה.
- הכנס את קצה צנתר מוליכות,ספוג בעבר במלח חם למשך 30 דקות, לספינה דרך החתך ולאבטח את הצנתר באמצעות תפר האמצע.
- בעדינות לקדם את הקטטר בחדר השמאלי דרך הצוואר, תוך כדי צפייה בלולאת לחץ-נפח התחקות על מנת להבטיח מיקום נכון.
הערה: מיקום אופטימלי של קטטר אמור להניב לולאות לחץ-נפח המופיעות מלבני (ראה איור 2). אם כל התנגדות למעבר של קטטר הוא נתקל, משוך בעדינות בחזרה ולקדם שוב עם לחץ עדין. סיבוב עדין של קטטר עשוי לעזור עם מיקום לתוך החדר השמאלי. מכריח את הקטטר המוליכות יכול להוביל לסיבוכי לב וכלי דם חמורים או נזק לקטטר. - לחץ נפח הקלטה בסיסי לולאות ~ 10 דקות אחרי מיקום צנתר והשגת מצב יציב (איור 2).
- גישת הפסגה
- בעכבר הרדים ומאוורר, לעשות חתך frאום ולחתוך את תהליך xiphoid דרך קיר החזה רוחבי עד הסרעפת היא גלויה.
- חותך למרות הסרעפת ולדמיין את שיאו של הלב.
- הכנס את קטטר המוליכות לשיא של החדר השמאלי דרך פצע דקירת מחט (באמצעות מחט G 25-30), עד אלקטרודה הפרוקסימלי היא רק בתוך החדר.
- לחץ נפח הקלטה בסיסי לולאות ~ 10 דקות אחרי מיקום צנתר והשגת מצב יציב.
4. משתנה afterload שימוש חלוף אבי העורקים ספיגה
- כדי לבצע חסימה של אב העורקים חולף, לעשות חתך אופקי קטן בחזה העליון ולנתח רקמות לחשוף את אב העורקים הרוחביים.
- הנח מייתר 6-0 משי מתחת לאב העורקים הרוחביים. לאחר לולאות לחץ-נפח חזרו לנקודת התחלה, לאחוז בשני הקצוות של התפר עם מהדק מחט, בעדינות ולאט לאט להעלות את התפר מעל 1-2 שניות, ולשחרר את המתח לאט. חזור על תהליך זה, עד שלוש הקלטות אופטימליות נפרדות עשויות מאותו בעל החיים.
הערה: הקלטות אופטימליות צריכים להיות לפחות 5 מחזורי לולאת לחץ נפח ועלייה מתמדת בלחצים הסיסטולי הסוף במהלך היישום של מתח על התפר (איור 3 א ו3C).
5. משתנה Preload שימוש הנבוב נחות חלוף קאווה ספיגה (IVC)
- כדי לבצע חסימת וריד הנבוב נחות חולפת, לעשות חתך אופקי מתחת לתהליך xiphoid, מתחת לסרעפת לחשוף IVC.
- הנח מייתר 6-0 משי מתחת IVC. לאחר לולאות לחץ-נפח חזרו לנקודת התחלה, לאחוז בשני הקצוות של התפר עם מהדק מחט; בעדינות ולאט לאט להעלות את התפר מעל 1-2 שניות, ולשחרר את המתח לאט. חסימת IVC גם יכולה להתבצע על ידי היישום העדין של לחץ באמצעות כותנה הטתה ספוגית.
- חזור על תהליך זה, עד שלוש הקלטות אופטימליות נפרדות מ 'ADE מאותו בעלי החיים.
הערה: הקלטות אופטימליות צריכים להיות לפחות 5 מחזורי לחץ נפח לולאה וירידה מתמדת בלחצי הסוף-דיאסטולי של חדר שמאל במהלך היישום של מתח על תפר (איור 4 א ו -4 ב).
6. מלוח כיול
- בסיומו של המחקר, מוליכות מקבילות ערך (עמ 'V) יכול להיות להשיג על ידי הזרקת בולוס 10 μl של תמיסת מלח hypertonic (15%) לבעלי החיים דרך וריד הצוואר (איור 5 א ו5B).
הערה: בולוס זה יגרום עלייה ניכרה בנפח ללא שינוי בלחץ. שינוי נראית לעין זה בנפח הוא התוצאה של שינוי במוליכות בריכת דם ולא בשל עלייה ממשית בנפח. ירידה זמנית במקסימום / DT DP ניתן לצפות, כמלוח hypertonic יש השפעה שלילית האינוטרופית 13. P V מחושב יכול להיות נכנס לתוך תוכנת ניתוח לולאת לחץ נפח לאורךעם הפרמטרים של כיול קובט וללהמיר מRVUs במיקרוליטר.
7. קובט כיול
- כדי לבצע כיול קובט, מקום קובט עם בארות של קטרים ידועים המסופקים על ידי יצרן על כרית חימום או אמבט מים מחומם ל -37 מעלות צלזיוס. מלא 4-5 החורים הראשונים עם דם heparinized חם טרי מעכברים שעברו הערכות המודינמית.
הערה: כיול קובט מאפשר הערכה מדויקת של בריכת הדם של חדר השמאלי באמצעות עכבר הדם ומאפשר להמרה של נתונים נפח מRVUs למיקרוליטר. - הכנס את קטטר המוליכות לתוך הבאר הראשונה, עד שכל האלקטרודות שקועות. בעדינות להזיז את הצנתר בבאר, שיפיק RVUs שונה.
- רשום את שינויי המוליכות בערוץ הנפח בRVUs. בחר RVU הגבוה ביותר לכיול.
הערה: הנפח של הבארות או יכול להיות מחושב על ידי 1) באמצעות המשוואה לvolumדואר של גליל, שבו הוא שהרדיוס של באר קובט והאורך מבוסס על האורך בין שתי אלקטרודות חישה הפנימיות או 2) בדיקה בהוראות היצרן. פלט המוליכות יכול להיות מתואם עם הכרכים הידועים לפתח משוואת כיול הממירה את הנתונים מRVUs למיקרוליטר 11.
8. המתת חסד
- בסיומו של הפרוטוקול, עכברים מורדמים באמצעות נקע בצוואר הרחם בזמן הרדמה.
- כדי להבטיח את המוות, עכברים שיש נקע בצוואר הרחם עבר חייבים לעבור שיטה משנית של המתת חסד. אנו משתמשים בexsanguination תחת הרדמה, עם קציר של רקמת לב לניסויים, או פתיחת בית החזה בין שתי המדינות תחת הרדמה.
9. נפח לחץ באמצעות ניתוח נתונים Loop תוכנת ניתוח
- חישוב p V מתמיסת מלח כיול
- לחץ וvolu בחרשלי לולאות שהושגו במהלך הפליטה של תמיסת מלח hypertonic (איור 5 א 'ו5B)
- יצוא לולאות לתוכנת ניתוח לחץ נפח. בחר באפשרות לכיול מלוח (איור 5 ג)
- רשום את ערך p V מחושב (איור 5D).
הערה: ערך p V מחושב על ידי זיהוי בצומת של הנפח) 1 הסוף-דיאסטולי לעומת הסוף-סיסטולי נפח מהכיול המלוח ו -2) קו נפח הנפח = הסוף-סיסטולי סוף-דיאסטולי. הצומת של קווים אלה מספקת p V, המחושב על ידי תוכנת ניתוח לולאת לחץ נפח.
- הזן את המוליכות לנפח (RVU) ביחס באפשרויות ערוץ נפח (איור 1F)
- למדוד ביחס לולאת לחץ-נפח Baseline
- בחר 8-10 מחזורי לב מערוצי לחץ ונפח פעם מצב יציב הושג (איור 2 א) ויצוא לניתוח רךכלי. לזהות 5-6 לולאות הסוף-נשיפה (איור 2)
- השתמש בערך p V לתקן למוליכות מקבילות. בחר באפשרות "המצב יציב", וליצור טבלת סיכום המודינמית (איור 2 ג)
- יחס לולאת לחץ-נפח מדד במהלך אבי העורקים התכווצות
- בחר 8-10 מחזורי לב מערוצי לחץ והנפח שמתאימים להתכווצות אב העורקים לפני העלייה לחצים סוף-דיאסטולי (איור 3 א) ויצוא לתוכנת ניתוח. לזהות 5-6 לולאות הסוף-נשיפה (איור 3 ג)
- ניתוח בחר "התכווצות" (איור 3), שיחשב את יחס נפח לחץ הקצה הסיסטולי (ESPVR)
- יחס לולאת לחץ-נפח מדד במהלך התכווצות IVC
- בחר 8-10 מחזורי לב מערוצי לחץ והנפח שמתאימים להתכווצות IVC (Figur4A ה) ויצוא לתוכנת ניתוח. לזהות 5-6 לולאות הסוף-נשיפה (איור 4)
- בחר ניתוח "התכווצות" (איור 3), שיחשבו עבודה שבץ Recruitable Preload (PRSW) (איור 4C), המרבי DP / DT vs EDV (איור 4D), כמו גם את ESPVR ויחס לחץ נפח סוף דיאסטולי-(איור 4E)
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
ניתוח לולאת לחץ-נפח ניתן להשתמש כדי למדוד תפקוד לב בעכברים מהונדסים גנטי 14,15 או עכברים שעברו את הלימודים בסמים 16. לולאות לחץ נפח נציג מסופקות מהעבודה שפורסמה בעבר 16 חוקרים את ההשפעה של SS-Arrestin מוטה יגנד AT1R, TRV120023. כדי לבדוק אם TRV120023 משפיע על תפקוד לב in vivo, ניתוח לולאת לחץ-נפח בוצע על עכברי סוג בר קבלת חוסמי הקולטן לאנגיוטנסין קונבנציונליים ורומן. עירוי תוך ורידים של TRV120023 מוגבר התכווצות לב באופן משמעותי (איור 6 וטבלה 1, איור שונה מקים et al. AJP 2012 16). צעדי התכווצות נגזרו מהתכווצות אב העורקים.
איור 1. לחץ לב וכיול נפח.אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
בתוכנת נפח לולאת לחץ, להקצות ערוצים להקלטות לחץ ונפח. (א) שימוש במודול קטטר המודינמית, הגדרת עוצמת קול מוגדרת RVU 5 ו -25 RVU ובחר שני הכרכים, (ב) האפשרות להרחיב תחת הערוץ מציגים הקלטות נפח, (C ) המרה בחר יחידה ו" כיול נקודה 2 "פתוח, בחר באפשרות" נקודת 1 "ולהקצות כ5 RVU ובחר" נקודה 2 "ולהקצות 25 RVU, (ד) לחץ הגדר 0 מ"מ כספית ו -25 מ"מ כספית, (E ) אפשרויות להרחיב בערוץ מציגים הקלטות לחץ, (F) המרת יחידת בחירה ולפתוח "כיול 2 נקודות", בחר "נקודת 1" ולהקצות כ0 מ"מ כספית ובחר "נקודה 2" ואת התחתIGN 25 מ"מ כספית. קבל משימות על ידי בחירה "אישור".
איור 2. פרמטרים המודינמיים Baseline אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
() צילומי מסך מערוצי לחץ ונפח של מחזורי לב נציג במצב בסיסי, לולאות (ב) הסוף נבחרים נשיפה בסיס לחץ-נפח שתוקנו למוליכות מקבילות לניתוח. (ג) טבלת סיכום המודינמית Baseline מחושבת מלולאות שנבחרו ; PES, לחץ הסיסטולי סוף; PED, סיום לחץ הדיאסטולי; Ves, סוף סיסטולי נפח; Ved, סיים נפח הדיאסטולי; SV = נפח שבץ
איור 3. אבי העורקים התכווצות פרמטרים המודינמיים אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
() צילומי מסך מערוצי לחץ ונפח של מחזורי לב נציג במהלך התכווצות אב העורקים, בחירה (B) תפריט לבצע ניתוח התכווצות, (ג) לולאות לחץ-נפח נבחרים במהלך התכווצות אב העורקים לניתוח. (ד) ESPVR נמדדו מלולאות התכווצות אב העורקים .
איור 4. IVC התכווצות פרמטרים המודינמיים אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
() צילומי מסך מערוצי לחץ ונפח של מחזורי לב נציג במהלך התכווצות IVC, (ב) לולאות לחץ-נפח נבחרים במהלך התכווצות IVC לניתוח. באמצעות PV לולאות מהתכווצות IVC, העבודה Preload Recruitable שבץ (ג), ניתן למדוד מקסימאלי DP / DT vs EDV (ד '), כמו גם ESPVR וEDPVR.
איור 5. מלוח כיול אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
() צילומי מסך מערוצי לחץ ונפח של מחזורי לב נציג במהלך הזרקת hypertonic מלוחה (ב ') נבחרת הזרקה מי מלח לחץ-נפח לולאות ו או ניתוח. הערה הלחץ שיישאר קבוע, ואילו נפח יגדל באופן משמעותי, בחירה (C) תפריט לבצע כיול מלוח, (ד) קווים שנוצרו מהסוף-סיסטולי מדד לעומת הסוף-דיאסטולי עוצמת קול במהלך הזרקה מי מלח והסוף-סיסטולי נפח = הסוף-דיאסטולי נפח. הצומת של קווים אלה מספקת מוליכות המקבילות של p V.
איור 6. שינוי בהתכווצות עם מנהל תרופות
שינוי בהתכווצות לב, שנמדד על ידי elastance הסיסטולי הסוף, העריך בעכברים מסוג בר שטופלו בתמיסת מלח, 5mg / קילוגרם / שעה Losartan או 100μg / קילוגרם / שעה TRV023 במשך 5 דקות. TRV023 טופל עכברים פיתחו גידול משמעותי בelastance הסיסטולי הסוף בהשוואה לעכברים שטופלו Losartan. * P <0.05 לעומת Losartan על ידי 1-way ANOVA.
ontent "FO: לשמור-together.within עמודים =" תמיד ">
טבלה 1. עכברים סוג בר; פרופיל המודינמית בתגובה של β-arrestin 2 מיקדם AT1R אגוניסט
לחץ הסוף-סיסטולי (ESP) ירד משמעותי לאחר TRV120023 (TRV) ועירוי Losartan. התכווצות לב, es E ו- E המקסימום הייתה גדלו באופן משמעותי בTRV120023 100 מיקרוגרם · קילוגרם -1 · דקות -1 עירוי קבוצה. (* P <0.01; p † <0.05; p ‡ <0.001; n = 5-6 / קבוצה). ערכי p משקפים השוואה עם מצב בסיסי באותה קבוצת הטיפול עם השימוש של 1-way ANOVA. פרמטרים התכווצות לב נגזרו באמצעות פרוטוקול התכווצות אב העורקים. AT1R, סוג ANG השני קולט 1; HR, קצב לב; EDP, לחץ הדיאסטולי קצה; ESV, הסוף-סיסטולי נפח; EDV, סוף-דיאסטולי נפח; es E, elastance הסוף-סיסטולי; EF, דוארחלק jection; E מקסימום, elastance המקסימאלי; DP מקס / DT וDP / דקת DT, שיעור מרבי ומזערי של שינוי לחץ בחדר, בהתאמה; τ, קבוע הרפיה isovolumic. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של השולחן הזה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
אנו מתארים שיטה לניתוח perfoming לולאת לחץ-נפח באמצעות צנתר מוליכות בעכברים, להפיק ניתוחים מקיפים של שני התכווצות והרפיה של הלב. Suga, Sagawa ועמיתים מנוצלים לחץ-נפח הלולאות להגדיר מדדים של התכווצות לב, במיוחד במדרון של ESPVR, או elastance הסוף-סיסטולי (ES E), ומקסימום E. Elastance, שהוגדר על ידי היחס של לחץ הנפח (P / V), משתנה לאורך משך התכווצות. במהלך כל התכווצות, elastance המיידי תלוי בקצב לב והתכווצות לב, אבל הוא בלתי תלוי בעיקר preload או afterload 3,17. כך, מקסימום elastance השיא או E משמש להגדרת התכווצות לב, שאינה תלוי בעיקר בתנאי טעינה ממחזורי לב פרט 18. טווח התכווצות קשור באופן הדוק, E es מוגדר על ידי השיפוע של ESPVR על סדרה של מחזורי לב בקון יציבתנאי של. בעוד es E מופיע יניארי על פני טווח מוגבל של עומסים, es E יכול להיות מעוגל וcurvilinearity מתואם עם מצב התכווצות 19. עלייה בes E או E מקסימום מציינת התכווצות מוגברת וירידה מציינת התכווצות מועטה. בנוסף לes E או E מקסימום, יכולים לשמש נתונים לולאת לחץ-נפח לגזור מדדים חלופיים התכווצות כגון: יחס DP / dtmax-EDV 20, עבודת שבץ preload-recruitable (PRSW) 21 או מקסימאלי יחסי הכח-EDV 22. פרמטרים חלופיים אלה לבחון את התגובה של הלב על פני טווח של טעינה מוקדמת ויכולים להיות שהושגו עם התכווצות IVC. ראוי לציין שבזמן שESPVR הוא יחסית עומס-עצמאי, זה לא מוחלט. ישנם הבדלים בESPVRs נגזר מהתכווצות אב העורקים או IVC 23, עם התכווצות אב העורקים יש השפעה גדולה יותר על משך התכווצות ואת מידת קיצור8.
בדומה לESPVR, ביחס הסוף-דיאסטולי לחץ-הנפח (EDPVR) מספק מידה עצמאית עומס על עמידת לב. ביחס זה נגזר על ידי זיהוי לחצי סוף-דיאסטולי על פני טווח של תנאי טעינה, אשר לאחר מכן להתאים לאו מודל מעריכי המוגדרים כP = α (ה SS V -1) + P0 (α הוא נוקשות ומקדם קנה מידה, SS = מקדם קאמרי נוקשות וP 0 = לחץ בנפח 0) 8 או מודל ליניארי (שמוצג באיור 4C). ניתוח לולאת לחץ-נפח יכול לספק מידע נוסף על פונקציה הדיאסטולי. מדד של הרפיה פעילה נגזר מהירידה של לחץ חדרית במהלך ההרפיה isovolumic. ריקבון monoexponential משיעור השיא של הרפיה לתחילת מילוי LV מבוטא לא קבוע זמן 8.
מדידת המוליכות מקבילות היא קריטית להערכה של CAנפח rdiac. אמנם יש לנו תיארתי את השימוש בכיול מלוח להעריך מוליכות מקבילות, גוף הולך וגדל של ספרות זיהה שיטות חלופיות כדי להעריך מוליכות מקבילות. כיול מלוח מנצל המשוואה של Baan 9, שבו α הוא גורם תיקון שדה אחיד. עם זאת, קיר הלב נע משנה את השדה החשמלי ובכך להעלות את הנושא של α דינמי קבוע 24. יתר על כן, את תרומתו של קיר החדר למוליכות משתנה במהלך התכווצויות ובהתרחבויות, אולם הכיול המלוח משתמש ערך קבוע למוליכות מקבילות 24. כדי לטפל בזה, מושגי זמן השונים תיקון שדה, מכונים משוואה של ווי, ומוליכות מקבילות מיידיים, המכונה "להתקבל", כבר המציאה 25. מיקרו-צנתרים חדשים המודדים את כניסה נוצרו ונוצלו בהצלחה במודלי פציעת לב 1. טכנולוגיות אלה מייצגים signiמראש ficant בהערכת ניתוח לולאת לחץ-נפח.
הפרמטרים סיסטולי ודיאסטולי המתקבלים מניתוח לחץ-נפח לולאה מספק הערכה מקיפה של תפקוד לב. הדיוק והדיוק של ניתוחים אלו תלויים בתשומת לב לפרטים ניסוי. כדי להשיג לולאות לחץ-נפח לב באיכות טובה בעכברים, מפעיל מיומן הוא חיוני. בנוסף, יש להקפיד בבחירה של הרדמה, אוורור נאות, טמפרטורת גוף, ומיצוב של קטטר לתוך LV. הניתוח הנכון של הנתונים המתקבלים יהיה תלוי במכשיר עולה בקנה אחד, מלוח וכיול קובט. היבטים אלה מודגשים בשיטות אלה נכתבו והווידאו הנלווה אמור לספק מסגרת שעליו לצאת ללימודי פיזיולוגיה של לב אלה.
פתרון תקלות
1. תת לחץ דם או קצב לב איטי במצב בסיסי: לחץ דם עכבר רגיל וr לבאכלתי כבר סיכם על ידי בביקורות קודמות של נושא זה 11.
) ודא שטמפרטורת הגוף מעל 36 מעלות צלזיוס באמצעות מדחום רקטלי. אם מתחת 36 מעלות צלזיוס, כרית חימום או מנורות חימום יכולה לשמש כדי להעלות את טמפרטורת גוף עכבר.
ב) הערך לדימום במהלך ההליך הכירורגי. עצירת דימום יכול להיות מושגת עם לחץ ידני או עם כויה. אובדן נפח משמעותי יכול להיות מטופלים עם בולוס נוזל מלוח.
ג) הערכה אם העכבר הוא בהרדמה-על. אם זה חשוד, יכול לשמש בולוס נוזלים המלוח לטיפול בלחץ דם נמוך. ראוי לציין, קטמין / xylazine, המשמש לניסויים הוכיחו, יכול להיות cardiodepressive. לחלופין, ניתן להחליף הרדמה בשאיפה באמצעות isoflurane (3-4% אינדוקציה, תחזוקה 1.5% מעורבבים עם 95% חמצן ו -5% CO 2). סוכנים אלטרנטיביים הרדמה כגון urethane (800 קילוגרם מ"ג -1) / etomidate (5-10מ"ג לקילו -1) / מורפיום (2 קילוגרם מ"ג -1) או נתרן pentobarbital (40-80 מ"ג לקילו -1) יכול להינתן intraperitoneally 11.
2. רעש בערוצי לחץ או נפח: זה יכול לנבוע מהפרעות אלקטרומגנטיות או קטטר מוליכות שבור / מלוכלך. הפוך הערכה זהירה של מכשירים אלקטרוניים שעשויות לתרום להפרעה. אם רעש נמשך, לבחון את הקטטר המוליכות תחת מיקרוסקופ כדי להעריך לחומר או נזק חסיד לקצה הצנתר. אם זמין, נסה קטטר מוליכות טרי כדי לראות אם הוא סעד הבעיה.
עוצמת הקלטה 3. נסחפה לאורך זמן: זה יכול להיות בגלל זמן חימום לקוי למודול המודינמית. לאפשר מודול להתחמם במשך 30 דקות לפני שצעדי כיול והניתוח.
5. קריאת נפח גדולה יותר מהצפוי: זה יכול להתרחש אם הנפח נמדד לא תוקן למוליכות מקבילות. PerfORM הכיול המלוח המפורטים בפרוטוקול צעד 6 כדי לקבל את המוליכות המקבילות.
6. מסכן לחץ איכות נפח לולאות: יש לחץ בנפח הלולאה האידיאלית מראה מרובע או מלבני (ראה איור 2 לדוגמא). אם הצורה של הלולאה היא לא סדירה, בעדינות לתמרן או לסובב את צנתר המוליכות בחלל LV כדי לראות אם הוא משנה את הצורה של הלולאה. הגישה המועדפת עלינו לגישה LV היא דרך עורק התרדמה (צעד פרוטוקול 3.1) כמו זה אינו דורש פתיחת החזה, אשר יכול להשפיע על פרמטרים המודינמיים. עם זאת, גישת התרדמה יכולה להיות מועדים לחפץ קטטר לולאות לא סדירות. לפיכך, גישת הפסגה (צעד פרוטוקול 3.2) ניתן להשתמש כדי לטפל בבעיה זו.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
יש המחברים אין לחשוף.
Acknowledgments
עבודה זו נתמכת על ידי איגוד הלב האמריקאי 14FTF20370058 (DMA) וNIH 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).
