Introduction
Cardiac trykk volum sløyfe analysen gir detaljert informasjon om hjertefunksjon og er gullstandarden for funksjonell vurdering 1. Mens imaging teknikker som ekkokardiografi eller hjerte MR gir funksjonelle tiltak, disse tiltakene er svært avhengig av belastningsforhold. Lastuavhengig målinger av hjertets kontraktilitet og avslapping krever dynamiske målinger av ventrikulære trykk og volum-forhold over et område av forbelastning og afterload. Denne forståelsen av trykk-volum forhold oppstår fra det banebrytende arbeidet til Sagawa og kolleger 2,3. De demonstrerte i ex vivo perfuserte canine hjerter at trykk volum sløyfe avledet kontraktilitet tiltak var uavhengig av lasteforhold 4.
In vivo anvendelse av disse analysene ble mulig med utvikling av konduktans kateter i 1980-årene. Denne tekniske forhånd tillatt Kass og kolleger til å utføre trykk volum sløyfe analyse hos mennesker 5,6. Miniatyrisering av konduktans katetere og forbedringer i kirurgiske teknikker i slutten av 1990-tallet 7 laget analyse av gnager hjertefunksjon er mulig, slik at for genetiske og farmakologiske undersøkelser som skal utføres. Dette forhånd har siden fører til utstrakt bruk av press-volum sløyfe analyse og har generert en god del innsikt i pattedyrhjertefysiologi.
Et sentralt begrep i bruken av konduktans katetre og tolkningen av data oppnådd fra det er forholdet mellom volum og konduktans. Konduktans er omvendt relatert til spenning, som er målt ved hjelp av et kateter med elektroder plassert proksimalt, vanligvis plassert under Aortaklaff, og distalt i det LV apex 8. Endringer i spenning eller konduktans blir målt ved endringer i strømmen strømmer fra proksimalt til distalt elektrode. Selv om blodblandingen bidras betydelig til ledningsevne, bidraget fra den ventrikulære veggen, betegnet parallelle konduktans (V p), til målte ledningsevne må trekkes for å oppnå absolutt LV volummålinger.
Metodene for å utføre denne korreksjon, som kalles en saltløsning kalibrering, er beskrevet i protokollen nedenfor. Det matematiske forholdet mellom ledningsevne og volum, beskrevet av Baan og medarbeidere, er det volum = 1 / α; (ρ L 2) (GG p), hvor α = uniform feltkorreksjonsfaktor, blod ρ = resistivitet, L = avstand mellom elektrodene, G = konduktans G og p = ikke-blod konduktans 9. Av notatet, uniform feltet korreksjonsfaktor i mus nærmer seg 1,0 på grunn av små kammervolum 10. Sammen med trykktransduktorene gir ledningsevne kateteret sanntid samtidig trykk- og volumdata.
Cardiac Manometerre-volumanalyse presenterer spesielle fordeler framfor andre tiltak av hjertefunksjon, som de tillater for måling av ventrikkelfunksjon uavhengig av lasteforhold og hjertefrekvens. Spesifikke lastuavhengig hjerte indekser av contractility inkluderer: end-systoliske trykket volum forhold (ESPVR), d P / d t max-end-diastolisk volum forhold, maksimal elastance (E max) og forhåndslaste recruitable hjerneslag arbeid (PRSW). En lastuavhengig mål på diastolisk funksjon er ende diastoliske trykket volum forholdet (EDPVR) 11. Følgende protokoll beskriver gjennomføringen av hjerte trykk volum sløyfe analyse, med både en carotis og en apikal tilnærming. Mens metode for å utføre disse studiene har blitt beskrevet i detalj tidligere 8,11, vil vi gjennomgå viktige skritt for å oppnå presise trykk-volummålinger, inkludert både saltvann og kuvetten kalibrering korreksjon, og gir en visuell demonstrasjon av these prosedyrer. Forskning med dyr som utføres for denne studien ble håndtert i henhold til godkjente protokoller og dyrevelferd reguleringer av Duke University Medical Center Institutional Animal Care og bruk komité.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Conductance Kateter Preparater og Trykkkalibrering
- Koble ledningsevne kateter til hemodynamisk kateteret modulen. Elektronisk kalibrere trykk- og volummålinger ved å registrere forhåndsinnstilt trykk og volum innstilt på kateteret modulen. Spill en sporing av 0 mm Hg og 25 mm Hg (figur 1A) og tilordne spenninger til begge trykk tracings (Figur 1B og 1C). Tilsvarende spille inn et volum sporing av 5 RVU og 25 RVU (figur 1D) og tilordne spenninger til begge volum tracings (1E og 1F).
- Bekreft elektronisk trykk kalibrering med en manuell trykk kalibrering, en sphygmomanometer kvikksølv kolonne hjelp. Monter sphygmomanometer mansjetten port med en 3-veis stoppekran. Fyll en tre-port hemostase ventilsystem, som ofte brukes for koronar angioplastikk, RT med vann ved hjelp av sideporten.
- Plasser tuppen av en ledningsevne kateter inn i væskefylte hemostaseventil og forsiktig sikre viddHout knekk kateter. Koble hemostaseventil til sphygmomanometer og blåse til 200 mmHg og lås 3-veis stoppekran. Undersøke om det målte trykket tilsvarer trykket oppblåst på sphygmomanometer.
- Sted kateter i saltoppløsning oppvarmet til 37 ° C som er på nivå med operasjonsområdet og måle trykk. Juster trykket kontroll inntil de registrerte presset er på null.
2. Anestesi / Intubation
- Administrere ketamin / xylazin (80-100 / 10 mg kg -1) som en intraperitoneal injeksjon.
Merk: Alternative anestetika kan brukes. En omfattende liste av bedøvelse er gitt i tidligere anmeldelser av denne teknikken 11,12. Riktig anesthetization kan bekreftes ved forsiktig hale klemme. - Når bedøvet, barbere halsen og brystet med hårklippemaskiner og sted på en oppvarmet pad. Opprett musen rektal temperatur på 36,5 til 37,5 ºC. Lave kroppstemperaturervil resultere i deprimert hjerte priser. Påfør salve til øynene for å hindre tørrhet
- Lag en midtlinjen snitt i halsen og dissekere tracheal muskler bort for å avsløre luftrøret. Plassere en endotrakealtuben gjennom munnen, mens visualisere luftrøret for å sikre intubasjon, og koble til respirator.
- Opprett mus på ventilatoren under prosedyren. Sett innstillingene ventilator basert på dyrets vekt som tidligere beskrevet 11. Tidevolum (ml) = 6,2 x (dyr vekt i kilo) 1.01 og respirasjonsfrekvens = 53,5 x (dyr vekt i kilo) -0.26.
3. Plassering av Conductance kateter i LV kammer
- Carotis tilnærming
- For å sikre sterilitet, to sett av sterile kirurgiske instrumenter er en brukt- for første innsnitt, og en til å operere i torakotomi. Instrumenter må dekontamineres med en tørr sterilisator mellom dyr under en individuell kirurgisk session ennd autoklavert ved slutten av hver kirurgisk dag.
- Etter at huden er renset med tre sykluser av en Klorheksidin + alkohol hud skrubb (0,5% klorheksidin / 70% alkohol løsning), gjør et snitt over høyre hals fra kjeven til brystbenet. Dissekere omkringliggende vev for å eksponere riktig carotis, og kuttet vagus nerve som går ved siden av carotis.
- Plasser en steril 6-0 silkesutur rundt den distale enden (bort fra brystet) av halspulsåren, slips og sikker. Plasser to ekstra sting under halspulsåren proksimale (tettere til brystet) til den første sutur, løst knytte midten sutur. Trekk forsiktig proksimale sutur og fest ved å klemme den til huden. Forsikre deg om at halspulsåren ble fastspent både proksimalt og distalt før du fortsetter.
- Lag et lite snitt i R. A. carotis, proksimalt for den første sutur, og strekker seg i lengderetningen mot brystet.
- Sett ledningsevne kateterspissen,tidligere dyppet i varmt saltvann i 30 min, inn i karet gjennom snittet og feste kateteret ved hjelp av på midten sutur.
- Forsiktig avansere kateteret i venstre ventrikkel gjennom carotis, mens du ser på trykk volum sløyfe sporing for å sikre riktig plassering.
Note: Optimal plassering av kateteret bør gi trykk-volum løkker som vises rektangulært (se figur 2). Hvis en hvilken som helst motstand mot gjennomgang av kateteret er oppstått, trekk forsiktig tilbake og videre igjen med lett trykk. Lett rotasjon av kateteret kan hjelpe med plassering inn i venstre hjertekammer. Tvinge ledningsevne kateter kan føre til alvorlige kardiovaskulære komplikasjoner eller skade på kateteret. - Record baseline trykk-volum løkker ~ 10 minutter etter kateteriseringen og å oppnå en stabil tilstand (figur 2).
- Apikale Approach
- I en bedøvet og ventilert mus, gjør et snitt from xifoid prosessen og skjære gjennom brystveggen sidelengs inntil membranen er synlig.
- Skjær skjønt membranen og visualisere toppen av hjertet.
- Sett konduktans kateteret inn i toppen av venstre ventrikkel gjennom en nål stikksår (ved hjelp av en nål 25 til 30 G), inntil den proksimale elektroden er rett innenfor ventrikkelen.
- Record baseline trykk-volum loops ~ 10 min etter kateteriseringen og å oppnå en stabil tilstand.
4. Varierende afterload Bruke Transient Aorta okklusjon
- For å utføre forbigående aortic okklusjon, lage en liten horisontal snitt i øvre del av brystet og dissekere omkringliggende vev for å eksponere tverr aorta.
- Plasser en 6-0 silke ligatur under tverr aorta. Etter press volum sløyfer har returnert til baseline, hekte begge ender av sutur med en nål klemme, forsiktig og langsomt øke sutur enn 1-2 sek, og sakte frigjøre spenninger. Gjenta denne prosedyren inntil tre separate optimale opptak er laget av det samme dyret.
Merk: Optimal opptakene bør ha minst 5 trykk volum sløyfe sykluser og en jevn økning i slutt systolisk trykk under påføringen av spenning på sutur (figur 3A og 3C).
5. Varierende Preload Bruke Transient vena cava inferior okklusjon (IVC)
- For å utføre transient vena cava inferior okklusjon, lage en horisontal innsnitt under xiphoid prosessen, under membranen for å eksponere IVC.
- Plasser en 6-0 silke ligatur under IVC. Etter press volum sløyfer har returnert til baseline, hekte begge ender av sutur med en nål klemme; forsiktig og langsomt øke sutur enn 1-2 sek, og sakte frigjøre spenninger. IVC okklusjon kan også utføres av den milde påføring av trykk ved hjelp av en bomullspinne.
- Gjenta denne prosedyren inntil tre separate optimale opptak er made fra det samme dyr.
Merk: Optimal opptakene bør ha minst 5 trykk volum sløyfe sykluser og en jevn nedgang i venstre ventrikkel ende-diastolisk press under påføringen av spenning på sutur (Figur 4A og 4B).
6. Saline Kalibrering
- Ved avslutningen av undersøkelsen, kan en parallell konduktans (V p) verdien være oppnå ved å injisere en 10 mL bolus av hypertonisk saltløsning (15%) i dyret gjennom halsvenen (figur 5A og 5B).
Merk: Denne bolus vil føre til en tilsynelatende økning i volum uten trykkforandring. Denne tilsynelatende volumendring er et resultat av en endring i blodblandingen konduktans i stedet for på grunn av en faktisk økning i volum. En forbigående nedgang i dP / dt maks kan observeres, som hypertont saltvann har en negativ inotrop effekt 13. Den beregnede V p kan inngås trykk volum sløyfe analyse programvare sammenmed parametrene cuvette kalibrerings til og konvertere fra RVUs i mikroliter.
7. Cuvette Kalibrering
- For å utføre en kyvette kalibrering, plassere en skål med brønner på kjente diameter gitt av produsenten på en varmepute eller et vannbad varmet til 37 ºC. Fyll de første 4-5 hull med fersk varm heparinisert blod fra mus som gjennomgår hemodynamiske vurderinger.
Merk: En skål kalibrering gir mulighet for nøyaktig vurdering av venstre ventrikkel blodet bassenget ved hjelp av musen blodet og gir mulighet for konvertering av volum data fra RVUs til mikroliter. - Sett konduktans kateter inn i den første brønnen, inntil alle elektrodene er neddykket. Forsiktig bevege kateteret i brønnen, som vil generere varierende RVUs.
- Registrere konduktans endringer i volumet i kanalen RVUs. Velg den høyeste RVU for kalibreringen.
Merk: Volumet av brønnene kan enten beregnes ved 1) å bruke ligningen for volume av en sylinder, hvor radien er at av kyvetten brønnen og lengden er basert på lengden mellom de indre to følerelektroder eller 2) sjekker inn produsentens instruksjoner. Konduktansen utgang kan korreleres med de kjente bind for å utvikle en kalibreringsligning som konverterer dataene fra RVUs til 11 mikroliter.
8. Eutanasi
- Ved avslutningen av protokollen blir musene avlivet ved hjelp av cervical dislokasjon, mens under anestesi.
- For å sikre døden, må mus som har gjennomgått en cervikal dislokasjon gjennomgå en sekundær metode for eutanasi. Vi bruker exsanguination under narkose, med høsting av hjertevev for eksperimentering, eller bilateral toraktomi under narkose.
9. dataanalyse ved hjelp av trykk Volume Loop Analysis Software
- Beregn V p fra Saline Kalibrering
- Velg press og volumeg løkker innhentet under utskyting av hyperton saltløsning (figur 5A og 5B)
- Eksport looper til trykk volum analyse programvare. Velg alternativ for Saline kalibrering (figur 5C)
- Skriv de beregnete V p-verdi (Figur 5D).
Merk: V p-verdi beregnes ved å identifisere krysset av 1) End-diastolisk volum vs. End-systolisk volum fra saltvann kalibrering og 2) End-diastolisk volum = Slutt-systolisk volum linje. Skjæringspunktet for disse linjene gir V-p, som er beregnet ved hjelp av trykkvolumsløyfen analyseprogramvare.
- Skriv inn ledningsevne til volum (RVU) forhold i volum kanalalternativer (figur 1F)
- Mål Baseline Trykk Volume sløyfe forhold
- Velg 8-10 hjertesykluser fra trykk og volum kanaler når steady state er oppnådd (Figur 2A) og eksport til analyse mykware. Identifiser 5-6 end-ekspiratorisk sløyfer (figur 2B)
- Bruk V p-verdien til rette for parallell ledningsevne. Velg "Steady State" og generere en hemodynamisk sammendrag tabell (figur 2C)
- Måle trykk-Volume sløyfe Relation under aorta Innsnevring
- Velg 8-10 hjertesykluser fra trykk og volum kanaler som tilsvarer aorta innsnevring før økningen av end-diastolisk trykk (figur 3A) og eksport til analyse programvare. Identifiser 5-6 end-ekspiratorisk sløyfer (Figur 3C)
- Velg "kontraktilitet" analyse (figur 3B), som vil beregne End-systoletrykk Volume Relation (ESPVR)
- Måle trykk-Volume sløyfe Relation under IVC Innsnevring
- Velg 8-10 hjertesykluser fra trykk og volum kanaler som tilsvarer IVC innsnevring (Figure 4A) og eksport til analyse programvare. Identifiser 5-6 end-ekspiratorisk sløyfer (figur 4b)
- Velg "kontraktilitet" analyse (figur 3B), som vil beregne Preload Recruitable Stroke Work (PRSW) (Figur 4C), Maks dP / dt vs EDV (figur 4D), samt ESPVR og End-diastoliske trykket volum forhold (figur 4E)
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Trykk-volum sløyfe analyse kan anvendes for å måle hjertefunksjonen hos genetisk modifiserte mus eller mus som gjennomgår 14,15 legemiddel 16 studier. Representative trykk volum sløyfer finnes fra tidligere publiserte arbeider 16 undersøker effekten av ß-arrestin partisk AT1R ligand, TRV120023. For å teste om TRV120023 påvirker hjertefunksjon in vivo, ble trykk volum sløyfe analysen gjøres på villtype mus som fikk konvensjonelle og nye angiotensin reseptorblokkere. Intravenøs infusjon av TRV120023 økt hjertekontraksjonen betydelig (figur 6 og tabell 1, Figur modifisert fra Kim et al. AJP 2012 16). Kontraktilitet tiltak ble avledet fra aorta innsnevring.
Figur 1. Cardiac trykk og volum kalibrering.Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
I press volum sløyfe programvare, tildele kanaler for trykk og volum opptak. (A) Bruke hemodynamisk kateter modul, setter voluminnstilling til 5 RVU og 25 RVU og velg både volum, (B) Åpne alternativ under kanalen stiller volumopptak, (C ) Velg enhet konvertering og åpen "2 punkts kalibrering", velg "punkt 1" og tilordne som 5 RVU og velg "punkt 2" og tilordne som 25 RVU, (D) Sett trykket til 0 mm Hg og 25 mm Hg, (E ) Åpne alternativer under kanalen stiller trykk innspillinger, (F) Velg enhet konvertering og åpne "2 punkts kalibrering", velg "punkt 1" og tildele som 0 mm Hg og velg "punkt 2" og assIGN som 25 mm Hg. Godta oppdrag ved å velge "OK".
Figur 2. Baseline hemodynamikken Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
(A) Skjerm fra trykk- og volum kanaler av representative hjertesykluser i en basal tilstand, (B) Utvalgte endeekspiratoriske baseline trykk-volum sløyfer som har blitt korrigert for parallell konduktans for analyse. (C) grunnlinje hemodynamiske oppsummeringstabell beregnet fra utvalgte sløyfer ; Pes, End systolisk blodtrykk, Ped, Avslutt diastoliske trykket; Ves, End systolisk volum; Ved, Avslutt diastolisk volum; SV = Slagvolum
Figur 3. Aorta Innsnevring hemodynamikken Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
(A) Skjerm fra trykk- og volum kanaler av representative hjertesykluser i løpet av aorta innsnevring, og (B) Menyvalg utføre kontraktilitet analyse, (C) valgt trykk-volum sløyfer under aorta innsnevring for analyse. (D) ESPVR målt fra aorta innsnevring sløyfer .
Figur 4. IVC Innsnevring hemodynamikken Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
(A) Skjerm fra trykk- og volum kanaler av representative hjertesykluser under IVC innsnevring, (B) valgt trykk-volum sløyfer under IVC innsnevring for analyse. Bruke PV looper fra IVC innsnevring, Preload Recruitable Stroke Work (C), kan Maximal dP / dt vs EDV (D) samt ESPVR og EDPVR måles.
Figur 5. Saline Calibration Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
(A) Skjermbilder fra trykk og volum kanaler med representative hjertesykluser i løpet hypertont saltvann injeksjon (B) Valgte saltvann injeksjon press-volum sløyfer f eller analyse. Legg merke til at trykket forblir konstant, mens volumet vil øke betydelig, (C) Menyvalg for å utføre saltvann kalibrering, (D) Generated linjer av tiltaket end-systolisk vs endediastolisk volum under saltvann injeksjon og end-systolisk volum = sluttdiastoliske volum. Skjæringspunktet for disse linjene gir den parallelle konduktans av V s.
Figur 6. Endring i kontraktilitet med Drug Administration
Endring i kardial kontraktilitet, målt ved utgangen systolisk elastance, vurdert i villtype-mus behandlet med saltvann, losartan 5 mg / kg / time eller TRV023 100 ug / kg / time i 5 min. TRV023 behandlede mus utviklet en betydelig økning i systolisk elastance ende i forhold til Losartan behandlede mus. * p <0.05 vs losartan av en-veis ANOVA.
ontent "fo: keep-together.within-side =" always ">
Tabell 1. Villtype mus; Hemodynamisk profil i Response av β-arrestin to Partisk AT1R Agonist
End-systoliske trykket (ESP) ble redusert betraktelig etter TRV120023 (TRV) og losartan infusjon. Hjertekontraksjonen, E es og E max ble økt betydelig i TRV120023 100 mikrogram · kg -1 · min -1 infusjon gruppe. (* p <0,01; † p <0,05; ‡ p <0,001, n = 5-6 / gruppe). p-verdiene reflekterer sammenligninger med basal tilstand i den samme behandlingsgruppen ved anvendelse av en-veis ANOVA. Hjertekontraksjonen parametre ble utledet ved hjelp av en aorta innsnevring protokollen. AT1R, ANG II type 1 reseptoren; HR, puls; EDP, end-diastolisk blodtrykk; ESV, end-systolisk volum; EDV, endediastolisk volum; E es, end-systolisk elastance; EF, ejection fraksjon; E max, maksimal elastance; dP / dt maks og dP / dt min, maksimum og minimum hastighet på trykkforandring i ventrikkelen, henholdsvis; τ, isovolumisk avslapning konstant. Klikk her for å se en større versjon av denne tabellen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Vi beskriver en fremgangsmåte for perfoming trykk-volum sløyfe analyse ved hjelp av et kateter konduktans hos mus, til å utlede omfattende analyser av både hjertekontraksjonen og avslapning. Suga, Sagawa og kolleger anvendt trykk-volum for å definere løkker målinger av hjertets kontraktilitet, spesielt skråningen av ESPVR eller avslutnings-systolisk elastance (E es), og E maks. Elastance, definert ved forholdet mellom trykk og volum (P / V), varierer over varigheten av systole. Under hver systole, er den momentant elastance avhengig av hjertefrekvens og hjertets kontraktilitet, men er i stor grad uavhengig av forspenning eller afterload 3,17. Således er topp elastance eller E max brukt for å definere hjertets kontraktilitet som er stort sett uavhengig av lasteforhold fra individuelle hjertesykluser 18. Et nært beslektet kontraktilitet sikt, E es er definert av helningen av ESPVR over en rekke hjertesykluser i en stabil condition. Mens E es vises lineær over et begrenset utvalg av belastninger, kan E es være krumlinjet og curvilinearity er korrelert med kontraktile staten 19. En økning i E es eller E max indikerer økt kontraktilitet og en nedgang betegner redusert kontraktilitet. I tillegg til E es eller E max, kan trykket volum løkke data brukes til å utlede alternative kontraktilitet indekser som: dP / dt ^-EDV forhold 20, forspenning-recruitable slag arbeid (PRSW) 21 eller maksimale strøm EDV relasjoner 22. Disse alternative parametrene undersøke hjerte respons over et område av forbelaster og kan oppnås med IVC innsnevring. Det er verdt å merke seg at mens ESPVR er relativt last-uavhengig, er dette ikke absolutt. Det er forskjeller i ESPVRs avledet fra aorta eller IVC innsnevring 23, med aorta innsnevring som har en større innvirkning på varigheten av systole og omfanget av forkorte8.
Ligner på ESPVR, slutt diastolisk trykk-volum forhold (EDPVR) gir en belastning uavhengig måling av hjerte etterlevelse. Denne relasjonen er utledet ved å identifisere en ende-diastolisk trykk over et område av belastningsforhold, noe som er så passe til enten en eksponensiell modell defineres som P = α (e ß V-1) + P0 (α er en stivhet og skalering koeffisient, ß = kammeret stivhet koeffisient og P 0 = trykk ved en 0-volum) 8 eller en lineær modell (vist i figur 4C). Trykk-volum sløyfe analyse kan gi ytterligere informasjon om diastolisk funksjon. Et mål på aktiv avslapping er avledet fra nedgangen i ventrikkel press under isovolumisk avslapning. Den monoeksponensiell forfall fra topp hastighet av velvære til utbruddet av LV fylling uttrykkes som tidskonstanten t 8.
Målingen av parallelle konduktans er avgjørende for bedømmelsen av ca.rdiac volum. Mens vi har beskrevet bruk av saltvann kalibrering for å vurdere parallell ledningsevne, har en økende mengde litteratur identifisert alternative metoder for å vurdere parallelt ledningsevne. Saline kalibrering benytter Baan likning 9, hvor α er ensartet felt korreksjonsfaktor. Imidlertid forandrer den bevegelige hjerteveggen det elektriske feltet og dermed øke utstedelse av et dynamisk α konstant 24. Dessuten varierer bidraget fra den ventrikulære veggen for å ledningsevne under systole og diastole, men saltvann kalibrerings benytter en fast verdi for parallell konduktans 24. For å løse dette, begrepene tid varierende felt korreksjon, betegnes Wei ligning, og umiddelbar parallell ledningsevne, kalt "adgang", har blitt utviklet 25. Nyere mikro kateter som måler opptak har blitt opprettet og hell benyttes i hjerteskademodeller 1. Disse teknologiene representerer en signifikantlig forhånd i vurderingen av trykk-volum sløyfe analyse.
Det systoliske og diastoliske parametre hentet fra trykk-volum sløyfe analysen gir en omfattende evaluering av hjertefunksjon. Nøyaktigheten og presisjonen av disse analysene er avhengig av hensyn til eksperimentelle detaljer. For å oppnå god kvalitet på hjerte trykk-volum sløyfer i mus, er en dyktig operatør avgjørende. I tillegg må man være forsiktig ved valg av anestesi, ventilasjon, kroppstemperatur, og plassering av kateteret inn i LV. Den riktige analyse av oppnådde data, vil avhenge av konsistent instrument, saltvann og kyvette kalibrering. Disse aspektene er uthevet i disse skriftlige metoder og den medfølgende videoen bør gi et rammeverk hvorpå å ta fatt på disse hjertefysiologi studier.
Feilsøking
1. hypotensjon eller bradykardi i en basal tilstand: Normal mus blodtrykk og hjerte rspiste har blitt oppsummert av i forrige vurderinger av dette emnet 11.
a) Sikre at kroppstemperaturen er over 36 ºC ved hjelp av en rektal termometer. Hvis under 36 ºC, kan en oppvarming puten eller varmelamper brukes til å heve musen kroppstemperatur.
b) Vurdere for blødning under den kirurgiske prosedyren. Hemostase kan oppnås med manuell trykk eller med kirurgi. Betydelig volumtap kan behandles med saltvann væske bolusene.
c) Vurdere om musen er over-bedøvet. Hvis dette er mistenkt, kan saltvann fluid boluser brukes til å behandle hypotensjon. Av notatet, ketamin / xylazin, som brukes for den påviste eksperimenter kan være cardiodepressive. Alternativt kan inhalert isofluran anestesi ved bruk av (Induction 3-4%, vedlikehold 1,5% blandet med 95% oksygen og 5% CO 2) kan være substituert. Alternative anestetiske midler slik som uretan (800 mg / kg) -1 etomidat (5-10mg kg-1) / morfin (2 mg kg-1) eller natrium-pentobarbital (40 til 80 mg kg-1) kan administreres intraperitonealt 11.
2. Støy i trykk- eller volum kanaler: Dette kan skyldes elektromagnetiske forstyrrelser eller en ødelagt / skitne ledningsevne kateter. Lag en nøye vurdering av elektroniske enheter som kan bidra til forstyrrelser. Hvis støyen vedvarer, undersøke ledningsevne kateteret under et mikroskop for å vurdere for tilhenger materiale eller skade på kateterspissen. Hvis tilgjengelig, prøv en frisk ledningsevne kateter for å se om det avhjelper problemet.
3. Volum opptak driver over tid: Dette kan være på grunn av en utilstrekkelig oppvarmingstiden for hemodynamisk modulen. Tillate modulen å varme opp til 30 minutter før trinn og analyse kalibrerings.
5. Volum avlesning er større enn forventet: Dette kan skje hvis den målte volumet ikke er korrigert for parallell ledningsevne. Perform saltvann kalibreringsprotokoll er beskrevet i trinn 6 for å oppnå den parallelle konduktans.
6. Dårlig kvalitet press volum slep: Den ideelle trykk-volum sløyfe har en kvadratisk eller rektangulær utseende (se figur 2 for eksempel). Dersom formen på sløyfen er uregelmessig, forsiktig manipulerer eller vri konduktansen kateter i LV hulrom for å se om den endrer formen på sløyfen. Våre foretrukne tilnærming til å få tilgang til LV er gjennom halspulsåren (Protocol trinn 3.1) da dette ikke krever åpne brystet, noe som kan påvirke hemodynamics. Imidlertid kan carotis tilnærming bli utsatt for kateteret gjenstand en uregelmessig sløyfer. Dermed kan en apikal tilnærming (Protocol trinn 3.2) brukes for å løse dette problemet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Dette arbeidet støttes av 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).
