Summary
Betrouwbare en nauwkeurige uitkomst evaluatie is de sleutel voor de vertaling van preklinische therapieën in de klinische behandeling. De huidige paper beschrijft hoe drie klinisch relevante primaire uitkomstmaten van cardiale prestaties en de schade op te nemen in een varken acuut hartinfarct model.
Introduction
Hartfalen met verminderde ejectiefractie (HFrEF) is goed voor ongeveer 50% van alle gevallen van hartfalen, die naar schatting 1-2% van de mensen in de westerse wereld 1. De meest voorkomende oorzaak is acuut myocardinfarct (AMI). Als acute mortaliteit na AMI aanzienlijk is gedaald door de toegenomen bewustwording en een betere behandeling opties, is de nadruk verschoven naar haar chronische gevolgen; de meest prominente wezen HFrEF 2,3. Samen met de toenemende kosten van de gezondheidszorg 4, de groeiende epidemie van hartfalen benadrukt de noodzaak voor nieuwe diagnostica en therapieën, die in een sterk translationeel varkens model van negatieve remodeling kan worden bestudeerd nadat AMI zoals eerder beschreven 5.
Zowel determinanten (bijvoorbeeld infarct grootte) en functionele evaluaties (bijvoorbeeld echocardiografie) van bijwerkingen remodeling worden vaak gebruikt voor de werkzaamheid testen van nieuwe therapieën, met vermelding van de noodzaak van een reliable en relatief goedkope methodes. Het doel van dit artikel is om deze behoefte door het introduceren belangrijke en betrouwbare meetinstrumenten op werkzaamheid testen in een varkensmodel van acuut myocardiaal infarct. Deze omvatten infarctgrootte (IS) met betrekking tot risicogebied (AAR), 3D transesophagale echocardiografie (TEE-3D) en gedetailleerde admittantie gebaseerde druk-volume (PV) loop acquisitie.
Infarctgrootte is de belangrijkste determinant van ongunstige remodeling en overleving na AMI 6. Hoewel tijdige reperfusie van ischemisch myocard kan omkeerbaar gewonden hartspiercellen te redden en te beperken grootte van het infarct, reperfusie zelf veroorzaakt extra schade door het genereren van oxidatieve stress en een onevenredige ontstekingsreactie (ischemie-reperfusie schade (IRI)) 7. Derhalve is IRI geïdentificeerd als een veelbelovend therapeutisch doelwit. Het vermogen van nieuwe therapieën voor de infarctgrootte te verminderen wordt gekwantificeerd door het bepalen van infarctgrootte in relatiehet risicogebied (AAR). AAR kwantificering is verplicht om te corrigeren voor de inter-individuele variabiliteit in de coronaire anatomie van diermodellen, zoals een grotere AAR leidt tot een grotere absolute grootte van het infarct. Sinds infarctgrootte is direct gerelateerd aan de prestaties van hart en myocardcontractiliteit, kunnen variaties in AAR beïnvloeden bestuderen uitkomstmaten ongeacht behandelingsmethoden 8.
Driedimensionale transesophageal echocardiografie (3D-TEE) is een veilige, betrouwbare en, belangrijker nog, klinisch toepasbare goedkope methode voor het meten van de hartfunctie niet-invasief. Overwegende transthoracale echocardiografie (TTE) beelden worden beperkt tot 2D parasternale lange en korte as uitzicht bij varkens 9, kan 3D-TEE worden gebruikt voor het volledige 3-dimensionale beelden van de linker hartkamer te verkrijgen. Daarom is het niet wiskundige benaderingen van de linker ventrikel (LV) volumes, zoals de regel van de gewijzigde Simpson 10 vereisen. De laatste lager dan dat van correctly schatten LV volumes na LV remodeling gevolg van het ontbreken van cilindrische geometrie 11. Bovendien 3D-TEE voorkeur boven epicardiale echocardiografie omdat het geen chirurgische ingrepen, die zijn waargenomen cardioprotectieve effecten in dit model 12 uitoefenen vereisen. Hoewel het gebruik van 2D-TEE voor de beoordeling van myocardiale functie eerder beschreven 13,14, beperkingen ten aanzien ventriculaire geometrie vergelijkbaar met die waargenomen in 2D-TTE en afhankelijk van de mate van LV remodeling. Dus hoe groter de infarct (en dus hoe groter de kans op hartfalen), hoe waarschijnlijker 2D metingen worden ontsierd door onjuiste geometrische aannames en des te groter de 3D technieken.
Desalniettemin zijn de meeste beeldvormende modaliteiten beperkt in hun vermogen om de intrinsieke functionele eigenschappen van het myocard te beoordelen. PV lussen, deze relevante aanvullende informatie en de verwerving ervan is daaromhieronder in detail beschreven.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle dierproeven werden goedgekeurd door de Ethische Commissie inzake dierproeven van het Universitair Medisch Centrum Utrecht (Utrecht, Nederland) en voldoen aan de 'Gids voor de zorg en het gebruik van proefdieren.
OPMERKING: Het protocol het uitvoeren van een gesloten kist ballon occlusie is geen deel van de huidige manuscript en elders in detail beschreven 5. In het kort, varkens - zijn (60 70 kg) onderworpen aan 75 min transluminale ballon occlusie van het middengedeelte van de linker anterior dalende slagader (LAD).
Beide kunnen drie-dimensionale transesophageal echocardiografie (3D-TEE) en de druk-volume (PV) lus metingen worden verricht op baseline, op korte termijn en lange termijn follow-up. Merk op dat deze metingen onbetrouwbaar in het eerste uur na myocardiaal infarct worden toegeschreven aan frequent aritmieën in deze fase. Infarctgrootte (IS) en het gebied-at-risk (AAR) metingen preferably geraamd op korte termijn follow-up (24-72 uur) 15,16, aangezien veranderingen in microvasculatuur en secundaire littekenweefsel dunner uitmonden in minder betrouwbare resultaten. Infarctgrootte kleuring wordt uitgevoerd met 2,3,5-trifenyltetrazoliumchloride (TTC) (LET, irriterend), die als zeer reproduceerbaar en relatief goedkoop. TTC is een wit poeder dat colorlessly oplost in een zoutoplossing. Bij contact met diverse dehydrogenase, wordt deze omgezet in een rode tegel. Daarbij is het onderscheid tussen de levensvatbare (rood) en dode hartspierweefsel (wit). Voor een overzicht van zowel invasieve en niet-invasieve infarctgrootte bepalen, wordt de lezer doorverwezen naar een uitgebreide recensie over dit onderwerp 17.
Figuur 1 toont de tijdlijn zoals anesthesie chirurgisch voorbereiding en primaire eindpunt metingen die in deze studie.
1. Medicatie en Anesthesie
- Zorg ervoor dat het dier niet eten ofdrink minstens 5 uur voorafgaand aan de procedure. Voorbehandeling, anesthesie en postoperatieve pijnbehandeling protocollen zijn elders in detail beschreven 5.
- Kortom, de dag voorafgaand aan de operatie een buprenorfine patch (5 ug / uur) wordt aangebracht op de huid die actief is gedurende zeven dagen post-operatieve pijn beperken. Op de dag van de operatie, rustiger varkens door intramusculaire injectie van 0,4 mg / kg midazolam, 10 mg / kg ketamine en 0,014 mg / kg atropine. Wacht ongeveer 10 - 15 min. Plaats een 18 G canule in een van het oor aderen en toedienen 5 mg / kg natrium thiopental anesthesie induceren.
- Intuberen het varken met behulp van een endotracheale tube (grootte 8.5 voor varkens van 60 - 70 kg). Indien nodig, het uitvoeren van ballon-ventilatie (frequentie 12 / min) en de varkens vervoeren naar de operatiekamer.
- Bij aankomst in de operatiekamer, beginnen mechanische ventilatie met positieve druk FiO 0,50 2, 10 ml / kg ademvolume en een frequentie van 12 / min met een continuecapnografie opname.
- Begin evenwichtige anesthesie door continue intraveneuze infusie van een combinatie van midazolam (0,5 mg / kg / uur), sufentanil (2,5 ug / kg / uur) en pancuronium (0,1 mg / kg / uur).
- Bevestig verdoving door het testen van de cornea reflex en bewaken van de ademhaling (bijv spontane ademhaling in combinatie met mechanische ventilatie geeft incomplete anesthesie). Gebruik dierenarts zalf op de ogen tot droog voorkomen terwijl het dier onder narcose.
2. 3D Transesophageal echocardiografie (TEE)
- Met het oog op de hartslag en data-acquisitie, sluit het dier aan de 5 leidt ECG op de echocardiografie machine.
- Plaats het dier in de rechter laterale positie. Zorg ervoor dat de sonde is recht en flexibel aan het uiteinde door het ontsluiten van de operationele stuk.
- Open de mond van het varken en voorzichtig steek de echo sonde in de slokdarm. Gebruik indien nodig een laryngoscoop voor Visuabiliseren. Wees voorzichtig om te voorkomen dat eindigt in de normale anatomische faryngeale zakje, die lijkt op een Zenker divertikel van 18.
- Plaats de probe 50 - 60 cm (meten van de punt van de snuit). Draai langzaam de sonde en buig het hoofd naar links anterolaterale positie om het hart (Figuur 2A - B) te visualiseren. Controleer alle wanden zijn duidelijk zichtbaar.
- Gebruik de optie '3D volledige volume "op het display van de machine echocardiografie twee loodrechte afbeeldingen van de linker hartkamer, zoals weergegeven in figuur 2C -. D maximaliseren vervolgens de breedte sector die wordt door" FV Opt Volume "wordt verkregen. Pauze ventilatie door middel van mechanische ventilatie en druk op de "Acquire" tijdelijk uitschakelen om vol volume metingen verrichten.
- Na echo overname, zorg ervoor dat de tip is flexibel door het ontsluiten van de operationele stuk. Vervolgens langzaam de probe verwijderd uit het dier.
OPMERKING: th geen reactiee dier onbeheerd totdat het voldoende bewustzijn heeft herwonnen om borstligging handhaven. Heeft een dier dat een operatie heeft ondergaan om het gezelschap van andere dieren tot volledig hersteld niet meer terug. - Voer offline analyse met gevalideerde software zoals eerder 19 beschreven.
3. Toegang-gebaseerde Pressure-volume Loop Acquisition
- Bevochtig de detectie van de uiteinden 7 F tetra-polaire admittantie katheter in 0,9% zoutoplossing (kamertemperatuur tot 37 ° C) gedurende ten minste 20 minuten om een goede hydratatie en minimale basislijndruk drift waarborgen tijdens het experiment 20.
- Dien medicatie en verdoving zoals beschreven in paragraaf 1.
- Voer chirurgische voorbereiding en het verkrijgen van toegang tot de bloedbaan, zoals eerder 5 beschreven.
- Kortom, scheren en reinigen van de nek. Ontsmet de chirurgische gebied met jodium 2% en hebben betrekking op de niet-steriele delen van de varkens met steriele chirurgische gordijnen.
- Makeneen mediale incisie in de nek tot de interne halsslagader en halsader bloot. Plaats een huls 8 F in de halsslagader en 9 F huls in de halsader.
- Plaats een Swan-Ganz (SG) katheter door de mantel 9 F in de jugulaire ader en wig in een kleine longslagader door het opblazen van de ballon aan de tip van de katheter. Na een passende plaatsing in het randdeel van de long, de ballon leeglopen. Sluit de SG een extern cardiac output apparaat.
- Bevestig een 20 ml spuit met 0,9% steriele zoutoplossing aan de injectiepoort die is verbonden met het lumen bij het proximale uitmonding. Meet hartminuutvolume door snelle infusie van 5 ml 0,9% zoutoplossing (kamertemperatuur) en het verkrijgen van hartslag tot slagvolume (SV) berekenen. Herhaal deze procedure drie keer en het berekenen van de gemiddelde SV.
OPMERKING: hartminuutvolume (automatisch) berekend met de Stewart-Hamilton thermodilution vergelijking en is gebaseerd op temperatuurveranderingen in delongslagader na infusie van kamertemperatuur zoutoplossing 21. - Verwijder de SG katheter. Plaats een 8 F Fogarty katheter door de mantel 9 F in de halsader en plaats deze in de inferieure vena cava.
- Kalibreren de druk signaal van de PV-lus katheter met behulp van de "Course" en "Fijn" knop, terwijl de tip in 0,9% zoutoplossing blijft. Voer vervolgens de gemeten SV in het systeem.
- Schuif de PV lus katheter door de huls 8 F in de halsslagader en centreren de tip in de linker ventrikel (LV) onder fluoroscopie.
- Selecteer de grootste adequaat geplaatst-segment door het uitzetten van het ruwe geleiding signaal tegen de druk signaal. Zorg ervoor dat de druk-geleiding loops zijn rechthoekige vorm. Fasesignaal wordt verwacht dat een sinus spoor met waarden tonen tussen 3 en 5 graden. Pauze ventilatie en het uitvoeren van een baseline scan om de geleiding te converteren naar Volume.
- Accepteer de basisgegevens doorAls u op "Doorgaan" wanneer de signalen stabiel zijn (geen aritmie), hartslag is gelijk aan ECG of de druk afgeleid hartslag en end-systolische (ES) / eind-diastolische (ED) geleiding afdoende worden gedetecteerd door het systeem 20.
OPMERKING: De laatste kan worden geverifieerd door het uitzetten van het ruwe conductantiesignaal tegen het druksignaal en vergelijking ES / ED geleiding afgeleide waarden van de basislijn scan realtime geleiding. Als een van de bovenstaande eisen niet wordt voldaan, de procedure herhalen.
- Accepteer de basisgegevens doorAls u op "Doorgaan" wanneer de signalen stabiel zijn (geen aritmie), hartslag is gelijk aan ECG of de druk afgeleid hartslag en end-systolische (ES) / eind-diastolische (ED) geleiding afdoende worden gedetecteerd door het systeem 20.
- Acquire basislijn druk-volume lussen door het opnemen van 10-12 opeenvolgende beats tijdens apneu door pauzeren ventilatie.
- Pomp de Fogarty katheter onder fluoroscopische begeleiding voorbelasting verminderen en opnemen 10-12 opeenvolgende slagen zoals hierboven beschreven. Controleer systolische bloeddruk blijft> 60 mmHg en geen aritmieën verstoren de metingen.
- Verwijder de Fogarty en PV loop katheters. Houd het opnemen arteriële pressure vóór en tijdens het verwijderen van de PV lus katheter inschakelen corrigeren van afwijking druk (dwz ex vivo voor en na de procedure basislijn drukverschil).
OPMERKING: het dier onbeheerd achter, totdat het voldoende bewustzijn heeft herwonnen om borstligging handhaven. Heeft een dier dat een operatie heeft ondergaan om het gezelschap van andere dieren tot volledig hersteld niet meer terug. - Voer offline analyse van geometrische metingen en functionele parameters met gevalideerde software 22.
4. Area At Risk (AAR) en de grootte van het infarct (IS) Kwantificering
- Ontbinden 1,00 g Evans blauw (NB 23, toxisch) in 50 ml 0,9% zoutoplossing, vul twee 50 ml Luer lock spuiten met 20 ml en 30 ml van 2% Evans blauwe oplossing respectievelijk en laten kamertemperatuur.
LET OP: Het werk in een zuurkast en draag een stofmasker om de blootstelling aan gevaarlijke stoffen en het gebruik van handschoenen en een veiligheidsbril om contact fr te voorkomen beperkenOM huid en ogen. - Vertaald nemen voorzorgsmaatregelen, oplossen 1% 2,3,5-trifenyl-tetrazoliumchloride (TTC) (LET, irriterend) bij 37 ° C 0,9% zoutoplossing en laten 37 ° C.
- Chirurgisch voorbereiding het dier vasculaire toegang tot beide halsslagaders verkrijgen. Voer een sternotomie om directe visualisatie van het effect van in vivo Evans blauw infusie 5.
- Plaats een 7 F en een 8 F inbrenghuls in de respectieve halsslagader. Als alternatief, sluit beide inbrenger hulzen in één halsslagader of gebruik maken van een van de dij slagaders voor een van beide het begeleiden van katheters.
- Sluit twee standaard Y-connectors naar een 7 F JL4 en een 8 F JL4 respectievelijk geleidekatheter. Voor een femorale benadering, gebruik dan een JR4 voor de rechter kransslagader (RCA) en een JL4 voor de linker belangrijkste coronaire (LCMA). Sluit een extra drie-weg kraan met 10 cm verlenging van beide Y-connectors.
- Dien 100 IE / kg heparine. Plaats de 8 F JL4 begeleiden catheter in het ostium van de LMCA via één van twee inbrenghulzen.
- Met een 0,014 "voerdraad, vooraf een coronaire dilatatie katheter door de katheter LCMA en plaats de ballon op de plaats waar coronaire occlusie uitgevoerd storingsindicator inductie. Nog niet te blazen.
- Plaats de tweede 8 F JL4 geleidingskatheter in het ostium van de RCA via de tweede inbrenghuls.
- Voer een coronaire angiografie (CAG) door infusie van contrastmiddel fluoroscopie correcte positionering van zowel geleidingskatheters en de ballon in de kransslagaders, met behulp achterwaartse en LAO 30 ° uitzicht bevestigen.
- Bevestig de twee 50 ml spuiten met 30 ml (LCMA) en 20 ml (RCA) 2% Evans blauw aan de respectievelijke drie-weg taps bevestigd aan de Y-connectoren op geleidingskatheters.
- Blaas de ballon en bevestigen occlusie van de kransslagader door CAG. Alleen wanneer de ballon volledig blokkeert de doorgang van elke contrastmiddel te injecteren Evans blue dgij door beide geleidekatheters (5 ml / s) terwijl de ballon is opgeblazen.
- Direct na voltooiing van Evans blauw infusie induceren ventriculaire fibrillatie door een 9 V batterij in de niet-geïnfarceerde deel van het hart.
- Incise de vena cava om druk te verminderen en ervoor te zorgen dat een zuigkracht unit is beschikbaar om voor de afvoer van bloed.
- Leeglopen van de ballon, trekken deze samen met zowel het begeleiden van katheters en explantatie het hart door het ontleden van omliggende membranen. Een dwarse dwars door de grote schepen (dat wil zeggen, aorta, longslagader / aderen) zorgt voor volledige explantatie. Snel wassen bloed en overtollige kleurstof op het buitenoppervlak en de cardiale holten middels 0,9% zoutoplossing.
- ontleden voorzichtig de linker ventrikel en bezuinigen in 5 gelijke 10 mm dikke panelen van apex tot basis, in een vlak evenwijdig aan de atrioventriculaire (AV) groef.
- Fotograferen beide zijden van alle vijf segmenten afzonderlijk onder omgevingslicht,als mogelijke Evans blauwe uitwasperiode optreden in de volgende stap. Voor de kalibratie, zorg ervoor dat een heerser in het beeld aanwezig is.
- Incubeer gedurende 10 min in 1% TTC oplossing bij 37 ° C, draaien de delen rond na 5 min gelijke kleuring.
- Nogmaals, fotograferen beide zijden van alle vijf segmenten afzonderlijk onder omgevingslicht en zorg ervoor dat een heerser is zichtbaar in het beeld voor de kalibratie.
- Weeg alle segmenten. Gebruik software geschikt voor de analyse 5. Bij het gebruik van ImageJ (versie 1.47), klikt u op de knop "rechte lijn". Nu, trek een rechte lijn met een bekende afstand met de liniaal in de afbeelding (bijvoorbeeld 5 cm). Klik op "Analyseren" -> "Set schaal" en voer de afstand in het vak "bekende afstand". Deze procedure maakt het mogelijk voor de kalibratie van de afstand in pixels op SI-eenheden van lengte.
- Met de knop "Polygon selecties", selecteert u de totale oppervlakte die overeenkomt met het LV myocard in de huidige imleeftijd, klikt u op "Analyze" -> "Measure" om metingen te verwerven. Voer deze procedure voor beide zijden van elk stuk myocardium en gemiddelde per segment.
- Vermenigvuldigd met het gewicht van het deel in verhouding tot het totale gewicht van alle vijf segmenten en het gemiddelde van deze metingen voor alle segmenten.
- Voer vergelijkbare metingen voor risicogebied (AAR) en de grootte van het infarct (IS). Divide IS / AAR, AAR / LV en IS / LV en vermenigvuldig met 100% aan de respectievelijke uitkomstmaten 5 te verkrijgen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
3D Transesophageal echocardiografie
3D transesofagale echocardiografie (TEE-3D) kan worden gebruikt voor de beoordeling van globale hartfunctie. Na AMI, globale hartfunctie verschilt van gezonde uitgangswaarden. Met name de linker ventrikel ejectiefractie (LVEF) afneemt vanaf 59 ± 4% tot 37 ± 6% na één week van reperfusie (n = 10) (GPJ van Hout, 2015). Een verhoging eindsystolisch volume (51 ± 7-82 ± 13 ml) en een afname van het slagvolume (74 ± 11-47 ± 8 ml) wordt ook waargenomen, terwijl eind-diastolische volume verschilt niet tussen beide tijdstippen (125 ± 14-129 ± 13 ml). Representatieve beelden één week na een myocardinfarct (ischemie-reperfusie) worden weergegeven in figuur 3. In onze ruime ervaring, hebben we niet tegengekomen eventuele complicaties in verband met TEE.
t "fo: keep-together.within-page =" 1 ">-Toegang op basis van druk-volume LoopsDruk-volume (PV) lussen kunnen beide worden gebruikt om globale hartfunctie en specifieke intrinsieke myocardiale spiereigenschappen beoordelen. Uitkomstmaten van de voormalige kan gemakkelijk worden berekend op basis van de grafieken in figuur 4A en omvatten EDV (rechtsonder), ESV (linksboven) en LVEF ((EDV - ESV) / EDV x 100%). Zowel ESV en EDV geven belangrijke informatie over de linker hartkamer geometrie en LVEF is een belangrijke maatstaf voor het bepalen van de linker hartkamer pompfunctie. Een eerdere studie vergeleek-toegang op basis van PV loops gouden standaard cardiale magnetic resonance imaging (CMRI) in een varken model van AMI 24. Na acht weken, PV loop metingen aanzienlijk overschat zowel ESV en EDV. Wat echter LVEF werd geen significant verschil waargenomen tussen PV lussen en CMRI. Bovendien zijn zowel technieken toonde een redelijk goede correlatie van EDV en LVEF.
Voor intrinsieke cardiale prestaties kunnen verschillende metingen worden afgeleid uit PV-lussen, zoals end-systolische en eind-diastolische druk-volume relatie (ESPVR; EDPVR) 25. Representatieve PV lus beelden met voorspanning reductie en enkele voorbeelden van systolische en diastolische functionele parameters zijn weergegeven in figuur 4B. De ESPVR helling afneemt, wat aangeeft verminderde contractiliteit. Waardevolle aanvullende functionele parameters die kunnen worden ontleend aan PV lussen worden in tabel 1.
Infarct Size / Area At Risk kwantificering
Bij vrouwelijke Dalland Landrace varkens (6 maanden 60 - 70 kg), occlusie van de linker anterior dalende slagader (LAD) direct distaal van de eerste septum en de eerste diagonale tak during 75 minuten leidt tot een risicogebied (AAR) van 22 ± 2% van de linker ventrikel (LV) (n = 5) (GHJM Ellenbroek, 2015). Infarctgrootte vormt 16 ± 2% van de linker hartkamer en 73 ± 7% van de AAR. Deze vrij grote IS / AAR is gekozen als patiënten met een grotere infarctgrootte zijn meer vatbaar voor het ontwikkelen van hartfalen dan patiënten met een kleinere infarctgrootte. Bij varkens, kan het grootste therapeutische voordeel derhalve worden opgedaan bij de toepassing van 75 minuten van ischemie. Bovendien hebben de grotere infarctgrootte, hartfunctie verslechtert, waardoor voor functionele verbetering ook. Bij een kortere index ischemie wordt toegepast, hartinfarct grootte lager en functie is slechts licht verminderde, waardoor slechts een zeer klein venster van functionele verbetering. Figuur 5 toont een representatief voorbeeld van een TTC en Evans blauw kleuring die duidelijke toelaat identificatie van de 3 zones: 1) afgelegen myocard, 2) AAR en 3) geïnfarceerd myocardium <./ P>
Figuur 1. Tijdlijn van het experimentele protocol. Deze tijdlijn geeft een overzicht van de belangrijkste experimentele stappen in de gebruikte varken AMI model. Adequate inductie van de anesthesie is vereist voor elke meting. Tijdsaanduidingen kan worden waargenomen onder elke procedure. Infarctgrootte wordt bij voorkeur bepaald na 24-72 uur. 3D-TEE en PV loop data-acquisitie kan worden uitgevoerd bij aanvang en op korte en lange termijn follow-up. De eerste uren na AMI, ritmestoornissen zijn frequent en kunnen sterk interfereren met cardiale hemodynamica en daarmee te voorkomen dat betrouwbare data-acquisitie. AMI: acuut myocardinfarct; 3D-STUK: driedimensionale transesophageal echocardiografie; PV lus:. Druk-volume lus Klik hier om een grotere versio bekijkenn van deze figuur.
Figuur 2. Plaatsing en Overname van 3D TEE Beelden. Anteroposterior (A) en mediolateral (B) X-ray beelden van de 3D-TEE probe positionering in de slokdarm. Beeldacquisitie volgt op korrekte weergave van het linker atrium, linker ventrikel en aorta (C) en een loodrechte beeld van zowel linker atrium en linker ventrikel (D). 3D-STUK:. Driedimensionale transesophageal echocardiografie Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3. Volledige Volume 3D-TEE Beelden van de linker hartkamer. (A, B). Een vergroot voorbeeld (C) van meerdere dwarsdoorsnedebeelden (D) van de linker ventrikel wordt weergegeven in de onderste helft paneel. 3D-STUK:. Driedimensionale transesophageal echocardiografie Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4. Pressure-volume Beelden van de Lijn bij aanvang en na een myocardinfarct. Vertegenwoordiger PV lus beelden tijdens apneu (bijv., Pauzeren ventilatie) bij aanvang (blauw) en acht weken na AMI(red) (A). Verhogingen EDV en ESV en een afname van SV kan worden waargenomen, wat wijst op een afname van LVEF (%). PV lus beelden met preload reductie worden gebruikt om de intrinsieke hartfunctie parameters (B) te beoordelen. Vergeleken met de uitgangswaarde, infarct myocard toont een daling van de contractiliteit zoals afgeleid uit de ESPVR (rechte blauwe en rode lijnen). PV loop: druk-volume lus; AMI: acuut myocardinfarct; EDV: eind-diastolische volume; SV: slagvolume; LVEF: linkerventrikel ejectiefractie; ESPVR:. End-systolische druk-volume relatie Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 5. infarctgrootte en Area-at-risk kleuring. Representatief beeld van de grootte van het infarct en het gebied-at-risk kleuring of de linkerventrikel na een acuut myocard infarct (75 minuten) en daaropvolgende reperfusie gedurende drie dagen. (Bloederige) infarct weefsel kan worden waargenomen in roze bruin en grijs-wit, terwijl het grensgebied rood is gekleurd. Omringende blauw-gekleurde gebieden geven remote myocard. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| rekenvolumina | Pressure parameters | Laden-onafhankelijke parameters | anders | |||
| systolische | diastolische | systolische | diastolische | systolische | diastolische | anders |
| ESV | EDV | ESP | EDP | ESPVR | EDPVR | HR |
| dP / dT | dP / dT | E es | PRSW | SW | ||
| derivaten | τ (tau) | ESV100 | PRSW | |||
| LVEF, SV, CO | PHT | Ea | dP / dV | |||
Tabel 1. Waardevolle Functionele Parameters die kunnen worden afgeleid van de druk-volume Loops. Onderverdeeld in volume, druk en belasting-onafhankelijke parameters, tabel beschrijft de meest gebruikte (systolisch en diastolisch) parameters uit PV lussen. PV ronde: druk-volumeloops; ESV: eind-systolisch volume; EDV: eind-diastolische volume; LVEF: linkerventrikel ejectiefractie; SV: slagvolume; CO: hartminuutvolume; ESP: end-systolische druk; dP / dT: derivaat van druk; τ (tau): isovolumische ontspanning constant; PHT: druk half-time; ESPVR: end-systolische druk-volume relatie; E es: end-systolische elasticiteit; ESV100: eind-systolische volume gecorrigeerd voor druk (100 mmHg); E a: arteriële elasticiteit; EDPVR: eind-diastolische druk-volume relatie; PRSW: preload rekruteerbare beroerte werk; HR: hartslag; SW: beroerte werk; dP / dV: EDPVR helling (kamer stijfheid).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Remodellering is grotendeels afhankelijk van myocardiale infarctgrootte en de kwaliteit van myocardiaal infarct repareren 6,26. Aan de voormalige op een gestandaardiseerde manier te beoordelen, de huidige manuscript biedt een elegante methode van in vivo infusie van Evans blauw gecombineerd met ex vivo TTC vlekken, die is gevalideerd en veelvuldig gebruikt 8,16,27,28. Deze methode maakt kwantificering van het risicogebied (AAR) en infarctgrootte in relatie tot AAR 16. De huidige aanpak vermindert de kans op kleurstofdiffusie in de AAR, het infarct of - malpositioning - papillaire spier, aangezien het niet nodig myocardiale punctie. Bovendien is er geen behoefte aan externe ligatie van de kransslagader, die onnauwkeurig, onnauwkeurig kunnen zijn en soms het myocardium beschadigen. Een alternatieve methode combineert katheter gebaseerde Evans blauw infusie in de LV en cross-klemmen van de aorta ascendens 29 </ Sup>, ongewenst om verschillende redenen. Het vastklemmen afsluit de linker ventrikel geleidekatheter, belemmert Evans blauwe infusie in de LV. Daarnaast kan compressie en trekkrachten leidt tot LCMA katheter en intracoronaire ballon malpositioning en onnauwkeurig AAR metingen. Aangezien ballon occlusie van de LAD vereist geleidekatheter positionering in de LCMA, coronaire vulling van de LV beperkt, waardoor Evans blue vermelding van de LV in de kransslagader.
Echter, hoewel superieur aan myocard punctie en cross-klemming van de stijgende aorta, de techniek die in dit manuscript vereist enige voorzorgsmaatregelen. Volledige occlusie van (een van) de kransslagaders door een belemmerende geleidingskatheter moet worden voorkomen. Dit kan worden gecontroleerd door het bewaken wash-out en hogere druk en kan gewoonlijk worden vermeden door lichtjes terugtrekken van de geleidingskatheter van het coronaire ostium. Als onvermijdelijk, verkorten de tijd dat de GUIDing katheter is gepositioneerd in de kransslagader zoveel mogelijk bereiding van andere delen van het protocol. Bovendien, zorg ervoor dat de ballon volledig afsluit het doelvat voordat Evans blauwe infusie.
Toen Evans blauw infusie is voltooid, induceren VF en incise de vena cava om de bloeddruk loslaat voordat de ballon leeglopen en de katheter terugtrekken om Evans blauw diffusie te voorkomen in de AAR. Men dient voorzichtig maar stevig plaats de geleidingskatheter in de coronaire ostium, waardoor diffusie van Evans blauw in zowel de LAD en LCx. Bovendien moet Evans blauw infusiesnelheden niet te hoog zijn omdat beperkte stroom in de kransslagaders kan leiden tot Evans blue wash-out in de systemische circulatie. Hoewel selectief toegediend in de kransslagaders, Evans blauwe diffusie in de systemische circulatie niet volledig voorkomen. Daarom histologische analyse van andere niet-hartweefsel (bijv spleen kan nier) nog problematisch. Gelijktijdig TTC co-infusie in de AAR is al eerder beschreven, maar is ongewenst in onze mening, als TTC niet het deel van de AAR belemmerd door de ballon te bereiken. Bovendien eerdere analyses blijkt dat TTC kunnen reageren met een resterende intravasale bloed in de infarct stippellijn overlappen met de rode kleur in de niet-infarct AAR 30. Toekomstige toepassingen van deze techniek kan zijn om niet-cardiale cellen behouden door het belemmeren bloedstroom in de systemische circulatie. Dit kan worden bereikt door de ballon obstructie van de thoracale aorta via een femorale benadering.
Echocardiografie-to-date blijft een hoeksteen voor de hartfunctie evaluatie in zowel klinische zorg en de verschillende diermodellen in het cardiovasculair onderzoek. Vanwege de thoracale vorm van Landrace varkens, transthoracale echocardiografie (TTE) is beperkt tot 2-dimensionale uitzicht lange en korte as van de LV 9. Daarom cardiale volumij en LVEF moeten worden geschat door wiskundige benaderingen, zoals de regel van de gewijzigde Simpson, die een cilindrische linker ventrikel morfologie 10 veronderstelt. Door LV remodeling na MI echter cardiale afmetingen te veranderen. Daarom kan dit geometrische veronderstelling worden, waardoor de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van dergelijke metingen 31.
Dit probleem kan opgelost worden door 3D echocardiografie 3D-beelden van het totale linker ventrikel verkrijgen. Bij varkens, LVEF beoordeling door epicardiale echocardiografie 3D toont een uitstekende correlatie met de gouden standaard CMRI 24,32. Dit vereist echter operatie vóór AMI inductie voor basislijnmetingen. Ongeacht de aanpak, dat wil zeggen, open kist vs. subxiphoidal aanpak is invasieve chirurgie voor epicardiale echocardiografie aangetoond cardioprotectieve 12,33,34 te zijn. Gelijktijdig verklevingen hinderen resternotomy, die epicardiale echocardiogra maaktphy onwenselijk nulmetingen in een gesloten kist AMI model.To voorkomen dat deze nadelen, kan 3D-beelden van het hart worden verkregen door middel van 3D-transesophageal echocardiografie (3D-TEE). Deze techniek is draagbaar, overal beschikbaar en maakt seriële metingen en visualisatie van de gehele ventriculaire volume links. Bovendien is betrouwbaar, relatief goedkoop en veilig.
Merk op dat het belangrijk Duw de TEE sonde in de mond en de slokdarm, aangezien eindigend in het diverticulum Zenker en te sterke druk kan leiden tot breuk slokdarm. Aangezien de anatomische relatie tussen de maag en het hart verschilt van mens, 3D-TEE bij varkens niet toestaat Regiometingen (bijvoorbeeld stam, tissue Doppler imaging) en is beperkt tot volumemetingen. In de in de manuscript gegevens, geen toename van EDV 7 dagen na AMI waargenomen. Een langere follow-up periode is nodig om op grote schaal te rijden adverse remodeling, waardoor een verhoogde EDV op verschillende weken follow-up 11.
In tegenstelling tot conventionele echocardiografie, lussen admittantie gebaseerde PV matig overschatten LV volumes, zowel bij aanvang 35 en na 8 weken follow-up 24. Toch hebben redelijk goede correlaties en een hoge mate van overeenkomst met CMRI gevonden. Hoewel PV lus metingen enkele weken na AMI minder nauwkeurig ten opzichte van de uitgangswaarde, LV afmetingen en derivaten daarvan (LVEF) zijn bruikbaar voor de globale beoordeling van de hartfunctie 35.
Bovendien PV lussen specifieke informatie over myocardiale intrinsieke eigenschappen zoals ESPVR. Aangezien regionale functie metingen in TTE en TEE zijn beperkt en epicardiale echocardiografie is ongewenst bij de uitgangssituatie, PV lussen zorgen voor een elegante en veilige techniek voor de beoordeling van de intrinsieke hartfunctie. Zowel de daling in ESPVR helling en de typische shift in V 0 kan worden gebruikt om verschillende geneesmiddelen te vergelijken. Deze klassieke functies zijn gevalideerd in ex vivo hond hart lijden aan pan-ischemie. Derhalve zijn voor regionale ischemie modellen, zoals AMI modellen, deze kenmerken zijn niet altijd aanwezig, die kan worden toegeschreven aan vele factoren, waaronder ventriculaire hermodellering en regionale ischemie zijn de belangrijkste 25,36,37.
Voor een adequate data-acquisitie, is het essentieel om ervoor te zorgen dat er geen aritmie aanwezig zijn bij het converteren geleiding om het volume en bij de aankoop van PV loops. Als ritmestoornissen aanwezig zijn, de positie van de PV-loop katheter, zodat het niet het myocard niet irriteert. De toediening van anti-aritmica (bijvoorbeeld 150-300 mg amiodaron) kan ook helpen. Merk echter op dat PV loop overname binnen enkele uren na een acuut myocardinfarct is niet betrouwbaar als gevolg van frequente hartritmestoornissen (bijv premature ventriculaire complexen, bigemini). </ P>
Enigszins voortbewegen of terugtrekken van de PV lus katheter in de LV of de spierwand kan ook helpen om de vorm van de PV lussen verbeteren. Na het wijzigen van PV loop katheter positionering, altijd double-check dat de grootste adequaat geplaatst segment is geselecteerd.
Kortom, de huidige papieren introduceert drie methoden voor cardiale evaluatie in een eerder beschreven varken AMI model met extra waarde voor de evaluatie van nieuwe therapieën om de last van de aanhoudende hartfalen epidemie te verlagen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3-dimensional Transesophageal Echocardiography | |||
| iE33 ultrasound device | Philips | - | |
| X7-2t transducer | Philips | - | |
| Aquasonic® 100 ultrasound transmission gel | Parker Laboratories Inc. | 01-34 | Alternative product can be used |
| Battery handle type C (laryngoscope handle) | Riester | 12303 | |
| Ri-Standard Miller blade MIL 4 (laryngoscope blade) | Riester | 12225 | |
| Qlab 10.0 (3DQ Advanced) analysis software | Philips | - | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Pressure-volume loop acquisition | |||
| Cardiac defibrillator | Philips | ||
| 0.9% Saline | Braun | ||
| 8 F Percutaneous Sheath Introducer Set | Arrow | CP-08803 | Alternative product can be used |
| 9 F Radifocus® Introducer II Standard Kit | Terumo | RS*A90K10SQ | Alternative product can be used |
| 8 F Fogarty catheter | Edward Life Sciences | 62080814F | Alternative product can be used |
| 7 F Criticath™ SP5107H TD catheter (Swan-Ganz) | Becton Dickinson (BD) | 680078 | Alternative product can be used |
| Ultraview SL Patient Monitor and Invasive Command Module (external cardiac output device) | Spacelabs Healthcare | 91387 | Alternative product can be used |
| ADVantage system™ | Transonic SciSense | - | |
| 7 F Tetra-polar admittance catheter (7.0 VSL Pigtail / no lumen) | Transonic SciSense | - | |
| Multi-channel acquisition system (Iworx 404) | Iworx | - | |
| Labscribe V2.0 analysis software | Iworx | - | Alternative product can be used |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Infarct size / area-at-risk quantification | |||
| Diathermy | - | Alternative product can be used | |
| Lebsch knife | - | Alternative product can be used | |
| Hammer | - | Alternative product can be used | |
| Bone marrow wax | Syneture | Alternative product can be used | |
| Klinkenberg scissors | - | Alternative product can be used | |
| Retractor | - | Alternative product can be used | |
| Surgical scissors | - | ||
| 7 F Percutaneous Sheath Introducer Set | Arrow | CP-08703 | Alternative product can be used |
| 8 F Percutaneous Sheath Introducer Set | Arrow | CP-08803 | Alternative product can be used |
| 7 F JL4 guiding catheter | Boston Scientific | H749 34357-662 | Alternative product can be used |
| 8 F JL4 guiding catheter | Boston Scientific | H749 34358-662 | Alternative product can be used |
| COPILOT Bleedback Control Valves | Abbott Vascular | 1003331 | Alternative product can be used |
| BD Connecta™ | Franklin Lakes | 394995 | Alternative product can be used |
| Contrast agent | Telebrix | ||
| Persuader 9 Steerable Guidewire 9 (0.014", 180 cm, straight tip), hydrophilic coating | Medtronic Inc. | 9PSDR180HS | Alternative product can be used |
| SAPPHIRE™ Coronary Dilatation Catheter (PTCA balloon suitable for the size of the particular coronary artery (2.75 - 3.25 mm)) | OrbusNeich | 103-3015 | Alternative product can be used |
| Evans Blue | Sigma-Aldrich | E2129-100G | Toxic. Alternative product can be used |
| 2,3,5-triphenyl-tetrazolium chloride (TTC) | Sigma-Aldrich | T8877-100G | Irritant. Alternative product can be used |
| 9 V Battery | - | - | |
| Ruler | - | - | |
| Photocamera | Sony | - | |
| ImageJ | National Institutes of Health | - | Alternative product can be used |
References
- Mosterd, A., Hoes, A. W. Clinical epidemiology of heart failure. Heart. 93 (9), 1137-1146 (2007).
- Nichols, M., et al. European Cardiovascular Disease Statistics. , Brussels. (2012).
- Krumholz, H. M., et al. Reduction in Acute Myocardial Infarction Mortality in the United States. JAMA. 302 (7), 767-773 (2010).
- Go, A. S., et al. Heart disease and stroke statistics - 2013 update: A Report from the American Heart Association. Circulation. 127 (1), (2013).
- Koudstaal, S., et al. Myocardial infarction and functional outcome assessment in pigs. J. Vis. Exp. (86), e51269 (2014).
- Chareonthaitawee, P., Christian, T. F., Hirose, K., Gibbons, R. J., Rumberger, J. A. Relation of initial infarct size to extent of left ventricular remodeling in the year after acute myocardial infarction. J. Am. Coll. Cardiol. 25 (3), 567-573 (1995).
- Yellon, D. M., Hausenloy, D. J. Myocardial reperfusion injury. N. Engl. J. Med. 357 (11), 1221-1235 (2007).
- Suzuki, Y., Lyons, J. K., Yeung, A. C., Ikeno, F. In vivo porcine model of reperfused myocardial infarction: In situ double staining to measure precise infarct area/area at risk. Catheter Cardiovasc. Interv. 71 (1), 100-107 (2008).
- Weidemann, F., et al. Myocardial function defined by strain rate and strain during alterations in inotropic states and heart rate. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 283 (2), H792-H799 (2002).
- Mercier, J. C., et al. Two-dimensional echocardiographic assessment of left ventricular volumes and ejection fraction in children. Circulation. 65 (5), 962-969 (1982).
- De Jong, R., et al. Cardiac Function in a Long-Term Follow-Up Study of Moderate and Severe Porcine Model of Chronic Myocardial Infarction. Biomed. Res. Int. 2015, 1-11 (2015).
- Van Hout, G. P. J., et al. Invasive surgery reduces infarct size and preserves cardiac function in a porcine model of myocardial infarction. J. Cell. Mol. Med. , 2655-2663 (2015).
- Meybohm, P., et al. Assessment of left ventricular systolic function during acute myocardial ischemia: A comparison of transpulmonary thermodilution and transesophageal echocardiography. Minerva Anestesiol. 77 (2), 132-141 (2011).
- Gruenewald, M., et al. Visual evaluation of left ventricular performance predicts volume responsiveness early after resuscitation from cardiac arrest. Resuscitation. 82 (12), 1553-1557 (2011).
- Bolli, R., Becker, L., Gross, G., Mentzer, R., Balshaw, D., Lathrop, D. A. Myocardial protection at a crossroads: The need for translation into clinical therapy. Circ. Res. 95 (2), 125-134 (2004).
- Timmers, L., et al. Exenatide reduces infarct size and improves cardiac function in a porcine model of ischemia and reperfusion injury. J. Am. Coll. Cardiol. 53 (6), 501-510 (2009).
- Csonka, C., et al. Measurement of myocardial infarct size in preclinical studies. J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 61 (2), 163-170 (2010).
- Law, R., Katzka, D. A., Baron, T. H. Zenker's Diverticulum. Clin. Gastroenterol. Hepatol. 12 (11), 1773-1782 (2014).
- Philips Healthcare. QLAB 10.0 Quick Card: 3DQ and 3DQ Adv measurements guide. , (2013).
- Transonic. ADV500 Pressure-Volume Measurement System Use and Care Manual, version 5. , (2006).
- Schramm, W. Is the cardiac output obtained from a Swan-Ganz catheter always zero? J. Clin. Monit. Comput. 22 (6), 431-433 (2008).
- iWorx. LabScribe 3: Software Manual for Pressure-Volume Analyses. , (2014).
- Hueper, W. C., Ichniowski, C. T. Toxicopathologic studies on the dye T-1824. Arch. Surg. 48 (1), 17-26 (1944).
- Van Hout, G. P. J., et al. Admittance-based pressure-volume loops versus gold standard cardiac magnetic resonance imaging in a porcine model of myocardial infarction. Physiol. Rep. 2 (4), 1-9 (2014).
- Burkhoff, D., Mirsky, I., Suga, H. Assessment of systolic and diastolic ventricular properties via pressure-volume analysis: a guide for clinical, translational, and basic researchers. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. Heart Circ. Physiol. 289 (2), H501-H512 (2005).
- Frangogiannis, N. G. The inflammatory response in myocardial injury, repair, and remodelling. Nat. Rev. Cardiol. 11 (5), 255-265 (2014).
- Fishbein, M., et al. Early phase acute myocardial infarct size quantification: validation of the triphenyl tetrazolium chloride tissue enzyme staining technique. Am. Heart. J. 101 (5), 593-600 (1981).
- Arslan, F., et al. Treatment with OPN-305, a humanized anti-toll-like receptor-2 antibody, reduces myocardial ischemia/reperfusion injury in pigs. Circ. Cardiovasc. Interv. 5 (2), 279-287 (2012).
- Meyns, B., Stolinski, J., Leunens, V., Verbeken, E., Flameng, W. Left ventricular support by Catheter-Mountedaxial flow pump reduces infarct size. J. Am. Coll. Cardiol. 41 (7), 1087-1095 (2003).
- Khalil, P. N., et al. Histochemical assessment of early myocardial infarction using 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride in blood-perfused porcine hearts. J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 54 (3), 307-312 (2006).
- Gardner, B. I., Bingham, S. E., Allen, M. R., Blatter, D. D., Anderson, J. L. Cardiac magnetic resonance versus transthoracic echocardiography for the assessment of cardiac volumes and regional function after myocardial infarction: an intrasubject comparison using simultaneous intrasubject recordings. Cardiovasc. Ultrasound. 7, 38 (2009).
- Santos-Gallego, C., et al. 3D-Echocardiography Demonstrates Excellent Correlation With Cardiac Magnetic Resonance for Assessment of Left Ventricular Function and Volumes in a Model of Myocardial Infarction. J. Am. Coll. Cardiol. 59 (13), E1564 (2012).
- Keith Jones,, W,, et al. Peripheral nociception associated with surgical incision elicits remote nonischemic cardioprotection via neurogenic activation of protein kinase C signaling. Circulation. 120, Suppl 1. S1-S9 (2009).
- Gross, G. J., Baker, J. E., Moore, J., Falck, J. R., Nithipatikom, K. Abdominal Surgical Incision Induces Remote Preconditioning of Trauma (RPCT) via Activation of Bradykinin Receptors (BK2R) and the Cytochrome P450 Epoxygenase Pathway in Canine Hearts. Cardiovasc. Drugs Ther. 25 (6), 517-522 (2011).
- Van Hout, G. P. J., de Jong, R., Vrijenhoek, J. E. P., Timmers, L., Duckers, H. J., Hoefer, I. E. Admittance-based pressure-volume loop measurements in a porcine model of chronic myocardial infarction. Exp. Physiol. 98 (11), 1565-1575 (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 (5 Pt 1), H773-H780 (1983).
- Steendijk, P., Baan, J., Der Velde, E. T. V. an, Baan, J. Effects of critical coronary stenosis on global systolic left ventricular function quantified by pressure-volume relations during dobutamine stress in the canine heart. J. Am. Coll. Cardiol. 32 (3), 816-826 (1998).
