Summary
Pålitelig og nøyaktig utfallet vurdering er nøkkelen for oversettelse av prekliniske terapi i klinisk behandling. Den gjeldende dokumentet beskriver hvordan du vurdere tre klinisk relevante primære resultatparametre av hjertefunksjon og skade i en gris akutt hjerteinfarkt modell.
Introduction
Hjertesvikt med redusert ejeksjonsfraksjon (HFrEF) står for ca 50% av alle hjertesvikt tilfeller påvirker anslagsvis 1-2% av mennesker i den vestlige verden en. Den mest utbredte årsaken er akutt hjerteinfarkt (AMI). Som akutt dødelighet etter akutt hjerteinfarkt har falt betydelig på grunn av økt bevissthet og bedre behandlingstilbud, har fokus flyttet mot sin kroniske følgetilstander; den mest fremtredende vesen HFrEF 2,3. Sammen med økende helsekostnader 4, den økende epidemi av hjertesvikt understreker behovet for romanen diagnostikk og terapi, som kan studeres i et svært translasjonell svin modell av uønskede ombygging etter AMI som tidligere beskrevet fem.
Begge, determinanter (f.eks infarktstørrelse) og funksjonelle vurderinger (f.eks ekkokardiografi) av uønskede ombygging blir ofte brukt for effektiv testing av nye terapeutiske midler, noe som indikerer behovet for reliable og forholdsvis rimelige metoder. Formålet med den gjeldende papir er å dekke dette behovet ved å innføre viktige og pålitelige effektmål for effektiv testing i en gris modell av akutt hjerteinfarkt. Disse inkluderer infarktstørrelse (IS) i forhold til området i fare (AAR), 3D transesophageal ekkokardiografi (3D-TEE) og detaljert adgang baserte trykk volum (PV) sløyfe oppkjøpet.
Infarktstørrelse er den viktigste determinant av uønskede ombygging og overlevelse etter AMI 6. Selv om rettidig reperfusjon av iskemisk hjertemuskelen kan berge reversibelt skadde cardiomyocytes og begrense infarktstørrelse, reperfusjon seg selv forårsaker ytterligere skade ved generering av oksidativt stress og et uforholdsmessig betennelsesreaksjon (iskemi-reperfusjon skade (IRI)) 7. Derfor IRI er blitt identifisert som et lovende terapeutisk mål. Evnen av nye terapeutiske midler for å redusere infarktstørrelse er kvantifisert ved å bestemme infarktstørrelsen i relasjontil området i fare (AAR). AAR kvantifisering er obligatorisk å korrigere for inter-individuell variasjon i koronaranatomien dyremodeller, som en større AAR fører til en større absolutt infarktstørrelsen. Siden infarktstørrelsen er direkte relatert til hjerteytelse og myokardial kontraktilitet, kan variasjoner i AAR påvirke studere effektmål uavhengig av behandlingsmetoder 8.
Tredimensjonal transesophageal ekkokardiografi (3D-TEE) er en trygg, pålitelig og viktigst, klinisk relevant billig metode for å måle hjertefunksjonen ikke-invasiv. Mens transtorakal ekkokardiografi (TTE) bilder er begrenset til 2D parasternal lange og korte aksen utsikt i griser 9, kan 3D-TEE brukes for å oppnå fullstendig tre-dimensjonale bilder av venstre ventrikkel. Derfor krever det ikke matematiske tilnærmelser av venstre ventrikkel (LV) volumer som den modifiserte Simpsons regel 10. Sistnevnte faller kort av korrectly estimering LV volumer etter LV remodeling på grunn av mangel av den sylindriske geometri 11. Videre er 3D-TEE å foretrekke fremfor epikardiell ekkokardiografi som det ikke krever kirurgisk inngrep, som har blitt observert å utøve kardioprotektive virkninger i den foreliggende modellen 12. Selv om bruken av 2D-TEE for vurdering av myokardfunksjon har blitt beskrevet før 13,14, begrensninger vedrørende ventrikkel geometrien er lik de observerte i 2D-TTE og avhenger av omfanget av LV ombygging. Derfor, jo større infarkt (og dermed høyere er sannsynligheten for hjertesvikt), jo mer sannsynlig 2D-målinger blir feil ved uriktige geometriske forutsetninger og jo høyere behovet for 3D-teknikker.
Ikke desto mindre er de fleste avbildningsmodaliteter begrenset i sin evne til å vurdere iboende funksjonelle egenskapene til hjertemuskelen. PV loops gi slike relevant tilleggsinformasjon og anskaffelses er derforbeskrevet i detalj nedenfor.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle dyreforsøk ble godkjent av etisk komité for forsøk med dyr ved University Medical Center Utrecht (Utrecht, Nederland) og i samsvar med 'Guide for omsorg og bruk av forsøksdyr ".
MERK: Protokollen for å utføre en lukket bryst ballong okklusjon er ikke en del av den aktuelle manuskript og er beskrevet i detalj et annet sted 5. Kort sagt, griser - er (60 70 kg) utsatt for 75 min transluminal ballong okklusjon av midtdelen av venstre fremre nedstigende arterie (LAD).
Begge kan tredimensjonale transesophageal ekkokardiografi (3D-TEE) og trykk-volum (PV) loop-målinger utføres ved baseline, kortsiktig og langsiktig oppfølging. Merk at disse målingene anses upålitelig i de første timene etter hjerteinfarkt på grunn av hyppige arytmier i denne fasen. Infarktstørrelse (IS) og areal-at-risk (AAR) målinger er Fortrinnsvis kany vurderes på kort sikt oppfølging (24-72 timer) 15,16, siden endringer i microvasculature og videregående hjerteinfarkt arr tynning kulminere i mindre pålitelige resultater. Infarktstørrelse farging blir utført ved anvendelse av 2,3,5-trifenyltetrazoliumklorid (TTC) (FORSIKTIG, irritament), som er ansett som meget reproduserbar og relativt billig. TTC er et hvitt pulver som colorlessly oppløses i saltoppløsning. Ved kontakt med ulike dehydrogenases, konverteres til en mursteinsrød farge. Dermed det diskriminerer mellom levedyktig (rød) og døde hjerteinfarkt vev (hvit). For en oversikt over både invasive og ikke-invasive infarktstørrelsen bestemmelse, blir leserne ledet til en omfattende gjennomgang på dette emnet 17.
Figur 1 viser tidslinjen inkludert anestesi, kirurgisk forberedelse og primære utfallet målinger brukt i denne studien.
1. Medisinering og anestesi
- Sikre at dyret ikke spiser ellerdrikke i minst 5 timer før prosedyren. Forbehandling, anestesi og postoperativ smerte behandlingsprotokoller er blitt beskrevet i detalj andre steder 5.
- Kort sagt, dagen før operasjonen en buprenorfine patch (5 mikrogram / time) påføres huden som er aktive i sju dager for å begrense postoperativ smerte. På operasjonsdagen, sedate griser ved intramuskulær injeksjon på 0,4 mg / kg midazolam, 10 mg / kg ketamin og 0,014 mg / kg atropin. Vent ca 10 - 15 min. Sette inn en 18 G kanyle i en av ørevenene og administrere 5 mg / kg natriumtiopental for å indusere anestesi.
- Intubere grisen ved hjelp av en endotrakealtuben (størrelse 8,5 til griser på 60 - 70 kg). Hvis det er nødvendig, utføre ballong-ventilasjon (frekvens 12 / min) og transportere gris til operasjonssalen.
- Ved ankomst i drift teater, begynner mekanisk positiv trykkventilasjon med FiO 2 0,50 og 10 ml / kg tidevolum og en frekvens på 12 / min med kontinuerligkapnografi opptak.
- Begynn balansert anestesi ved kontinuerlig intravenøs infusjon av en kombinasjon av midazolam (0,5 mg / kg / time), sufentanil (2,5 ug / kg / time) og pancuronium (0,1 mg / kg / time).
- Bekreft anestesi ved å teste hornhinnen refleks og overvåkning av pustemønster (f.eks spontan pusting i kombinasjon med mekanisk ventilasjon indikerer ufullstendig anestesi). Bruk dyrlege salve på øynene for å hindre tørrhet mens dyret er under narkose.
2. 3D transesophageal Ekkokardiografi (TEE)
- For å tillate pulsmåling og datainnsamling, kobler dyret til 5 fører EKG på ekkokardiografi maskinen.
- Plasserer dyret i den høyre sideleie. Pass på at sonden er rett og fleksibel på spissen ved å låse opp drifts stykke.
- Åpne gris munn og forsiktig sett ekkosonde i spiserøret. Om nødvendig, bruk et laryngoskop for visualization. Vær forsiktig for å unngå å havne i normal anatomisk svelget posen, likner en Zenker divertikkel 18.
- Sett sonden for 50 - 60 cm (mål fra spissen av snuten). Sakte rotere sonden og bøy hodet til en venstre anterolaterale posisjon til å visualisere hjertet (Figur 2A - B). Kontroller at alle veggene er godt synlig.
- Bruk "3D hele volumet" på displayet på ekkokardiografi maskin for å vise to vinkelrette bilder av venstre ventrikkel som vist i Figur 2C -. D Så maksimere sektor bredde som blir kjøpt opp ved å velge "FV Opt Volume". Pause ventilasjon ved å midlertidig slå av mekanisk ventilasjon og trykk "Acquire" for å oppnå fulle volummålinger.
- Etter ekko oppkjøpet, pass på at spissen er fleksibel ved å låse opp drifts stykke. Deretter langsomt fjerne proben fra dyret.
MERK: Ikke la the dyr uten tilsyn før det har gjenvunnet nok bevissthet til å opprettholde sternal recumbency. Ikke returner et dyr som har gjennomgått kirurgi i selskap med andre dyr før fullt restituert. - Utfør offline analyse med godkjent programvare som beskrevet tidligere 19.
3. Admittance-baserte trykk-volum Loop Acquisition
- Pre-suge følerspissene til 7 F tetra-polar adgang kateter i 0,9% saltløsning (romtemperatur til 37 ° C) i minimum 20 min for å sikre riktig fuktighet og minimale utgangstrykket drift i løpet av eksperimentet 20.
- Administrere medisiner og bedøvelse som beskrevet i kapittel 1.
- Utfør kirurgisk forberedelse og få tilgang til blodkar som beskrevet tidligere fem.
- Kort sagt, barbere og rense halsen. Desinfisere operasjonsområdet med jod 2% og dekker ikke-sterile deler av griser med sterile kirurgiske forheng.
- Lageen midtre snitt i halsen for å eksponere halspulsåren og indre halsvene. Sette inn en 8 F kappe inn i halspulsåren og en 9 F kappe inn i vena jugularis.
- Sette inn et Swan-Ganz (SG) kateteret gjennom kappen 9 F i halsvenen og kile den i en liten lungearterien ved å blåse opp ballongen ved spissen av kateteret. Etter tilstrekkelig plassering i den perifere delen av lungen, deflatere ballongen. Koble SG til en ekstern blodsirkulasjon enhet.
- Fest en 20 ml sprøyte som inneholder 0,9% sterilt saltvann til injeksjons port som kobles til lumen med mest proksimale debouchment. Mål minuttvolum ved rask infusjon av 5 ml 0,9% saltvann (romtemperatur) og få puls for å beregne slagvolum (SV). Gjenta denne prosedyren tre ganger og beregner gjennomsnittlig SV.
MERK: Minuttvolumet er (automatisk) beregnes ved hjelp av Stewart-Hamilton thermodilution ligningen og er basert på temperaturendringer ilungearterien ved infusjon av romtemperatur saltvann 21. - Fjern SG kateteret. Sett inn en 8 F Fogarty kateter gjennom 9 F skjede i halsvenen og plasser den i vena cava inferior.
- Kalibrere trykksignal av PV sløyfe kateteret ved hjelp av "kurs" og "Fin" -knappen, mens spissen forblir i 0,9% saltvann. Deretter inn den målte SV inn i systemet.
- Advance PV sløyfe kateteret gjennom 8 F skjede i halspulsåren og midtspissen i venstre ventrikkel (LV) under gjennomlysning.
- Velge den største tilstrekkelig plasseres-segment ved å plotte den rå ledningsevnesignalet mot trykksignalet. Pass på at trykk ledningsevne løkker er av rektangel form. Fase signal er ventet å vise en sinus spor med verdier mellom 3 og 5 grader. Pause ventilasjon og utføre en baseline skanne å konvertere Conduktans til Volum.
- Godta baseline data vedtrykke "Fortsett" når signalene er stabile (ingen arytmier), er hjertefrekvens lik EKG eller trykk avledet hjerte priser og end-systolisk (ES) / slutt-diastolisk (ED) ledningsevne er tilstrekkelig registrert av systemet 20.
MERK: Det siste kan bekreftes ved å plotte rå ledningsevnesignalet mot trykksignalet og sammenligne ES / ED ledningsevne verdier avledet fra grunnlinjen skanne til sanntid ledningsevne. Hvis noen av kravene ovenfor ikke er oppfylt, gjenta prosedyren.
- Godta baseline data vedtrykke "Fortsett" når signalene er stabile (ingen arytmier), er hjertefrekvens lik EKG eller trykk avledet hjerte priser og end-systolisk (ES) / slutt-diastolisk (ED) ledningsevne er tilstrekkelig registrert av systemet 20.
- Acquire baseline trykk-volumsløyfer ved opptak 10 - 12 sammenhengende beats under apnea ved pause ventilasjon.
- Blås opp Fogarty kateteret under gjennomlysning for å redusere forspenning og ta 10 - 12 sammenhengende beats som beskrevet ovenfor. Sørg for systolisk blodtrykk forblir> 60 mmHg og ingen arytmier forstyrre målingene.
- Fjern Fogarty og PV sløyfe kateter. Hold opptak arteriell pressure før og under fjernelse av PV-sløyfe kateteret for å gjøre det mulig å korrigere for trykk drift (dvs. ex vivo før og etter prosedyrereferansetrykkforskjell).
MERK: Ikke la dyret uten tilsyn før det har gjenvunnet nok bevissthet til å opprettholde sternal recumbency. Ikke returner et dyr som har gjennomgått kirurgi i selskap med andre dyr før fullt restituert. - Utfør offline analyse av geometriske målinger og funksjonelle parametere med godkjent programvare 22.
4. Område At Risk (AAR) og infarktstørrelse (IS) Kvantifisering
- Oppløs 1,00 g Evans blue (FORSIKTIG 23, toksisk) i 50 ml 0,9% saltvann, fylle to 50 ml Luer lock sprøyter med 20 ml og 30 ml av 2% Evans blå oppløsning henholdsvis og holde ved romtemperatur.
MERK: Arbeid i et avtrekksskap og bruk støvmaske for å begrense eksponering for farlig støv og bruk hansker og vernebriller for å hindre kontakt from hud og øyne. - Tar lignende forholdsregler, oppløse 1% 2,3,5-trifenyl-tetrazoliumchloride (TTC) (FORSIKTIG, irritament) i 37 ° C 0,9% saltvann og holde ved 37 ° C.
- Kirurgisk forberede dyret for å få vaskulær tilgang til begge halspulsårene. Utføre en sternotomi for å tillate direkte visualisering av effekten av in vivo Evans blue infusjon 5.
- Sette inn en 7 F og en 8 F innførings kappe i de respektive halspulsåren. Alternativt, sett både beskrivelses hylser i en enkelt halspulsåren eller bruke en av de lårarteriene for en av begge guiding kateter.
- Koble to standard Y-kontakter til en 7 F JL4 og en 8 F JL4 guiding kateter hhv. For en femoral tilnærming, bruk en JR4 for retten koronar (RCA) og en JL4 for venstre hovedkoronar (LCMA). Koble en ekstra tre-veis kran med 10 cm forlengelse til både Y-kontakter.
- Administrere 100 IE / kg heparin. Plasser 8 F JL4 guiding catheter i ostium av den LMCA via en av to beskrivelses hylser.
- Ved hjelp av en 0,014 "guidewire, fremme en koronar dilatasjon kateter gjennom LCMA kateteret og plasser ballongen på stedet der koronar okklusjon ble utført i løpet av MI induksjon. Ikke blås ennå.
- Plasser den andre 8 F JL4 guiding kateter i ostium av RCA via andre innførings sliren.
- Utfør en koronar angiografi (CAG) ved infusjonen kontrastmiddel under fluoroskopi for å bekrefte riktig plassering av både guiding katetre og ballongen i koronararteriene, ved hjelp av anteroposterior og LAO 30 ° utsikt.
- Fest de to 50 ml sprøyter som inneholder 30 ml (LCMA) og 20 ml (RCA) 2% Evans blå til de respektive tre-veis kraner knyttet til Y-kontaktene på de veiledende katetre.
- Blås opp ballongen og bekreft okklusjon av koronar av CAG. Bare når ballongen helt blokkerer passasjen av ethvert kontrastmiddel, injiser Evans blå dI både gjennom styrekateter (5 ml / s), mens ballongen er oppblåst.
- Umiddelbart etter fullføring av Evans blå infusjon, indusere ventrikkelflimmer ved å plassere et 9 V batteri på den ikke-infarkt del av hjertet.
- Incise den cava vene for å lette trykket og sørge for at en sugeenhet er tilgjengelig for å tillate drenering av blod.
- Deflatere ballongen, trekke det sammen med både guiding katetre og eksplanterer hjertet av dissekere omkringliggende membraner. En tverrgående skjære gjennom store fartøy (dvs. aorta, lungearterien / årer) gir mulighet for fullstendig explantation. Hurtig vaske av blod og overflødig farge på den ytre overflate og i de kardiale hulrommene ved hjelp av 0,9% saltvann.
- dissekere venstre ventrikkel nøye og gjøre kutt i 5 like 10 mm tykke seksjoner fra apex å basere, i et plan parallelt med atrioventrikulær (AV) groove.
- Fotografere begge sider av alle fem skiver separat under lysforhold,som en mulig Evans blå utvasking kan forekomme i det etterfølgende trinn. For kalibrering, sørg for en linjal er til stede i bildet.
- Inkuber i 10 min i 1% TTC-løsning ved 37 ° C, snu seksjonene rundt etter 5 min for likt farging.
- Igjen, fotografere begge sider av alle fem skiver separat under lysforhold og sørge for at en linjal er visualisert i bildet for kalibrering.
- Veie alle skiver. Bruk programvare som passer for analysene 5. Når du bruker ImageJ (versjon 1.47), klikk på "Rett linje" -knappen. Nå tegne en rett linje med en kjent avstand ved hjelp av herskeren i bildet (f.eks 5 cm). Klikk "Analyze" -> "Set skala" og skriv inn avstanden i boksen "kjent distanse". Denne fremgangsmåte gir mulighet for kalibrering av avstanden i piksler til SI-enheter i lengde.
- Bruke "Polygon valg" -knappen, velg det totale arealet som tilsvarer LV hjertemuskelen i dag imalder, klikk på "Analyze" -> "Mål" for å erverve målinger. Utfør denne prosedyren for begge sider av hver skive av hjertemuskelen, og gjennomsnitt per skive.
- Multipliseres med vekten av stykket proporsjonal med den totale vekt av alle fem stykker, og gjennomsnittet av disse målingene for alle skiver.
- Utfør tilsvarende målinger for området i fare (AAR) og infarktstørrelse (IS). Divide IS / AAR, AAR / LV og IS / LV og multipliser med 100% for å oppnå respektive utfallet målinger 5.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
3D transesophageal Ekkokardiografi
3D transesophageal ekkokardiografi (3D-TEE) kan brukes for vurdering av globale hjertefunksjon. Etter AMI, global hjertefunksjon er forskjellig fra friske utgangsverdier. Spesielt venstre ventrikkel ejeksjonsfraksjon (LVEF) reduseres fra 59 ± 4% til 37 ± 6% etter en uke med reperfusjon (n = 10) (GPJ van Hout, 2015). En økning i slutt-systoliske volum (51 ± 7 til 82 ± 13 ml) og reduksjon i slagvolum (74 ± 11 til 47 ± 8 ml) blir også observert, mens ende-diastolisk volum ikke avviker mellom begge tidspunkter (125 ± 14 til 129 ± 13 ml). Representative bilder en uke etter hjerteinfarkt (iskemi-reperfusjon) vises i figur 3. I vår god erfaring, vi har ikke møtt noen komplikasjoner relatert til TEE.
t "fo: keep-together.within-side =" 1 "> Admittance-baserte trykk-volum LoopsTrykk-volum (PV) sløyfer kan brukes både til å vurdere global hjertefunksjon og bestemte iboende myokardielle muskel egenskaper. Utfallet målinger av den tidligere lett kan beregnes ut fra grafene i figur 4A og inkluderer EDV (nederst til høyre), ESV (øverst til venstre) og LVEF ((EDV - ESV) / EDV x 100%). Både ESV og EDV gi viktig informasjon om venstre ventrikkel geometri og LVEF er et viktig tiltak for å bestemme venstre ventrikkel pumpefunksjon. En tidligere studie sammenlignet adgang baserte PV looper til gull-standard hjerte magnetic resonance imaging (CMRI) i en gris modell av AMI 24. Etter åtte uker, PV sløyfe målinger betydelig overvurdert både ESV og EDV. Med hensyn til LVEF ble imidlertid ikke observert noen signifikant forskjell mellom PV loops og CMRI. I tillegg er både tekniskteknikker viste en ganske god korrelasjon mellom EDV og LVEF.
For hjertets egen ytelse, kan ulike målinger være avledet fra PV looper, for eksempel end-systolisk og ende-diastolisk trykk-volum forhold (ESPVR; EDPVR) 25. Representative PV løkke bilder med forspenning reduksjon og noen eksempler på systolisk og diastolisk funksjonelle parametre er vist i figur 4B. Den ESPVR skråningen synker, noe som indikerer redusert kontraktilitet. Ytterligere verdifulle funksjonelle parametrene som kan utledes fra PV løkker er presentert i tabell 1.
Infarktstørrelse / Area At Risk Kvantifisering
Hos hunn Dalland Landrace griser (6 måneder, 60 - 70 kg), okklusjon av venstre fremre nedstigende arterie (LAD) direkte distale til første septal og første diagonale grenen during 75 minutter fører til et område i fare (AAR) av 22 ± 2% av den venstre ventrikkel (LV) (n = 5) (GHJM Ellenbroek, 2015). Infarktstørrelse utgjør 16 ± 2% av den venstre ventrikkel og 73 ± 7% av AAR. Denne forholdsvis store IS / AAR har blitt valgt for eksempel pasienter med en større infarktstørrelsen er mer utsatt for utvikling av hjertesvikt enn pasienter med en mindre infarktstørrelse. I griser, kan den største terapeutisk effekt derfor oppnås ved påføring 75 minutter iskemi. Dessuten, på grunn av større infarktstørrelse, hjertefunksjon svekkes, noe som gjør det mulig for funksjonsbedring i tillegg. Når en kortere periode med indeks ischemi er brukt, er hjerte- infarktstørrelse lavere og funksjon er bare lett nedsatt, noe som gjør det mulig for bare en meget liten vindu av funksjonell forbedring. Figur 5 viser et representativt eksempel på et TTC og Evans blåfarging som gjør det mulig klart identifikasjon av de 3 områder: 1) fjern myokard, 2) AAR, og 3) infarkt myokard <./ P>
Figur 1. Tidslinje av den eksperimentelle protokollen. Denne tidslinjen gir en oversikt over de viktigste eksperimentelle skritt i brukt gris AMI modell. Tilstrekkelig induksjon av anestesi er nødvendig før hver måling. Tid indikasjoner kan observeres under hver fortsetter. Infarktstørrelsen fortrinnsvis vurderes etter 24 - 72 timer. 3D-TEE og datainnsamling PV sløyfe kan utføres ved baseline og på kort og lang sikt oppfølging. De første timene etter akutt hjerteinfarkt, arytmier er hyppige og kan i stor grad påvirke hjerte hemodynamics og derfor hindre pålitelig datainnsamling. AMI: akutt hjerteinfarkt; 3D-TEE: tredimensjonalt transesophageal ekkokardiografi; PV sløyfe. Press-volum sløyfe Klikk her for å se et større versjon av dette tallet.
Figur 2. Posisjonering og Oppkjøp av 3D TEE Images. Anteroposterior (A) og mediolateral (B) røntgenbilder av 3D-TEE probe posisjonering i spiserøret. Image oppkjøpet følger på riktig visualisering av venstre atrium, venstre ventrikkel og aorta (C) og en vinkelrett bilde av både venstre atrium og venstre ventrikkel (D). 3D-TEE. Tredimensjonal transesophageal ekkokardiografi Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3. Full Volume 3D-TEE Bilder av venstre ventrikkel. (A, B). Et forstørret eksempel (C) av flere tverrsnitt bilder (D) i den venstre ventrikkel blir vist i den nedre halvdel panelet. 3D-TEE. Tredimensjonal transesophageal ekkokardiografi Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4. Trykk volum Loop bilder ved baseline og etter hjerteinfarkt. Representative PV sløyfe bilder under apné (ie., Pause ventilasjon) ved baseline (blå) og åtte uker etter AMI(red) (A). Økninger i EDV og ESV og en reduksjon i SV kan observeres, noe som indikerer en reduksjon i LVEF (%). PV sløyfe bilder med forspenning reduksjon brukes til å vurdere iboende hjerteinfarkt funksjonsparametre (B). Sammenlignet med baseline viser infarkt myokard en nedgang i kontraktilitet som stammer fra ESPVR (rett blå og røde linjer). PV sløyfe: trykk-volum sløyfe; AMI: akutt hjerteinfarkt; EDV: endediastolisk volum; SV: slagvolum; LVEF: venstre ventrikkel ejeksjonsfraksjon; ESPVR. End-systolisk trykk-volum forholdet Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5. infarktstørrelse og Area-at-risk Farging. Representant bilde av infarktstørrelse og areal-at-risk flekker of venstre ventrikkel etter akutt hjerteinfarkt (75 minutter) og påfølgende reperfusjon i tre dager. (Hemorrhagic) infarkt vev kan observeres i rosa brun og grå-hvit, mens grensesonen er farget rød. Rundt blå-farget områder indikerer ekstern hjertemuskelen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| volum~~POS=TRUNC parametere | trykk~~POS=TRUNC parametere | Legge uavhengige parametere | Annen | |||
| systolisk | diastolisk | systolisk | diastolisk | systolisk | diastolisk | Annen |
| ESV | EDV | ESP | EDP | ESPVR | EDPVR | HR |
| dP / dt | dP / dt | E es | PRSW | SW | ||
| derivater | τ (tau) | ESV100 | PRSW | |||
| LVEF, SV, CO | PHT | E en | dP / DV | |||
Tabell 1. Verdifulle Funksjonelle Parametere som kan utledes fra Trykk volum Loops. Kategorisert i volum, trykk og lasting uavhengige parametere, beskriver denne tabellen den mest brukte (systolisk og diastolisk) parametere avledet fra PV looper. PV slep: trykk-volumsløyfer; ESV: end-systolisk volum; EDV: endediastolisk volum; LVEF: venstre ventrikkel ejeksjonsfraksjon; SV: slagvolum; CO: minuttvolum; ESP: end-systoliske trykket; dP / dt: derivat av press; τ (tau): Isovolumisk avslapping konstant; PHT: trykk pause; ESPVR: end-systoliske trykket volum forhold; E ES: end-systolisk elastance; ESV100: end-systolisk volum korrigert for trykk (100 mmHg); E a: arteriell elastance; EDPVR: end-diastolisk trykk-volum forhold; PRSW: preload recruitable slag arbeid; HR: hjertefrekvens; SW: hjerneslag arbeid; dP / dV: EDPVR skråning (kammer stivhet).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Cardiac ombygging er i stor grad avhengig av hjerteinfarkt størrelsen og kvaliteten på hjerteinfarkt reparere 6,26. For å vurdere den tidligere på en standardisert måte, tilveiebringer foreliggende manuskriptet en elegant metode for in vivo tilførsel av Evans blått i kombinasjon med ex vivo TTC flekker, som har blitt validert og i stor utstrekning benyttet 8,16,27,28. Denne metoden gjør det mulig for kvantifisering av arealet i fare (AAR) og infarktstørrelsen i forhold til AAR 16. Den nåværende tilnærming reduserer risikoen for dye diffusjon til AAR, infarktet region eller - med feilstilling - papillemuskel, som det ikke krever hjerteinfarkt punktering. Videre er det ikke noe behov for ekstern ligering av koronararterien, som kan være unøyaktige, unøyaktig og av og til skader på myokard. En alternativ fremgangsmåte, som kombinerer kateterbasert Evans blue infusjon i LV og kryss-klemming av den oppstigende aorta 29 </ Sup>, er uønsket av forskjellige grunner. Klem tetter venstre ventrikkel guiding kateter, hindrer Evans blå infusjon i LV. Dessuten kan komprimering og strekkrefter føre til LCMA kateter og intra ballong feilstilling og unøyaktige AAR målinger. Dessuten, siden ballongen tilstopping av LAD krever føringskateteret posisjonering i LCMA, er koronar fylling fra LV begrenset, hindrer Evans blå oppføring fra LV inn i koronararterien.
Men selv om overlegen hjerteinfarkt punktering og kryss-klemming av aorta ascendens, teknikken presentert i dette manuskriptet krever noen forholdsregler. Fullstendig okklusjon av (en av) koronararteriene gjennom en obstruksjonsføringskateter må forebygges. Dette kan kontrolleres ved å overvåke utvaskingsrater og trykk, og kan vanligvis unngås ved lett tilbaketrekning av føringskateteret fra av koronar ostium. Hvis uunngåelig, forkorte tiden det guiding kateter blir posisjonert i kransarterien så mye som mulig ved fremstilling av andre deler av protokollen. I tillegg må du kontrollere ballongen helt tetter målet fartøyet før Evans blå infusjon.
Når Evans blå infusjonen er fullført, bevege VF og langsgående snitt i cava venen for å frigjøre blodtrykket før ballongkateter deflasjon og uttak for å hindre Evans blå diffusjon inn i AAR. Forsiktighet bør utvises for å forsiktig men bestemt posisjonere føringskateteret i koronar ostium, slik at for spredning av Evans blått i både LAD og LCX. I tillegg bør Evans blå infusjonshastigheten ikke være for høy da det begrensede strømning inn i koronararteriene kan føre til Evans blå utvaskings inn i den systemiske sirkulasjonen. Selv om selektivt infusert i koronare arterier, Evans blå diffusjon inn i den systemiske sirkulasjonen kan ikke fullstendig forhindres. Derfor histologisk analyse av andre ikke-kardiale vev (f.eks spleen, kan nyre) likevel være problematisk. Samtidig TTC co-infusjon i AAR har blitt beskrevet før, men er uønsket i vår mening, som TTC ikke når den delen av AAR hindret av ballongen. Videre har tidligere analyser viser at TTC kan reagere med gjenværende intravasal blod i infarkt området og overlapper med den røde fargen i den ikke-infarkt AAR 30. Fremtidige anvendelser av denne teknikken kan være å bevare ikke-kardiale vev ved å blokkere blodstrømmen inn i den systemiske sirkulasjonen. Dette kan oppnås ved ballong obstruksjon av synkende torakal aorta via en femoral tilnærming.
Ekkokardiografi til dags dato fortsatt en hjørnestein for hjertefunksjon vurdering i både klinisk arbeid og ulike dyremodeller i kardiovaskulær forskning. Men på grunn av thorax form av Landrace griser, er transtorakal ekkokardiografi (TTE) begrenset til to-dimensjonale kort og lang akse utsikt over LV 9. Derfor hjerte volumeg og LVEF må estimeres ved matematiske tilnærminger som den modifiserte Simpsons regel, som forutsetter en sylindrisk venstre ventrikkel morfologi 10. Som et resultat av LV ombygging etter MI imidlertid hjerte dimensjoner endres. Derfor kan denne spesielle geometriske antagelsen ikke gjøres, noe som reduserer nøyaktigheten og påliteligheten av slike målinger 31.
Dette problemet kan løses ved bruk av 3D ekkokardiografi for å oppnå 3D bilder av hele venstre ventrikkel. I griser viser LVEF måling av epikardiell 3D ekkokardiografi utmerket korrelasjon med gull-standard CMRI 24,32. Imidlertid krever denne operasjonen før AMI induksjon for basismålinger. Uavhengig av den metode, dvs. åpen bryst vs. subxiphoidal tilnærmingen, har invasiv kirurgi for epikardiell ekkokardiografi vist seg å være kardiobeskyttende 12,33,34. Samtidige voksn hindre resternotomy, som gjengir epikardiell echocardiogragrafi uønsket for basismålinger i en lukket kiste AMI model.To unngå disse ulempene, kan 3D-bilder av hjertet fås gjennom 3D transesophageal ekkokardiografi (3D-TEE). Denne teknikken er bærbar og lett tilgjengelige og gjør det mulig for seriemålinger og visualisering av hele venstre ventrikkel volum. Dessuten er det pålitelig og forholdsvis billig og sikker.
Merk at det er viktig å forsiktig sette TEE probe inn i munnen og spiserøret, siden havne i Zenker divertikkel og bruke for mye press kan føre til esophageal ruptur. Dessuten, siden den anatomiske forholdet mellom magen og hjertet er forskjellig fra menneske, 3D-TEE hos griser ikke tillater for regionale målinger (f.eks, stamme, vevsdoppleravbildning) og er begrenset til volummålinger. I de data som presenteres i manuskriptet, ble det ikke observert økning av EDV 7 dager etter akutt hjerteinfarkt. En lengre oppfølgingsperiode er nødvendig for å i stor utstrekning kjøre adverse ombygging, som fører til en økt EDV på flere uker oppfølging 11.
I motsetning til konvensjonelle ekkokardiografi, løkker adgang basert PV moderat overvurdere LV volumer, både ved baseline 35 og etter 8 ukers oppfølging 24. Likevel har ganske gode korrelasjoner og høy grad av enighet med CMRI blitt funnet. Selv om PV sløyfe målinger flere uker etter AMI er mindre presise i forhold til baseline, LV dimensjoner og derivater herav (LVEF) er nyttige for global vurdering av hjertefunksjon 35.
I tillegg PV sløyfer gi spesifikk informasjon om iboende hjerteinfarkt egenskaper, for eksempel ESPVR. Siden regionale målinger funksjonelle i TTE og TEE er begrenset og epikardiell ekkokardiografi er uønsket ved baseline, PV sløyfer gir en elegant og sikker teknikk for vurdering av iboende myokardfunksjon. Både nedgangen i ESPVR skråningen og de typiske shift i V 0 kan brukes til å sammenligne ulike behandlingsformer. Disse klassiske trekk er validert i ex vivo hjørnetann hjerte lider av pan-iskemi. Derfor, i regionale ischemi modeller, som AMI-modeller, disse spesifikke egenskaper er ikke alltid til stede, noe som kan tilskrives mange faktorer, hvorav ventrikkel ombygging og regional iskemi er de viktigste 25,36,37.
For tilstrekkelig datainnsamling, er det viktig å sørge for at ingen arytmier er til stede når du konverterer ledningsevne til volum og når anskaffe PV sløyfer. Hvis arytmier er til stede, omplassere PV sløyfe kateteret slik at den ikke irritere hjertemuskelen. Administrasjonen av antiarytmika (f.eks 150-300 mg amiodaron) kan også hjelpe. Vær imidlertid oppmerksom på at PV sløyfe oppkjøp innen flere timer etter akutt hjerteinfarkt er ikke pålitelig på grunn av hyppige arytmier (f.eks premature ventrikulære komplekser, bigemini). </ P>
Litt fremføre eller trekke tilbake PV sløyfen kateter inn i LV eller fra muskelveggen kan også bidra til å forbedre formen på PV sløyfer. Etter å ha endret PV sløyfe kateter posisjonering, alltid dobbeltsjekke at den største tilstrekkelig plassert segmentet er valgt.
I konklusjonen, introduserer dagens papir tre metoder for hjertevurdering i en tidligere beskrevet gris AMI modell med ekstra verdi for evaluering av nye behandlingsformer for å redusere byrden av den pågående hjertesvikt epidemien.
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).
