Summary
Pålidelig og nøjagtig resultat vurdering er nøglen til oversættelse af prækliniske terapier til klinisk behandling. Den nuværende Artiklen beskriver, hvordan man vurderer tre klinisk relevante primære effektmål parametre for hjertefunktionen og skader i en gris akut myokardieinfarkt model.
Introduction
Hjertesvigt med reduceret uddrivningsfraktion (HFrEF) tegner sig for omkring 50% af alle hjertesvigt sager, der påvirker en anslået 1 - 2% af mennesker i den vestlige verden en. Dens mest udbredte årsag er akut myokardieinfarkt (AMI). Som akut dødelighed efter AMI er faldet betydeligt på grund af øget bevidsthed og forbedrede behandlingsmuligheder, har fokus flyttet mod sin kroniske følgesygdomme; den mest fremtrædende væsen HFrEF 2,3. Sammen med stigende sundhedsudgifter 4, den voksende epidemi af hjertesvigt understreger behovet for nye diagnostik og behandlinger, der kan studeres i et stærkt translationel svin model af negativ remodeling efter AMI som tidligere beskrevet 5.
Begge, determinanter (fx infarkt størrelse) og funktionelle vurderinger (fx ekkokardiografi) af negativ remodeling anvendes ofte til effekten afprøvning af nye lægemidler, der angiver behovet for reliable og relativt billige metoder. Formålet med den aktuelle dokument er at imødekomme dette behov ved at indføre vigtige og pålidelige effektmål for effektivitetsforsoegene i en gris model af akut myokardieinfarkt. Disse omfatter infarkt størrelse (IS) i forhold til området med risiko (AAR), 3D transesophageal ekkokardiografi (3D-TEE) og detaljeret optagelse-baserede tryk-volumen (PV) erhvervelse loop.
Infarkt størrelse er den vigtigste faktor for negativ remodellering og overlevelse efter AMI 6. Selv rettidig reperfusion af iskæmisk myocardium kan redde reversibelt tilskadekomne cardiomyocytter og begrænse infarktstørrelse, reperfusion selv forårsager yderligere skade ved produktion af oxidativ stress og en uforholdsmæssig inflammatorisk respons (iskæmi-reperfusion skade (IRI)) 7. Derfor IRI er blevet identificeret som et lovende terapeutisk mål. Evnen af hidtil ukendte terapeutiske midler til at mindske infarktstørrelse kvantificeres ved at vurdere infarktstørrelse i forholdtil området med risiko (AAR). AAR kvantificering er obligatorisk at korrigere for inter-individuel variation i koronar anatomi dyremodeller, som en større AAR fører til en større absolut infarkt størrelse. Da infarkt størrelse er direkte relateret til hjerte-ydeevne og myokardie kontraktilitet, kan variationer i AAR påvirke studere resultatmål uanset behandlingsmodaliteter 8.
Tre-dimensionel transesofageal ekkokardiografi (3D-TEE) er en sikker, pålidelig og, vigtigst af alt, klinisk anvendelig billig metode til at måle hjertefunktionen ikke-invasivt. Ud fra følgende betragtninger transtorakal ekkokardiografi (TTE) billeder er begrænset til 2D parasternal kort- og akse synspunkter i grise 9, kan 3D-TEE anvendes til at opnå komplet 3-dimensionelle billeder af den venstre ventrikel. Derfor kræver det ikke matematiske tilnærmelser af venstre ventrikel (LV) mængder såsom den modificerede Simpsons regel 10. Sidstnævnte falder kort af corrrekte anslå LV mængder efter LV remodeling på grund af manglen på cylindriske geometri 11. Desuden 3D-TEE er foretrække over epikardial ekkokardiografi, da det ikke kræver kirurgiske indgreb, som er blevet observeret at udøve hjertebeskyttende effekter i den nuværende model 12. Selv om brugen af 2D-TEE til vurdering af myocardial funktion er blevet beskrevet før 13,14, begrænsninger med hensyn ventrikulær geometri svarer til dem observeret i 2D-TTE og afhænger af omfanget af LV remodeling. Derfor jo større infarkt (og således højere sandsynlighed for hjertesvigt), jo mere sandsynligt 2D-målinger bliver fejlbehæftet af ukorrekte geometriske antagelser og jo højere behovet for 3D teknikker.
Ikke desto mindre er de fleste billeddannende modaliteter begrænset i deres evne til at vurdere iboende funktionelle egenskaber af myocardium. PV loops give sådanne relevante yderligere oplysninger og erhvervelsen er derforbeskrevet detaljeret nedenfor.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle dyreforsøg blev godkendt af Etisk Komité for Dyrs Eksperimenteren fra University Medical Center Utrecht (Utrecht, Holland) og i overensstemmelse med vejledningen for pasning og anvendelse af forsøgsdyr.
BEMÆRK: Protokollen til at udføre en lukket bryst ballon okklusion er ikke en del af den nuværende manuskript og er beskrevet nærmere andetsteds 5. Kort sagt, svin - er (60 70 kg) underkastes 75 min transluminal ballon okklusion af midterdelen af den venstre forreste nedadgående arterie (LAD).
Begge kan tredimensionel transesofageal ekkokardiografi (3D-TEE) og tryk-volumen (PV) loop målinger udføres ved baseline, kortsigtet og langsigtet opfølgning. Bemærk, at disse målinger anses upålidelige i de første timer efter myokardieinfarkt på grund af hyppige arytmier i denne fase. Infarkt størrelse (IS) og område-at-risk (AAR) målinger er preferably vurderet kortsigtet opfølgning (24-72 timer) 15,16, da ændringer i mikrovaskulatur og sekundær myokardie ar udtynding kulminere i mindre pålidelige resultater. Infarktstørrelse farvning udføres under anvendelse 2,3,5-triphenyltetrazoliumchlorid (TTC) (PAS, lokalirriterende), hvilket anses for meget reproducerbar og relativt billig. TTC er et hvidt pulver, der colorlessly opløses i saltvand. Ved kontakt med forskellige dehydrogenaser, konverteres til en mursten rød farve. Derved at skelne mellem levedygtige (rød) og døde myokardie væv (hvid). For en oversigt på både invasive og non-invasive infarkt størrelse beslutsomhed, er læserne dirigeret til en omfattende gennemgang om dette emne 17.
Figur 1 viser tidslinjen herunder anæstesi, kirurgisk forberedelse og primære måling af resultaterne anvendt i denne undersøgelse.
1. Medicin og Anæstesi
- Sørg for, at dyret ikke spise ellerdrikke i mindst 5 timer før proceduren. Forbehandling, anæstesi og postoperativ smerte behandling protokoller er blevet beskrevet detaljeret andetsteds 5.
- Kort sagt, dagen før operation en buprenorfine plaster (5 ug / time) påføres på hud, der er aktiv i syv dage for at begrænse postoperative smerter. På dagen for kirurgi, adstadige grise efter intramuskulær injektion af 0,4 mg / kg midazolam, 10 mg / kg ketamin og 0,014 mg / kg atropin. Vent i ca. 10 - 15 min. Sæt en 18 G kanyle i en af ørevener og administrere 5 mg / kg natrium thiopental at inducere anæstesi.
- Intubere grisen under anvendelse af et endotrachealt rør (størrelse 8.5 for svin på 60 - 70 kg). Hvis det er nødvendigt, udføre ballon-ventilation (frekvens 12 / min) og transportere gris til operationsstuen.
- Ved ankomsten i operationsstuen, start mekanisk positivt tryk ventilation med FiO 2 0,50, 10 ml / kg tidalvolumen og en frekvens på 12 / min med kontinuerligkapnografi optagelse.
- Start balanceret anæstesi ved kontinuerlig intravenøs infusion af en kombination af midazolam (0,5 mg / kg / time), sufentanil (2,5 ug / kg / time) og pancuronium (0,1 mg / kg / time).
- Bekræft anæstesi ved at teste den corneale refleks og overvåge åndedrætsmønster (f.eks spontan respiration i kombination med mekanisk ventilation indikerer ufuldstændig anæstesi). Brug dyrlæge salve på øjnene for at forhindre tørhed mens dyret er under anæstesi.
2. 3D Transesofageal ekkokardiografi (TEE)
- For at give mulighed for pulsmåling og dataopsamling, slutte dyret til 5 fører EKG på ekkokardiografi maskine.
- Sende dyret i den rigtige sideværts position. Sørg for, at sonden er lige og fleksibel på spidsen ved at frigøre operativsystemet stykke.
- Åbn grisens mund og indsæt forsigtigt ekko sonde i spiserøret. Brug om nødvendigt en laryngoskop til udstyr og forretnilization. Vær omhyggelig med at undgå at ende i den normale anatomiske svælg pose, der ligner en Zenker divertikel 18.
- Sæt sonden i 50 - 60 cm (mål fra spidsen af snuden). Langsomt dreje sonden og flex hovedet til en venstre anterolaterale position til at visualisere hjertet (figur 2A - B). Sørg for at alle vægge er klart synlige.
- Brug indstillingen "3D fuld volumen" i displayet på den ekkokardiografi maskinen til at vise to vinkelrette billeder af den venstre ventrikel, som vist i figur 2C -. D Så maksimere sektoren bredde, der er ved at blive erhvervet ved at vælge "FV Opt Volume". Pause ventilation ved midlertidigt at slukke mekanisk ventilation og tryk på "Acquire" for at få fuld volumen målinger.
- Efter ekko erhvervelse, sørg spidsen er fleksibel ved at frigøre operativsystemet stykke. Derefter langsomt fjerne sonden fra dyret.
BEMÆRK: Lad ikke the dyr uden opsyn, indtil det har genvundet tilstrækkelig bevidsthed til at opretholde brystleje. Må ikke returnere et dyr, der har gennemgået kirurgi til selskab med andre dyr, indtil fuldt tilbagebetalt. - Udfør offline analyse med valideret software som tidligere 19 beskrevet.
3. Adgang-baserede tryk-volumen Loop Acquisition
- Iblødsætningsmidlet de sensing spidserne af 7 F tetra-polær optagelse kateter i 0,9% saltvand (stuetemperatur til 37 ° C) i mindst 20 min for at sikre korrekt hydrering og minimal baseline tryk afdrift under eksperimentet 20.
- Administrer medicin og anæstesi som beskrevet i afsnit 1.
- Udfør kirurgisk forberedelse og få vaskulær adgang som tidligere 5 beskrevet.
- Kort sagt, barbere og rengør halsen. Desinficer det kirurgiske område med jod 2% og dække de ikke-sterile dele af svin med sterile kirurgiske gardiner.
- Laveen medial snit i halsen for at blotlægge halspulsåren og indre halsvene. Indsæt en 8 F kappe i carotidarterien og en 9 F kappe i halsvenen.
- Indsætte en Swan-Ganz (SG) kateter gennem 9 F kappe i halsvenen og kile det i en lille pulmonal ved at oppuste ballonen ved spidsen af katetret. Efter passende placering i den perifere del af lungen, deflatere ballonen. Tilslut SG til en ekstern minutvolumen enhed.
- Vedhæft en 20 ml sprøjte indeholdende 0,9% sterilt saltvand til injektion port, der forbinder til lumen med den mest proksimale udmundingen. Mål minutvolumen ved hurtig infusion af 5 ml 0,9% saltvand (stuetemperatur) og få puls til at beregne slagvolumen (SV). Gentag denne procedure tre gange og beregne den gennemsnitlige SV.
BEMÆRK: Cardiac output er (automatisk) beregnet ved hjælp af Stewart-Hamilton termofortyndings ligningen og er baseret på temperaturændringer ilungepulsåren ved infusion af stuetemperatur saltvand 21. - Fjern SG kateteret. Indsæt en 8 F Fogarty kateter gennem 9 F kappe i halsvenen og placer det i vena cava inferior.
- Kalibrere tryksignalet af PV-loop kateteret ved hjælp af "Course" og "Fine" -knappen, mens spidsen forbliver i 0,9% saltvand. Derefter input den målte SV i systemet.
- Advance PV loop kateter gennem 8 F kappe i halspulsåren og centrere spidsen i den venstre ventrikel (LV) under fluoroskopi.
- Vælg den største tilstrækkeligt placeret, men ved at plotte rå ledningsevne signal mod trykket signal. Sørg for, at tryk-konduktans loops er af rektangel form. Fasesignal ventes at vise en sinus spor med værdier mellem 3 og 5 grader. Pause ventilation og udføre en baseline scan at konvertere Ledningsevne til Volume.
- Accepter de grundlæggende data fratrykke på "Fortsæt", når signalerne er stabile (ingen arytmier), puls er lig med EKG eller tryk afledt puls og end-systolisk (ES) / afslut-diastolisk (ED) ledningsevne er tilstrækkeligt registreres af systemet 20.
BEMÆRK: Sidstnævnte kan verificeres ved at plotte den rå ledningsevne signal mod trykket signal og sammenligne ES / ED konduktansværdier afledt af baseline scanne til realtid ledningsevne. Hvis nogen af de ovennævnte krav ikke er opfyldt, gentages proceduren.
- Accepter de grundlæggende data fratrykke på "Fortsæt", når signalerne er stabile (ingen arytmier), puls er lig med EKG eller tryk afledt puls og end-systolisk (ES) / afslut-diastolisk (ED) ledningsevne er tilstrækkeligt registreres af systemet 20.
- Anskaf baseline pres volumen loops ved at optage 10 - 12 på hinanden følgende slag under apnø ved pause ventilation.
- Pump Fogarty kateter under fluoroskopisk vejledning til at reducere preload og optage 10 - 12 på hinanden følgende slag, som beskrevet ovenfor. Sørg systolisk blodtryk forbliver> 60 mmHg, og ingen arytmier forstyrre målingerne.
- Fjern Fogarty og PV loop katetre. Hold optagelsen arteriel pressure før og under fjernelse af PV loop kateter for at muliggøre korrektion for tryk drift (dvs. ex vivo før og efter proceduremæssig baseline trykforskel).
BEMÆRK: Lad ikke dyret uden opsyn, indtil det har genvundet tilstrækkelig bevidsthed til at opretholde brystleje. Må ikke returnere et dyr, der har gennemgået kirurgi til selskab med andre dyr, indtil fuldt tilbagebetalt. - Udfør offline analyse af geometriske målinger og funktionelle parametre med valideret software 22.
4. risikoområdet (AAR) og infarktstørrelse (IS) Kvantificering
- Opløs 1,00 g Evans blue (PAS 23, toksisk) i 50 ml 0,9% saltvand, fylde to 50 ml Luer lock sprøjter med 20 ml og 30 ml 2% Evans blue-opløsning henholdsvis og holde ved stuetemperatur.
BEMÆRK: Arbejde i et stinkskab og bære en støvmaske for at begrænse eksponering for farlige støv og bruge handsker og beskyttelsesbriller for at forhindre kontakt from hud og øjne. - Tager lignende forholdsregler, opløses 1% 2,3,5-triphenyl-tetrazoliumchloride (TTC) (ADVARSEL, lokalirriterende) i 37 ° C 0,9% saltvand og holde ved 37 ° C.
- Kirurgisk forberede dyret på at opnå vaskulær adgang til begge halspulsårer. Udfør en sternotomi at tillade direkte visualisering af virkningen af in vivo Evans blue infusion 5.
- Indsæt en 7 F og en 8 F indføringshylster i den respektive carotisarterie. Alternativt, indsæt begge indføringshylstre i en enkelt halspulsåre eller bruge en af de femorale arterier for en af de to ledende katetre.
- Forbind to standard Y-stik til en 7 F JL4 og en 8 F JL4 vejledende kateter hhv. For en femoral tilgang, bruge en JR4 for højre kranspulsåre (RCA) og en JL4 for venstre vigtigste koronararterie (LCMA). Tilslut en ekstra tre-vejs hane med 10 cm udvidelse til både Y-stik.
- Administrere 100 IE / kg heparin. Placer 8 F JL4 vejledende catheter i ostium af LMCA via en af to indføringshylstre.
- Ved hjælp af en 0,014 "guidewire, fremme en koronar dilatationskateter gennem LCMA kateteret og placere ballonen på det sted, hvor koronar okklusion blev udført i løbet af MI induktion. Må ikke puste endnu.
- Placere den anden 8 F JL4 styrekateter i ostium af RCA via det andet indføringshylster.
- Udfør en koronar angiografi (CAG) ved infusion af kontrastmiddel under fluoroskopi til at bekræfte korrekt positionering af både ledekatetre og ballonen i kranspulsårerne, under anvendelse anteroposteriore og LAO 30 ° visninger.
- Fastgør de to 50 ml sprøjter indeholdende 30 ml (LCMA) og 20 ml (RCA) 2% Evans blue til de respektive tre-vejs haner knyttet til Y-stik på de ledende katetre.
- Pump ballonen og bekræft okklusion af kranspulsåren ved KAG. Kun når ballonen helt blokerer passage af enhver kontrastmiddel, injicere Evans blå dI ved begge ledekatetre (5 ml / s), mens ballonen er oppustet.
- Direkte efter afslutningen af Evans blue infusion, inducerer ventrikelflimren ved at placere et 9 V batteri på den ikke-infarkt del af hjertet.
- Incise den Caval vene for at mindske trykket og sørg en suge enhed er til rådighed til at give mulighed for dræning af blod.
- Luk luften ud af ballonen, trække det sammen med både vejledende katetre og eksplanterer hjertet ved dissekering omkringliggende membraner. En tværgående skære gennem de store skibe (dvs. aorta, pulmonal arterie / vener) giver mulighed for komplet explantation. Hurtigt vaske blod og overflødige farve på den ydre overflade og i de kardiale hulrum ved anvendelse af 0,9% saltvand.
- dissekere forsigtigt venstre hjertekammer og foretage nedskæringer i 5 lige store 10 mm tykke sektioner fra apex at basere, i et plan parallelt med atrioventrikulær (AV) rille.
- Tag billeder begge sider af alle fem skiver separat under omgivelsernes lysforhold,som en mulig Evans blue udvaskning kan forekomme i det efterfølgende trin. Til kalibrering, sørg en lineal er til stede i billedet.
- Inkuber i 10 minutter i 1% TTC opløsning ved 37 ° C og vendte sektionerne omkring efter 5 min for lige farvning.
- Igen, fotografere begge sider af alle fem skiver separat under omgivende lysforhold og sørg en lineal visualiseres i billedet til kalibrering.
- Afvejes alle skiver. Brug software egnet til analyserne 5. Ved brug af ImageJ (version 1.47), klik på "Straight line" knappen. Nu tegne en lige linie med en kendt afstand ved hjælp linealen i billedet (f.eks, 5 cm). Klik på "Analyser" -> "Indstil skalaen" og indtaste afstanden i boksen "Kendt distance". Denne procedure giver mulighed for kalibrering af afstand i pixel til SI-enheder af længde.
- Brug af knappen "Polygon markeringer", vælg det samlede areal, der svarer til LV myokardiet i nærværende imalder, klik på "Analyser" -> "Measure" at erhverve målinger. Udfør denne procedure for begge sider af hver skive myocardium, og gennemsnit pr skive.
- Multiplicer med vægten af den pågældende del proportional med det samlede vægt af alle fem skiver og midle disse målinger for alle skiver.
- Udføre lignende målinger for område med risiko (AAR) og infarkt størrelse (IS). Divide IS / AAR, AAR / LV og IS / LV og gange med 100% for at opnå respektive resultatmålinger, 5.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
3D Transøsofagalt ekkokardiografi
3D transesofageal ekkokardiografi (3D-TEE) kan anvendes til vurdering af globale hjertefunktion. Efter AMI, global hjertefunktion afviger fra sunde basislinieværdier. Navnlig venstre ventrikel uddrivningsfraktion (LVEF) aftager fra 59 ± 4% til 37 ± 6% efter en uges reperfusion (n = 10) (GPJ van Hout, 2015). En stigning i slutsystolisk volumen (51 ± 7 til 82 ± 13 ml) og fald i slagvolumen (74 ± 11 til 47 ± 8 ml) er også observeret, hvorimod slutdiastolisk volumen ikke adskiller mellem begge tidspunkter (125 ± 14 til 129 ± 13 ml). Repræsentative billeder en uge efter myokardieinfarkt (iskæmi-reperfusion) vises i figur 3. I vores rigelig erfaring, vi har ikke stødt på nogen komplikationer relateret til TEE.
t "fo: holde-together.within-side =" 1 "> Adgangskort-baserede Pressure volumen LoopsTryk-volumen (PV) loops kan bruges både til at vurdere global hjertefunktion og specifikke iboende myocardiale muskel egenskaber. Outcome målinger af førstnævnte let kan beregnes ud fra graferne i figur 4A og omfatter EDV (nederste højre hjørne), ESV (øverste venstre hjørne) og LVEF ((EDB - ESV) / EDB x 100%). Både, ESV og EDV giver vigtige oplysninger om venstre ventrikel geometri og LVEF er en vigtig foranstaltning til bestemmelse af venstre ventrikel pumpefunktion. En tidligere undersøgelse sammenlignet optagelse-baserede PV sløjfer til guld-standard hjertestop magnetisk resonans (CMRI) i en gris model af AMI 24. Efter otte uger, PV loop målinger betydeligt overvurderet både ESV og EDV. Med hensyn til LVEF blev dog ikke observeret nogen signifikant forskel mellem PV loops og CMRI. Desuden har både technikker viste en rimelig god korrelation af EDB og LVEF.
For iboende hjertefunktionen, kan forskellige målinger udledes PV loops, såsom ultimo systoliske og det diastoliske tryk-volumen forholdet (ESPVR; EDPVR) 25. Repræsentative PV loop billeder med reduktion preload og nogle eksempler på systoliske og diastoliske funktionelle parametre er vist i figur 4B. Den ESPVR hældning aftager, hvilket indikerer nedsat kontraktilitet. Yderligere værdifulde funktionelle parametre, der kan udledes af PV loops er vist i tabel 1.
Infarkt Size / Area i fare Kvantificering
Hos kvindelige Dalland landrace grise (6 måneder ved 60 - 70 kg), okklusion af den venstre forreste nedadgående arterie (LAD) direkte distalt for den første septal og første diagonal gren during 75 minutter fører til et område med risiko (AAR) på 22 ± 2% af den venstre ventrikel (LV) (n = 5) (GHJM Ellenbroek, 2015). Infarkt størrelse udgør 16 ± 2% af den venstre ventrikel og 73 ± 7% af AAR. Denne temmelig store IS / AAR er blevet valgt til patienter med en større infarktstørrelse er mere tilbøjelige til at udvikle hjertesvigt end patienter med en mindre infarktstørrelse. Hos svin, kan den største terapeutiske fordele derfor opnås ved anvendelsen 75 minutter af iskæmi. Som følge af større infarktstørrelse hjertefunktionen forringes, hvilket tillader funktionel forbedring samt. Når en kortere indeks iskæmi anvendes, hjerteinfarkt størrelse er lavere og funktion er kun let nedsat, hvilket muliggør kun en meget lille vindue af funktionel forbedring. Figur 5 viser et repræsentativt eksempel på en TTC og Evans blue-farvning, der tillader tydelig identifikation af de 3 områder: 1) fjerntliggende myocardium, 2) AAR, og 3) infarkt myocardium <./ P>
Figur 1. Tidslinje af forsøgsprotokollen. Denne tidslinje giver et overblik over de vigtigste eksperimentelle skridt i den anvendte gris AMI model. Tilstrækkelig induktion af anæstesi er påkrævet forud for hver måling. Time indikationer kan iagttages under hver sag. Infarktstørrelse fortrinsvis bedømmes efter 24 - 72 timer. 3D-TEE og PV loop dataopsamling kan udføres ved baseline og ved kort og lang sigt opfølgning. De første timer efter AMI, arytmi er hyppige og kan i høj grad forstyrre cardiac hæmodynamik og derfor forhindre pålidelig dataindsamling. AMI: akut myokardieinfarkt; 3D-TEE: tre-dimensionelle transesofageal ekkokardiografi; PV loop:. Tryk-volumen loop Klik her for at se et større version af dette tal.
Figur 2. Placering og Erhvervelse af 3D TEE billeder. Anteroposterior (A) og mediolateral (B) X-ray billeder af 3D-TEE sonden positionering i spiserøret. Billedoptagelse følger efter korrekt visualisering af den venstre atrium, venstre ventrikel og aorta (C) og en vinkelret billede af både venstre atrium og venstre ventrikel (D). 3D-TEE:. Tredimensionel transesofageal ekkokardiografi Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3. fuld volumen 3D-TEE Billeder af den venstre ventrikel. (A, B). Et forstørret eksempel (C) af multiple tværsnitsbilleder (D) af den venstre ventrikel vises i den nederste halvdel panel. 3D-TEE:. Tredimensionel transesofageal ekkokardiografi Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4. Tryk volumen Loop billeder ved baseline og efter myokardieinfarkt. Repræsentative PV loop billeder under apnø (dvs.., Pause ventilation) ved baseline (blå) og otte uge efter AMI(rød) (A). Stigninger i EDV og ESV og et fald i SV kan observeres, hvilket indikerer et fald i LVEF (%). PV loop billeder med reduktion preload bruges til at vurdere iboende myokardiale funktionsparametre (B). I forhold til baseline, infarkt myocardium viser et fald i kontraktilitet som afledt af ESPVR (lige blå og røde linjer). PV loop: tryk-volumen loop; AMI: akut myokardieinfarkt; EDB: slutdiastoliske volumen; SV: slagvolumen; LVEF: venstre ventrikel uddrivningsfraktion; ESPVR:. Ultimo systoliske tryk-volumen forholdet Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 5. infarktstørrelse og Område-at-risk Farvning. Repræsentant billede af infarkt størrelse og farvning o område-at-riskf den venstre ventrikel efter akut myokardieinfarkt (75 minutter) og efterfølgende reperfusion i tre dage. kan observeres (Blødende) infarkt væv i rosenrødt brun og grå-hvide, hvorimod grænseområdet farves rødt. Omkringliggende blåfarvede områder angiver remote myokardiet. Klik her for at se en større version af dette tal.
| volume parametre | Pressure parametre | Loading-uafhængige parametre | Andre | |||
| Systolisk | Diastolisk | Systolisk | Diastolisk | Systolisk | Diastolisk | Andre |
| 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 a | dP / dV | |||
Tabel 1. Værdifulde Funktionelle parametre, der kan udledes af Pressure volumen Loops. Kategoriseret i volumen, tryk og lastning-uafhængige parametre, denne tabel beskriver den mest brugte (systolisk og diastolisk) parametre afledt fra PV loops. PV loops: tryk-volumenloops; ESV: slutsystolisk volumen; EDB: slutdiastoliske volumen; LVEF: venstre ventrikel uddrivningsfraktion; SV: slagvolumen; CO: minutvolumen; ESP: udgangen af systolisk blodtryk; dP / dT: derivat af tryk; τ (tau): Iso konstant; PHT: tryk halv tid; ESPVR: end-systoliske tryk-volumen forhold; E es: slutsystolisk elastans; ESV100: slutsystolisk volumen korrigeret for tryk (100 mmHg); E a: arteriel elastans; EDPVR: end-diastoliske tryk-volumen forhold; PRSW: preload recruitable slagtilfælde arbejde; HR: hjertefrekvens; SW: takts arbejde; dP / dV: EDPVR hældning (kammer stivhed).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Cardiac remodeling er i høj grad afhængig af myocardial infarktstørrelse og kvaliteten af myocardieinfarkt reparere 6,26. For at vurdere den førstnævnte på en standardiseret måde, den foreliggende manuskript tilvejebringer en elegant fremgangsmåde til in vivo infusion af Evans blue kombineret med ex vivo TTC-farvning, som er blevet valideret og ekstensivt anvendt 8,16,27,28. Denne metode giver mulighed for kvantificering af risikoområdet (AAR) og infarkt størrelse i forhold til AAR 16. Den nuværende fremgangsmåde mindsker risikoen for farvestof diffusion ind i AAR, er infarkt region eller - med malplacering - papillærmuskel, da det ikke kræver myokardie punktering. Desuden er der ikke behov for ekstern ligering af kranspulsåren, som kan være upræcis, unøjagtig og lejlighedsvis beskadige myocardium. En alternativ metode, der kombinerer kateterbaseret Evans blue infusion i LV og cross-fastspænding af aorta ascendens 29 </ Sup>, er uønsket af forskellige grunde. Fastspænding okkluderer venstre ventrikel vejledende kateter, hæmmer Evans blå infusion i LV. Desuden kan komprimering og trækkraft kræfter føre til LCMA kateter og intrakoronar ballon malplacering og unøjagtige AAR målinger. Eftersom ballon okklusion af LAD kræver styrekateteret positionering i LCMA, koronar fyldning fra LV er begrænset, forhindrer Evans blue post fra LV ind i koronararterien.
Men selvom overlegen myocardial punktur og cross-fastspænding af aorta ascendens, teknikken der præsenteres i denne manuskript kræver, nogle forholdsregler. Komplet okklusion af (en af de) koronararterier gennem en obstruerende styrekateteret bør forhindres. Dette kan kontrolleres ved at overvåge udvaskning satser og tryk, og kan normalt undgås ved svagt tilbagetrækning af styrekateteret fra af den koronare ostium. Hvis uundgåelig, forkorte den tid, guiding kateteret er anbragt i den koronararterie så meget som muligt ved fremstillingen af andre dele af protokollen. Desuden skal du sørge for ballonen helt okkluderer målkarret før Evans blå infusion.
Når Evans blå infusion er afsluttet, inducerer VF og incise den cava vene til at frigive blodtryk, før ballon deflation og kateter tilbagetrækning for at forhindre Evans blå diffusion ind i AAR. Der bør drages omsorg for forsigtigt, men fast positionere styrekateteret i coronarostium, hvilket tillader diffusion af Evans blåt i både LAD og LCx. Desuden bør Evans blue infusionshastigheder ikke være for høj, da begrænsede strømning ind i kranspulsårerne kan føre til Evans blue udvaskning i den systemiske cirkulation. Selvom selektivt infunderes i koronararterierne, Evans blue diffusion ind i det systemiske kredsløb, ikke kan forhindres fuldstændigt. Derfor histologisk analyse af andre ikke-hjertevæv (f.eks spleen, kan nyre) stadig være problematisk. Samtidig TTC co-infusion i AAR er blevet beskrevet før, men er uønsket i vores mening, da TTC ikke når den del af AAR spærret af ballonen. Desuden tidligere analyser viser, at TTC kan reagere med resterende intravasal blod i infarkt området og overlapper med den røde farve i den ikke-infarkt AAR 30. Fremtidige anvendelser af denne teknik kunne være at bevare ikke-hjertevæv ved at hindre blodgennemstrømning til det systemiske kredsløb. Dette kunne opnås ved ballon obstruktion af nedadgående thorakalaorta gennem en femoral tilgang.
Ekkokardiografi til dato er stadig en hjørnesten for hjertefunktion vurdering i både kliniske pleje og forskellige dyremodeller i kardiovaskulær forskning. Men på grund af den torakale form af landrace grise, transtorakal ekkokardiografi (TTE) er begrænset til 2-dimensionelle kort og lang akse udsigt over LV 9. Derfor hjerte- volumig og LVEF skal estimeres ved matematiske tilnærmelser som den modificerede Simpsons regel, som antager en cylindrisk venstre ventrikel morfologi 10. Som et resultat af LV remodeling efter MI dog kardiale dimensioner ændres. Derfor kan denne særlige geometriske antagelse ikke gøres, reducere nøjagtigheden og pålideligheden af sådanne målinger 31.
Dette problem kan løses ved hjælp af 3D-ekkokardiografi at opnå 3D-billeder af det komplette venstre ventrikel. Hos svin, LVEF vurdering epikardial 3D ekkokardiografi viser fremragende korrelation med guld-standard CMRI 24,32. Men det kræver operation forud for AMI induktion til baseline målinger. Uanset hvilken fremgangsmåde, dvs., åben bryst vs. subxiphoidal tilgang har invasiv kirurgi for epikardial ekkokardiografi vist sig at være hjertebeskyttende 12,33,34. Samtidige sammenvoksninger hindre resternotomy, hvilket gør epikardial echocardiogragrafi uønsket til basislinjemålinger i et lukket bryst AMI model.To undgå disse ulemper, kan opnås 3D-billeder af hjertet gennem 3D transesofageal ekkokardiografi (3D-TEE). Denne teknik er bærbare, bredt tilgængelige og tillader serielle målinger og visualisering af hele venstre ventrikel volumen. Desuden er det pålidelige, relativt billig og sikker.
Bemærk at det er vigtigt at forsigtigt indsætte TEE sonden ind i munden og spiserøret, da ender i Zenker divertikel og anvende for meget tryk kan føre til esophageal brud. Eftersom anatomiske forhold mellem mave og hjerte er forskellig fra mand, 3D-TEE hos svin ikke giver mulighed for regionale målinger (fx stamme, væv Doppler imaging) og er begrænset til volumen målinger. I data præsenteret i manuskriptet, sås ingen stigning af EDV 7 dage efter AMI. En længere opfølgningsperiode er nødvendig for udstrakt drive adverse remodeling, hvilket fører til en øget EDB ved flere uger opfølgning 11.
I modsætning til konventionel ekkokardiografi, sløjfer adgang-baserede PV moderat overvurdere LV volumener, både ved baseline 35 og efter 8 ugers opfølgning 24. Alligevel har forholdsvis gode korrelationer og høj grad af enighed med CMRI blevet fundet. Selvom PV loop målinger flere uger efter AMI er mindre præcise i forhold til baseline, LV dimensioner og derivater heraf (LVEF) er nyttige for den samlede vurdering af hjertefunktionen 35.
Desuden PV loops give specifikke oplysninger om iboende myokardiale egenskaber, såsom ESPVR. Da de regionale funktionelle målinger i TTE og TEE er begrænsede, og epikardial ekkokardiografi er uønsket ved baseline, PV sløjfer giver en elegant og sikker teknik til vurdering af iboende myocardial funktion. Både faldet i ESPVR hældning og de typiske shift i V 0 kan anvendes til at sammenligne forskellige terapeutiske midler. Disse klassiske funktioner er valideret i ex vivo hunde hjerte lider af pan-iskæmi. Derfor, i de regionale iskæmi-modeller, ligesom AMI-modeller, disse specifikke egenskaber er ikke altid til stede, som kan tilskrives mange faktorer, hvoraf ventrikulær remodellering og regional iskæmi er de vigtigste 25,36,37.
For tilstrækkelig dataopsamling, er det afgørende at sikre, at ingen arytmier er til stede ved konvertering ledningsevne til volumen og når erhverve PV loops. Hvis arytmier er til stede, repositionere PV loop kateteret, så det ikke irriterer myokardiet. Administrationen af antiarytmika (f.eks 150-300 mg amiodaron) kan også hjælpe. Bemærk dog, at erhvervelse PV loop inden for flere timer efter akut myokardieinfarkt er ikke pålidelige på grund af hyppige arytmier (f.eks præmature ventrikulære komplekser, bigemini). </ P>
Lidt fremføring eller tilbagetrækning af PV loop kateter i LV eller fra den muskulære væg kan også bidrage til at forbedre formen af PV loops. Efter ændring PV loop kateter positionering, altid dobbelttjekke, at den største tilstrækkeligt placeret segment er valgt.
Konklusionen er, at nuværende papir introducerer tre metoder til vurdering af hjertefunktionen i en tidligere beskrevet gris AMI model med ekstra værdi til vurdering af nye lægemidler for at mindske byrden af den igangværende hjertesvigt epidemi.
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).
