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Medicine

Approches et protocoles échocardiographiques pour Comprehensive Caractérisation phénotypique de la maladie valvulaire chez les souris

doi: 10.3791/54110 Published: February 14, 2017

Introduction

Le vieillissement est associé à des augmentations progressives de calcification cardiovasculaire 1. Hémodynamiquement significative sténose de la valve aortique affecte 3% de la population âgée de plus de 65 2, et les patients avec même modérée sténose de la valve aortique (vitesse maximale de 3-4 m / s) ont une survie sans événement-5 ans de moins de 40% 3. À l' heure actuelle, il n'y a pas de traitements efficaces pour ralentir la progression de l' aorte calcification de la valve, et chirurgicale de remplacement de la valve aortique est le seul traitement disponible pour la sténose valvulaire aortique avancée 4.

Les études visant à acquérir une meilleure compréhension des mécanismes qui contribuent à l'initiation et la progression de l' aorte calcification de la valve sont une première étape clé dans le déplacement vers des méthodes pharmacologiques et non-chirurgicales pour gérer la sténose aortique 5, 6. Génétiquesouris ly-modifiées ont joué un rôle majeur dans le développement de notre compréhension des mécanismes qui contribuent à une variété de maladies et sont maintenant à l'avant - garde des études mécanistiques visant à comprendre la biologie de la valve aortique Sténose 6, 7, 8. Contrairement à d' autres maladies cardio - vasculaires telles que l' athérosclérose et l' insuffisance cardiaque, où des protocoles standard pour l' évaluation de la fonction vasculaire et ventriculaires sont pour la plupart bien établis, il y a des défis uniques associés à phénotypage in vivo de la fonction de valve cardiaque chez la souris. Bien que les commentaires récents ont fourni des discussions approfondies sur les avantages et les inconvénients de nombreuses imagerie et les modalités invasives utilisées pour évaluer la fonction de la valve chez les rongeurs 9, 10, 11, à ce jour, nous ne sommes pas au courant d'une publication qui fournit un comprehensive, étape par étape, le protocole pour la fonction de valve cardiaque phénotypage chez la souris.

Le but de ce manuscrit est de décrire les méthodes et les protocoles de phénotype fonction de valve cardiaque chez la souris. Toutes les méthodes et les procédures ont été approuvées par le Comité institutionnel de protection et d'utilisation des animaux Mayo Clinic. Les éléments clés de ce protocole comprennent la profondeur de l'anesthésie, l'évaluation de la fonction cardiaque, et l'évaluation de la fonction de valve cardiaque. Nous espérons que ce rapport servira non seulement pour guider les enquêteurs intéressés à poursuivre la recherche dans le domaine des maladies des valves cardiaques, mais aussi entamer un dialogue national et international concernant le protocole de normalisation pour assurer la reproductibilité des données et la validité dans ce domaine en pleine expansion. Surtout, l'imagerie réussie en utilisant des systèmes à ultrasons à haute résolution nécessite une connaissance pratique des principes de l'échographie (et la terminologie couramment utilisés en échographie), une compréhension de la princip fondamentaleles de la physiologie cardiaque, et une expérience significative avec l'échographie pour permettre une évaluation précise et temps efficace de la fonction cardiaque chez les rongeurs.

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Protocol

1. Préparer les matériaux et équipements (Tableau 1 et Figure 1)

  1. Mettez la machine à ultrasons. Entrez l'identification des animaux, la date et l'heure (pour des expériences d'imagerie en série) et d'autres informations pertinentes.
  2. Utiliser un transducteur à ultrasons à haute fréquence à 40 MHz pour les souris inférieures à ~ 20 g ou 30 MHz pour les souris supérieures à ~ 20 g d'imagerie.
  3. Branchez la plate-forme à l'électrocardiogramme (ECG) pour surveiller l'ECG déclenchement de l'imagerie pour certaines modalités.
    REMARQUE: critique, ce qui permet également le calcul instantané de la fréquence cardiaque (HR), qui peut être utilisé comme l'un de plusieurs indices d'une profondeur appropriée de l'anesthésie.
  4. Préchauffer la plate-forme à 37 ° C.
    NOTE: Toutes les machines à ultrasons disponibles dans le commerce ont un panneau de contrôle qui fournit des contrôles d'acquisition d'images et contrôles de gestion d'étude B-mode, en mode M et Doppler échocardiographie. Un outil de mesure cardiaque est intégré dans la machine pour la mesure automatiqueet le calcul des paramètres échocardiographiques communs des fonctions cardiaques et valvulaires.

2. Préparer la souris pour l'imagerie et l'induction de l'anesthésie

  1. ramasser délicatement la souris par la queue et maintenir fermement l'animal à la nuque de son cou.
  2. Guide du nez de l'animal dans le cône de nez. Commencez flux d'anesthésie à 1% isoflurane. Assurez-vous que l'animal est sous sédation dans les 3-5 s de l'exposition au gaz.
  3. Rapidement et avec précision laïcs l'animal sur la plate-forme en position couchée, faire en sorte que les pattes antérieures et postérieures pieds se trouvent sur les capteurs ECG de la plate-forme.
  4. sécuriser doucement l'animal avec du ruban adhésif sur les quatre membres, légèrement appliquer du ruban adhésif pour stabiliser la tête dans l'appareil de cône de nez, et appliquer du ruban adhésif pour stabiliser la queue. Les deux pattes arrière et pattes antérieures devraient être à plat pour assurer l'acquisition du signal ECG stable et clair par le système d'imagerie physiologique.
  5. Vérifiez la HR. Faites ceci en utilisant un imaplate-forme de ging avec des capacités de l'ECG ou avec des appareils ECG externes. Assurez-vous que la ligne de base HR est comprise entre 600 à 700 bpm. Assurez-vous que le HR ne tombe pas en dessous de 450 bpm en toutes circonstances.
    REMARQUE: Au cours de la procédure, le HR peut diminuer légèrement en raison de l'anesthésie, mais il doit être au-dessus de 500 bpm dans la plupart des cas.
  6. Régler le débit d'anesthésie par petits incréments en conséquence (~ 0,1% par incréments toutes les 15 s jusqu'à un état stable de l'anesthésie est atteinte).
    NOTE: Un état stable de l'anesthésie est une condition dans laquelle les paramètres cardiaques mentionnés ci-dessus sont maintenus (voir étape 2.5) et l'animal ne répond pas ouvertement à des stimuli de la mise en place de la sonde sur les différentes fenêtres d'imagerie. Surtout, ce ne sont pas un plan de l'anesthésie chirurgicale, ce qui se traduit par cardiodepression marquée chez les souris. Pour les séances d'imagerie prolongées, l'application de la pommade vétérinaire aux yeux pour prévenir la sécheresse est recommandé.
  7. Vérifiez la température du corps en utilisant un thermomètre rectal. Maintenir la température entre 36,5 ° C et 38 ° C.
    REMARQUE: Dans une chambre appropriée pour l'environnement contrôlé, et sur une plate-forme chauffée, la température du corps (mesurée par voie rectale) reste constant pendant toute la procédure et, par conséquent, ne sont pas un facteur influençant les paramètres hémodynamiques cardio-vasculaires confondant avec le temps.
  8. Raser les cheveux de la poitrine à l'aide d'une tondeuse électrique conçu pour être utilisé avec les cheveux fins. Essuyer la poitrine avec une serviette en papier humide. L'animal est prêt pour l'imagerie.
    NOTE: Si l'élimination chimique des cheveux peut également être effectuée, éviter l'utilisation de ces composés, car ils peuvent causer une irritation importante de la peau au fil du temps dans des expériences à long terme. En outre, l'application et le retrait de ces produits d'épilation à base chimique approprié peuvent prolonger la durée de l'exposition de l'anesthésie par 2-3 min (~ 10-20%). La durée totale de l'induction de l'anesthésie à l'achèvement de la préparation de la peau devrait prendre moins de 3 min.
_title "> 3. Suivez Principes fondamentaux et directives dans l'acquisition cardiaque Ultrasound Images

NOTE: Il existe trois modalités d'ultrasons utilisés dans l'acquisition des images: en mode B / 2-D, M-mode, et Doppler (spectral Doppler pulsé-ondes et imagerie Doppler couleur). Il existe deux positions de transducteurs élémentaires utilisées pour acquérir des images des valves cardiaques et cardiaques: les fenêtres et parasternale apical (figure 2).

  1. A partir de chaque position du transducteur, obtenir plusieurs images tomographiques du cœur par rapport à ses axes longs et courts en tournant et en angulation le transducteur manuellement.
    REMARQUE: La rotation se réfère à un pivotement ou torsion du transducteur à partir d'une position fixe sur la paroi thoracique, tandis que l'angulation fait référence au mouvement du transducteur côté à côté d'un point fixe sur la paroi thoracique. Tous les transducteurs à ultrasons ont un marqueur d'index d'image sous la forme d'une rainure (encoche), nervure externe, ou le bouton.
  2. Assurez-vous que le sig ultrasonorenale est perpendiculaire à la structure cible en ajustant la position de transducteur en conséquence.
  3. Optimiser le flux des couleurs et des signaux de vitesse de pointe en alignant le faisceau d'ultrasons émis parallèlement à l'écoulement. L'angle entre le faisceau d'ultrasons et le débit doit être inférieur à 60 °.
  4. Optimiser la qualité d'image en utilisant les commandes du panneau de commande. Seule la zone d'interrogation doit remplir l'affichage de l'image.
    NOTE: Les réglages fins dans des positions de transducteurs et de la plate-forme sont presque toujours nécessaire d'obtenir des images claires. Même dans des conditions optimales, les mouvements respiratoires, la paroi thoracique anatomie (par exemple, un petit espacement des côtes), et les variations de l' anatomie interne ( à la fois intrinsèque et la maladie induite) peut limiter la fenêtre acoustique et de faire l' acquisition d'images très difficile.
  5. Lors de la mesure des dimensions du ventricule gauche en mode M et 2-D / B-mode, placer l'étrier de mesure en ligne l'écho le plus continu.
  6. Régler la couleur d'un secteur Dopplerd volume d'échantillon à la zone d'interrogation en ajustant le contrôle du secteur, qui se trouve sur le panneau.
    REMARQUE: Le schéma de codage couleur dans les études Doppler indique la vitesse et la directionnalité du flux sanguin. signaux Doppler qui sont rouges indiquent laminaire le flux sanguin vers le transducteur. signaux Doppler qui sont bleues indiquent un écoulement laminaire loin du transducteur. Un modèle de couleur «mosaïque» indique les régions du flux sanguin turbulent ou non laminaire (qui se produit généralement dans la sténose valvulaire ou régurgitation valvulaire).
  7. Enregistrer un minimum de deux 5 s bandes (ou 100 images) de temps réel en mode B / 2D écho de chaque fenêtre d'imagerie pour l'analyse hors ligne.
    NOTE: Les machines d'écho disponibles dans le commerce ont l'image des paramètres d'acquisition qui capturent un nombre prédéfini d'images ou de tailles cine-loop. Les paramètres d'acquisition d'image peuvent être modifiés de telle sorte que des boucles plus longues cine peuvent être acquises. Acquisition d'images de haute qualité nécessite une vaste expérience et d'expérimentation. Investigateurs doivent trouver la bonne combinaison de placement du transducteur et de l'angle de la plate-forme pour obtenir des images à partir de nombreux points de vue et les fenêtres acoustiques.

4. Évaluation de la valve aortique (AV) Fonction

NOTE: Les évaluations de la fonction de la valve aortique comprennent des évaluations qualitatives de la vanne (par exemple, l' épaisseur de rebroussement perçue, l' augmentation de l' échogénicité due à valvulaire calcification, et la présence ou l' absence de jets régurgitation utilisant Doppler couleur) et des mesures quantitatives de la fonction de la vanne (par exemple, transvalvulaire pic la vitesse et la distance de séparation rebroussement).

  1. Commencer à l'image de la valve aortique en sélectionnant l'acquisition d'images en mode B.
  2. Avec l'animal solidement fixé sur la plate-forme et la tête tournée à l'opposé de l'enquêteur, incliner la table 15-20 ° vers la gauche. Cela portera le cœur vers l'avant et vers la gauche, plus près de la paroi thoracique. Appliquer une quantité généreuse de gel à ultrasons sur le transducteur ou directement sur la unela poitrine de nimal.
  3. Positionner le transducteur parasternale, d' environ 90 ° perpendiculairement à l'axe longitudinal du coeur, avec le marqueur d'index d'image du capteur pointant en arrière (figure 2). Alors en 2D / B-mode, faites glisser le céphalique du transducteur jusqu'à ce que l'AV est en vue. Ceci est le "petit axe" vue de la valve aortique.
    REMARQUE: une valve aortique normal a trois lobes minces qui ouvrent largement pendant la systole et la diastole se ferment de manière adéquate lors de sorte qu'il n'y a pas régurgitation de sang dans le ventricule gauche. Les cuspides sont très minces, se déplacer très rapidement, et peuvent souvent être difficiles à visualiser.
  4. Tourner le transducteur dans le sens horaire jusqu'à ce que les points de repère d'index d'image caudale. Observer la racine aortique, la valve aortique, ventricule gauche, la valve mitrale, oreillette gauche, et une partie du droit d'éjection du ventricule sur l'affichage de l'image.
    NOTE: Ceci est le "grand axe parasternale" vue de l'AV. L'échographiste devraitconstatent qu'il ya deux valvules aortiques visibles tout au long du cycle cardiaque dans les images en mode B, ce qui permettra ultérieurement l'imagerie et l'analyse (voir ci-dessous) M-Mode.
  5. Évaluer la racine aortique dans cette vue. balayer soigneusement avant et en arrière de sorte que les images de la racine aortique contiennent les plus grandes dimensions de la racine aortique. Mesurer la plus grande dimension antéro-postérieure de l'aorte à l'aide de l'étrier électronique associé à l'outil de mesure intégré dans la machine.
  6. Repérez la valve aortique dans l'axe. Réduire la largeur de l'image de sorte que seule la valve aortique est sur l'affichage de l'image en ajustant l'image bouton largeur dans le panneau de commande. Placez la ligne M-mode d'interrogation où il croise le bout de la valve aortique pour évaluer avec précision la séparation aortique valve de rebroussement.
  7. Dans l'affichage en mode M de la valve aortique, mesurer la distance de séparation de rebroussement (aspect de boîte comme dans la systole) en utilisant l'étrier électronique associé au mesuroutil intégré dans ement la machine.
    NOTE: Le plus grand avantage de l'imagerie en mode M est la résolution temporelle très élevée, ce qui est essentiel pour l'évaluation de la fonction de la valve aortique. Alors que les images en mode M de l'AV peuvent être acquises dans les deux vues à court et long-axes, la vue parasternale long axe est généralement préférée parce que le plan d'imagerie permet à l'échographiste d'identifier facilement l'orientation et l'emplacement des conseils de la rebroussement pendant la systole.
  8. Alors qu'il était encore dans la vision à long axe parasternale de la valve aortique, appuyez sur la touche de commande Doppler couleur dans le panneau de commande. Appliquer Doppler couleur à la région de la valve aortique.
    NOTE: Le flux normal du ventricule gauche à travers la valve aortique pendant la systole est vers le transducteur et donc est codé rouge.
  9. Documenter la présence ou l'absence de régurgitation valvulaire aortique.
    NOTE: régurgitation valvulaire aortique est un écoulement anormal qui se produit pendant la diastole et est éloignée de l'TRANSDUCer; ainsi, il est codé en bleu.
  10. Appuyez sur la touche de commande Doppler pulsé onde. Utilisation de la boule de commande située dans le panneau de commande, placez le volume d'échantillon pulsée-onde dans la aorte ascendante proximale, juste au-dessus de la valve aortique, en veillant à ce que l'angle entre le faisceau d'ultrasons et le flux sanguin est inférieur à 60 ° en inclinant la la plate-forme et / ou du transducteur. Si possible, obtenir la vitesse de pointe à travers la valve aortique depuis la fenêtre de fourchette sternale.
  11. Mesurer la vitesse maximale de l'affichage spectral à l' aide des étriers électroniques associés à l'outil de mesure intégré dans la machine (figure 3C et 3F).
    NOTE: Une mosaïque de couleurs indique la vitesse d'écoulement élevée qui est susceptible de contenir des motifs d'écoulement non laminaires.

5. Évaluation de la valve mitrale (MV) Fonction

NOTE: L' évaluation de la fonction de la valve mitrale comprend des évaluations qualitatives de la vanne (par exemple, parépaisseur de rebroussement reçues, hyperéchogénicité en raison de calcifications valvulaires, la présence ou l'absence de jets régurgitation utilisant Doppler couleur) et des mesures quantitatives de la fonction de la vanne.

  1. Placez le transducteur en position apicale en mode B. Positionner le transducteur de sorte qu'il est orienté vers la tête de la souris (figure 2C). Observer le ventricule droit (RV), le ventricule gauche (LV), l'oreillette droite (RA), et l'oreillette gauche (LA) sur l'affichage de l'image. Manuellement incliner la plate-forme légèrement de sorte que l'animal se trouve dans une position «tête en bas» pour visualiser la valve mitrale, car elle ouvre dans le LV.
    NOTE: Le apicale 4 cavités est une vue optimale pour examiner la vitesse du sang à travers le valvules mitrale et tricuspide, ainsi que la vitesse de tissu de l'anneau mitral. Ceci est également une bonne vue d'évaluer le mouvement et la taille de la RV et septum interventriculaire.
  2. De l'apicale 4 cavités, amener la valve mitrale mise au point en réduisant la largeur de l'image.Observer que les valves mitrales apparaissent sous la forme de deux minces filaments mobiles ouverture et de fermeture pendant chaque cycle cardiaque.
    NOTE: tracts mitrale d'une souris "normale" peut être difficile de visualiser si l' imagerie est effectuée à HR physiologique (ie,> 450 bpm).
  3. Placer le curseur en mode M à travers la valve mitrale pour évaluer l'épaisseur des feuillets.
    NOTE: Le feuillet antérieur est le mieux visualisé en systole quand il est perpendiculaire au faisceau d'ultrasons (Figure 4).
  4. Utilisation de la apicale 4 cavités, appliquer Doppler couleur à l'image du flux de l'oreillette gauche à travers la valve mitrale pendant la diastole. Observer la régurgitation mitrale.
    REMARQUE: L'écoulement est dirigé vers le transducteur et est donc codée rouge. Flux de régurgitation sera encodé bleu et se produit pendant la systole (Figure 5).
  5. Utilisation de la vue apicale long axe, passer en mode pulsé onde. Déplacer le volume d'échantillonnage Doppler à l'extrémité desfeuillet de valvule mitrale. Notez les deux sommets de l'affichage entrée spectrale mitrale. Si les tracts ne sont pas bien visualisées, utiliser Doppler couleur pour identifier les régions avec des motifs de couleur rouge ou mosaïque lumineux et placer le volume de l'échantillon à ce point.
    NOTE: L'affichage spectral du flux mitrale a deux pics dans lente HRs (<450 bpm). Hrs normale (> 450 bpm), le début et (E) et en fin de remplissage (A) Les flux sont fusionnés. L'affichage Doppler spectral de l'écoulement à travers la valve mitrale est utilisée dans l'évaluation de la fonction ventriculaire gauche diastolique (voir étape 7.5).

6. Évaluation du côté droit Fonction Heart Valve

NOTE: Le tricuspide et valvules pulmonaires comprennent les valves cardiaques côtés de droite. La valve tricuspide peut être facilement visualisées dans la vue apicale long axe, tandis que la valve pulmonaire peut être visualisé dans les deux à long et à court parasternale axes vues.

  1. Du point de vue apicale long axe, incliner ou pointer u la pointe du transducteurchanter un mouvement de bascule de sorte que le ventricule droit est au centre de l'écran d'image. Réduire la largeur de l'image de sorte que seul le ventricule droit est visible dans l'affichage de l'image.
  2. Dans le même plan d'image, de visualiser les feuillets de la valve tricuspide, qui apparaissent comme minces filaments mobiles entre l'oreillette droite et le ventricule droit et qui ouvrent et ferment au cours de chaque cycle cardiaque.
  3. Appliquer Doppler couleur dans la zone de la valve tricuspide. Note pour tricuspide régurgitation valvulaire.
    REMARQUE: Le flux normal se produit pendant la diastole, est dirigé vers le transducteur, et par conséquent est codé rouge. flux de régurgitation anormal se produit pendant la systole, est éloignée de la sonde, et donc est codé bleu. La vitesse maximale du jet de régurgitation est utilisé pour estimer la bonne pression systolique ventriculaire.
  4. Déplacer le transducteur à la position parasternale petit axe au niveau de la valvule aortique. Au-dessus de la valve aortique sont les Outf ventriculaire droitebas appareil, la valve pulmonaire, l'artère pulmonaire principale proximale, et le droit et les artères pulmonaires gauche (figure 6).
  5. Tourner le transducteur dans le sens horaire à une position à long de l'axe parasternale modifié. Ensuite, inclinez le transducteur légèrement vers le haut pour obtenir une vue à court axe de la valve pulmonaire.
  6. Dans ce point de vue, appliquer l' imagerie en mode M pour évaluer la distance de séparation des valvules pulmonic (figure 7).
  7. Appliquer Doppler couleur dans la région de la valve pulmonaire à évaluer pour régurgitation valvulaire (un jet à grande vitesse sous forme de mosaïque pendant la diastole) et de sténose (un jet à grande vitesse sous forme de mosaïque pendant la systole).
  8. Appuyez sur la touche de commande à impulsion d'onde et placer le volume d'échantillon juste après la valve pulmonaire.
    REMARQUE: L' analyse de l'affichage Doppler spectral de flux est utilisée pour estimer la pression artérielle pulmonaire (figure 8).

7. Evaluation de la fonction cardiaque

(par exemple, l' estimation visuelle de la fraction d'éjection, l'anomalie du mouvement de la paroi régionale, et l'épaisseur perçue des murs) et des mesures quantitatives de ventriculaire gauche fonction (par exemple, la fraction d'éjection, la masse ventriculaire gauche, la fonction ventriculaire gauche diastolique, et les indices de performance myocardique).

  1. Obtenir une vue à court axe de la LV en 2D / B-mode, avec le transducteur en position de court-axe parasternale au niveau des muscles papillaires. Déplacer le transducteur vers le haut et vers le bas pour balayer le LV depuis la base jusqu'au sommet. Observer les anomalies de mouvement de la paroi.
  2. Du point de vue petit axe parasternale du ventricule gauche, appuyez sur le bouton M-mode, situé dans le panneau de commande. En utilisant la boule de commande, placer le curseur en mode M au centre de la cavité ventriculaire gauche au niveau des muscles papillaires et obten images en mode M.
  3. Mesurer la dimension de la cavité du ventricule gauche en fin de diastole, où la distance entre la paroi de paroi et antéro - postérieur est la plus grande, et en fin de systole, où le mouvement vers l' intérieur des deux parois antérieure et postérieure est maximale (figure 9).
  4. Mesurer l'épaisseur de paroi antérieure et postérieure à la fin de diastole et de fin de systole.
    REMARQUE: Alors que les muscles papillaires sont un point de repère essentiel pour assurer le plan d'imagerie correcte, veillez à ne pas les inclure dans des mesures.
  5. Déplacez le transducteur à la fenêtre apicale. Voir l'étape 5.1. Évaluer la fonction diastolique du ventricule gauche en utilisant le Doppler pulsé onde du flux sanguin à travers la valve mitrale dans la vue apicale long axe.
  6. Placez le volume de l'échantillon à l'extrémité des feuillets de la valve mitrale. Mesurer la vitesse d'entrée mitrale pic de l'affichage spectral d'impulsions d'ondes vitesses Doppler à travers la valvule mitrale.
  7. Positionner le volume d'échantillon entre LV inflow et de sortie. Notez la mitrale et des signaux de fermeture de la vanne et l'ouverture de l'aorte. Mesurer le temps isovolumique de relaxation, temps de contraction isovolumique et du ventricule gauche du temps d'éjection (figure 10).
  8. Effectuer l'imagerie Doppler tissulaire (TDI) de l'anneau mitral dans la vue apicale long axe. Appuyez sur la touche de contrôle de TDI et placer le volume de l'échantillon à la face interne de l'anneau mitral. Assurez-vous que le volume d'échantillon n'empiète pas sur les tracts mitrales. Gardez la taille du volume de l'échantillon Doppler entre 0,21 mm et 0,27 mm. Mesurer la vitesse protodiastolique (e ') de l'anneau mitral (figure 11).

8. Étapes finales

  1. Revoir les images acquises. Vérifier que toutes les images nécessaires ont été obtenues.
  2. Retirez tout gel échographique excès de la poitrine de la souris et retirez délicatement la bande de fixation de l'animal en place. Éteignez l'anesthésie.
  3. Placez l'animal sur une serviette en papier absorbant(Pas de literie, qui peut être aspiré ou peut bloquer les voies respiratoires lors de la récupération). Observer l'animal jusqu'à décubitus sternale est atteint. Si l'anesthésie est administrée de manière appropriée, la récupération doit avoir lieu dans les 30 à 60 s.

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Representative Results

Des exemples d'images qui sont habituellement obtenus à partir de l'imagerie par échographie cardiaque animale sont inclus dans ce manuscrit. Une illustration de placement du transducteur sur la poitrine de l'animal est prévu pour donner au lecteur une compréhension claire de l'endroit où le transducteur est positionné pour obtenir les images comme décrit. Une photographie du laboratoire d'échographie set-up est également inclus pour souligner l'importance de l'équipement approprié, en particulier le transducteur à ultrasons à utiliser et la méthode de l'anesthésie. Le / B-mode 2D, mode M et Doppler couleur et affiche des valves normales et anormales, ventricules droit et gauche, et la racine aortique sont correctement étiquetés. Bien que l'imagerie la vitesse de déformation est pas systématiquement effectuée, par exemple, est également inclus.

régurgitation mitrale est caractérisé par une vitesse élevée, généralement non laminaire du flux sanguin (coloration mosaïque) dans la vanne pendant lystole (figure 5). La présence d'un tel modèle d'écoulement Doppler mosaïque couleur du ventricule gauche vers l'oreillette gauche à travers le MV, survenant après le complexe QRS dans le tracé ECG, permet un diagnostic sans équivoque de M.. Lorsque cela se produit en l'absence de la régurgitation valvulaire aortique et / ou d'un dysfonctionnement du ventricule gauche, ce qui peut être considérée comme isolée prolapsus mitral. S'il y a une dilatation significative du ventricule gauche (en raison de induite expérimentalement une insuffisance cardiaque ou de la profondeur excessive de l'anesthésie), cela peut être caractérisée comme une régurgitation mitrale ischémique (ou régurgitation secondaire à un dysfonctionnement cardiaque). Un affichage Doppler spectral pulsée-ondes peut être utilisée pour confirmer la présence et la synchronisation d'un jet d'écoulement de sang de régurgitation.

Une valve aortique normale a trois minces, souples cuspides qui ouvrent et ferment de manière adéquate au cours de chaque cycle cardiaque. Aortic séparation soupape de rebroussement est mesurée en 2D-guidéeM-mode de la valve aortique dans la vue à long axe. Étriers électroniques sont utilisés pour mesurer à partir du bord d' attaque de l'aube aortique droit à la fine pointe de la cuspide aortique gauche (Figure 3). Aortic valve distance de rebroussement séparation chez la souris normale est de 0,9 à 1,3 mm. Doppler couleur indique un écoulement laminaire à travers la vanne et dans la racine de l'aorte pendant la systole. un écoulement turbulent peut être appréciée dans des conditions d'écoulement accru, comme dans régurgitation valvulaire aortique ou une pression accrue, comme dans la sténose aortique. Ceci est démontré que la coloration de la mosaïque dans le tube d'écoulement. Même de petites quantités de régurgitation valvulaire aortique peut entraîner une augmentation significative de la vitesse de transvalvulaire pic dû à la fonction cardiaque hyperdynamique et augmenté ventriculaire gauche précharge. vitesse de pointe de l'aorte dans les gammes de souris normales de 0,90 m / s à 1,50 m / s. la vitesse de la valve aortique Pic de> 5 m / s a ​​été enregistrée chez les souris avec de graves sténose aortique.

12 (figure 8). Pulmonaire temps d'accélération de l'artère est l'intervalle de temps depuis le début de l'écoulement systolique artérielle pulmonaire à la vitesse d'écoulement de pointe. Droite temps d'éjection ventriculaire est l'intervalle entre le début de l'éjection ventriculaire droite jusqu'au point où il y a arrêt de l'écoulement de la pression systolique artérielle pulmonaire systolique. La combinaison d'une artère pulmonaire temps d'accélération raccourcie avec une diminution du ratio pulmonaire temps d'accélération de l'artère à droite le temps d'éjection ventriculaire suggère la présence d'une hypertension artérielle pulmonaire (qui peut être confirmée par des mesures invasives ou directes de artérielle pulmonaire ou de la pression ventriculaire droite) .

Figure 1
Figure 1: Animal CLaboratoire Ultrason ardiac. Le laboratoire est équipé de la machine à ultrasons petits animaux dédiés à haute fréquence (30 MHz et 40 MHz) transducteurs (MS 400 et MS 550D), diffuseur isoflurane, plate-forme d'animal, la température et moniteur de fréquence cardiaque, 1% à 1,5% d'isoflurane mélangé avec 1 L / min 100% O 2, cône de nez et de tubes reliés à diffuseur isoflurane et 100% O 2, rasoir de cheveux, gel à ultrasons, gel d'électrode, rubans adhésifs et des serviettes en papier. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2
Figure 2: Positions de transducteur de base. Fenêtre (A) parasternale. La tête de transducteur est positionné dans la frontière parasternale gauche, avec le marqueur d'index d'image du transducteur dirigé caudale. From cette position, la vision à long axe du ventricule gauche, la valve aortique, et la racine de l'aorte et la vue à court axe de la valve pulmonaire peut être obtenue. (B) De la fenêtre parasternale, la tête de transducteur tourne dans le sens antihoraire, avec l'encoche dirigée en arrière. A partir de cette position, le petit axe du ventricule gauche et la valve aortique et la vue à long axe de la valve pulmonaire peut être obtenue. (C) apicale fenêtre. La tête de transducteur est positionné au niveau de la pointe du coeur. De cette position, la vue à long axe des ventricules gauche et les valves mitrale et tricuspide à droite et peut être obtenu. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

figure 3
Figure 3: Évaluation de la valve aortique Fonction dans une normeal souris par rapport à la fonction de la valve aortique dans une souris avec calcifiante Aortic Valve Disease. Image (A) 2D d'une valve aortique normale dans la vue à long axe. Notez que la valve aortique ouvre bien pendant la systole. L' image (B) en mode M représentant la fonction de la valve aortique normale (aspect de boîte). Notez que la distance rebroussement-séparation est mesurée à 1,12 mm. Affichage (C) Spectral Doppler de la vitesse de pointe à travers la valve aortique normale a été meaured à 1,3 m / s. L' image (D) 2D d'une valve aortique calcifié dans la vue à long axe d'un récepteur de lipoprotéines de basse densité déficiente (LDLR - / -) et de l' apolipoprotéine B100 seule (apoB 100/100) souris nourris avec un régime alimentaire occidental. Les cuspides sont épaissies et ont augmenté échogénicité, qui se traduit par l'ouverture restreinte pendant la systole. (E) Une image en mode M représentant la même valve aortique sténotique représente une mesure de la distance de séparation de rebroussement de 0,7 mm. (F </ Strong>) L'affichage Doppler spectral de vitesse de pointe à travers la valve aortique sténosée a été meaured à 4,6 m / s. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4
Figure 4: M-mode d'une valve mitrale normale. De la fenêtre apicale, une vision à long axe de la valve mitrale est obtenue. La ligne M-mode d'interrogation est appliqué sur la valve de la valve mitrale. Bien que l'épaisseur de la notice mitrale peut théoriquement être mesurée à l'aide des étriers électroniques, cela peut être extrêmement difficile étant donné la mince, échogène mal, rapidement et feuillets de la valve mitrale normale en mouvement. Les flèches indiquent le mode M de la valve mitrale en systole. S'il vous plaît click ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 5
Figure 5: Preuve d'une valve mitrale régurgitation Jet utilisant Doppler couleur Imaging. De la fenêtre parasternale, une vision à long-axe modifié de la valve mitrale est obtenue. Doppler couleur montre l'interrogation d'un jet de mosaïque couleur à la valve mitrale pendant la systole (mis en évidence par une flèche). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 6
Figure 6: Long-axe Vue de l'artère principale pulmonaire et de ses principales branches. La vision à long axe de l'artère pulmonaire (MPA) et à droite (RPA) et gauche (LPA) branches peuvent être obtenues à partir de la paraste fenêtre rne. Le droit de chasse du ventricule (de RVOT), la valve pulmonaire (PV), et de l'aorte (AO) sont en partie visibles. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 7
Figure 7: mode M image Décrivant un pulmonique Valve Normal. Dans la fenêtre parasternale, deux fois à court et à long axe de la valve pulmonaire peuvent être obtenus. La ligne M-mode d'interrogation est appliqué à travers la valve pulmonaire. La distance valve pulmonaire rebroussement-séparation (flèches) peut être mesurée à partir de ce point de vue. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

10fig8.jpg "/>
Figure 8: Pulsed-ondes Doppler Interrogation de débit à travers la vanne pulmonique. Le temps d'accélération de l'artère pulmonaire (PLTA) est l'intervalle de temps depuis le début de l'écoulement systolique artérielle pulmonaire à la vitesse d'écoulement de pointe. Droit temps d'éjection ventriculaire (RVET) est l'intervalle entre le début de éjection du ventricule droit à l'endroit où il y a arrêt de l'écoulement. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 9
Figure 9: M-Mode Image illustrant un court axe Vue du ventricule gauche. De la fenêtre parasternale, le petit axe du ventricule gauche est obtenu en faisant tourner la tête de transducteur dans le sens antihoraire de sorte que les points de repère d'index d'image ou postérieurement dorsalement. Le M-modligne d'interrogation e est appliquée à travers le ventricule gauche au niveau des muscles papillaires. Ventriculaire gauche en fin de diastole dimension (LVEDD), ventriculaire gauche en fin de systole dimension (DTSVG), et la paroi antérieure (AW) et la paroi postérieure (PW) épaisseurs peuvent être facilement mesurés. Veillez à ne pas inclure le muscle papillaire (*) dans toutes les mesures. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 10

Figure 10: Doppler couleur évaluation et pulsée onde Doppler spectral Affichage de la valve mitrale Afflux. (A) Image montrant une évaluation Doppler couleur d'entrée de la valve mitrale dans la vue apicale long axe. Notez que l'image Doppler couleur 2D peut être un outil essentiel pour gqui doivent guider la position de volume d'échantillon approprié pour l'acquisition de pulsée-ondes tracés Doppler (représenté dans le panneau B). (B) d'affichage Spectral d'entrée de la valve mitrale utilisant Doppler pulsé onde. L'évaluation Doppler pulsé onde du flux sanguin à travers la valve mitrale (dans la vue apicale long axe) est effectué pour évaluer la fonction ventriculaire gauche diastolique. Le volume d'échantillon est placé à l'extrémité des valves de valvules mitrales. Le temps isovolumique détente (IVRT), le temps de contraction isovolumique (de TCIV), du ventricule gauche du temps d'éjection (LVET) et la vitesse du flux mitral pic (E) peuvent tous dériver de l'affichage spectral d'impulsions d'ondes vitesses Doppler à travers la valvule mitrale. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 11
Figurer 11: Tissue Doppler Imaging de l'Septal mitrale Annulus. De la fenêtre apicale, une vision à long axe de la valve mitrale est obtenue. Le volume d'échantillon Doppler tissulaire est positionné au niveau de la région septale de l'anneau mitral. Le rapport entre la vitesse d'entrée mitrale crête (la variable E sur la figure 10B) et la vitesse maximale mitrale tissulaire de l'espace annulaire (e ', désigné par les flèches blanches) est utilisé pour évaluer la fonction diastolique ventriculaire gauche (communément appelée E / E'). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 12
Figure 12: Évaluation de la souche et la souche Taux du ventricule gauche Myocarde. Il existe des logiciels d'analyse spécialisés disponibles dans le commerce, et les variables de contrainte et la vitesse de déformation peuvent êtreobtenu en tant que mesures de changements précoces ou sous-cliniques dans les propriétés contractiles du myocarde intrinsèques. Les exemples ci-dessus représentent la souche radiale et la vitesse de déformation dans des plans d'imagerie couramment acquises chez la souris. Notez que ces plans d'imagerie (et la forme ultérieure des tracés de contrainte) peuvent différer des images chez l'homme, qui sont souvent acquises dans le long axe apical ou 4 cavités. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

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Discussion

Induction de l' anesthésie

induction et l'entretien de l'anesthésie est critique pour l'évaluation précise des changements dans la valve cardiaque et la fonction cardiaque chez la souris. Compte tenu de l'induction rapide de l'anesthésie provoquée par l'isoflurane et le temps de lavage-out relativement longue de cet anesthésique après une anesthésie profonde, nous n'utilisons pas une chambre d'anesthésie autonome pour l'induction. Au lieu de cela, comme indiqué en détail ci-dessus, les animaux sont guidés directement sur le cône de l'anesthésie, ce qui permet une induction rapide et contrôlée de l'anesthésie à des concentrations relativement faibles de l'anesthésie.

La plupart des souches de souris restent largement sous sédation à moins de 1,5% d'isoflurane. Les effets cumulatifs de l'isoflurane sur la fonction cardiaque doivent être étroitement surveillés, cependant, et de légères diminutions de la concentration d'anesthésique peuvent être nécessaires au fil du temps. Réciproquement, par petits incréments de la concentration de l'anesthésique peut être également neEDED. Surveiller attentivement l'animal pour tout mouvement (suggestive de la profondeur insuffisante de l'anesthésie) et augmente ou diminue dans les RH; ce qui permet une gestion rapide et proactive de la profondeur de l'anesthésie.

Contrairement à l'homme, l'isoflurane provoque une diminution des ressources humaines chez la souris. Bien que la fonction ventriculaire gauche peut initialement être conservée pendant les périodes d'administration d'anesthésique excessive, la réduction des ressources humaines sont presque ubiquitaire suivies par la dilatation ventriculaire gauche secondaire à la suppression de la contractilité cardiaque. Par conséquent, la fraction d'éjection diminue, transvalvulaire (valve aortique et mitrale valve) des vitesses d'écoulement de pointe tombent, la fermeture de la valve aortique survient tôt, et les vitesses Doppler tissulaire diminue. Il est donc impératif de surveiller en permanence l'état physiologique de l'animal pour assurer que le HR reste bien au-dessus de 450 bpm. Pour les personnes qui ne sont pas expérimentés dans les souris d'imagerie, une approche qui inclut un échographiste dédié etun deuxième enquêteur dédié à la surveillance de la profondeur de l'anesthésie est recommandée.

Analyse de la fonction AV

Cliniquement, la Société américaine des lignes directrices de échocardiographie 13 recommander l' acquisition du diamètre gauche de chasse du ventricule et la vitesse de chasse du ventricule gauche en utilisant le Doppler pulsé-ondes. La vitesse de la valve aortique trans-crête shuld être mesurée en utilisant Doppler à onde continue dédiée à calculer la surface de la valve aortique en utilisant l'équation de continuité: AVA = (CSA LVOT x VTI LVOT) / VTI AV. En l'absence de ces données Doppler, le (géométrique) zone anatomique en coupe transversale de l'orifice de la valve aortique, telle que mesurée par 2D ou 3D est recommandée. Bien que le transducteur a une résolution spatiale et temporelle, les valvules aortiques ne peuvent pas être constamment délimité dans le petit axe. Ainsi, l'aire de l'orifice AV ne peut être tracée de façon précise. Furthermore, et peut-être plus important encore, actuellement disponible dans le petit animal dédié ultrasons à haute fréquence ne soit pas équipé d'une capacité de Doppler à onde continue dédié. Ainsi, l'identification d'une vitesse transvalvulaire "true" de pointe pour une utilisation avec l'équation de continuité est exceptionnellement difficile (et ne serait pas accepté cliniquement). De même, d'autres sondes à ultrasons disponibles dans le commerce peuvent ne pas avoir la capacité d'enregistrer des vitesses très élevées, et sont donc limités à des vitesses plus faibles. Compte tenu de ces limitations majeures, des protocoles d'imagerie clinique utilisant des systèmes orientés vers imagerie à haute résolution chez les petits animaux ne peuvent pas être totalement pris.

Analyse de la fonction MV

En général, les souris sont très résistantes à l'élaboration d'un prolapsus mitral. Visualisation d'un jet de régurgitation à travers la valve mitrale dans le cadre d'un HR rapide peut être très difficile. Par ailleurs, dans l'échocardiographie humain, le Anteriou postérieures et feuillets de la valve mitrale sont clairement visibles et le prolapsus ou fouettent dépliant est facilement apprécié. Cependant, chez la souris, feuillets de la valve mitrale ne peuvent pas être bien délimitées en antérieure et postérieure, et de trouver un fléau ou un dépliant prolapsus est exceptionnellement difficile, étant donné le faible niveau de échogénicité, des tissus non calcifiée minces. Ainsi, l'utilisation de Doppler couleur pour montrer un jet de régurgitation est le moyen le plus utile pour évaluer la fonction de la valve mitrale chez la souris. Un diagnostic de isolé régurgitation mitrale doit être effectué qu'après une évaluation attentive de la fonction ventriculaire gauche, la fonction de la valve aortique, et la fonction de la valve mitrale.

À ce jour, il n'y a pas de modèles de souris robustes de sténose de la valve mitrale. Augmentation de la densité d'écho de la valvule mitrale peut suggérer calcification, mais la localisation soit à la face antérieure ou feuillet postérieur est difficile. Sur le plan clinique, un diagnostic de sténose mitrale est réalisée dans le cadre de l'épaisseur, des dépliants avec calcifiés limitermouvement ed. Mesure de l' épaisseur du feuillet peut être effectué en mode M (figure 4). En utilisant Doppler, la vitesse de pointe E est généralement augmentée et est associée à des allongements à la pression à mi-temps. Ainsi, reprenant ces caractéristiques sera essentiel dans l'évaluation des nouveaux modèles de sténose de la valve mitrale. Alors que l'American Society of Echocardiography recommande que l'estimation de la superficie de la valve mitrale est fait en utilisant la mi-temps de pression (MV zone = 220 / pression à mi-temps), ces calculs ont pas été validées chez les souris 13.

Analyse des tricuspide et la fonction valvulaire pulmonic

La valve tricuspide est évaluée pour la mobilité de la notice, la sténose valvulaire, et régurgitation valvulaire. En général, ces données sont exprimées qualitativement et de façon binaire ( par exemple, la présence ou l' absence de dysfonctionnement). La vitesse maximale du jet tricuspide soupape de régurgitation est utilisé pour Estimate droit pression systolique ventriculaire. En outre, la régurgitation tricuspide est pas rare chez les souris normales, atones.

Fonction de la valve pulmonaire peut être évaluée en 2D / en mode B, en mode M et l' imagerie en couleur flux (figures 6 et 7). Ces modalités sont utilisées pour évaluer l' épaisseur de la valve pulmonaire (par exemple, la visibilité ou échogénicité 2D), mesurer pulmonic ouverture soupape d'orifice (distance rebroussement-séparation), et évaluer la mobilité pulmonic de soupape et coaptation (2D et Doppler couleur). Pulmonic régurgitation valvulaire peut être facilement apprécié par effet Doppler couleur, tel que décrit ci-dessus. La gravité de pulmonic régurgitation valvulaire peut être évaluée en utilisant le débit de pointe rétrograde de sang (mesurée avec Doppler pulsé onde) à travers la valve pulmonaire pendant la diastole.

Analyse de la fonction cardiaque

2D / imagerie en mode B du ventricule gauche dans les vues à court et long axe fournit un rapport évaluation uel de la fonction cardiaque. Bien que cette modalité d'imagerie permet des évaluations grossières de la fonction ventriculaire gauche, l'imagerie en mode M offre une résolution spatiotemporelle nettement plus élevé, ce qui en fait une technique supérieure par rapport à la 2D / B en mode imagerie. Ceci est très important, compte tenu du fait que les souris normales peuvent avoir HRs allant 450-700 bpm. Nous maintenons le HR-dessus de 450 bpm de sorte que les données sont un représentant près de la physiologie et de l'hémodynamique cardiaque non anesthésié. Si le HR est autorisé à diminuer en raison de l' anesthésie excessive et / ou sur-sédation, dilatation ventriculaire gauche, les réductions des estimations de la contractilité cardiaque, et des modifications dramatiques dans les vitesses de sang transvalvulaires et autres caractérisations qualitatives de la fonction valvulaire (par exemple, les changements dans la régurgitation mitrale secondaire à une dilatation ventriculaire gauche, la réduction de la vitesse d'écoulement de la valve aortique maximale, et la réduction de la vitesse d'afflux sanguin mitrale) sont souvent observées.

tente "> En l'absence de segmentaires anomalies mur mouvement, fraction d'éjection (FE) et la fraction de raccourcissement (FS) sont des mesures hautement reproductibles de la fonction systolique ventriculaire gauche. En utilisant l'imagerie en mode M, la tension diastolique maximale et les dimensions systoliques sont obtenues et utilisées pour calculer l'EF, FS, et LV masse 14, 15.

Toutes ces mesures peuvent être calculées automatiquement dans le logiciel associé à la machine à ultrasons. Bien que l' évaluation de la fonction cardiaque et valvulaire peut être effectuée en utilisant des systèmes à ultrasons "standard" cliniques, les niveaux relativement faibles de la résolution (par exemple, 12-15 sondes MHz) peuvent faire des évaluations précises de la fonction cardiaque et valvulaire chez les souris difficiles.

la fonction diastolique est une partie intégrante de l'évaluation de la fonction du ventricule gauche. Dans les études cliniques, l'insuffisance cardiaque diastolique a été trouvé être hautement correlated à la morbidité et la mortalité. La fonction diastolique est évaluée par impulsions à ondes échocardiographie Doppler et de l'imagerie Doppler tissulaire. Le rapport E / A (le rapport entre le début rapide de remplissage vague, E, et la vague de fin de remplissage en raison de la contraction auriculaire, A) et E temps de décélération sont des paramètres non utiles de la fonction diastolique chez la souris en raison de la fusion de la E et A ondes secondaires aux très hautes HRs présentent chez des souris de manière appropriée anesthésiés.

Pour évaluer fonction ventriculaire gauche diastolique, la vitesse du flux mitral pic, le temps de relaxation isovolumique (de IVRT), le temps de contraction isovolumique (de TCIV), du ventricule gauche du temps d'éjection, et le tissu de l'anneau mitral, les vitesses (e ') sont utilisés. Ces paramètres Doppler sont faciles à obtenir, mesurables et reproductibles. La vitesse diastolique précoce (e ') de l'anneau mitral mesurée par imagerie Doppler tissulaire est un indicateur fiable de la relaxation myocardique ventriculaire gauche Le rapport entre les mi de pointela vitesse d'entrée trale et la vitesse du tissu anneau mitral précoce ont été démontré dans des études cliniques bien en corrélation avec capillaire pulmonaire pression de coin 16.

Fonction globale ventriculaire gauche peut être évaluée en utilisant l'indice de performance myocardique, aussi connu comme l'indice Tei. Elle incorpore deux intervalles de temps systoliques et diastoliques pour permettre une mesure intégrée à la fois de la fonction ventriculaire gauche systolique et diastolique. dysfonction systolique prolonge le temps de pré-éjection (IVCT) et réduit le temps d'éjection ventriculaire gauche (ET). Anomalies dans la fonction diastolique ou de relaxation du myocarde peuvent entraîner une prolongation significative de l'IVRT. L'indice de performance myocardique ventriculaire gauche (MPI) peut être calculé comme MPI = IVCT + IVRT / LVET 17. Dans ce contexte, la réduction du MPI sont associés à l'amélioration de la fonction cardiaque, alors qu'une valeur plus élevée MPI est évocateur d'un dysfonctionnement cardiaque.

techniques d'évaluation cardiaque et la fonction valvulaire chez les souris émergents: orientations futures

Doppler tissulaire

Doppler tissulaire peut être utilisée pour évaluer la fonction diastolique à l'aide du E, E 'et E / E' des variables, mais cette méthode est actuellement largement utilisée. A ce titre, la variabilité et la reproductibilité des mesures dans une variété de souches de rongeurs n'a pas été rigoureusement testés par les multiples groupes de recherche. Néanmoins, l'utilisation de E / e 'et sa corrélation avec la pression auriculaire gauche dans des environnements cliniques, le potentiel pour la détection précoce de la dysfonction cardiaque chez la souris, et l'application de mécanismes de la maladie est susceptible d'en faire une partie intégrante de l'évaluation des conséquences cardiaques de cardiopathie valvulaire dans la recherche translationnelle.

Imagerie vitesse de déformation

petits modèles animaux se sont révélés être un précieux tOOL de comprendre les mécanismes des changements physiopathologiques sous-jacents de la fonction cardiaque. Alors que 2D et Doppler échocardiographie fournir des évaluations complètes et non invasives de la morphologie cardiaque, la fonction et l' hémodynamique in vivo, ils manquent de sensibilité pour détecter les premiers changements dans la fonction myocardique en réponse à la pression chronique ou la surcharge de volume (deux facteurs de stress les plus courants induits par une maladie cardiaque valvulaire).

En raison de ces limitations, il y a un intérêt croissant dans l'application des indices cliniquement utilisés de la fonction tels cardiaque que la souche du myocarde et taux de déformation qui ont le potentiel de détecter plus précisément au début ou sous-cliniques changements dans les propriétés contractiles du myocarde intrinsèques . La souche et l' imagerie des taux de déformation ont été utilisés avec succès dans les études sur les rongeurs sur la progression de l' insuffisance cardiaque et 18 hypertensive maladie cardiaque 19, le renversement de dysynchrony cardiaqueet un dysfonctionnement cardiaque 20, et la fonction longitudinale du cœur chez la souris juvénile 21. Il est recommandé que l'imagerie la vitesse de déformation être considérée comme une technique d'imagerie supplémentaire à 2D et de tissus mesures approfondies Doppler dérivées de la fonction cardiaque. Pour veiller à ce que les enquêteurs ont une compréhension de base des principes qui sous-tendent la mesure de la déformation myocardique et la vitesse de déformation, les sections suivantes visent à fournir des principes et des limites sous-jacentes calcul de la déformation et de l'imagerie de la vitesse de déformation fondamentales.

Déformation et la vitesse de déformation sont dérivées du changement de longueur de la fibre du myocarde par rapport à la longueur initiale (en cardiologie, la différence entre la longueur de fin de diastole et de la longueur systolique terminale est utilisée pour ce calcul). La mesure précise des variations de la longueur des fibres du myocarde est compliquée par l'architecture de la spirale des faisceaux de fibres du myocarde, ce qui entraîne multidirectionnelal contrainte déformation tout au long de la systole (par exemple, la souche dans le sens radial, longitudinal et axes circonférentielles). Des études récentes sur des souris suggèrent que Doppler tissulaire derived- et de déformation et de la vitesse de déformation des paramètres de déformation suivi dérivés chatoiement sont étroitement liés à la fonction myocardique intrinsèque 22. Les deux techniques nécessitent l'ajout d' un logiciel d'analyse spécialisé pour les systèmes d'imagerie de recherche, ce qui permet la génération relativement automatisée des variables d'intérêt (voir les exemples dans la figure 12) 23.

Bien que l'imagerie de la souche est prometteuse, l'acquisition d'images en 2D de haute qualité pour l'analyse des mouchetures de suivi peut être difficile. En outre, le traçage manuellement les frontières endocardiques et épicardiques pour la mesure de contrainte est difficile et encombrant. Une quantité importante de la pratique et de l'évaluation robuste de la reproductibilité et la cohérence des mesures intra-enquêteur (y compris l'imagequalité, plans d'imagerie cohérente, et une analyse hors-ligne) sont essentiels lors de l'application de l'utilisation de mesures de contrainte pour évaluer la fonction cardiaque. Ainsi, les analyses de déformation et de la vitesse de déformation doivent être effectuées par complètement aveuglés, des enquêteurs formés pour assurer de haute qualité et des données reproductibles.

Haute résolution échographie ECG-gated

Tissue imagerie Doppler et de l' imagerie la vitesse de déformation permettent la mesure des déformations du myocarde sur un cycle cardiaque complet, mais en raison de leur résolution temporelle (5 ms au mieux), ils restent limités à la motion mondiale du cœur 24. Pour obtenir une grande trame ultrasons taux d'imagerie, une autre approche basée sur l'utilisation de l'acquisition de données ECG-gated a été proposé récemment pour des applications cardiaques et vasculaires. mécanique et électromécanique imagerie à ondes ECG-gated de tissu cardiovasculaire est basée sur l'imagerie du tissu en utilisant des ultrasons à haute trametaux, jusqu'à 8000 images par s (fps), en synchronisant l'image acquisition 2D sur les signaux ECG 24. Cela dépasse nettement les taux de ~ 1000 fps (offrant une plus grande résolution dans des conditions physiologiques où la fréquence cardiaque est ~ 500-650 bpm chez une souris), et la faisabilité in vivo de cette méthode d'imagerie pour l' évaluation de la fonction ventriculaire trame 2D / B-mode a été démontrée chez des animaux anesthésiés (fournissant une détection supérieure des anomalies du mouvement de la paroi cardiaque dans des modèles animaux de petites 25).

La fonction cardiaque induite par le stress

Bien que les tests d'exercice est fréquemment utilisé pour évaluer les réponses cardiaques à un stress accru organismal dans les milieux cliniques, la nécessité pour la sédation et / ou anesthésie consciente chez les rongeurs rend l'évaluation post-exercice immédiat de la fonction cardiaque extrêmement difficile. Ainsi, les tests de stress pharmacologique est susceptible d'être cliniquementparallèle à évaluer liés à la PI les conséquences cardiaques de la maladie valvulaire cardiaque (sténose aortique sévère, une sténose mitrale modérée à sévère, et sévère régurgitation mitrale primaire). Ce sera un particulièrement important domaine de recherche, compte tenu des lignes directrices cliniques récentes qui mettent l' accent sur le rôle des tests de stress afin de clarifier le statut des symptômes, d' évaluer les composants dynamiques des anomalies valvulaires, et démasquent dysfonction myocardique subclinique qui est susceptible de manquer au repos 26.

Comme indiqué dans les sections précédentes, les souris sont extrêmement résistantes à la dysfonction cardiaque induite par la postcharge. Ainsi, la dobutamine échocardiographie de stress peut être un outil très utile pour détecter les premiers déclins dans le ventricule gauche qui peuvent ne pas être apparent chez des souris avec des niveaux variables de maladie cardiaque valvulaire. Même les souris avec de graves calcifiée sténose aortique peuvent avoir une fonction systolique relativement bien préservée et sont susceptibles de fournir une plate-forme utile pour l'application du stress dobutamine pour prédire le temps (et souvent très rapide) l'apparition de l'insuffisance cardiaque chez ces animaux. À ce jour, nous ne sommes pas au courant d'aucune des études portant sur l'utilisation de la dobutamine échocardiographie de stress chez les souris avec un degré quelconque de maladie cardiaque valvulaire.

échocardiographie 3D

Cliniquement, l'imagerie cardiaque 3D est un outil particulièrement puissant qui permet des mesures précises de diastolique et systoliques volumes, le volume systolique et le débit cardiaque. échocardiographie 3D est devenu une nouvelle norme clinique dans l'évaluation de la gravité de sténose valvulaire au moyen d'une mesure précise de la zone de la valve, et il permet l'identification précise et la quantification des prolapsus de segments individuels dans la maladie de la valve mitrale.

systèmes d'échographie de recherche avec transducteurs haute fréquence permettent l'acquisition d'images cardiaques-dépendants et pour la recons hors ligne ultérieuretion des images 3D à l'aide des logiciels personnalisés. Bien qu'il soit possible d'acquérir des images 3D du ventricule gauche en utilisant cette combinaison de matériel et de logiciels, ce qui est souvent réalisée sous des niveaux relativement profonds de l'anesthésie (qui abaissent le HR et minimisent l'artefact respiratoire), ce qui rend l'extrapolation de la signification physiologique des changements dans la fonction cardiaque difficile.

En ce qui concerne l'utilisation de l'imagerie 3D pour évaluer la fonction de valve cardiaque chez la souris, c'est une proposition exceptionnellement difficile compte tenu de la petite taille, relativement faible échogénicité et haute vitesse des valves cardiaques dans des conditions physiologiques normales. Jusqu'à ce que les progrès technologiques dans l'acquisition et le traitement d'image permettent de discerner clairement la valves cardiaques dans ces conditions, notre expérience a été que l'imagerie 3D est d'une utilité limitée dans la caractérisation précise et complète de la fonction cardiaque de la valve chez la souris.

Collectivement, technologieavan- cées en imagerie du petit animal en font un temps exceptionnellement excitant pour mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques sous-jacents des maladies cardiaques valvulaires et leurs conséquences cardiaques. Nous affirmons fermement que l'évaluation approfondie de la fois la fonction de valve cardiaque et la fonction cardiaque est essentielle pour comprendre les effets des manipulations génétiques, pharmacologiques ou mécaniques de la fonction de valve cardiaque chez la souris. Nous espérons que ce manuscrit ne servira pas seulement comme une ressource utile pour les chercheurs qui poursuivent des recherches dans la pathogenèse de la maladie de valve cardiaque, mais aussi stimuler la discussion sur les meilleures méthodes pour évaluer valvulaire et la fonction cardiaque dans de telles études au sein de notre communauté de recherche.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
High resolution ultrasound machine VisualSonics, Fujifilm Vevo 2100 
Isoflurane diffuser (capable of delivering 1 % to 1.5 % isoflurane mixed with 1 L/min 100% O2 VisualSonics, Fujifilm N/A
Transducers for small mice (550D) or larger mice (400) MicroScan, VisualSonics, Fujifilm MS 550D, MS 400
Animal platform VisualSonics, Fujifilm 11503
Advanced physiological monitoring unit VisualSonics, Fujifilm N/A
Isoflurane Terrell NDC 66794-019-10
Nose cone and tubing connected to isoflurane diffuser and 100% O2 Custom Engineered in-house --
Hair razor Andis Super AGR+ vet pack clipper AD65340
Ultrasound gel Parker Laboratories REF 01-08
Electrode gel  Parker Laboratories REF 15-25
Adhesive tapes Fisher Laboratories 1590120B
Paper towels

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References

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Approches et protocoles échocardiographiques pour Comprehensive Caractérisation phénotypique de la maladie valvulaire chez les souris
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Casaclang-Verzosa, G., Enriquez-Sarano, M., Villaraga, H. R., Miller, J. D. Echocardiographic Approaches and Protocols for Comprehensive Phenotypic Characterization of Valvular Heart Disease in Mice. J. Vis. Exp. (120), e54110, doi:10.3791/54110 (2017).More

Casaclang-Verzosa, G., Enriquez-Sarano, M., Villaraga, H. R., Miller, J. D. Echocardiographic Approaches and Protocols for Comprehensive Phenotypic Characterization of Valvular Heart Disease in Mice. J. Vis. Exp. (120), e54110, doi:10.3791/54110 (2017).

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