Introduction
O envelhecimento está associado com aumentos progressivos na calcificação cardiovascular 1. Estenose da valva aórtica hemodinamicamente significativa afeta 3% da população com idade superior a 65 2, e os pacientes com estenose da válvula aórtica, mesmo moderada (velocidade de pico de 3-4 m / s) têm uma sobrevida livre de eventos em 5 ano de menos de 40% 3. Atualmente, não existem tratamentos eficazes para retardar a progressão da calcificação da válvula aórtica e substituição da válvula aórtica cirúrgica é o único tratamento disponível para a estenose da válvula aórtica avançada 4.
Estudos destinados a ganhar uma compreensão mais profunda dos mecanismos que contribuem para o início e progressão de calcificação da válvula aórtica é um primeiro passo fundamental no caminho para métodos farmacológicos e não-cirúrgicos para gerenciar estenose da valva aórtica 5, 6. Genéticocamundongos ly-alteradas têm desempenhado um papel importante no desenvolvimento de nossa compreensão dos mecanismos que contribuem para uma variedade de doenças e agora estão vindo à tona de estudos sobre os mecanismos que visam a compreensão da biologia da estenose da válvula aórtica 6, 7, 8. Ao contrário de outras doenças cardiovasculares, tais como aterosclerose e insuficiência cardíaca onde-protocolos padrão para avaliar a função ventricular e vascular são, na maior parte bem estabelecida-existem desafios únicos associados com a fenotipagem in vivo da função de válvula de coração em ratinhos. Enquanto comentários recentes têm proporcionado debates aprofundados sobre as vantagens e desvantagens de inúmeras imagens e modalidades invasivos utilizados para avaliar a função da válvula em roedores 9, 10, 11, até à data, não temos conhecimento de uma publicação que fornece uma comprehensive, passo-a-passo protocolo para a função de válvula cardíaca fenotipagem em camundongos.
O objetivo deste artigo é descrever os métodos e protocolos para o fenótipo função de válvula cardíaca em camundongos. Todos os métodos e procedimentos foram aprovados pelo Comitê Animal Care Institucional e Use a Mayo Clinic. Os principais componentes deste protocolo incluem a profundidade da anestesia, a avaliação da função cardíaca, bem como a avaliação da função de válvula cardíaca. Esperamos que este relatório não só servirá para orientar os investigadores interessados em prosseguir a investigação no domínio da doença da válvula do coração, mas também vai iniciar um diálogo nacional e internacional relacionada com a padronização do protocolo para garantir a reprodutibilidade dos dados e validade neste campo de rápido crescimento. Importante, uma imagem com o uso de sistemas de ultra-som de alta resolução exige um conhecimento prático dos princípios da ultra-sonografia (e terminologia comumente utilizados em ultra-sonografia), uma compreensão do princip fundamentaisles da fisiologia cardíaca e experiência significativa com a ultra-sonografia para permitir a avaliação precisa e tempo-eficiente da função cardíaca em roedores.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Prepare os materiais e equipamentos (Tabela 1 e Figura 1)
- Ligue a máquina de ultra-som. Digite o ID do animal, data e hora (para experimentos com imagens de série) e outras informações relevantes.
- Use um transdutor de ultra-sons de alta freqüência, 40 MHz para os ratos de imagem inferior a ~ 20 g ou 30 MHz para ratos maiores que ~ 20 g.
- Conectar-se a plataforma para o eletrocardiograma (ECG) monitorar ECG gating de imagiologia para certas modalidades.
NOTA: criticamente, este também permite o cálculo instantânea da frequência cardíaca (HR), que pode ser utilizado como um de vários índices de uma profundidade adequada da anestesia. - Pré-aquecer a plataforma a 37 ° C.
NOTA: Todas as máquinas de ultra-som disponíveis comercialmente têm um painel de controle que fornece controles de aquisição de imagem e controles de gerenciamento de estudo para B-mode, modo-M, e ecocardiograma Doppler. A ferramenta de medição cardíaca é incorporado na máquina durante a medição automáticae cálculo de parâmetros ecocardiográficos comuns de funções cardíacas e valvulares.
2. Prepare o mouse for Imaging e indução da anestesia
- Gentilmente pegar o rato pela cauda e segurar firmemente o animal na nuca de seu pescoço.
- Orientar o nariz do animal para o cone do nariz. Inicie o fluxo de anestesia em 1% isoflurano. Certifique-se de que o animal é sedado dentro de 3-5 segundos de exposição ao gás.
- Rapidamente e com precisão colocar o animal na plataforma em decúbito dorsal, certificando-se de que as patas dianteiras e patas traseiras mentir sobre os sensores de ECG da plataforma.
- Suavemente prender o animal com fita adesiva em todos os quatro membros, levemente aplicar fita adesiva para estabilizar a cabeça do aparelho de cone de nariz, e aplicar a fita adesiva para estabilizar a cauda. Ambas as patas traseiras e patas dianteiras deve estar nivelado para garantir a aquisição do sinal ECG estável e clara pelo sistema de imagem fisiológica.
- Verifique o HR. Faça isso usando uma imaplataforma ging com capacidades de ECG ou com dispositivos de ECG externo. Certifique-se que a linha de base HR é entre 600-700 bpm. Certifique-se de que o HR não caia abaixo de 450 bpm em qualquer circunstância.
Nota: Durante o procedimento, o RH pode diminuir ligeiramente, devido à anestesia, mas deve ser acima de 500 bpm na maioria dos casos. - Ajustar o fluxo de anestesia em pequenos incrementos em conformidade (~ 0,1% incrementos a cada 15 s até que um estado estável de anestesia é atingido).
NOTA: um estado estável de anestesia é uma condição na qual os parâmetros cardíacos acima mencionados são mantidos (ver passo 2.5) e o animal não responder aos estímulos abertamente a partir da colocação da sonda em várias janelas de imagem. Importante, este não é um plano cirúrgico de anestesia, o que resulta em cardiodepression acentuado em ratinhos. Para as sessões de imagem prolongados, a aplicação do veterinário unguento para os olhos para evitar a secura é recomendado. - Verifique a temperatura do corpo usando um termômetro retal. Manter a temperatura entre 36,5 ° C e 38 ° C.
NOTA: Numa sala de ambiente controlado-forma apropriada e em uma plataforma aquecida, a temperatura corporal (por via rectal medido) mantém-se constante durante todo o processo e, consequentemente, não é um factor contaminante influenciando cardiovasculares hemodinâmica ao longo do tempo. - Raspar o cabelo do peito usando um clipper elétrico projetado para uso com o cabelo fino. Limpe a caixa com uma toalha de papel úmido. O animal está pronto para imagiologia.
Nota: Durante a remoção química do cabelo também pode ser realizada, evitar a utilização de tais compostos, uma vez que podem causar irritação significativa da pele ao longo do tempo em experiências a longo prazo. Além disso, a aplicação e a remoção de tais produtos de remoção de cabelo com base em quimicamente apropriado pode prolongar a duração da exposição a anestesia por 2-3 min (~ 10-20%). O tempo total desde a indução da anestesia até à conclusão da preparação para a pele deverá ter menos de 3 minutos.
NOTA: Existem três modalidades de ultra-som utilizados em adquirir as imagens: B-mode / 2-D, M-mode, e Doppler (Doppler pulsátil espectral e Doppler de fluxo em cores). Há duas posições de transdutor básicos usados para adquirir imagens das válvulas do coração e do coração: o para-esternal e janelas apicais (Figura 2).
- A partir de cada posição do transdutor, obter múltiplas imagens tomográficas do coração em relação aos seus longas e curtas eixos de rotação e angulação do transdutor manualmente.
NOTA: refere-se a rotação de rotação ou torção, o transdutor a partir de uma posição fixa na parede da caixa, enquanto angulação refere-se ao movimento de lado-a-lado do transdutor a partir de um ponto fixo na parede do peito. Todos os transdutores de ultra-som tem um marcador de índice de imagem na forma de uma ranhura (notch), nervuras externo ou botão. - Certifique-se de que o sig de ultra-somnal é perpendicular à estrutura alvo ajustando a posição do transdutor em conformidade.
- Optimizar o fluxo de cor e os sinais de velocidade de pico, alinhando a ultra-sons transmitidos feixe paralelo ao fluxo. O ângulo entre o feixe de ultra-som e o fluxo deve ser inferior a 60 °.
- Otimizar a qualidade da imagem usando os controles do painel de controle. Apenas a área de interrogatório deve preencher a exibição da imagem.
NOTA: Os ajustes finos em posições do transdutor e da plataforma são quase sempre necessário obter imagens nítidas. Mesmo em condições ideais, os movimentos respiratórios, anatomia da parede torácica (por exemplo, o espaçamento costela pequeno), e variações na anatomia interna (tanto inerente e induzida por doença) pode limitar a janela acústica e fazer aquisição de imagem muito desafiador. - Ao medir as dimensões do ventrículo esquerdo em modo M e 2-D / B-mode, coloque a pinça de medição na linha de eco mais contínua.
- Ajuste a um setor Doppler coloridovolume da amostra d para a zona de interrogação através do ajuste do controle do sector, que se encontra no painel.
NOTA: O esquema de codificação de cores em estudos Doppler indica a velocidade e direcionalidade do fluxo sanguíneo. sinais Doppler que são vermelhas indicam o fluxo sanguíneo laminar para o transdutor. sinais de Doppler que são azuis indicam o fluxo laminar de distância a partir do transdutor. Um padrão de cor "mosaico" indica regiões de fluxo sanguíneo turbulento ou não laminar (o que normalmente ocorre na estenose valvar ou regurgitação valvular). - Grave um mínimo de dois 5 s tiras (ou 100 frames) de B-modo em tempo real / 2D eco de cada janela de imagem para análise offline.
NOTA: máquinas de eco comercialmente disponíveis têm definições de aquisição de imagens que capturam um número pré-definido de quadros ou tamanhos cine-laço. As configurações de aquisição de imagem pode ser modificado de modo a que os anéis cine mais longas podem ser adquiridos. Aquisição de imagens de alta qualidade requer uma vasta experiência e experimentação. Investigators deve encontrar a combinação certa de colocação de transdutor e ângulo de plataforma para obter imagens a partir de muitos pontos de vista e janelas acústicas.
4. Avaliação da Válvula Aórtica (AV) Função
NOTA: A avaliação da função da válvula aórtica incluem avaliações qualitativas da válvula (por exemplo, espessura cúspide percebido, ecogenicidade aumentada devido à calcificação valvular, ea presença ou ausência de jatos regurgitantes usando Doppler colorido) e medidas quantitativas de função de válvula (por exemplo, transvalvar pico velocidade e distância de separação cúspide).
- Comece a imagem da válvula aórtica, selecionando-mode B de aquisição de imagem.
- Com o animal presa de forma segura na plataforma e a cabeça virada para longe do investigador, inclinar a mesa de 15-20 ° para a esquerda. Isso fará com que o coração para a frente e para a esquerda, mais perto da parede do peito. Aplique uma quantidade generosa de gel de ultra-som no transdutor ou diretamente no umpeito de nimal.
- Posicionar o transdutor parasternally, cerca de 90 ° perpendicular com o eixo longitudinal do coração, com o marcador de índice de imagem do transdutor apontando posterior (Figura 2). Enquanto no modo B 2D /, deslize a cefálica transdutor até que a AV vem na vista. Esta é a visão "eixo curto" da válvula aórtica.
NOTA: Uma válvula aórtica normal tem três cúspides finas que se abrem amplamente durante a sístole e fechar adequadamente durante a diástole de modo que não há nenhuma regurgitação de sangue de volta para o ventrículo esquerdo. As cúspides são muito fina, se movem muito rapidamente, e muitas vezes pode ser difícil de visualizar. - Girar a transdutor até que os pontos de índice de imagem do marcador caudal. Observe a raiz da aorta, valva aórtica, via de saída do ventrículo esquerdo, a válvula mitral, átrio esquerdo, e parte da via de saída do ventrículo direito no visor de imagem.
NOTA: Esta é a vista "eixo longo paraesternal" da AV. O ultra-sonografista deveverificar que existem duas cúspides da válvula aórtica visíveis durante todo o ciclo cardíaco nas imagens de modo-B, o que vai permitir a subsequente imagem Modo M e a análise (ver infra). - Avaliar a raiz da aorta neste ponto de vista. Cuidadosamente varra para trás e para a frente de modo a que as imagens da raiz da aorta contêm as maiores dimensões da raiz da aorta. Medir a maior dimensão antero-posterior da aorta usando o paquímetro electrónico relacionado com a ferramenta de medição incorporado na máquina.
- Localize a válvula aórtica no eixo longo. Reduzir a largura da imagem de modo que apenas a válvula aórtica é no visor da imagem, ajustando imagem do botão largura no painel de controle. Posicionar a linha do modo-M de interrogatório, onde se cruza as pontas da válvula aórtica para avaliar com precisão a separação cúspide da válvula aórtica.
- No visor do modo-M da válvula aórtica, medir a distância de separação cúspide (aparência semelhante a caixa na sístole) usando o compasso electrónico associado ao MEASURferramenta ement incorporado na máquina.
Nota: A maior vantagem de criação de imagens de modo-M é a resolução temporal muito elevada, o que é essencial para a avaliação da função da válvula aórtica. Enquanto as imagens em modo-M do AV pode ser adquirida em ambos os pontos de vista de curto e longo do eixo, o eixo maior para-esternal é geralmente preferida, porque o plano de imagem permite que a sonographer para identificar prontamente a orientação e localização das pontas do cúspides durante a sístole. - Enquanto ainda na vista eixo longo paraesternal da válvula aórtica, pressione a tecla de controle com Doppler colorido no painel de controle. Aplicar Doppler a cores para a região da válvula aórtica.
NOTA: fluxo normal do ventrículo esquerdo através da válvula aórtica durante a sístole é para o transdutor e, assim, é codificado vermelho. - Documentar a presença ou ausência de regurgitação aórtica.
NOTA: regurgitação aórtica é um fluxo anormal que ocorre durante a diástole e é direcionado para longe do transducer; Assim, é codificado azul. - Pressione a tecla de controle de Doppler pulsátil. Usando a bola faixa localizada no painel de controlo, colocar o volume da amostra de onda pulsada na aorta ascendente proximal, imediatamente acima da válvula da aorta, certificando-se que o ângulo entre o feixe de ultra-som e o fluxo de sangue é menos do que 60 °, inclinando o plataforma e / ou o transdutor. Se possível, obter o pico de velocidade através da válvula aórtica da janela fúrcula.
- Medida da velocidade de pico do visor espectral utilizando as pinças electrónicos associados com o instrumento de medição incorporado na máquina (Figura 3C e 3F).
NOTA: A cor do mosaico denota alta velocidade de fluxo que é susceptível de conter padrões de fluxo não laminar.
5. Avaliação da válvula mitral (VM) Função
NOTA: A avaliação da função da válvula mitral inclui avaliações qualitativas da válvula (por exemplo, porespessura cúspide beu, ecogenicidade aumentada devido à calcificação valvular, presença ou ausência de jatos regurgitantes usando Doppler colorido) e medidas quantitativas de função de válvula.
- Colocar o transdutor na posição apical em modo-B. Posicionar o transdutor de modo a que ele é inclinado na direcção da cabeça do rato (Figura 2C). Observe o ventrículo direito (VD), ventrículo esquerdo (VE), átrio direito (AD), e do átrio esquerdo (AE) no visor de imagem. incline manualmente a plataforma um pouco para que o animal está em uma posição de "cabeça para baixo" para visualizar a válvula mitral, uma vez que se abre para o LV.
NOTA: O apical de 4 câmaras é a visão ideal para o exame velocidade do sangue através do válvulas mitral e tricúspide, bem como a velocidade do tecido do anel mitral. Esta é também uma boa vista para avaliar o movimento e tamanho da RV e septo interventricular. - Do apical de 4 câmaras, trazer a válvula mitral em foco, reduzindo a largura da imagem.Observa-se que os folhetos da válvula mitral aparecem como dois filamentos, móveis finos abrindo e fechando durante cada ciclo cardíaco.
NOTA: folhetos mitral de um rato "normal" pode ser difícil de visualizar se as imagens é feito em RH fisiológica (isto é,> 450 bpm). - Coloque o cursor do modo-M através da válvula mitral para avaliar a espessura dos folhetos.
NOTA: O folheto anterior é melhor visualizado na sístole, quando é perpendicular ao feixe de ultra-sons (Figura 4). - Usando o apical de 4 câmaras, aplicar Doppler colorido para a imagem do fluxo do átrio esquerdo através da válvula mitral durante a diástole. Observar o desenvolvimento de regurgitação mitral.
NOTA: O fluxo é dirigido para o transdutor e, por conseguinte, é codificado vermelho. Fluxo Regurgitante serão codificados e azul ocorre durante a sístole (Figura 5). - Usando a visão de longo eixo apical, alternar para o modo pulsátil. Mover o volume da amostra de Doppler para as pontas dofolheto da válvula mitral. Observe os dois picos da exibição ingresso espectral mitral. Se os folhetos não são bem visualizado, utilizar o Doppler colorido para identificar regiões com padrões de cor vermelha ou mosaico brilhantes e colocar o volume da amostra naquele ponto.
NOTA: O visor espectral do fluxo mitral tem dois picos na lenta horas (<450 bpm). Em RHs normais (> 450 bpm), a precoce (E) e tardia de enchimento fluxos (A) são fundidos. O visor Doppler espectral do fluxo através da válvula mitral é utilizado na avaliação da função diastólica do ventrículo esquerdo (veja o passo 7.5).
6. Avaliação da função de válvula cardíaca direita
NOTA: O válvulas tricúspide e pulmonar compreendem as válvulas cardíacas alinhou-direita. A válvula tricúspide pode ser facilmente visualizado na vista eixo longo apical, enquanto a válvula pulmonar podem ser visualizados em vista tanto a longo paraesternal e eixo curto.
- Do ponto de vista eixo longo apical, incline ou apontar u a ponta do transdutorcantar um movimento oscilante para que o ventrículo direito está no centro do ecrã de imagem. Reduzir a largura da imagem de modo que apenas o ventrículo direito é visível no visor de imagem.
- No mesmo plano da imagem, visualizar os folhetos da válvula tricúspide, que aparecem, filamentos móveis como finos entre o átrio direito eo ventrículo direito e que abrem e fecham ao longo de cada ciclo cardíaco.
- Aplicar Doppler colorido na região da válvula tricúspide. Nota para regurgitação tricúspide.
NOTA: fluxo normal ocorre durante a diástole, é dirigido para o transdutor, e, portanto, é codificado vermelho. fluxo regurgitante anormal ocorre durante a sístole, é direcionado para longe do transdutor e, portanto, é codificado azul. A velocidade de pico da regurgitação é utilizado para estimar a pressão sistólica do ventrículo direito. - Mover o transdutor para a posição do eixo curto para-esternal ao nível da válvula aórtica. Acima da válvula aórtica são a OUTF ventricular direitabaixo trato, a válvula pulmonar, a principal artéria pulmonar proximal, ea artéria pulmonar direita e esquerda (Figura 6).
- Girar a transdutor para uma posição de eixo longo paraesternal modificado. Em seguida, incline o transdutor ligeiramente para cima para obter uma visão de curto eixo da válvula pulmonar.
- Neste ponto de vista, aplicar imagens do modo-M para avaliar a distância de separação das cúspides da válvula pulmonar (Figura 7).
- Aplicar Doppler colorido na região da válvula pulmonar para avaliar a regurgitação valvular (, um jacto de alta velocidade em mosaico durante a diástole) e estenose (, um jacto de alta velocidade em mosaico durante a sístole).
- Pressione a tecla de controle pulsátil e coloque o volume da amostra logo após a válvula pulmonar.
NOTA: Análise do visor Doppler espectral do fluxo é utilizado para estimar a pressão da artéria pulmonar (Figura 8).
7. Avaliação da função cardíaca
(por exemplo, estimativa visual da fração de ejeção, a anormalidade de movimento de parede regional, e a espessura percebida das paredes) e medidas quantitativas de ventrículo esquerdo função (por exemplo, a fração de ejeção, a massa ventricular esquerda, função diastólica do ventrículo esquerdo, e os índices de desempenho do miocárdio).
- Obter uma vista do eixo curto do VE em modo-B 2D /, com o transdutor na posição do eixo curto para-esternal ao nível dos músculos papilares. Mova o transdutor para cima e para baixo para fazer a varredura do LV da base para o ápice. Observar o desenvolvimento de anormalidades de movimento de parede.
- Do ponto de vista paraesternal eixo menor do ventrículo esquerdo, pressione o botão de modo M, localizado no painel de controle. Usando a bola faixa, posicionar o cursor do modo-M no centro da cavidade do ventrículo esquerdo ao nível dos músculos papilares e obtin imagens em modo-M.
- Medir a dimensão da cavidade do ventrículo esquerdo na diástole final, em que a distância entre a parede posterior e da parede anterior é o maior, e no final da sístole, em que o movimento para dentro de ambas as paredes anterior e posterior é máxima (Figura 9).
- Medir a espessura da parede anterior e posterior ao final da diástole e final da sístole.
NOTA: Enquanto os músculos papilares são um marco essencial para garantir o plano de imagem correta, tenha cuidado para não incluí-los em qualquer medição. - Mover o transdutor para a janela apical. Veja o passo 5.1. Avaliar a função diastólica do ventrículo esquerdo utilizando Doppler pulsátil do fluxo de sangue através da válvula mitral na vista eixo longo apical.
- Coloque o volume da amostra nas pontas dos folhetos da válvula mitral. Medir a velocidade do fluxo mitral pico do visor espectral de velocidades Doppler pulsátil através da válvula mitral.
- Posicione o volume da amostra entre LV inflow e saída. Nota mitral e sinais de fechamento da válvula e abertura da aorta. Medir o tempo isovolumétrica relaxamento, tempo de contração isovolumétrica e tempo de ejeção ventricular esquerda (Figura 10).
- Execute doppler tecidual (TDI) do anel mitral na vista eixo longo apical. Pressione a tecla de controle TDI e coloque o volume da amostra na face medial do anel mitral. Certifique-se que o volume da amostra não invada os folhetos mitral. Manter o tamanho do volume de amostra Doppler entre 0,21 mm e 0,27 mm. Medir a velocidade diastólica precoce (E ') do anel mitral (Figura 11).
8. Etapas finais
- Reveja as imagens adquiridas. Verificar que todas as imagens requeridas foram obtidos.
- Remover qualquer gel de ultra-som em excesso a partir do peito do rato e remova cuidadosamente a fita de segurança o animal no lugar. Desligue a anestesia.
- Colocar o animal em uma toalha de papel absorvente(Não roupa de cama, que pode ser aspirada ou pode bloquear vias aéreas durante a recuperação). Observar o animal até decúbito esternal é atingido. Se a anestesia é administrada de forma adequada, a recuperação deve ocorrer dentro de 30 a 60 s.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Exemplos de imagens que são rotineiramente obtidos a partir de animais imagiologia ultra-sons cardíacos são incluídos neste manuscrito. Uma ilustração do posicionamento do transdutor sobre o peito do animal é fornecida para dar ao leitor uma compreensão clara de que o transdutor está posicionado para obtenção de imagens tal como descrito. Uma fotografia do laboratório de ultra-som set-up também está incluído para enfatizar a importância do equipamento adequado, especialmente o transdutor de ultra-som a ser utilizado eo método de anestesia. A / B em modo 2D, modo-M e Doppler colorido e monitores das válvulas normais e anormais, ventrículos direito e esquerdo, e raiz da aorta estão devidamente rotulados. Apesar de processamento de imagem de taxa de deformação não é rotineiramente realizado, um exemplo é também incluído.
regurgitação mitral é caracterizado por uma alta velocidade, geralmente não laminar do fluxo sanguíneo (coloração mosaico) através da válvula durante a systole (Figura 5). A presença de um tal padrão de fluxo Doppler mosaico cor do ventrículo esquerdo para o átrio esquerdo através da MV, ocorrendo após o complexo QRS no traçado de ECG, permite um diagnóstico inequívoco de MR. Quando isso ocorre na ausência de regurgitação aórtica e / ou disfunção ventricular esquerda, isso pode ser caracterizado como isolado o prolapso da válvula mitral. Se há dilatação significativa do ventrículo esquerdo (devido à experimentalmente induzida por insuficiência cardíaca ou profundidade excessiva de anestesia), este pode ser caracterizada como isquémica insuficiência mitral (ou regurgitação secundário para a disfunção cardíaca). Um display Doppler espectral pulsátil pode ser usado para confirmar a presença e tempo de uma regurgitação do fluxo sanguíneo.
Uma válvula aórtica normal tem três, cúspides flexíveis finas que abrem e fecham adequadamente durante cada ciclo cardíaco. separação cúspide da válvula aórtica é medido em 2D-guiadasM-mode da válvula aórtica na vista eixo longo. Compassos de calibre eletrônicos são usados para medir a partir da borda da cúspide aórtica direito à ponta da cúspide aórtica esquerda (Figura 3). válvula aórtica distância beira-separação em ratinhos normais é de 0,9 a 1,3 mm. Cor Doppler mostra um fluxo laminar através da válvula e para dentro da raiz da aorta durante a sístole. fluxo turbulento pode ser apreciada em condições de aumento do fluxo, como na regurgitação valvar aórtica, ou aumento da pressão, como na estenose da válvula aórtica. Isso é demonstrado como corante mosaico na via de saída. Mesmo pequenas quantidades de regurgitação aórtica pode resultar em aumentos significativos na velocidade de pico transvalvar devido à função cardíaca hiperdinâmica e aumento deixado pré-carga ventricular. velocidade aórtica pico em intervalos de ratos normais de 0,90 m / s para 1,50 m / s. velocidade de válvula aórtica Peak> 5 m / s foi gravada em ratos com estenose da válvula aórtica grave.
12 (Figura 8). Pulmonar tempo de aceleração da artéria é o intervalo de tempo desde o início do fluxo arterial pulmonar sistólica à velocidade do fluxo de pico. Certo tempo de ejeção ventricular é o intervalo entre o início da ejeção do ventrículo direito para o ponto em que há a cessação do fluxo sistólica da artéria pulmonar sistólica. A combinação de um tempo de aceleração artéria pulmonar encurtado com uma diminuição na proporção de o tempo de aceleração da artéria pulmonar para o tempo de ejecção ventricular direita sugere a presença de hipertensão arterial pulmonar (que pode ser confirmado usando medidas invasivas ou directos de arterial pulmonar ou a pressão ventricular direita) .
Figura 1: Animal Cardiac Laboratório de Ultra-som. O laboratório está equipado com a máquina de ultra-som de pequenos animais dedicada com alta frequência (30 MHz e 40 MHz) transdutores (MS 400 e MS 550D), difusor de isoflurano, plataforma de animal, temperatura e monitor de freqüência cardíaca, de 1% a 1,5% de isoflurano misturado com 1 L / min, 100% de O2, cone de nariz e o tubo ligado ao difusor isoflurano e 100% de O2, de barbear cabelo, gel de ultra-som, o gel do eléctrodo, fitas adesivas, e toalhas de papel. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: Posições do transdutor básicas. Window (A) paraesternal. A cabeça do transdutor está posicionado na fronteira para-esternal esquerda, com o marcador de índice de imagem do transdutor dirigido caudal. from esta posição, pode ser obtido o ponto de vista do eixo longo do ventrículo esquerdo, a válvula aórtica e da raiz da aorta e da visão de curto eixo da válvula pulmonar. (B) A partir da janela paraesternal, o chefe transdutor é rodado para a esquerda, com o entalhe dirigido posteriormente. A partir desta posição, pode ser obtido a visão de curto eixo do ventrículo esquerdo e da válvula aórtica ea vista eixo longo da válvula pulmonar. (C) Apical janela. A cabeça de transdutor está posicionado no ápice do coração. A partir desta posição, pode ser obtido o ponto de vista eixo longo dos ventrículos esquerdo e válvulas mitral e tricúspide e direita. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: Avaliação da válvula aórtica função em um Normal Rato contra Função da válvula aórtica em um rato com calcificada aórtica doença da válvula. Imagem (A) 2D de uma válvula aórtica normal na vista eixo longo. Note-se que a válvula aórtica abre bem durante a sístole. Imagem (B) em modo M representando função da válvula aórtica normal (aparência semelhante a uma caixa). Note-se que a distância de separação de cúspide é medida a 1,12 mm. Display (C) Spectral Doppler da velocidade de pico através da válvula aórtica normal foi meaured a 1,3 m / s. Imagem (D) 2D de uma válvula aórtica calcificada na vista eixo longo de um receptor de lipoproteína de baixa densidade deficiente (LDLR - / -) e apolipoproteína B100-only (100/100 apoB) do mouse alimentados com dieta ocidental. As cúspides são engrossados e aumentaram ecogenicidade, o que resulta na abertura restrito durante a sístole. (E) Uma imagem do modo M descrevendo a mesma válvula aórtica estenótica mostra uma medição de distância beira-separação de 0,7 mm. (F </ Strong>) O visor Doppler espectral de pico de velocidade através da válvula aórtica estenótica foi meaured em 4,6 m / s. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: M-mode de uma válvula mitral normal. A partir da janela apical, obtém-se uma vista do eixo longo da válvula mitral. A linha de modo-M de interrogatório é aplicada em todo o folheto da válvula mitral. Enquanto espessura folheto mitral pode, teoricamente, ser medido utilizando calibradores electrónicos, isso pode ser extremamente desafiador, dada a fina, ecogênica mal, e rapidamente folhetos da válvula mitral normal de movimento. As setas apontam para o M-mode do folheto da válvula mitral na sístole. Por favor, click aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: Evidência de uma válvula mitral Regurgitante Jet usando cores Doppler Imaging. A partir da janela paraesternal, obtém-se uma visão de longo eixo modificada da válvula mitral. Doppler colorido interrogatório mostra um jato mosaico-color na válvula mitral durante a sístole (realçado por uma seta). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6: eixo Long View da principal artéria pulmonar e seus ramos principais. O eixo maior da artéria pulmonar principal (MPA) e direita (RPA) e ramos esquerda (LPA) pode ser obtido a partir do paraste janela rnal. O trato ventricular direita saída (VSVD), válvula pulmonar (PV) e aorta (AO) são parcialmente visto. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 7: modo M Imagem que descreve um Pulmonic Válvula Normal. A partir da janela paraesternal, pode ser obtido ambas as visões de curto e longo eixo da válvula pulmonar. A linha de modo-M de interrogatório é aplicada através da válvula pulmonar. A distância pulmonar válvula de cúspide-separação (setas) pode ser medido a partir deste ponto de vista. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
10fig8.jpg "/>
Figura 8: onda pulsada Doppler Interrogatório de fluxo através da válvula pulmonar. O tempo de aceleração da artéria pulmonar (PAAT) é o intervalo de tempo desde o início do fluxo arterial pulmonar sistólica à velocidade do fluxo de pico. tempo de ejecção ventricular direita (RVET) é o intervalo de tempo entre o início da ejecção do ventrículo direito para o ponto em que há a cessação do fluxo. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 9: modo M Imagem que descreve um eixo curto Vista do ventrículo esquerdo. A partir da janela paraesternal, a visão de curto eixo do ventrículo esquerdo é obtido pela rotação da cabeça do transdutor sentido anti-horário para que os pontos de marcador de índice de imagem posterior ou dorsalmente. O M-mode linha de interrogação é aplicada através do ventrículo esquerdo ao nível dos músculos papilares. dimensão do ventrículo esquerdo no final da diástole (DDVE), dimensão sistólica final do ventrículo esquerdo (DSFVE), e da parede anterior (AW) e espessuras de parede posterior (PP) pode ser facilmente medido. Tenha cuidado para não incluir o músculo papilar (*) em quaisquer medidas. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 10: Cor Doppler Avaliação e pulsada de onda Doppler espectral exibição da válvula mitral Inflow. (A) Imagem que mostra uma avaliação com Doppler colorido do fluxo de entrada da válvula mitral na vista eixo longo apical. Note que a imagem Doppler colorido 2D pode ser uma ferramenta crítica para guiding a posição volume de amostra adequada para a aquisição do traçado Doppler pulsátil (retratado no painel B). (B) de exibição espectral de entrada da válvula mitral usando Doppler pulsátil. A avaliação Doppler pulsátil do fluxo de sangue através da válvula mitral (na vista eixo longo apical) é realizada para avaliar a função diastólica do ventrículo esquerdo. O volume da amostra é colocado nas pontas dos folhetos da válvula mitral. O tempo isovolumétrica relaxamento (TRIV), tempo de contração isovolumétrica (IVCT), tempo de ejeção ventricular esquerda (LVET) e velocidade do fluxo mitral pico (E) podem ser derivados a partir da exibição espectral de velocidades Doppler pulsátil através da válvula mitral. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Fifigura 11: Tissue Doppler Imaging do septo do anel mitral. A partir da janela apical, obtém-se uma vista do eixo longo da válvula mitral. O volume da amostra de Doppler de tecido é posicionado na região septal do anel mitral. A razão entre a velocidade do fluxo mitral pico (E variável na Figura 10B) e o pico de velocidade mitral tecidual do anel (e », indicado por setas brancas) é usada para avaliar a função diastólica do ventrículo esquerdo (vulgarmente referido como E / E '). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 12: Avaliação da Strain e Strain Rate do Miocárdio Ventricular Esquerda. Existem pacotes de software de análise especializados disponíveis comercialmente, e as variáveis de tensão e taxa de deformação pode serobtido como medidas de alterações precoces ou sub-clínicos nas propriedades contráteis do miocárdio intrínsecas. Os exemplos mostrados acima retratam a tensão radial e taxa de deformação em planos de imagem comumente adquiridos em camundongos. Note-se que estes planos de imagem (ea forma subsequente dos traçados de tensão) podem diferir das imagens em seres humanos, que são frequentemente adquiridos no eixo longo apical ou de 4 câmaras. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
A indução da anestesia
indução e manutenção de anestesia adequada é fundamental para a avaliação precisa das mudanças na válvula cardíaca e função cardíaca em ratos. Dada a rápida indução da anestesia induzida por isoflurano eo tempo de wash-out relativamente longo deste anestésico após anestesia profunda, não usamos uma câmara de anestesia stand-alone para a indução. Em vez disso, tal como referido em pormenor acima, os animais são guiados directamente para o cone de anestesia, que permite a rápida indução da anestesia e controlada em relativamente baixas concentrações de anestésico.
A maioria das estirpes de murganhos permanecem amplamente sedados em menos de 1,5% de isoflurano. Os efeitos cumulativos de isoflurano sobre a função cardíaca devem ser cuidadosamente monitorizados, no entanto, e pequenas diminuições na concentração de anestésico pode ser necessária ao longo do tempo. Reciprocamente, pequenos aumentos na concentração de anestésico também pode ser neEDED. acompanhar atentamente o animal para qualquer movimento (sugestivo de profundidade inadequada de anestesia) e para aumentos ou diminuições de RH; isso permite uma gestão rápida e pró-ativa da profundidade da anestesia.
Em contraste com os seres humanos, isoflurano provoca uma diminuição da FC em ratinhos. Enquanto a função ventricular esquerda pode, inicialmente, ser preservada durante os períodos de administração do anestésico excessivo, reduções no HR são quase onipresente seguido de dilatação ventricular esquerda secundária à supressão da contratilidade cardíaca. Consequentemente, a fração de ejeção diminui, transvalvular (válvula aórtica e da válvula mitral) velocidades de pico de fluxo cair, fechamento da válvula aórtica ocorre cedo, e as velocidades do Doppler tecidual diminuir. Portanto, é imperativo para monitorar continuamente o estado fisiológico do animal para garantir que o HR continua bem acima de 450 bpm. Para os indivíduos que não têm experiência em ratos de imagem, uma abordagem que inclui um ultra-sonografista dedicado eum segundo investigador dedicada à monitorização da profundidade da anestesia é recomendado.
Análise de função AV
Clinicamente, a Sociedade Americana de Ecocardiografia diretrizes 13 recomendar a aquisição do diâmetro via de saída do ventrículo esquerdo e a velocidade de saída do ventrículo esquerdo utilizando Doppler pulsátil. A velocidade da válvula aórtica trans-pico shuld ser medido utilizando Doppler de onda contínua dedicado a calcular a área da válvula aórtica usando a equação de continuidade: AVA = (CSA LVOT x VTI LVOT) / AV VTI. Na ausência destes dados Doppler, o (geométrico) a área em corte transversal anatómica do orifício da válvula aórtica tal como medido por 2D ou 3D é recomendado. Embora o transdutor tem alta resolução espacial e temporal, as cúspides da válvula aórtica não pode ser consistentemente delineados na visão de curto eixo. Assim, a área do orifício AV não podem ser rastreados com precisão. Furthermore, e talvez mais importante, ultra-som atualmente disponível de alta frequência de pequeno animal dedicado não é equipado com capacidade de onda Doppler contínuo dedicado. Assim, a identificação de uma velocidade transvalvular "verdadeiro" pico para uso com a equação de continuidade é excepcionalmente difícil (e não seriam aceites clinicamente). Da mesma forma, outras sondas de ultra-sons comercialmente disponíveis podem não ter a capacidade de gravar muito altas velocidades e são assim limitados a velocidades mais baixas. Dadas estas limitações importantes, protocolos de imagem clínicos utilizando sistemas voltados para imagens de alta resolução em pequenos animais não pode ser totalmente capturado.
Análise de função MV
Geralmente, os ratinhos são muito resistentes ao desenvolvimento de prolapso da válvula mitral. Visualização de uma regurgitação através da válvula mitral na definição de uma HR rápida pode ser muito desafiador. Além disso, em ecocardiografia humano, o anteriou posterior e folhetos da válvula mitral são claramente vistos eo prolapso ou flail folheto é facilmente apreciado. No entanto, nos ratos, folhetos da válvula mitral pode não ser bem delimitada em anterior e posterior, e encontrar um mangual ou folheto prolapso é excepcionalmente difícil, dado o baixo nível de ecogenicidade dos tecidos não calcificadas, finas. Assim, o uso do Doppler colorido para mostrar uma de regurgitação é o meio mais úteis para avaliar a função da válvula mitral em camundongos. Um diagnóstico de isolado regurgitação mitral devem ser feitas somente depois de avaliar cuidadosamente a função ventricular esquerda, função da válvula aórtica e função da válvula mitral.
Até à data, não existem modelos de mouse robustas de estenose da válvula mitral. O aumento da densidade de eco da válvula mitral pode sugerir a calcificação, mas a localização, quer ao anterior ou folheto posterior é difícil. Clinicamente, um diagnóstico de estenose da válvula mitral é feita no contexto de espessura, folhetos calcificados com restringirmotion ed. A medição da espessura folheto pode ser realizado por M-modo (Figura 4). Utilizando o Doppler, a velocidade de pico E é geralmente aumentada e está associada com alongamentos na pressão de meia-hora. Assim, recapturar esses recursos será fundamental na avaliação de novos modelos de estenose da válvula mitral. Enquanto a Sociedade Americana de Ecocardiografia recomenda que a estimativa da área valvar mitral é feito usando a pressão do intervalo (MV área = 220 / pressure half-time), esses cálculos não foram validados em ratos 13.
Análise de tricúspide e função valvular pulmonar
A valva tricúspide é avaliada para mobilidade dos folhetos, estenose valvular e insuficiência valvular. Normalmente, estes dados estão expressos qualitativamente e de um modo binário (isto é, presença ou ausência de disfunção). A velocidade de pico da regurgitação tricúspide é usado para Estimate pressão sistólica do ventrículo direito. Além disso, a insuficiência tricúspide não é incomum em ratos normais, átonas.
Função de válvula pulmonar pode ser avaliada por /-mode B 2D, modo-M, e de imagem a cores do fluxo (figuras 6 e 7). Estas modalidades são usados para avaliar a espessura da válvula pulmonar (por exemplo, a visibilidade ou ecogenicidade com 2D), medir o orifício de abertura da válvula pulmonar (distância beira-separação), e avaliar a mobilidade pulmonar válvula e coaptação (2D e Doppler a cores). regurgitação da válvula pulmonar pode ser facilmente apreciado com Doppler colorido, como descrito acima. A gravidade da regurgitação da válvula pulmonar pode ser avaliada utilizando o pico de fluxo retrógrado de sangue (medido com Doppler pulsátil) através da válvula pulmonar durante a diástole.
Análise da função cardíaca
2D em modo B / imagem do ventrículo esquerdo em vistas de curto e longo eixo fornece uma vis avaliação ual da função cardíaca. Embora esta modalidade de imagem permite a avaliação grosseira da função ventricular esquerda, a imagem do modo-M oferece significativamente maior resolução espaço-temporal, tornando-se uma técnica superior quando comparado à geração de imagens em modo B / 2D. Isto é muito importante, tendo em conta o facto de que os ratos normais pode ter HRs variando 450-700 bpm. Mantemos o HR acima de 450 bpm para que os dados é um representante perto de fisiologia e hemodinâmica não-anestesiado. Se o HR é permitida a cair devido à anestesia excessiva e / ou excesso de sedação, dilatação do ventrículo esquerdo, reduções nas estimativas de contratilidade cardíaca e alterações dramáticas em velocidades de sangue transvalvares e outras caracterizações qualitativas da função valvular (por exemplo, mudanças na regurgitação mitral secundário para a esquerda dilatação do ventrículo, a redução da velocidade de fluxo da válvula aórtica de pico, e reduções na velocidade do fluxo sanguíneo mitral) são frequentemente observados.
tenda "> Na ausência de anormalidades segmentares da parede-motion, fração de ejeção (EF) e fração de encurtamento (FS) são medidas altamente reprodutíveis da função sistólica do ventrículo esquerdo. Usando imagens em modo M, a diastólica máxima e dimensões sistólica são obtidos e usados para calcular a EF, FS, e massa LV 14, 15.Todas estas medições pode ser calculado automaticamente no pacote de software associado com o aparelho de ultrassom. Embora a avaliação da função cardíaca e valvular pode ser realizada utilizando sistemas de ultrassom clínicos "padrão", os níveis relativamente baixos de resolução (por exemplo, 12-15 MHz sondas) pode fazer as avaliações precisas da função cardíaca e valvular em camundongos desafiantes.
A função diastólica é uma parte integrante de avaliar a função do ventrículo esquerdo. Em estudos clínicos, a insuficiência cardíaca diastólica foi encontrado para ser altamente Correlated com morbidade e mortalidade. A função diastólica é avaliada por pulsátil ecocardiograma Doppler e Doppler tecidual. A relação E / A (a razão entre o início rápido de enchimento de onda, E, e a onda de fim de preenchimento devido à contração atrial, A) e tempo de desaceleração E são parâmetros não úteis de função diastólica em camundongos devido à fusão do ondas e e a secundários para os elevados RHs apresentar em camundongos devidamente anestesiados.
Para avaliar a função ventricular esquerda diastólica, velocidade do fluxo mitral pico, tempo de relaxamento isovolumétrico (TRIV), tempo de contração isovolumétrica (IVCT), tempo de ejeção ventricular esquerda, e tecidual do anel mitral, as velocidades (E ') são utilizados. Estes parâmetros Doppler são facilmente obtidos, mensuráveis e reprodutíveis. A velocidade diastólica precoce (e ') do anel mitral medido com doppler tecidual é um indicador confiável de relaxamento do miocárdio ventricular esquerda A relação entre as mi de picovelocidade do fluxo tral e da velocidade tecidual do anel mitral precoce têm sido demonstrado em estudos clínicos para correlacionar bem com pressão capilar pulmonar 16.
função ventricular esquerda global pode ser avaliada por meio do índice de desempenho miocárdico, também conhecido como o índice Tei. Ele incorpora ambos os intervalos de tempo sistólica e diastólica para permitir uma medida integrada de ambos função ventricular esquerda sistólica e diastólica. disfunção sistólica prolonga o tempo de pré-ejeção (IVCT) e encurta o tempo de ejeção ventricular esquerda (ET). Anormalidades na função diastólica ou relaxamento miocárdico pode resultar em prolongamento significativo do IVRT. O índice de desempenho do miocárdio ventricular esquerda (MPI) pode ser calculado como MPI = IVCT + IVRT / LVET 17. Neste contexto, a redução do IPM estão associados com melhorias na função cardíaca, enquanto um valor mais elevado MPI é sugestivo de disfunção cardíaca.
Doppler tecidual
Doppler de tecido pode ser usado para avaliar a função diastólica usando o E, E 'e E / E' variáveis, mas este método não é actualmente amplamente utilizado. Como tal, a variabilidade e a reprodutibilidade das medições de uma variedade de estirpes de roedores não foi rigorosamente testado por vários grupos de pesquisa. No entanto, o uso de E / e 'e sua correlação com a pressão do átrio esquerdo em ambientes clínicos, o potencial para a detecção precoce de disfunção cardíaca em ratos, bem como a aplicação de mecanismos da doença é susceptível de tornar este um componente integral da avaliação das consequências cardíacas de doença cardíaca valvular na investigação translacional.
Imaging taxa de deformação
modelos animais pequenos têm provado ser uma valiosa tOOL para compreender os mecanismos fisiopatológicos subjacentes alterações na função cardíaca. Enquanto 2D e Doppler ecocardiografia proporcionar avaliações abrangentes e não-invasivos de morfologia cardíaca, função e hemodinâmica in vivo, eles não têm a sensibilidade para detectar alterações precoces na função miocárdica em resposta à pressão crônica ou sobrecarga de volume (dois dos factores de stress mais comuns induzida por uma doença cardíaca valvular).
Como resultado dessas limitações, existe um interesse crescente na aplicação de índices clinicamente usados da função, tais cardíaca como a estirpe do miocárdio e tensão taxa-que têm o potencial de detectar com mais precisão alterações precoces ou sub-clínicos nas propriedades contráteis do miocárdio intrínsecas . A estirpe e taxa de deformação de imagem têm sido utilizados com sucesso em estudos de roedores sobre a progressão da insuficiência cardíaca 18 e doença cardíaca hipertensa 19, a reversão de dysynchrony cardíacae disfunção cardíaca 20, e a função longitudinal do coração em ratinhos jovens 21. Recomenda-se que a imagem-taxa de deformação ser considerada uma técnica de imagem complementar para 2D e tecidos medidas exaustivas derivados do Doppler da função cardíaca. Para garantir que os investigadores têm uma compreensão básica dos princípios subjacentes a medição da tensão miocárdica e taxa de deformação, as secções subsequentes como objectivo proporcionar princípios e limitações subjacentes cálculo de tensão e de imagem taxa de deformação fundamentais.
A estirpe e taxa de deformação são derivados a partir da alteração no comprimento da fibra do miocárdio em relação ao comprimento original (em cardiologia, a diferença entre o comprimento final diastólica e sistólica comprimento final é utilizado para este cálculo). A medição precisa das alterações no comprimento da fibra do miocárdio é complicada pela arquitectura espiral dos feixes de fibras do miocárdio, resultando em multidirectional deformação tensão ao longo sístole (por exemplo, a tensão na radial, longitudinal, e os eixos circunferenciais). Estudos recentes em ratos sugerem que derived- Doppler tecidual e parâmetros de deformação de tensão e de taxa de linhagem derivada de rastreamento salpico estreitamente relacionadas com a função miocárdica intrínseca 22. Ambas as técnicas requerem a adição de software de análise especializada para os sistemas de imagiologia de investigação, que permite a geração relativamente automatizada das variáveis de interesse (ver exemplos na Figura 12) 23.
Embora strain é uma promessa, aquisição de imagens 2D de alta qualidade para a análise de rastreamento de manchas pode ser um desafio. Além disso, o rastreamento manualmente as fronteiras do endocárdio e epicárdio para medição de tensão é difícil e complicado. Uma quantidade significativa de prática e avaliação robusta da reprodutibilidade e consistência das medições intra-investigador (incluindo imagemqualidade, planos de imagem consistente, e análise off-line) são críticos ao implementar o uso de medições de tensão para avaliar a função cardíaca. Assim, análises de tensão e taxa de tensão deve ser conduzida por completamente cego, os investigadores treinados para garantir a alta qualidade e dados reprodutíveis.
Alta resolução de imagem de ultra-som fechado-ECG
Tissue Doppler e processamento de imagem de taxa de deformação permitem a medição das deformações do miocárdio ao longo de um ciclo cardíaco completo, mas devido à sua resolução temporal (5 ms na melhor das hipóteses), eles continuam a ser limitados ao movimento global do coração 24. Para alcançar uma elevada taxa de suporte de imagem de ultra-som, uma outra abordagem baseada na utilização de aquisição de dados de ECG-gated foi recentemente proposto para aplicações cardíacas e vasculares. imaging onda mecânica e eletromecânica fechado-ECG de tecido cardiovascular é baseada na imagiologia do tecido usando o ultra-som em alto quadrotaxas, até 8.000 quadros por s (fps), sincronizando a aquisição de imagens 2D sobre os sinais de ECG 24. Isto ultrapassa claramente as taxas de modo B 2D / quadro de ~ 1.000 fps (proporcionando maior resolução em condições fisiológicas, onde a freqüência cardíaca é ~ 500-650 bpm em um mouse) e, em viabilidade vivo desse método de imagem para avaliação da função ventricular tem foi demonstrada em animais anestesiados (fornecendo detecção superior de anormalidades de movimento da parede cardíaca em pequenos modelos animais 25).
Função cardíaca induzida pelo estresse
Enquanto o teste de esforço é frequentemente utilizado para avaliar as respostas cardíacas ao aumento do estresse do organismo em ambientes clínicos, a necessidade de sedação e / ou anestesia consciente em roedores torna a imediata avaliação pós-exercício da função cardíaca extremamente desafiador. Assim, o teste de estresse farmacológico é provável que seja um clinicamenteParalelamente -relevant para avaliar as consequências cardíacas da doença valvular cardíaca (estenose aórtica grave, estenose mitral moderada a grave e grave regurgitação mitral primário). Este será um particularmente importante área emergente de pesquisa, dadas orientações clínicas recentes que enfatizam o papel dos testes de estresse para esclarecer o status dos sintomas, avaliar componentes dinâmicos de anormalidades valvares, e desmascarar disfunção miocárdica subclínica que é susceptível de ser desperdiçada em repouso 26.
Como observado nas secções anteriores, os ratinhos são extremamente resistentes a disfunção cardíaca induzida por pós-carga. Assim, dobutamina ecocardiografia pode ser uma ferramenta muito útil para detectar quedas precoces no ventrículo esquerdo que podem não ser evidentes em camundongos com níveis variados de doença cardíaca valvular. Mesmo ratos com estenose valvar aórtica calcificada pode ter função sistólica relativamente bem preservados e são susceptíveis de fornecer uma plataforma útil para o applicação do ecocardiograma de estresse com dobutamina para prever o timing (e muitas vezes muito rápida) início da insuficiência cardíaca nestes animais. Até à data, não temos conhecimento de quaisquer estudos que investigam o uso de dobutamina ecocardiograma de estresse em ratos com algum grau de doença cardíaca valvular.
ecocardiografia 3D
Clinicamente, a imagem cardíaca 3D é um instrumento particularmente poderoso que permite medições precisas de volumes diastólico e sistólico, volume sistólico e débito cardíaco. ecocardiografia 3D tornou-se um novo padrão clínico na avaliação da gravidade da estenose valvular por meio da medição da área preciso da válvula, e permite a identificação precisa e quantificação de prolapso de segmentos individuais de doença da válvula mitral.
sistemas de ultrassom Research com transdutores de alta frequência permite a aquisição de imagens fechado cardíacas e para a reconstruçâo desligada posteriorção de imagens 3D usando pacotes de software personalizado. Embora seja possível adquirir imagens 3D do ventrículo esquerdo usando essa combinação de hardware e software, esta é muitas vezes conduzida sob níveis relativamente profundos de anestesia (que diminuem o HR e minimizar o artefato respiratória), fazendo a extrapolação do significado fisiológico de mudanças na função cardíaca difícil.
Com relação ao uso de imagens 3D para avaliar a função de válvula cardíaca em ratos, esta é uma proposta extremamente desafiador dado o pequeno tamanho, relativamente baixa ecogenicidade e alta velocidade das válvulas cardíacas em condições fisiológicas normais. Até os avanços tecnológicos na aquisição e processamento de imagens permitem o discernimento claro de válvulas cardíacas em tais condições, a nossa experiência tem sido que a imagem 3D é de utilidade limitada na caracterização precisa e completa da função de válvula cardíaca em camundongos.
Colectivamente, tecnologiaavanços tecnológicas no processamento de imagens de pequenos animais fazem deste um tempo excepcionalmente emocionante para obter insights sobre os mecanismos fisiopatológicos subjacentes valvopatias e suas consequências cardíacas. Estamos firmemente afirmar que a avaliação completa de tanto a função de válvula cardíaca e a função cardíaca é essencial para compreender os efeitos das manipulações genéticas, farmacológicas, ou mecânicos da função de válvula cardíaca em camundongos. Esperamos que este manuscrito não só irá servir como um recurso útil para os investigadores que buscam a investigação sobre a patogênese da doença da válvula cardíaca, mas também irá estimular a discussão sobre os melhores métodos para avaliar valvular e função cardíaca em tais estudos dentro da nossa comunidade de pesquisa.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
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 |
References
- Ngo, D. T., et al. Determinants of occurrence of aortic sclerosis in an aging population. JACC Cardiovasc Imaging. 2, 919-927 (2009).
- Nkomo, V. T. Epidemiology and prevention of valvular heart diseases and infective endocarditis in Africa. Heart. 93, 1510-1519 (2007).
- Amato, M. C., Moffa, P. J., Werner, K. E., Ramires, J. A. Treatment decision in asymptomatic aortic valve stenosis: role of exercise testing. Heart. 86, 381-386 (2001).
- Bonow, R. O., et al. Focused update incorporated into the ACC/AHA 2006 guidelines for the management of patients with valvular heart disease: a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines (Writing Committee to Revise the 1998 Guidelines for the Management of Patients With Valvular Heart Disease): endorsed by the Society of Cardiovascular Anesthesiologists, Society for Cardiovascular Angiography and Interventions, and Society of Thoracic Surgeons. Circulation. 118, e523-e661 (2008).
- Yutzey, K. E., et al. Calcific aortic valve disease: a consensus summary from the Alliance of Investigators on Calcific Aortic Valve Disease. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 34, 2387-2393 (2014).
- Rajamannan, N. M. Calcific aortic valve disease: cellular origins of valve calcification. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 31, 2777-2778 (2011).
- Weiss, R. M., Miller, J. D., Heistad, D. D. Fibrocalcific aortic valve disease: opportunity to understand disease mechanisms using mouse models. Circ Res. 113, 209-222 (2013).
- Sider, K. L., Blaser, M. C., Simmons, C. A. Animal models of calcific aortic valve disease. Int J Inflam. 2011, 364310 (2011).
- Miller, J. D., Weiss, R. M., Heistad, D. D. Calcific aortic valve stenosis: methods, models, and mechanisms. Circ Res. 108, 1392-1412 (2011).
- Ram, R., Mickelsen, D. M., Theodoropoulos, C., Blaxall, B. C. New approaches in small animal echocardiography: imaging the sounds of silence. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 301, H1765-H1780 (2011).
- Moran, A. M., Keane, J. F., Colan, S. D. Influence of pressure and volume load on growth of aortic annulus and left ventricle in patients with critical aortic stenosis. J Am Coll Cardiol. 37, 471a (2001).
- Thibault, H. B., et al. Noninvasive assessment of murine pulmonary arterial pressure: validation and application to models of pulmonary hypertension. Circ Cardiovasc Imaging. 3, 157-163 (2010).
- Baumgartner, H., et al. Echocardiographic assessment of valve stenosis: EAE/ASE recommendations for clinical practice. J Am Soc Echocardiogr. 22, quiz 101-102 1-23 (2009).
- Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 16, 233-270 (2015).
- Devereux, R. B., Reichek, N. Echocardiographic determination of left ventricular mass in man. Anatomic validation of the method. Circulation. 55, 613-618 (1977).
- Ommen, S. R., et al. Clinical utility of Doppler echocardiography and tissue Doppler imaging in the estimation of left ventricular filling pressures: A comparative simultaneous Doppler-catheterization study. Circulation. 102, 1788-1794 (2000).
- Tei, C., et al. New index of combined systolic and diastolic myocardial performance: a simple and reproducible measure of cardiac function--a study in normals and dilated cardiomyopathy. J Cardiol. 26, 357-366 (1995).
- Koshizuka, R., et al. Longitudinal strain impairment as a marker of the progression of heart failure with preserved ejection fraction in a rat model. J Am Soc Echocardiogr. 26, 316-323 (2013).
- Ishizu, T., et al. Left ventricular strain and transmural distribution of structural remodeling in hypertensive heart disease. Hypertension. 63, 500-506 (2014).
- Yamada, S., et al. Induced pluripotent stem cell intervention rescues ventricular wall motion disparity, achieving biological cardiac resynchronization post-infarction. J Physiol. 591, 4335-4349 (2013).
- Andrews, T. G., Lindsey, M. L., Lange, R. A., Aune, G. J. Cardiac Assessment in Pediatric Mice: Strain Analysis as a Diagnostic Measurement. Echocardiography. 31, 375-384 (2014).
- Ferferieva, V., et al. Assessment of strain and strain rate by two-dimensional speckle tracking in mice: comparison with tissue Doppler echocardiography and conductance catheter measurements. Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 14, 765-773 (2013).
- Fine, N. M., et al. Left and right ventricular strain and strain rate measurement in normal adults using velocity vector imaging: an assessment of reference values and intersystem agreement. Int J Cardiovasc Imaging. 29, 571-580 (2013).
- Pernot, M., Fujikura, K., Fung-Kee-Fung, S. D., Konofagou, E. E. ECG-gated, mechanical and electromechanical wave imaging of cardiovascular tissues in vivo. Ultrasound Med Biol. 33, 1075-1085 (2007).
- Liu, J. H., Jeng, G. S., Wu, T. K., Li, P. C. ECG triggering and gating for ultrasonic small animal imaging. IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 53, 1590-1596 (2006).
- Monin, J. L., et al. Low-gradient aortic stenosis: operative risk stratification and predictors for long-term outcome: a multicenter study using dobutamine stress hemodynamics. Circulation. , 319-324 (2003).
