Summary
Her beskriver og sammenligner vi to stillinger for å få apikale fire-kammer visning i mus. Disse stillingene aktiverer kvantifisering av høyre ventrikkel funksjon, gir sammenlignbare resultater, og kan brukes om hverandre.
Abstract
Diastolisk dysfunksjon er en fremtredende funksjon i høyre ventrikkel (RV) remodeling forbundet med forholdene for Trykk overbelastning. RV diastolisk-funksjonen er imidlertid sjelden kvantifisert i eksperimentelle studier. Dette kan skyldes tekniske problemer i visualisering av RV i apikale fire-kammer visning i gnagere. Her beskriver vi to stillinger tilrettelegge for visualisering av apikale fire-kammer visning i mus for å vurdere RV diastolisk funksjon.
Den apikale fire-kammer visning er aktivert ved å vippe musen fiksering plattformen til venstre og caudally (LeCa) eller til høyre og cranially (RiCr). Begge stillingene gir bilder av sammenlignbare kvalitet. Resultatene av RV diastolisk-funksjonen innhentet fra to posisjoner er ikke signifikant forskjellig. Begge stillingene er sammenlignbare enkle å utføre. Denne protokollen kan innlemmes i publiserte protokoller og muliggjør detaljerte undersøkelser av RV-funksjonen.
Introduction
Diastolisk dysfunksjon er en fremtredende funksjon i høyre ventrikkel (RV) remodeling1 og er forbundet med trykk-overbelastning forhold2. Ekkokardiografi (EchoCG) kan brukes for karakterisering av RV diastolisk dysfunksjon3,4. Til tross for den siste utviklingen i små dyr ekkokardiografi, målinger av diastolisk parametre er sjelden rapportert. I kontrast er målinger av systolisk funksjon mye brukt for karakterisering av transgene mus5, så vel som for evaluering av en behandling respons6.
Dette kan delvis forklares av vanskelighetene i måling av diastolisk parametre fra apikale fire-kammer visning. Visualisering av hjertet i denne posisjonen kan bli lettere ved å vippe fiksering plattformen LeCa eller RiCr. Selv om disse manipulasjoner brukes, echocardiographers ikke rapportere dem i sine manuskripter4,7. Derfor er det fortsatt uklart om disse manipulasjoner gir sammenlignbare resultater. Videre utelukker dette også en utvikling av standardisert nomenklatur av denne posisjonen for mus.
Målet med denne studien var å beskrive to stillinger for apikale fire-kammer vise visualisering og sammenligne sine resultater. For å bestemme forskjellene mellom de to stillingene, har vi benyttet musen lungearterien striper (PAB) modell, der en Tantal klips fører til en delvis okklusjon av lungearterien. Denne okklusjon resulterer i høyre ventrikkel remodeling og dysfunksjon. Du finner fullstendig informasjon om PAB-operasjonen i tidligere publisert arbeid3. Humbug-opererte mus, der klippet ble plassert ved siden av lungearterien, ble brukt til sammenligning. EchoCG undersøkelser ble utført tre uker etter operasjonen ved hjelp av Imaging system med et 30 MHz Scan Head (se tabell over materialer for begge). Nomenklatur for beskrivelsen av stillingene og orientering mellom musen og ultralyd strålen brukes som beskrevet av Zhou et al.7.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Studien ble utført i henhold til nasjonale forskrifter for dyre eksperimentering og EU-direktiv 2010/63. Forbered utstyr som beskrevet tidligere av Brittain et al.8.
1. klargjøring av mus
- Få 12 til 13 uke gamle mannlige C57Bl6/J mus og huset dem med en 12 h lys/mørk syklus, på en konstant romtemperatur, og med Ad lib tilgang til standard laboratorium Chow og vann, til starten av eksperimentet.
- Bedøve musa ved hjelp av generell anestesi godkjent av instituttet og se etter mangelen på respons på tå knipe. Under mild anestesi med isoflurane 0,8% – 1,2%, fikse musen på en oppvarmet plattform. Påfør elektrode gel i ekstremiteter for kontinuerlig overvåkning av hjertefrekvensen og temperaturen.
- Depilate musen bryst hår ved hjelp hårfjerning creme. For å redusere trykket på sin thorax, må du ikke påføre ultralyd koblings gelen direkte på thorax; Påfør heller et lag med gelen på tuppen av svingeren.
2. image oppkjøp
- Apikale fire-kammer utsikt med en venstre og caudal vippe av plattformen
- Etter at musen er klar, angulate plattformen til venstre ved 10 ° – 15 ° og deretter caudally ved 10 ° – 15 °.
- Plasser svingeren over toppen med bilde plan planet ~ 45 ° til koronale planet og den sentrale aksen i ultralyd strålen rettet cranially, bakre og til venstre for å få apikale fire-kammer-visning. Trykk på b-Mode -knappen for å aktivere b-modus/2D-bildet.
Merk: Svingeren kan holdes manuelt eller festes av en fase. Begrepet "B-modus" kommer fra Imaging system som ble brukt i stedet for de mer kjente begrepet "to-dimensjonale" (2-D) og brukes i hele protokollen. - Se etter utseendet på følgende strukturer i det akustiske vinduet: venstre ventrikkel (LV), venstre Atrium (LA), RV, høyre Atrium (RA), mitral ventilen (MV), og trikuspidalklaff ventilen (TV).
- Manipulere Imaging flyet i koronale flyet og roter klokke-og mot klokken rundt den sentrale aksen til begge ventriklene er visualisere på sin lengste dimensjon og begge Atria er synlige. Dette er den fire-kammer visning (figur 1).
- Trykk på Cine store -knappen for å lagre opptaket.
- Trykk på Skann/Frys- knappen for å sette systemet på pause.
- Måling av transtricuspid blodstrøm hastigheter
- Trykk på Scan/Freeze- knappen for å aktivere systemet.
- Trykk på overleggs knappen flere ganger for å aktivere prøvevolumet for PW (pulserende bølge) modus.
- Mens du holder den oppnådde fire-kammer visning, bruk styrekulen til å plassere prøven volum ved åpningen av trikuspidalklaff ventiler for måling av tilsig hastigheter (E og A peak hastigheter).
- Trykk på PW Mode-knappen for måling av tilsig hastigheter (E og A peak hastigheter).
Merk: Fordi trikuspidalklaff ventiler er vanskelig å visualisere i denne posisjonen, utfører flere målinger bidrar til å justere riktig prøvevolumet med blodstrømmen. Utfør Doppler-utvalget med den minste forekomst vinkelen mellom Doppler-strålen og blod strømningsretningen. Den oppnådde blodstrøm profilen skal tilsvare følgende kriterier: 1) en tilsig profil som ligner på en M-form med den første toppen lavere enn den andre; 2) en åndedretts modulering med en økt amplitude ved inspirasjon; 3) en maksimal amplitude av fart i flere målinger (figur 2). - Trykk på Cine store -knappen for å lagre det optimaliserte opptaket.
- Trykk på Skann/Frys- knappen for å sette systemet på pause.
- Måling av trikuspidalklaff Ringformet fly systolisk ekskursjon (TAPSE)
- Trykk på Scan/Freeze- knappen for å aktivere systemet.
- Bytt til B-modus ved å trykke på b-Mode- knappen. Noen manipulasjoner på bildet kan være nødvendig å gjenvinne den riktige fire-kammer visning.
- Trykk på overlay -knappen flere ganger for å aktivere prøvevolumet i M-modus. Bruk styrekulen til å justere prøvevolumet med den laterale delen av trikuspidalklaff ringrommet. Ved å trekke i kantene på prøvevolumet ved hjelp av styrekulen, justerer du lengden på prøvevolumet for å dekke hele amplituden til hjerte bevegelsen under hjerte syklusen.
- Trykk på m-Mode -knappen for å aktivere m-modus. Trikuspidalklaff ringrommet ' bevegelser skal vises som en bølge (figur 2).
- Trykk på Cine store -knappen for å lagre opptaket.
- Trykk på Skann/Frys- knappen for å sette systemet på pause.
- Måling av vev Doppler-parametre
- Trykk på Scan/Freeze- knappen for å aktivere systemet.
- Trykk på b-Mode- knappen for å aktivere b-modus.
Merk: Noen manipulasjoner av angulation i koronale flyet og rotasjon klokke-og mot klokken rundt den sentrale aksen av bildet kan være nødvendig å gjenvinne den riktige fire-kammer visning. - Trykk på overleggs knappen flere ganger for å aktivere prøvevolumet for TDI (vev Doppler-bilde). Bruk styrekulen til å justere prøvevolumet med den laterale delen av trikuspidalklaff ringrommet, der RV fri veggen skaper en vinkel med trikuspidalklaff ventilen. Ved å trekke i kantene på prøvevolumet ved hjelp av styrekulen, justerer du prøvevolumet slik at det inkluderer både systolisk og diastolisk ekstreme posisjon i ringrommet.
-
Trykk på knappen tissue for å aktivere TDI-modus.
Merk: gul sporing av TDI-opptaket vises i samsvar med følgende kriterier: 1) et opptak som ligner på en invertert M-form; 2) klart gjenkjennelige E ' og A ' topper under diastolen og S ' peak under Systolen; 3) en maksimal amplitude av fart i flere målinger (figur 2). - Trykk på Cine store -knappen for å spille inn et optimalisert bilde.
- Trykk på Skann/Frys- knappen for å sette systemet på pause.
- Apikale fire-kammer utsikt med rett og skallen vippe av plattformen
- Angulate plattformen til høyre ved 10 °-15 ° og deretter skallen på 10 °-15 °. Utfør målingene som beskrevet i forrige avsnitt for LeCa-trinnene (trinn 2,1, 2,2, 2,3 og 2,4).
Merk: Under etterforskningen bør isoflurane være titrert mellom 0. – 1.2 for å holde mus ens hjertefrekvens på 400 – 440 BPM. I dette området, separate topper transtricuspid blodstrøm og vev Doppler (DTI) hastigheter er målbare. For å unngå virkningene av varmetapet på Hemodynamics, blir dataene registrert, og analysen utføres off-line. Kun signaler innhentet ved slutt utløp brukes til analyse. Målinger av 3-5 hjerteslag er gjennomsnitt.
- Angulate plattformen til høyre ved 10 °-15 ° og deretter skallen på 10 °-15 °. Utfør målingene som beskrevet i forrige avsnitt for LeCa-trinnene (trinn 2,1, 2,2, 2,3 og 2,4).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Den apikale fire-kammer visning er vanskelig å få tak i mus. Derfor kan manipulasjoner av plattformen posisjon bidra til å visualisere hjertet ved å endre sin posisjon i thorax. Vippe av plattformen til venstre og til høyre forbedret det akustiske vinduet og gitt bilder av sammenlignbare kvalitet i B-modus (figur 1). Etter å ha innhentet korrekte posisjoner, har målinger i PW-, M-, og TDI-moduser gitt bilder av sammenlignbar kvalitet (figur 2). Målingen av diastolisk parametre ble utført på mus med humbug og PAB (tabell 1). Begge posisjonene (RiCr og LeCa) ga lignende resultater i de diastolisk parametrene (tabell 2). Videre avslørte EchoCG undersøkelser i begge stillingene lignende forskjeller mellom humbug og PAB grupper (tabell 2, Dunnet ' s test). Korrelasjon analyse avdekket en god avtale mellom verdier innhentet fra disse to lettere posisjoner (Figur 3). Som små grupper av dyr ble brukt til denne studien, ikke-parametriske tester har vært brukt9,10. Variasjon i-Observer for noen analyserte parametre har blitt publisert tidligere3.
Figur 1 : Representative bilder av apikale fire-kammer visning. Den apikale fire-kammer visning er aktivert ved å vippe musen fiksering plattformen til venstre og caudally (LeCa) eller til høyre og cranially (RiCr). LA = venstre Atrium; LV = venstre ventrikkel; RA = høyre Atrium; RV = høyre ventrikkel. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2 : Representative bilder av TAPSE, TDI og transtricuspid strømnings målinger innhentet fra to lettere apikale fire-kammer vise posisjoner. TAPSE = trikuspidalklaff ringrommet plan systolisk utflukt; E ' = tidlig toppen av høyre ventrikkel avslapping hastighet; A ' = sen toppen av høyre ventrikkel avslapping hastighet; S ' = hastighet av høyre ventrikkel sammentrekning; E = tidlig toppen av diastolisk trikuspidalklaff tilsig; A = sen toppen av diastolisk trikuspidalklaff tilsig. Legg merke til endringen i transtricuspid blodstrøm profil ved inspirasjon (Insp). Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3 : Korrelasjons analyse av data innhentet fra to lettere apikale posisjoner. Korrelasjons analyse ble utført ved hjelp av ikke-parametrisk Spearman ' s test. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Tabell 1: karakterisering av de opererte gruppene tre uker etter operasjonen. RVFW = høyre ventrikkel fri veggtykkelse; VTI = hastighet-tidsintervall.
Tabell 2: sammenligning av resultatene Hentet fra apikale fire-kammer visning tilrettelagt av venstre caudal eller høyre skallen plattform Tilt. EchoCG-avledet RV funksjonelle parametre vises. Som hver mus ble undersøkt i begge posisjoner, signert rang Wilcoxon test ble brukt for intra-gruppen sammenligninger. § p > 0,05 mellom RiCr og LeCa. Kruskal-Wallis-testen, etterfulgt av Dunnet ' s post hoc test, ble brukt til flere gruppe sammenligninger. Resultatene av to utvalgte gruppe sammenligninger er presentert i tabellen. * p < 0,05, * * p < 0,01. PAB = striper i lungearterien; LeCa = venstre caudal vippe; RiCR = høyre hjerne vippe; E = tidlig toppen av diastolisk trikuspidalklaff tilsig; A = sen toppen av diastolisk trikuspidalklaff tilsig; TAPSE = trikuspidalklaff ringrommet plan systolisk utflukt; e ' = tidlig toppen av høyre ventrikkel avslapping hastighet; a ' = sen toppen av høyre ventrikkel avslapping hastighet; S ' = hastighet av høyre ventrikkel sammentrekning; HR = hjertefrekvens; BPM = slag per minutt.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Echocardiographic RV-funksjonen og dimensjons vurderingen fra parasternal posisjoner har blitt godt beskrevet. I kontrast, apikale posisjon i mus ekkokardiografi har blitt neglisjert delvis på grunn av tekniske problemer. Ved hjelp av en horisontal plattform posisjon, er det vanskelig å få et tilstrekkelig akustisk vindu for fire-kammer visning Imaging. For å lette Imaging av denne posisjonen, kan plattformen vippes til venstre, en manipulasjon som ligner på venstre-sidig posisjonering av pasienter. Dette bør resultere i en venstre og mer overlegen posisjonering av hjertet, og dermed forbedre det akustiske vinduet. Derfor er LeCa vår standardiserte posisjon for apikale visualisering. I omtrent 30% – 35% av musene kan imidlertid bildekvaliteten i denne posisjonen være utilstrekkelig. Her kan Imaging i RiCr posisjon være nyttig.
Fra disse stillingene, transtricuspid blodstrøm hastigheter (E og A) og vev Doppler hastigheter (E ' og A ') kan måles, gi informasjon om RV diastolisk funksjon. Vi observerte en god korrelasjon mellom TDI-parametrene innhentet fra de to posisjonene. Mindre tilfredsstillende var korrelasjon av E. Generelt, visualisering av transtricuspidal blodstrøm profil var den mest utfordrende delen av protokollen som presenteres her og utstilt den høyeste variasjonen. Målingen av TAPSE og S ' av vev Doppler gitt et anslag av RV systolisk funksjon. Men i lys av nylige funn, er den fysiologiske betydningen av TAPSE ikke klart11. Vi vil ikke rutinemessig måle RV brøkdelen av sammentrekning fra apikale posisjon fordi, i forhold til trykk overbelastning, er den laterale delen av det forstørrede RV delvis dekket av brystbenet og ikke helt synlig fra denne posisjonen3. Dermed muliggjør visualisering av apikale posisjon i mus måling av parametrene rutinemessig brukt i klinikken, og dermed leverer mer informasjon, noe som gir en mer komplett funksjonell karakterisering.
Belastning, belastning rate analyse, og speckle sporing ekkokardiografi er romanen modaliteter av CARDIAC ultralyd12. Den høye følsomheten kan oppdage hjerte dysfunksjon ved innledende stadier13 og har makt til å forutsi dødelighet14; Derfor er dens anvendelse også garantert i eksperimentelle studier. Dessverre, i mus, er RV fri vegg delvis skjult bak brystbenet skygge, som kan hindre analyse av belastningen. Videre krever flekk analyse god bildekvalitet og visualisering av hele den frie veggen.
Det kardiovaskulære systemet reagerer raskt på endringer i holdningen ved å aktivere baroreceptor mekanismer15. Derfor kan det forventes at skallen vippe av plattformen vil føre reflectory endringer i den målte CARDIAC parametre. Faktisk, både hodet opp og hodet ned vippeposisjon forårsaket en forbigående endring i hjertefrekvens og CARDIAC elektrisk akse i mus16. Hode-opp-helling på 90 ° forårsaker økt hjertefrekvens, og en 90 ° hode-ned-helling forårsaket forbigående og statistisk ubetydelig bradykardi. Vi anbefaler derimot at du vipper musen bare med 10 ° – 15 ° i begge retninger. Disse milde endringer i holdning ikke forårsake noen målbare hemodynamisk perturbances.
LV diastolisk funksjon i mus er et annet lite studert område. Selv om ikke testet i denne studien, protokollen som presenteres her skal kunne brukes til kvantifisering av LV diastolisk funksjonen.
Teoretiske og praktiske begrensninger av de små dyr EchoCG har blitt beskrevet i detalj andre steder8. I denne protokollen utføres målinger med hjertefrekvens på 400 – 440 BPM. Ved dette spekteret av hjertefrekvens, er målinger av E og A hastighet topper, samt TDI indekser, gjennomførbart. Ved høyere hjertefrekvens, topper fusjonere, noe som gjør kvantifisering umulig. Siden den fysiologiske hjertefrekvensen for mus er 500 – 600 BPM, er hjertefrekvensen som brukes i denne protokollen, ganske lav. Likevel, målingene på dette hjertefrekvens området vises pålitelig og muliggjøre skille mellom fysiologiske og dysfunksjonelle fenotyper3.
Vi beskrev en protokoll for to stillinger tilrettelegge for vurdering av RV funksjonelle parametre fra fire-kammer visninger i mus. Stillingene gir sammenlignbare resultater og kan brukes om hverandre.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Studien ble finansiert av Ludwig Boltzmann Institute for Lung vaskulær Research.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| RMV-707B scan head 30 MHz | Visual Sonics | P/N 11459 | mouse scan head |
| VisualSonics Vevo 770® High-Resolution Imaging System | Visual Sonics | 770-230 | ultrasound machine |
| Veet depilation creme for sensitive skin | Veet | 07768307 | |
| Surgical tape Durapore 3M | 3M Deutschland GmbH | 1538-1 | for fixation |
| Askina Brauncel cellulose swabs | B.Braun | 9051015 | |
| Aquasonic ultrasound gel | Parker Laboratories Inc. | BT025-0037L | |
| Electrode Gel | GE medical systems information technologies Inc. | 2034731-002 | apply to extremities for countinous ECG and heart rate monitoring |
| Thermasonic gel warmer | Parker Laboratories Inc. | 82-04-20 | to reduce heat loss warm up the ultrasound gel before use |
References
- Egemnazarov, B., Crnkovic, S., Nagy, B. M., Olschewski, H., Kwapiszewska, G. Right ventricular fibrosis and dysfunction: Actual concepts and common misconceptions. Matrix Biology: Journal of the International Society for Matrix Biology. 68-69, 507-521 (2018).
- Rain, S., et al. Right ventricular diastolic impairment in patients with pulmonary arterial hypertension. Circulation. 128, 1-10 (2013).
- Egemnazarov, B., et al. Pressure overload creates right ventricular diastolic dysfunction in a mouse model: assessment by echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 28, 828-843 (2015).
- Crnkovic, S., et al. Functional and molecular factors associated with TAPSE in hypoxic pulmonary hypertension. American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 311, 59-73 (2016).
- Shi, L., et al. miR-223-IGF-IR signalling in hypoxia- and load-induced right-ventricular failure: a novel therapeutic approach. Cardiovascular Research. 111, 184-193 (2016).
- de Raaf, M. A., et al. Tyrosine kinase inhibitor BIBF1000 does not hamper right ventricular pressure adaptation in rats. American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 311, 604-612 (2016).
- Zhou, Y. Q., et al. Comprehensive transthoracic cardiac imaging in mice using ultrasound biomicroscopy with anatomical confirmation by magnetic resonance imaging. Physiological Genomics. 18, 232-244 (2004).
- Brittain, E., Penner, N. L., West, J., Hemnes, A. Echocardiographic assessment of the right heart in mice. Journal of Visualized Experiments. (81), e50912 (2013).
- Kitchen, C. M. Nonparametric vs parametric tests of location in biomedical research. American Journal of Ophthalmology. 147, 571-572 (2009).
- Yan, F., Robert, M., Li, Y. Statistical methods and common problems in medical or biomedical science research. International Journal of Physiology, Pathophysiology and Pharmacology. 9, 157-163 (2017).
- Guihaire, J., et al. Non-invasive indices of right ventricular function are markers of ventricular-arterial coupling rather than ventricular contractility: insights from a porcine model of chronic pressure overload. European Heart Journal Cardiovascular Imaging. 14, 1140-1149 (2013).
- Sareen, N., Ananthasubramaniam, K. Strain Imaging: From Physiology to Practical Applications in Daily Practice. Cardiology in Review. 24, 56-69 (2016).
- Thavendiranathan, P., et al. Use of myocardial strain imaging by echocardiography for the early detection of cardiotoxicity in patients during and after cancer chemotherapy: a systematic review. Journal of the American College of Cardiology. 63, 2751-2768 (2014).
- Sengelov, M., et al. Global Longitudinal Strain Is a Superior Predictor of All-Cause Mortality in Heart Failure With Reduced Ejection Fraction. JACC: Cardiovascular Imaging. 8, 1351-1359 (2015).
- Silvani, A., et al. Physiological Mechanisms Mediating the Coupling between Heart Period and Arterial Pressure in Response to Postural Changes in Humans. Frontiers in Physiology. 8, 163 (2017).
- Mohan, M., Anandh, B., Thombre, D. P., Surange, S. G., Chakrabarty, A. S. Effect of posture on heart rate and cardiac axis of mice. Indian Journal of Physiology and Pharmacology. 31, 211-217 (1987).
