Summary
Ici, nous décrivons, étape par étape, un protocole détaillé pour effectuer l'échocardiographie dans le modèle de lapin. Nous montrons comment obtenir correctement les différentes vues échocardiographiques et les plans d'imagerie, ainsi que les différents modes d'imagerie disponibles dans un système d'échocardiographie clinique couramment utilisé chez les patients humains et vétérinaires.
Abstract
Les grands modèles animaux comme le lapin sont précieux pour la recherche préclinique translationnelle. Les lapins ont une électrophysiologie cardiaque similaire à celle des humains et celle d'autres grands modèles animaux tels que les chiens et les porcs. Cependant, le modèle de lapin a l'avantage supplémentaire de réduire les coûts d'entretien par rapport à d'autres grands modèles animaux. L'évaluation longitudinale de la fonction cardiaque à l'aide de l'échocardiographie, lorsqu'elle est mise en œuvre de façon appropriée, est une méthodologie utile pour l'évaluation préclinique de nouvelles thérapies pour l'insuffisance cardiaque avec fraction d'éjection réduite (par exemple, la régénération cardiaque). L'utilisation correcte de cet outil non invasif nécessite la mise en œuvre d'un protocole d'examen normalisé suivant les lignes directrices internationales. Ici, nous décrivons, étape par étape, un protocole détaillé supervisé par des cardiologues vétérinaires pour effectuer l'échocardiographie dans le modèle de lapin, et démontrons comment obtenir correctement les différentes vues échocardiographiques et les plans d'imagerie, aussi bien que le différents modes d'imagerie disponibles dans un système clinique d'échocardiographie couramment utilisé chez les patients humains et vétérinaires.
Introduction
L'évaluation longitudinale de la fonction cardiaque dans de grands modèles animaux est une méthodologie de recherche robuste couramment utilisée pour l'évaluation des effets des thérapies nouvelles pour traiter la cardiomyopathie ischémique et non ischémique. Parmi les nombreuses techniques d'imagerie cardiovasculaire disponibles pour la recherche préclinique, l'échocardiographie a été largement utilisée en raison de ses caractéristiques non invasives et portables. Dans les mains expérimentées, l'échocardiographie est également une technique d'imagerie très reproductible pour étudier l'anatomie cardiaque ainsi que la fonction systolique et diastolique du cœur.
Les grands modèles animaux précliniques tels que les porcs, les chiens et les lapins, sont primordiaux pour la recherche translationnelle préclinique1,2,3. En effet, l'avantage potentiel de nouvelles thérapies telles que la médecine régénérative cardiaque dans le cadre de la cardiomyopathie nécessite des tests d'hypothèses approfondies dans de grands modèles précliniques avant qu'ils puissent être considérés pour l'utilisation humaine2,4 . Par rapport à d'autres grands modèles précliniques, le modèle lapin offre certains avantages, y compris son faible coût d'entretien, qui est comparable à celui des souris et des rats. Cependant, contrairement aux souris et aux rats, le système de transport Ca2 et l'électrophysiologie cardiaque sont similaires chez les lapins que chez les humains, et ceux d'autres grands modèles animaux tels que les chiens et les porcs, augmentant ainsi le potentiel translationnel du lapin modèle1,5. Par conséquent, le lapin, en tant que grand modèle préclinique expérimental, a un équilibre exceptionnel de coût et de reproductibilité pour la recherche translationnelle préclinique.
Le lapin a l'avantage supplémentaire de son agréabilité pour l'imagerie échocardiographique utilisant des unités d'ultrason clinique couramment utilisées dans les patients humains et vétérinaires, profitant ainsi de la supériorité de l'imagerie harmonique et de l'état de l'art technique. Pour cela, les transducteurs sectoriels (également connus sous le nom de tableau de phase) de fréquence relativement élevée (jusqu'à 12 MHz), comme ceux utilisés en cardiologie néonatale/pédiatrique, sont préférés. L'examen échocardiographique dans le modèle préclinique de lapin permet l'évaluation complète de la fonction systolique et diastolique utilisant les vues multiples et les différents modes disponibles dans les unités échocardiographiques modernes (par exemple d'onde continue Doppler (CWD), doppler à ondes pulsées (PWD) et formation image d'edau-de-tissu (TDI)).
L'échocardiographie est une technique dépendante de l'opérateur et nécessite donc une formation approfondie et une connaissance approfondie de la technique en accord avec les directives internationales. Une partie de cette formation peut être facilitée par la visualisation de vidéos expliquant en détail comment différentes vues échocardiographiques peuvent être obtenues. La réalisation d'une grande compétence en imagerie échocardiographique, ainsi que le développement d'un protocole standardisé et d'une technique correcte, sont essentiels pour minimiser l'influence de l'opérateur et pour générer des données quantitatives fiables, comme l'exige la rigueur recherche scientifique.
Certaines considérations sont nécessaires en ce qui concerne le système et la configuration de laboratoire utilisé pour l'échocardiographie chez les lapins et autres grands modèles animaux. Pour une évaluation échocardiographique transthoracique standard de la fonction cardiaque, le système d'échographie doit inclure les modalités suivantes : mode bidimensionnel (mode B ou 2D), mode de mouvement (mode M), doppler de couleur, aussi bien que CWD, PWD et TDI. En outre, la machine devrait avoir un logiciel complet d'analyse cardiaque et de mesure installé, ainsi que suffisamment d'espace interne disque dur pour stocker suffisamment d'images fixes numériques de haute qualité et des boucles vidéo pour l'analyse hors ligne. Certains systèmes utilisent des transducteurs de tableau linéaires; cependant, pour la meilleure image du coeur, les transducteurs échelonnés de secteur de tableau avec un petit diamètre de tête de balayage sont préférés, parce que ceux-ci permettent un passage plus facile des ondes d'ultrason par les espaces intercostaux étroits. Pour les lapins, nous utilisons des transducteurs à fréquence relativement élevée (jusqu'à 12 MHz). La position de l'animal pour l'imagerie est de la plus haute importance pour acquérir des images de bonne qualité. Ainsi, les positions droites et gauches latérales couchées sont recommandées pour obtenir tous les plans d'imagerie standard au cours d'un examen échocardiographique. Pour cela, il est conseillé de déposer une table à un cran qui coïncide avec la zone cardiaque de la poitrine (figure 1A). Cette table encochée facilite l'accès avec le transducteur à la zone de la poitrine qui sera numérisée, et permet donc la libre mobilité de la main de l'opérateur whist maintenir la meilleure position de balayage de l'animal. Le positionnement de l'animal dans une position latérale couchée entraîne une chute du cœur vers le transducteur et l'élévation des poumons, ainsi que l'élargissement de la fenêtre d'accès du faisceau d'ultrasons à travers les espaces intercostaux, améliorant ainsi l'imagerie globale qualité (Figure 1A). L'examen échocardiographique doit être effectué de manière aveugle et suivant les directives du Comité d'échocardiographie de l'American College of Veterinary Internal Medicine et de l'American Society of Echocardiography/European Association pour l'imagerie cardiovasculaire6,7,8.
Une partie de notre équipe scientifique est associée au Service de cardiologie d'un hôpital d'enseignement vétérinaire qui s'occupe quotidiennement des patients vétérinaires (p. ex. chiens et chats), pour lesquels il a la formation et l'accréditation pertinentes en cardiologie vétérinaire et l'échocardiographie, et ses différentes modalités d'imagerie, ainsi qu'une vaste expérience dans l'imagerie de différentes tailles de patients animaux et de conformations thoraciques avec cette technique. En outre, nous utilisons généralement l'échocardiographie pour l'évaluation longitudinale de la fonction cardiaque dans un modèle de lapin de cardiomyopathie induite par des anthracyclines9. Ici, nous décrivons un protocole d'échocardiographie étape par étape pour l'évaluation de la fonction cardiaque utilisant une unité clinique d'ultrason dans un grand modèle préclinique tel que le lapin. Ce protocole est adapté aux lignes directrices internationales actuelles8, et comprend des recommandations pratiques basées sur nos propres expériences dans les milieux cliniques et expérimentaux.
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Protocol
Les expériences décrites ci-contre ont été approuvées par le Comité de recherche éthique de l'Université de Murcie, en Espagne, et ont été réalisées conformément à la directive 2010/63/UE de la Commission européenne. Les étapes décrites ont été exécutées selon des protocoles d'exploitation standard qui faisaient partie du plan de travail et n'ont pas été exécutées uniquement dans le but de filmer la vidéo d'accompagnement sur ce document.
1. Préparation du lapin
- Avant de procéder, commencez par injecter une combinaison de kétamine (10 mg/kg) homogénéisée dans la même seringue avec de la médetomidine (200 g/kg) pour anesthésier l'animal, ce qui réduira le stress de la procédure pour le lapin.
REMARQUE : L'utilisation de l'anesthésie réduit également la fréquence cardiaque d'une manière prévisible, réduisant ainsi la variabilité interindividuelle, et a l'avantage supplémentaire d'améliorer la qualité globale d'imagerie. Comme le montre la vidéo, couvrez la tête d'une couverture chirurgicale pour aider à garder le calme de l'animal pendant l'injection d'anesthésie.- Vérifier que l'animal est complètement anesthésié dans les 10-20 min, en confirmant la présence de flaccidité musculaire, l'absence de réflexe palpébral, les mouvements mandibulaires et le reniflement. La présence de ces deux derniers signes (mouvements mandibulaires et reniflement) sont à leur tour les premiers signes d'une réduction de la profondeur anesthésique. Même s'il est rarement nécessaire, il faut envisager un nouveau dosage (p. ex. la moitié de la combinaison initiale de dose anesthésique), si un long délai est prévu pour compléter la procédure.
REMARQUE : Bien que l'animal s'endorme rapidement dans les 5 premières minutes suivant l'injection, il est recommandé de permettre un plan d'anesthésie plus profond avant de tenter de manipuler l'animal. Ce retard évitera d'affliger le lapin, ce qui produira probablement une tachycardie et nuira à la précision et à la reproductibilité de certains paramètres au cours de l'examen échocardiographique (p. ex. analyses d'écoulement de la valve mitrale). - Une fois que l'animal est anesthésié, utilisez une tondeuse pour les cheveux pour enlever les cheveux de la peau du thorax. Commencez sous la ligne du cou et continuez au niveau des régions hypocondriaques droite et gauche, ainsi que de la région sous-xiphoïde de la ligne médiane (figure 1B).
- Raser 1-3 cm2 de la face interne de l'avant-membre droit, ainsi que les régions médiotibiales des membres postérieurs droit et gauche (figure 1B).
- Vérifier que l'animal est complètement anesthésié dans les 10-20 min, en confirmant la présence de flaccidité musculaire, l'absence de réflexe palpébral, les mouvements mandibulaires et le reniflement. La présence de ces deux derniers signes (mouvements mandibulaires et reniflement) sont à leur tour les premiers signes d'une réduction de la profondeur anesthésique. Même s'il est rarement nécessaire, il faut envisager un nouveau dosage (p. ex. la moitié de la combinaison initiale de dose anesthésique), si un long délai est prévu pour compléter la procédure.
- Après avoir placé le lapin sur une couverture thermique ou un coussin chauffant pour éviter l'hypothermie pendant la procédure, appliquez un gel conducteur approprié aux électrodes et placez-les dans les régions rasées des membres. Fixez les électrodes avec du ruban adhésif chirurgical.
- Vérifier qu'un signal ECG correct est affiché sur l'écran du système; habituellement un tracé électrocardiographique simultané à 1 plomb suffit à surveiller le rythme cardiaque de façon synchrone pendant toute l'étude échocardiographique (Figure1A et Figure 1C).
REMARQUE : En plus de la fréquence cardiaque, surveillez la fréquence respiratoire ainsi que la température. Le taux respiratoire peut être surveillé visuellement ou par l'incidence des mouvements thoraciques dans l'image échocardiographique, tandis que la température doit être surveillée par l'intermédiaire de sonde rectale. Ces paramètres doivent être surveillés au début, puis toutes les 10 min et à la fin de la procédure. Les lapins n'ont pas tendance à vomir pendant l'anesthésie10,11; par conséquent, le jeûne des lapins n'est pas systématiquement recommandé avant un examen échocardiographique.
Figure 1 . Préparation et positionnement du lapin pour l'échocardiographie. (A) Tableau avec encoche qui coïncide avec la zone cardiaque à imager. (B) Enlever les cheveux de la poitrine. (C) Attachez des électrodes ECG pour surveiller le cœur. (D) Positionnement de l'opérateur tout en préformant l'examen échocardiographique. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
2. Vue parasternale de long axe (sagittal) du coeur
- Pour obtenir une vue arrière longue du cœur (PSLAX), placez le lapin dans la position droite latérale couchée, avec les membres antérieurs tendus loin du thorax, avec du ruban chirurgical (figure1A et figure 1C).
- Pour obtenir la meilleure qualité d'imagerie possible, il est important de garder la peau de la région thoracique aussi plate que possible pour augmenter la pénétration et améliorer la qualité globale de l'imagerie tout en imagerie de l'animal. Pour cela, tenez les membres antérieurs loin du thorax d'une main, tout en utilisant la main libre pour identifier les plis et les poches de la peau, aplatir ceux de haut en bas, et déplacer toute peau pliant loin de la poitrine vers le côté latéral et l'arrière du lapin. Ceci est particulièrement important pour les lapins plus âgés et plus grands dont la peau excessive et le tissu adipeux sous-cutané pourraient réduire la qualité de l'image.
REMARQUE : La zone cardiaque de la poitrine doit être placée au-dessus de la section de découpe dans la table. Cependant, gardez à l'esprit que, dans cette position, l'abdomen a une tendance naturelle à se déplacer vers l'encoche, et crée une pression positive qui déplace le cœur cranialement, qui interfère alors avec une bonne imagerie échocardiographique. Pour éviter cela, il est important que l'abdomen repose complètement sur la table et, pour y parvenir, il est utile de déplacer doucement les organes abdominaux vers la région caudale de l'animal par le massage doux (Figure 1A et Figure 1C).
- Pour obtenir la meilleure qualité d'imagerie possible, il est important de garder la peau de la région thoracique aussi plate que possible pour augmenter la pénétration et améliorer la qualité globale de l'imagerie tout en imagerie de l'animal. Pour cela, tenez les membres antérieurs loin du thorax d'une main, tout en utilisant la main libre pour identifier les plis et les poches de la peau, aplatir ceux de haut en bas, et déplacer toute peau pliant loin de la poitrine vers le côté latéral et l'arrière du lapin. Ceci est particulièrement important pour les lapins plus âgés et plus grands dont la peau excessive et le tissu adipeux sous-cutané pourraient réduire la qualité de l'image.
- Pour l'imagerie échocardiographique, maintenez le transducteur avec la main droite, tout en utilisant la main gauche pour faire fonctionner les commandes du système d'échocardiographie comme le montre la figure 1D.
- Pour maintenir un bon contact avec la peau, appliquez de l'éthanol non dilué sur la peau, puis assez de gel de transmission par ultrasons à la tête du transducteur.
- Ensuite, placez le transducteur étroitement à la peau de l'hémithorax droit, au niveau du deuxième à l'espace intercostal troisième et à environ 1-3 cm de la ligne parasternale droite, avec la marque d'orientation transducteur pointant vers l'épaule droite de l'animal et à un angle d'environ 30 degrés par rapport à la ligne médiane (figure 2A). Cela devrait produire une image de la PSLAX droite du cœur (voir Résultats représentatifs).
- Une fois que les images cardiaques 2D sont affichées sur l'écran, l'étape suivante consiste à ajuster les contrôles de l'unité d'échographie pour obtenir des images optimales. Les principaux sont :
- Contrôles de profondeur et de zoom : utilisez ces contrôles pour optimiser la zone d'intérêt. La profondeur de l'image doit être adéquate afin que les structures cardiaques puissent être vues sur chaque image. Utilisez l'outil de zoom pour mieux évaluer les structures d'intérêt, par exemple, l'intégrité des vannes et des dépliants.
- Rémunération totale du gain et du gain de temps (c.-à-d. les réglages de gain à différentes profondeurs en temps réel) : Contrôlez les échelles grises et les gains manuellement afin de minimiser le bruit de fond et de maximiser la délimitation des structures cardiaques. Ces paramètres sont particulièrement importants chez les lapins en raison de la faible échogénicité du myocarde ventriculaire.
- Plage dynamique ou compression : utilisez ce contrôle pour ajuster le nombre de nuances de gris affichées par l'image. Définir la plage dynamique de sorte que la piscine de sang est sombre et le tissu est lumineux. Il en résultera une meilleure définition de la bordure endocardique, ce qui est important pour obtenir des volumes ventriculaires gauches.
- Largeur du secteur : Commencez l'examen avec un large secteur (90 degrés) et après une vue d'ensemble du cœur, réduisez la largeur du secteur si des zones spécifiques doivent être mieux représentées. La diminution de la taille du secteur améliore la résolution temporelle en augmentant le taux d'image. Ceci est particulièrement important lorsque l'échocardiographie 2D est utilisée pour guider l'examen Doppler.
- Pour maintenir la position du transducteur lors de l'imagerie du lapin, et pour réduire la fatigue de l'opérateur, utilisez l'index pour ancrer la main sur la table ou la poitrine de l'animal, tandis que les autres doigts tiennent le transducteur (Figure 2A).
- Obtenir deux plans d'imagerie principaux du cœur dans la vue PSLAX droite.
- Trouver un plan d'imagerie qui sectionne le cœur longitudinalement et où les quatre chambres du cœur (deux oreillettes et deux ventricules) peuvent être identifiées; en outre, lorsqu'un large champ de vision est utilisé, le sommet du cœur doit également être visible sur le côté gauche de l'image (voir la section Résultats représentatifs).
- Effectuer des mouvements subtils du transducteur, tels que le balayage, le basculement et la rotation, par rapport à l'espace intercostal ainsi que l'angle craniocaudal et dorsoventral du faisceau d'ultrason pour obtenir l'autre plan d'imagerie de la vue de long axe parasternal ( Figure 2A,B). Dans l'autre plan d'imagerie, la voie de sortie ventriculaire gauche (LVOT) et l'aorte peuvent être identifiées (voir Résultats représentatifs).
- Orientation image: Notez que la base du cœur sera sur le côté droit de l'image du secteur.
- Après l'obtention des plans d'imagerie appropriés, utilisez le mode B pour évaluer la fonction globale du cœur, et utilisez la couleur Doppler pour évaluer le flux sanguin à travers toutes les valves ainsi que l'intégrité du septum interventriculaire (IVS).
REMARQUE : Enregistrez toujours des images des différentes vues et plans pour l'analyse hors ligne.
Figure 2 . Comment obtenir une vue PSLAX du cœur. (A- B) Positionnement du transducteur pour obtenir les deux plans différents de la vue PSLAX du cœur (voir description dans le texte). Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
3. Vue d'axe court parasternal du coeur
- Avec le transducteur au même endroit dans la poitrine tout en affichant un PSLAX bien aligné, effectuer une rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre du transducteur d'environ 90 degrés (figure 3A) pour obtenir une vue arrière arrière droite à axe court (PSSAX). Cette fois, la marque d'orientation transducteur doit être pointée vers l'épaule gauche du lapin.
REMARQUE : Pour aider à maintenir le transducteur au même endroit de la poitrine tout en tournant le transducteur, utilisez la main gauche pour effectuer la rotation du cordon du transducteur comme indiqué dans la figure 3B. - Dans la vue de l'axe court parasternal, obtenir trois plans d'imagerie en balayant le transducteur le long de l'axe du cœur: le milieu ventriculaire, la valve mitrale, et la base haute avec l'artère pulmonaire (PA) et la valve aortique (AoV) en vue.
- Dans le plan d'imagerie mi-ventriculaire, qui sectionne le cœur au niveau des muscles papillaires et des tendineae chordae (Figures 3C), visualisez le ventricule droit (RV) en haut et le ventricule gauche (LV) au bas de l'image (voir Résultats représentatifs).
- Utilisez le mode B pour évaluer la contraction et la relaxation radiales et circonférences du LV, et pour vérifier les anomalies régionales du mouvement des murs.
- Utilisez le mode M et à l'aide de la balle de piste déplacer le curseur en temps réel sur l'image 2D, puis placez le curseur au milieu de la LV, entre les deux muscles papillaires, perpendiculaire à l'IVS et gauche mur libre ventriculaire (FW) (Figure 3C). Une fois que les images en mode M sont affichées à l'écran, stockez les images pour l'analyse hors ligne. Chez les lapins dont le rythme cardiaque est élevé, utilisez des vitesses de balayage plus élevées pour mieux séparer les événements cardiaques pendant le cycle cardiaque (p. ex., 150 mm/sec).
- En balayant le transducteur vers la région céphalique (Figure 3D), obtenir un plan de valve mitrale (MV). Utilisez le mode B et le mode M pour évaluer l'intégrité et la motilité des dépliants MV. Placez le curseur le long du milieu de la LV, perpendiculaire à l'IVS (Figure 3E), pour obtenir des informations détaillées sur l'excursion du MV par rapport à l'IVS.
- Balayez le transducteur de façon crânienne pour obtenir un plan d'imagerie au niveau de la base haute (également connu sous le nom de plan AoV; Figure 3F - H), où l'AoV et ses folioles, la voie de sortie ventriculaire droite (RVOT), l'AP et les oreillettes droite et gauche (LA) peuvent être identifiées (voir Résultats représentatifs).
- Orientation image: Notez que l'AP sera sur le côté droit de l'image du secteur.
- Pour visualiser complètement l'AP et sa bifurcation, utilisez une plus grande angulation et, parfois, un déplacement crânien du transducteur (un espace intercostal).
- Utilisez le mode B pour évaluer la taille et la forme de ces structures (p. ex., la taille auriculaire gauche est augmentée en insuffisance cardiaque congestive), et utilisez la couleur Doppler et PWD pour enregistrer la vitesse du flux sanguin (sortie) au niveau PV, en plaçant le volume de l'échantillon juste en dessous de la l'ouverture des dépliants PV (Figure 3G). Enfin, utilisez le mode M et placez le curseur le long de l'AoV et la LA (figure3H).
- Utilisez les principaux contrôles et ajustements suivants pour obtenir des images d'adetler de flux de couleurs adéquates :
- Avec le secteur de couleur positionné dans la zone d'intérêt, réduire l'angle entre le secteur et la direction du flux sanguin autant que possible.
- Largeur du secteur des couleurs : Ajustez-le à la zone de la soupape, afin d'augmenter le taux d'image et d'améliorer l'information sur le flux de couleurs.
- Fréquence de répétition de base et d'impulsion (PRF) : Ajustez la ligne de base sur la barre de couleur et le PRF, pour permettre des vitesses plus élevées d'être affichées. Un nombre en haut et en bas de la barre de couleur représente la vitesse maximale détectable avant que l'aliasing de couleur se produise.
REMARQUE: Aliasing est plus fréquent dans le traitement du flux de couleurque spectrale pulsé Doppler, parce qu'une partie des impulsions est attribuée pour obtenir des images transversales au détriment de l'information doppler flux de couleur. - Gain de couleur: Tout d'abord, augmenter ce au point qu'il commence juste à créer du bruit de fond, puis diminuer à un niveau qui optimise l'imagerie du flux de couleur.
- Utilisez les commandes principales suivantes pour obtenir des images Spectrales Doppler adéquates :
- Position du curseur: Faire ce parallèle à la direction du flux sanguin; au moins, maintenir à un angle 'lt; 30 '.
- Position de la porte : Il s'agit d'un marqueur dans la ligne du curseur correspondant au site d'échantillonnage. Placez-le après les valves aortiques et pulmonaires et à l'extrémité du foliole des valves atrioventriculaires.
- Taille de la porte : Utilisez le réglage minimum sauf pour obtenir de petits flux régurgitants.
- Ligne de base : Sélectionnez la ligne de base en fonction de la direction du flux sanguin. Placez-le en haut lorsque le sang s'écoule contre le transducteur (p. ex. les flux pulmonaires et aortiques), ou au fond lorsque le sang s'écoule vers le transducteur (p. ex. les valves atrioventriculaires s'écoulent).
- Échelle: Sélectionnez ceci en fonction de la vitesse du flux sanguin, généralement, 25% plus élevé que la vitesse obtenue.
- Gain Doppler : Utilisez-le pour intensifier les signaux Doppler. Augmentez le gain jusqu'à ce que la couleur s'affiche.
- Colorisation du signal Doppler: Utilisez la couleur magenta lorsque le spectre Doppler est faible, car il rend la vitesse plus nette.
- Filtre mural : Utilisez-le pour diminuer la quantité de bruit à basse fréquence produite par les parois cardiaques.
- Vitesse de balayage : Utilisez des vitesses de balayage plus élevées pour faciliter les mesures du temps.
Figure 3 . Comment obtenir une vue PSSAX et ses différents plans d'imagerie. (A) Position du transducteur pour obtenir une vue PSSAX au niveau des muscles papillaires. (B) Démonstration du rôle de la main gauche pour aider à faire pivoter le transducteur lors du passage d'un PSLAX à une vue PSSAX. (C) Emplacement du curseur du mode M dans le plan papillaire des muscles de la vue PSSAX. (D) Position du transducteur pour obtenir une vue PSSAX du cœur au plan de valve mitrale. (E) Emplacement du curseur du mode M dans le plan MV de la vue PSSAX. (F) Position du transducteur pour obtenir l'avion AV dans la vue PSSAX. (G) Démonstration de couleur Doppler et positionnement du volume de l'échantillon PWD pour évaluer la sortie du PV. (H) Emplacement du curseur du Mode M dans le plan AoV de la vue PSSAX. LV - ventricule gauche; RV - ventricule droit; MUR libre de FW et LV ; Valve aortique AoV; RVOT - voie de sortie ventriculaire droite; PV - Valve pulmonaire; PA et artère pulmonaire; LA - Atrium gauche; AR - atrium droit. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
4. Apical 4 chambres vue du cœur
- Pour obtenir une vue Apical 4 chambres (AP4C), placez le lapin dans la position latérale gauche couchée avec les membres antérieurs tendus loin de la région thoracique au moyen de ruban chirurgical ( Figure 4A). Maintenir la peau du thorax à plat de la même manière que décrit ci-dessus (étape 2.1.1). La zone cardiaque de la poitrine doit être positionnée au-dessus de la section de découpe de la table. De même, l'abdomen doit être bien soutenu sur la table après avoir déplacé caudally les organes abdominaux par le massage doux.
- Appliquer le gel à ultrasons sur le transducteur, puis accéder au cœur par l'encoche de la table et le positionner étroitement à la peau de l'hémithorax gauche, au niveau de l'espace intercostal 4e-5e avec la ligne midclaviculaire, avec le marque d'orientation transducteur pointant vers l'arrière du lapin (en direction de l'omoplate gauche) (Figure 4B). De cette façon, le transducteur est orthogonale avec l'apex du cœur et le faisceau d'ultrasons est dirigé vers la base du cœur.
- De cette position, si nécessaire, déplacer le transducteur vers le haut un espace intercostal à la fois jusqu'à l'espace intercostal 4e (une manœuvre souvent appelée «window shopping»).
- En atteignant l'espace intercostal approprié (qui peut varier selon la taille et/ou l'âge du lapin), observez une image du cœur de l'apex à la base du coeur, la forme typique du coeur où les quatre chambres peuvent être vues, avec la gauche et la droite ventricules en haut et les deux oreillettes au bas de l'image (voir Figure 4C,D et Résultats représentatifs).
- Orientation image: Notez que le LV sera sur le côté droit de l'image du secteur.
- Évitez de raccourcir le sommet dans cette vue, de sorte que la vue AP4C typique du cœur devrait donner une image de forme de balle de la LV avec l'IVS au milieu (Figure 4C,D). Si l'apex est arrondi, le LV est probablement raccourci; par conséquent, déplacer le transducteur vers le bas un espace intercostal et / ou l'inclinaison du transducteur.
- Utilisez le mode B pour vérifier les anomalies de mouvement des murs régionaux et avoir une vue globale de la fonction LV. Utilisez la couleur Doppler pour évaluer le débit à travers les valves atrioventriculaires, et utilisez PWD et positionnez le volume de l'échantillon au niveau des conseils de la foliole MV pour obtenir des images du spectre d'entrée MV (Figure 4C).
- Utilisez le mode TDI et placez le volume de l'échantillon sur les côtés septal et latéral de l'annulus de valve mitrale (figure4D).
- Utilisez le mode M et placez le curseur aligné avec l'annulus latéral MV pour obtenir l'excursion systolique du plan annulaire mitral (MAPSE). Stockez des images dans chacun de ces modes pour l'analyse hors ligne de la fonction cardiaque.
Figure 4 . Comment obtenir les vues AP4C et AP5C du cœur. (A) Positionnement du lapin dans le decubitus latéral gauche pour une vue AP4C du coeur. (B) Position du transducteur pour obtenir une vue AP4C du cœur. (C) Emplacement du volume de l'échantillon aux conseils du dépliant MV pour évaluer l'afflux de MV. (D) Emplacement du volume de l'échantillon pour l'analyse TDI des vitesses myocardiques du côté latéral de l'annulus MV. (E) Position du transducteur pour obtenir une vue AP5C du cœur. (F) Emplacement du volume de l'échantillon pour l'analyse PWD de la sortie à travers l'AoV. LV - ventricule gauche; RV - ventricule droit; MV - valve mitrale; LA - atrium gauche; RA - atrium droit; Valve aortique AoVMD. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
5. Apical 5 chambres vue du cœur
- En commençant par le transducteur au même endroit que dans la vue AP4C, effectuez une inclinaison douce caudally (Figure 4E) jusqu'à ce que le LVOT et AoV entrent en vue, c'est la vue apical 5 chambres (AP5C) du cœur (voir résultats représentatifs).
- Utilisez le mode B pour évaluer le LVOT, le mouvement des folioles AoV, ainsi que la taille et la fonction de la cavité LV.
- Utilisez le mode Doppler couleur pour l'évaluation de l'écoulement à travers l'AoV, et utilisez PWD pour évaluer la vitesse d'écoulement à travers cette valve en positionnant le volume de l'échantillon juste derrière l'AoV (Figure 4F).
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Representative Results
Vue d'axe longue parasternale du coeur
La figure 5A montre un plan d'imagerie de la vue PSLAX droite où les 4 chambres du cœur sont clairement distinguées. Vous pouvez identifier dans cette vue le ventricule droit (RV), la valve tricuspid (TV), IVS, LV, FW, aussi bien que la valve mitrale (MV). Lorsque l'apex est clairement visible sur le côté gauche de l'image dans cette vue et que le LV n'est pas raccourci, il est possible d'estimer avec précision le volume LV à l'aide de la méthode biplan des disques (règle modifiée de Simpson) comme le montre la figure 5B,C8 , qui pour la précision doit être combiné avec une mesure similaire du volume LV dans la vue AP4C, surtout si le modèle de lapin utilisé présente des anomalies de mouvement de mur. Figure 5D montre l'autre plan d'imagerie de la PSLAX droite où le LVOT et l'Aorta (Ao) viennent également en vue. L'emplacement pour le placement des étriers pour une mesure précise du LVOT est également indiqué dans la figure 5D.
Figure 5 . Avions d'imagerie obtenus dans une vue PSLAX du cœur. (A) Avion d'imagerie démontrant les 4 chambres du cœur. (B) Fin diastolique et (C) fin des images systoliques, démontrant la méthode de Simpson pour l'analyse de la LV. (D) Plan d'imagerie où le LVOT et l'aorte entrent en vue dans la vue PSLAX du cœur. LV - ventricule gauche; RV - ventricule droit; IVS - septum interventriculaire; Ao et aorte; LVOT - voie d'écoulement ventriculaire gauche; LA - Atrium gauche; RA - atrium droit; MV - valve mitrale; TV - valve tricuspid; FW - mur libre de la LV; PC et péricarde. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Vue d'axe courte parasternale du coeur
Dans la figure 6A, une vue PSSAX droite du cœur au niveau des muscles papillaires et chordae tendineae plan est montré. Il est possible d'identifier dans cette vue les muscles papillaires RV, IVS, LV et FW, ainsi que les muscles papillaires antérotélaux (AL) et postérieurs (PM) (figure 6A). Dans cette vue, l'outil de traçabilité de la zone est utilisé pour mesurer la zone cirifère en fin de diastole (CAd) (figure 6B), et en fin-systole (CA) (figure 6C), qui permet le calcul de la surface de raccourcissage circonférence totale (CSA) en utilisant le formule:
CSA-Cad-CA/Cad-100.
Un exemple de trace en mode M dans le PSSAX au niveau des muscles papillaires est montré dans la figure 6D, où le placement des étriers, bord d'avant à l'avant-garde, pour les différentes mesures des structures de la LV est également démontré. Ces mesures fournissent des informations utiles sur la taille des structures LV. Ainsi, la mesure du diamètre LV end-diastolique (LVDd) et du Diamètre fin-systolique LV (LVD) à partir de trois battements cardiaques consécutifs permet le calcul de la fraction de raccourcissement LV (%SF), en utilisant la formule :
LVDD-LVDs/LVDD SF%MDD
ainsi que les volumes systoliques et diastoliques LV (LVVd, VBV), utilisant la formule Teichholz :
(7mD(LVD)3)/(2.4-LVD)
La fraction d'éjection LV (LVEF (%)) est ensuite calculée selon la formule LVEFMD(LVVd-LVV)/(LVVd-100).
Une trace en mode M au niveau du plan MV dans la vue PSSAX est indiquée dans la figure 6E, où l'emplacement des étriers pour la mesure du point E à la séparation septale (EPSS) de la valve mitrale est également montré. Un exemple d'une vue PSSAX du cœur au niveau du plan AoV est montré dans la figure 6F, où l'emplacement des étriers pour la mesure du diamètre de la racine aortique (AoD), ainsi que la dimension auriculaire gauche (LAD) sont démontrés.
Un exemple de l'analyse pv de sortie utilisant à la fois la couleur Doppler et l'onde pulsée Doppler est montré dans la figure 6G. Notez l'écoulement de couleur bleue à travers le PV avec la couleur Doppler, ce qui indique que le flux observé s'éloigne du transducteur. Des exemples de quantiate de la période de pré-éjection du PV (PEP PV), ainsi que le débit PV utilisant le volume intégral (VTI), sont montrés dans la figure 6H.
Figure 6 . Avions d'imagerie obtenus dans la vue PSSAX. (A) Image représentative d'une vue PSSAX au plan papillaire de muscles. (B) Fin diastolique et (C) fin de traçage systolique de la bordure endocardique pour mesurer l'ASC totale. (D) Trace en mode M obtenue dans une vue PSSAX au niveau des muscles papillaires. (E) Exemple de trace en mode M obtenue dans une vue PSSAX au niveau du MV. (F) Image 2D représentative d'une vie PSSAX dans le plan de l'AV. (G) Color Doppler-guidé PWD traçage de l'écoulement PV. (H) Démonstration d'un traçage VTI à l'aide du signal PWD obtenu à partir de l'écoulement PV. LV - ventricule gauche; RV - ventricule droit; IVS - septum interventriculaire; FW - mur libre de la LV; AL - muscle papillaire antérolatéral; PM - muscle papillaire postérieur; LVDD - diamètre ventriculaire gauche à la fin-diastole; LVDs - diamètre ventriculaire gauche à la fin-systole; PC et péricarde; EPSS - E-point à la séparation septale; AoD - diamètre de racine aortique; LAD - gauche dimension auriculaire; MV - valve mitrale; TV - valve tricuspid; PEP PV - période de pré-éjection de la valve pulmonaire; ET PV - temps d'éjection de la valve pulmonaire; VTI PV - temps de volume intégral de la valve pulmonaire. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Vue apical 4 chambres
Un exemple d'afflux de MV utilisant la couleur Doppler dans une vue AP4C est affiché dans la figure 7A. Notez la couleur rouge prédominante de l'afflux DE MV indiquant que le flux se déplace vers le transducteur. Ainsi, un mnémonique utile pour décrire et apprendre comment le sang circule à travers les structures du cœur est l'acronyme BART (Blue Away, Red Towards the transducteur). À l'aide de PWD, le spectre d'écoulement MV peut être évalué comme indiqué à la figure 7B, où les ondes de remplissage précoces (E) et tardives (A) pendant le diastole sont facilement différenciées. Des exemples de vitesses des tissus myocardiques de l'annulus DE MV évalués par TDI aux parois latérales et septales sont montrés dans la figure 7C et la figure 7D,respectivement. Le composant systolique est désigné par l'onde S, tandis que les ondes E' et A' correspondent au mouvement myocardique de l'annulus de valve mitrale pendant le remplissage précoce (E') et le remplissage tardif (A') des composants du diastole.
Vue apical 5 chambres
Figure 7E montre un exemple de couleur Doppler positionné au LVOT dans une vue apaïque de 5 chambres. Notez que, conformément à la mnémonique BART décrite ci-dessus, la couleur bleue observée indique que le flux sanguin s'éloigne du transducteur. La figure 7F montre un exemple de la façon de quantifier le débit sortant d'AoV à l'aide du signal PWD pour évaluer l'IV de l'AoV, le temps d'éjection systolique (ET) et la période de pré-éjection de l'AoV (PEP AoV).
Figure 7 . Les vues AP4C et AP5C. (A) Un exemple de couleur Doppler dans une vue AP4C. (B) Image représentative du signal PWD de l'afflux de MV dans un AP4C, où l'onde E correspond au remplissage diastolique précoce et A correspond à la composante de contraction atriale pendant le diastole. (C-D) Images représentatives des signaux de vitesse myocardique obtenus à partir des segments latéral (C) et septal (D) de l'annulus MV à l'aide de TDI dans une vue AP4C. S correspond à systole, tandis que E' correspond à la phase de remplissage précoce et A' avec phase de remplissage tardif pendant le diastole. (E) Un exemple de couleur Doppler signal obtenu à partir de l'AoV dans une vue AP5C. (F) Démonstration d'un traçage VTI à l'aide du signal PWD obtenu à partir de la sortie AoV. Valve aortique AoV et AoV; VTI - temps de volume intégral; PEP - période de pré-éjection; ET et temps d'éjection. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
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Discussion
Nous avons décrit un protocole pour l'examen échocardiographique des paramètres de fonction cardiaque dans le lapin, représentant un grand modèle préclinique1,2,3. La méthodologie étape par étape décrite ci-contre devrait être considérée comme une orientation, qui, avec une étude complémentaire des principes de base de l'échocardiographie, et une connaissance de base de l'imagerie par ultrasons, aidera le chercheur à obtenir, par la pratique et des données complémentaires et d'experts, des données de bonne qualité dans un laps de temps relativement court.
Il y a plusieurs étapes critiques pour augmenter la valeur et la reproductibilité des résultats tout en utilisant le protocole d'échocardiographie décrit ici. Tout d'abord, assurez-vous que la peau du thorax est sans poils et propre; pour cela, nous recommandons de nettoyer la peau avec de l'éthanol pour éliminer l'excès de graisse naturelle de la peau avant d'appliquer le gel à ultrasons. Ensuite, alors qu'il est possible d'imager la poitrine en position de supine, les poumons ont tendance à gonfler et à réduire une paroi thoracique déjà difficile à image avec une faible échogénicité, donc, une position couchée à gauche ou à droite du lapin et l'application du transducteur à la la poitrine à travers l'encoche découpée d'une table d'imagerie construite à cet effet est la meilleure façon d'améliorer la qualité globale de l'imagerie. Ensuite, le chercheur qui exploite le système d'échographie devrait passer un certain temps à créer des préréglages d'imagerie cardiaque avec des réglages d'imagerie optimisés, qui sont essentiels pour améliorer la qualité globale de l'imagerie dans toutes les vues et permettra également de raccourcir votre temps d'imagerie à l'avenir séances d'imagerie. Certains des paramètres de contrôle les plus importants à maîtriser sont le gain total et la compensation du gain de temps, étant donné la mauvaise imagerie de la poitrine du lapin (voir l'étape 2.4.2). Il est également important d'être systématique et toujours effectuer l'examen échocardiographique d'une manière ordonnée. Pour cela, prendre l'habitude d'acquérir toutes les vues d'imagerie et les plans d'imagerie dans la même séquence permettra d'éviter de manquer des informations importantes lors de l'exécution de l'étude. En outre, au cours de l'analyse d'imagerie, il est recommandé d'effectuer toutes les mesures dans au moins trois cycles cardiaques consécutifs dans les images acquises pour chaque modalité. Enfin, l'aveuglement de l'observateur pendant l'imagerie ainsi que lors de l'analyse hors ligne est important pour éviter les biais et augmenter la valeur des résultats pour la médecine translationnelle. La prise en compte de toutes les considérations ci-dessus, ainsi que l'application des principes d'imagerie et d'analyse selon les lignes directrices actuelles7,8, assureront la reproductibilité de la recherche en utilisant longitudinal l'évaluation de la fonction cardiaque par l'échocardiographie dans un grand modèle animal tel que le lapin.
Compte tenu de la variabilité de la taille du corps et de la composition des graisses à différents âges des lapins et des paramètres expérimentaux particuliers, certaines variations de la technique seront nécessaires, comme les mouvements subtils du transducteur (p. ex., balayage, rotation) par rapport à l'espace intercostal, afin d'atteindre les plans d'imagerie souhaités. Par conséquent, le protocole décrit ici doit être interprété comme un point de départ qui devrait être adapté aux objectifs particuliers du programme de recherche impliquant cette technique.
Tandis que les systèmes cliniques d'échocardiographie sont largement disponibles dans la plupart des centres de recherche, il y a quelques limitations à la technique décrite ci-contre. En effet, la qualité des images obtenues à partir d'études échocardiographiques dépend en grande partie de la sophistication et de la technologie de la machine à ultrasons, des compétences et de l'expertise de l'opérateur, et des caractéristiques individuelles du patient. Les caractéristiques techniques minimales que l'équipement d'ultrason doit rencontrer ont été décrites dans l'introduction. Ainsi, l'équipement inadéquat (p. ex., un transducteur de tableau linéaire) constitue une limitation fondamentale pour l'utilisation de la technique échocardiographique dans le modèle de lapin. En outre, la technique échocardiographique et ses résultats sont fortement influencés par l'opérateur. Par conséquent, un opérateur qui n'a pas suffisamment d'expérience et de formation pratique pourrait limiter considérablement l'obtention d'images normalisées de qualité appropriée. De même, les opérateurs inexpérimentés pourraient également faire des erreurs dans l'obtention de mesures même si elles sont effectuées sur des images échocardiographiques d'excellente qualité technique. En outre, comme mentionné ci-dessus, certaines des limitations sont inhérentes au modèle de lapin, tels que l'âge et, plus spécifiquement, par la taille et la composition de graisse corporelle des lapins étudiés par l'échocardiographie. D'après notre expérience, les jeunes lapins pesant jusqu'à 2,5 kg ont de faibles dépôts graisseux sous-cutanés et intra-thoraciques. Cette scène phénotypique offre les meilleures fenêtres acoustiques et offre des images échocardiographiques plus nettes et plus nettes et très peu d'artefacts. À mesure que la taille et la composition de la graisse corporelle augmentent, la qualité et la précision de l'étude échocardiographique deviennent limitées, et les compétences de l'opérateur joueront en fin de compte un rôle fondamental dans la réalisation de la meilleure imagerie possible dans ces circonstances.
Nous utilisons actuellement l'échocardiographie pour l'évaluation longitudinale de la fonction cardiaque dans un modèle de lapin de la cardiomyopathie induite par des anthracyclines et pour tester des thérapies de cellules souches pour cette condition9,12,13. La technique décrite ici pourrait également être employée dans d'autres études précliniques impliquant l'ischémie ou la maladie cardiaque valvlaire.
Une autre technique d'imagerie cardiovasculaire est la résonance magnétique cardiaque (CMR), dont le principal avantage est une meilleure définition endocardique-myocardique, ce qui se traduit par une estimation plus précise des volumes de LV et de la fonction systolique14. Cependant, CMR est limité par son coût élevé et son manque de portabilité et donc par sa disponibilité limitée dans la plupart des centres de recherche. De même, CMR a des performances relativement médiocres pour l'analyse de la fonction diastolique, ce qui rend l'échocardiographie un meilleur choix global pour l'évaluation longitudinale de la fonction systolique et diastolique du cœur15.
Dans notre expérience, le régime anesthésique utilisé dans le protocole décrit ci-temps est sûr et réalise des résultats reproductibles sans dépression significative de la fonction myocardique attribuable à l'anesthésie9. Cependant, il est important de normaliser le régime anesthésique dans chaque laboratoire afin d'assurer des résultats reproductibles pour vos paramètres expérimentaux particuliers. Après avoir induit l'anesthésie, dans les mains expérimentées l'examen échocardiographique peut être accompli dans un délai de 15 minutes.
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Disclosures
Les auteurs n'ont rien à révéler.
Acknowledgments
Ce travail a été soutenu en partie par: Fundacion Séneca, Agencia de Ciencia y Tecnologa, Region de Murcia, Espagne (JT) (numéro de subvention: 11935/PI/09) et l'Université de Reading, Royaume-Uni (AG, GB) (Central Funding). Les bailleurs de fonds n'ont joué aucun rôle dans la conception de l'étude, la collecte et l'analyse des données, la décision de publier ou la préparation du manuscrit.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Bluesensor | Medicotest | 13BY1062 | Disposable adhesive ECG lectrodes |
| Domtor (Medetomidine) | Esteve | CN 570686.3 | Veterinary prescription is necessary |
| HD11 XE Ultrasound System | Philips | 10670267 | Echocardiography system. |
| Heating Pad | Solac | CT8632 | |
| Imalgene (Ketamine) | Merial | RN 9767 | Veterinary prescription is necessary |
| Omnifix-F 1 ml syringe | Braun | 9161406V | |
| S12-4 | Philips | B01YgG | 4-12 MHz phase array transducer |
| Ultrasound Transmision Gel (Aquasone) | Parker laboratories Inc. | N 01-08 |
References
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