Summary
Здесь мы описываем, шаг за шагом, подробный протокол для выполнения эхокардиографии в модели кролика. Мы показываем, как правильно получить различные эхокардиографические виды и визуализации самолетов, а также различные режимы визуализации, доступные в клинической системе эхокардиографии, обычно используемой у пациентов с человеком и ветеринарией.
Abstract
Большие модели животных, такие как кролик, ценны для трансляционных доклинических исследований. Кролики имеют подобную сердечную электрофизиологию сравненный к тому из людей и того из других больших животных моделей such as собаки и свиньи. Тем не менее, модель кролика имеет дополнительное преимущество более низких расходов на техническое обслуживание по сравнению с другими крупными моделями животных. Продольная оценка сердечной функции с использованием эхокардиографии, при надлежащей реализации, является полезной методологией для доклинической оценки новых методов лечения сердечной недостаточности с уменьшенной фракцией выброса (например, регенерацией сердца). Правильное использование этого неинвазивного инструмента требует внедрения стандартизированного протокола экспертизы в соответствии с международными руководящими принципами. Здесь мы описываем, шаг за шагом, подробный протокол под контролем ветеринарных кардиологов для выполнения эхокардиографии в модели кролика, и продемонстрировать, как правильно получить различные эхокардиографические мнения и изображения самолетов, а также различные режимы визуализации, доступные в клинической системе эхокардиографии, обычно используется у пациентов с людьми и ветеринарными клиниками.
Introduction
Продольная оценка сердечной функции в крупных моделях животных является надежной методологией исследования, обычно используемой для оценки воздействия новых методов лечения ишемической и неишемической кардиомиопатии. Среди нескольких методов сердечно-сосудистой визуализации, доступных для доклинических исследований, эхокардиография широко используется из-за его неинвазивных и портативных характеристик. В опытных руках эхокардиография также является очень воспроизводимым методом визуализации для изучения анатомии сердца, а также систолической и диастолической функции сердца.
Большие доклинические модели животных, такие как свиньи, собакии кролики, имеют первостепенное значение для доклинических трансляционных исследований 1,2,3. Действительно, потенциальная выгода от новых методов лечения, таких как сердечная регенеративная медицина в условиях кардиомиопатии требует обширного тестирования гипотез в больших доклинических моделях, прежде чем они могут быть рассмотрены для использования человеком2,4 . По сравнению с другими крупными доклиническими моделями, модель кролика предлагает некоторые преимущества, в том числе его низкие расходы на техническое обслуживание, что сопоставимо с мышами и крысами. Однако, в отличие от мышей и крыс, транспортная система CaNo 2 и сердечная электрофизиология аналогичны у кроликов, как у людей, так и у других крупных моделей животных, таких как собаки и свиньи, тем самым увеличивая трансляционный потенциал кролика модель1,5. Поэтому кролик, как большая экспериментальная доклиническая модель, обладает исключительным балансом затрат и воспроизводимости доклинических трансляционных исследований.
Кролик имеет дополнительное преимущество своей удобства для эхокардиографической визуализации с использованием клинических ультразвуковых блоков, обычно используемых в человеческих и ветеринарных пациентов, тем самым пользуясь превосходством гармонической визуализации и состоянии современных Технологии. Для этого, сектор преобразователей (также известный как фазовый массив) относительно высокой частоты (до 12 МГц), таких, как те, которые используются в неонатальной / детской кардиологии, являются предпочтительными. Эхокардиографическое обследование в доклинической модели кролика позволяет полную оценку систолической и диастолической функции с использованием нескольких представлений и различных режимов, доступных в современных эхокардиографических блоках (например, непрерывная волна Доплера (CWD), импульсно-волновой доплеровской (PWD) и тканей доплера изображений (TDI)).
Эхокардиография является технологией, зависящей от оператора, и поэтому требует обширной подготовки и основных знаний этой методики в соответствии с международными руководящими принципами. Часть этого обучения может быть облегчена с визуализацией видео подробно объяснить, как различные эхокардиографические виды могут быть получены. Достижение высокой компетентности в эхокардиографической визуализации, а также разработка стандартизированного протокола и правильной техники, необходимы для минимизации влияния оператора и получения надежных количественных данных, как это требуется в строгом научных исследований.
Некоторые соображения необходимы относительно системы и установки лаборатории используемой для echocardiography в кроликах и других больших животных моделях. Для стандартной трансторакальной эхокардиографической оценки сердечной функции ультразвуковая система должна включать в себя следующие условия: двухмерный режим (B-режим или 2D), режим движения (M-режим), цвет Доплера, а также CWD, PWD и TDI. Кроме того, машина должна иметь полный сердечный анализ и измерение программного обеспечения установлены, а также достаточное пространство внутреннего жесткого диска для хранения достаточно высокого качества цифровых неподвижных изображений и видео петли для автономного анализа. Некоторые системы используют линейные преобразовыватели массива; однако, для лучшей визуализации сердца, фазированные массива сектора преобразователей с небольшим диаметром головы сканирования являются предпочтительными, потому что они позволяют легче проход ультразвуковых волн через узкие межреберные пространства. Для кроликов мы используем относительно высокочастотные преобразователи (до 12 МГц). Положение животного для визуализации имеет первостепенное значение для получения изображений хорошего качества. Таким образом, как правое, так и левое боковое лежачие положения рекомендуется для получения всех стандартных самолетов изображения во время эхокардиографического обследования. Для этого рекомендуется столс с выемкой, которая совпадает с сердечной областью грудной клетки(рисунок 1A). Эта зазубренная таблица облегчает доступ с преобразователем в область грудной клетки, которая будет отсканирована, и, следовательно, позволяет свободноподвижность руки оператора вист поддержания наилучшего сканирующего положения животного. Позиционирование животного в боковом положенияле лежачего приводит к падению сердца к преобразовательу и высоте легких, а также расширению окна доступа ультразвукового луча через межреберные пространства, тем самым улучшая общую визуализацию качество(рисунок 1A). Эхокардиографическое обследование должно проводиться в ослепленном порядке и в соответствии с руководящими принципами Комитета эхокардиографии Американского колледжа ветеринарной внутренней медицины и Американского общества эхокардиографии/Европейского Ассоциация сердечно-сосудистой визуализации6,7,8.
Часть нашей научной группы связана с кардиологической службой ветеринарной педагогической больницы, которая ежедневно посещает ветеринарных пациентов (например, собак и кошек), для которых она имеет соответствующую подготовку и аккредитацию в области ветеринарной кардиологии и эхокардиография, и его различные методы визуализации, а также обширный опыт в визуализации различных размеров животных пациентов и грудной конформации с этой техникой. Кроме того, мы обычно используем эхокардиографию для продольной оценки сердечной функции в модели кроликакардиомиопатии, индуцированной антрациклинами 9. Здесь мы описываем пошагу протокол эхокардиографии для оценки сердечной функции с помощью клинического ультразвукового блока в большой доклинической модели, такой как кролик. Этот протокол адаптирован для текущих международных руководящих принципов8и включает в себя практические рекомендации, основанные на нашем собственном опыте в клинических и экспериментальных условиях.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Эксперименты, описанные в настоящем документе, были одобрены Комитетом по этическим исследованиям Университета Мурсии, Испания, и были проведены в соответствии с Директивой 2010/63/EU Европейской комиссии. Описанные шаги были выполнены в соответствии со стандартными операционными протоколами, которые были частью плана работы и не были выполнены исключительно с целью съемок сопроводительного видео к данному документу.
1. Приготовление кролика
- Прежде чем приступить, начните с введения комбинации кетамина (10 мг/кг) гомогенизированного в том же шприца с медетомидином (200 мкг/кг) для анестезии животного, что снизит стресс процедуры для кролика.
ПРИМЕЧАНИЕ: Использование анестезии также снижает частоту сердечных сокращений в предсказуемой манере, тем самым уменьшая межиндивидуальную изменчивость, и имеет дополнительное преимущество улучшения общего качества изображения. Как показано на видео, накройте голову хирургическим одеялом, чтобы сохранить спокойствие животного во время инъекции анестезии.- Убедитесь, что животное полностью обезглавлено в течение 10-20 мин, подтверждая наличие мышечной вялости, отсутствие пальпибрагимального рефлекса, мандибулярных движений и обнюхивания. Наличие последних двух признаков (мандибулярных движений и нюхания), в свою очередь, являются самыми ранними признаками уменьшенной глубины анестезии. Даже если это редко требуется, повторное дозирование должно быть рассмотрено (например, половина первоначальной комбинации обезболной дозы), если длительная задержка ожидается для завершения процедуры.
ПРИМЕЧАНИЕ: В то время как животное быстро заснет в течение первых 5 минут после инъекции, рекомендуется, чтобы более глубокий план анестезии, прежде чем пытаться манипулировать животным. Эта задержка позволит избежать огорчения кролика, который в противном случае, вероятно, производить тахикардию и отрицательно влияет на точность изображения и воспроизводимость некоторых параметров во время эхокардиографического обследования (например, анализы притока митрального клапана). - После того, как животное под анафеданный, использовать клипер для удаления волос из кожи грудной клетки. Начните ниже линии шеи и продолжайте до уровня как правой, так и левой области ипохондрики, а также суб-xiphoid области в средней линии (Рисунок 1B).
- Бритье 1-3 см2 внутренней грани правой переднего конечности, а также посредственной области как правой, так и левой задней конечности (рисунок1B).
- Убедитесь, что животное полностью обезглавлено в течение 10-20 мин, подтверждая наличие мышечной вялости, отсутствие пальпибрагимального рефлекса, мандибулярных движений и обнюхивания. Наличие последних двух признаков (мандибулярных движений и нюхания), в свою очередь, являются самыми ранними признаками уменьшенной глубины анестезии. Даже если это редко требуется, повторное дозирование должно быть рассмотрено (например, половина первоначальной комбинации обезболной дозы), если длительная задержка ожидается для завершения процедуры.
- После размещения кролика на тепловом одеяле или грелке, чтобы избежать переохлаждения во время процедуры, нанесите подходящий гель для проведения электродов и поместите их в бритые области конечностей. Закрепите электроды хирургической лентой.
- Проверить, что правильный сигнал ЭКГ отображается на экране системы; обычно одновременный 1-ведущий электрокардиографический трассировка достаточно, чтобы синхронно контролировать сердечный ритм в течение всего эхокардиографического исследования(Рисунок 1A и Рисунок 1С).
ПРИМЕЧАНИЕ: В дополнение к частоте сердечных приступов, контролировать частоту дыхания, а также температуру. Дыхательная скорость может контролироваться визуально или через частоту торакальных движений в эхокардиографическом изображении, в то время как температура должна контролироваться с помощью ректального зонда. Эти параметры должны контролироваться в начале, затем каждые 10 минут и в конце процедуры. Кролики не клонат тошнить во время анестезии10,11; поэтому, голодать кроликов обычно не рекомендуется перед эхокардиографическим осмотром.
Рисунок 1 . Подготовка и позиционирование кролика для эхокардиографии. (A) Таблица с выемкой, которая совпадает с сердечной области, чтобы быть изображены. (B) Удалить волосы из груди. (C) Прикрепите ЭКГ электроды для мониторинга сердца. (D) Позиционирование оператора во время преформирующей эхокардиографического обследования. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
2. Парастерналальная длинная ось (сагиттальный) вид сердца
- Чтобы получить парстернальной длинной оси (PSLAX) зрения сердца, поместите кролика в правой боковой лежачим положении, с передних конечностей протянутой от грудной клетки, с хирургической лентой (Рисунок 1A и Рисунок 1C).
- Для достижения наилучшего качества изображения, важно сохранить кожу грудной области как можно более плоской, чтобы увеличить проникновение и улучшить общее качество изображения в то время как изображение животного. Для этого, держать передние конечности от грудной клетки с одной стороны, при использовании свободной руки, чтобы определить любые складки кожи и карманы, сгладить их сверху вниз, и переместить любую кожу складывания от груди к боковой стороне и задней части кролика. Это особенно важно для пожилых и крупных кроликов, чья чрезмерная кожа и подкожная жировая ткань может снизить качество изображения.
ПРИМЕЧАНИЕ: Сердечная область грудной клетки должна быть расположена над вырезом раздела в таблице. Однако, имейте в виду, что в этом положении, живот имеет естественную тенденцию двигаться в сторону выемки, и создает положительное давление, которое вытесняет сердце краниски, что затем мешает хорошей эхокардиографической визуализации. Чтобы предотвратить это, важно, чтобы живот полностью лежит на столе и, для достижения этой цели, полезно аккуратно переместить органы брюшной полости к каудальной области животного через нежное массаж(рисунок 1A и рисунок 1С).
- Для достижения наилучшего качества изображения, важно сохранить кожу грудной области как можно более плоской, чтобы увеличить проникновение и улучшить общее качество изображения в то время как изображение животного. Для этого, держать передние конечности от грудной клетки с одной стороны, при использовании свободной руки, чтобы определить любые складки кожи и карманы, сгладить их сверху вниз, и переместить любую кожу складывания от груди к боковой стороне и задней части кролика. Это особенно важно для пожилых и крупных кроликов, чья чрезмерная кожа и подкожная жировая ткань может снизить качество изображения.
- Для эхокардиографической визуализации держите преобразователь правой рукой, используя левую руку для управления эхокардиографической системой, как показано на рисунке 1D.
- Для поддержания хорошего контакта с кожей нанесите неразбавленный этанол на кожу, а затем достаточно ежей для передачи на голову преобразователя.
- Далее, положение преобразователя близко к коже правого гемиторакса, на уровне второго до третьего межреберного пространства и около 1-3 см от правой парастеральной линии, с знаком ориентации преобразователя, указывающей на правое плечо животного и под углом примерно 30 "относительно средней линии (Рисунок 2A). Это должно создать изображение правильного PSLAX сердца (см. Результаты представительства).
- После того, как 2D сердечные изображения отображаются на экране, следующим шагом является регулировка элементов ультразвукового блока для получения оптимальных изображений. Основные из них:
- Глубина и зум управления: Используйте эти элементы управления для оптимизации области интересов. Глубина изображения должна быть адекватной, чтобы на каждом изображении можно было увидеть сердечные структуры. Используйте зум-инструмент для лучшей оценки структур, представляющих интерес, например, целостности клапанов и листовок.
- Общая прибыль и временной прирост компенсации (т.е. настройки усиления на разных глубинах в режиме реального времени): Управление серыми чешуйками и прирост вручную, чтобы свести к минимуму фоновый шум и максимизировать разграничение сердечных структур. Эти параметры особенно важны у кроликов из-за плохой эхогенности желудочковой миокарда.
- Динамический диапазон или сжатие: Используйте этот элемент управления, чтобы настроить количество оттенков серого, которые отображаются изображением. Установите динамический диапазон, чтобы лужа крови темная и ткань яркая. Это приведет к лучшему определению эндокардиальных границ, что важно для получения объемов левого желудочка.
- Ширина сектора: Начните обследование с широким сектором (90 евро) и после обзора сердца, уменьшите ширину сектора, если конкретные области должны быть лучше изображены. Уменьшение размера сектора улучшает временное разрешение за счет увеличения частоты кадров. Это особенно важно, когда 2D эхокардиография используется для руководства доплеровского обследования.
- Для поддержания положения преобразователя при визуализации кролика, и уменьшить усталость оператора, используйте указательный палец, чтобы прикрепить руку к столу или груди животного, в то время как другие пальцы держать преобразователь(Рисунок 2A).
- Получите две основные плоскости изображения сердца в правом виде PSLAX.
- Найти плоскость визуализации, которая разъезжает сердце продольно и где все четыре камеры сердца (два предсердия и два желудочка) могут быть идентифицированы; также, когда широкое поле зрения используется, вершина сердца также должна прийти в поле зрения на левой стороне изображения (см. Раздел Результаты представления).
- Выполните тонкие движения преобразователя, такие как подметание, раскачивание и вращение, относительно межреберного пространства, а также черепно-мозговый и дорсовентральный угол ультразвукового луча для получения другой плоскости изображения парастеральной длинной оси вид ( Рисунок 2A,B). В другой плоскости изображения можно определить левую трассу оттока желудочков (LVOT) и аорту (см. Результаты репрезентативных представлений).
- Ориентация изображения: Обратите внимание, что основание сердца будет находиться на правой стороне изображения сектора.
- После получения соответствующих плоскостей изображения, используйте B-режим для оценки общей функции сердца, и использовать цвет Доплера для оценки кровотока через все клапаны, а также целостность межжелудочковой перегородки (IVS).
ПРИМЕЧАНИЕ: Всегда сохраняйте изображения различных представлений и плоскостей для автономного анализа.
Рисунок 2 . Как получить PSLAX зрения сердца. (A- B) Позиционирование преобразователя для получения двух различных плоскостей PSLAX зрения сердца (см. описание в тексте). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
3. Парастернальное короткое оси зрения сердца
- С преобразователем в том же месте в груди, отображая хорошо выровненный PSLAX, выполнить против часовой стрелки вращения преобразователя примерно 90 "(Рисунок 3A), чтобы получить право парастернальной короткой оси (PSSAX) зрения. На этот раз, преобразующая ориентация знак должен быть указывая на левое плечо кролика.
ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы помочь сохранить преобразователь в том же месте груди при вращении преобразователя, используйте левую руку для выполнения вращения от шнура преобразователя, как показано на рисунке 3B. - В парастеральной короткой оси зрения, получить три изображения плоскостей, подметая преобразователя вдоль оси сердца: середина желудочка, митральный клапан, и высокая база с легочной артерии (PA) и аортального клапана (AoV) в поле зрения.
- В середине желудочковой визуализации плоскости, которая разъезжает сердце на папиллярных мышц и акдиней ногой уровня (рисунки 3C), визуализировать правый желудочек (RV) в верхней и левой желудочка (LV) в нижней части изображения (см. Представитель Результаты).
- Используйте B-режим для оценки радиальных и окружного сокращения и релаксации LV, а также для проверки региональных аномалий движения стены.
- Используйте M-режим и с помощью трек мяч двигаться курсор в режиме реального времени по 2D-изображения, а затем поместить курсор в середине LV, между папиллярными мышцами, перпендикулярно IVS и левый желудочковой свободной стенки (FW) (Рисунок 3C). После отображения изображений M-режима на экране храните изображения для автономного анализа. У кроликов с высокой скоростью сердечных приступов используйте более высокие скорости развертки, чтобы лучше отделить сердечные события во время сердечного цикла (например, 150 мм/сек).
- Подметая преобразователь к цефалической области(рисунок 3D), получить митральный клапан (MV) плоскости. Используйте B-режим и M-режим для оценки целостности и подвижности листовок MV. Поместите курсор вдоль середины LV, перпендикулярно IVS(рисунок 3E), чтобы получить подробную информацию об экскурсии MV в связи с IVS.
- Подметать преобразователь далее черепно, чтобы привести к визуализации плоскости на уровне высокой базы (также известный как aoV плоскости; Рисунок 3F - H), где AoV и его листовки, правый желудочковой оттока трек (RVOT), PA, и правый и левый предификации (LA) могут быть определены (см. Представитель Результаты).
- Ориентация изображения: Обратите внимание, что PA будет находиться на правой стороне изображения сектора.
- Чтобы полностью визуализировать PA и его бифуркации, используйте большую ангуляцию, а иногда и черепное смещение преобразователя (межреберное пространство).
- Используйте B-режим для оценки размера и формы этих структур (например, левый размер предсердий увеличивается при застойной сердечной недостаточности), а также использовать цвет Доплера и PWD для записи скорости кровотока (оттока) на уровне п.п., поместив объем образца чуть ниже открытие. листовки(Рисунок 3G). Наконец, используйте M-режим и поместите курсор вдоль AoV и LA(рисунок 3H).
- Используйте следующие основные элементы управления и корректировки для получения адекватного цветового потока доплеровских изображений:
- С цветом сектора, позиционируется в области интереса, уменьшить угол между сектором и направление кровотока как можно больше.
- Ширина сектора цвета: Отрегулируйте это к зоне клапана, для того чтобы увеличить тариф кадра и улучшить информацию потока цвета.
- Базовая частота повторения пульса (PRF): Отрегулируйте базовый участок на цветовой планке и PRF, чтобы обеспечить более высокие скорости. Номер в верхней и нижней части цветовой панели представляет собой максимальную скорость, обнаруженную до того, как происходит цветное псевдонимирование.
ПРИМЕЧАНИЕ: Aliasing более часто в обработке потока цветаthan спектральный pulsed Doppler, потому что часть ИМП назрелей назначена для того чтобы получить перекрестные разделительные изображения in detriment к информации потока цвета Doppler. - Цвет усиления: Во-первых, увеличить это до такой степени, что он просто начинает создавать фоновый шум, а затем уменьшить до уровня, который оптимизирует цвет потока изображений.
- Используйте следующие основные элементы управления для получения адекватных спектральных доплеров:
- Положение курсора: Сделайте это параллельно с направлением кровотока; по крайней мере, поддерживать под углом злить; 30 ".
- Положение ворот: Это маркер в строке курсора, соответствующей месту отбора проб. Поместите его после аортальных и легочных клапанов и на листоуарии кончики атриовентрикулярных клапанов.
- Размер ворот: Используйте минимальный параметр, за исключением получения небольших потоков регургитантов.
- Базовый уровень: Выберите базовый уровень в зависимости от направления кровотока. Поместите его наверху, когда кровь течет против преобразователя (например, легочные и аортальные потоки), или внизу, когда кровь течет к преобразователе (например, течет атриовентрикулярные клапаны).
- Масштаб: Выберите это в соответствии со скоростью кровотока, как правило, на 25% выше, чем полученная скорость.
- Доплеровская прибыль: Используйте это для усиления сигналов Доплера. Увеличьте прирост до пока цветотных отображений.
- Цветализация доплеровского сигнала: Используйте пурпурный цвет, когда спектр доплера слаб, потому что это делает скорость острее.
- Фильтр стены: Используйте это для уменьшения количества низкочастотного шума, который производится сердечными стенами.
- Скорость размаха: используйте более высокие скорости развертки для облегчения измерений времени.
Рисунок 3 . Как получить представление PSSAX и его различные плоскости изображения. ( A) Позиция преобразователя для получения представления PSSAX на уровне папиллярных мышц. (B) Демонстрация роли левой руки, чтобы помочь в повороте преобразователя при переключении с PSLAX на представление PSSAX. (C) Расположение курсора M-режима в папиллярной плоскости мышц вида PSSAX. (D) Положение преобразователя для получения PSSAX зрения сердца на плоскости митрального клапана. (E) Расположение курсора M-режима в плоскости MV представления PSSAX. (F) Позиция преобразователя для получения плоскости AV в представлении PSSAX. (G) Демонстрация цвета Доплера и позиционирование объема образца PWD для оценки оттока. (H) Расположение курсора M-Mode в плоскости AoV вида PSSAX. LV - левый желудочек; Р.В. и правый желудочек; FW и LV бесплатная стена; АОВ - аортальный клапан; RVOT - правый желудочковый отток; . и легочной клапан; ПА и легочная артерия; Л. А. - Левое атриум; РА и правое предсердие. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
4. Апокальный 4 камеры зрения сердца
- Для получения Apical 4 камер (AP4C) зрения, место кролика в левом боковом положении лежачих с передних конечностей вытянутой от грудной области с помощью хирургической ленты ( Рисунок 4A). Поддерживайте кожу грудной клетки плашной так же, как описано выше (Шаг 2.1.1). Сердечная область грудной клетки должна быть расположена над вырезом разделе стола. Аналогичным образом, брюшной полости должны быть хорошо поддерживается на столе после перемещения caudally органов брюшной полости через нежную массаж.
- Нанесите ультразвуковой гель на преобразователь, а затем получите доступ к сердцу через выемку в таблице и расположите его близко к коже левой гемиторакс, на уровне4-го-5-го межреберного пространства с средней щелочной линией, с знак преобразователя ориентации, указывающий на заднюю часть кролика (в направлении левой лопатки)(рисунок 4B). Таким образом, преобразователь является ортогоналстом с вершиной сердца, а ультразвуковой луч направлен к основанию сердца.
- Из этой позиции, при необходимости, перемещать преобразователя вверх по одному межреберному пространству в то время, пока 4-е межреберное пространство (маневр часто называют "окно покупки").
- При достижении соответствующего межреберного пространства (которое может варьироваться в зависимости от размера и / или возраста кролика), наблюдать изображение сердца от вершины до основания сердца, типичная форма сердца, где все четыре камеры можно увидеть, с левой и правой желудочков в верхней и оба предплеки в нижней части изображения (см. Рисунок 4C,D и представитель Результаты).
- Ориентация изображения: Обратите внимание, что LV будет находиться на правой стороне изображения сектора.
- Избегайте foreshortening вершины в этом представлении, так что типичный вид AP4C сердца должны дать пуля формы изображения LV с IVS в середине (Рисунок 4C,D). Если вершина округляется, LV, скорее всего, foreshortened; поэтому перемещайпрет по нисходящей вниз одно межреберное пространство и/или наклон преобразователя.
- Используйте B-режим для проверки региональных аномалий движения стени и глобального представления о функции LV. Используйте цвет Доплера для оценки потока через атриовентрикулярные клапаны, а также использовать PWD и положение объема образца на уровне MV листовки советы для получения изображений спектра притока MV (Рисунок 4C).
- Используйте режим TDI и поместите объем образца на перегородке и боковые стороны аннули(рисунок 4D).
- Используйте M-режим и поместите курсор, выровненный с боковой MV annulus, чтобы получить митральный кольцевой плоскости систолической экскурсии (MAPSE). Храните изображения в каждом из этих режимов для автономного анализа сердечной функции.
Рисунок 4 . Как получить AP4C и AP5C мнения сердца. ( A) Позиционирование кролика в левом боковом decubitus для AP4C зрения сердца. (B) Позиция преобразователя для получения AP4C зрения сердца. (C) Расположение объема выборки на советы mV листовки для оценки притока MV. (D) Расположение объема образца для tDI анализа скоростей миокарда на боковой стороне MV аннулирования. (E) Позиция преобразователя для получения AP5C зрения сердца. (F) Расположение объема выборки для АНАЛИЗА PWD оттока через AoV. LV - левый желудочек; Р.В. и правый желудочек; М.В. и митральный клапан; Лос-Анджелес - левое атриум; РА - правое предсердие; АоВз аортальный клапан. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
5. Апокальный 5 камер зрения сердца
- Начиная с преобразователя в том же месте, что и в представлении AP4C, выполните нежный наклон каудально(рисунок 4E) до тех пор, пока LVOT и AoV не поступят в поле зрения, это apical 5 камер зрения (AP5C) сердца (см. Представитель Результаты).
- Используйте B-режим для оценки LVOT, движения листовок AoV, а также размера и функции полосы LV.
- Используйте цветной режим Doppler для оценки оттока через AoV, и использовать PWD для оценки скорости потока через этот клапан, позиционируя объем образца сразу за AoV (Рисунок 4F).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Парастернальное длинное оси зрения сердца
На рисунке 5A показана плоскость изображения правого вида PSLAX, где четко различаются 4 камеры сердца. Вы можете определить в этом представлении правый желудочек (RV), трикуспидный клапан (ТВ), IVS, LV, FW, а также митральный клапан (MV). Когда вершина хорошо видна на левой стороне изображения в этом представлении и LV не предопределено, можно точно оценить объем LV с помощью биплана метод дисков (измененное правило Симпсона), как показано на рисунке 5B,C8 , которые для точности должны быть объединены с аналогичным измерением объема LV в представлении AP4C, особенно если модель кролика используется подарки с аномалиями движения стены. На рисунке 5D показана другая плоскость изображений правого PSLAX, где также попадают в поле зрения LVOT и Aorta (Ao). Расположение для размещения калиперов для точного измерения LVOT также показано на рисунке 5D.
Рисунок 5 . Изображение плоскостей, полученных в PSLAX зрения сердца. (A) Изображение плоскости демонстрации 4 камер сердца. (B) Конец диастолических и (C) конец систолических изображений, демонстрируя метод Симпсона для анализа LV. (D) Изображение плоскости, где LVOT и аорта приходят в поле зрения в PSLAX зрения сердца. LV - левый желудочек; Р.В. и правый желудочек; ИВС - межжелудочковая перегородка; Ао аорта; LVOT - левый желудочковый отток; Л. А. - Левое атриум; РА - правое предсердие; М.В. и митральный клапан; Телевизор и трикуспидальный клапан; FW - бесплатная стена LV; PC и перикард. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Парастернальное короткое оси зрения сердца
На рисунке 6Aпоказан правый вид PSSAX сердца на уровне папиллярных мышц и аккордов tendineae плоскости. В этом представлении можно определить Р.В., IVS, LV и FW, а также антеролатеральные (AL) и posteromedial (PM) папиллярные мышцы(рисунок 6A). С этой точки зрения, инструмент трассировки области используется для измерения окружной области в конце диастоле (CAd)(рисунок 6B),и в конце систолы (CAs) (рисунок6C), что позволяет рассчитать общую область окружного сокращения (CSA) с помощью Формула:
КСА-КАД-CA/CAd-100.
Пример трассы M-режима в PSSAX на уровне папиллярных мышц показан на рисунке 6D, где также показано размещение калиперов, передних краев к переднему краю, для различных измерений структур LV. Эти измерения дают полезную информацию о размере структур LV. Таким образом, измерение конечного диастолического диаметра LV (LVDd) и конечного систолического диаметра LV (LVD) от трех последовательных ударов сердца позволяет рассчитать фракцию сокращения LV (%SF), используя формулу:
SF% LVDd-LVDs/LVDd
а также систолические и диастолические тома LV (LVVd, LVV) с использованием формулы Teichholz:
(7"(LVD)3)/(2.4'LVD)
Фракция выброса LV (LVEF (%)) впоследствии рассчитывается в соответствии с формулой LVEF (LVVd-LVV)/(LVVd-100).
Трассировка M-mode на уровне плоскости MV в представлении PSSAX показана на рисунке 6E, где также показано расположение калиперов для измерения E-точки к разделению перегородки (EPSS) митрального клапана. Пример представления PSSAX сердца на уровне плоскости AoV показан на рисунке 6F, где показано расположение калиперов для измерения диаметра корня аорты (AoD), а также левое предсердное измерение (LAD).
Пример анализа оттока. с использованием как цвет доплера, так и импульсной волны Доплера показан на рисунке 6G. Обратите внимание на синий цвет оттока через PV с цветом Doppler, что указывает на то, что поток наблюдается удаляется от преобразователя. Примеры того, как количественно период предварительного выброса PV (PEP PV), а также отток. с использованием объема времени интеграла (VTI), показаны на рисунке 6H.
Рисунок 6 . Изображение плоскостей, полученных в представлении PSSAX. (A) Представитель изображение PSSAX зрения на папиллярной плоскости мышц. (B) Конец диастолического и (C) конец систолического отслеживания эндокардиальной границы для измерения общей CSA. (D) M-режим трассировки, полученный в представлении PSSAX на уровне папиллярных мышц. (E) Пример трассы M-mode, полученной в представлении PSSAX на уровне MV. (F) Представитель 2D изображение PSSAX соперничать в плоскости AV. (G) Цвет Доплера управляемых PWD отслеживания оттока. (H) Демонстрация трассировки VTI с помощью сигнала PWD, полученного из оттока. LV - левый желудочек; Р.В. и правый желудочек; ИВС - межжелудочковая перегородка; FW - бесплатная стена LV; AL - антеролатеральная папиллярная мышца; ПМ - постеромедиальная папиллярная мышца; LVDd - левый желудочковый диаметр в конце диастоли; LVDs - левый желудочковый диаметр в конце систолы; PC - перикард; EPSS - Электронная точка к разделению перегородки; АоД - диаметр корня аорты; LAD - левое предсердие измерение; М.В. и митральный клапан; Телевизор и трикуспидальный клапан; PEP PV - предвыброса легочного клапана; ET PV - время выброса легочного клапана; VTI PV - объем времени интеграл легочного клапана. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Apical 4 камеры зрения
Пример притока MV с использованием цвета Doppler в представлении AP4C показан на рисунке 7A. Обратите внимание на преобладающий красный цвет притока MV, указывающий на то, что поток движется в сторону преобразователя. Таким образом, полезным мнемоника, чтобы описать и узнать, как кровь течет через структуры сердца является аббревиатурой BART (Blue Away, Красный К преобразователем). С помощью PWD спектр притока MV можно оценить, как показано на рисунке 7B, где ранние (E) и поздние (A) заправочные волны во время диастолии легко дифференцированы. Примеры скорости миокардной ткани MV annulus, оцениваемые TDI как на боковой, так и на стенке перегородки, показаны на рисунке 7C и рисунке 7D,соответственно. Систолический компонент обозначается волной S, в то время как волны E' и A соответствуют движению миокарда аннулирующего митрального клапана во время ранней заполнения (E') и поздним заполнения (A') компонентам диастолы.
Apical 5 камер зрения
На рисунке 7E показан пример цвета Доплера, расположенного на LVOT в апикальном виде 5 камер. Обратите внимание, что, в соответствии с BART мнемонической описано выше, синий цвет наблюдается указывает на то, что поток крови удаляется от преобразователя. На рисунке 7F показан пример того, как количественно количественно оттока AoV с помощью сигнала PWD для оценки VTI AoV, систолического времени выброса (ET) и предвыброса AoV (PEP AoV).
Рисунок 7 . Представления AP4C и AP5C. (A) Пример цвета Доплера в представлении AP4C. (B) Репрезентативное изображение PWD сигнала притока MV в AP4C, где e волна соответствует ранней диастолической начинки и А соответствует компоненту сокращения предсердий во время диастолии. (C-D) Репрезентативные изображения сигналов скорости миокарда, полученных из бокового (C) и перегородки (D ) сегментов MV annulus с использованием TDI в представлении AP4C. S соответствует систоле, в то время как E' соответствует ранней фазе заполнения и A' с поздней фазой заполнения во время диастолы. (E) Пример цветного доплеровского сигнала, полученного от AoV в представлении AP5C. (F) Демонстрация трассировки VTI с помощью сигнала PWD, полученного из оттока AoV. AoV - аортальный клапан; VTI - интеграл времени громкости; Pep - предвыброса; ET - время выброса. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Мы описали протокол для эхокардиографического исследования параметров сердечной функции укролика, представляющий большую доклиническую модель 1,2,3. Пошаговая методология, описанная в данном проекте, должна рассматриваться как руководство, которое с дополнительным изучением основных принципов эхокардиографии и базовыми знаниями ультразвуковой визуализации поможет исследователю получить, через практику и дополнительные и экспертные рекомендации, качественные данные за относительно короткий период времени.
Существует несколько важных шагов по увеличению значения и воспроизводимости результатов при использовании описанного здесь протокола эхокардиографии. Во-первых, обеспечить кожу грудной клетки волосы свободными и чистыми; для этого мы рекомендуем очистить кожу этанолом, чтобы удалить избыток натуральной кожи жира перед применением ультразвукового геля. Далее, в то время как можно изображение груди в положении на спине, легкие, как правило, раздувают и уменьшить и без того трудно изображение грудной стенки с плохой эхогенности, таким образом, левое или правое лежачие позиции кролика и применение преобразователя к грудь через вырез выемки специально построенной таблицы изображений является лучшим способом улучшить общее качество изображения. Затем, исследователь, работающий ультразвуковой системы должны потратить некоторое время на создание сердечных изображений пресетов с оптимизированными настройками изображения, которые необходимы для улучшения общего качества изображения во всех видах, а также сократит время изображения в будущем сеансы визуализации. Некоторые из наиболее важных параметров управления освоить являются общая прибыль и временной выгоды компенсации, учитывая плохое изображение груди кролика (см. шаг 2.4.2). Также важно быть систематическим и всегда выполнять эхокардиографическое обследование в упорядоченном порядке. Для этого, попадая в привычку приобретать все представления изображений и изображений плоскостей в той же последовательности позволит избежать пропавших без вести важную информацию во время выполнения исследования. Кроме того, во время анализа изображений рекомендуется выполнять все измерения, по крайней мере, в трех последовательных сердечных циклов в приобретенных изображений для каждого модальности. Наконец, ослеплять наблюдателя во время визуализации, а также во время офлайн-анализа важно, чтобы избежать предвзятости и увеличить значение результатов для переводческой медицины. Принимая во внимание все вышеперечисленные соображения, наряду с применением принципов визуализации и анализа в соответствии с действующими руководящими принципами7,8, обеспечит репромцим исследования с использованием продольных оценка сердечной функции с помощью эхокардиографии в большой модели животных, таких как кролик.
Учитывая изменчивость размера тела и состав жира в разном возрасте кроликов и конкретных экспериментальных параметров, некоторые вариации техники будут необходимы, такие как тонкие движения преобразователя (например, радикальные, вращения) по отношению к межреберного пространства, для того, чтобы достичь желаемого изображения плоскостей. Поэтому описанный здесь протокол должен быть истолкован как отправная точка, которая должна быть адаптирована к конкретным целям исследовательской программы, включающей эту технику.
В то время как клинические системы эхокардиографии широко доступны в большинстве исследовательских центров, есть некоторые ограничения на технику, описанную в настоящем. Действительно, качество изображений, полученных в ходе эхокардиографических исследований, во многом зависит от сложности и технологии ультразвукового аппарата, навыков и квалификации оператора, а также индивидуальных характеристик пациента. Минимальные технические характеристики, которые должно соответствовать ультразвуковому оборудованию, были описаны во введении. Таким образом, недостаточное оборудование (например, линейный трансдукатор массива) представляет собой фундаментальное ограничение для использования эхокардиографической техники в модели кролика. Кроме того, эхокардиографическая техника и ее результаты сильно зависят от оператора. Таким образом, оператор, не имея достаточного опыта и практической подготовки, может резко ограничить получение стандартизированных изображений соответствующего качества. Аналогичным образом, неопытные операторы могут также ошибаться в получении измерений, даже если они выполняются на эхокардиографических изображениях отличного технического качества. Кроме того, как уже упоминалось выше, некоторые ограничения присущи модели кролика, такие как возраст и, более конкретно, по размеру и составу жира кроликов, изученных с помощью эхокардиографии. По нашему опыту, молодые кролики весом до 2,5 кг обладают низкими подкожными и внутриторакальными жировыми отложениями. Эта фенотипическая сцена обеспечивает лучшие акустические окна и предлагает более четкие и острые эхокардиографические изображения и очень мало артефактов. По мере увеличения размера и состава жировых отложений качество и точность эхокардиографического исследования становится ограниченным, и навыки оператора в конечном счете будут играть основополагающую роль в достижении наилучшей визуализации в этих обстоятельствах.
В настоящее время мы используем эхокардиографию для продольной оценки сердечной функции в модели кролика кардиомиопатии индуцированной антрациклинов и для тестирования терапии стволовыми клетками для этого состояния9,12,13. Метод, описанный здесь, также может быть использован в других доклинических исследованиях, связанных с ишемией или заболеваниями сердца на уличении.
Другой сердечно-сосудистой визуализации техники сердечно-сосудистой визуализации сердечно-сосудистого магнитного резонанса (ЧР), основным преимуществом которого является лучшее определение эндокардиально-миокарда, что приводит к более точной оценке объемов LV и систолической функции14. Тем не менее, CMR ограничен атакжем высокой стоимостью и отсутствием портативности и, следовательно, ограниченной доступностью в большинстве исследовательских центров. Аналогичным образом, CMR имеет относительную низкую производительность для анализа диастолической функции, что делает эхокардиографию лучший общий выбор для продольной оценки систолической и диастолической функции сердца15.
По нашему опыту, анестезирующий режим, используемый в описанном здесь протоколе, безопасен и достигает воспроизводимых результатов без значительной депрессии функции миокарда, связанной с анестезией9. Тем не менее, важно стандартизировать анестезирующий режим в каждой лаборатории, чтобы обеспечить воспроизводимые результаты для ваших конкретных экспериментальных параметров. После индуцирования анестезии, в опытных руках эхокардиографическое обследование может быть завершено в течение 15 минут.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторам нечего раскрывать.
Acknowledgments
Эта работа была частично поддержана: Фонд Санеца, Агенсия де Сьенсия и Текнология, Реджион де Мурсия, Испания (JT) (Грант номер: 11935/PI/09) и Университет Рединга, Соединенное Королевство (AG, ГБ) (Центральное финансирование). Спонсоры не принимали никакого значения в разработке, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.
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
- Pogwizd, S. M., Bers, D. M.
- Gandolfi, F., et al. Large animal models for cardiac stem cell therapies. Theriogenology. 75, 1416-1425 (2011).
- Harding, J., Roberts, R. M., Mirochnitchenko, O. Large animal models for stem cell therapy. Stem Cell Research & Therapy. 4, 23 (2013).
- Chong, J. J., Murry, C. E. Cardiac regeneration using pluripotent stem cells--progression to large animal models. Stem Cell Research. 13, 654-665 (2014).
- Del, M. F., Mynett, J. R., Sugden, P. H., Poole-Wilson, P. A., Harding, S. E. Subcellular mechanism of the species difference in the contractile response of ventricular myocytes to endothelin-1. Cardioscience. 4, 185-191 (1993).
- Sahn, D. J., DeMaria, A., Kisslo, J., Weyman, A. Recommendations regarding quantitation in M-mode echocardiography: results of a survey of echocardiographic measurements. Circulation. 58, 1072-1083 (1978).
- Thomas, W. P., et al. Recommendations for standards in transthoracic two-dimensional echocardiography in the dog and cat. Echocardiography Committee of the Specialty of Cardiology, American College of Veterinary Internal Medicine. Journal of Veterinary Internal Medicine. 7, 247-252 (1993).
- 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. European Heart Journal Cardiovascular Imaging. 16, 233-270 (2015).
- Talavera, J., et al. An Upgrade on the Rabbit Model of Anthracycline-Induced Cardiomyopathy: Shorter Protocol, Reduced Mortality, and Higher Incidence of Overt Dilated Cardiomyopathy. BioMed Research International. 2015, 465342 (2015).
- Borkowski, R., Karas, A. Z. Sedation and anesthesia of pet rabbits. Clinical Techniques in Small Animal Practice. 14, 44-49 (1999).
- Cantwell, S. L. Ferret, rabbit and rodent anesthesia. The Veterinary Clinics of North America. Exotic Animal Practice. 4, 169-191 (2001).
- Giraldo, A., et al. Percutaneous intramyocardial injection of amniotic membrane-derived mesenchymal stem cells improves ventricular function and survival in non-ischaemic cardiomyopathy in rabbits. European Heart Journal. 36, 149 (2015).
- Giraldo, A., et al. Allogeneic amniotic membrane-derived mesenchymal stem cell therapy is cardioprotective, restores myocardial function, and improves survival in a model of anthracycline-induced cardiomyopathy. European Journal of Heart Failure. 19, 594 (2017).
- Bellenger, N. G., et al. Comparison of left ventricular ejection fraction and volumes in heart failure by echocardiography, radionuclide ventriculography and cardiovascular magnetic resonance; are they interchangeable? European Heart Journal. 21, 1387-1396 (2000).
- Flachskampf, F. A., et al. Cardiac Imaging to Evaluate Left Ventricular Diastolic Function. Journal of the American College of Cardiology Cardiovascular Imaging. 8, 1071-1093 (2015).
