Summary
Her beskriver vi trin for trin en detaljeret protokol til udførelse af ekkokardiografi i kanin modellen. Vi viser, hvordan man korrekt får de forskellige ekko kardiografiske visninger og billedbehandlings planer samt de forskellige billedtilstande, der er tilgængelige i et klinisk ekkokardiografi-system, der rutinemæssigt anvendes til humane og veterinære patienter.
Abstract
Store dyremodeller som kanin er værdifulde for Translationel præklinisk forskning. Kaniner har en lignende kardiel Elektrofysiologi sammenlignet med mennesker og andre store dyremodeller såsom hunde og grise. Kanin modellen har imidlertid en yderligere fordel ved lavere vedligeholdelsesomkostninger sammenlignet med andre store dyremodeller. Den langsgående evaluering af hjertets funktion ved hjælp af ekkokardiografi, når det er korrekt implementeret, er en nyttig metode til præklinisk vurdering af nye terapier for hjertesvigt med reduceret uddrivningsfraktion (f. eks. hjerte regenerering). Korrekt brug af dette ikke-invasive værktøj kræver gennemførelse af en standardiseret undersøgelsesprotokol efter internationale retningslinjer. Her beskriver vi trin for trin en detaljeret protokol, der overvåges af veterinære kardiologer for at udføre ekkokardiografi i kanin modellen, og demonstrere, hvordan man korrekt får de forskellige ekko kardiografiske synspunkter og billedbehandlings planer samt forskellige billedtilstande tilgængelige i et klinisk ekkokardiografi system, der rutinemæssigt anvendes til humane og veterinære patienter.
Introduction
Langsgående evaluering af hjertets funktion i store dyremodeller er en robust Forskningsmetode, der almindeligvis anvendes til vurdering af virkningerne af nye terapier til behandling af iskæmisk og ikke-iskæmisk kardiomyopati. Blandt de mange kardiovaskulære billedbehandlings teknikker, der er tilgængelige for præklinisk forskning, er ekkokardiografi blevet anvendt i udstrakt grad på grund af dets ikke-invasive og transportable egenskaber. I erfarne hænder, ekkokardiografi er også en meget reproducerbar Imaging teknik til at studere hjertets anatomi samt systolisk og diastolisk funktion af hjertet.
Store prækliniske dyremodeller som grise, hunde og kaniner er altafgørende for præklinisk Translationel forskning1,2,3. Faktisk kræver den potentielle fordel af nye terapier såsom hjerte regenerativ medicin i forbindelse med kardiomyopati omfattende hypotese testning i store prækliniske modeller, før de kan overvejes til human brug2,4 . Sammenlignet med andre store prækliniske modeller tilbyder kanin modellen nogle fordele, herunder dens lave vedligeholdelsesomkostninger, som kan sammenlignes med mus og rotter. I modsætning til mus og rotter er ca+ 2- transportsystemet og hjertets Elektrofysiologi ens i kaniner som hos mennesker og andre store dyremodeller såsom hunde og grise, hvilket øger kaninens translationelle potentiale model1,5. Derfor, kanin, som en stor eksperimentel prækliniske model, har en usædvanlig balance mellem omkostninger og reproducerbarhed for præklinisk Translationel forskning.
Kaninen har den yderligere fordel af sin modtagelighed for ekkokardiografisk billeddannelse ved hjælp af kliniske ultralydsenheder rutinemæssigt anvendes i humane og veterinære patienter, og dermed drage fordel af overlegenhed af harmoniske billeddannelse og state-of-the-art Teknologi. Til dette foretrækkes sektor transducere (også kaldet fase array) med relativt høj frekvens (op til 12 MHz), såsom dem, der anvendes i neonatal/pædiatrisk kardiologi. Ekkokardiografisk undersøgelse i kanin prækliniske model giver mulighed for komplet vurdering af systolisk og diastolisk funktion ved hjælp af flere visninger og forskellige tilstande tilgængelige i moderne ekko kardiografiske enheder (f. eks. kontinuerlig bølge Doppler (CWD), pulsed-Wave Doppler (PWD) og vævs Doppler Imaging (TDI)).
Ekkokardiografi er en operatør-afhængig teknik og kræver derfor omfattende træning og grundlæggende kendskab til teknikken i overensstemmelse med internationale retningslinjer. En del af denne uddannelse kan lettes med visualisering af videoer, der forklarer i detaljer, hvordan forskellige ekko kardiografiske synspunkter kan opnås. Opnåelse af høj kompetence i ekkokardiografisk billeddannelse, samt udvikling af en standardiseret protokol og korrekt teknik, er afgørende for at minimere operatørens indflydelse og for at generere pålidelige kvantitative data, som krævet i streng videnskabelig forskning.
Nogle overvejelser er nødvendige vedrørende systemet og laboratorie opsætningen, der anvendes til ekkokardiografi i kaniner og andre store dyremodeller. For en standard transthoracic ekkokardiografisk evaluering af hjertets funktion, skal ultralydssystemet omfatte følgende modaliteter: bi-dimensionel tilstand (B-mode eller 2D), motion mode (M-mode), farve Doppler, samt CWD, PWD og TDI. Desuden bør maskinen have fuld kardiel analyse og måle software installeret, samt tilstrækkelig intern harddisk plads til at gemme nok høj kvalitet digitale stillbilleder og video loops til offline analyse. Nogle systemer bruger lineære array transducere; men for den bedste billeddannelse af hjertet, er trinvis array sektor transducere med en lille scanning hoved diameter foretrækkes, fordi disse tillader en lettere passage af ultralydbølgerne gennem de smalle interkostale rum. For kaniner bruger vi relativt højfrekvente transducere (op til 12 MHz). Dyrets position til billeddannelse er af allerstørste vigtighed for at erhverve billeder af god kvalitet. Således anbefales både højre og venstre lateral reumbent positioner for at opnå alle standard billedbehandlings planer under en ekkokardiografisk undersøgelse. Til dette, en tabel med et hak, der falder sammen med hjertets område af brystet er tilrådeligt (figur 1a). Denne hakket tabel letter adgangen med transduceren til det område af brystet, der vil blive scannet, og derfor giver fri bevægelighed for hånden af operatøren Whist opretholde den bedste scanning position af dyret. Anbringelse dyret i en lateral rekumbent position resulterer i et fald i hjertet mod transduceren og elevation af lungerne, samt udvide adgangs vinduet af ultralydstrålen gennem interkostale rum, og dermed forbedre samlede billeddannelse kvalitet (figur 1a). Den ekko kardiografiske undersøgelse bør udføres på en blindet måde og efterretnings linjerne fra Echocardiography Committee under det amerikanske kollegium for veterinærmedicin og det amerikanske selskab Echocardiography/European Association for kardiovaskulær billeddannelse6,7,8.
En del af vores videnskabelige team er forbundet med kardiologi service af en dyrlæge undervisning Hospital, der deltager dagligt til veterinære patienter (f. eks hunde og katte), for hvilke det har den relevante uddannelse og akkreditering i veterinær kardiologi og ekkokardiografi, og dens forskellige billedbehandlings metoder, samt omfattende erfaring med billeddannelse forskellige størrelser af dyre patienter og thorax konstellationer med denne teknik. Derudover bruger vi almindeligvis ekkokardiografi til langsgående evaluering af hjertets funktion i en kanin-model af kardiomyopati induceret af antracykliner9. Her beskriver vi et trin for trin ekkokardiografi protokol til evaluering af hjertets funktion ved hjælp af en klinisk ultralydsenhed i en stor præklinisk model som kanin. Denne protokol er tilpasset de nuværende internationale retningslinjer8og indeholder praktiske anbefalinger baseret på vores egne erfaringer med kliniske og eksperimentelle indstillinger.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
De heri beskrevne eksperimenter blev godkendt af det etiske forskningsudvalg ved universitetet i Murcia, Spanien, og blev udført i overensstemmelse med Europa-Kommissionens direktiv 2010/63/EU. De beskrevne trin blev udført under standard Operations protokoller, der var en del af arbejds planen og ikke udelukkende er blevet udført med det formål at filme den medfølgende video til dette papir.
1. klargøring af kanin
- Før du fortsætter, skal du starte med at injicere en kombination af ketamin (10 mg/kg) homogeniseret i den samme sprøjte med medetomidin (200 μg/kg) for at anæstetisere dyret, hvilket vil reducere stress af proceduren for kanin.
Bemærk: brugen af anæstesi reducerer også pulsen på en forudsigelig måde, hvilket reducerer den interindividuelle variation og har den ekstra fordel, at den forbedrer den samlede billedkvalitet. Som vist i videoen, dække hovedet med et kirurgisk tæppe for at hjælpe med at holde dyret roligt under injektion af anæstesi.- Kontroller, at dyret er helt bedøvet inden for 10-20 min, ved at bekræfte tilstedeværelsen af muskel flacciditet, fravær af øjenspalten refleks, mandibulære bevægelser og sniffing. Tilstedeværelsen af de to sidstnævnte tegn (mandibulære bevægelser og sniffing), er igen de tidligste tegn på reduceret bedøvelses dybde. Selvom det er sjældent nødvendigt, bør gendose ring overvejes (f. eks. halvdelen af den initiale anæstesi dosiskombination), hvis der forventes en lang forsinkelse for at fuldføre proceduren.
Bemærk: mens dyret hurtigt vil falde i søvn inden for den første ~ 5 minutter efter injektionen, anbefales det at tillade en dybere plan af anæstesi før du forsøger at manipulere dyret. Denne forsinkelse vil undgå at Pine kanin, som ellers sandsynligvis vil producere takykardi og negativt påvirke billedbehandlings nøjagtighed og reproducerbarhed af visse parametre under ekkokardiografisk undersøgelse (f. eks mitralklap tilstrømning analyser). - Når dyret er bedøvet, skal du bruge en hårklipper til at fjerne håret fra huden på brystkassen. Start under halslinjen og Fortsæt til niveauet af både højre og venstre hypokonder regioner, samt sub-xiphoid region i den midterste linje (figur 1b).
- Barbering 1-3 cm2 af den indvendige side af den højre forbimb, samt de mediotibiale områder af både højre og venstre bagdele (figur 1b).
- Kontroller, at dyret er helt bedøvet inden for 10-20 min, ved at bekræfte tilstedeværelsen af muskel flacciditet, fravær af øjenspalten refleks, mandibulære bevægelser og sniffing. Tilstedeværelsen af de to sidstnævnte tegn (mandibulære bevægelser og sniffing), er igen de tidligste tegn på reduceret bedøvelses dybde. Selvom det er sjældent nødvendigt, bør gendose ring overvejes (f. eks. halvdelen af den initiale anæstesi dosiskombination), hvis der forventes en lang forsinkelse for at fuldføre proceduren.
- Efter at have placeret kanin på en termisk tæppe eller varmepude for at undgå hypotermi under proceduren, anvende en egnet ledende gel til elektroderne og placere disse i de barberede områder af lemmerne. Fastgør elektroderne med kirurgisk tape.
- Kontroller, at der vises et korrekt EKG-signal på systemets skærm. sædvanligvis er en simultan 1-bly elektrokardiografisk sporing nok til at overvåge hjerterytmen synkront under hele ekkokardiografisk-studiet (figur 1a og figur 1c).
Bemærk: ud over puls, monitorere respirationshastigheden samt temperatur. Respiratorisk hastighed kan overvåges visuelt eller gennem forekomsten af thorax bevægelser i ekkokardiografisk billede, mens temperaturen skal overvåges via rektal sonde. Disse parametre bør overvåges i begyndelsen, derefter hver 10 min og ved afslutningen af proceduren. Kaniner har ikke tendens til at kaste op under anæstesi10,11; Derfor anbefales faste af kaniner ikke rutinemæssigt før en ekkokardiografisk undersøgelse.
Figur 1 . Klargøring og positionering af kanin til ekkokardiografi. (A) bord med hak, der falder sammen med det hjerte område, der skal imældes. (B) Fjern håret fra brystet. (C) Fastgør EKG-elektroderne for at overvåge hjertet. (D) positionering af operatøren under præforme ekkokardiografisk undersøgelse. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
2. parasternal lang akse (sagittal) visning af hjertet
- For at opnå en parsternal lang akse (PSLAX) af hjertet skal du anbringe kaninen i den højre side liggende position, hvor forbimberne er strakt væk fra thorax, med kirurgisk tape (figur 1a og figur 1c).
- For at opnå den bedst mulige billedkvalitet er det vigtigt at holde huden i brystregionen så flad som muligt for at øge penetrationen og forbedre den samlede billedkvalitet, mens dyret afbilder. For dette, holde forbimbs væk fra thorax med den ene hånd, mens du bruger den frie hånd til at identificere eventuelle hudfolder og lommer, flade disse fra top til bund, og flytte enhver hud foldning væk fra brystet mod laterale side og bagsiden af kanin. Dette er især vigtigt for ældre og større kaniner, hvis overdreven hud og subkutant fedtvæv kan reducere billedkvaliteten.
Bemærk: hjertets hjerte område skal placeres overskære afsnittet i tabellen. Men, huske på, at i denne position, maven har en naturlig tendens til at bevæge sig mod hakket, og skaber et positivt tryk, der forflytter hjertet kranielt, som derefter forstyrrer med god ekkokardiografisk billeddannelse. For at forhindre dette, er det vigtigt, at maven hviler helt på bordet, og for at opnå dette, er det nyttigt at forsigtigt flytte de abdominale organer mod hale regionen af dyret gennem blid masserer (figur 1a og figur 1c).
- For at opnå den bedst mulige billedkvalitet er det vigtigt at holde huden i brystregionen så flad som muligt for at øge penetrationen og forbedre den samlede billedkvalitet, mens dyret afbilder. For dette, holde forbimbs væk fra thorax med den ene hånd, mens du bruger den frie hånd til at identificere eventuelle hudfolder og lommer, flade disse fra top til bund, og flytte enhver hud foldning væk fra brystet mod laterale side og bagsiden af kanin. Dette er især vigtigt for ældre og større kaniner, hvis overdreven hud og subkutant fedtvæv kan reducere billedkvaliteten.
- For ekkokardiografisk billeddannelse skal du holde transduceren med højre hånd, mens du bruger venstre hånd til at betjene kontrolelementerne i ekkokardiografi-systemet som vist i figur 1d.
- For at opretholde god hudkontakt, anvende ufortyndet ethanol til huden og derefter nok ultralyd transmission gel til lederen af transduceren.
- Dernæst positionere transduceren tæt til huden på højre hemithorax, på niveau med den anden til tredje interkostale plads og omkring 1-3 cm væk fra den rigtige parasteron linje, med transducer orientering mærke peger på højre skulder af dyret og i en vinkel på ca. 30 ° i forhold til midterlinjen (figur 2a). Dette bør give et billede af den rigtige PSLAX af hjertet (Se repræsentative resultater).
- Når de 2D hjerte billeder vises på skærmen, det næste skridt er at justere ultralydsenheden kontrol for at opnå optimale billeder. De vigtigste er:
- Kontrolelementer til dybde og zoom: Brug disse kontrolelementer til at optimere interesseområdet. Dybden af billedet skal være tilstrækkelig, således at hjertets strukturer kan ses på hvert billede. Brug zoomværktøjet til bedre vurdering af interesse strukturer, f. eks.
- Total gevinst og time-Gain kompensation (dvs. Gain indstillinger på forskellige dybderne i realtid): kontrol grå skalaer og gevinster manuelt for at minimere baggrundsstøj og for at maksimere afgrænsningen af hjertets strukturer. Disse parametre er især vigtige i kaniner på grund af det ventrikulære myokardium ' dårlige ekko genicitet.
- Dynamisk område eller komprimering: Brug dette kontrolelement til at justere det antal gråtoner, der vises af billedet. Indstil det dynamiske område, så blod puljen er mørk, og vævet er lyst. Dette vil resultere i bedre endocardial grænse definition, hvilket er vigtigt at opnå venstre ventrikel volumener.
- Sektor bredde: Begynd eksamen med en bred sektor (90 °) og efter en oversigt over hjertet, reducere sektorens bredde, hvis specifikke områder skal være bedre imaged. Hvis sektorstørrelsen formindskes, forbedres den tidsmæssige opløsning ved at øge billedhastigheden. Dette er især vigtigt, når 2D ekkokardiografi bruges til at vejlede Doppler undersøgelse.
- For at opretholde transducerens position, mens du afbilde kaninen, og for at reducere operatørens træthed, skal du bruge pegefingeren til at forankre hånden på bordet eller dyrets bryst, mens de andre fingre holder transduceren (figur 2a).
- Få to primære billedbehandlings planer af hjertet i den højre PSLAX-visning.
- Find et billedbehandlings plan, som sektioner hjertet langsgående, og hvor alle fire kamre i hjertet (to Atria og to ventrikler) kan identificeres; Når der anvendes et bredt synsfelt, bør hjertets spids også komme i betragtning på venstre side af billedet (Se afsnittet om repræsentative resultater).
- Udfør diskrete bevægelser af transduceren, såsom fejning, gynge og rotation, i forhold til interkostale rummet samt den kraniocaudale og dorsoventral vinkel af ultralydstrålen for at opnå det andet billedbehandlings plan for den parasternal lange akse visning ( Figur 2A,B). I det andet billed plan kan det venstre ventrikel udstrømnings spor (LVOT) og aorta identificeres (Se repræsentative resultater).
- Billedretning: Bemærk, at bunden af hjertet vil være på højre side af sektorens image.
- Efter at have indhentet de relevante billedbehandlings planer, brug B-mode til at evaluere den overordnede funktion af hjertet, og brug farve Doppler til at vurdere blodgennemstrømningen på tværs af alle ventiler samt integriteten af interventrikulært septum (IVS).
Bemærk: Gem altid billeder af de forskellige visninger og planer til offline analyse.
Figur 2 . Hvordan man får en PSLAX visning af hjertet. (A-B) Placering af transduceren for at opnå de to forskellige planer i PSLAX-visningen af hjertet (Se beskrivelsen i teksten). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
3. parasternal kort akse visning af hjertet
- Med transduceren på samme sted i brystet, mens du viser en veljusteret PSLAX, udføre en rotation med uret af transduceren på ca. 90 ° (figur 3a) for at opnå en højre parasternal kort akse (pssax) visning. Denne gang skal transducer orienterings mærket pege mod kaninens venstre skulder.
Bemærk: for at hjælpe med at vedligeholde transduceren i den samme placering af brystet, mens du roterer transduceren, skal du bruge venstre hånd til at udføre rotationen fra transducerens ledning som vist i figur 3b. - I den parasternal kort akse visning, få tre Imaging fly ved at feje transduceren langs aksen af hjertet: Mid-ventrikulær, mitral ventil, og den høje base med lungearterien (PA) og aorta ventilen (AA) i betragtning.
- I Mid-ventrikulært billedbehandlings plan, som sektioner hjertet på papillær muskler og chordae tendineae niveau (figur 3C), visualisere højre ventrikel (RV) i toppen og venstre ventrikel (LV) i bunden af billedet (Se repræsentative resultater).
- Brug B-mode til at evaluere radial og circumferentiel sammentrækning og afslapning af LV, og tjek for regional Wall motion abnormaliteter.
- Brug M-mode og ved hjælp af sporet bolden flytte markøren i realtid over 2D-billedet, og derefter placere markøren i midten af LV, mellem begge papillær muskler, vinkelret på IVS og venstre ventrikel fri væg (FW) (figur 3c). Når de M-mode billeder vises på skærmen, gemme billeder til offline analyse. I kaniner med høj puls, brug højere feje hastigheder for bedre at adskille hjertehændelser under hjerte cyklussen (f. eks. 150 mm/SEK.).
- Ved at feje transduceren mod cephalgic-området (figur 3D), kan du anskaffe et mitralklap (mv)-plan. Brug B-mode og M-mode til at evaluere integriteten og motilitet af MV foldere. Placer markøren langs midten af LV, vinkelret på IVS (figur 3E), for at få detaljerede oplysninger om udflugt af mv i forhold til IVs.
- Feje transduceren yderligere cranially til at resultere i et billedbehandlings plan på niveauet af den høje base (også kendt som AoV plane; Figur 3F - H), hvor AOV og dens foldere, det højre ventrikel UDSTRØMNINGS spor (RVOT), PA og højre og venstre Atria (La) kan identificeres (Se repræsentative resultater).
- Billedretning: Bemærk, at PA vil være på højre side af sektorens image.
- For helt at visualisere PA og dens bifurcation, bruge en større vinkling og, nogle gange, en kranie forskydning af transduceren (en interkostale plads).
- Brug B-tilstand til evaluering af disse strukturers størrelse og form (f. eks. forhøjet atrieflimren i kongestiv hjerteinsufficiens), og brug farve Doppler og PWD til at registrere hastigheden af blodgennemstrømningen (udstrømning) på PV-niveauet ved at placere prøvevolumenet lige under åbning af solcelle folderne (figur 3g). Til sidst skal du bruge M-mode og placere markøren langs AoV og LA (figur 3H).
- Brug følgende hovedkontroller og justeringer for at opnå passende farve flow Doppler-billeder:
- Med farve sektoren placeret i det område af interesse, reducere vinklen mellem sektoren og blodstrømmen retning så meget som muligt.
- Farve sektor bredde: Juster dette til ventil området for at øge billedhastigheden og forbedre farve flow informationen.
- Baseline og puls gentagelsesfrekvens (PRF): Juster grundlinjen på farvebjælken og PRF, så der kan vises højere hastigheden. Et tal øverst og nederst på farvelinjen repræsenterer den maksimale detekterbare hastighed, før farvekant udjævning indtræffer.
Bemærk: aliasing er hyppigere i farve flow processingthan spektral pulserende Doppler, fordi en del af pulserne er tildelt for at opnå tværsnitsbilleder på bekostning af farve flow Doppler information. - Farve gevinst: først, øge dette til det punkt, at det bare begynder at skabe baggrundsstøj, og derefter falde til et niveau, der optimerer Color flow Imaging.
- Brug følgende hovedknapper til at opnå passende spektral Doppler-billeder:
- Markørposition: gør dette parallelt med blodgennemstrømningen; i det mindste, opretholde i en vinkel < 30 °.
- Gate position: det er en markør i markør linjen, der svarer til prøvetagningsstedet. Anbring det efter aorta-og lunge ventilerne og ved indlægssedlen for atrioventrikulært ventilerne.
- Gate Size: Brug minimumindstillingen undtagen for at opnå små regurgitant flows.
- Baseline: Vælg den grundlinje, afhængigt af retningen af blodgennemstrømningen. Placer den øverst, når der strømmer blod mod transduceren (f. eks. pulmonale og aorta strømme) eller i bunden, når blodet strømmer mod transduceren (f. eks. flyder atrioventrikulært ventilerne).
- Scale: Vælg dette i henhold til hastigheden af blodgennemstrømningen, normalt, 25% højere end den opnåede hastighed.
- Doppler Gain: Brug dette til at intensivere Doppler signaler. Forøg Gain, indtil farven vises.
- Farvelægning af Doppler signal: Brug magenta farve, når Doppler spektret er svagt, fordi det gør hastigheden skarpere.
- Vægfilter: Brug dette til at reducere mængden af lavfrekvent støj, der produceres af hjertets vægge.
- Feje hastighed: Brug højere feje hastigheder for at lette tidsmålingerne.
Figur 3 . Sådan får du en PSSAX-visning og dens forskellige billedbehandlings planer. (A) transducerens position for at opnå en pssax-visning på niveau med de papillære muskler. (B) demonstration af venstrehånds rolle for at hjælpe med at rotere transduceren, når der skiftes fra en PSLAX til en pssax-visning. (C) placering af markøren på M-mode i den papillære muskler planet af pssax visning. (D) transducerens position for at opnå en pssax-visning af hjertet på mitralventilflyet. (E) placering af markør for M-mode i mv-planet i pssax-visningen. F) transducerens position for at opnå AV-flyet i pssax-visningen. G) påvisning af farve Doppler og positionering af pwd-prøvevolumenet for at evaluere UDSTRØMNINGEN af PV. H) placering af M-modulens markør i AOV-planet i pssax-visningen. LV = venstre ventrikel; RV = højre ventrikel; FW = LV fri væg; AOV = aorta Valve; RVOT = højre ventrikel udstrømning spor; PV = pulmonal ventil; PA = pulmonal arterie; LA = venstre atrium; RA = højre atrium. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
4. apical 4 kamre udsigt over hjertet
- For at få en Apical 4 kamre (AP4C) visning, Placer kaninen i venstre laterale liggende position med forbimberne udstrakte væk fra thorax regionen ved hjælp af kirurgisk tape ( figur 4a). Hold huden på thorax fladt på samme måde som beskrevet ovenfor (trin 2.1.1). Hjertets hjerte område skal placeres over udskærings delen af bordet. På samme måde bør maven være godt understøttet på bordet efter at have bevæget sig i en hale af abdominale organer gennem blid masserer.
- Påfør ultralyd gel til transduceren, og derefter få adgang til hjertet gennem hakket i bordet og placere det tæt på huden af den venstre hemithorax, på niveau med den 4th-5th interkostale rum med Mid linje, med transducer orienteringsmærke, som peger mod bagsiden af kaninen (i retning af den venstre scapula) (figur 4b). På denne måde er transduceren ortogononal med spidsen af hjertet og ultralydstrålen er rettet mod bunden af hjertet.
- Fra denne position, hvis det er nødvendigt, flytte transduceren opad en interkostale plads på et tidspunkt, indtil den ~ 4th interkostale plads (en manøvre ofte kaldet "Window shopping").
- Ved at nå det relevante interkostale rum (som kan variere efter størrelse og/eller alder af kanin), observere et billede af hjertet fra spidsen til bunden af hjertet, den typiske hjerte form, hvor alle fire kamre kan ses, med venstre og højre ventrikler foroven og begge Atria i bunden af billedet (Se figur 4c,D og repræsentative resultater).
- Billedretning: Bemærk, at LV vil være på højre side af sektorens image.
- Undgå foreshorning spidsen i denne visning, således at den typiske AP4C opfattelse af hjertet bør give en kugleform billede af LV med IVS i midten (figur 4c,D). Hvis spidsen er afrundet, LV er sandsynligvis foreshoredes; Flyt derfor transduceren nedad et interkostale-rum og/eller hældning på transduceren.
- Brug B-mode til at kontrollere for regionale Wall motion abnormiteter og har et globalt syn på LV-funktionen. Brug farve Doppler til at evaluere strømmen på tværs af atrioventrikulært ventilerne, og brug pwd, og Placer prøvevolumenet på niveauet for mv-indlægssedlen for at få billeder af mv-tilstrømning-spektret (figur 4c).
- Brug TDI-tilstand, og Placer prøvevolumenet på den septiske og laterale side af mitralventilens kanalen (figur 4d).
- Brug M-mode og Placer markøren justeret med den laterale mv kanalen for at opnå mitral ringformede plane systolisk udflugt (mapse). Gem billeder i hver af disse tilstande til offline analyse af hjertets funktion.
Figur 4 . Hvordan man får den AP4C og AP5C udsigt over hjertet. (A) placering af kanin i venstre lateral decubitus for en AP4C visning af hjertet. (B) transducerens position for at opnå en AP4C visning af hjertet. C) placeringen af prøvevolumenet ved mv-indlægssedlen for at evaluere mv-inflow. D) placering af prøvevolumen for TDI-analyse af myokardial hastigheder ved den laterale side af mv-kanylen. (E) transducerens position for at opnå en AP5C visning af hjertet. F) placeringen af prøvevolumenet for pwd-analyse af udstrømningen på tværs af AOV. LV = venstre ventrikel; RV = højre ventrikel; MV = mitralklap; LA = venstre atrium; RA = højre atrium; AoV = Aortic Valve. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
5. apical 5 kamre udsigt over hjertet
- Start med transduceren på samme sted som i AP4C View, Udfør en blid vippe hale (figur 4e), indtil lvot og AOV kommer i betragtning, dette er den apikale 5 Chambers View (AP5C) af hjertet (Se repræsentative resultater).
- Brug B-mode til at evaluere LVOT, bevægelsen af AoV foldere, samt LV hulrum størrelse og funktion.
- Brug farve Doppler-tilstand til evaluering af udstrømning på tværs af AoV, og brug PWD til at vurdere strømningshastigheden på tværs af denne ventil ved at placere prøvevolumenet lige bag AoV (figur 4F).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Parasternal lang akse visning af hjertet
Figur 5a viser et billedbehandlings plan for den højre PSLAX-visning, hvor de 4 kamre i hjertet er tydeligt adskilte. Du kan identificere i denne visning højre ventrikel (RV), trikuspidklappen ventil (tv), IVs, LV, FW, samt mitralklap (mv). Når spidsen er klart synlig på venstre side af billedet i denne visning og LV er ikke foreshorede, er det muligt at anslå præcist LV volumen ved hjælp af biplan metoden af diske (modificeret Simpsons regel) som vist i figur 5b,C8 , som for nøjagtighed bør kombineres med en lignende måling af LV volumen i AP4C visning, især hvis kanin model, der anvendes præsenterer med Wall motion abnormaliteter. Figur 5D viser det andet billedbehandlings plan for det højre PSLAX, hvor lvot og aorta (AO) også kommer i betragtning. Placeringen af kaliperne til nøjagtig måling af LVOT er også vist i figur 5D.
Figur 5 . Billedbehandlings planer opnået i et PSLAX-billede af hjertet. A) billedbehandlings plan, der viser de 4 kamre i hjertet. (B) ende diastoliske og (C) ende systoliske billeder, demonstrerer Simpsons metode til analyse af LV.d) billedbehandlings plan, hvor lvot og aorta kommer i betragtning i hjertets pslax-visning. LV = venstre ventrikel; RV = højre ventrikel; IVS = interventrikulært septum; Ao = aorta; LVOT = venstre ventrikel udstrømning spor; LA = venstre atrium; RA = højre atrium; MV = mitralklap; TV = trikuspid ventil; FW = fri væg af LV; PC = periicardium. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Parasternal kort akse visning af hjertet
I figur 6avises en højre pssax-visning af hjertet på niveauet af de papillære muskler og chordae tendineae plane. Det er muligt at identificere i denne visning RV, IVS, LV, og FW, samt den anterolaterale (AL) og posteromedial (PM) papillær muskler (figur 6a). I denne visning anvendes område sporingsværktøjet til at måle det omskårne område i end-diastole (CAd) (figur 6b) og i end-systole (CAS) (fig. 6c), som gør det muligt at beregne det totale circumferentielle AFKORTNING område (CSA) ved hjælp af Formel:
CSA = CAd-CAs/CAd × 100.
Et eksempel på en M-mode spor i PSSAX på papillære muskler niveau er vist i figur 6d, hvor placeringen af kalibre, førende kant til forkant, for de forskellige målinger af de strukturer af LV er også påvist. Disse målinger giver nyttige oplysninger om størrelsen af LV strukturer. Således, måling af LV end-diastoliske diameter (LVDd) og LV end-systoliske diameter (LVDs) fra tre på hinanden følgende hjerteslag tillader beregning af LV afkortning fraktion (% SF), ved hjælp af formlen:
SF% = LVDd-LVDs/LVDd
samt de LV systoliske og diastoliske volumener (LVVd, LVVs), ved hjælp af Teichholz formlen:
(7 × (LVD)3)/(2,4 + LVD)
LV udslyngning fraktion (LVEF (%)) beregnes efterfølgende efter formlen LVEF = (LVVd-LVVs)/(LVVd × 100).
En M-tilstands sporing på niveau med MV-flyet i PSSAX-visning er vist i figur 6E, hvor placeringen af kalibre til måling af E-punktet til septal separation (EPSS) af mitralventilen også vises. Et eksempel på en PSSAX-visning af hjertet på AoV-plan er vist i figur 6F, hvor placeringen af kalibre til måling af aod-diameteren og den venstre ATRIEFLIMM (Lad) påvises.
I figur 6Gvises et eksempel på analysen af PV-outflowet ved hjælp af både farve Doppler og pulserende Wave Doppler. Bemærk den blå farvede udstrømning gennem PV med farve Doppler, hvilket indikerer, at det observerede flow bevæger sig væk fra transduceren. Eksempler på, hvordan man kvantiterer perioden før udslyngning af PV (PEP PV), samt PV-udstrømningen ved hjælp af volumen tiden Integral (VTI), er vist i figur 6H.
Figur 6 . Billedbehandlings planer opnået i PSSAX-visningen. A) repræsentativt billede af en pssax-visning ved det papillær muskulatur plan. B) diastolisk ogC) ende systolisk opsporing af den endocardial grænse for at måle den totale CSA. D) M-tilstands spor opnået i en pssax-visning på niveau med de papillære muskler. E) et eksempel på M-tilstands spor opnået i en pssax-visning på niveau med mv. (F) repræsentativt 2D billede af en pssax vie i flyet af AV. (G) farve DOPPLER-guidet pwd sporing af PV udstrømning. H) påvisning af en VTi-sporing ved hjælp af det pwd-signal, der er opnået fra PV-udstrømningen. LV = venstre ventrikel; RV = højre ventrikel; IVS = interventrikulært septum; FW = fri væg af LV; AL = anterolateralt papillær muskel; PM = posteromedial papillær muskel; LVDd = venstre ventrikel diameter ved slutningen-diastole; LVDs = venstre ventrikel diameter ved afslutning-systole; PC = periicardium; EPSS = E-punkt til septalseparation; Aod = aorta root diameter; Lad = venstre atrieflimren dimension; MV = mitralklap; TV = trikuspid ventil; PEP PV = før-udslyngning periode af lunge ventilen; ET PV = udslyngning tid af lunge ventilen; VTI PV = volumen tid Integral af lunge ventilen. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Apical 4 kamre udsigt
I figur 7avises et eksempel på mv-tilstrømning med farve Doppler i en AP4C-visning. Bemærk den fremherskende røde farve af mv-tilstrømning, der indikerer, at flowet bevæger sig mod transduceren. Således, en nyttig huskeregel at beskrive og lære, hvordan blod flyder på tværs af strukturer i hjertet er forkortelsen Bart (blå væk, rød mod transduceren). Ved hjælp af pwd kan mv-tilstrømning-spektret vurderes som vist i figur 7b, hvor de tidlige (E) og sene (A) påfyldnings bølger under diastole let differentieres. Eksempler på myokardial vævs hastigheder af mv-kanalen som vurderet ved TDI ved både side-og septalvægge er vist i henholdsvis figur 7c og figur 7d. Den systoliske komponent er angivet af S-bølgen, mens E ' og A ' bølger svarer til Myokardie bevægelse af mitralventilerne ved tidlig påfyldning (E ') og sene påfyldnings (A ') komponenter af diastole.
Apical 5 Chambers udsigt
Figur 7e viser et eksempel på farve Doppler placeret på lvot i en apikale 5 Chambers visning. Bemærk, at i overensstemmelse med Bart huskeregel beskrevet ovenfor, den blå farve observeret indikerer, at blodgennemstrømningen bevæger sig væk fra transduceren. Figur 7F viser et eksempel på, hvordan man kvantiterer AOV-udstrømningen ved hjælp af pwd-signal til at evaluere VTi af aov's, systoliske udslyngning tid (et) og præ-udslyngning periode af AOV (PEP AOV).
Figur 7 . Visningerne AP4C og AP5C. (A) et eksempel på farve Doppler i en AP4C-visning. B) repræsentativt billede af pwd-signalet fra mv-tilstrømning i en AP4C, hvor E-bølge svarer til tidlig diastolisk påfyldning, og et svarer til atrieflimningen under diastole. (C-D) Repræsentative billeder af myokardial hastighedssignaler opnået fra de laterale (C) og septal (D) segmenter af mv kanalen ved hjælp af TDI i en AP4C View. S svarer til systole, mens E ' svarer til tidlig påfyldnings fase og A ' med sen påfyldnings fase under diastole. (E) et eksempel på farve Doppler signal opnået fra AOV i en AP5C visning. F) påvisning af en VTi-sporing ved hjælp af det pwd-signal, der er opnået fra AOV-udstrømningen. AoV = Aortic Valve; VTI = volumen tid Integral; PEP = præ-udslyngning periode; ET = udslyngning tid. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Vi har beskrevet en protokol for ekkokardiografisk undersøgelse af hjertets funktionsparametre i kanin, der repræsenterer en stor præklinisk model1,2,3. Den trinvise metode, der beskrives heri, bør betragtes som vejledning, som med en supplerende undersøgelse af de grundlæggende principper for ekkokardiografi og et grundlæggende kendskab til ultralydsscanning vil hjælpe forskeren med at opnå gennem praksis og supplerende og ekspert vejledning, data af god kvalitet i en relativ kort periode.
Der er flere kritiske trin til at øge værdien og reproducerbarhed af resultaterne, mens du bruger ekkokardiografi protokol beskrevet her. Først, sikre huden af thorax er hårfri og ren; til dette anbefaler vi at rense huden med ethanol for at fjerne overskydende naturlige hudfedt før påføring af ultralydgel. Derefter, mens det er muligt at billedet brystet i en liggende position, lungerne tendens til at oppuste og reducere en allerede vanskeligt at billede brystet væg med dårlig ekko genicitet, således en venstre eller højre liggende position af kanin og anvendelsen af transduceren til brystet gennem cut-out notch af et formål bygget Imaging Table er den bedste måde at forbedre den samlede billedkvalitet. Derefter, forskeren opererer ultralyd systemet bør bruge lidt tid på at skabe kardielle Imaging presets med optimeret billeddannelse indstillinger, som er afgørende for at forbedre den samlede billeddannelse kvalitet i alle visninger og vil også forkorte din Imaging tid på fremtiden billedbehandlings sessioner. Nogle af de vigtigste kontrol indstillinger at mestre er totalgevinst og tid-Gain kompensation, i betragtning af den dårlige billeddannelse af brystet af kanin (Se trin 2.4.2). Det er også vigtigt at være systematisk og altid udføre ekkokardiografisk undersøgelse på en ordentlig måde. Til dette, at komme ind i vane med at erhverve alle de Imaging synspunkter og Imaging fly i samme sekvens vil undgå manglende vigtige oplysninger, mens du udfører undersøgelsen. Desuden anbefales det under billedbehandlings analyse at udføre alle målinger i mindst tre på hinanden følgende kardiale cyklusser i de erhvervede billeder for hver modalitet. Endelig er det vigtigt at blændende af observatøren under billeddannelse såvel som under offline analysen for at undgå bias og øge værdien af resultaterne for Translationel medicin. Under hensyntagen til alle ovenstående betragtninger, sammen med anvendelsen af principperne for billeddannelse og analyse i henhold til de nuværende retningslinjer7,8, vil sikre reproducerbarhed af forskningen ved hjælp af langsgående evaluering af hjertets funktion via ekkokardiografi i en stor dyremodel såsom kanin.
I betragtning af variabiliteten i kropsstørrelse og fedt sammensætning i forskellige aldre af kaniner og de særlige eksperimentelle indstillinger, vil nogle variationer af teknikken være påkrævet, såsom subtile bevægelser af transduceren (f. eks. fejning, rotation) i forhold til den interkostale plads, for at opnå de ønskede billedbehandlings planer. Den her beskrevne protokol skal derfor fortolkes som et udgangspunkt, der bør tilpasses de særlige mål for forskningsprogrammet, som omfatter denne teknik.
Mens kliniske echocardiografi systemer er bredt tilgængelige i de fleste forskningscentre, der er nogle begrænsninger for teknikken beskrevet heri. Faktisk afhænger kvaliteten af de billeder, der opnås fra ekko kardiografiske undersøgelser, i vid udstrækning af ultralyds maskinens raffinement og teknologi, operatørens færdigheder og ekspertise og de enkelte patienters karakteristika. De tekniske minimumsegenskaber, som ultralyds udstyret skal opfylde, er beskrevet i indledningen. Utilstrækkeligt udstyr (f. eks. en lineær array transducer) udgør således en grundlæggende begrænsning for brugen af ekkokardiografisk teknik i kanin modellen. Desuden er den ekko kardiografiske teknik og dens resultater stærkt påvirket af operatøren. Derfor kan en operatør uden tilstrækkelig erfaring og praktisk uddannelse dramatisk begrænse opnåelse af standardiserede billeder af passende kvalitet. På samme måde kan uerfarne operatører også begå fejl ved opnåelse af målinger, selv om de udføres på ekko kardiografiske billeder af fremragende teknisk kvalitet. Desuden, som nævnt ovenfor, nogle af begrænsningerne er iboende til kanin model, såsom alder og, mere specifikt, af størrelsen og kropsfedt sammensætning af kaniner undersøgt via ekkokardiografi. Det er vores erfaring, at unge kaniner, som vejer op til 2,5 kg, har lave subkutane og intra-thorax fede aflejringer. Denne fænotypiske fase giver de bedste akustiske vinduer og tilbyder skarpere og tydeligere ekko kardiografiske billeder og meget få artefakter. Da størrelsen og kroppens fedt sammensætning øges, bliver kvaliteten og nøjagtigheden af ekkokardiografisk-studiet begrænset, og operatørens færdigheder vil i sidste ende spille en grundlæggende rolle i at opnå den bedst mulige billeddannelse under disse omstændigheder.
Vi bruger i øjeblikket ekkokardiografi til langsgående evaluering af hjertets funktion i en kanin model af kardiomyopati induceret af antracykliner og til at teste stamcelleterapier for denne betingelse9,12,13. Den teknik, der beskrives her, kan også anvendes i andre prækliniske studier, som involverer iskæmi eller valvulær hjertesygdom.
En anden kardiovaskulær billeddannelse teknik er hjerte magnetisk resonans (CMR), hvis største fordel er bedre endocardial-myokardieiskæde definition, som udmønter sig i en mere præcis vurdering af LV mængder og systolisk funktion14. Men, CMR er begrænset af sine høje omkostninger og manglende bærbarhed og dermed dens begrænsede tilgængelighed i de fleste forskningscentre. På samme måde har CMR relativ dårlig ydeevne til analyse af diastolisk funktion, hvilket gør ekkokardiografi et bedre samlet valg til langsgående evaluering af systolisk og diastolisk funktion af hjertet15.
I vores erfaring, bedøvelse regime anvendes i protokollen beskrevet heri er sikker og opnår reproducerbare resultater uden signifikant depression af myokardial funktion henføres til anæstesi9. Det er dog vigtigt at standardisere det bedøvelses regime i hvert laboratorium for at sikre reproducerbare resultater for dine særlige eksperimentelle indstillinger. Efter inducerende anæstesi, i erfarne hænder ekkokardiografisk undersøgelse kan afsluttes inden for 15 min.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Dette arbejde blev delvis støttet af: Fundación Séneca, Agencia de Ciencia y Tecnología, Región de Murcia, Spanien (JT) (tilskudsnummer: 11935/PI/09) og universitetet i Reading, Det Forenede Kongerige (AG, GB) (Central finansiering). De finansieringskilder havde ingen rolle i studiet design, dataindsamling og analyse, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet.
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).
