Summary
Her beskriver vi, steg for steg, en detaljert protokoll for å utføre ekkokardiografi i kanin modellen. Vi viser hvordan du skal skaffe de forskjellige echocardiographic visningene og bilde planene, i tillegg til de ulike bildebehandlings modusene som er tilgjengelige i et klinisk ekkokardiografi system som rutinemessig brukes i humane og veterinær pasienter.
Abstract
Stor dyr modeller som kaninen er kostbar for translational prekliniske forskning. Kanin har en lignende CARDIAC elektrofysiologi sammenlignet med det av Human og det av annet stor dyr modeller som hundene og pigs. Imidlertid, kaninen modell har det i tillegg fordel av lavere opprettholdelsen omkostningene sammenlignet med annet stor dyr modeller. Den langsgående evaluering av hjertefunksjon ved hjelp av ekkokardiografi, når det er hensiktsmessig implementert, er en nyttig metodikk for prekliniske vurdering av romanen terapier for hjertesvikt med redusert utstøting brøk (f. eks CARDIAC regenerering). Riktig bruk av dette ikke-invasiv verktøyet krever gjennomføringen av en standardisert undersøkelses protokoll etter internasjonale retningslinjer. Her over vi beskrive, skritt for skritt, en detaljert protokollen under oppsyn av veterinary kardiologer for utføre ekkokardiografi inne kaninen modell, og demonstrere hvor å korrekt få annerledes echocardiographic synspunkter og tenkelig plan, likeledes idet det forskjellige bildemoduser tilgjengelig i et klinisk ekkokardiografi system som rutinemessig brukes hos mennesker og veterinær pasienter.
Introduction
Langsgående evaluering av hjertefunksjon i store dyremodeller er en robust forskning metodikk som vanligvis brukes for vurdering av virkningene av romanen terapi for behandling av iskemiske og ikke-iskemiske kardiomyopati. Blant de flere kardiovaskulære Imaging teknikker tilgjengelig for prekliniske forskning, ekkokardiografi har blitt brukt mye på grunn av sin ikke-invasiv og bærbare egenskaper. I erfarne hender er ekkokardiografi også en svært reproduserbar bildeteknikk for å studere hjertets anatomi, samt systolisk og diastolisk funksjon.
Stor prekliniske dyr modeller som pigs, hundene og kanin, er viktigste for prekliniske translational forskning1,2,3. Faktisk, den potensielle fordelen av romanen terapier som CARDIAC regenererende medisin i innstillingen av kardiomyopati krever omfattende hypotese testing i store prekliniske modeller før de kan vurderes for menneskelig bruk2,4 . Sammenlignet med annet stor prekliniske modeller, kaninen modell tilbyder noe fordeler, inkluderer dens lav opprettholdelsen bekostning, hvilke er sammenlignbare å det av mus og rotter. Imidlertid, inne kontrasten å mus og rotter, det ca+ 2 transport system og CARDIAC elektrofysiologi er lignende inne kanin idet dem av Human, og dem av annet stor dyr modeller som hundene og pigs, således i tiltagende det translational muligheter av kaninen modell1,5. Derfor har kaninen, som en stor eksperimentell prekliniske modell, en eksepsjonell balanse mellom kostnader og reproduserbarhet for prekliniske translational forskning.
Kaninen har det i tillegg fordel av dens amenability for echocardiographic tenkelig benytter klinisk ultralyd enheter rutinemessig anvendt inne human og veterinary pasienter, således tar fordel av det overlegenhet av harmonisk tenkelig og begrunne-av-det-kunst Teknologi. For dette foretrekkes sektor transdusere (også kjent som fase array) av relativt høy frekvens (opptil 12 MHz), for eksempel de som brukes i nyfødte/pediatriske kardiologi. Echocardiographic undersøkelse i kanin prekliniske modellen gjør at hele evalueringen av systolisk og diastolisk funksjon ved hjelp av flere visninger og ulike moduser tilgjengelig i moderne Echocardiographic enheter (f. eks kontinuerlig bølge Doppler (CWD), puls-bølge Doppler (PWD), og tissue Doppler Imaging (TDI)).
Ekkokardiografi er en operatøravhengig teknikk og krever derfor omfattende opplæring og kjerne kunnskap om teknikken i samsvar med internasjonale retningslinjer. En del av denne treningen kan bli lettere med visualisering av videoer som forklarer i detalj hvordan ulike echocardiographic synspunkter kan fås. Oppnåelse av høy kompetanse i echocardiographic Imaging, samt utvikling av en standardisert protokoll og riktig teknikk, er avgjørende for å minimere innflytelsen av operatøren og for å generere pålitelige kvantitative data, som kreves i strenge vitenskapelig forskning.
Noe betraktning er på krevd angående systemet og laboratorium setup anvendt for ekkokardiografi inne kanin og annet stor dyr modeller. For en standard transthoracic echocardiographic evaluering av hjertefunksjon, må ultralydsystemet inkludere følgende modaliteter: bi-dimensjonal modus (B-modus eller 2D), bevegelses modus (M-modus), farge Doppler, samt CWD, PWD og TDI. Videre bør maskinen ha full CARDIAC analyse og måling programvare installert, samt tilstrekkelig intern harddiskplass til å lagre nok høy kvalitet digitale stillbilder og video looper for offline analyse. Noen systemer bruker lineære svingere. men for best tenkelig av hjertet, faset array sektor transdusere med en liten skanning hodet diameter foretrekkes, fordi disse tillater en enklere passasje av ultralydbølgene gjennom trange interkostalrom mellomrom. For kaniner bruker vi relativt høy frekvensomformere (opptil 12 MHz). Posisjonen til dyret for bildebehandling er av største viktighet å tilegne seg god kvalitet bilder. Således, både høyre og venstre lateral tilbakelent posisjoner anbefales å få alle standard Imaging fly under en echocardiographic eksamen. For dette, et bord med et hakk som sammenfaller med CARDIAC området av brystet er tilrådelig (figur 1a). Denne hakk tabellen forenkler tilgangen med transduseren til området av brystet som skal skannes, og derfor gir fri bevegelighet av hånden til operatøren whist opprettholde den beste skanning plasseringen av dyret. Posisjonering dyret i en lateral tilbakelent posisjon resulterer i et fall i hjertet mot svinger og heving av lungene, samt utvide tilgangen vinduet av ultralyd strålen gjennom interkostalrom mellomrom, og dermed forbedre generelle Imaging kvalitet (figur 1a). Den echocardiographic undersøkelse bør utføres på en blindet måte og følge retningslinjene for ekkokardiografi Committee of The American College of Veterinary Internal Medicine og American Society of ekkokardiografi/European Foreningen for kardiovaskulær Imaging6,7,8.
En del av vårt vitenskapelige team er knyttet til kardiologi tjeneste for en veterinær Teaching Hospital som går daglig til veterinær pasienter (f. eks hunder og katter), som den har relevant opplæring og akkreditering i veterinær kardiologi og ekkokardiografi, og de ulike bildebehandlings metoder, samt omfattende erfaring i Imaging forskjellige størrelser av dyr pasienter og bryst konformasjonen med denne teknikken. I tillegg har vi ofte bruker ekkokardiografi for langsgående evaluering av hjertefunksjon i en kanin modell av kardiomyopati indusert av antracykliner9. Her beskriver vi en trinnvis ekkokardiografi protokoll for evaluering av hjertefunksjon ved hjelp av en klinisk ultralyd enhet i en stor prekliniske modell som kaninen. Denne protokollen er tilpasset for dagens internasjonale retningslinjer8, og inkluderer praktiske anbefalinger basert på våre egne erfaringer i kliniske og eksperimentelle miljøer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Eksperimentene som beskrives her, ble godkjent av etisk forskningskomité ved Universitetet i Murcia, Spania, og ble utført i henhold til EU-kommisjonens direktiv 2010/63/EU. Fremgangsmåten beskrevet ble utført under standard drifts protokoller som var en del av arbeidsplanen og har ikke blitt utført utelukkende med det formål å filme den med følgende videoen til dette papiret.
1. utarbeidelse av kaninen
- Før du fortsetter, begynn med å injisere en kombinasjon av ketamin (10 mg/kg) homogenisert i samme sprøyte med medetomidine (200 μg/kg) for å dop dyret, noe som vil redusere stress av prosedyren for kaninen.
Merk: bruk av anestesi også reduserer hjertefrekvensen på en forutsigbar måte, og dermed redusere Inter-individuell variasjon, og har den ekstra fordelen av å forbedre generelle Imaging kvalitet. Som vist i videoen, dekk hodet med et kirurgisk teppe for å holde dyret rolig under injeksjon av anestesi.- Kontroller at dyret er helt anesthetized innen 10-20 min, ved å bekrefte tilstedeværelsen av muskel avslappet tilstand, fravær av palpebral refleks, søvnapnéskinne bevegelser og sniffing. Tilstedeværelsen av de to sistnevnte tegn (søvnapnéskinne bevegelser og sniffing), er i sin tur de tidligste tegn på redusert bedøvelse dybde. Selv om det er sjelden nødvendig, re-dosering bør vurderes (f. eks halv den første anestesi dosekombinasjon), hvis en lang forsinkelse er forventet for å fullføre prosedyren.
Merk: mens dyret vil raskt sovne innen de første ~ 5 minutter etter injeksjonen, anbefales det å tillate en dypere fly av anestesi før du forsøker å manipulere dyret. Denne forsinkelsen ville unngå sørgelig kaninen, hvilke ville ellers sikkert tilvirke takykardi og uheldig berøre det tenkelig nøyaktighet og reproduserbarhet av bestemt parameterene under echocardiographic eksamen (e.g. mitral ventil tilsig analyser). - Når Dyret er anesteserte, bruker du en hårklipper til å fjerne håret fra huden på thorax. Start under hals linjen og Fortsett til nivået av både høyre og venstre hypokonder regioner, samt den sub-xiphoid regionen i midten linje (figur 1B).
- Barbering 1-3 cm2 av det indre ansiktet til høyre forlemen, i tillegg til de mediotibial regionene til både høyre og venstre Hindlimbs (figur 1B).
- Kontroller at dyret er helt anesthetized innen 10-20 min, ved å bekrefte tilstedeværelsen av muskel avslappet tilstand, fravær av palpebral refleks, søvnapnéskinne bevegelser og sniffing. Tilstedeværelsen av de to sistnevnte tegn (søvnapnéskinne bevegelser og sniffing), er i sin tur de tidligste tegn på redusert bedøvelse dybde. Selv om det er sjelden nødvendig, re-dosering bør vurderes (f. eks halv den første anestesi dosekombinasjon), hvis en lang forsinkelse er forventet for å fullføre prosedyren.
- Etter å plassere kaninen på en termisk teppe eller oppvarming pad for å unngå nedkjøling under inngrepet, bruke en egnet gjennomfører gel til elektrodene og plassere disse i barberte områder av lemmer. Fest elektrodene med kirurgisk tape.
- Kontroller at riktig EKG-signal vises på skjermen på systemet. vanligvis en samtidig 1-bly electrocardiographic tracing er nok til å synkront overvåke hjerterytmen under hele echocardiographic studien (figur 1a og figur 1C).
Merk: i tillegg til hjertefrekvens, overvåke respirasjonsfrekvensen, samt temperatur. Respirasjonsfrekvensen kan overvåkes visuelt eller gjennom forekomsten av bryst bevegelser i det echocardiographic bildet, mens temperaturen bør overvåkes via rektal sonde. Disse parametrene bør overvåkes i begynnelsen, deretter hver 10 min og på slutten av prosedyren. Kaniner ikke har en tendens til å spy under anestesi10,11; Derfor er Fasting av kaniner ikke rutinemessig anbefales før en echocardiographic undersøkelse.
Figur 1 . Forberedelse og posisjonering av kaninen for ekkokardiografi. (A) tabell med hakk som sammenfaller med CARDIAC området for å bli avbildet. (B) Fjern hår fra brystet. (C) feste EKG-elektroder for å overvåke hjertet. (D) posisjonering av operatøren mens preforming echocardiographic undersøkelse. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
2. Parasternal lang akse (sagittal) syn på hjertet
- Å få en parsternal lang akse (PSLAX) utsikt av hjertet, sted kaninen inne retten sidelengs liggende holdning, med det forelimbs utstrakt fjerne fra thorax, med inngrep tape (skikkelsen 1a og skikkelsen 1C).
- For å oppnå best mulig tenkelig kvalitet, er det viktig å holde huden i bryst regionen så flat som mulig for å øke inntrengning og forbedre den generelle bildekvaliteten mens bildebehandling dyret. For denne, avholde forelimbs fjerne fra thorax med ettall hånd, stund benytter det ledig hånd å identifisere alle hud folde og lomme, flate disse fra topp å bunnen, og bevege alle hud folde fjerne fra brystkassen i retning det sidelengs side og rygg av kaninen. Denne er spesielt betydelig for eldre og større kanin hvis overdreven hud og subkutant Basin tissue kunne nedskrive image kvalitet.
Merk: hjerte arealet på brystet skal plasseres over den utskårne delen i tabellen. Men husk at i denne posisjonen, har magen en naturlig tendens til å bevege seg mot hakket, og skaper et positivt trykk som fortrenger hjertet cranially, som deretter forstyrrer godt echocardiographic Imaging. For å hindre dette, er det viktig at magen hviler helt på bordet, og for å oppnå dette, er det nyttig å forsiktig flytte abdominal organer mot caudal regionen av dyret gjennom milde masserer (figur 1a og figur 1C).
- For å oppnå best mulig tenkelig kvalitet, er det viktig å holde huden i bryst regionen så flat som mulig for å øke inntrengning og forbedre den generelle bildekvaliteten mens bildebehandling dyret. For denne, avholde forelimbs fjerne fra thorax med ettall hånd, stund benytter det ledig hånd å identifisere alle hud folde og lomme, flate disse fra topp å bunnen, og bevege alle hud folde fjerne fra brystkassen i retning det sidelengs side og rygg av kaninen. Denne er spesielt betydelig for eldre og større kanin hvis overdreven hud og subkutant Basin tissue kunne nedskrive image kvalitet.
- For echocardiographic avbildning holder du svingeren med høyre hånd mens du bruker venstre hånd til å styre styringen av ekkokardiografi systemet som vist i figur 1d.
- For å opprettholde god hudkontakt, Påfør ufortynnet etanol på huden og deretter nok ultralyd transmisjon gel til hodet på svingeren.
- Deretter plasserer du svingeren tett inntil huden til høyre hemithorax, på nivået av den andre til tredje interkostalrom plass og ca 1-3 cm unna høyre parasternal linje, med svinger orienterings merket som peker til høyre skulder av dyret og i en vinkel på ca 30 ° i forhold til midtlinjen (figur 2a). Dette bør produsere et bilde av høyre PSLAX av hjertet (se representative resultater).
- Når 2D CARDIAC bildene vises på skjermen, er neste trinn å justere ultralyd enhet kontrollene for å få optimale bilder. De viktigste er:
- Dybde-og zoomkontroller: Bruk disse kontrollene til å optimalisere interesseområdet. Bildets dybde må være tilstrekkelig slik at hjerte strukturene kan ses på hvert bilde. Bruk zoomverktøyet for bedre vurdering av strukturer av interesse, for eksempel integritet av ventiler og brosjyrer.
- Total gevinst og kompensasjon for tids økning (dvs. få innstillinger på ulike dybder i sanntid): Kontroller grå skalaer og gevinster manuelt for å minimere bakgrunnsstøy og for å maksimere avgrensning av CARDIAC strukturer. Disse parameterene er særlig betydelig inne kanin med hensyn til det fattig echogenicity av det ventrikkel myokard.
- Dynamisk område eller komprimering: Bruk denne kontrollen til å justere antallet gråtoner som vises av bildet. Sett det dynamiske området slik at blod bassenget er mørkt og vevet er lyst. Dette vil resultere i bedre endocardial grensen definisjon, noe som er viktig å få venstre ventrikkel volumer.
- Sector bredde: Begynn eksamen med en bred sektor (90 °) og etter en oversikt over hjertet, redusere sektoren bredde Hvis bestemte områder må være bedre avbildet. Hvis du reduserer sektorstørrelsen, forbedres den midlertidige oppløsningen ved å øke bildefrekvensen. Dette er spesielt viktig når 2D-ekkokardiografi brukes til å veilede Doppler-undersøkelsen.
- For å opprettholde posisjonen til svingeren mens du Imaging kaninen, og for å redusere tretthet av operatøren, bruk pekefingeren til å forankre hånden til bordet eller brystet av dyret, mens de andre fingrene holder svingeren (figur 2a).
- Skaff to viktigste Imaging fly av hjertet i høyre PSLAX visning.
- Finn et bilde plan som deler hjertet lengderetningen og hvor alle de fire kamrene i hjertet (to Atria og to ventriklene) kan identifiseres; også, når et bredt synsfelt brukes, bør toppen av hjertet også komme i visning på venstre side av bildet (se representative resultater seksjon).
- Utføre subtile bevegelser av svingeren, som feiende, gynge og omdreining, i forhold til det interkostalrom mellomrom likeledes idet det craniocaudal og dorsoventral innfallsvinkel av det ultralyd stråle å få det annet tenkelig plan av parasternal lang akse utsikt ( Figur 2A,B). I den andre Imaging planet, venstre ventrikkel utløp spor (LVOT) og aorta kan identifiseres (se representative resultater).
- Bildeorientering: Legg merke til at bunnen av hjertet vil være på høyre side av sektoren bildet.
- Etter å ha innhentet de riktige Imaging flyene, bruk B-modus for å evaluere generelle funksjon av hjertet, og bruke farge Doppler å vurdere blodstrøm på tvers av alle ventiler, samt integriteten til interventricular septum (IVS).
Merk: lagre alltid bilder av de ulike visningene og flyene for offline analyse.
Figur 2 . Hvordan få en PSLAX syn på hjertet. (A-B) Posisjonering av svingeren for å få de to forskjellige flyene i PSLAX-visningen av hjertet (se beskrivelse i teksten). Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
3. Parasternal kort akse utsikt over hjertet
- Med svingeren på samme sted i brystet mens du viser en godt justert PSLAX, utfører du en mot klokken rotasjon av svingeren på ca. 90 ° (figur 3a) for å få en høyre parasternal kort AKSE (PSSAX)-visning. Denne gangen skal svinger orienterings merket peke mot venstre skulder på kaninen.
Merk: for å bidra til å opprettholde svingeren på samme sted som brystet mens du roterer svingeren, Bruk venstre hånd til å utføre rotasjonen fra ledningen til svingeren som vist i figur 3b. - I parasternal korte akse-visning får du tre bilde plan ved å feie transduseren langs hjertets akse: midt-ventrikkel, mitral ventilen, og den høye basen med lungearterien (PA) og aorta ventilen (AoV) i sikte.
- I midten av ventrikkel Imaging flyet, som deler hjertet på papillær muskler og chordae tendineae nivå (figur 3C), visualisere høyre ventrikkel (RV) øverst og venstre ventrikkel (LV) nederst på bildet (se representative resultater).
- Bruk B-modus for å evaluere radial og circumferential sammentrekning og avslapping av LV, og se etter regionale veggen bevegelse unormalt.
- Bruk M-modus og med hjelp av sporet ballen flytte markøren i sanntid over 2D bildet, og deretter plassere markøren i midten av LV, mellom begge papillær muskler, vinkelrett til IVS og venstre ventrikkel fri vegg (FW) (figur 3c). Når bildene i M-modus vises på skjermen, lagrer du bilder for offline-analyse. Hos kaniner med høye hjerte frekvenser kan du bruke høyere feie hastigheter for å bedre skille hjertehendelser under hjerte syklusen (f.eks. 150 mm/sek).
- Ved å feie transduseren mot cephalic regionen (figur 3D), Skaff deg et mitral ventil plan (mv). Bruk B-modus og M-modus for å evaluere integriteten og motilitet i vedleggene i MV. Plasser markøren langs midten av LV, vinkelrett på IVS (figur 3e), for å få detaljert informasjon om UTFLUKT av mv i forhold til IVs.
- Feie svingeren ytterligere cranially å resultere i en tenkelig plan for planet av det høy basis (likeledes kjent som AoV plan; Figur 3F - H), hvor AoV og dens brosjyrer, høyre VENTRIKKEL utløp spor (RVOT), PA, og høyre og venstre Atria (la) kan identifiseres (se representative resultater).
- Bildeorientering: Merk at PA vil være på høyre side av sektoren bildet.
- For å fullstendig visualisere PA og dens bifurkasjonen, bruk en større angulation og, noen ganger, en hjerne forskyvning av transduseren (en interkostalrom plass).
- Bruk B-modus for evaluering av størrelsen og formen på disse strukturene (f. eks venstre atrieflimmer er økt i kongestiv hjertesvikt), og bruke farge Doppler og PWD å registrere hastigheten av blodstrøm (strøm) på PV nivå, ved å plassere prøven volumet rett under åpning av PV-brosjyrer (figur 3g). Til slutt, bruk M-modus og Plasser markøren langs AoV og LA (figur 3t).
- Bruk følgende viktigste kontroller og justeringer for å oppnå tilstrekkelig farge flyt Doppler-bilder:
- Med farge sektoren plassert i området av interesse, redusere vinkelen mellom sektoren og blodstrømmen retning så mye som mulig.
- Farge sektor bredde: Juster dette til ventil området for å øke bildefrekvensen og forbedre farge flyt informasjonen.
- Grunnlinje-og puls repetisjons frekvens (PRF): Juster grunnlinjen på fargelinjen og PRF, slik at høyere hastigheter kan vises. Et tall øverst og nederst på fargelinjen representerer maksimal synlig hastighet før farge utjevning oppstår.
Merk: aliasing er hyppigere i farge flyt processingthan Spectral pulserende Doppler, fordi en del av pulser er tildelt for å få kryss Seksjons bilder i skade til farge strømmen Doppler informasjon. - Farge gevinst: først, øke dette til det punktet at det bare begynner å lage bakgrunnsstøy, og deretter redusere til et nivå som optimaliserer farge flyt Imaging.
- Bruk følgende hoved kontroller for å oppnå tilstrekkelig Spectral Doppler-bilder:
- Markørposisjon: gjør dette parallelt med blodstrøm retning; minst, opprettholde i en vinkel < 30 °.
- Gate posisjon: det er en markør i markør linjen som tilsvarer Prøvetakings stedet. Plasser den etter aorta-og lunge ventilene og i pakningsvedlegget til atrioventrikulær ventiler.
- Gate størrelse: Bruk minimumsinnstillingen unntatt for å få små regurgitant strømmer.
- Opprinnelig plan: Velg den opprinnelige planen avhengig av retningen på blodstrømmen. Plasser den øverst når blodet flyter mot svingeren (f.eks. lunge-og aorta strømmer), eller nederst når blodet renner mot svingeren (f.eks. atrioventrikulær ventiler strømmer).
- Skala: Velg dette i henhold til hastigheten av blodgjennomstrømningen, vanligvis, 25% høyere enn den oppnådde hastigheten.
- Doppler Gain: Bruk dette til å intensivere Doppler signaler. Øk forsterkningen til fargen vises.
- Fargelegging av Doppler-signalet: Bruk magenta farge når Doppler-spekteret er svakt fordi det gjør hastigheten skarpere.
- Vegg filter: Bruk dette til å redusere mengden lavfrekvente støy som produseres av hjerte veggene.
- Feie hastighet: Bruk høyere feie hastigheter for å lette tidsmålinger.
Figur 3 . Slik skaffer du en PSSAX-visning og de forskjellige bilde plan flyene. (A) posisjonen til svingeren for å få en PSSAX-visning på nivået av de papillær musklene. (B) demonstrasjon av rollen til venstre hånd for å hjelpe med å rotere svingeren når du bytter fra en PSLAX til en PSSAX-visning. (C) plasseringen av markøren av M-modus i papillær musklene flyet av PSSAX visningen. (D) posisjonen til svingeren for å få en PSSAX visning av hjertet ved mitral ventil plan. (E) plassering av markøren til M-modus i mv-planet i PSSAX-visningen. (F) posisjonen til svingeren for å hente av-planet i PSSAX-visningen. (G) demonstrasjon av farge Doppler og posisjonering av pwd prøven volum å evaluere UTLØPET av PV. (H) plassering av markøren til M-modus i AoV-planet i PSSAX-visningen. LV = venstre ventrikkel; RV = høyre ventrikkel; FW = LV fri vegg; AoV = aorta ventil; RVOT = høyre ventrikkel strøm spor; PV = lunge ventil; PA = lungearterien; LA = venstre Atrium; RA = høyre Atrium. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
4. apikale 4 kamre syn på hjertet
- For å få en apikale 4 kamre (AP4C) visning, plasserer kaninen i venstre lateral tilbakelent posisjon med forelimbs utstrakt bort fra bryst regionen ved hjelp av kirurgisk tape ( figur 4a). Oppretthold hudens thorax flate på en lignende måte som beskrevet ovenfor (trinn 2.1.1). Hjerte arealet på brystet skal plasseres over den utskårne delen av bordet. På samme måte bør magen være godt støttet på bordet etter å ha flyttet caudally abdominal organer gjennom milde masserer.
- Påfør ultralyd gel til transduseren, og deretter få tilgang til hjertet gjennom hakket i tabellen og plasser den tett til huden på venstre hemithorax, på nivå med de 4th-5th interkostalrom plass med midclavicular linje, med svinger orienterings merket peker mot baksiden av kaninen (i retning venstre Scapula) (figur 4b). På denne måten er svingeren ortogonale med toppen av hjertet og ultralyd strålen er rettet mot bunnen av hjertet.
- Fra denne posisjonen, om nødvendig, Flytt svingeren oppover en interkostalrom plass om gangen til ~ 4th interkostalrom Space (en manøver ofte kalt "window shopping").
- Ved å nå den aktuelle interkostalrom plass (som kan variere etter størrelse og/eller alder av kaninen), observere et bilde av hjertet fra Apex til bunnen av hjertet, den typiske hjerte form der alle fire kamre kan sees, med venstre og høyre ventriklene på toppen og begge Atria nederst på bildet (se figur 4c,D og representative resultater).
- Bildeorientering: Merk at LV vil være på høyre side av sektoren bildet.
- Unngå forkortelse i denne visningen, slik at den typiske AP4C syn på hjertet bør gi en bullet form bilde av LV med IVS i midten (figur 4c,D). Hvis Apex er avrundet, det LV er sikkert dømmer; Flytt derfor svingeren nedover én interkostalrom plass og/eller Vipp av svingeren.
- Bruk B-modus til å se etter regionale vegg bevegelser unormalt og har en global visning av LV-funksjonen. Bruk farge Doppler til å evaluere flyt på tvers av atrioventrikulær ventiler, og bruk PWD og plasser prøvevolumet på nivået til tipsene i MV-brosjyren for å få bilder av det flate spekteret (figur 4c).
- Bruk TDI-modus og plasser prøvevolumet på septal og laterale sider av mitral ventil ringrommet (figur 4d).
- Bruk M-modus og Plasser markøren på linje med den laterale MV-ringrommet for å få mitral Ringformet plan systolisk utflukt (MAPSE). Lagre bilder i hver av disse modusene for offline analyse av CARDIAC funksjon.
Figur 4 . Hvordan få tak i AP4C og AP5C utsikt over hjertet. (A) posisjonering av kaninen i venstre lateral ligge for en AP4C syn på hjertet. (B) posisjonen til svingeren for å få en AP4C syn på hjertet. (C) plassering av prøvevolumet i pakningsvedlegget for tips for å evaluere mv-tilsig. (D) plassering av prøvevolumet for TDI-analyse av hjerte fart på den laterale siden av mv-ringrommet. (E) posisjonen til svingeren for å få en AP5C syn på hjertet. (F) plassering av prøvevolumet for pwd analyse av strøm over AoV. LV = venstre ventrikkel; RV = høyre ventrikkel; MV = mitral ventil; LA = venstre Atrium; RA = høyre Atrium; AoV = aorta-ventil. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
5. apikale 5 kamre syn på hjertet
- Starter med svingeren på samme sted som i AP4C visning, utføre en mild vippe caudally (figur 4e) til LVOT og AoV kommer i sikte, er dette den apikale 5 kamre visning (AP5C) av hjertet (se representative resultater).
- Bruk B-modus for å evaluere LVOT, bevegelsen av AoV brosjyrer, samt LV hulrom størrelse og funksjon.
- Bruk farge Doppler-modus for evaluering av strøm over AoV, og bruk PWD til å vurdere strømningshastighet over denne ventilen ved å plassere prøvevolumet like bak AoV (figur 4f).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Parasternal lang akse utsikt over hjertet
Figur 5a viser et bilde plan av høyre PSLAX-visning der de fire kamrene i hjertet er klart skilles. Du kan identifisere i denne visningen høyre ventrikkel (RV), trikuspidalklaff ventil (TV), IVS, LV, FW, så vel som mitral ventilen (MV). Når Apex er godt synlig på venstre side av bildet i denne visningen og LV er ikke dømmer, er det mulig å anslå nøyaktig lv volum ved hjelp av biplan metoden for disker (modifisert Simpson ' s Rule) som vist i figur 5B,C8 , hvilke for nøyaktighet burde være kombinert med en lignende måler av det lv kvantum inne det AP4C utsikt, særlig hvis kaninen modell anvendt gaver med mur forslag unormalt. Figur 5D viser de andre tenkelig planet av høyre PSLAX der LVOT og aorta (Ao) også kommer i sikte. Plasseringen for å plassere den for nøyaktig måling av LVOT vises også i figur 5D.
Figur 5 . Imaging fly innhentet i en PSLAX syn på hjertet. (A) Imaging flyet demonstrere 4 kamre av hjertet. (B) end diastolisk og (C) end systolisk bilder, demonstrere Simpson metode for analyse av lv. (D) Imaging flyet der LVOT og aorta kommer i visning i PSLAX syn på hjertet. LV = venstre ventrikkel; RV = høyre ventrikkel; IVS = interventricular septum; Ao = aorta; LVOT = venstre ventrikkel strøm spor; LA = venstre Atrium; RA = høyre Atrium; MV = mitral ventil; TV = trikuspidalklaff ventil; FW = fri vegg av LV; PC = pericardium. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Parasternal kort akse syn på hjertet
I figur 6avises en høyre PSSAX-visning av hjertet på nivået av de papillær musklene og chordae tendineae planet. Det er mulig å identifisere i denne visningen RV, IVS, LV, og FW, samt sted anterolateralt område (AL) og posteromedial (PM) papillær muskler (figur 6a). I denne visningen brukes område sporings verktøyet til å måle det circumferential området i slutt diastolen (CAd) (figur 6b), og i slutt Systolen (CAS) (figur 6C), som gjør det mulig å beregne det totale CIRCUMFERENTIAL forkorte området (CSA) ved hjelp av Formel:
CSA = CAd-CAs/CAd × 100.
Et eksempel på en M-modus spor i PSSAX på papillær musklene nivået er vist i figur 6D, hvor plassering av markører, forkanten til forkanten, for de ulike målingene av STRUKTURENE i LV er også demonstrert. Disse målingene gir nyttig informasjon om størrelsen på LV-strukturene. Således, måle LV ende-diastolisk diameter (LVDd) og LV end-systolisk diameter (LVDs) fra tre påfølgende hjerte slår tillater beregning av LV forkortelse brøk (% SF), ved hjelp av formelen:
SF% = LVDd-LVDs/LVDd
så vel som LV systolisk og diastolisk volumer (LVVd, LVVs), ved hjelp av Teichholz formel:
(7 × (LVD)3)/(2.4 + LVD)
LV utstøting brøk (LVEF (%)) beregnes senere i henhold til formelen LVEF = (LVVd-LVVs)/(LVVd × 100).
En M-modus-sporing på nivået av MV-planet i PSSAX-visning er vist i figur 6e, der plasseringen av den for måling av E-punkt til septal SEPARASJON (EPSS) av mitral ventilen er også vist. Et eksempel på en PSSAX visning av hjertet på AoV plan nivå vises i figur 6F, der plasseringen av den for måling av aorta diameter (AoD), så vel som venstre ATRIEFLIMMER (lad) er demonstrert.
Et eksempel på PV strøm analyse med både farge Doppler og pulserende bølge Doppler er vist i figur 6G. Legg merke til den blå fargede strøm gjennom PV med farge Doppler, som indikerer at strømmen observert beveger seg bort fra transduseren. Eksempler på hvordan du quantitate den pre-utstøting perioden av PV (PEP PV), samt PV utløp ved hjelp av volum tid Integral (VTI), er vist i figur 6h.
Figur 6 . Imaging-fly innhentet i PSSAX-visningen. (A) representative bilde av en PSSAX visning på papillær musklene flyet. (B) end diastolisk og (C) end systolisk sporing av endocardial grensen for å måle den totale CSA. (D) M-modus spor innhentet i en PSSAX-visning på nivået av de papillær musklene. (E) et eksempel på M-modus spor innhentet i en PSSAX-visning på NIVÅET av mv. (F) representative 2D bilde av en PSSAX vie i planet av av. (G) Color Doppler-GUIDET pwd tracing av PV strøm. (H) demonstrasjon av en VTI-sporing ved hjelp av pwd-signalet HENTET fra PV-utløpet. LV = venstre ventrikkel; RV = høyre ventrikkel; IVS = interventricular septum; FW = fri vegg av LV; AL = sted anterolateralt område papillær muskel; PM = posteromedial papillær muskel; LVDd = venstre ventrikkel diameter ved ende-diastolen; LVDs = venstre ventrikkel diameter ved ende-Systolen; PC = pericardium; EPSS = E-pek på septal separasjon; AoD = rot diameter for aorta; LAD = venstre atrieflimmer; MV = mitral ventil; TV = trikuspidalklaff ventil; PEP PV = før utstøting periode av lunge ventilen; ET PV = utløsings tid for lunge ventilen; VTI PV = volum tid Integral av lunge ventilen. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Apikale 4 kamre visning
Et eksempel på MV-tilsig ved hjelp av farge Doppler i en AP4C-visning vises i figur 7a. Legg merke til den dominerende røde fargen på MV-tilsig som indikerer at flyten beveger seg mot svingeren. Således, en nyttig mnemonic å beskrive og lære hvordan blodet flyter over strukturene i hjertet er forkortelsen BART (Blue away, Red mot svingeren). Ved hjelp av PWD kan MV-spekteret vurderes som vist i figur 7b, der tidlig (E) og sen (A) Påfyllings bølger under diastolen er lett differensiert. Eksempler på hjerteinfarkt vev hastigheter av MV ringrommet som vurdert av TDI på både lateral og septal vegger er vist i figur 7C og figur 7d, henholdsvis. Systolisk komponent er merket med S-bølgen, mens E ' og A ' bølgene korresponderer med hjerteinfarkt bevegelse av mitral ventilen ringrommet under tidlig fylling (E ') og sen fylling (A ') komponenter av diastolen.
Apikale 5 kamre visning
Figur 7e viser et eksempel på farge Doppler PLASSERT på LVOT i en apikale 5 kamre visning. Merk at i tråd med BART mnemonic beskrevet ovenfor, indikerer den blå fargen observert at blodstrømmen beveger seg bort fra svingeren. Figur 7F viser et eksempel på hvordan å quantitate den AoV utløp ved hjelp av pwd signal å evaluere VTI av AoV, systolisk utstøting tid (et) og pre-utstøting periode av AOV (PEP AoV).
Figur 7 . Visningene AP4C og AP5C. (A) et eksempel på farge Doppler i en AP4C visning. (B) representativt bilde av pwd signal av mv tilsig i en AP4C, der E bølgen tilsvarer tidlig diastolisk fylling og A tilsvarer med atrieflimmer sammentrekning komponent under diastolen. (C-D) Representative bilder av hjerte hastighets signaler innhentet fra lateral (C) og septal (D) segmenter av mv-RINGROMMET ved hjelp av TDI i en AP4C-visning. S samsvarer med Systolen, mens E ' korresponderer med tidlig fylling fase og A ' med sen fylling fase under diastolen. (E) et eksempel på farge Doppler signal innhentet fra AoV i en AP5C visning. (F) demonstrasjon av en VTI-sporing ved hjelp av pwd-signalet innhentet fra AoV-utløpet. AoV = aorta ventil; VTI = volum tid integrert; PEP = pre-utstøting periode; ET = utstøting tid. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Vi har beskrevet en protokoll for echocardiographic undersøkelse av hjertefunksjon parametre i kaninen, som representerer en stor prekliniske modell1,2,3. Den trinnvise metodikken som er beskrevet her, bør betraktes som veiledning, som med en utfyllende studie av de grunnleggende prinsippene for ekkokardiografi, og en grunnleggende kunnskap om ultralyd avbildning, vil hjelpe forskeren å innhente, gjennom praksis og utfyllende og kyndig veiledning, god kvalitetsdata i en relativ kort tidsperiode.
Det er flere viktige trinn for å øke verdien og reproduserbarheten for resultatene mens du bruker ekkokardiografi protokollen som er beskrevet her. For det første, sikre huden av det thorax er håret ledig og feilfri; for dette anbefaler vi å rense huden med etanol for å fjerne overskudd av naturlig hud fett før påføring av ultralyd gel. Neste, mens det er mulig å bilde brystet i en liggende posisjon, lungene har en tendens til å blåse og redusere en allerede vanskelig å bilde brystveggen med dårlig echogenicity, således, en venstre eller høyre liggende posisjon av kaninen og anvendelsen av transduseren til brystkassen igjennom det kutt-ut hakk av en hensikt bygget tenkelig bord er det best vei å gjøre bedre total tenkelig kvalitet. Deretter skal forskeren som opererer ultralydsystemet bruke litt tid på å lage CARDIAC Imaging forhåndsinnstillinger med optimalisert Imaging innstillinger, som er avgjørende for å forbedre generelle Imaging kvalitet i alle visninger og vil også forkorte Imaging tid på fremtiden bildebehandlings økter. Noen av de fleste betydelig administrere innfatningene å kontroll er sum fortjene og tid-fortjene erstatning, gitt det fattig tenkelig av brystkassen av kaninen (se steg 2.4.2). Det er også viktig å være systematisk og alltid utføre echocardiographic eksamen på en ryddig måte. For dette, å komme inn i vanen med å anskaffe alle Imaging synspunkter og Imaging fly i samme rekkefølge vil unngå mangler viktig informasjon mens du utfører studiet. Videre, under Imaging analyse anbefales det å utføre alle målinger i minst tre påfølgende CARDIAC sykluser i ervervet bilder for hver modalitet. Til slutt, den blendende av observatøren under Imaging samt under offline analyse er viktig å unngå bias og øke verdien av resultatene for translational medisin. Tatt i betraktning alle de ovennevnte betraktninger, sammen med anvendelse av prinsippene for bildebehandling og analyse i henhold til gjeldende retningslinjer7,8, vil sikre reproduserbarhet av forskningen ved hjelp av langsgående evaluering av hjertefunksjon via ekkokardiografi i en stor dyremodell som kanin.
Gitt variasjonen i kroppsstørrelse og fett sammensetning på ulike aldre av kaniner og bestemte eksperimentelle innstillinger, vil noen varianter av teknikken være nødvendig, for eksempel subtile bevegelser av svingeren (f. eks, feiende, rotasjon) i forhold til interkostalrom plass, for å oppnå ønsket tenkelig fly. Derfor må protokollen som beskrives her, tolkes som et utgangspunkt som bør tilpasses de spesielle målene i forskningsprogrammet som involverer denne teknikken.
Mens kliniske ekkokardiografi systemer er allment tilgjengelig i de fleste forskningssentre, er det noen begrensninger på teknikken som er beskrevet her. Faktisk, kvaliteten på bildene innhentet fra echocardiographic studier avhenger i stor grad på raffinement og teknologi av ultralyds maskinen, ferdighetene og ekspertisen til operatøren, og de enkelte pasientens egenskaper. De minste tekniske egenskapene som ultralydutstyret må oppfylle, er beskrevet i innledningen. Således er utilstrekkelig utstyr (f. eks en lineær array svinger) utgjør en grunnleggende begrensning for bruk av echocardiographic teknikken i kanin modellen. I tillegg er echocardiographic teknikk og dens resultater sterkt påvirket av operatøren. Derfor kan en operatør uten nok erfaring og praktisk opplæring dramatisk begrense innhenting av standardiserte bilder av passende kvalitet. På samme måte kan uerfarne operatører også gjøre feil i å oppnå målinger selv om de er utført på echocardiographic bilder av god teknisk kvalitet. Videre, idet omtalte over, noen av begrensningene er iboende å kaninen modell, som alderen og, flere spesielt, av nummeret og kropp basin komposisjonen av det kanin studert via ekkokardiografi. I vår erfaring, unge kaniner som veier opp til 2,5 kg har lav subkutan og intra-bryst fatty innskudd. Dette fenotypiske stadiet gir de beste akustiske vinduene og gir skarpere og skarpere echocardiographic bilder og svært få gjenstander. Etter hvert som størrelsen og kroppsfett sammensetningen øker, blir kvaliteten og nøyaktigheten av echocardiographic studien begrenset, og operatørens ferdigheter vil til slutt spille en fundamental rolle for å oppnå best mulig tenkelig under disse omstendighetene.
Vi bruker for tiden ekkokardiografi for langsgående evaluering av hjertefunksjon i en kanin modell av kardiomyopati indusert av antracykliner og teste stilk cellen terapier for denne tilstanden9,12,13. Teknikken beskrevet her kan også brukes i andre prekliniske studier som involverer iskemi eller Valvulær hjertesykdom.
En annen kardiovaskulær tenkelig teknikk er hjerte magnetisk resonans (CMR), hvis viktigste fordelen er bedre endocardial-hjerte-definisjon, som oversettes til en mer nøyaktig estimering av LV volumer og systolisk funksjon14. Imidlertid er CMR begrenset av sin høye kostnader og mangel på portabilitet og derfor sin begrensede tilgjengelighet i de fleste forskningssentre. Tilsvarende har CMR relative dårlig ytelse for analyse av diastolisk funksjon, og dermed gjør ekkokardiografi et bedre helhetlig valg for langsgående evaluering av systolisk og diastolisk funksjon av hjertet15.
I vår erfaring, bedøvelse regimet som brukes i protokollen som er beskrevet her er trygt og oppnår reproduserbar resultater uten signifikant depresjon av hjerteinfarkt funksjon knyttet til anestesi9. Det er imidlertid viktig å standardisere bedøvelse regimet i hvert laboratorium for å sikre reproduserbar resultater for dine spesielle eksperimentelle innstillinger. Etter inducing anestesi, i erfarne hender echocardiographic eksamen kan gjennomføres innen 15 min.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble støttet delvis av: Fundación Séneca, Agencia de Ciencia y Tecnología, Región de Murcia, Spania (JT) (Grant nummer: 11935/PI/09) og University of Reading, Storbritannia (AG, GB) (Central finansiering). Oppdragsgivers hadde ingen rolle i studien design, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av 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).
