En ikke-invasiv protokol for transthoracic ekkokardiografi vurdering af hjertets anatomi og funktion for voksne rotter er præsenteret i den aktuelle undersøgelse. Hjerteklapperne, alle fire hjertekamre og den stigende aorta, aortabuen og faldende aorer er undersøgt i detaljer.
Brugen af eksperimentelle dyremodeller er blevet afgørende for kardiovaskulær videnskab. De fleste undersøgelser ved hjælp af gnaver modeller er fokuseret på to-dimensionelle billeddannelse at studere hjertets anatomi af venstre ventrikel og M-mode ekko for at vurdere dens dimensioner. Dette kan dog begrænse en omfattende undersøgelse. Heri beskriver vi en protokol, der giver mulighed for en vurdering af hjerte kammerets størrelse, venstre ventrikelfunktion (systolisk og diastolisk) og valvulær funktion. En konventionel medicinsk ultralyd maskine blev brugt i denne protokol og forskellige ekko visninger blev opnået gennem venstre parasternal, apikale og suprasternal vinduer. I venstre parasterdet vindue, den lange og korte akse blev erhvervet til at analysere venstre kammer dimensioner, højre ventrikel og pulmonal arterie dimensioner, og mitral, pulmonal og aorta ventil funktion. Det apikale vindue tillader måling af hjertekammer dimensioner og evaluering af systoliske og diastoliske parametre. Det giver også Doppler vurdering med påvisning og kvantificering af hjerteklap forstyrrelser (regurgitation eller stenose). Forskellige segmenter og vægge i venstre ventrikel visualiseres i alle visninger. Endelig kan den stigende aorta, aorta Arch, og faldende aorta være afbildet gennem suprasternal vindue. En kombination af ultralyd Imaging, Doppler flow og vævs Doppler vurdering er opnået for at studere hjertets morfologi og funktion. Dette udgør et vigtigt bidrag til at forbedre vurderingen af hjertets funktion hos voksne rotter med indvirkning på forskning ved hjælp af disse dyremodeller.
Hjerte-kar-sygdom er den førende dødsårsag i Europa, ansvarlig for over 4.000.000 årlige dødsfald, på trods af fremskridt i terapi, diagnose, og overvågning, der har forbedret patientresultater i de seneste år. En hurtig teknologisk udvikling har bidraget til fremskridt inden for kardiovaskulær patientpleje. Inden for disse diagnostiske værktøjer er der lagt særlig vægt på biomedicinsk billeddannelse, som muliggør en anatomisk og funktionel evaluering på en ikke-invasiv måde1,2,3. Tilsvarende, medicin nyder godt af resultaterne af biomedicinsk forskning. Eksperimentelle dyremodeller er meget nyttige til at teste hypoteser, der er afledt af den kliniske indstilling, og til at udvikle innovative terapier4,5.
Der er stigende interesse for brugen af ekkokardiografi som et forskningsværktøj i eksperimentelle dyremodeller, hvilket gør det muligt at erhverve flere målinger fra et enkelt dyr i longitudinale undersøgelser. Det er vigtigt at bemærke, at der er nogle fordele ved at bruge murine eller gnaver modeller. Den korte drænings periode, lave omkostninger til avl og boliger, kendskabet til deres genom og muligheden for at udvikle transgene dyr er de vigtigste fordele ved disse arter, hvilket gør dem attraktive at studere de mekanismer, der er involveret i hjerte-kar-sygdom4,5,6,7,8,9. Selv om rotte-og musemodeller viser lignende fordele, rotter er det klassiske valg i kardiovaskulære undersøgelser på grund af deres større fysiske dimension og lavere puls, der giver bedre billeder i ekkokardiografi undersøgelser4,5,6,7,8,9,10.
Vi beskriver en ekkokardiografi protokol ved hjælp af konventionelle medicinsk ultralyd udstyr til at evaluere hjertekamre og hjerteklapper (anatomi og funktion) ved hjælp af Wistar rotter. Dette er en kortfattet og komplet protokol for kort tids erhvervelse billeder og sløjfer, der tillader offline målinger, som senere kan revideres for at integrere nye variabler eller målinger over tid.
Denne protokol tillader en komplet ekkokardiografisk undersøgelse ved hjælp af konventionelle medicinsk ultralyd udstyr og en højfrekvent sonde i voksne rotter. Dette er et vigtigt aspekt af protokollen, da ultralyd udstyr dedikeret til små dyr er dyrt, og investeringen er ikke altid berettiget.
Som langsgående billedbehandling undersøgelser kræver gentagen anæstesi, en kombination af medetomidin-midazolam-fentanyl blev foreslået i denne protokol, da det er mere egnet til seriel brug i forhold til isofluran eller en blanding af ketamin-xylazine, i Wistar rotter. Den foreslåede ekko kardiografiske protokol er dog kompatibel med enhver anden anæstesi protokol16. Som beskrevet indeholder vores ekkokardiografi protokol en evaluering af flere parametre, der gør det muligt at identificere anatomiske og funktionelle hjerte ændringer.
Med fokus på den anatomiske karakterisering, er det muligt at evaluere dimensionerne af alle hjertekamre og deres dilatationer, venstre ventrikel hypertrofi, valvulær fibrose eller kalcifikationer. Med hensyn til hjertets funktion kan den venstre ventrikel systolisk og diastoliske funktion og den højre ventrikulære systoliske funktion analyseres1,3,4. Også, hjertets ventil anatomi og funktion er undersøgt, ved hjælp af 2D-ECHO for anatomiske karakterisering (identificere fibrose, forkalkning eller unormal åbning) og ved hjælp af Doppler Imaging til funktionel karakterisering og påvisning af stenose eller regurgitations. Color Doppler Imaging muliggør detektion af strømningsretning og turbulenser og spektral Doppler bølger tillader målinger af hastigheder og gradienter1,3.
Tilstrækkelig billedkvalitet blev opnået i næsten alle rotter (mindste vægt på 200 g), men på grund af Inter-individuelle forskelle i anatomi, ekko kardiografiske synspunkter kan ikke opnås med nøjagtig samme definition mellem rotter, som kan have en indvirkning i hulrum dimension målinger. Der er 5% intra-observatør rapporterede variabilitet på venstre ventrikel M-mode målinger17. Især, når du bruger M-mode til venstre ventrikel målinger, kan følgende begrænsninger eksistere: vanskeligheder med at få en vinkelret vinkel; herunder kun basal segmenter (resulterer i unøjagtige målinger i nærværelse af asymmetrisk hypertrofi eller regional systolisk dysfunktion); og geometriske antagelser (i betragtning af at venstre ventrikel er en spinde ellipsoide med en 2:1 lang/kort akse ratio og symmetrisk fordeling af hypertrofi). Også, medtagelse af kubed målinger kan påvirke nøjagtighed, da selv en lille fejl i dimensioner kan føre til overvurderet masse1,3,10. Selv når du bruger volumener og udslyngning fraktion beregnet af Simpsons metode, der er ulemper: Apex er ofte foreshorede; den endocardial Dropout kan bias målingen og er blind for at forme forvrængninger ikke visualiseret i apikale 4 og 2-kammer visninger1,3,10.
Vigtigere, denne protokol fremhæver brugen af avancerede målinger og evalueringer, såsom venstre ventrikel stamme og stammen sats, vurderet af speckle tracking, for at opnå mere komplette oplysninger om Myokardie fibre adfærd1,3. For en mere præcis stamme og stamme evaluering, optimering af billedkvalitet, maksimerer frame rate, og minimering af Apex forudseende er påkrævet. Midwall global langsgående stamme anvendes, da det er enigt med mere offentliggjorte tilgængelige data og er blevet vist i flere kliniske undersøgelser for at være robust og reproducerbar10. Den elektro kardiografiske monitorization integreret i udstyret er meget tilbøjelige til artefakter, som er en begrænsning. Også, det er meget vigtigt at angive, at den funktionelle eller hæmodynamiske hjertestatus af rotten kan afhænge af variabler såsom temperatur, blodtryk og hjertefrekvens4,5,6,7,8,9,13,14,17.
Da opløsningen er relateret til Probe frekvensen, forventes den fremtidige udvikling at udvikle højere frekvens sonder og dermed højere opløsning og billed definition i ikke-invasiv kardiovaskulær billeddannelse hos små dyr, med denne type Udstyr. Standardisering af metoder og målinger anses for at være kritisk inden for dette forskningsområde, idet den når frem til en mere præcis ekkokardiografisk diagnose af eksperimentelle rotte modeller og resulterer i en bedre forståelse af molekylær biologi af humant kardiovaskulær Sygdomme.
The authors have nothing to disclose.
ARSP og ATP støttes af stipendierne SFRH/BD/121684/2016 og SFRH/BPD/123181/2016, henholdsvis fra Fundação para a Ciência e tecnologia.
12S-RS Probe | GE Medical Systems | H44901AB | |
Antisedan (5 mg/ml) | Esteve | P01B9003 | |
EKG monitoring unit | GE Medical Systems | N/A | |
Electrodes | FIAB | F9089/100 | |
Fentanilo (0.05 mg/ml) | B.Braun | BB3644960 | |
Flumazenilo (0.1 mg/ml) | Generis | MUEH5933080 | |
Insuline Syringe 1ml | SOL M | 1612912 | |
Lubrithal gel (10mg) | Dechra | NC519 | |
Medetor (1 mg/ml) | Vibarc | P01B0308 | |
Midazolan (5 mg/ml) | Labesfal | MUEH5506191 | |
Shaver Razor AESCULAP Isis GT608 | Braun | 90200714 | |
Small Animal Heated Pad 120volts | K&H Manufacturing inc. | 655199010608 | |
Ultrasound Gel | Parker Laboratories | REF 01-08 | |
Ultrasound machine | GE Medical Systems | VIVID T8 | |
Underpads | Henry Schein | 900-8132 |