Summary
In der aktuellen Studie wird ein nichtinvasives Protokoll zur transthorakalen Echokardiographie zur Beurteilung der Herzanatomie und Funktion bei erwachsenen Ratten vorgestellt. Die Herzklappen, alle vier Herzkammern und die aufsteigende Aorta, der Aortenbogen und die absteigende Aorta werden eingehend untersucht.
Abstract
Der Einsatz experimenteller Tiermodelle ist in der kardiovaskulären Wissenschaft von entscheidender Bedeutung. Die meisten Studien mit Nagetiermodellen konzentrieren sich auf die zweidimensionale Bildgebung, um die Herzanatomie des linken Ventrikels und des M-Modus-Echos zu untersuchen, um seine Abmessungen zu bewerten. Dies könnte jedoch eine umfassende Studie einschränken. Hierin beschreiben wir ein Protokoll, das eine Beurteilung der Herzkammergröße, der linksventrikulären Funktion (systolische und diastolische) und der valbulären Funktion ermöglicht. In diesem Protokoll wurde eine konventionelle medizinische Ultraschallmaschine verwendet und verschiedene Echoansichten wurden durch linke parasternale, apikale und suprasternale Fenster erhalten. Im linken parasternalen Fenster wurden die lange und kurze Achse zur Analyse der linken Kammerabmessungen, der rechten Ventrikel- und Lungenarterienabmessungen sowie der Mitral-, Lungen- und Aortenklappenfunktion erworben. Das apikale Fenster ermöglicht die Messung der Herzkammerabmessungen und die Auswertung systolischer und diastolischer Parameter. Es ermöglicht auch Doppler-Bewertung mit Erkennung und Quantifizierung von Herzklappenstörungen (Regurgitation oder Stenose). Verschiedene Segmente und Wände des linken Ventrikels werden in allen Ansichten visualisiert. Schließlich können die aufsteigende Aorta, der Aortenbogen und die absteigende Aorta durch das suprasternale Fenster abgebildet werden. Eine Kombination aus Ultraschall-Bildgebung, Doppler-Fluss und Gewebe-Doppler-Bewertung wurden erhalten, um Die Herzmorphologie und -funktion zu untersuchen. Dies stellt einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Beurteilung der Herzfunktion bei erwachsenen Ratten mit Auswirkungen auf die Forschung mit diesen Tiermodellen dar.
Introduction
Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind die häufigste Todesursache in Europa und sind trotz Fortschritten in Therapie, Diagnose und Überwachung, die die Patientenergebnisse in den letzten Jahren verbessert haben, für mehr als 4 Millionen Todesfälle pro Jahr verantwortlich. Eine rasante technologische Entwicklung hat zu Fortschritten in der kardiovaskulären Patientenversorgung beigetragen. Innerhalb dieser diagnostischen Werkzeuge wurde besonderes Augenmerk auf die biomedizinische Bildgebung, die eine anatomische und funktionelle Auswertung in nicht-invasiver Weiseermöglicht 1,2,3. In ähnlicher Weise profitiert die Medizin von den Ergebnissen der biomedizinischen Forschung. Experimentelle Tiermodelle sind sehr nützlich, um Hypothesen aus dem klinischen Umfeld zu testen und innovative Therapien zu entwickeln4,5.
Das Interesse an der Verwendung der Echokardiographie als Forschungsinstrument in experimentellen Tiermodellen wächst, was den Erwerb mehrerer Messungen von einem einzigen Tier in Längsstudien ermöglicht. Es ist wichtig zu beachten, dass es einige Vorteile bei der Verwendung von murinen oder Nagetier-Modellen gibt. Die kurze Trächtigkeitszeit, niedrige Kosten für Zucht und Unterbringung, das Wissen über ihr Genom und die Möglichkeit, transgene Tiere zu entwickeln, sind die Hauptvorteile dieser Arten, was sie attraktiv macht, um die Mechanismen zu untersuchen, die an Herz-Kreislauf-Erkrankungen beteiligt sind4,5,6,7,8,9. Obwohl Ratten- und Mausmodelle ähnliche Vorteile aufweisen, sind Ratten aufgrund ihrer größeren körperlichen Dimension und niedrigeren Herzfrequenz, die bessere Bilder in den Echokardiographiestudien4,5,6,7,8,9,10, bietet, die in kardiovaskulären Studien die klassische Wahl in kardiovaskulären Studien sind.
Wir beschreiben ein Echokardiographie-Protokoll mit herkömmlichen medizinischen Ultraschallgeräten zur Beurteilung von Herzkammern und Herzklappen (Anatomie und Funktion) mit Wistar-Ratten. Dies ist ein prägnantes und vollständiges Protokoll für Kurzzeiterfassungsbilder und -schleifen, die Offline-Messungen ermöglichen, die später überarbeitet werden können, um neue Variablen oder Messungen im Laufe der Zeit zu integrieren.
Protocol
Alle tiertierischen Verfahren wurden gemäß der Richtlinie 2010/63/EU durchgeführt. Die Verfahren wurden von der institutionellen Tierschutzstelle genehmigt, die von der DGAV, der zuständigen portugiesischen Tierschutzbehörde, zugelassen wurde (Lizenznummer 0421/000/000/2018).
HINWEIS: Weibliche Wistar Han IGS (Crl:WI(Han) von Charles River Laboratories (12-16 Wochen alt) wurden verwendet. Dieses Protokoll ist spezifisch für Ratten unabhängig von ihrem Stamm, Alter oder Geschlecht.
1. Vorbereitung von Ratten für die Echokardiographie: Anästhesie und Reversionsprotokoll
- Wiegen Sie Ratten.
- Bereiten Sie ein Dreikomponenten-Anästhetikum aus Midazolam (4,76 mg/kg), Medetomidin (0,356 mg/kg) und Fentanyl (0,012 mg/kg) je nach Rattengewicht vor.
- Injizieren Sie Anästhesie intraperitoneal. Prüfen Sie, ob keine Pedalentzugsreflexe angetreten sind, um die Tiefe der Anästhesie zu bewerten.
- Rasieren Sie die Haare aus dem Rumpfbereich.
- Tragen Sie haltbares Gel auf beide Augen auf, um das Trocknen der Sklera zu verhindern.
- Stellen Sie die anästhesierte Ratte in eine Supine-Position auf einem Heizkissen, um die Körpertemperatur (37,0 °C bei 0,5 °C) aufrechtzuerhalten.
- Tragen Sie eine Schicht von vorgewärmten (nahe Körpertemperatur) Ultraschall-Gel auf die Brust, vor allem in den Bereich über dem Herzen. Vermeiden Sie Luftblasen im Gel, die die Ultraschall-Bildgebung stören können.
- Umkehranästhesie durch subkutane Injektion mit Atipamezol (0,94 mg/kg) und Flumazenil (0,2532 mg/kg), unmittelbar nach dem Ende der Echokardiographie.
HINWEIS: Diese Anästhesie-Kombination bietet bis zu 45 min für die Echokardiographie. Das unten beschriebene echokardiographische Protokoll ist mit jedem anderen Anästhesieprotokoll kompatibel.
2. Echokardiographie
HINWEIS: Die Echokardiogramme werden mit einem herkömmlichen klinischen echokardiographischen Gerät mit einer 12 MHz Herzsonde durchgeführt und umfassen aufgenommene Standbilder und Schleifen in parasternalen (langen Achsen- und kurzen Achsenansichten), apikalen (4, 5, 2 und 3 Kammern) und suprasternalen Ansichten. Ein Elektrokardiogramm wird aufgezeichnet, um Endsystole und Enddiastole zu identifizieren, für Messverfahren und Schleifenerfassung (EKG ausgelöst)11,12. Eine Voreinstellung wird verwendet, um die Bilddefinition zwischen Ratten stabil zu halten: Frequenz 5-10 MHz, Tiefe 2,5 cm, Bildrate 125 fps, Doppler-Probe 1,0 mm und Farb-Doppler-Aliasing-Geschwindigkeit 40 cm/s. Loops wurden mit mindestens 3 Herzschlägen aufgezeichnet.
- Linke parasternale Langachsenansicht
HINWEIS: Positionieren Sie die Sonde auf der linken Seite des Brustbeins und die Indexmarke wird auf die rechte Schulter gedreht.- M-Modus-Bilder an der Aortenklappe, Mitralklappen-Prospekten und linksventrikulären Mittelhöhle (Cursor an Mitralklappenspitzen oder Kordelniveau)1,2,3,4aufzeichnen. Der M-Mode-Cursor sollte senkrecht zur Struktur von Interesse1,3,10sein.
- Zeichnen Sie eine 2D-Schleife aller Ansichten auf.
- Zeichnen Sie eine 2D-Schleife mit Zoom am linken ventrikulären Abflusstrakt auf.
- Nehmen Sie eine 2D-Schleife mit Farb-Doppler-Bildgebung gleichzeitig an den Aorten- und Mitralklappen auf.
- Linke parasternale Kurzachsenansicht
HINWEIS: Platzieren Sie die Sonde auf der linken Seite des Brustbeins, wobei die Indexmarke auf die linke Schulter gedreht ist.- Erhalten Sie ein Bild auf aortenventilebene, indem Sie die Sonde leicht kranially kippen.
- Zeichnen Sie eine 2D-Schleife aller Ansichten auf.
- Nehmen Sie eine 2D-Schleife mit Farb-Doppler-Bildgebung gleichzeitig an den Aorten- und Lungenventilen auf.
- Erfassen Sie ein spektral gepulstes Dopplerbild an der Lungenarterie. Der Cursor sollte parallel zu Flow1,3sein.
- Erhalten Sie ein Bild der linken Herzkammer auf der Papillenmuskelebene, indem Sie die Sonde leicht nach unten kippen.
- Zeichnen Sie eine 2D-Schleife aller Ansichten auf.
- Apische 4-Kammer-Ansicht
ANMERKUNG: Positionieren Sie die Sonde im apikalen Bereich in der vorderen Achsellinie und mit der Indexmarkierung auf die linke Schulter gedreht.- Zeichnen Sie eine 2D-Schleife aller Ansichten auf.
- Zeichnen Sie eine Schleife von 2D- und Gewebe-Doppler-Bildgebung auf, einschließlich aller 4 Kammern.
- Konzentrieren Sie sich auf die linken Herzkammern.
- Zeichnen Sie eine 2D-Schleife mit Zoom am linken Atrium auf.
- Nehmen Sie eine 2D-Schleife mit Farb-Doppler-Bildgebung an der Mitralklappe und dem linken Atrium auf.
- Nehmen Sie simultane M-Modus- und Farb-Dopplerbilder für den linksventrikulären Ausbreitungsfluss auf.
- Holen Sie sich einen spektral gepulsten Wellen-Doppler (PW) an der Mitralklappe für den linksventrikulären Zufluss. Legen Sie die Probe an den Mitral-Broschürenspitzen, in ihrer vollständig offenen diastolischen Position1,2,3,11,12.
- Fügen Sie ein kontinuierliches Wellen(CW) Dopplerbild an der Mitralklappe hinzu, wenn es eine Mitralklappenregurgitation gibt.
- Erhalten Sie ein spektral gepulstes Gewebe-Dopplerbild an der Mitral-Annulus (linksventrikuläre Seiten- und Septalwände). Richten Sie den PW-Doppler-Cursor an der langen Herzachse aus, um das maximale Dopplersignal1,2,3,13zu erzeugen.
- Nehmen Sie den M-Modus des Mitral-Annulus für die systolische Exkursionsmessung der Mitral-Ringebene auf (Cursor an der seitlichen linken Ventrikelwand).
- Konzentrieren Sie sich auf rechte Herzkammern.
- Zeichnen Sie eine 2D-Schleife mit Zoom am rechten Atrium auf.
- Nehmen Sie eine 2D-Schleife mit Farb-Doppler-Bildgebung am Trikuspidalventil und dem rechten Atrium auf.
- Erhalten Sie ein spektral gepulstes Gewebe-Dopplerbild am trikuspidalen Annulus (rechte ventrikuläre Wand).
- Zeichnen Sie den M-Modus für die trikuspide ringförmige Ebene systolische Exkursion (TAPSE) auf, indem Sie den 2D-Cursor auf den trikuspidalen seitlichen Ring legen.
- Apische 5-Kammer-Ansicht
HINWEIS: Kippen Sie die Sonde aus der 4-Kammer-Ansicht leicht vorderin zur Brust.- Zeichnen Sie eine 2D-Schleife aller Ansichten auf.
- Nehmen Sie eine 2D-Schleife mit Farb-Doppler-Bildgebung an der Aortenklappe und dem linken ventrikulären Abflusstrakt auf.
- Holen Sie sich ein spektral gepulstes Wellen-Doppler-Bild am linken ventrikulären Abflusstrakt. Platzieren Sie den Cursor parallel zum Durchfluss und platzieren Sie die Probe am linken ventrikulären Abflusstrakt4,14.
- Holen Sie sich ein spektral gepulstes Wellen-Doppler-Bild am linken Ventrikel-Mittelhohlraum für gleichzeitige linksventrikuläre Zu- und Abflusswellen.
- Erhalten Sie ein spektrales kontinuierliches Wellen-Dopplerbild an der Aortenklappe. Der transvalvuläre Fluss wird unterhalb der Ausgangslinie und der Regurgitation, falls vorhanden, über dem Ausgangswert aufgezeichnet.
- Apische 2-Kammer-Ansicht
HINWEIS: Kehren Sie zu einer 4-Kammer-Ansicht zurück und drehen Sie die Sonde um 90° gegen den Uhrzeigersinn.- Zeichnen Sie eine 2D-Schleife aller Ansichten auf.
- Nehmen Sie eine 2D-Schleife mit Farb-Doppler-Bildgebung am Mitralventil auf.
- Apische 3-Kammer-Ansicht
HINWEIS: Neigen Sie die Sonde leicht kranially.- Zeichnen Sie eine 2D-Schleife aller Ansichten auf.
- Nehmen Sie eine 2D-Schleife mit Farbdoppler gleichzeitig an den Aorten- und Mitralklappen auf.
- Suprasternalfenster
ANMERKUNG Auf der linken Seite des supraklavikulären Raumes mit nach unten gerichteter Sonde- Zeichnen Sie eine 2D-Schleife des Aortenbogens auf.
- Holen Sie sich spektral gepulste Welle Doppler Bild an der aufsteigenden Aorta.
- Holen Sie sich spektral gepulste Welle Doppler Bild an der absteigenden Aorta.
3. Messungen
- Fahren Sie mit Messungen fort, einschließlich globaler Längsstämme. Führen Sie diese Messungen offline durch, um die Anästhesiezeit zu reduzieren.
Representative Results
Abbildung 1 zeigt die Sondenposition auf der Brust, um die horizontale Fensteransicht mit langer Achsenansicht anzuzeigen (Abbildung 2). Diese Ansicht ermöglicht genaue Messungen der linken Ventrikelhöhle und Wanddicke, der systolischen Funktion (Abbildung 3), des linken Ventrikelabflussdurchmessers (zur Anwendung in anderen Formeln wie der Herzleistung), dem aufsteigenden Aortadurchmesser und dem linken Vorhofdurchmesser. Alle Kammerabmessungen wurden an das Körpergewicht indexiert. Die parasternale Langachsenansicht ermöglicht eine anatomische (mit 2D-Echo) und funktionelle (mit Farb-Doppler-Bildgebung) Auswertung der Aorten- und Mitralklappen. Diese Ansicht ermöglicht auch die Identifizierung und Messung des Perikardergusses, sofern vorhanden. M-Mode kann für linke Ventrikelmessungen verwendet werden (Abbildung 3): Septum und hintere Wände Abmessungen, linke Ventrikel Abmessungen, linke Ventrikel systolische Funktion und linke Ventrikelmasse1,3,4,10,14.
Die systolische Funktion der linken Ventrikel wird durch fraktionierte Verkürzung und auch durch Visualisierung der Exkursion und Verdickung von Wänden während des Herzzyklus (bewertet durch das EKG) bewertet. Die linke Ventrikelmasse wird durch die Formel erhalten:
LV Masse = 0,8 x 1,04 x [(IVS + LVID + PWT)3 - LVID3]
(IVS: interventrikuläre Septumdicke; LVID: linker Ventrikelinnendurchmesser; PWT: hintere Wandstärke, mit Messungen an der Enddiastole)1,3,4,10,14.
Abbildung 4 zeigt die Sondenposition auf der Brust, um die kurze Achsenansicht des parasternalen Fensters anzuzeigen. Diese Ansicht ermöglicht die Visualisierung des rechtsventrikulären Abflusses, der Aortenklappe, der Lungenklappe, der Lungenarterie (Abbildung 5) und der linken ventrikulären Mittelhohlraumgröße (Abbildung 6) und Funktion (mit 2D-Visualisierung der segmentalen Kontraktilität)1,3,4,10,11.
Abbildung 7 zeigt die Sondenposition auf der Brust, um die apikalen Ansichten anzuzeigen. In der apikalen 4-Kammer-Ansicht (Abbildung 8) können alle 4-Kammer-Dimensionen (Bereiche aller 4-Kammern und Volumen der linken Herzkammer) und Funktion bewertet werden. Die anatomische und funktionelle Charakterisierung von Mitral- und Trikuspidalklappen kann ebenfalls ausgewertet werden. Der linke ventrikuläre Abfluss, der Aortenklappenstrom und die aufsteigende Aorta wurden mit der apikalen 5-Kammer-Ansicht erhalten. Die apikale 2-Kammer-Ansicht (Abbildung 9) konzentriert sich auf die linke Atrium- und Venengröße und -funktion. Apical 3-Kammer- und 5-Kammer-Ansichten ermöglichen eine Aortenklappe und eine linksventrikuläre Abflussauswertung. Alle Ansichten kombiniert, um die Bewertung der verschiedenen linksventrikulären Wände und Segmente und die Untersuchung der verschiedenen systolischen und diastolischen Funktionsparameter1,3,4,10,11zu ermöglichen.
Die linksventrikuläre diastolische Funktion kann durch gepulste Doppler-Bildgebung an der Mitralklappe (Abbildung 10), isovolumetrischer Entspannungszeit des linken Ventrikels und Gewebe-Doppler-Bildgebung an der Mitralannulus1,3,12. Der normale Mitralzufluss besteht aus dem biphasischen Fluss vom linken Vorhof zum linken Ventrikel. Unter normalen Bedingungen ist der frühe Strömungskoinzidenz mit Der E-Welle höher als der spätere Fluss, der bei Vorhoffdaufes kontraktion (A-Welle) auftritt.
Die linksventrikuläre diastolische Funktion kann auch mit der Gewebe-Doppler-Bildgebung untersucht werden, die Myokardgeschwindigkeiten analysiert (Abbildung 11). Spektralgewebe Doppler Imaging Studien systolische und diastolische Funktion über einen Herzzyklus und hat 3 Spitzen: ein positiver systolischer Peak (s'-Welle) die myokardische Kontraktion und zwei negative diastolische Spitzen (e'-Welle der frühen diastolischen Myokardentspannung und eine'-Welle der aktiven Vorhoffdkontraktion in der späten Diastole) auf der mitralen annularen Ebene bewertet, aus septaler oder seitlicher Annulus1,3,4,10,14.
Die Charakterisierung der linksventrikulären diastolischen Funktion durch gepulste Doppler-Bildgebung an der Mitralklappe und gewebe-Doppler-Bildgebung am Mitral-Annulus sollte folgende Parameter enthalten: E-Wellengeschwindigkeit, A-Wellengeschwindigkeit, E/A-Verhältnis, e'-Geschwindigkeit, a'-Geschwindigkeit, E/e'-Verhältnis und Verzögerungszeit von E-Welle1,3,4,10,14.
Die linksventrikuläre systolische Funktion kann durch mitrale annuläre systolische Exkursionsmessung, fraktionierte Verkürzung (Abbildung 3), Auswurffraktion, Hubvolumen, Herzausgang, systolische Gewebe-Wellengeschwindigkeit (Abbildung 11) und globale Längsdehnung durch Myokardverformung mit Dehnungs- und Dehnungsratenanalyse untersucht werden ( Abbildung12)1,3,4,10.
Die Auswurffraktion wird mit Volumen nach einer modifizierten Simpson-Methode berechnet, die auf visuellen Spuren der Blut- und Gewebeschnittstelle mit den apikalen 4- und 2-Kammer-Ansichten basiert. Auf der Basal- oder Mitralklappenebene wird die Kontur geschlossen, indem die beiden gegenüberliegenden Abschnitte des Mitralrings mit einer geraden Linie1,3,4,10verbunden werden. Das Blutvolumen, das die Auswurffraktion bildet, stellt das Strichvolumen dar. Wenn die Mitralklappe kompetent ist, dann kann diese mit der Herzfrequenz multipliziert werden, um die Herzleistung1,3,4zu berechnen. Das Hubvolumen basiert auf den Messungen des Blutflusses durch den linken Ventrikelauslasstrakt während des Herzzyklus, mit dieser Formel:
SV = x (LVOT Durchmesser /2)2 x VTI (LVOT)
(LVOT: linker Ventrikelabflusstrakt; Der LVOT-Durchmesser wird in der parasternalen Langachsenansicht gemessen. VTI(LVOT): Geschwindigkeitszeitintegral, das vom gepulsten Wellendoppler bei LVOT inapikaler5-Kammer-Ansicht zurückverfolgt wird) 1,3.
Das am häufigsten verwendete stammbasierte Maß der globalen systolischen LV-Funktion ist die globale Längsdehnung, die durch Myokardverformung mit Dehnungs- und Dehnungsratenanalyse1,3,4,10erhalten wird. Es wird in der Regel durch speckle-tracking Echokardiographie beurteilt, wo der Höhepunkt der globalen Längsstämme die relative Längenänderung des LV-Myokards zwischen Enddiastole und End-Systole beschreibt:
GLS(%) = (MLs bei MLd)/MLd
(MLs: Myokardlänge am Ende der Systole; MLd: Myokardlänge am Ende der Diastole).
Die Messungen sollten mit der apikalen 3-Kammer-Ansicht beginnen, um den Aortenklappenverschluss zu visualisieren, wobei Öffnungs- und Schließklicks der Aortenklappe in der spektralen Doppler-Bildgebung oder aortenklappeneröffnung und -schließung auf M-Modus-Bildgebung1,3,4,10verwendet werden. Apical 4 und 2-Kammer-Ansichten werden ebenfalls ausgewertet, und alle drei Ansichten werden gemittelt. Die rechtsventrikuläre systolische Funktion wird durch trikuspile annuläre systolische Exkursion (TAPSE) und Gewebe-Doppler-Bildgebung bei trikuspidalen Annulus ausgewertet. Alle Ventile werden durch Farb-Doppler-Bildgebung untersucht, was eine direkte Visualisierung von Stenose oder Regurgitation ermöglicht (Abbildung 13). Wenn aortenförmige Ventilregurgitation vorhanden ist, kann sie durch Vena contracta und Halbdruckzeit mit kontinuierlicher Doppler-Bildgebung untersucht und quantifiziert werden (Abbildung 14)15. Abbildung 15 zeigt die aufsteigende Aorta, den Aortenbogen und die proximale absteigende Aorta, die im suprasternalen Fenster visualisiert wird.
Abbildung 1: Sondenpositionierung für parasternale Langachsenansicht. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 2: 2D parasternale Langachsenansicht des linken Vorhofs (LA), des linken Ventrikels (LV), der Aortenklappe, der aufsteigenden Aorta (Ao) und der Mitralklappe (MV). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 3: M-Modus der linken Herzkammer mit Messungen, einschließlich interventrikulärer Septumdicke in Diastole (IVSd), linker Ventrikelinnendurchmesser in Diastole (LVIDd) und Systole (LVIDs), hintere Wanddicke (LVIPWd), fraktionierte Verkürzung (%FS), Auswurffraktion berechnet nach Teichholz-Methode [EF(Teich)], linke Ventrikelmasse (LVdMass), parietale Dicke (EPR) und linke Ventrikelmasse mit Berechnung angepasst an Nagetier (LVM Maus). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 4: Sondenpositionierung für parasternale Kurzachsenansicht. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 5: 2D parasternale Kurzachsenansicht an Aortenklappe (Ao), linkem Atrium (LA), rechtem Atrium (RA), rechtem Ventrikel (RV) und Lungenarterie (PA). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 6: Parasternale Kurzachsansicht auf der Ebene der papillaren Muskelmasse der linken Ventrikelpapillarmuskulatur. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 7: Sondenpositionierung für apikale 4-Kammer-Ansicht. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 8: 2D der 4-Kammer-Ansicht einschließlich linkem Atrium (LA), linkem Ventrikel (LV), rechtem Atrium (RA) und rechter Herzkammer (RV). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 9: 2D Echo der apikalen 2-Kammer-Ansicht einschließlich linkem Atrium (LA), Herzkammer (LV) und Mitralklappe (MV). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 10: Gepulste Welle Doppler an der Mitralklappe, zeigt E-Wellengeschwindigkeit = 0,49 m/s, A-Wellengeschwindigkeit = 0,33 m/s, E-Wellen-Verzögerungszeit = 35 ms und E/A-Verhältnis = 1,48. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 11: Spektrales Dopplergewebe bei septals mitralem Annulus, das Myokardgewebewellen von Diastole (e' und a') und Systole (s') zeigt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 12: Myokardverformungsanalyse mit Längsdehnung, ausgewertet bei 4-Kammer-Ansicht. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 13: Visualisierung der Aortenregurgitation mit Farbdoppler. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 14: Kontinuierlicher Doppler der Aortenklappe bei apikaler 5-Kammer-Ansicht, die eine Regurgitation oberhalb der Ausgangsbasis mit einer Halbdruckzeit von 95 ms zeigt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 15: Suprasternale Ansicht der aufsteigenden Aorta (Asc), des Aortenbogens (Arch) und der absteigenden Aorta (Desc). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Discussion
Dieses Protokoll ermöglicht eine vollständige echokardiographische Studie mit konventionellen medizinischen Ultraschallgeräten und einer Hochfrequenzsonde bei erwachsenen Ratten. Dies ist ein wichtiger Aspekt des Protokolls, da Ultraschallgeräte für Kleintiere teuer sind und die Investition nicht immer vertretbar ist.
Da Längsbildgebungsstudien eine wiederholte Anästhesie erfordern, wurde in diesem Protokoll eine Kombination von Medetomidin-Midazolam-Fentanyl vorgeschlagen, da es im Vergleich zu Isofluran oder einer Mischung aus Ketamin-Xylazin bei Wistar-Ratten besser für den seriellen Einsatz geeignet ist. Das vorgeschlagene echokardiographische Protokoll ist jedoch mit jedem anderen Anästhesieprotokoll16kompatibel. Wie beschrieben, beinhaltet unser Echokardiographie-Protokoll die Auswertung mehrerer Parameter, die die Identifizierung anatomischer und funktioneller Herzveränderungen ermöglichen.
Mit Blick auf die anatomische Charakterisierung ist es möglich, die Dimensionen aller Herzkammern und ihre Dilatationen, linke Ventrikelhypertrophie, Valvularfibrose oder Verkalkungen zu bewerten. Hinsichtlich der Herzfunktion können die linksventrikuläre systolische und diastolische Funktion und die rechtsventrikuläre systolische Funktion analysiert werden1,3,4. Auch die Anatomie und Funktion des Herzventils werden untersucht, indem 2D-Echo für die anatomische Charakterisierung (Identifizierung von Fibrose, Verkalkung oder abnormale Öffnung) und mit Doppler-Bildgebung zur funktionellen Charakterisierung und Detektion von Stenose oder Regurgitationen verwendet wird. Color Doppler Imaging ermöglicht die Detektion von Strömungsrichtung und Turbulenzen und spektralen Dopplerwellen ermöglichen Messungen von Geschwindigkeiten und Gradienten1,3.
Bei fast allen Ratten wurde eine angemessene Bildqualität erzielt (kleinstes Gewicht von 200 g), obwohl aufgrund interindividueller Unterschiede in der Anatomie echokardiographische Ansichten nicht mit der exakt gleichen Definition zwischen Ratten erzielt werden können, was sich auf Hohlraummaßmessungen auswirken kann. Es gibt 5% Intra-Beobachter gemeldete Variabilität auf linken Ventrikel M-Modus Messungen17. Insbesondere bei der Verwendung von M-Mode für linksventrikuläre Messungen können folgende Einschränkungen bestehen: Schwierigkeiten beim Erhalt eines senkrechten Winkels; einschließlich nur Basalsegmente (was zu ungenauen Messungen in Gegenwart von asymmetrischer Hypertrophie oder regionaler systolischer Dysfunktion führt); und geometrische Annahmen (wenn man bedenkt, dass der linke Ventrikel ein prolates Ellipsoid mit einem Verhältnis von 2:1 Long/Short Achsen und symmetrischer Verteilung der Hypertrophie ist). Auch die Einbeziehung von Würfelmessungen kann die Genauigkeit beeinträchtigen, da selbst ein kleiner Fehler in den Abmessungen zu einer überschätzten Masse1,3,10führen kann. Selbst bei Verwendung von Volumina und der nach der Simpson-Methode berechneten Auswurffraktion gibt es Nachteile: Der Scheitelpunkt wird häufig verkürzt; der endokardiale Aussetzer kann die Messung verzerren und ist blind für Formverzerrungen, die in den apikalen 4- und 2-Kammer-Ansichten1,3,10nicht visualisiert sind.
Wichtig ist, dass dieses Protokoll die Verwendung von fortgeschrittenen Messungen und Auswertungen hervorhebt, wie z. B. der linken Ventrikeldehnung und der Dehnungsrate, die durch Speckle-Tracking bewertet wird, um vollständigere Informationen über das Verhalten der Myokardfasern zu erhalten1,3. Für eine genauere Dehnungs- und Dehnungsratenauswertung sind die Optimierung der Bildqualität, maximierungen der Bildrate und die Minimierung der Spitzenverkürzung erforderlich. Midwall global Longitudinal Stamm wird verwendet, da es mit mehr veröffentlichten verfügbaren Daten einverstanden ist und wurde in mehreren klinischen Studien gezeigt, robust und reproduzierbar10. Die in das Gerät integrierte elektrokardiographische Überwachung ist sehr anfällig für Artefakte, was eine Einschränkung ist. Auch ist es sehr wichtig zu sagen, dass der funktionelle oder hämodynamische Herzstatus der Ratte von Variablen wie Temperatur, Blutdruck und Herzfrequenz4,5,6,7,8,9,13,14,17abhängen kann.
Da die Auflösung mit der Sondenfrequenz zusammenhängt, wird erwartet, dass zukünftige Entwicklungen höhere Frequenzsonden und damit eine höhere Auflösung und Bilddefinition in nicht-invasiver kardiovaskulärer Bildgebung bei Kleintieren entwickeln, mit dieser Art von Ausrüstung. Die Standardisierung von Methoden und Messungen wird in diesem Forschungsbereich als kritisch angesehen, da eine genauere echokardiographische Diagnose experimenteller Rattenmodelle erreicht wird und ein besseres Verständnis der Molekularbiologie des menschlichen Kardiovaskulärs erreicht wird. Krankheiten.
Disclosures
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Acknowledgments
ARSP und ATP werden von den Stipendien SFRH/BD/121684/2016 und SFRH/BPD/123181/2016 bzw. von Fundaéo para a Ciéncia e Tecnologia unterstützt.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 1 mL | SOL M | 1612912 | |
| Lubrithal gel (10 mg) | 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 120 V | K&H Manufacturing inc. | 655199010608 | |
| Ultrasound Gel | Parker Laboratories | REF 01-08 | |
| Ultrasound machine | GE Medical Systems | VIVID T8 | |
| Underpads | Henry Schein | 900-8132 |
References
- Armstrong, W. F., Ryan, T. Feigenbaum's Echocardiography. , 7th Edition, Lippincott Williams & Wilkins. (2010).
- Douglas, P. S., et al. ACCF/ASE/ACEP/ASNC/SCAI/SCCT/SCMR 2007 appropriateness criteria for transthoracic and transesophageal echocardiography: a report of the American College of Cardiology Foundation Quality Strategic Directions Committee Appropriateness Criteria Working Group, American Society of Echocardiography, American College of Emergency Physicians, American Society of Nuclear Cardiology, Society for Cardiovascular Angiography and Interventions, Society of Cardiovascular Computed Tomography, and the Society for Cardiovascular Magnetic Resonance endorsed by the American College of Chest Physicians and the Society of Critical Care Medicine. Journal of the American College of Cardiology. 50 (2), 187-204 (2007).
- Otto, M. C. Textbook of Clinical Echocardiography. , 6th Revised Edition, Elsevier - Health Sciences Division. (2018).
- Liu, J., Rigel, D. F. Echocardiographic examination in rats and mice. Cardiovascular Genomics. Methods in Molecular Biology (Methods and Protocols). 573, 139-155 (2009).
- Ram, R., Mickelsen, D. M., Theodoropoulos, C., Blaxall, B. C. New approaches in small animal echocardiography: imaging the sounds of silence. American Jounal of Physiology- Heart and Circulatory Physiology. 301 (5), H1765-H1780 (2011).
- Aronsen, J. M., et al. Noninvasive stratification of postinfarction rats based on the degree of cardiac dysfunction using magnetic resonance imaging and echocardiography. American Jounal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 312 (5), H932-H942 (2017).
- Forman, D. E., Cittadini, A., Azhar, G., Douglas, P. S., Wei, J. Y. Cardiac morphology and function in senescent rats: gender-related differences. Journal of the American College of Cardiology. 30 (7), 1872-1877 (1997).
- Walker, E. M. Jr, et al. Age-associated changes in hearts of male Fischer 344/Brown Norway F1 rats. Annals Of Clinical And Laboratory Science. 36 (4), 427-438 (2006).
- Watson, L. E., Sheth, M., Denyer, R. F., Dostal, D. E. Baseline echocardiographic values for adult male rats. Journal of the American Society of Echocardiography. 17 (2), 161-167 (2004).
- 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. Journal of the American Society of Echocardiography. 28 (1), 1-39 (2015).
- Galderisi, M., et al. Standardization of adult transthoracic echocardiography reporting in agreement with recent chamber quantification, diastolic function, and heart valve disease recommendations: an expert consensus document of the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 18 (12), 1301-1310 (2017).
- Nagueh, S. F., et al. Recommendations for the Evaluation of Left Ventricular Diastolic Function by Echocardiography: An Update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 29 (4), 277-314 (2016).
- Weytjens, C., et al. Doppler myocardial imaging in adult male rats: reference values and reproducibility of velocity and deformation parameters. European Journal of Echocardiography. 7 (6), 411-417 (2006).
- Scheer, P., et al. Basic values of M-mode echocardiographic parameters of the left ventricle in outbreed Wistar rats. Veterinarni Medicina. 57 (1), 42-52 (2012).
- Lancellotti, P., et al. Recommendations for the echocardiographic assessment of native valvular regurgitation: an executive summary from the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 14 (7), 611-644 (2013).
- Albrecht, M., Henke, J., Tacke, S., Markert, M., Guth, B. Influence of repeated anaesthesia on physiological parameters in male Wistar rats: a telemetric study about isoflurane, ketamine-xylazine and a combination of medetomidine, midazolam and fentanyl. BMC Veterinary Research. 10, 310 (2014).
- Dragoi Galrinho, R., et al. New Echocardiographic Protocol for the Assessment of Experimental Myocardial Infarction in Rats. Maedica (Bucharest). 10 (2), 85-90 (2015).
