Method Article

Transtorasik Ekokardiyografi ile Pulmoner Arter Konstrüksiyon Fare Modeli sağ ventrikül yapı ve fonksiyonlarının değerlendirilmesi

DOI:

10.3791/51041

⸱

February 3rd, 2014

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Cardiac Muscle Research Labratory, Cardiovascular Division, Brigham and Women’s Hospital, Harvard Medical School, 2Cardiovascular Department, Chang Gung Memorial Hospital

* These authors contributed equally

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Sağ ventrikül (RV) işlev bozukluğu, kardiyovasküler hastalığın patojenezine önemli olan, ancak sınırlı yöntemler ile değerlendirilmesi için kullanılabilir. Ultrason görüntülemede son gelişmeler boyuna RV çalışmada non-invaziv bir ve doğru bir seçenek sunar. Bu yazıda, detay RV basıncı aşırı bir fare modeli kullanılarak bir adım-adım ekokardiyografi yöntemi.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gelişen klinik veriler RV disfonksiyonu kardiyovasküler hastalığı ve kalp yetmezliği 1-3 patogenezinde kritik olduğunu fikrini desteklemektedir. Ayrıca, RV önemli pulmoner arter hipertansiyonu (PAH) ve solunum sistemi hastalıklarında da etkilenir. Buna ek olarak, RV sol ventrikül (LV) disfonksiyonu, kapak hastalığı veya RV infarktüsü 4 dahil olmak üzere kalp patolojileri, için oldukça duyarlıdır. Kalp hastalıklarının patogenezinde RV rolünü anlamak için, yapısal olarak ve fonksiyonel olarak RV ulaşmak için güvenilir ve invazif olmayan bir yöntem gereklidir.

A noninvaziv trans-torasik ekokardiyografi (TTE) tabanlı metodolojisi kurulmuş ve yetişkin farelerde RV yapısı ve fonksiyonu dinamik değişiklikleri izlemek için valide edilmiştir. RV stres empoze etmek için, pulmoner arter daralması (PAC) bir cerrahi modeli çalışan ve yüksek frekanslı bir ultrason microimaging kullanılarak, 7 günlük bir süre boyunca ölçülen yanıt RVsistemi. Sahte ameliyat fare ise kontrol olarak kullanılmıştır. Görüntüler (ameliyat öncesi) başlangıçta hafif anestezi farelerde elde edilmiştir, günlük 0 (hemen cerrahi sonrası), 3. gün ve 7. günde (cerrahi sonrası). Veri yazılımını kullanarak çevrimdışı analiz edildi.

Sürekli, farelerde elde edilen (RV duvar kalınlığı, diyastol sonu ve sistol sonu boyutları dahil) RV yapısı, güvenilir ve tekrarlanabilir ölçüm için izin ve fonksiyon edilebilir birkaç akustik camlar (B, M, ve Renkli Doppler modları), ( fraksiyonel alan değişimi, fraksiyonel kısalma, PA zirve hızı, ve pik basınç gradyan), normal farelerde ve PAC takip.

Bu yöntemi kullanarak, PAC kaynaklanan basınç gradyanı doğru Renkli Doppler modunu kullanarak gerçek zamanlı olarak ölçüldü ve Millar yüksek kalitede mikro uçlu kateter doğrudan basınç ölçümlerine benzer oldu. Birlikte alındığında, bu veriler göstermektedir ki, çeşitli compl elde edilen RV ölçümlerekokardiyografi kullanarak imentary izleme, güvenilir, tekrarlanabilir ve RV yapısı ve işlevi ile ilgili anlayışlar sağlayabilir. Bu yöntem, RV kardiyak disfonksiyon rolünün daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tarihsel olarak, kalp yetmezliği prognostik değerlendirilmesi ekokardiyografi yoluyla görüntüye kolay LV, odaklanmıştır. Ekokardiyografi ile sol ventrikül yapı ve fonksiyonları üzerine çok sayıda çalışma LV yapısı normal değerlerin kurulmasına yol açtı ve 1,5,6 işlev var. Bunlar LV 7 ayrıntılı olarak bölmeler ve geometri görsel sınırlandırılmasını sağlayacak şekilde iki boyutlu ve Renkli Doppler görüntülerden elde edilen boyut ve LV sistolik fonksiyon ölçümleri büyük önem taşımaktadır. M-Mode genellikle farelerde LV boyutları ve fraksiyonel kısalma (FS) ölçmek için kullanılır. Gözlemciler arası ve gözlemci içi değişkenlik bu modu kullanarak çap ölçümleri için düşük, ama duvar kalınlığı ölçümleri 7 oldukça değişken olma eğilimindedir. Renk (PW veya Renkli Doppler) ile birlikte titreşim Doppler kapak yetersizliği 8,9 değerlendirmek için kullanılır olmuştur.

LV benzer şekilde, RV önemli bir rol oynar ve önemli bir pkardiyopulmoner hastalık 1,7,10 ile tutulmuş hastalarda morbidite ve mortalite REDİKTÖR. Ancak, RV ekokardiyografik değerlendirme doğal olarak karmaşık bir şekil 5,11 ve retrosternal konumu nedeniyle zorlu engeller ultrason dalgaları 8,9 olduğunu. RV LV etrafında hilal şeklinde bir yapı sarma ve alçak basınç ve pulmoner damar 6 direnç alışık ince duvarlar ile kompleks bir yapıya sahiptir. Yüksek damar direnci (PVR) üstesinden gelmek için, RV ilk boyutu artar ve hipertrofilerini maruz kalır. Pulmoner hipertansiyon veya pulmoner vasküler hastalığı gibi kronik hastalıklarda, RV sonunda sistolik ve diyastolik fonksiyon 4,5,10 bozulması sonucu, ilerleyici dilatasyon uğrar.

Ekokardiyografi klinik tanı yeteneği bulunan bazı sınırlamalara rağmen tarama ve PAH tanısında önemli bir rol oynar. Ana avantaj,Bu TTE invaziv olmayan ve bu sedasyon hafifçe üzerinde gerçekleştirilir, ya da bilinçli hayvanların 9 edilebilir yatmaktadır. TTE da PA baskıların makul bir tahmin, hem de yapı ve işlev RV 12,13 değişiklikler devam eden bir değerlendirme sağlar. Nedeniyle 5-12 mm, yüksek kare hızları (fazla 300 kare / sn) ve yüksek örnekleme oranları derinlikte yaklaşık 50 mikron eksenel çözünürlük sağlayan yüksek frekanslı mekanik probların geliştirilmesini içerir TTE teknik gelişmeler, için , ekokardiyografi hızla daralan küçük ölçekli fare kalp 8,11 görüntüleme için bir seçim aracıdır.

2 boyutlu (2D), kısa ve uzun aks, M-mod ve Doppler akustik pencereleri dahil olmak üzere birden çok kez kullanarak RV işlevi uzunlamasına izlenmesi RV anatomi ve fonksiyonu tamamlayıcı bilgi vermek. Topluca, bu metodoloji fizyoloji ve patolojik ortamda RV hemodinamiklerinin tam boyuna değerlendirmesini izin 4,7.

Bu yazıda, RV anatomik ve farelerde PAC sekonder fonksiyonel değişiklikleri karakterize etmek için noninvaziv TTE kullanarak ayrıntılı adım-adım metodoloji sağlar.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Cerrahi Prosedür

  1. 8 haftalık erkek C57BL / 6 fareleri elde ve herhangi bir deneysel işlemler yapılmadan önce bir hafta boyunca acclimate.
  2. Önce görüntüleme, pulmoner arter tıkanıklığı AVMA kurallarına uygun olarak önce 14 açıklandığı gibi yapılır ve IACUC protokolleri onaylanmıştır.
    Ekokardiyografik Images Acquisition ve Ölçümler
    Kullanılan tüm kısaltmalar, Tablo 1 'de özetlenmiştir.

1.. Parasternal Uzun Eksen (plax) M Modu View RV Odası Ölçü, fraksiyonel kısalma (FS) ve RV Duvar Kalınlığı Edinme

  1. Tam LV parasternal uzun eksen görünümü elde etmek için B Mod ayarını kullanın. Platform üzerinde sırtüstü pozisyonda yatarken hayvan (Dipnot 6.1. Ve 6.2. Bakınız), çentik kaudal yönü işaret ile sol parasternal hattına saat yönünün yaklaşık 30 ° açı ile hayvan üzerinde 40 MHz ultrason probu (MS550D) konumuna ( (Şekil 1D) y-ekseni boyunca eğerek prob açısını ayarlayın.
  2. M Modu için uygun yerler (RV, AG, OG, Ao, LA) Şekil 2A ve 2B'de gösterildiği gibi açıkça canlandırırlar, anahtarı bir kez. Bir gösterge çizgisi M Modu ayarında ekranda gösterecektir. Hattı (Şekil 2A ve B) bir dönüm noktası olarak Ao kullanarak RV odasının geniş kısmına geçmesi yerleştirilmiş olmalıdır.
  3. Bu görünümde, RV duvar ve IVS açıkça görünür olmalıdır. Odak derinliği RV odasının merkezinde yatıyor emin olun. Ölçüm RV odası boyut, FS ve çizgi dışı RV duvar kalınlığı için cine mağaza ile veri kaydı. M Mode görüntü örnekleri Şekil 2C ve 2D 'de gösterilmiştir. (6.3 Not bakınız.)

2. Mid parasternal kısa eksen GörüntüleFraksiyonel Alan Değişiklikleri (FAC) elde papiller Seviyesi

  1. (Şekil 1A), yukarıda anlatılan konumundan, B Mode geçmek ve 90 ° parasternal kısa eksen görünümü (Şekil 1B) elde etmek için saat yönünde çevirin prob. Sternum obstrüktif görünümünü önlemek için biraz prob x-ekseni boyunca prob İpucu.
  2. Orta papiller seviyesi elde etmek için prob y-ekseni boyunca hafifçe yukarı ve aşağı hareket ettirin (6.4 Not bakınız.)
  3. Bu görünümde, papiller kas tipik olarak 2 ve 5:00 konumda (Şekil 3) yer almaktadır.

3. Aort Kapak Level (RV PSAX Aort Düzeyi) de parasternal kısa eksen View RV duvar kalınlığı ve PA Tepe Velocity Edinme

  1. Aort kapak kesiti pencerenin ortasında gösterene kadar (Şekil 1B), yukarıda tarif edilen bir konumdan, kafatası doğru y-ekseninde hareket prob.
  2. Sağ ventrikül çıkış tract (RVOT) Şekil 4A ve 2 B gösterildiği gibi triküspid RA RV ayıran ile bir hilal şeklinde bir yapı olarak üstünde görünür olmalıdır. Off line RV duvar kalınlığı ölçümü için cine mağaza kullanarak verileri kaydedin. (6.5 Not bakınız.)
  3. Aynı konumda kalır. (6.6 Not bakınız.)
  4. Renkli Doppler moduna geçiş ve bir kap içinde akış yönüne sarı PW-noktalı çizgi, paralel yerleştirin. Mavi ve kırmızı renkler (Şekil 4C ve 4 D) sırasıyla, uzak ve sonda doğru akış gösterir unutmayın.
  5. Pulmoner kapakçıkların ucunda PW imleci yerleştirin. (6.7 Not bakınız.) Rekor verileri cine mağaza ile. Off line PA Zirve hızını ölçmek.

4. Pensilvanya Tepe Velocity Edinme RV ve PA Parasternal Uzun eksen Görünüm Modifiye

  1. B Modu ayarı devam, prob (MS550D veya MS250 konumlandırmak) Doğru Parasternal hattı (Şekil 1C) ve yavaş yavaş başlık Şekillerde gösterildiği gibi net bir şekilde aorta üzerinde PA geçiş görselleştirmek için farelerin göğüs bölgesine sonda (Şekil 1D) ve y-ekseni üzerinde prob yaklaşık 30-45 ° açıya Şekil 5A ve B 5.
  2. Renkli Doppler moduna geçiş ve kabın (Şekiller 5C ve 5 D) akış yönüne sarı PW-noktalı çizgi, paralel yerleştirin. Pulmoner kapakçıkların ucunda PW imleci yerleştirin. Cine deposunu kullanan Record veri (. 6.6 Dipnot) ve off line PA Zirve hızını ölçmek.

5. Veriler ve Analiz Hesaplama

  1. RV duvar kalınlığı (Protokol 3) yukarıda tarif edildiği gibi RV PSAX aort seviyesi elde edilen B Modu verilerinden hesaplanabilir. Şekil 6'da pembe bölgede gösterildiği gibi (diastole RV duvarın alanı izlemek için 2B alan izleme aracı seçin.) Daha sonra, (Şekil 6'da mavi çizgilerle gösterildiği gibi) sağ ventrikül çıkış yolu çeperinin iç ve dış çevreleri iz mesafesi izleme aracını kullanın. Iç ve dış çevreleri ortalamasını alın. Denklemi kullanarak figure-protocol-1 Biz RV Duvar (RVW) kalınlığı hesaplamak. (6,8 Not bakınız.)
  2. Diğer standart parametreler için, ilgili gelen el kitaplarına bakın veri analizi gerçekleştirmek için üretmektedir.

6. Notlar

  1. Tüm görüntüler Vevo 2100 sistemi kullanılarak toplanır. Benzer görüntüler diğer üreticilerin ultrason görüntüleme sistemleri kullanılarak elde edilebilir ve çeşitli ultrason araçların göreli artılarını ve eksilerini önceden 8,12,15 karşılaştırılmıştır. Tüm görüntüler mümkünse kör bir şekilde elde edilmiş ve analiz edilmesi tavsiye edilir.
  2. Bu tür bir kısa d olarak anestezi doğru seçimi,inhale izofluran (% 2-3 ikna etmek, ve% 1.0 korumak için) bir araya getirilir bize tekrarlanabilir ve tutarlı bazal ve pulmoner arteriyel algılamasını sağlayan, (500 atım / dk üzerinde) normal fizyolojik oranlarda kalp atışı bakım çok önemlidir Çalışmada sistolik basınç.
  3. (> 200 kare / sn) mümkün olabilecek en yüksek kare hızında veri toplamak için emin olun.
  4. Büyük odası boyutu ile görünümü için arayın.
  5. Nedeniyle büyük ölçüde RV adlı retrosternal konumuna kaburga ve sternum tıkanması RV görüntülenmesi bu yöntemle mükemmel görüntüler elde etmek için tek ve en büyük engeldir. Hayvan veya sonda yeniden konumlandırarak, bir operatör sternum blok üstesinden gelmek ve RV gerekli görüşlerini alabilirsiniz. Bu hayvanın fizyolojisi bağlı olarak 5-15 dakika sürebilir.
  6. MS550D prob PAC önce sham ve farelerde kullanılan ve 40 MHz prob rekor yetenekli beri MS250 için sonda geçmeniz gerekebilir300-1,500 m / sn zirve hızı, MS250 4.000 mm / sn hız parkı kadar çekim yapabiliyor oysa.
  7. Bu PA tepe hızının doğru ölçümü için 20 ° 'den daha az bir prob açısına sahip kabul edilebilir.
  8. RV duvar kalınlığı ve alan / boyutlarının tutarlı ölçümler hem uzun ve kısa eksen, birden akustik pencere kullanılarak yapılmıştır. Bu pencerelerin bazılarının seçim operatörün deneyim bağlıdır, ve farklı istatistiksel sonuçlarına katkıda olabilir değişkenliği için hesap verebilecek.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışmada, taban ekokardiyografi ameliyat öncesi 48 saat uygulandı. Fareler iki gruba randomize edildi. Fareler pulmoner arter tam tıkalı, (PAC) ve sahte işlemleri (Sham) aldı. Ekokardiyografi cerrahi prosedür takip edilerek, 0, 3 ve 7 de uygulandı. Hayvanlar son ekokardiyografi hemen sonra öldürüldü ve kalp histolojik değerlendirme için hasat edilmiştir. Kateterizasyon alt grup basınç kateteri ile RVSP ölçmek için PAC farelerinin (sırasıyla, n = 3 ve 2 gün 0 ve 7) olarak gerçekleştirilmiştir.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu TTE farelerde RV yapı ve fonksiyonunun değerlendirilmesi için rutin bir hassas ve tekrarlanabilir bir yöntem sağladığını gösterir. TTE'nin çıkmasından önce, RV çalışmaları büyük ölçüde sağ kalp kateterizasyonu, bir terminal ve invaziv prosedür 6,9,11,17 aracılığıyla RVSP ölçümü üzerinde duruldu.

Önceki raporlar sağ kalp ölçümleri 3,4,11,17-19 gerçekleştirmek için çeşitli teknikler tarif edilmiştir. Ancak, önceki çalışmaların çoğunluğu RV boyutunu ve oldukça nicel...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ifşa hiçbir şey yok.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Biz örnek teknik destek için Fred Roberts ve Chris Beyaz ederim. Biz bu iş için enstrümantasyon ve fonları ile sağlamak için Brigham Kadın Hastanesi Kardiyovasküler Fizyoloji Core teşekkür. Bu çalışma enstitünün tarafından kısmen desteklenen HL093148, HL086967 ve HL 088533 (RL), K99HL107642 ve Ellison Vakfı (SC) verir.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Yüksek Frekanslı UltrasonFUJIFILM VisualSonics, Inc.Vevo 2100
Yüksek Frekanslı Mekanik DönüştürücüFUJIFILM VisualSonics, Inc.MS250, MS550D, MS400
Millar Mikro Basınçlı KateterMillarSPR-1000

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Anavekar, N. S., et al. Usefulness of right ventricular fractional area change to predict death, heart failure, and stroke following myocardial infarction (from the VALIANT ECHO Study). Am. J. Cardiol. 101, 607-612 (2008).
  2. Berger, R. M., Cromme-Dijkhuis, A. H., Witsenburg, M., Hess, J. Tricuspid valve regurgitation as a complication of pulmonary balloon valvuloplasty or transcatheter closure of patent ductus arteriosus in children < or = 4 years of age. Am. J. Cardiol. 72, 976-977 (1993).
  3. Marwick, T. H., Raman, S. V., Carrio, I., Bax, J. J. Recent developments in heart failure imaging. JACC Cardiovasc. Imaging. 3, 429-439 (2010).
  4. Souders, C. A., Borg, T. K., Banerjee, I., Baudino, T. A. Pressure overload induces early morphological changes in the heart. Am. J. Pathol. 181, 1226-1235 (2012).
  5. Karas, M. G., Kizer, J. R. Echocardiographic assessment of the right ventricle and associated hemodynamics. Prog. Cardiovasc. Dis. 55, 144-160 (2012).
  6. Lindqvist, P., Calcutteea, A., Henein, M. Echocardiography in the assessment of right heart function. Eur. J. Echocardiogr. 9, 225-234 (2008).
  7. Rudski, L. G., et al. Guidelines for the echocardiographic assessment of the right heart in adults: a report from the American Society of Echocardiography endorsed by the European Association of Echocardiography, a registered branch of the European Society of Cardiology, and the Canadian Society of Echocardiography. J. Am. Soc. Echocardiogr. 23, 685-713 (2010).
  8. Scherrer-Crosbie, M., Thibault, H. B. Echocardiography in translational research: of mice and men. J. Am. Soc. Echocardiogr. 21, 1083-1092 (2008).
  9. Thibault, H. B., et al. Noninvasive assessment of murine pulmonary arterial pressure: validation and application to models of pulmonary hypertension. Circ. Cardiovasc. Imaging. 3, 157-163 (2010).
  10. Polak, J. F., Holman, B. L., Wynne, J., Right Colucci, W. S. ventricular ejection fraction: an indicator of increased mortality in patients with congestive heart failure associated with coronary artery disease. J. Am. Coll. Cardiol. 2, 217-224 (1983).
  11. Tanaka, N., et al. Transthoracic echocardiography in models of cardiac disease in the mouse. Circulation. 94, 1109-1117 (1996).
  12. Benza, R., Biederman, R., Murali, S., Gupta, H. Role of cardiac magnetic resonance imaging in the management of patients with pulmonary arterial hypertension. J. Am. Coll. Cardiol. 52, 1683-1692 (2008).
  13. Lang, R. M., et al. Recommendations for chamber quantification. Eur. J. Echocardiogr. 7, 79-108 (2006).
  14. Tarnavski, O., McMullen, J. R., Schinke, M., Nie, Q., Kong, S., Izumo, S. Mouse cardiac surgery: comprehensive techniques for the generation of mouse models of human diseases and their application for genomic studies. Physiol. Genomics. 16, 349-360 (2004).
  15. Schulz-Menger,, et al. Standardized image interpretation and post processing in cardiovascular magnetic resonance: Society for Cardiovascular Magnetic Resonance (SCMR) Board of Trustees Task Force on Standardized Post Processing. J. Cardiovasc. Magn. Reson. 15, 35(2013).
  16. Williams, R., et al. Noninvasive ultrasonic measurement of regional and local pulse-wave velocity in mice. Ultrasound Med. Biol. 33, 1368-1375 (2007).
  17. Senechal, M., et al. A simple Doppler echocardiography method to evaluate pulmonary capillary wedge pressure in patients with atrial fibrillation. Echocardiography. 25, 57-63 (2008).
  18. Frea, S., et al. Echocardiographic evaluation of right ventricular stroke work index in advanced heart failure: a new index. J. Card. Fail. 18, 886-893 (2012).
  19. Pokreisz, P. Pressure overload-induced right ventricular dysfunction and remodelling in experimental pulmonary hypertension: the right heart revisited. Eur. Heart J. Suppl. , H75-H84 (2007).
  20. Bauer, M., et al. Echocardiographic speckle-tracking based strain imaging for rapid cardiovascular phenotyping in mice. Circ. Res. 108, 908-916 (2011).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Right Ventricular FunctionPulmonary Artery ConstrictionTransthoracic EchocardiographyMouse ModelRV Wall ThicknessFractional Area ChangeColor Doppler ModeHigh Frequency UltrasoundParasternal Long AxisPulmonary Artery Peak Velocity

Related Articles