Kuzularda Kardiyak Fonksiyon ve Pulmoner Hipertansiyonun Ekokardiyografi Değerlendirmesi

Özet

Bu protokol, evrilen bronkopulmoner displaziyi içeren bir kuzu modelinde kalp yapısı, fonksiyonu ve pulmoner hipertansiyonun ekokardiyografi değerlendirmesini açıklar. Bu yöntem, kardiyopulmoner hastalığın seri değerlendirmesini mümkün kılar ve diğer büyük hayvan yenidoğan ve yetişkin kardiyovasküler hastalık modellerine uygulanabilir.

Özet

Erken doğum, kalp fonksiyonunun bozulması ve kalp yapısının değişmesi gibi kardiyak işlevsizliklerle güçlü bir şekilde ilişkilidir; bu da ilerleyici kalp yetmezliği ve diğer kısa ve uzun vadeli hastalıklara yol açabilir. Ancak, erken doğan bebeklerde kalp fonksiyon bozukluğunun doğal öyküsü iyi tanımlanmamıştır. Bronkopulmoner displazi ile ilişkili pulmoner hipertansiyon (BPD-PH) kuzu modelinde, kuzular 110–128 gebelik gününde (tam doğum yaklaşık 145 gündür) ve mekanik olarak ventilasyonla doğulur. Kuzular, BPD'nin ayırt edici özelliği olan akciğer histolojide alveolar basitleştirme ve ekokardiyografide akciğer damar direncinin artması gibi BPD-PH ile uyumlu olarak kardiyopulmoner komplikasyonlar geliştirir. Bu makale, erken ve eski erken doğumlu kuzularda (yaklaşık iki ay doğumdan sonrakı yaşa kadar) ekokardiyografi ile kardiyak morfometri ve fonksiyonunun seri değerlendirmesi protokolünü açıklar. Protokol, Amerikan Ekokardiyografi Derneği'nin yönergelerine uyarlanarak geliştirilmiştir. Ekokardiyografi, entübe edilmiş ve orta derecede sedasyona sahip kuzularda yatak başı ultrason sistemi kullanılarak seri olarak yapılır. Her ekokardiyografik değerlendirmede atriyal ve ventriküler boyutlar, sağ ve sol ventriküler fonksiyon ile PH ile ilgili ölçümler elde edilir. Ölçümler tekrarlanabilir ve klinik durumla ilişkilidir. Kuzularda kalp yapısı ve fonksiyonunu değerlendirmek için yapılan bu ekokardiyografi protokolü, BPD-PH'nin karakterizasyonunu ve terapötik yaklaşımların değerlendirilmesini sağlar.

Giriş

Bronkopulmoner displazi ve pulmoner hipertansiyonun (BPD-PH) gelişimsel modeli, hem gelişimsel akciğer evresi hem de yenidoğan yoğun bakım ünitesinde (NICU) erken bebeklerin yaşadığı klinik bakım ortamını tekrarlar. BPD-PH evrasyonlu kuzu modelinde, kuzular 110 gebelikten (akciğer gelişiminin geç kanaliküler fazesi, 22–24 haftalık gebeliğe eşdeğer) döneme (145 d) kadar çeşitli gebelik yaşlarında doğulur ve mekanik olarak ventilasyonla verilir. Kuzular kardiyopulmoner hastalık gelişimi için altı aya kadar takip edilir. Bu model, preterm yenidoğanlarda oksijen açısından zengin gazla mekanik ventilasyondan kaynaklanan patofizyoloji ve histopatolojiyi özetlemektedir; bunlar arasında alveolar sadeleştirme ve kalınlaşmış^{septalar 1} dahildir. BPD-PH kuzu modelinin gücü, insan gelişimsel akciğer evrelerine benzerliği ve kuzuların nispeten büyük boyutunda olmasıdır; bu da sık kan alınmasına ve doğrudan^{NICU'dan ithal edilen klinik aletlerin} kullanılmasına olanak tanır. Burada, kuzularda kalp fonksiyonu ve pulmoner hipertansiyonun (PH) değerlendirilmesi için seri ekokardiyografi protokolünü rapor ediyoruz.

BPD-PH, erken doğumdan sağ çıkanlarda yaygın ve anlamlı bir kardiyopulmoner^{komplikasyondur 3,4,5}. Daha düşük gebelik yaşlarında ve doğum ağırlıklarında doğan bebekler BPD ve^{BPD-PH 3} için en yüksek risktedir. BPD-PH, erken doğum ve mekanik ile oksidatif stresin birkaç ay içinde damar yeniden yapılanmasına yol açtığı anormal akciğer gelişimi nedeniyle ortaya^{çıkar 4}. Bu, akciğer damar direncinin artmasına katkıda bulunur; sağ ventriküler zorlanmaya ve ağır vakalarda başarısızlığa yol açar; nihayetinde ilerleyen bebeklik ve erken çocuklukta morbidite ve ölüm oranı^{artırılır 5}.

Ekokardiyografi, hem sağ hem de sol ventriküllerin çeşitli anatomik ve fizyolojik özelliklerinin invaziv olmayan seri değerlendirmesine olanak tanır. Amerikan Ekokardiyografi Derneği, pediatrik transtorasik ekokardiyogramlar ^6,7 için kılavuzlar yayımlamıştır. BPD-PH gibi yenidoğan kuzu modeli gibi preklinik modeller için benzer kılavuzlar yoktur. Burada, yenidoğan kuzu modeli için değiştirilmiş bir ekokardiyografi protokolünü sunuyoruz. Kuzu göğsü ve karın bölmesinin anatomisi subkostal görüş elde etme yeteneğini sınırlarken, apikal ve parasternal görüşler kolayca elde edilebilir. Bu görüşler, ventriküler septal pozisyon, akciğer arter hızlandırma süresi (PAAT), triküspid halka düzlem sistolik eksisyona (TAPSE), triküspid regurgitasyon, sağ ventriküler (RV) fraksiyonel değişim alanı (FAC) ve sol ventriküler (LV) ejeksiyon fraksiyonu (EF) dahil olmak üzere birden fazla parametre kullanılarak kalp fonksiyonu ve PH'nın kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesini sağlar. Ayrıca, ekokardiyografik ölçümleri klinik durum ve kardiyak kateterizasyon sonuçlarıyla ilişkilendirerek, BPD-PH modelinde ekokardiyografinin invaziv olmayan bir kardiyak değerlendirme yöntemi olarak faydasını doğruladık.

Protokol

Tüm deneysel prosedürler, Utah Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanım Komitesi'nin hayvan bakımı ve eğitim standartlarına uygun şekilde gerçekleştirildi.

1. Prosedür kurulumu

1. Kuzunu yatar pozisyonda bir sapana yerleştirin.
2. Ekokardiyografı, bu protokolte tanımlanan çoğu ekokardiyografik bakış açısından kuzunun sol tarafına yerleştirin, aksi belirtilmedikçe.
3. Ultrason cihazını, askı kurulumunun başına doğru yerleştirin, böylece ekokardiyograf sol eliyle kontrollerle arayüz kurabilir ve dönüştürücüyü sağ elde tutar.
4. Kuzunun pozisyonunu almak için bir yardımcı kullanın, yardımcı kuzunun karşı tarafında konumlandırılsın. Transtorasik ekokardiyografik görüntü elde etmek için kullanılan deneysel kurulum ve kuzu pozisyonu için Şekil 1'e bakınız.
5. İşlem boyunca oksijen doygunluğunu (SpO₂), arterial kan basıncını ve kalp atış hızını takip edin. Eğer SpO₂ 2 dakika boyunca %<90 kalıyorsa, kalp atış hızı <60 vuruş olursa veya solunum hızı ventilatör ve oksijen fraksiyonu ayarlamalarına rağmen >100 nefes/dakika ise, ya da arterial kan basıncı işlem öncesi başlangıç seviyesinden %>15 düşerse, hayati belirtilerin stabilizasyonuna izin vermek veya işlemi sonlandırmak için işlemi durdurun.

Şekil 1. Kuzuda transtorasik ekokardiyografik görüntü alımı için deneysel kurulum. Kuzu pozisyonunu sapan içinde gösteren temsilci kurulum. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

2. Ultrason cihazı kurulumu

1. Tanımlayıcılar, kilo ve kan basıncı (sistolik, diyastolik ve ortalama) dahil olmak üzere konu bilgilerini kaydedin.
2. İstediğiniz dönüştürücüyü seçin. Kuzular için 12S (5–11 MHz) faz dizisi kardiyak dönüştürücü kullanın.
3. Varsa kalp görüntüleme için ultrason ön ayarlarını seçin.
   NOT: Ekokardiyografik alım sırasında tutarlı fizyolojik koşulları (örneğin kalp atış hızı, solunum durumu ve sedasyon seviyesi) koruyun, çünkü bu faktörler Doppler türevli ölçümleri etkileyebilir.

3. Kuzu pozisyonu ve dönüştürücü pozisyonu

1. Standart transtorasik ekokardiyografik görüntüler elde etmek için gereken hassas kuzu pozisyonu ve dönüştürücü pozisyonu, doğum öncesindeki gebelik yaşı, doğum sonrası yaş, akciğer şişmesi ve karın şişkinliğine bağlı olarak değişebilir.
2. Kuzunun sol bacağı doğal olarak göğsüne katlanmış ve sapanda dinlenerek sol aksil ve göğsün aşağıdan ortaya çıkmasıyla yatağa pozisyonda başlayın. Kuzunun sapan içindeki konumunu gerekli şekilde manipüle ederek en iyi görüşleri elde edin. Gerekirse, kuzunu sapan içinde kısmi veya tam sağ lateral dekubitus pozisyonuna yerleştirin.
3. Ultrason dalgalarının optimal iletimini sağlamak için dönüştürücü ucu ve kuzu göğsü duvarına ultrasonik jel uygulayın.
   NOT: Aşağıda açıklanan görünümler genellikle göğüsün daha ventral tarafındaki 3.–6. interkostal boşluklar arasında (yani göğsü doğru) elde edilir.

4. Standart apikal görüşler alın

NOT: Apikal görüşler erken ve vazimatken kuzularda daha kolay elde edilir. Deneyimimizde, kuzular 2 aydan fazla yaşlandıkça göğüs büyüyor ve kalp ucu göğüs duvarından daha uzaklaşıyor, bu da sol göğüs bölgesinden bu görüşleri elde etmeyi zorlaştırıyor.

1. Transdüseri 5.–6. interkostal uzaya konumlandırın.
2. Transdüseri sağ omza doğru yönlendirin.
3. Kuzunun sol kulağına doğru dorsal olarak gösteren dönüştürücü göstergesi ile başlayın.
4. Standart apikal dört odalı (A4C) görünümü elde etmek için, dönüştürücü kuyruğunu kaudal yelkenle yelpiştirin ve transdüseri gerektiğinde saat yönünde veya saat yönünün tersine döndürün; ta ki sağ ve sol ventriküllerin maksimum dış kenarları görünür hale gelsin, sağ ve sol atriumlar kısaltmadan görselleştirilsin. Optimal A4C görünümünde, triküspit ve mitral kapaklar görünür, ancak sol ventriküler çıkış yolu (LVOT) yoktur (Şekil 2A^)6,7.
5. A4C görünümü elde edildikten sonra aşağıdaki parametreleri elde edinin:
   1. RA ve LA boyutlarını, RV boyutlarını, RV FAC'ı, septal konumun öznel değerlendirmesini ve LV fraksiyon fraksiyonunu ölçmek için en az 3 kalp döngüsünü (5–7 döngü tercih edilir) bir sine-döngü kaydedin (bu da aşağıda açıklanan LV odaklı apikal iki odalı görünümü gerektirir)^6,7.
   2. TAPSE'yi ölçün, imcörü lateral triküspid halka ile hizalayıp M-mod ^{izini kaydederek 6,7,8}.
   3. Mitral Halkulyar Düzlem Sistolik Gezintisini (MAPSE) ölçün, imcörü lateral mitral halka ile hizalayıp M-modlu bir izleme^{kaydeterek 9}.
6. A4C görünümünü korurken, renk Doppler ekleyin ve imleci Doppler akışına mümkün olduğunca paralel konumlandırarak aşağıdaki parametreleri elde edin (ideal olarak <20° ensonasyon açısıydı):
   1. İlgi bölgesi kutusunu triküspid kapak üzerine yerleştirerek, imleci renk sinyaliyle paralel hizalamak, triküspid valf üzerinden renk sinyaliyle paralel hizalamak ve sürekli dalga Doppler izleme ^6,7 kaydederek triküspid regurgitasyon varlığını ve zirve hızını değerlendirin.
   2. İlgi bölgesi kutusunu mitral kapak üzerine yerleştirerek, imcörü mitral kapak üzerinden renk sinyaliyle paralel hizalayarak ve sürekli dalga Doppler izleme ^6,7,10 kaydederek mitral regurgitasyon varlığını ve zirve hızını değerlendirin.
   3. İlgi bölgesi kutusunu mitral valf girişi üzerine yerleştirerek, imcörü mitral kapak girişinden renk sinyaliyle paralel hizalayarak, diastol sırasında örnek kapısını açık mitral kapak yapraklarının uçlarına yerleştirerek (E/A oranı) mitral kapak giriş (E/A oranı) ölçün ve darbeli dalga Doppler izleme ^{6,7 kaydedin, 10}.
7. LV odaklı A2C görünümünü elde edin:
   1. A4C görünümünü ve dönüştürücünün apikal konumunu korurken, dönüştürücüyü LV ekseni boyunca saat yönünün tersine (yaklaşık 45°–90°) döndürün, ta ki RA ve RV ayrılana ve LV ile LA'yı gösteren LV A2C görünümü görünür hale gelene kadar (Şekil 2B).
   2. LV odaklı A2C görünümünde, Simpson'ın ^6,7,11 yöntemiyle LV fraksiyon fraksiyonu için gerekli olan en az 3 kalp döngüsü (5–7 döngü tercih edilir) bir sineko döngüsü kaydedin.
      NOT: Mitral regurgitasyon ve giriş açısından ek değerlendirmeler, LV odaklı A2C görünümünde, Adım 4.6.2 ve 4.6.3'te açıklanan yöntemlerle elde edilebilir.
8. LVOT odaklı apikal beş odalı (A5C) görünümünü elde edinin:
   1. Standart A4C görünümüne geri dönün ve dönüştürücüyü öne doğru eğerek hafif dönme ayarlamaları yaparak LVOT görünür hale gelince (Şekil 2C).
   2. İmleci LV çıkışına paralel hizalayarak, kapıyı aort kapak halkağına yakın konumlandırarak ve LVOT VTI'sini belirlemek için darbe dalgalı Doppler izleme elde ederek LVOT hız zaman integralı ölçün. Sol ventriküler kalp çıkışını (CO) yetişkinlerde tarif edildiği gibi, aşağıdaki^formül 6,7,12,13 kullanılarak tahmin etmek için VTI ve aort kapak halkası çapını (PLAX ile elde edilen ve aşağıda Adım 6.2.2'de açıklanan) kullanın:
      

Şekil 2. Kuzuda temsil apikal ve parasternal uzun eksenli ekokardiyografi görünümleri. (A) Standart apikal dört odalı (A4C) görünümü, sistol ucunda. (B) LV odaklı apikal iki odalı (A2C) görünüm, LV ve LA'yı son systole'de vurgular. (C) Sol ventriküler çıkış yolunu gösteren LVOT odaklı apikal beş odalı (A5C) görünüm. (D) Aort kapağı ve yükselen aortayı içeren parasternal uzun eksen (PLAX) görünümü. Ao, aorta; LA, sol atrium; LV, sol ventrikül; LVOT, sol ventriküler çıkış yolu; RA, sağ atriyum; Karavan, sağ ventrikül. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

5. Paraternal kısa eksenli görüşler elde edin (PSAX)

1. Transdüseri, göğüs gemiğine yakın 4. ve 5. interkostal boşluklar arasına yerleştirin; gösterge dorsal ve hafif kaudal olarak konumlandırılır.
2. PSAX görünümünü ince ayarla, dönüştürücüyü göğsünden uzaklaştırarak, her iki yönde hafif bir dönüş uygulayarak ve/veya dönüştürücü kuyruğunu kafatası veya kaudal olarak yelpiştirerek aort valfinin en yüzeyinin PSAX görünümü görünene kadar (Şekil 3A).
3. Aort kapak görünüşte merkeze alındığında, transdüser kuyruğunu sağ ventriküler çıkış yolu (RVOT) ve akciğer arter (PA) görünür hale gelene kadar yelpiyi açın (Şekil 3B). Renk Doppler ekleyin ve aşağıdakileri elde edin:
   1. PAAT'ı renkli Doppler kullanarak akış yönünü ve görüntü kalitesini değerlendirin, imleci akışa paralel hizalasın, kapıyı akciğer valfine yakın konumlandırın ve darbeli dalgalı Doppler izleme elde edin (Şekil 3D^)13,14.
   2. Patent ductus arteriosus'un varlığını ve akış yönünü renk Doppler ve darbeli dalga^{Doppler 15} kullanarak değerlendirin.
4. Aort kapak yüzeyinin PSAX görünümüne geri dönün ve dönüştürücü kuyruğunu başa doğru fanlatırarak mitral kapak seviyesinde PSAX görünümünü elde edersiniz. Orta papiller kasların seviyesine kadar yelpaze yapmaya devam edin (Şekil 3C).
   1. En az 3 kalp döngüsü (5–7 döngü tercih edilir) bir sine, intraventriküler septum pozisyonu ve kalınlığını değerlendirmek ve sol ventriküler end-sistolik eksantriklik indeksi (LVesEI) ile RV:LV son-sistolik çapı^{oranı 6,7} ölçmek için kaydolun.

Şekil 3. Kuzu ağacında temsil eden parasternal kısa eksenli ekokardiyografi görüşleri. (A) Aort kapak seviyesinde parasternal kısa eksenli görünüm. (B) Transdüser fanning'den sonra sağ ventriküler çıkış yolu (RVOT) ve akciğer arteriyi gösteren parasternal kısa eksenli görünüm. (C) Orta papiller kaslar seviyesinde elde edilen parasternal kısa eksenli görünüm. (D) Akciğer arter hızlandırma süresinin (PAAT) ölçümü için kullanılan pulmoner arterinin temsil darbeli dalga Doppler izi. Ao, aorta; AV, aort valfı; LA, sol atrium; PA, akciğer arter; PAAT, akciğer arteri hızlandırma süresi; karavan, sağ ventrikül; RVOT, sağ ventriküler çıkış yolu. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

6. Paraternal uzun eksen görünümleri (PLAX) elde edin

1. Transdüseri tekrar aort valfinin PSAX görünümüne geri getirin ve dönüştürücüyü yaklaşık 90° döndürerek göstergenin kafatası olarak konumlandırılarak PLAX görünümü elde edin (Şekil 2D).
   NOT: Transdör kuyruğunu sallamak LV ucunun daha fazla noktasını kranial olarak gösterirken, transdör kuyruğunu kaudal olarak sallamak LVOT ve yükselen aortanın daha fazlasını ortaya çıkarır.
   NOT: Her iki pozisyonda da dönüştürücü kuyruğunu yukarı (omurlara doğru) fanatlamak LV girişini ortaya çıkarırken, dönüştürücü kuyruğunu aşağı (bacaklara doğru) fanatlamak LVOT, aort valfi ve yükselen aortanın daha fazlasını ortaya çıkarır.
2. PLAX görünümünde, aşağıdaki parametreleri elde edinin:
   1. LV kısaltma kesimi, imleci LV'nin uzun eksenine dik hizalayarak orta ventrikülde LV'nin küçük eksenini kesecek şekilde hizalayarak ve M-mod izleme ^6,7 kaydetmesini sağlar.
   2. LVOT ve aort valfini görselleştirmek için PLAX görünümünü optimize ederek aort kapak halkası çapını ölçün. En az bir kalp döngüsünü kaydetmek için, aort valfi halkağının çapını son sistol noktasında ölçmek için kaydedin. Bu değeri VTI ile birlikte kullanarak kalp çıkışını tahmin etmek için kullanın;^{daha önce} 6,7,12,13 olarak belirtildiği gibi.

7. Sağ göğüs bölgesinden ek görüntüler alın

1. Yukarıda açıklanan benzer yöntemlerle sağ göğüs bölgesinden ek PSAX ve PLAX görünümleri alın.

Sonuçlar

Amerikan Ekokardiyografi Derneği (ASE) pediatrik ekokardiyografi kılavuzlarında önerilen standart görüşlerin çoğu kuzularda elde edilebilir. Standart A4C görünümü, A2C görünümü ve LVOT dahil A5C görünümü görselleştirilebilir (Şekil 2A–2C). LVOT dahil olmak üzere parasternal uzun eksen görünümü de mümkündür (Şekil 2D). Aort kapağı, akciğer arteri ve papiller kaslar seviyesinde görünümler dahil olmak üzere paraste...

Tartışma

Ekokardiyografi, BPD-PH evrilen kuzularda (gestasyon yaşına göre yaklaşık iki aya kadar düzeltilmiş erken ve eski erken doğumlu kuzular dahil) kalp yapısı, fonksiyonu ve PH'ı değerlendirmek için invaziv olmayan bir yöntem sunar. Yenidoğan kuzularında ekokardiyografinin kritik bir yönü, yerleşik kılavuzlara dayalı standartlaştırılmış bir protokolün kullanılması ve insan bebeklerde klinik olarak kullanılan görüntü alımı ve ölçüm için aynı titizlik ve en iyi uygulamaların uygulanmasıdır.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
Phased-array cardiac transducer	GE	H44901AB	12S-RS prob; 4.5–12.0 MHz
Sling for animal positioning	Made on site from heavy-duty fabric	N/A	Imaging sırasında kuzunu yüzüstü pozisyonda desteklemek için kullanılır
Ultrasound gel	Parker Laboratories, Inc.	PLI 01-08	Aquasonic 100 ultrasonik iletim jeli
Ultrasound imaging system	GE	H48232DM	Vivid iq Vet v208