تقييم الموجات فوق الصوتية وبناء من الشريان التاجي تدفق وتدفق التاجي الاحتياطي باستخدام نموذج الزائد الضغط في الفئران

1Cardiac Muscle Research Laboratory, Cardiovascular Division, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, 2Division of Cardiovascular Medicine, Chi-Mei Medical Center, Tainan
* These authors contributed equally
Published 4/13/2015
0 Comments
  CITE THIS  SHARE 
Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Summary

Cite this Article

Copy Citation

Chang, W. T., Fisch, S., Chen, M., Qiu, Y., Cheng, S., Liao, R. Ultrasound Based Assessment of Coronary Artery Flow and Coronary Flow Reserve Using the Pressure Overload Model in Mice. J. Vis. Exp. (98), e52598, doi:10.3791/52598 (2015).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Introduction

السريرية تضيق الأبهر (AS) هو معروف جيدا لتعزيز زيادة مطردة في البطين الأيسر (LV) حمولة تلوية. للتعويض عن هذا ارتفاع مزمن تحميل الدورة الدموية، LV تضخم (LVH) تستتبعه باعتباره 1،2 ردا على التكيف. وكثيرا ما يرتبط تطور تضخم البطين الأيسر مع تشوهات في دوران الأوعية الدقيقة التاجي. ويعتقد أن خلل الأوعية الدموية الدقيقة يساهم في نقص التروية المزمن في هؤلاء المرضى 5. بالإضافة إلى تدفق التاجي 3،4، احتياطي تدفق التاجي (CFR) يمثل التغيير الوظيفي للشرايين التاجية 1،3 ويعرف بأنه نسبة القصوى سرعة تدفق في احتقان في الأساس سرعة تدفق أو يستريح تدفق سرعة 4،6،7. وانخفضت CFR خلال LV إعادة عرض 1-3،5-9، ويستخدم كمؤشر لمدى شدة وظيفية من اختلال وظيفي التاجي 1،10،17. ومن المعروف أن يكون ضعف في أشكال عديدة من تمدد عضلة القلب 10 وأيضا الصورة التاجيةtenosis 6. CFR هو أيضا علامة النذير لنتائج سريرية الفقيرة 12.

ويرافق إعادة عرض LV في تحديد الخلل في القلب مثل نقص التروية أو LVH أيضا تليف واسع النطاق، والتغيرات في دوران الأوعية الدقيقة التاجي وسماكة الشرايين التاجية 1،2. ونتيجة لهذه التغييرات في علم وظائف الأعضاء التاجي، هناك إعادة عرض المرجح الشرايين التاجية. وهذا يساعد على التخفيف من آثار انخفاض انتشار الأوكسجين وLV اختلال وظيفي الانبساطي التي يمكن أن تؤدي في التعرض للعضلة القلب نقص تروية 1،2،13.

الفئران المعدلة وراثيا هي الآن أداة الفحص سائدة على نطاق واسع لمحاكاة الظروف الأمراض البشرية مثل تصلب الشرايين التاجية 5،7،10،12،17. ولا سيما نموذج الزائد الضغط في الفئران وقد درس على نطاق واسع 14،17. وقد تبين أن نموذج انقباض عبر الأبهر (TAC) لتترافق مع تليف واسع النطاق، وcoronarذ تضيق الناتجة عن ذلك، في جزء منه، من سماكة وسطي من الشرايين التاجية ومع المرافق التغيرات في أنماط تدفق التاجية 1،11،17،19 مماثلة إلى ما ينظر إليه في تحديد LVH في البشر. في حين أنه من المعروف أن الضغط الزائد لفترات طويلة يؤدي إلى قصور في القلب اللا تعويضية في حوالي 4-8 أسابيع، وآثار على ديناميات تدفق التاجية واحتياطي التدفق في هذه النماذج، في وقت مبكر من عملية تطور المرض، وفي مراحل مختلفة بعد النطاقات، هي حتى الآن ليتم محددة بوضوح.

هي سلالات عديدة من الفئران المتاحة حاليا للاستخدام البحوث، بما في ذلك جيدا اتسم LDLR - / - أو APOE - / - الفئران 10-12، ودفعت هذه تطوير تقنيات حساسة لتقييم وظيفة القلب والأوعية الدموية والتشكل في الفئران التي تعيش 11-15. وتشمل هذه التقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي، PET، وعلى النقيض CT، وارتفاع الموجات فوق الصوتية تردد، والإلكترون شعاع التصوير المقطعي 2،9،17،19، كل منها توفير بدائل واعدة لالغازيةأساليب مثل قسطرة القلب وتصوير الأوعية التاجية 12. ومع ذلك، في الفئران مع حجم صغير جدا من الشرايين التاجية وارتفاع معدل ضربات القلب (HR)، والتصوير من الدوران التاجي لا يزال يشكل تحديا تقنيا للعديد من التقنيات المتاحة حاليا 4،12. ومن المثير للاهتمام، كان هناك ارتفاع هائل في التقدم التقني في مجال تخطيط صدى القلب عبر الصدر دوبلر (TTDE)، بما في ذلك تطوير عالية التردد رؤساء مجموعة المسح الضوئي مع ترددات مركز 15-50 ميجا هرتز مما يسمح القرارات المحورية حوالي 30-100 ميكرون، في أعماق 8-40 ملم، ومعدلات الإطار أكبر من 400 إطارات القبض على / ثانية. في المقابل، ظهرت تقنيات القائم على TTDE كأداة قوية لتصوير الأوعية الكبيرة 2 أو حتى أصغر مثل الشرايين التاجية 5،12.

آخر مسبقا الحرج الذي سمح للمحققين لإجراء دراسات التصوير التشخيصي من الأوعية الدموية في صغيرnimals هو استخدام تسيطر عليها بعناية من التخدير التي تحافظ على القلب ومعدل التنفس من الحيوانات أثناء التصوير 11. تسيطر صيانة التخدير أهمية خاصة للدراسات المتعلقة توسع الأوعية في الفئران، ويحتاج تأثير التخدير أيضا إلى مزيد من استكشافها في هذا السياق 10،11. في البشر، من ناحية أخرى، أصبحت القياسات CFR TTDE المستمدة من أداة أكثر شيوعا لتقييم الشرايين التاجية النخابية stenosed وغير عرقلت، في الغالب في الأمامي الأيسر النازل (LAD) الشريان التاجي 5،16. ومع ذلك، فإن دور النذير من CFR والتغيرات تدفق التاجية في المرضى الذين يعانون أعراض أو الفئران مع الحفاظ على وظيفة LV الانقباضي في بقية أقل بكثير استكشاف 16. ولذلك، كان الهدف من هذه الدراسة لإنشاء أول بروتوكول واضح خطوة بخطوة، لتقييم التغيرات في تدفق التاجية باستخدام TTDE في نموذج الضغط الزائد الماوس؛ الثانية، وتناولت هذه الدراسة علامة النذيرificance من CFR والتغيرات تدفق التاجية في استجابة للضغط الإجهاد الزائد في هذه الفئران. لقد افترضنا أن تقييم TTDE أساس من CFR وتدفق التاجي قد تكون مفيدة في الكشف المبكر عن ضعف التاجي التي قد تسبق ضعف LV.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ملاحظة: تم تنفيذ كافة الإجراءات في الفئران وفقا للجمعية الأميركية للطب البيطري (اخر احصاء) المبادئ التوجيهية وافق المؤسسي رعاية الحيوان واستخدام اللجان (IACUC) البروتوكولات.

1. تصميم الدراسة

  1. استخدام الذكور 8-10 أسبوع من العمر C57BL / 6 الفئران (BW ~ 25 ز) في الدراسة.
  2. بطريقة عشوائية الفئران (ن = 11) إلى مجموعتين، المجموعة المختارة للدراسة النطاقات الأبهري (ن = 8)، والمجموعة الضابطة (ن = 3) للخضوع لعملية صورية عبر بضع الصدر.
  3. إعداد الحيوان للتصوير عن طريق إزالة الشعر من الصدر باستخدام كريم مزيل الشعر الذي هو الصف الطبية.
  4. إجراء الموجات فوق الصوتية الأولى (القسم 2) 24 ساعة قبل النطاقات الأبهر لتحديد المعايير الأساسية في يوم -1، بين مجموعة من 1٪ و 2.5٪ الأيزوفلورين (مختلطة مع 100٪ O 2 عن طريق الرؤوس) التخدير المتعمد.
  5. اختيار وكيل مخدر وافق طبيا (أي الأيزوفلورين) ورصد درجة التخدير (2-3٪ إلى ايندوم، و 1.0٪ للحفاظ على).
    ملاحظة: التخدير السليم أمر بالغ الأهمية في الحفاظ على ضربات القلب في معدلات الفسيولوجية الطبيعية (حوالي 500 نبضة / دقيقة).
  6. تأكيد عمق التخدير عن طريق فقدان الحركة من الحيوان ردا على رد الفعل دواسة الانسحاب. استخدام مرهم التعليم والتدريب المهني paralube على العيون لمنع جفاف بينما تحت التخدير.
  7. إجراء عمليات جراحية في يوم 0 20،21.
  8. لربط الأبهر، ligate الشريان الأورطي باستخدام خياطة 7-0 الحرير حول مدبب 26 G إبرة توضع على القوس.
    ملاحظة: تفاصيل بشأن بروتوكول تجريبي، بما في ذلك عمليات ربط الشريان الأبهر الجراحية، وقد وصفت سابقا 20،21.
  9. أداء ما بعد الجراحة التصوير بالموجات فوق الصوتية (القسم 2) في يوم (ق) 2 و 6 و 13.
  10. الموت ببطء الفئران في يوم 14 وحصاد قلوب لتقييم النسيجي. الموت ببطء الحيوانات باستخدام جرعة زائدة من بنتوباربيتال تليها إزالة الجهاز الحيوي مثل القلب. إلقاء القبض على قلوب في diastoلو وإصلاح مع الفورمالين. استخدام الداخلي للحصاد القلب الذي تم وصفه سابقا 22.
  11. إصلاح جميع الأنسجة القلب مع مخزنة 10٪ من محلول الفورمالين. لتلوين ثلاثي الألوان، تضمين الأنسجة في البارافين قبل باجتزاء. استخدام تفاصيل بالترسيب تلطيخ التي تم يتضح جيدا من قبل 14،23.
  12. تحليل البيانات باستخدام حاليا برنامج (القسم 3).

2. بروتوكول التصوير

  1. الصور محور طويلة وقصيرة من الشريان التاجي الحاجز (SCA) (وضع B-)
    1. باستخدام MS550D التحقيق مع مركز تردد 40 ميغاهيرتز متصلا منفذ نشط، تعيين التطبيق مسبقا ل"تصوير القلب".
    2. مع مستلق الحيوان على منصة ساخنة، وتحت التخدير التحكم فيها عن طريق مخروط الأنف، ضع التحقيق باستخدام نظام السكك الحديدية للحصول على رأي القص محور طويل (PSLAX) (الشكل 1A). تأكد دائما أن الحيوان يتم الاحتفاظ الحارة على المنهاج prewarmedويحتفظ م ودرجة حرارة الجسم عند مستويات الفسيولوجية.
    3. تدوير التحقيق (مع الشق مشيرا نحو caudally) في اتجاه عقارب الساعة بحيث زاوية التحقيق هي 15 درجة على خط اليسار المجاور للقص (طويلة محور رأي) (الشكل 1B).
    4. ضبط زاوية التحقيق عن طريق إمالة قليلا على طول محور ذ لجنة التحقيق للحصول على رأي طولية طول الكامل للSCA في وسط الشاشة (الشكل 1B).
    5. مرة واحدة وينظر المعالم الصحيحة (صمام الأبهر والشريان الرئوي)، وتخزين سينمائية الصورة باستخدام الإطار سعر أعلى ممكن.
    6. باستخدام "س ص" محاور المتلاعبين الصغيرة (الشكل 1D)، وضبط الموقف التحقيق للحصول على أوضح صورة SCA.
    7. تدوير التحقيق 90 درجة (مع الشق مشيرا نحو caudally) في اتجاه عقارب الساعة بحيث نهاية حقق لجنة التحقيق هي على يسار خط الوسط (محور القصير) (الشكل 1C).
  2. الصور محور طويلة وقصيرة من SCA (لون دوبلر وزارة الدفاعه)
    1. مرة واحدة يتم التقاط صورة الوضع B أو تخزينها سينمائية، انقر فوق مفتاح لون دوبلر على لوحة المفاتيح لتشغيل لون دوبلر نافذة الصوتية (الشكل 2).
      ملاحظة: هذا يساعد على عزل الشريان التاجي (السهم الأبيض يشير SCA) إما في المدى (الشكل 2A) أو في محور القصير (الشكل 2C). وكما ينظر إلى اللون الأحمر في الوقت الحقيقي، ويدل على اتجاه تدفق (بعيدا عن الصمام الأبهري).
    2. تأكد من أن عمق التركيز (المشار إليها بواسطة رأس السهم الأصفر على يمين الشاشة صورة)، وتقع في وسط الشريان التاجي.
    3. ضمان أن يتم تسجيل البيانات، وذلك باستخدام مفتاح سينمائية متجر، على أعلى معدل الإطار الممكن (> 100 لقطة / ثانية).
  3. PW دوبلر التصوير من SCA (نابض الموجة أو وضع PW)
    1. بينما في وضع لون دوبلر، انقر على مفتاح PW لإحضار الخط الأصفر-مؤشر على الشريان التاجي (الشكل 2، كما هو موضح باللون الأحمر).
    2. ضع الأصفرخط PW في منتصف الشريان التاجي في الرأي، في زاوية يوازي اتجاهها من التدفق. لاحظ أن قياسات السرعة تعتمد اعتمادا كبيرا على زاوية الحصول على الصور.
    3. ضبط زاوية التدفق (PW مفتاح زاوية) وحجم العينة (مفتاح SV) مثل أن مفتاح زاوية PW هو 60 درجة أو أقل وحجم العينة يلتقط تدفق الحق في وسط SCA.
    4. استخدام متجر سينمائية لالتقاط أشكال الموجة التي تشير إلى سرعة تدفق التاجي في ذروة الانقباض (S) وانبساط (D) (أرقام 3A و 3B)، وذلك باستخدام 1٪ و 2.5٪ الأيزوفلورين.

3. حساب البيانات وتحليل

  1. حدد الوقت والسرعة لا يتجزأ (VTI) أداة للحصول على الانقباضي الذروة والسرعات الانبساطي من الصور المعروضة في أرقام 3A و 3B.
  2. حساب مؤشر احتياطي تدفق التاجي (CFR) كنسبة من تبيغي (2.5٪ الأيزوفلورين) ذروة الانبساطي وسرعة منخفضة لخط الأساس (1٪ الأيزوفلورين) الذروة الانبساطي سرعة التدفق.
  3. حساب نسبة S / D باعتبارها ذروة الانقباضي سرعة تدفق التاجي / الذروة الانبساطي التاجية سرعة التدفق. تحديد نسبة في الأساس (1٪ الأيزوفلورين) وعلى احتقان (2.5٪ الأيزوفلورين).
  4. لالقياسية المعلمات وظيفة القلب مثل FS، FAC، LVM، الرجوع إلى أدلة من الشركة المصنعة لإجراء تحليل البيانات باستخدام البرمجيات الاحتكارية أو الرجوع إلى تشنغ إن الرب في ورقة 2.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

من 11 الفئران التي تمت دراستها (النطاقات، ن = 8 و صورية، ن = 3)، تم الحصول على صور مناسبة وقابلة للتكرار من قبل مراقب واحد في عدة نقاط في الوقت: في الأساس (D 1)، D2، D6 وD13 . أيضا، تم قياس سرعة تدفق في موقع التضييقية كما 2225 ± 110.9 ملم / ثانية، مقارنة مع 277.5 ± 10.51 ملم / ثانية في الفئران صورية في اليوم بعد الجراحة (P <0.05). وكانت الزيادة في سرعة التحقق من نجاح إنشاء نموذج الضغط الزائد. تم تقييم سرعة تدفق SCA، كما يشار إليه هنا بوصفه سرعة CF، وCFR، ونسب S / D بنجاح في الأساس وتحت احتقان في جميع الفئران. هو مبين في الشكل (3) تغييرات CF في الفئران صورية أقل من 1٪ و 2.5٪ الأيزوفلورين. أظهرت مجموعة صورية خط الأساس الانبساطي سرعة CF من ~ 200 ملم / ثانية و احتقان يسببها CF سرعة> 600 ملم / ثانية. واستمر في الزيادة في الانبساطي CF السرعة وفي 13 يوما في جميع الفئران (ن = 3، ص> 0.05). أظهرتفي أرقام 3E و3F هي التغييرات CF لوحظ في الفئران النطاقات، بنسبة 1٪ وبنسبة 2.5٪ الأيزوفلورين، على التوالي. تظهر هذه الفئران وجود نمط مماثل من تحريض مبيغ (2.5٪) خلال خط الأساس (1٪) CFvelocity. ومع ذلك، في هذه المجموعة، أظهرت CF سرعة الانبساطي بطريقة مثيرة وانخفاض منتظم على مدى فترة التقييم لمدة 14 يوما. على وجه التحديد، كان الموهن سرعة CF الانبساطي في هذه المجموعة من 600 ملم / ثانية (خط الأساس) إلى <200 ملم / ثانية (يوم 13 آخر النطاقات). يلخص الشكل 4B الاستجابة تبيغي كما رأينا في التغييرات سرعة CF، في المجموعتين من الفئران، وتقييم أكثر من 14 يوما.

يتم احتساب CFR كنسبة من ذروة سرعة تدفق الدم الانبساطي في SCA خلال توسع الأوعية القصوى الناجمة عن 2.5٪ الأيزوفلورين ليستريح سرعة تدفق تحت الحد الأدنى 1٪ الأيزوفلورين. يلخص الشكل 4C التغييرات ينظر في CFR كما تقييمها في الشام والفئران النطاقات. وخلافا للمجموعة صورية، أظهرت الفئران النطاقات لتميز والانخفاض المستمر في CFR، بدءا من يوم 3 بعد الجراحة والتى استمرت خلال يوم 13. وكان هذا الانخفاض المطرد في CFR توحي ديسريغولاتيون التاجي التدريجي مما تسبب في خفض نضح عضلة القلب، التي يسببها المفترض من الزيادة في حمولة تلوية بسبب ربط الأبهر ( ن = 4، p <0.05). قبل النطاقات، تم حساب متوسط ​​CFR للفئران كما 2.53 ± 0.47 ولكن قبل 13 يوما بعد النطاقات، انخفض CFR في نفس الفئران إلى 0.59 ± 0.27.

الانقباضي إلى نسبة سرعة التاجية الانبساطي (نسبة S / D) يمثل مؤشرا آخر على ضعف التاجي. CF يحدث أساسا أثناء انبساط مقارنة انقباض. على هذا النحو، CF في انبساط يلعب دورا بارزا في الحفاظ على عضلة القلب نضح 9،15. وقد أفيد أن القاصي إلى موقع التضيق التاجي، وهناك اتجاه نحو وتكافؤ مساهمة الانقباضي والانبساطي إلى إجمالي CF 17. بالإضافة إلى ذلك، يكون هناك فرق كبيروقد لوحظ توين نسبة S / D بين العادية والمريضة الشرايين 18. واقترح قيمة قطع من S نسبة / D كما 0.58 التمييز بين الآفات الهامة وغير الهامة.

كما هو مبين في الشكل (5)، وهذا سنغافوري زادت / قيمة D بشكل ملحوظ في المجموعة النطاقات فقط، سواء في الأساس وفي حالة تبيغي. كان هناك انخفاض كبير في الانبساطي التاجية سرعة تدفق بعد ربط الشريان الأبهر. هذا في جزء منه ساهم في ارتفاع نسبة S / D (D0 إلى D13، 0.45 ± 0،05-0،83 ± 0.02 في الأساس و 0.27 ± 0،02-0،27 ± 0.01 في الوضع متعلق بفرط الدم). كآلية تعويضية ردا على تناقص امدادات الاوكسجين وخفض نضح عضلة القلب، وزيادة LV انقباض، مما أدى إلى زيادة ما يصاحب ذلك من التاجية سرعة تدفق الدم الانقباضي (D0 إلى D13، 89.2 ± 3،2-202،5 ± 0.85 ملم / ثانية).

وقد قورنت البيانات صدى ضد البيانات النسيجية المرضية نلتإد من القلوب التي كانت تحصد في يوم 14 من كل الحيوانات. هذه التقنية الأخيرة هي المعيار الذهبي الحالي لتقييم وظيفة التاجية (11). المعلمات الدورة الدموية تقييمها في هذه الدراسة ترتبط بشكل جيد مع التغيرات التشريحية المرضية في SCA الماوس. كما هو مبين في الشكل (6)، وكشف ثلاثي الألوان تلطيخ ماسون على أقسام القلب وعضلة القلب وزيادة في الشرايين التاجية شبه التليف في المجموعة النطاقات (ن = 4) بالمقارنة مع مجموعة صورية (ن = 2).

كما هو مبين في الشكل 7، تم تقييم التباين داخل وبين-مراقب. لتقلب داخل مراقب، تم اختيار 20 الطول الموجي وصور عشوائية لكل الماوس للقياسات المتكررة التي تم تنفيذها أسبوع واحد على حدة. لم تكن هناك اختلافات كبيرة في السرعات الذروة قياسها. لتقلب بين المراقب وتقييمها اثنين من المراقبين ذوي الخبرة التسجيلات الموجي بطريقة أعمى. كانت هناك لا يختلف كبيرالمجال الاقتصادي الموحد في القيم التي تم الحصول عليها.

وبالإضافة إلى ذلك، شوهدت أي تغييرات كبيرة في معايير تخطيط صدى القلب التقليدية المستخدمة لتقييم وظيفة LV أو علم وظائف الأعضاء القلب خلال ال 14 يوما (الأرقام 8 و 9).

أخذت معا، وكشفت نتائج الدراسة تغييرات كبيرة في الدورة الدموية التاجية في SCA في جميع الفئران. ومن الجدير بالذكر أيضا أن الموجات فوق الصوتية على أساس التغيرات في CF سبقت التغيرات في تقييم تقليديا وظيفة LV، مما يعكس حساسية هذه الطريقة. على الرغم من أن تم إجراء الدراسة على عدد قليل جدا من الفئران، والنتائج لا تزال كشفت عن وجود مستوى عال من الأهمية بين المجموعتين فيما يتعلق بجميع المعايير ذات الصلة.

الشكل (1)
الشكل 1: تقييم قائم على الموجات فوق الصوتية لتدفق التاجي ويشير الخط الأحمر عشرموقف (ه) من التحقيق للحصول على (A) المحور الطويل القص (PSLAX) من القلب، و (ب) تعديل القص عرض محور القصير (وزارة الدفاع-PSALX). وتنتشر مثل المعارض التي كتبها الدورية للتحقيق 15 درجة في اتجاه عقارب الساعة من موقف (A)، ويمكن الكشف عن CF في SCA، بالقرب من الجيوب الأنفية الأبهر وRVOT. (C) عرض محور قصير (SAX) يسهل تصوير CF باستخدام طريقة العرض على مستوى الأبهر عرضية (D) اتجاه س ص لجنة التحقيق هو مبين.

الشكل 2
الشكل 2. (CF) كشف باستخدام وجهات نظر وزارة الدفاع-PSLAX وSAX التاجي تدفق. (A) يوضح رأي وزارة الدفاع-PSLAX CF في تجويف بالتوازي SCA على محور طويل من القلب، وعند 10:00 موقف على طول الحبس الاحتياطي، القريب AV (B) والتوضيح من وزارة الدفاع-PSLAX للإشارة إلى المحلىنشوئها من SCA والهياكل المحيطة بها (C) يوضح رأي محور القصير أصل CF من الصمام الأبهري نحو 1 موقف الساعة. (D) والتوضيح للرأي محور القصير لتسهيل تحديد SCA. المعالم الرئيسية هي في جدول الاختصارات.

الشكل (3)
الشكل 3: تغيير المخففة من تدفق التاجي (CF) السرعة في الفئران النطاقات تحت احتقان مقارنة مع الشام (A) والخط الأصفر يبرز الذروة CF في (S) انقباض وانبساط (D). (ب) يشير التوضيح الانقباضي الانبساطي الذروة وسرعة التدفق. كما هو موضح تغييرات من CF الانبساطي في الفئران صورية، تحت (C) 1٪ و (D) 2.5٪ الأيزوفلورين مما يدل على الحث تبيغي من CF في الشريان التاجي في المجموعة صورية. وCF الانبساطي خط الأساس المكتشف ~ 200 مم / ثانية وترتفع إلى> 600 ملم / ثانية تحت التغييرات احتقان من CF الانبساطي في الفئران النطاقات تحت (E) 1٪ و (F) 2.5٪ الأيزوفلورين. كما هو مبين في هذه المجموعة، التغييرات في (E) قبل وبعد احتقان، كانت مشابهة لمجموعة صورية. التالية النطاقات، ولكن، (F) والموهن بشكل ملحوظ (من 600 م / ثانية إلى <200 م / ثانية)، وخاصة في ظل احتقان.

الشكل (4)
الشكل 4: مقارنة CF السرعة وCFR التغيرات في الشام والفئران النطاقات. تغيير سرعة (A) CF في كلا المجموعتين، أقل من 1٪ الأيزوفلورين. تم قياس CF كما ~ 200 ملم / ثانية في كل من الشام والفئران النطاقات، قبل الحث متعلق بفرط الدم. (B) CF تغيير السرعة في الفئران، وأقل من 2.5٪ الأيزوفلورين. تم تخفيض سرعة CF بشكل مستمر على مدى الأيام التالية النطاقات الأبهر. على D13، الأظهر البريد CF الشام والفئران النطاقات فرق كبير (*: p <0.05). (C) ملخص التغيير في CFR في الشام والفئران النطاقات. مقارنة مع الفئران صورية، وCFR من الفئران النطاقات انخفضت بشكل مستمر، ربط مع انخفاض في CF السرعة. هذه الظاهرة تشير الأبهر النطاقات التي يسببها زيادة حمولة تلوية وساهم ذلك إلى خلل وظيفي التاجي. (ن = 8، *: p <0.05). CFR = CF 2.5٪ / CF 1.5٪)

الرقم 5
الشكل 5: تغيير S نسبة / D أقل من 1٪ و 2.5٪ الأيزوفلورين في الشام والفئران النطاقات (A) وتغيير S نسبة / D في كل من المجموعتين في غير احتقان (1٪ isoflorane). ارتفعت نسبة S / D بعد الجراحة وكانت كبيرة على D9 وD13، حتى في بقية (ن = 11، *: p <0.05). (ب) تغير من نسبة S / D في كل من المجموعتين تحت احتقان (2.5٪ الأيزوفلورين). نسبة S / D أيضا زيادة كبيرة بعد عملية جراحية في حالة تبيغي (ن = 11، *: p <0.05). S / D = سرعة تدفق التاجية في انقباض / التاجي سرعة تدفق في انبساط.

الشكل (6)
تم إجراء Myorcardial والشريان التليف pericoronary الكشف عنها بواسطة ماسون ثلاثي الألوان تلطيخ تلطيخ في الشام والفئران النطاقات، بعد أسبوعين من النطاقات الأبهر: الشكل (6). (A) لوحظ تليف محدود فقط في منتصف تجويف للLV في الفئران الشام (20X). كما أظهرت (B) الصور تحت أعلى التكبير (400X) التليف شحيحة حول شبه التاجية منطقة الشريان (أشار السهم الأبيض التليف). (C) في قلب فأر التالية النطاقات الأبهر، زادت مساحة تليفي الزرقاء بشكل ملحوظ (20X). كان الشريان التليف (D) شبه التاجي أيضا signifتضاف icantly في هذه المجموعة (رأس السهم) (X400). البيانات الأنسجة مجتمعة ترتبط مع شركائنا القائم على صدى مراقبة الخلل التاجي.

الرقم 7
الرقم 7: داخل وموثوقية بين المراقب القياس CF (A) وأشارت الموثوقية داخل مراقب عالية ارتباط كبير (R 2 = 0.92). أظهر الموثوقية (B) وبين المراقب أيضا الارتباط الكبير بين المراقبين مختلفة (R 2 = 0.88).

الرقم 8
وكانت نسبة قلب لوزن الجسم (HW / BW) نسبة والرطب حتى يجف (W / D) نسبة الوزن الرئة في الشام والفئران النطاقات (A) HW / BW لا تختلف كثيرا بين الشام والنطاقات الفئران في يوم: الرقم 8. 15 (ن= 11، ص> .05). (B) وكانت نسبة الرئة W / D مماثلة في مجموعتين.

الرقم 9
الرقم 9: معدل ضربات القلب (HR) والمعلمات تخطيط صدى القلب التقليدية (A) لم يتم تغيير HR بشكل كبير. كما هو مبين في (ب) البطين الأيسر جزء طرد و(LVEF) لم تخفض بشكل كبير. (C) تقصير كسور (FS) كان مماثلا في المجموعتين. (D) البطين الأيسر كتلة (LVM) لم تظهر اختلاف كبير في المجموعتين، في 13 يوما بعد النطاقات.

الاسم الكامل الاختصار
تضيق الأبهر AS
الصمام الأبهري AV
احتياطي تدفق التاجي CFR
قصور القلب الاحتقاني CHF
تقصير كسور FS
معدل ضربات القلب HR
قلب الجسم نسبة الوزن إلى HW / BW
بين البطين الحاجز IVS
الأذين الأيسر LA
غادر الهابطة الأمامي LAD
الشريان التاجي الأيسر LCA
البطين الأيسر طرد جزء LVEF
البطين الأيسر LV
تضخم البطين الأيسر LVH
غادر كتلة البطين LVM
القص رأي محور طويل PSLAX
الشريان الرئوي السلطة الفلسطينية
الأذين الأيمن RA
البطين الأيمن RV
عرض المحور القصير SAX
الشريان التاجي الحاجز SCA
الانقباضي لنسب تدفق الانبساطي S / D
عبر الصدر دوبلر تخطيط صدى القلب TTDE
سرعة الوقت لا يتجزأ VTI
الرطب حتى يجف نسبة الوزن الرئة W / D

الجدول 1: الاختصارات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

في هذه الدراسة على أساس الموجات فوق الصوتية، تم إجراء تقييم غير الغازية من تدفق التاجي بتكاثر في الوقت الحقيقي، على مدى أيام، في فئران التجارب الحية. وعلاوة على ذلك، تظاهر بروتوكول القدرة على كشف الخلل الشريان التاجي التي كانت موجودة في مرحلة مبكرة وكان مرتبطا مع نقص في التروية القلبية. هذه الطريقة يمكن الاستدانة في نهاية المطاف كأداة السريرية لالطبقية مخاطر القلب والأوعية الدموية و / أو تقييم استجابة إلى تدخل علاجي.

أولا، يتم وصف بروتوكول مفصلة لتصور التغيرات التشريحية والوظيفية في الشريان التاجي للقلب فأر صغير الحجم، وذلك باستخدام التصوير المتتابع على مر الزمن مع ارتفاع وتيرة لون دوبلر تخطيط صدى القلب. -اختيار مسبق من قبل بعناية مجموعة من النوافذ الصوتية التكميلية لقرار عالية محوري، وحجم العينة تعديل بإحكام، والسيطرة التخدير المناسبة، أي مشغل (مع بعض التدريب على جهاز الموجات فوق الصوتية) يمكن صerform جميع الخطوات المقترحة للبروتوكول التصوير، فضلا عن متواجد حاليا في مرحلة ما بعد خاص يحلل البيانات المكتسبة. طريقة يسمح التصور استنساخه من ترك الرئيسية التاجي ويسمح تعديل وظيفة التاجية تصور. هذا البروتوكول يمكن أن يؤديها في الحيوانات الصغيرة، مثل الفئران أو الجرذان، مع معدل ضربات القلب والتنفس عالية. ومن الممكن الحصول على بيانات موثوقة من التصوير المتتابع على مدى أيام أو أسابيع، والذي يسمح للمحققين لمتابعة وظيفة غير جراحية وطولي في نموذج تجريبي معين.

ثانيا، تحاول الدراسة لتقييم السفن الصغيرة التي تعتبر بالغة الأهمية لوظيفة القلب السليم، من خلال تقييم التغييرات الصغيرة ومبكرة في علم وظائف الأعضاء داخل الشرايين التاجية (التي تحدث في غضون دقائق) في سياق الحالة العامة للعلم وظائف الأعضاء القلب (مثل وظيفة LV). الخطوات للبروتوكول يمكن أن يؤديها بطريقة غير الغازية ودقيقة، وقابلة للتكرار. القياسات التي تم الحصول عليها في الوقت الحقيقيويمكن الحصول على أي مشغل مع بعض التدريب على تشغيل الجهاز والتشريح الأساسي. وعلاوة على ذلك، ومؤشرات قياس محددة الأوعية الدموية هنا، مثل CFR وS / D، ويمكن الحصول عليها باستخدام أي حاليا قياس البرمجيات، وليس فقط على البرمجيات الاحتكارية التي توفرها الشركة المصنعة للجهاز. هذه المؤشرات يمكن تطبيقها بالإضافة إلى أي نموذج حيواني من الفائدة، مثل APOE - / - أو LDR R - / - النماذج، التي يمكن استخدامها لدراسة تصلب الشرايين. ولذلك، يمثل طريقة أداة ترجمة عالية لاستخدامها في دراسات لمجموعة متنوعة من الظواهر القلب والأوعية الدموية.

الجدة المنهجية تكمن في خفة الحركة لها. بل هو أيضا للتعديل بسهولة عن طريق تعديلات طفيفة مثل تغيير موضع التحقيق، واختيار تردد التحقيق (وينبغي أن ينتبه أعلى مركز التردد لانخفاض سرعة تقييم تدفق مثل الدراسات نقص التروية)، عينة الحجم (أصغر عينة حجم العائد أكثر دقة تقييم الذروة) وتصحيح زاوية (0 ° إلى 60 °PW زاوية، أقرب إلى 0 درجة أكثر دقة)، مثل أن أي مشغل يمكن تدريب للحصول على السرعات المطلقة دقيقة من الشريان التاجي، أو الحاجز للالرئيسي ترك باتباع المعالم التشريحية مثل السلطة الفلسطينية أو جذر الأبهر.

تغييرات صغيرة والزمنية يمكن أن يكون من الصعب عموما لقياس ويمكن أن تنطوي على نسبة الخطأ عالية، والمتصلة بالتغيرات الفسيولوجية في التنفس أو معدل ضربات القلب. استكشاف الأخطاء وإصلاحها وعادة ما ينطوي تحديد معالم المناسبة الأقرب إلى أصل الشريان التاجي وصيانة العادي معدل ضربات القلب فيزيولوجي. من خلال رصد فسيولوجيا الحيوان باستخدام أداة رصد إشارة ECG، مقترن جهاز التصوير، وبروتوكول يسمح أي مشغل لمراقبة تأثير أي vasomodulator إمكانية (مضيق للأوعية أو الموسع)، وخلال التصوير.

يمكن اعتبار السليم الاختيار، الطريق وجرعة من مستويات التخدير كما العوامل الحاسمة تقدير سليم للديناميات التدفق. واحد limitatiعلى هذه الدراسة يمكن أن يكون استخدام الأيزوفلورين. ومن المعروف أن يسبب الاكتئاب القلب وتغيير قطر التجويف في بعض الدراسات في جرعة وبطريقة تعتمد 7،10. ومع ذلك، يتم الحصول على الصور في هذه الدراسة في غضون دقائق، وباستخدام نظام التخدير لرقابة مشددة، يمكن للمرء تقدير دقيق CF، CFR وS / D في أي دولة من علم وظائف الأعضاء الماوس بما في ذلك نقص الأكسجة، normoxia، توسع الأوعية، أو انقباض الأوعية الدموية، مع تأثير ضئيل من معدل ضربات القلب. الحد آخر هو عدم وجود معيار الذهب في العلاقة بين CFR والشريان التاجي التجويف قطر في الجسم الحي في الفئران، نظرا لحجم العينة صغير جدا التي يمكن الحصول عليها من الفئران. لكن، وكما هو مبين في البشر هذا العيب يمكن التغلب يحتمل أن تكون عن طريق تقييم نسيجية من التشكل التاجي مع تخطيط صدى القلب الكمي لشراء الشريان التاجي قطرها 4،24.

باستخدام جميع الخطوات اللازمة المبينة في البروتوكول التصوير (الخطوة 2.1.1-2.3.4)، CFR وS/ D قيم النسبة في الفئران التي يمكن الحصول عليها في غضون دقائق. صور عالية الجودة تجعل بيانات قوية ومع انخفاض داخل والتباين بين المراقب.

وباختصار، فإن بروتوكول التصوير، ويرسم هنا، يوفر أداة تشخيصية دقيقة تمثل بديلا للخيارات الغازية القائمة مثل قسطرة القلب، دوبلر سلك أو الدراسات النسيجية بعد الوفاة.

معا المتخذة، والنتائج التي توصلت إليها هذه الدراسة تثبت أن طريقة غير الغازية لتقييم وظيفي التاجي كأداة التشخيص السريري مجدية وقابلة للحياة والتي يمكن استخدامها في البحوث الحيوانية الصغيرة. هذا أسلوب غير الغازية يمكن أن تساعد في تقليل إلى حد كبير متطلبات استخدام الحيواني والقتل الرحيم، أو التشريح في نماذج تجريبية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Depilatory cream Miltex, Inc. Surgi-Prep Apply 24 hours prior to imaging
Isoflurane Baxter International Inc. NDC 10019-773-40 2-3% for induction, and 1-1.5 % for maintenance; heart beats will be maintained at above 500 beats per minute
High Frequency Ultrasound FUJIFILM VisualSonics, Inc. Vevo 2100
High-frequency Mechanical Transducer FUJIFILM VisualSonics, Inc. MS250, MS550D, MS400

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Yang, F., et al. Coronary artery remodeling in a model of left ventricular pressure overload is influenced by platelets and inflammatory cells. PloS one. 7, e40196 (2012).
  2. Cheng, H. W., et al. Assessment of right ventricular structure and function in mouse model of pulmonary artery constriction by transthoracic echocardiography. Journal of visualized experiments : JoVE. e51041 (2014).
  3. Meimoun, P., et al. Factors associated with noninvasive coronary flow reserve in severe aortic stenosis. Journal of the American Society of Echocardiography : official publication of the American Society of Echocardiography. 25, 835-841 (2012).
  4. Bratkovsky, S., et al. Measurement of coronary flow reserve in isolated hearts from mice. Acta physiologica Scandinavica. 181, 167-172 (2004).
  5. Wu, J., Zhou, Y. Q., Zou, Y., Henkelman, M. Evaluation of bi-ventricular coronary flow patterns using high-frequency ultrasound in mice with transverse aortic constriction. Ultrasound in medicine & biology. 39, 2053-2065 (2013).
  6. Hartley, C. J., et al. Effects of isoflurane on coronary blood flow velocity in young, old and ApoE(-/-) mice measured by Doppler ultrasound. Ultrasound in medicine & biology. 33, 512-521 (2007).
  7. Hartley, C. J., et al. Doppler estimation of reduced coronary flow reserve in mice with pressure overload cardiac hypertrophy. Ultrasound in medicine & biology. 34, 892-901 (2008).
  8. Saraste, A., et al. Coronary flow reserve and heart failure in experimental coxsackievirus myocarditis. A transthoracic Doppler echocardiography study. American journal of physiology. Heart and circulatory physiology. 291, H871-H875 (2006).
  9. Scherrer-Crosbie, M., Thibault, H. B. Echocardiography in translational research: of mice and men. Journal of the American Society of Echocardiography : official publication of the American Society of Echocardiography. 21, 1083-1092 (2008).
  10. Caiati, C., Montaldo, C., Zedda, N., Bina, A., Iliceto, S. New noninvasive method for coronary flow reserve assessment: contrast-enhanced transthoracic second harmonic echo Doppler. Circulation. 99, 771-778 (1999).
  11. Barrick, C. J., Rojas, M., Schoonhoven, R., Smyth, S. S., Threadgill, D. W. Cardiac response to pressure overload in 129S1/SvImJ and C57BL/6J mice: temporal- and background-dependent development of concentric left ventricular hypertrophy. American journal of physiology. Heart and circulatory physiology. 292, H2119-H2130 (2007).
  12. Wikstrom, J., Gronros, J., Gan, L. M. Adenosine induces dilation of epicardial coronary arteries in mice: relationship between coronary flow velocity reserve and coronary flow reserve in vivo using transthoracic echocardiography. Ultrasound in medicine & biology. 34, 1053-1062 (2008).
  13. Snoer, M., et al. Coronary flow reserve as a link between diastolic and systolic function and exercise capacity in heart failure. European heart journal cardiovascular Imaging. 14, 677-683 (2013).
  14. Gan, L. M., Wikstrom, J., Fritsche-Danielson, R. Coronary flow reserve from mouse to man--from mechanistic understanding to future interventions. Journal of cardiovascular translational research. 6, 715-728 (2013).
  15. Mahfouz, R. A. Relation of coronary flow reserve and diastolic function to fractional pulse pressure in hypertensive patients. Echocardiography (Mount Kisco, N.Y). 30, 1084-1090 (2013).
  16. Kawata, T., et al. Prognostic value of coronary flow reserve assessed by transthoracic Doppler echocardiography on long-term outcome in asymptomatic patients with type 2 diabetes without overt coronary artery disease). Cardiovascular diabetology. 12, 121 (2013).
  17. Miller, D. D., Donohue, T. J., Wolford, T. L., Kern, M. J., Bergmann, S. R. Assessment of blood flow distal to coronary artery stenoses. Correlations between myocardial positron emission tomography and poststenotic intracoronary Doppler flow reserve. Circulation. 94, 2447-2454 (1996).
  18. Wada, T., et al. Coronary flow velocity reserve in three major coronary arteries by transthoracic echocardiography for the functional assessment of coronary artery disease: a comparison with fractional flow reserve. European heart journal cardiovascular Imaging. 15, 399-408 (2014).
  19. Hartley, C. J., et al. Doppler velocity measurements from large and small arteries of mice. American journal of physiology. Heart and circulatory physiology. 301, H269-H278 (2011).
  20. Almeida, A. C., van Oort, R. J., Wehrens, X. H. Transverse aortic constriction in mice. Journal of visualized experiments : JoVE. 1729 (2010).
  21. Rockman, H. A., Wachhorst, S. P., Mao, L., Ross, J. ANG II receptor blockade prevents ventricular hypertrophy and ANF gene expression with pressure overload in mice. American Journal of Physiology. H2468-H2475 (1994).
  22. Virag, J. A., Lust, R. M. Coronary artery ligation and intramyocardial injection in a murine model of infarction. Journal of visualized experiments : JoVE. 2581 (2011).
  23. Niu, X., et al. beta3-adrenoreceptor stimulation protects against myocardial infarction injury via eNOS and nNOS activation. PloS one. 9, e98713 (2014).
  24. Ross, J. J., Ren, J. F., Land, W., Chandrasekaran, K., Mintz, G. S. Transthoracic high frequency (7.5 MHz) echocardiographic assessment of coronary vascular reserve and its relation to left ventricular mass. Journal of the American College of Cardiology. 16, 1393-1397 (1990).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Video Stats