הערכת אולטראסאונד מבוססת של עורקים הכליליים זרימה והזרימה כלילית ריזרב שימוש בדגם עומס יתר הלחץ בעכברים

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

היצרות מסתם אאורטלי קליניים (AS) ידועות היטב לקידום עלייה הדרגתית בחדר שמאל afterload (LV). כדי לפצות על עומס hemodynamic כרונית עולה זה, היפרטרופיה LV (LVH) מתפתחת כ1,2 תגובה מסתגל. הפיתוח של LVH קשור לעתים קרובות עם הפרעות בזרימת דם כלילית. הוא חשב כי בעיות בתפקוד כלי דם, תורם לאיסכמיה כרונית בחולים אלו 5. בנוסף לזרימה כלילית 3,4, זרימת מילואים כליליים (CFR) מייצגים שינוי תפקודי של עורקים הכליליים 1,3 ומוגדר כיחס בין מהירות זרימה מקסימלי בhyperemia לנקודת התחלת מהירות זרימה או 4,6,7 מהירות זרימת מנוחה. CFR הוא ירד במהלך שיפוץ LV 1-3,5-9 ומשמש כמדד לעומק של חומרה הפונקציונלית של הפרעה בתפקוד לב 1,10,17. זה ידוע כי הוא פגום בצורות רבות של קרדיומיופתיה המורחבות 10 וגם של ליליtenosis 6. CFR הוא גם לחזות את תוצאות קליניות ירודים 12.

שיפוץ LV בהגדרה של הפרעה בתפקוד לב כגון איסכמיה או LVH מלווה גם סיסטיק הנרחב, שינויים בזרימת דם ועיבוי הכליליים של עורקים הכליליים 1,2. כתוצאה משינויים אלה בפיזיולוגיה כלילית, יש סיכוי שיפוץ של העורקים הכליליים. זה עוזר למתן את ההשפעות של דיפוזיה חמצן הנמוכה והפרעה בתפקוד הדיאסטולי LV שעלול לגרום לרגישות ל1,2,13 איסכמיה לבבית.

עכברים מהונדסים גנטי הם כעת כלי מחקרי נפוץ נרחבת לחיקוי תנאי מחלות של בני אדם כגון טרשת עורקים כלילית 5,7,10,12,17. במיוחד מודל עומס לחץ בעכברים נחקר באופן נרחב 14,17. מודל התכווצות טרנס-אב העורקים (TAC) הוכח להיות מזוהה עם סיסטיק הנרחב, וcoronary היצרות וכתוצאה מכך, בחלקו, מעיבוי המדיאלי של עורקים הכליליים ועם ליווי שינויים בדפוסי זרימה כלילית 1,11,17,19 דומים למה שראה בהגדרה של LVH בבני אדם. אמנם ידוע כי עומס יתר לחץ ממושך גורם לאי ספיקת לב מפוצית בכ 4-8 שבועות, ההשפעות על דינמיקה כלילית זרימה וזרימת מילואים במודלים אלה, בשלב מוקדם בתהליך של התקדמות מחלה, ובשלבים שונים לאחר הפסים, עדיין להיות ברור שהותווה.

זנים רבים של עכברים זמינים כעת לשימוש מחקר, כולל LDLR המאופיין היטב - / - או ApoE - / - עכברי 10-12, ואלה תתבקשו פיתוח של טכניקות רגישות להערכת תפקוד לב וכלי דם ומורפולוגיה בעכברים חיים 11-15. שיטות אלו כוללות MRI, PET, CT ניגוד, אולטרסאונד בתדר גבוה, וטומוגרפיה אלומת האלקטרונים 2,9,17,19, שכולן לספק חלופות מבטיחות לפולשניתשיטות כגון צנתורי לב וצנתור לב 12. עם זאת, בעכברים עם גודל קטן מאוד של העורקים הכליליים וקצב לב גבוה (HR), הדמיה של זרימת דם כלילי עדיין מהווה אתגר טכני לטכניקות זמינות כרגע רבות 4,12. מעניין, חלה עלייה מעריכית בהתקדמות טכנית בתחום אקו דופלר transthoracic (TTDE), כוללים הפיתוח של ראשי סריקת מערך תדירות גבוהה עם תדרי מרכז 15-50 MHz המאפשר החלטות ציריות של כ 30-100 מיקרומטר, בעומקים של 8-40 מ"מ, ושיעורי מסגרת גדולים יותר מ -400 מסגרות-נתפסו / sec. בתורו, בטכניקות מבוססות TTDE צמחו ככלי פוטנציאלי רב עוצמה להדמית כלי גדול יותר 2 או אפילו קטן יותר כגון עורקים הכליליים 5,12.

אחר מראש קריטי שאפשר לחוקרים לבצע בדיקות הדמית אבחון של כלי הדם בקטניםnimals הוא השימוש מבוקר בקפידה של חומרי הרדמה השומרים על הלב וקצב נשימה של בעלי החיים במהלך ההדמיה 11. תחזוקת הרדמה מבוקרת היא חשובה במיוחד ללימודים הקשורים להרחבת כלי דם בעכברים, ואת ההשפעה של הרדמה גם צריכה להיחקר נוסף בהקשר זה 10,11. בבני אדם, לעומת זאת, מדידות CFR נגזרת TTDE הפכו נפוץ יותר כלי להערכה של עורקים הכליליים epicardial stenosed ואינם חסום, בעיקר בקדמית העורק הכלל השמאלי יורד 5,16 (LAD). עם זאת, התפקיד פרוגנוסטיים של CFR וליליים זרימת שינויים בחולים או עכברים עם תפקוד סיסטולי LV השתמר במנוחה ללא תסמינים היה הרבה פחות חקר 16. לכן, מטרת המחקר הייתה ראשון להקים פרוטוקול צעד-אחר-צעד ברור, כדי להעריך את השינויים בזרימה כלילית באמצעות TTDE במודל של עכברי עומס לחץ; שני, מחקר זה בחן את הסימן פרוגנוסטייםificance של CFR וליליים זרימת שינויים בתגובה ללחץ מתח עומס בעכברים אלו. חוקרים שערנו כי הערכה של CFR וזרימה כלילית מבוססת TTDE עשויה להיות שימושית באיתור המוקדם של הפרעות בתפקוד לב שעלול להקדים את תפקוד LV.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

הערה: כל הנהלים בוצעו בעכברים על פי האגודה האמריקנית לרפואת וטרינרית הנחיות (AVMA) ואושרו מוסדי טיפול בבעלי חיים ושימוש הוועדה (IACUC) פרוטוקולים.

עיצוב מחקר 1.

  1. השתמש זכר 8-10 בן שבוע עכברי C57BL / 6 (BW ~ 25 גרם) במחקר.
  2. אקראי העכברים (n = 11) לשתי קבוצות, קבוצת המחקר שנבחרה לפסים של אב העורקים (n = 8), וקבוצת הביקורת (n = 3) לעבור ניתוחי דמה באמצעות פתיחת בית החזה.
  3. הכן את בעלי החיים להדמיה על ידי הסרת שיער מהחזה באמצעות שהוא כיתה רפואית קרם מקריח.
  4. לבצע אולטרסאונד ראשון (סעיף 2) 24 שעות לפני פסי אב העורקים כדי לקבוע פרמטרים בסיסיים ביום -1, בין טווח של 1% ו -2.5% isoflurane (מעורבב עם 100% O 2 דרך nosecone) הרדמה מושרה.
  5. בחר סוכן הרדמה אושר רפואי (כלומר isoflurane) ולפקח על התואר של הרדמה (2-3% לinduce, ו1.0% כדי לשמור).
    הערה: הרדמה נכונה היא חיונית בשמירה על קצב לב בשיעורים רגילים פיסיולוגיים (כ -500 פעימות / min).
  6. אשר את עומק ההרדמה על ידי אובדן של תנועה מבעלי החיים בתגובה לרפלקס דוושה-נסיגה. השתמש במשחת וטרינר paralube על העיניים כדי למנוע יובש ואילו בהרדמה.
  7. לבצע ניתוח ביום 0 20,21.
  8. לפסים של אב העורקים, ולקשור את אב העורקים באמצעות תפר 7-0 משי סביב מחט G מחודדת 26 הונחה על הקשת.
    הערה: פרטים לגבי פרוטוקול הניסוי, לרבות הליכי פסי אב העורקים כירורגית, תוארו בעבר 20,21.
  9. לבצע הדמיה לאחר ניתוח אולטרסאונד (סעיף 2) ביום (s) 2, 6 ו -13.
  10. להרדים את העכברים ביום 14 ולאסוף את הלבבות להערכה היסטולוגית. להרדים את בעלי החיים באמצעות מנת יתר של pentobarbital ואחריו הסרת איברים חיוניים כמו הלב. לעצור את לבם בdiastole ולתקן עם פורמלין. השתמש בהליך של קצירת הלב שתואר בעבר 22.
  11. לתקן את כל רקמות הלב עם פתרון פורמלין 10% שנאגרו. לTrichrome צביעה, להטביע רקמות פרפין לפני חתך. השתמש בפרטים של Trichrome מכתים שכבר מודגם היטב בעבר 14,23.
  12. לנתח את הנתונים באמצעות תוכנה מקוונת (סעיף 3).

2. הדמיה פרוטוקול

  1. תמונות ציר ארוכות וקצרות של עורקים הכליליים במחיצה (SCA) (B- מצב)
    1. באמצעות הבדיקה MS550D עם תדר המרכזי של 40 MHz מחובר לפעיל-הנמל, נקבע מראש בקשה ל" הדמיית לב ".
    2. עם בעלי החיים שכיבה על הפלטפורמה המחוממת, ותחת ההרדמה נשלטה באמצעות חרטומו, למקם את הבדיקה באמצעות מערכת הרכבות כדי לקבל את ההשקפה ליד העצם הארוכה ציר (PSLAX) (איור 1 א). תמיד להבטיח כי בעל החיים הוא כל הזמן חם על platfor prewarmedמ 'וטמפרטורת גוף נשמר ברמות פיזיולוגיות.
    3. סובב את הבדיקה (עם החריץ מצביע caudally) בכיוון השעון, כך שזווית הבדיקה היא 15 מעלות לקו השמאל ליד העצם (ארוך ציר נוף) (איור 1).
    4. כוון את זווית הבדיקה על ידי הטיית מעט לאורך ציר y של החללית כדי להשיג תצוגת אורך באורך מלא של SCA במרכז המסך (איור 1).
    5. ברגע שציוני הדרך הנכונה (שסתום אב העורקים ועורק ריאה) נתפסים, חנות cine התמונה באמצעות מסגרת השיעור הגבוה ביותר אפשרי.
    6. על ידי שימוש ב" XY "גרזני מיקרו-מניפולטורים (1D איור), להתאים את מיקום הבדיקה כדי לקבל התמונה הברורה של SCA.
    7. סובב את הבדיקה 90 מעלות (עם חריץ מצביע caudally) בכיוון השעון כך שקצה המחורץ של החללית הוא בצד השמאל של קו האמצע (קצר-ציר) (איור 1 ג).
  2. תמונות ציר ארוכות וקצרות של SCA (הצבע-דופלר Modה)
    1. ברגע שתמונת מצב B הוא נתפס או מאוחסן cine-, לחץ על מקש דופלר הצבע במקלדת כדי להפעיל חלון אקוסטי דופלר הצבע (איור 2).
      הערה: זה עוזר לבודד את העורקים הכליליים (חץ לבן מציין SCA) או ב( איור 2 א) או הארוכים בציר הקצר (איור 2 ג). צבע אדום נתפס כבזמן אמת ומעיד על כיוון הזרימה (במרחק של שסתום אב העורקים).
    2. ודא שעומק המיקוד (המסומן בחץ צהוב בצד ימין של מסך התמונה), נמצא במרכזה של עורקים הכליליים.
    3. יש לוודא שהנתונים נרשם, באמצעות מקש cine-החנות, במסגרת השיעור הגבוה ביותר האפשרי (> 100 מסגרות / sec).
  3. PW דופלר הדמיה של SCA (פעמו-Wave או PW מצב)
    1. בעוד שבמצב הצבע-דופלר, לחץ על מקש PW כדי להעלות את קו צהוב-מחוון בעורקים הכליליים (איור 2, מוצגים באדום).
    2. הנח את הצהובקו PW באמצע העורק הכלל בתצוגה, בזווית שמקבילה כליווניות של הזרימה. שים לב כי מדידות מהירות תלויות מאוד בזווית של רכישת תמונה.
    3. כוון את הזווית של זרימה (מפתח זווית PW) ונפח דגימה (מפתח SV) כך שמפתח זווית PW הוא 60 מעלות או פחות ונפח דגימה לוכד לזרום ממש במרכז של SCA.
    4. השתמש בחנות cine כדי ללכוד את צורות גל המציינות את המהירות של הזרימה כלילית בהתכווצות שיא (S) וירוויח (איורים 3 א ו 3 ב) (ד), באמצעות 1% ו -2.5% isoflurane.

חישוב נתונים 3. וניתוח

  1. בחר את זמן מהירות כלי (VTI) נפרד כדי לקבל את הסיסטולי השיא ומהירויות הדיאסטולי מהתמונות המוצגות באיורי 3 א ו 3 ב.
  2. לחשב את מדד זרימת מילואים כליליים (CFR) כיחס שבין (2.5% isoflurane) f hyperemic הדיאסטולי שיאמהירות נמוכה לנקודת התחלה (isoflurane 1%) שיא מהירות זרימה הדיאסטולי.
  3. לחשב את יחס S / D כהסיסטולי זרימה כלילית מהירות / מהירות זרימה כלילית הדיאסטולי שיא השיא. לקבוע את היחס בתחילת המחקר (isoflurane 1%) ובhyperemia (isoflurane 2.5%).
  4. לפרמטרים סטנדרטיים לב פונקציה כגון FS, FAC, LVM, עיין במדריכים מהיצרן לבצע ניתוח נתונים באמצעות תוכנת קניינית או להפנות ליופיטר הנייר של Cheng 2.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

של העכברים 11 שלמדו (התאגדו, n = 8 והעמדת פן, n = 3), תמונות הולמות ושחזור התקבלו על ידי משקיף יחיד בכמה נקודות זמן: בתחילת המחקר (D-1), D2, D6 וD13 . כמו כן, מהירות הזרימה באתר constrictive נמדדה כ2,225 ± 110.9 מ"מ / s, לעומת 277.5 מ"מ ± 10.51 / s בעכברי הדמה ביום לאחר הניתוח (p <0.05). העלייה במהירות הייתה האימות של ההקמה המוצלחת של מודל עומס לחץ. זרימת SCA המהירות, התייחסה גם לכאן כמהירות CF, CFR, ויחסי S / D הוערכה בהצלחה בתחילת מחקר ותחת hyperemia בכל העכברים. שמוצגים באיור 3 שינויים CF בעכברי דמה מתחת ל -1% ו -2.5% isoflurane. קבוצת הדמה הראתה מהירות CF הדיאסטולי הבסיס של ~ 200 מ"מ / s ומהירות hyperemia מושרה CF של> 600 מ"מ / s. העלייה במהירות CF דיאסטולי ונשמרה על 13 ימים בכל העכברים (n = 3, p> 0.05). מוצגב3E דמויות ו3F הם שינויי CF ציינו בעכברים התאגדו, על 1% ועל 2.5 isoflurane%, בהתאמה. עכברים אלו מראים דפוס דומה של אינדוקציה של hyperemic (2.5%) על הבסיס (1%) CFvelocity. עם זאת, בקבוצה זו, מהירות CF הדיאסטולי הראתה דרמטית והפחתה שיטתית על פני תקופת ההערכה של 14 היום. באופן ספציפי, מהירות CF דיאסטולי בקבוצה זו הייתה מופחתת מ 600 מ"מ / s (בסיס) ל< 200 מ"מ / sec (יום 13, לאחר banding). איור 4 מסכם את תגובת hyperemic כפי שניתן לראות בCF שינויי מהירות, בשתי קבוצות של עכברים, שהוערך על 14 ימים.

CFR מחושב כיחס בין שיא זרימה הדיאסטולי המהירות בSCA במהלך vasodilatation המקסימאלי הנגרם על ידי isoflurane 2.5% למנוחת מהירות זרימה תחת isoflurane 1% מינימאליים. איור 4C מסכם את השינויים ראו בCFR כפי שהוערך בזיוף ועכברים התאגדו. בניגוד לקבוצת הדמה, העכברים הראו התאגדומסומן וירידה מתמשכת בCFR, החל משעת יום 3 לאחר הניתוח ולהתמיד ביום 13. הורדה עקיבה בCFR הייתה מרמזת על חוסר ויסות כלילית מתקדמת גורמת לירידה בפרפוזיה בשריר הלב, הנגרמת ככל הנראה על ידי הגידול בafterload בשל פסי אב העורקים ( n = 4, p <0.05). לפני פסים, CFR הממוצע לעכברים חושב כ2.53 ± 0.47 אלא על ידי 13 ימים לאחר פסים, CFR באותו העכברים ירד ל 0.59 ± 0.27.

סיסטולי לדיאסטולי יחס כלילית מהירות (יחס S / D) מייצג אינדיקטור נוסף לתפקוד לקוי של לב. CF מהות מתרחש במהלך דיאסטולה בהשוואה להתכווצות. ככזה, CF בירוויח משחק תפקיד מרכזי בשמירה על 9,15 זלוף שריר לב. זה כבר דווח כי דיסטלי לאתר של היצרות כלילית, יש מגמה של השוואת תרומת סיסטולי ודיאסטולי לCF הכולל 17. בנוסף, הבדל משמעותי להיותיחס S / D tween נצפה בין עורקים בריאים והחולים 18. ערך חתך של יחס / D S כ0.58 הוצע להבחין בין נגעים משמעותיים ולא משמעותיים.

כפי שניתן לראות בתרשים 5, זה S / D הערך גדל באופן משמעותי בקבוצה התאגדה רק, גם בתחילת מחקר ובמצב hyperemic. הייתה הפחתה משמעותית של הדיאסטולי מהירות זרימה כלילית לאחר פסי אב העורקים. זה בחלק תרם להעלאה של יחס S / D (D0 לD13, 0.45 ± 0.05-0.83 ± 0.02 בתחילת מחקר ו0.27 ± 0.02-0.27 ± 0.01 במצב hyperemic). כמנגנון פיצוי בתגובה לירידה באספקת חמצן והפחית זלוף שריר לב, התכווצות LV גדלה, וכתוצאה מכך עלייה במקביל לזרימה כלילית הסיסטולי מהירות (D0 לD13, 89.2 ± 3.2-202.5 ± 0.85 מ"מ / sec).

נתוני ההד היו השוו מול נתוני histopathological להשיגאד מהלב שנקצרו ביום 14, מכל בעלי החיים. הטכניקה האחרונה היא תקן הזהב הנוכחי להערכת תפקוד לב 11. הפרמטרים hemodynamic שהוערכו במחקר בקורלציה היטב עם שינויי histopathological בSCA העכבר. כפי שניתן לראות באיור 6, מכתים Trichrome של האסון במדורי הלב חשף סיסטיק שריר לב והעורקים הכליליים פרי גדל בקבוצה התאגדה (n = 4) בהשוואה לקבוצת הדמה (n = 2).

כפי שניתן לראות באיור 7, השתנות התוך והבין-משקיף הוערכה. לשונות התוך-משקיף, 20 צורות גל אקראיות ותמונות לכל עכבר, שנבחרו למדידות חוזרות שבוצעו בנפרד שבוע אחד. לא היו הבדלים משמעותיים במהירויות השיא שנמדדו. לשונות הבין-משקיף, שני משקיפים מנוסים העריכו את הקלטות צורת הגל באופן עיוור. לא היה בידול משמעותיCES בערכים שהתקבל.

בנוסף, לא חל שינויים מהותיים נראו בפרמטרי אקו המסורתיים המשמשים כדי להעריך את תפקוד LV או פיזיולוגיה לב במהלך 14 הימים (איורים 8 ו -9).

יחדיו, התוצאות של המחקר גילו שינויים משמעותיים במחזור כלילית בSCA בכל העכברים. כמו כן, ראוי לציין כי אולטרסאונד מבוסס השינויים בCF קדמו שינויים בתפקוד LV הוערך כמקובל, ובכך משקפים את הרגישות של השיטה. למרות שהמחקר בוצע במספר קטן מאוד של עכברים, תוצאות עדיין גילו רמה גבוהה של משמעות בין שתי הקבוצות ביחס לכל הפרמטרים הרלוונטיים.

איור 1
איור 1:. הערכה של זרימה כלילית מבוססת אולטראסאונד הקו האדום מציינת העמדת דואר של החללית להשגת (א) ציר ארוך ליד עצם (PSLAX) של הלב, ו- (ב) שינוי תצוגת ציר קצרה ליד עצם (mod-PSALX). מנוקד כמו מופעים שעל ידי החלפה של הבדיקה 15 מעלות בכיוון השעון ממצב (), ניתן לאתר CF בSCA, הקרוב לסינוס וRVOT אב העורקים; תצוגת ציר קצר (SAX) (ג) מאפשר הדמיה של CF באמצעות התצוגה רוחבית ברמה של אב העורקים (D) כיוון XY של החללית מצויינים.

איור 2
איור 2. הזרימה כלילית זיהוי (CF) באמצעות תצוגות mod-PSLAX וSAX. () תצוגת mod-PSLAX מדגימה CF בלומן של מקביל SCA לציר של הלב רב, ובשעה 10 עמדה לאורך IVS, AV הקרוב (B) האיור של mod-PSLAX כדי לציין את location של SCA ומבנים סמוכים (C) תצוגת הציר הקצרה מראה את מקור CF משסתום אב העורקים לכיוון השעה 1. (ד) האיור של תצוגת ציר קצרה כדי להקל על זיהוי של SCA. ציוני דרך עיקריים הן בטבלה של קיצורים.

איור 3
איור 3: שינוי המוחלש של זרימה כלילית מהירות (CF) בעכברים התאגדו תחת hyperemia לעומת שאם () הקו הצהוב מדגיש את שיא CF בהתכווצות (S) וארוויח (D). (ב) האיור מציין את סיסטולי ודיאסטולי שיא מהירות זרימה. מוצג גם הם שינויים בCF הדיאסטולי בעכברי הדמה, מתחת ל -1% (C) וisoflurane 2.5% (ד) המצביעים על אינדוקציה hyperemic של CF בעורקים הכליליים בקבוצת הדמה. CF הדיאסטולי הבסיס זוהה הוא ~ 200 מ 'מ '/ שנייה ועולה ל> 600 מ"מ / sec תחת שינויי hyperemia של CF הדיאסטולי בעכברים התאגדו תחת 1% (E) וisoflurane 2.5% (F). כפי שניתן לראות בקבוצה זו, שינויים ב( E) לפני ואחרי hyperemia, היו דומים לקבוצת הדמה. בעקבות פסים, לעומת זאת, (F) היה מופחת במידה ניכרת (מ 600 מ '/ שנייה ל< 200 מ' / שנייה), במיוחד תחת hyperemia.

איור 4
איור 4: השוואה בזיוף ועכברים התאגדו CF מהירות וCFR שינויים. שינוי () CF מהירות בשתי הקבוצות, תחת isoflurane 1%. CF נמדד כ~ 200 מ"מ / sec בשני דמה ועכברים התאגדו, לפני גיוס hyperemic. שינוי מהירות CF בעכברים (B), תחת 2.5% Isoflurane. מהירות CF הופחתה ברציפות במשך ימים הבאים banding אב העורקים. על D13, הCF הדואר של זיוף ועכברים התאגדו הראה הבדל משמעותי (*: p <0.05). סיכום (C) של השינוי בCFR בזיוף ועכברים התאגדו. בהשוואה לעכברי הדמה, CFR של עכברים התאגדו ברציפות ירד, מקשר עם הירידה בCF מהירות. תופעה זו מצביעה על עליית פסים מושרה אב העורקים של afterload וזה תרם לחוסר תפקוד לב. (N = 8, *: p <0.05). 2.5% CFR = CF / CF 1.5%)

איור 5
איור 5: השינוי של יחס / D S מתחת ל -1% ו -2.5% isoflurane בזיוף ועכברים התאגדו () השינוי של יחס / D S בשתי קבוצות שבאינם hyperemia (isoflorane 1%).. יחס S / D מוגבר לאחר ניתוח והיה באופן משמעותי על D9 וD13, גם במצב המנוחה (n = 11, *: p <0.05). (ב) השינוי של יחס S / D בשתי הקבוצות תחת hyperemia (isoflurane 2.5%). יחס S / D גם גדל באופן משמעותי לאחר ניתוח במצב hyperemic (n = 11, *: p <0.05). S / D = מהירות זרימה כלילית בהתכווצות / כלילית מהירות זרימה בתרוויח.

איור 6
איור 6:. Myorcardial וסיסטיק עורק pericoronary זוהה על ידי האסון Trichrome צביעת מכתים בוצעו בזיוף ועכברים התאגדו, שבועיים לאחר פסי אב העורקים. (א) רק סיסטיק המוגבל נצפה באמצע החלל-של LV בעכברי דמה (20X). (B) התמונות בהגדלה גבוהה יותר (400X) הראו גם סיסטיק הזעום סביב פרי כלילי אזור עורק (חץ לבן הצביע סיסטיק). (ג) בלב העכבר הבא banding אב העורקים, אזור fibrotic הכחול גדל באופן משמעותי (20X). סיסטיק עורק (D) Peri-הלילי היה גם signifaugmented icantly בקבוצה זו (ראש חץ) (X400). נתונים היסטולוגיה יחדיו לתאם עם התצפית מבוססת ההד שלנו של חוסר תפקוד לב.

איור 7
איור 7:. התוך ואמינות Inter-משקיף של מדידת CF () האמינות תוך המשקיף ציינו מתאם משמעותי גבוה (R 2 = 0.92). אמינות (B) בין הצופה גם הראתה מתאם גבוה בין משקיפים השונים (R 2 = 0.88).

איור 8
איור 8:. יחס הלב למשקל גוף יחס (HW / BW) ורטוב לייבוש (W / D) יחס משקל ריאות בזיוף ועכברים התאגדו () HW / BW לא היה שונה משמעותי בין עכברי דמה והתאגד ביום 15 (n= 11, p> .05). (ב) יחס ריאות W / D היה דומה בשתי קבוצות.

איור 9
איור 9: קצב הלב (HR) ופרמטרי אקו קונבנציונליים () HR לא השתנה באופן משמעותי.. כפי שניתן לראות ב( B) מקטע פליטה של חדר (LVEF) לא הופחת באופן משמעותי עזב. (C) קיצור חלקי (FS) היה דומה בשתי קבוצות. (ד) מסת חדר שמאלי (LVM) לא הראה הבדל משמעותי בשתי הקבוצות, בגיל 13 ימים לאחר פסים.

שם מלא קיצור
היצרות של אב העורקים AS
שסתום אב העורקים AV
זרימת מילואים כליליים CFR
אי ספיקת לב CHF
קיצור חלקי FS
קצב לב HR
לב יחס משקל גוף HW / BW
מחיצה הבינה-חדרית IVS
אטריום שמאל LA
יורד קדמי שמאל LAD
עורק הכלל שמאלי רע"א
מקטע הפליטה של ​​חדר השמאלי LVEF
חדר שמאלי LV
היפרטרופיה של חדר שמאל LVH
מסת חדר שמאלית LVM
תצוגת ציר זמן ליד עצם PSLAX
עורק ריאה הרשות הפלסטינית
עלייה ימנית RA
חדר ממני RV
תצוגת ציר קצר SAX
עורקים הכליליים במחיצה SCA
הסיסטולי לזרימת יחסים הדיאסטולי S / D
Transthoracic דופלר אקו TTDE
מהירות זמן Integral VTI
רטוב לייבוש יחס משקל ריאות W / D

טבלת 1: קיצורים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

במחקר זה מבוסס אולטרסאונד, הערכה לא פולשנית של זרימה כלילית בוצעה reproducibly בזמן אמת, על פני ימים, בעכברי ניסוי חיים; יתר על כן, הפרוטוקול הפגין הפוטנציאל לזהות בעיות בתפקוד לב כלילית שהיו נוכח בשלב מוקדם והיה קשור למחסור בזלוף שריר לב. שיטה זו סופו של דבר ניתן תהיה למנף ככלי קליני להערכת סיכון לב וכלי דם ו / או תגובה להערכת התערבות טיפולית.

ראשית, פרוטוקול מפורט מתואר לדמיין את השינויים אנטומיים ותפקודיים בעורקים הכליליים של לב העכבר הקטן בגודל, באמצעות הדמיה רציפה לאורך זמן עם אקו דופלר הצבע בתדירות גבוהה. על ידי זהירות מראש בחירת סט של חלונות אקוסטית משלימה עם רזולוציה גבוהה צירית, מותאם היטב נפח דגימה, ושליטה הרדמה נכונה, כל מפעיל (עם קצת אימון על מכשיר אולטרסאונד) יכול perform כל השלבים הציעו לפרוטוקול ההדמיה, כמו גם במצב לא מקוון פוסט-הוק ניתוחים של הנתונים רכשו. השיטה מאפשרת הדמיה לשחזור של כלילית העיקרי עזב ומאפשרת אפנון של הפונקציה כלילית דמיינה. פרוטוקול זה יכול להתבצע בבעלי חיים קטנים, כגון עכברים או חולדות, עם קצב לב ונשימה גבוה. אפשר לקבל נתונים מהימנים מהדמיה רציפה על פני ימים או שבועות, המאפשרת לחוקרים לעקוב אחר תפקוד הלא פולשני ואורכית במודל ניסיוני נתון.

שנית, המחקר מנסה לאמוד כלי קטן שהם קריטיים לתפקוד לב תקין, על ידי הערכת השינויים הקטנים ומוקדם בפיזיולוגיה תוך-כלילית (המתרחש בתוך דקות) בהקשר של המצב הכללי של פיזיולוגיה של לב (פונקצית LV למשל). הצעדים של הפרוטוקול יכולים להתבצע באופן בלתי פולשני ומדויק, לשחזור. המדידות המתקבלות בזמן אמתניתן להשיג על ידי כל מפעיל עם קצת אימון על פעולת מכונה ואנטומיה בסיסית. יתר על כן, המדדים הספציפיים של כלי הדם שנמדדו במסמך, כגון CFR וS / D, ניתן להשיג באמצעות כל תוכנת מדידת מצב לא מקוונת, ולא רק את תוכנת קניינית הניתנת על ידי היצרן המכונה. מדדים אלו יכולים להיות מיושמים בנוסף לכל מודל חיה של עניין, כגון ApoE - / - או R LDR - / - מודלים, שיכול לשמש כדי לחקור טרשת עורקים. לכן, השיטה מהווה כלי לתרגום ביותר לשימוש במחקרים של מגוון רחב של פנוטיפים לב וכלי דם.

החידוש של המתודולוגיה הוא בזריזות שלו. כמו כן, בקלות לשינוי בדרך של התאמות קלות כגון מיקום משתנה בדיקה, בחירה של תדירות בדיקה (מרכז בתדר הגבוה ביותר צריך להיות הרים לזרימת הערכת מהירות נמוכה כגון מחקרי איסכמיה), מדגם-נפח (תשואת מדגם נפח קטן יותר מדויקת יותר הערכת שיא) ותיקון זווית (0 ° עד 60 °זווית PW, קרוב יותר ל -0 מעלות היא מדויקת יותר), כך שכל מפעיל יכול להיות מאומן כדי להשיג מהירויות מוחלטות מדויקות של לב וכלי דם, במחיצה או השמאל עיקרי על ידי הבאים מציוני הדרך אנטומיים כגון הרשות הפלסטינית או שורש אב העורקים.

שינויים קטנים ובזמן יכולים להיות בדרך כלל קשים למדידה ויכולים לערב שיעור שגיאה גבוה, קשור לשינויים פיסיולוגיים בנשימה או בקצב לב. פתרון בעיות כרוכים בדרך כלל בזיהוי של ציוני דרך נכונים הפרוקסימלי למוצא של העורק והתחזוקה של קצב לב כלילית פיסיולוגי נורמלי. על ידי ניטור פיזיולוגיה של בעלי חיים באמצעות כלי ניטור אות ECG, המשויך למכשיר ההדמיה, הפרוטוקול מאפשר לכל מפעיל כדי לפקח על ההשפעה של כל vasomodulator פוטנציאלי (מכווצת כלי דם או מרחיב), במהלך הדמיה.

בחירה נכונה, מסלול ומינון של רמות הרדמה יכולים להיחשב כהערכה נאותה גורמים קריטיים של זרימת דינמיקה. הגבלת גישה אחתבמחקר יכול להיות השימוש בisoflurane. זה ידוע לגרום לדיכאון לב ולשנות קוטר לומן בחלק מהמחקרים באופן תלוי מינון 7,10. עם זאת, התמונות במחקר זה מתקבלות בתוך דקות, ועל ידי שימוש במערכת הרדמה פיקוח הדוק, אפשר להעריך בצורה מדויקת CF, CFR וS / D בכל מצב של פיזיולוגיה עכבר כוללים היפוקסיה, normoxia, הרחבת כלי דם, או התכווצות של כלי דם, עם השפעה מינימאלית של קצב לב. מגבלה נוספת היא חוסר תקן זהב במתאם בין CFR ועורקים הכליליים לום קוטר in vivo בעכברים, עקב מדגם קטן מאוד שניתן להשיג מעכברי נפח. עם זאת, כפי שמוצגים בבני אדם על חסרון זה ניתן להתגבר על פוטנציאל ידי הערכה היסטולוגית של מורפולוגיה כלילית עם אקו כמותיים להשיג קוטר עורק כלילית 4,24.

על ידי שימוש בכל הצעדים הדרושים שתוארו בפרוטוקול ההדמיה (שלב 2.1.1-2.3.4), CFR וS/ D ערכי יחס בעכברים ניתן לקבל תוך דקות. תמונות באיכות גבוהה להפוך את הנתונים חזקים ועם התוך נמוך ושונה בין הצופה.

לסיכום, פרוטוקול ההדמיה, שמסומן במסמך זה, מספק כלי אבחון מדויקים המייצגים אלטרנטיבה לאפשרויות פולשניות קיימות כגון צנתור כלילי, דופלר-חוט או לימודים היסטופתולוגיות שלאחר המוות.

יחד נלקח, ממצאי מחקר זה מראים כי שיטה לא פולשנית של הערכה תפקודית כלילית ככלי אבחון קליניים אפשריים וברים-קיימא, שניתן להשתמש במחקר בבעלי חיים קטן. כגון שיטה לא פולשנית יכולה לעזור להקטין את הדרישה של שימוש בבעלי חיים, המתת חסד, או נתיחה לאחר מוות במודלים ניסיוניים באופן משמעותי.

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