마우스의 압력 과부하 모델을 사용하여 관상 동맥 흐름 및 관상 동맥 흐름 준비 제도 이사회의 초음파를 바탕으로 평가

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
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Medicine

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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).

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Abstract

Introduction

임상 대동맥 협착 (AS)가 잘 좌심실 후 부하의 점진적 증가를 촉진하는 것으로 알려져있다. 이 만성적으로 상승 혈역학 적 부하를 보상하기 위해, 좌심실 비대 (LVH)는 적응 응답 1,2로 계속된다. LVH의 개발은 종종 관상 미세 순환에 이상과 연관된다. 그것은 미세 혈관 기능 장애 환자 5 만성 허혈에 기여하는 것으로 생각된다. 관상 동맥 유량 3,4- 외에도 혈류 보호구 (CFR)는 관상 동맥 1,3 기능적 변화를 나타내고, 기준 유속 또는 휴식 유속 4,6,7에 충혈에서 최대 유동 속도의 비율로 정의된다. CFR은 LV 리모델링 1-3,5-9 동안 감소 관상 1,10,17의 기능적 장애 심각성의 정도의 지표로서 사용된다. 이는 팽창 된 심근증 (10)의 다양한 형태 및 관상 (S)에 손상되는 것으로 알려진tenosis 6. CFR은 가난한 임상 결과 12 예후 마커입니다.

이러한 허혈 또는 ​​좌심실 비대로 심장 기능 장애의 설정에서 LV 리모델링은 광범위한 섬유화, 관상 동맥 1,2의 관상 동맥 미세와 농축의 변화를 동반한다. 관상 생리학 이러한 변화의 결과로서, 관상 동맥의 리모델링 가능성이있다. 이것은 낮은 산소 확산 및 심근 허혈 1,2,13 감수성이 발생할 수 좌심실 이완기 기능 장애의 영향을 완화하는 데 도움이됩니다.

유전자 변형 마우스는 관상 동맥 경화 5,7,10,12,17로 지금 인간의 질병 상태를 모방하는 데 널리 널리 임상 도구입니다. 특히, 마우스에서의 압력 과부하 모델을 14,17 널리 연구되고있다. 트랜스 대동맥 협착 모델 (TAC)는 광범위한 섬유증 및 coronar과 연관된 것으로 밝혀졌다Y 협착 관상 동맥의 내측 두껍게에서 인간의 좌심실 비대의 설정에서 본 것과 유사한 관상 동맥 흐름 패턴 1,11,17,19의 변화를 동반, 부분적으로, 결과. 이 장시간 압력 과부하 4-8 주간 부전 심부전에 이르게하는 것이 알려져 있지만, 밴딩 후 혈류 역학 및 조기 질병 진행 과정에서 이러한 모델 플로우 보호구에 그리고 다른 단계에서 효과가 아직 명확하게 묘사한다.

마우스의 수많은 변종이 잘 특성화 LDLR을 포함하여 연구 사용하기 위해 현재 사용할 수있는 - / - 또는 아포 - / - 마우스 10-12, 이들은 살아있는 쥐 11-15 심혈관 기능과 형태를 평가하기위한 중요한 기술의 개발을하라는 메시지가있다. 이러한 기술은 침습적 유망한 대안을 제공 모두 MRI, PET, 콘트라스트 CT, 초음파, 고주파, 전자빔 단층 2,9,17,19 포함이러한 심장 catheterizations 및 관상 동맥 조영술 (12) 등의 방법. 그러나, 관상 동맥의 매우 작은 크기와 높은 심박수 (HR)와 쥐, 관상 동맥 순환의 이미지는 여전히 많은 현재 기술 4,12에 대한 기술적 인 도전을 구성한다. 흥미롭게도, 15에서 약 30 ~ 100 μm의 축 방향 해상도를 허용하는 50 MHz의 중심 주파수와 높은 주파수 배열 스캔 헤드의 개발을 포함한 흉부 심 초음파 (TTDE) 분야의 기술 발전, 기하 급수적으로 증가되고있다, 8-40mm의 깊이 및 프레임 속도보다 큰 400 / 초 프레임 - 캡처. 차례로, TTDE 기반 기술은 관상 동맥 5,12-으로이 더 크거나 더 작은 혈관을 영상화 잠재적으로 강력한 도구로 등장했다.

연구자들은 작은에서 혈관의 진단 영상 연구를 수행 할 수 또 다른 중요한 사전nimals 11 이미징 동안 마음과 동물의 호흡 속도를 유지 마취제의주의 깊게 제어를 사용하는 것이다. 제어 마취 유지 마우스에서 혈관 확장에 관련된 연구에 특히 중요하며, 마취 효과도 더욱 이러한 맥락 10,11 탐구 할 필요가있다. 인간에서, 반면에, TTDE 유래 CFR 측정은 주로 좌전 하행 (LAD) 관상 동맥 5,16에서 협착 및 비 - 방해 외막 관상 동맥의 평가보다 일반적으로 사용되는 도구가되었다. 그러나, CFR 무증상 환자 또는 휴식 보존 좌심실 수축기 기능과 마우스에서 관상 동맥 흐름 변화의 예후 역할은 훨씬 덜되어 (16)을 탐험했다. 따라서, 연구의 목적은 첫 ​​번째 압력 과부하 마우스 모델을 이용 TTDE 관류 량의 변화를 평가하기 위해, 명확한 단계별 프로토콜을 확립되었다; 둘째,이 연구는 예후 기호를 조사CFR 및 응답에서 관상 동맥 흐름의 변화 ificance이 마우스에 과부하 스트레스를 압박한다. 우리는 CFR 및 관상 동맥 흐름의 TTDE 기반 평가는 좌심실 기능 장애에 선행 할 수있다 관상 동맥 장애의 조기 발견에 유용 할 수 있다는 가설을 세웠다.

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Protocol

참고 : 모든 절차는 미국 수의학 협회 (AVMA) 지침에 따라 마우스의 수행 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC) 프로토콜을 승인했다.

1. 연구 설계

  1. 연구 8-10 주 오래 된 남성 C57BL / 6 마​​우스 (BW ~ 25g)를 사용합니다.
  2. 두 그룹으로 마우스 (N = 11), 대동맥 밴딩 선정 연구 군을 랜덤 (N = 8)과 대조군 (n = 3) 개흉술을 통해 모의 동작을 받도록.
  3. 의료 학년 제모 크림을 사용하여 가슴에서 머리를 제거하여 영상의 동물을 준비합니다.
  4. (노즈콘을 통해 100 % O 2와 혼합) 1 %와 2.5 % 이소 플루 란 유도 마취의 범위 사이 일 -1 기본 매개 변수를 결정하기 위해 대동맥 밴딩에 24 시간 이전에 먼저 초음파 (2 절)을 수행합니다.
  5. 의학적으로 승인 된 마취제를 선택 (즉, 이소 플루 란)과 전일비에 마취 (2-3 %를 정도를 모니터링CE, 1.0 % 유지).
    참고 : 적절한 마취는 생리 학적으로 정상 요금 (약 500 비트 / 분)에서 심장 박동의 유지에 매우 중요하다.
  6. 페달 움츠림 반사에 응답하여 상기 동물에서의 움직임의 손실에 의해 마취 깊이를 확인한다. 마취 동안 건조를 방지하기 위해 눈에 paralube 수의사 연고를 사용합니다.
  7. 0 일 (20, 21)에서 수술을 수행합니다.
  8. 대동맥 밴딩, 아치에 배치 테이퍼 26 G 바늘 주위 7-0 실크 봉합사를 이용하여 대동맥을 결찰.
    주 : 대동맥 수술 절차를 포함 밴딩 실험 프로토콜에 관한 세부 사항은, 이전에 기재되어있다 (20, 21).
  9. 주 (S) 2, 6, 13에서 수술 후 초음파 영상 (2 절)을​​ 수행합니다.
  10. 14 일째에 마우스를 안락사 및 조직 학적 평가를위한 마음을 수확. 같은 마음과 같은 중요한 장기 제거하여 펜 토바 비탈의 과다 복용을 이용하여 동물을 안락사. diasto의 마음을 체포제작 및 포르말린으로 고정한다. 이전 22 설명 된 마음 수확의 절차를 사용합니다.
  11. 버퍼링 10 % 포르말린 용액으로 모든 심장 조직을 수정합니다. 트리 크롬 염색의 경우, 단면 전에 파라핀 조직을 포함합니다. 물론 이전에 14,23 설명 된 트리 크롬 염색의 세부 사항을 사용합니다.
  12. 오프라인 소프트웨어 (3 부)를 사용하여 데이터를 분석한다.

2. 이미징 프로토콜

  1. 중격 관상 동맥의 길고 짧은 축 이미지 (SCA) (B- 모드)
    1. 액티브 포트에 연결된 40 MHz의 중심 주파수로 MS550D 프로브를 사용하여, "심장 이미징"에 애플리케이션 설정을 설정.
    2. 가열 된 플랫폼 및 노즈콘을 통해 제어 마취하에 동물 부정사으로 흉골 장축 뷰 (PSLAX) (도 1A)를 획득하기 위해 레일 시스템을 사용하여 프로브를 위치. 항상 동물이 데워진 플랫폼, 따뜻한 유지되어 있는지 확인m 및 체온은 생리적 수준에서 유지된다.
    3. (노치는 꼬리 쪽을 가리키는) 프로브를 시계 방향으로 회전 이러한 프로브 각도가 왼쪽 흉골 라인 (긴 축보기) (그림 1B)에 15 °이다.
    4. 화면 (도 1b)의 중심에 SCA의 전체 길이와 세로보기를 얻기 위해 프로브의 Y 축 방향으로 약간 기울여 프로브 각도를 조정한다.
    5. 적절한 랜드 마크 (대동맥 판막과 폐동맥이), 시네 저장소에게 가장 높은 프레임 속도를 사용하여 이미지를 볼 수 있습니다되면.
    6. "XY"를 사용하여 마이크로 매니퓰레이터 (그림 1D)를 축, SCA의 선명한 이미지를 얻을 수있는 프로브 위치를 조정합니다.
    7. 프로브의 홈 부분을이 중간 선 (짧은 축)의 왼쪽에되도록 시계 방향으로 (그림 1C)을 (노치는 꼬리 쪽을 가리키는) 프로브 90 ° 회전합니다.
  2. SCA의 길고 짧은 축 이미지 (컬러 도플러 모전자)
    1. B 모드 이미지를 캡처 또는 시네가 저장된되면, 색 도플러 음향 창 (그림 2)를 켜 키보드의 색 도플러 키를 누릅니다.
      참고 :이 (흰색 화살표가 SCA를 표시 포함)는 긴 (그림 2A) 또는 짧은 축 (그림 2C) 관상 동맥을 분리하는 데 도움이됩니다. 빨간색은 실시간으로 볼 수 있으며 (거리 대동맥판)에서 흐름 방향을 나타낸다된다.
    2. (이미지 화면의 오른쪽에 노란색 화살표로 표시) 초점 심도가, 관상 동맥의 중심에 놓여 있는지 확인합니다.
    3. 데이터가 가장 높은 프레임 속도 (> 100 프레임 / 초)에서, 시네 매장 키를 사용하여 기록되어 있는지 확인합니다.
  3. SCA의 PW 도플러 이미징 (펄스 웨이브 또는 PW 모드)
    1. 컬러 도플러 모드에있는 동안, (빨간색으로 표시 그림 2) 관상 동맥에 노란색 표시 줄을 가지고 PW 키를 누릅니다.
    2. 노란색 배치흐름의 방향성을 평행 각도로보기 관상 동맥의 중간 PW 라인. 그 속도 측정은 이미지 수집의 각도에 크게 의존합니다.
    3. 60 ° 이하이며, 샘플 량은 SCA의 중앙에 바로 유동 포착 유동 각도 (PW 앵글 키) 및 PW 각 키가되도록 샘플 볼륨 (SV 키)를 조정한다.
    4. 1 % 및 2.5 %의 이소 플루 란을 이용하여, 피크 수축기 (S) 및 심장 확장 (D) (도 3a3b)에서 혈류의 속도를 나타내는 파형 형태를 캡처 시네 저장소를 사용한다.

3. 데이터 계산 및 분석

  1. 속도 타임도 3a 및도 3b에 도시 된 이미지에서 피크 수축기 및 확장기 속도를 얻기 위해 적분 (VTI) 도구를 선택.
  2. 충혈 (2.5 % 이소 플루 란) 피크 이완기 (F)의 비율로 관상 동맥 흐름 예비 지수 (CFR)을 계산기준에 낮은 속도 (1 % 이소 플루 란) 피크 이완기 혈류 속도.
  3. 최고 수축기 혈류 속도 / 최대 이완기 혈류 속도 등의 S / D 비율을 계산합니다. 베이스 라인에서의 비율 (1 % 이소 플루 란)과 충혈에서 (2.5 % 이소 플루 란)을 결정합니다.
  4. 이러한 FS, FAC, LVM 등의 표준 심장 기능의 매개 변수에 대한 독점 소프트웨어를 사용하여 데이터 분석을 수행하거나 쳉의 조브 용지 2 참조하기 위해 제조업체의 설명서를 참조하십시오.

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Representative Results

몇 시간에 단일 지점에서 관찰자에 의해 연구 (줄무늬, N = 8, 가짜, N = 3), 및 적절한 재현 화상을 얻었다 된 마우스의 11 : 기준선 (D-1), D2, D6 및 D13 . 또한, 협착 부위 유속 수술 (p <0.05) 후 당일 가짜 마우스 277.5 ± 10.51 mm / s와 비교하여 110.9 mm / s ± 2,225으로 측정 하였다. 속도의 증가는 압력 과부하 모델의 성공적인 수립 검증했다. 또한 CF 속도, CFR 및 S / D 비율로 여기서 말하는 SCA 유속은 성공적 기준선 모든 마우스에서 충혈 하에서 평가 하였다. 1 %와 2.5 % 이소 플루 란에서 가짜 마우스의 CF 변화는 그림 3에있는 바와 같다. 가짜 그룹은 ~ 200mm / s와> 600mm / S의 충혈 유도 CF 속도의 기준 이완기 CF 속도를 보여 주었다. CF 확장기 속도의 증가와 모든 생쥐 13 일째에지지되었다 (N = 3, p> 0.05). 표시도 3E과 3 층에 1 %에서 각각 2.5 % 이소 플루 란,에서 밴드 마우스에서 언급 한 CF 변경입니다. 이러한 마우스는 기준선 (1 %) CFvelocity 위에 충혈 (2.5 %)의 유도와 유사한 패턴을 나타낸다. 그러나,이 그룹에서 이완기 CF 속도는 극적인 14 일 평가 기간 동안 체계적인 감소를 보였다. CF 속도 변화와 같이 구체적으로,이 그룹의 이완기 CF 속도는 <200mm / 초 (13 일째, 포스트 밴딩) 내지 600mm / s (기준)에서 약독 화되었다.도 4b는 두 그룹, 충혈 응답을 요약 쥐의 14 일 동안 평가 하였다.

가짜와 밴드 마우스 평가로 CFR은 최소 1 %의 이소 플루 란에서 휴식 유속 2.5 %의 이소 플루 란에 의해 유도 된 최대 혈관 확장하는 동안 SCA 피크 이완기 혈류 속도의 비율로 계산된다. 그림 4c는 CFR에서 볼 수있는 변경 사항을 요약 한 것입니다. 가짜 그룹과는 달리, 밴드 쥐가 나타났다표시되고 CFR 연속 하락, (3 일 후 수술에서 시작 인해 대동맥 밴딩에 일 CFR에서이 꾸준히 감소는 아마도 후 부하의 증가에 의해 유도 된 심근 관류의 감소를 일으키는 원인이 진보적 인 관상 동맥 조절 곤란을 암시했다 (13)을 통해 지속 N = 4, p <0.05). 밴딩 전에, 마우스의 평균 CFR은 2.53 ± 0.47로 계산되었다하지만 밴딩 후 십삼일에 의해, 같은 쥐에서 CFR은 0.59 ± 0.27로 감소.

이완기 관상 속도 비 (S / D 비율)에 수축기은 관상 동맥 부전의 또 다른 지표를 나타냅니다. CF는 기본적으로 수축기에 비해 이완기 발생합니다. 따라서, 이완기의 CF는 심근 관류 9,15 유지에 중요한 역할을한다. 이 관상 동맥 협착의 사이트에 원위부, 총 CF 17 수축기 및 이완기 공헌의 균등화 경향이있는 것으로보고되었다. 또한, 유의 한 차이가있을트윈 S / D 비율은 정상 및 병에 걸린 동맥 (18) 사이에 관찰되었다. 0.58 같이 S / D 비의 컷 - 오프 값은 비 중요하고 심각한 병변을 구별하는 것이 제안되었다.

도 5에 도시 된 바와 같이, 이는 / D 값이 기준선과 충혈 상태 모두에서 줄무늬 군 만 크게 증가 S. 대동맥 밴딩 후 이완기 혈류 속도의 현저한 감소가 있었다. 이 부분에서 (0.45 ± 0.05 기준에서 0.83 ± 0.02와 0.27 ± 0.02 충혈 상태에서 0.27 ± 0.01, D13에 D0) S / D 비율의 상승에 기여했다. 응답하여 보상기구는 산소 공급을 감소 심근 관류 감소 할 때, LV 수축력는 (89.2 ± 3.2 202.5 ± 0.85 mm / 초, D13에 D0) 관상 수축기 유속의 동반 증가하게 증가.

에코 데이터는 조직 병리학 적 데이터 구해야 벤치마킹했다모든 동물에서, 14 일째에 수확 된 마음에서 에드. 후자의 방법은 관상 동맥 기능 평가 (11)에 대한 현재 황금 표준입니다. 이 연구에서 평가 혈역학 마우스 SCA의 조직 병리학 적 변화와 상관 관계. 도 6에 나타낸 바와 같이, 심장의 섹션에 메이슨 트리 크롬 염색 밴드 그룹의 증가 및 심근 조갑 관상 동맥의 섬유화를 계시 (N = 4) 모의 군에 비해 (N = 2).

도 7에 도시 된 바와 같이, 인트라 - 및 인터 - 관찰자 변동을 평가 하였다. 내 관찰자 변동성의 경우, 각 마우스 20 임의 파형 및 이미지를 1 주일 간격을 수행 하였다 반복 측정을 위해 선정되었다. 측정 된 피크 속도에 유의 한 차이가 없었다. 관찰자 간 변이를 들어, 두 경험이 풍부한 전문가들은 맹검 방식으로 파형 기록을 평가했다. 유의 differen가 없었다값에 CES를 얻을.

또한, 유의 한 변화는 (도 8 및도 9), 14 일 동안 LV 심장 기능 또는 생리학을 평가하는 데 전통적 심 초음파 파라미터 보이지 않았다.

이와 함께,이 연구의 결과는 모든 마우스에서 SCA에서 관상 동맥 순환에 중요한 변화를 한 것으로 밝혀졌습니다. 이는 CF의 초음파 - 기반 변화 따라서 방법의 민감도를 반영 종래 LV 평가 함수의 변화에​​ 선행하는 것도 주목할 만하다. 연구는 마우스의 극소수에서 수행되었지만, 결과는 여전히 모든 관련 파라미터에 대한 두 군간의 유의 수준 높은 것으로 보여.

그림 1
그림 1 :. 관상 동맥 흐름의 초음파 기반의 평가는 빨간색 선은 일을 나타냅니다얻기위한 프로브의 전자 위치 마음의 (A) 흉골 장축 (PSLAX) 및 흉골 짧은 축보기 (MOD-PSALX) 수정 (B). 프로브를 위치 (A)에서 15 ° 방향으로 회전시켜, CF가 부비동 및 대동맥 유출로 주변 SCA에서 검출 될 수 있다는 것을 보여준다 같이 점선; (C) 짧은 축 뷰 (SAX)는 횡 대동맥 - 레벨 뷰 (D) 프로브의 XY 방향 표시를 사용하여 CF의 영상을 용이하게한다.

그림 2
그림 2. 관상 동맥 흐름 (CF) 검출 모드 - PSLAX과 SAX 뷰를 사용. (A) 모드 - PSLAX보기 마음의 긴 축에 SCA 평행의 루멘에서 CF를 보여, 10시 방향에 IVS, 근처 AV (B) LOCA를 나타내는 모드 - PSLAX의 그림을 따라 위치SCA의 기 및 주변 구조물 (C) 단축보기 1시 방향을 향해 대동맥 판막에서 CF 원점을 보여줍니다. (D) SCA의 식별을 용이하게하기 단축보기의 그림입니다. 주요 랜드 마크 약어의 테이블에 있습니다.

그림 3
그림 3 : 가짜 (A)에 비해 충혈 아래 밴드 마우스의 관상 동맥 흐름 (CF) 속도의 약독 변화는 노란색 선은 수축기 (S) 및 이완기 (D)에서 CF 피크를 강조한다. (B) 그림은 최고 수축기 및 이완기 혈류 속도를 나타냅니다. 또한 가짜 그룹에서 관상 동맥에서의 CF 충혈 유도 제안 (C) 1 % 및 (D) 2.5 % 이소 플루 란 하에서 모의 이완기 CF 마우스에서의 변화는, 제시된. 기준 이완기 CF는 ~ 200m이다 검출 된m / 초와는> 600mm (E) 1 % 미만 줄무늬 생쥐의 이완기 CF의 충혈 변경에 따라 / 초 및 (F) 2.5 % 이소 플루 란에 상승. 이 그룹에 나타낸 바와 같이, (E)의 변화 전후의 충혈, 가짜 기 유사 하였다. 밴딩 후, 그러나, (F)는 현저 특히 충혈 아래 (600m / 초에서 <200m / 초) 감쇠했다.

그림 4
그림 4 : 가짜와 밴드 생쥐의 CF 속도와 CFR 변화의 비교. 1 % 이소 플루 란 하에서 두 그룹 (A) CF 속도 변화. CF는 충혈 유도하기 전에, 가짜 및 밴드 마우스 모두에서 ~ 200mm / 초로 측정 하였다. 2.5 % 아이소 플루 란에서 (B) 마우스에서의 CF 속도 변화. CF 속도는 연속적으로 줄무늬 다음 대동맥 일 동안 감소 하였다. D13에서 일(: P <0.05 *) 가짜와 밴드 마우스의 전자 CF는 유의 한 차이를 보였다. 가짜와 밴드 쥐 CFR의 변화 (C) 요약. 가짜 쥐에 비해 밴드 마우스의 CFR 지속적으로 CF 속도의 저하와 연관 감소. 이 현상은 후 부하의 대동맥 밴딩에 의한 증가를 나타내며,이 관상 동맥 부전에 기여했다. (N = 8, * : p <0.05). CFR = CF 2.5 % / CF 1.5 %)

그림 5
그림 5 : 가짜와 밴드 생쥐의 1 %와 2.5 % 이소 플루 란에서 S / D 비율의 변화 (A) 비 충혈 (1 % isoflorane)에서 두 그룹의 S / D 비율의 변화.. S / D 비율 (N = 11 * P <0.05)도 휴식, 수술 후 증가 D9과 D13에 유의 하였다. (B) 아래에 충혈 양군 모두 S / D 비의 변화 (2.5 % 이소 플루). S / D 비율도 크게 (N = 11 * P <0.05) 충혈 상태에서 수술 후 증가했다. 이완기 관상 / 수축기 혈류 속도의 S / D = 관상 동맥 혈류 속도.

그림 6
. 그림 6 : 메이슨 트리 크롬 염색 염색에 의해 감지 Myorcardial 및 pericoronary 동맥 섬유증 2 주 대동맥 밴딩 후, 가짜 및 밴드 생쥐에서 수행되었다. (A) 만 제한 섬유증은 가짜 마우스의 LV (20 배)의 중간 공동에서 관찰되었다. 높은 배율 (400X)에서 (B) 이미지는 또한 사망시 관상 동맥 주변 부족한 섬유증 (흰색 화살표 섬유증을 지시)했다. 대동맥 밴딩 다음 마우스 마음에서 (C), 파란색 섬유 성 영역 (20 배)이 크게 증가했다. (D) 요정 - 관상 동맥 섬유증은 signif했다icantly이 그룹 (화살촉) (X400)에서 증가. 조직 학적 데이터가 함께 찍은 관상 동맥 부전의 우리의 에코 기반의 관찰과 상관 관계.

그림 7
그림 7 :. 인트라 및 CF 측정의 관찰자 간 신뢰도 (A) 내부 관찰자 신뢰성이 높은 유의 한 상관 관계 (R = 0.92 2) 지적했다. (B) 관찰자 간 신뢰도는 다른 관찰자 (R = 0.88 2) 사이의 높은 상관 관계를 보였다.

그림 8
그림 8 :. 체중 (HW / BW) 비율과 건조 젖은 (W / D) 가짜 폐 무게 비율과 밴드 쥐 마음 (A) HW / BW 비는 날에 가짜와 밴드 쥐 사이에 유의 한 차이가 있었다 15 (N= 11, P> .05). (B) W / D 비율 폐암, 두 군에서 유사했다.

그림 9
그림 9 : 심박수 (HR)과 기존의 심 초음파 매개 변수 (A) HR 크게 변경되지 않았습니다.. (B)에 도시 된 바와 같이 (LVEF)이 현저하게 감소되지 않은 좌심실 박 출률 왼쪽. (C) 분수 단축 (FS)은 두 그룹에서 유사했다. 후 밴딩 십삼일에서, 두 그룹에서 유의 한 차이를 보이지 않았다 심실 질량 (LVM) 왼쪽 (D).

전체 이름 약어
대동맥 협착증 AS
대동맥 밸브 AV
관상 동맥 흐름 예약 CFR
울혈 성 심부전 CHF
분수 단축 FS
심장 요금 HR
체중 비율 심장 HW / BW
간 심실 중격 IVS
좌심방 LA
왼쪽 앞쪽에 내림차순 LAD
왼쪽 관상 동맥 LCA
좌심실 구혈률 LVEF
좌심실 LV
좌심실 비대 LVH
좌심실 질량 LVM
흉골 긴 축보기 PSLAX
폐동맥 PA
우심방 RA
우심실 RV
짧은 축보기 SAX
중격 관상 동맥 SCA
이완기 유량비 수축기 S / D
경 흉부 도플러 심 초음파 TTDE
속도 시간 적분 VTI
폐 중량비 건조 습윤 W / D

표 1 : 약어.

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Discussion

이 초음파 기초 연구에서, 관상 동맥 유량의 비 침습적 평가는 라이브 재현성 실험 쥐에서, 일 동안 실시간으로 수행 하였다; 또한, 프로토콜은 초기에 존재하고 심근 관류 결핍 연관되었다 관상 동맥 장애를 검출 할 가능성을 보여 주었다. 이 방법은 궁극적으로 심혈관 질환의 위험 계층화 및 / 또는 치료 적 개입에 대한 평가 대응을위한 임상 도구로 활용 될 수있다.

먼저, 상세한 프로토콜은 고주파 컬러 도플러 초음파 검사 시간에 따라 순차적으로 촬상을 이용하여, 소형 마우스 심장의 관상 동맥의 해부학 및 기능적 변화를 시각화 설명한다. 주의 깊게으로 높은 축 해상도, 긴밀하게 조정 샘플 볼륨 및 적절한 마취 제어, (초음파 기계에 대한 몇 가지 교육) 어떤 연산자 보완 음향 창 세트를 페이지 수 있습니다 사전 선택모든 제안 된 프로토콜의 촬상 단계뿐만 아니라 사후 오프라인 수집 된 데이터를 분석 erform. 이 방법은 왼쪽 주요 관상 동맥의 재현 시각화를 허용하고 시각화 관상 동맥 기능의 변조를 할 수 있습니다. 이 프로토콜은 높은 심장 및 호흡 속도로, 예컨대 마우스 나 래트와 같은 작은 동물에서 수행 될 수있다. 이 연구자들은 주어진 실험 모델에서 비 침습적으로 및 종 방향으로 기능을 수행 할 수 일 또는 주간 연속 촬영에서 신뢰성있는 데이터를 얻을 수있다.

둘째, 연구는 심장 생리학 (예 : LV 기능)의 전체 상태의 컨텍스트 내에서 (분 내에서 발생하는) 내 관상 동맥 생리학에있는 작은 초기 변화를 평가하여, 적절한 심장 기능에 중요한 작은 혈관을 평가하기 위해 시도합니다. 프로토콜의 단계들은, 비 침습적 정확하고 재현 가능한 방식으로 수행 될 수있다. 실시간으로 얻어진 측정치기계 작동 및 기본 해부학 일부 교육 모든 작업자에 의해 얻을 수있다. 또한, 이러한 CFR 및 S / D 본원 측정 혈관 특정 인덱스는 모든 오프라인 측정 소프트웨어를 이용하여 획득 한 장비 제조업체에서 제공하지 만 독점 소프트웨어 일 수있다. 이들 지수는 추가적으로 아포 같은 임의의 관심있는 동물 모델에 적용될 수있다 - / - 또는 R의 LDR - / - 동맥 경화증을 연구하는데 사용될 수있는 모델. 따라서,이 방법은 심혈관 표현형의 다양한 연구에 사용하기위한 고도로 병진 도구를 나타낸다.

방법론의 새로움은 민첩성에있다. 그것은 또한 변화하는 프로브 배치, 프로브 주파수의 선택 (최고 중심 주파수가 같은 허혈 연구로 저속 흐름 평가를 포착해야한다)보다 정확한 샘플 볼륨 (작은 샘플 볼륨 수율 약간의 조정의 방법으로 쉽게 수정 가능 피크 평가) 및 각도 보정 (60 ° 0 °PW 각도는 0에 가까워 °는 운영자가 이러한 PA 또는 대동맥 루트로 해부학 적 랜드 마크를 수행하여 관상 동맥, 중격 또는 왼쪽 메인의 정확한 절대 속도를 얻기 위해 훈련 될 수 있도록,) 더 정확하다.

소형 및 시간 변화는 일반적으로 측정하기 어려울 수 있으며, 호흡이나 심박수 생리적 변화에 관련된 높은 에러율을 포함 할 수있다. 문제 해결은 일반적으로 근위 관상 동맥 및 정상 생리 학적 심장 박동의 유지 보수의 기원에 적절한 랜드 마크의 식별을 포함한다. ECG 신호 모니터링 도구를 사용하여 동물 생리학을 모니터링함으로써, 즉이 촬상 장치와 연결되어, 프로토콜은 이미징 동안 잠재적 vasomodulator (혈관 수축 또는 팽창시키는)의 효과를 모니터링하는 임의의 오퍼레이터를 허용한다.

적절한 선택, 경로 및 마취 수준의 용량​​은 유동 역학의 중요한 결정 적절한 평가로 간주 될 수 있습니다. 하나 limitati연구에 이소 플루 란의 사용이 될 수 있습니다. 이것은 심장 우울증의 원인 및 농도 의존적으로 7,10 일부 연구에서 루멘 직경을 변경하는 것으로 알려져있다. 그러나,이 연구의 이미지는 분 이내에 수득하고, 엄격하게 제어 마취 시스템을 사용하여, 하나는 정확하게와 저산소증, normoxia, 혈관 확장 또는 혈관 수축 포함한 마우스 생리 중 어느 상태로 CF, CFR 및 S가 / D를 추정 할 수있다 심장 박동의 최소한의 영향. 또 다른 제한으로 인해 마우스로부터 수득 할 수있는 매우 작은 샘플 볼륨으로, 마우스에서 생체 내에서 내강 직경 CFR 관상 동맥 사이의 상관 관계에 금 표준의 부족이다. 인간에 도시 그러나,이 단점은 잠재적으로 관상 동맥의 직경을 4,24 조달 정량적 관상 심장 초음파 형태 학적 평가에 의해 극복 될 수있다.

촬상 프로토콜에 명시된 모든 필요한 단계를 사용하여 (단계 2.1.1-2.3.4), 및 S CFR마우스 / D 비율 값은 분 이내에 얻을 수있다. 높은 품질의 이미지는 강력하고 낮은 세포 내 및 관찰자 간 변동성 데이터를 렌더링합니다.

요약하면, 본 명세서에 서술 촬상 프로토콜은, 예컨대 관상 동맥 카테터, 도플러 와이어 또는 사후 조직 병리학 연구 같은 기존 침습 옵션에 대한 대안을 나타내는 정확한 진단 도구를 제공한다.

촬영 함께, 본 연구의 결과는 보여 그 작은 동물 연구에 사용할 수있는 실현 가능한 실행 가능한 임상 진단 도구로 관상 동맥 기능 평가의 비 침습적 방법. 이러한 비 침습적 방법은 실질적으로 동물 실험 모델에서 사용 안락사, 또는 검시의 요건을 최소화 할 수있다.

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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

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