Farelerde Basınç Aşırı Modeli Koroner Arter Akış ve Koroner Akım Rezervi Ultrason Dayalı Değerlendirme

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

Klinik aort darlığı (AS), sol ventrikül (LV) afterload'ı ilerici artışı teşvik bilinmektedir. Bu kronik yükselen hemodinamik yük dengelemek için, LV hipertrofisi (SVH) adaptif cevap 1,2 olarak gelişir. LVH gelişimi sıklıkla koroner mikrosirkülasyondaki anormallikler ile ilişkilidir. Bu mikrovasküler disfonksiyon bu hastalarda 5 kronik iskemi katkıda düşünülmektedir. Koroner akım 3,4 ek olarak, koroner akım rezervi (CFR) koroner arterlerin 1,3 fonksiyonel değişimi temsil eder ve temel akış hızı veya tükürük akış hızı 4,6,7 için hiperemi maksimal akım hızı oranı olarak tanımlanır. CFR AG yeniden 1-3,5-9 sırasında düşer, koroner disfonksiyon 1,10,17 fonksiyonel şiddetinin ölçüde bir indeksi olarak kullanılmıştır. Bu genişlemiş kardiyomiyopati, 10 çeşitli biçimlerde ve ayrıca koroner s şekilde bozuk olduğu bilinentenosis 6. CFR da kötü klinik sonuçlara 12 için prognostik göstergedir.

Böyle iskemi veya LVH gibi kardiyak disfonksiyon ortamında LV remodeling da geniş fibrozis, koroner arterlerin 1,2 koroner mikrosirkülasyondaki ve kalınlaşma değişiklikler eşlik eder. Koroner fizyolojisinde Bu değişikliklerin bir sonucu olarak, koroner arter olası yeniden şekillenme vardır. Bu düşük oksijen difüzyon ve miyokard iskemi 1,2,13 yatkınlık neden olabilir LV diyastolik disfonksiyon etkilerini azaltmaya yardımcı olur.

Genetiği değiştirilmiş fareler gibi koroner ateroskleroz 5,7,10,12,17 şimdi insan hastalık koşullarını taklit için yaygın olarak yaygın araştırma araçtır. Özellikle farelerde basınç aşırı modeli yaygın 14,17 çalışılmıştır. Trans-aort daralma modeli (TAC) geniş fibroz ve olarak koroner ile ilişkili olduğu gösterilmiştirY darlığı koroner arterlerin medial kalınlaşma ve insanlarda LVH ayar görülene çok benzer koroner akım formları 1,11,17,19 değişiklikleri eşlik eden, kısmen, elde edilen. Bu uzun süreli basınç aşırı yaklaşık 4-8 ​​hafta içinde dekompanse kalp yetmezliğine yol açtığı bilinmekle birlikte, bantlama sonra koroner akım dinamikleri ve erken hastalık ilerlemesi sürecinde bu modellerde akım rezervi, ve farklı aşamalarında etkileri, henüz açıkça tarif edilecek.

Farelerin çok sayıda suşları iyi karakterize LDLR dahil olmak üzere araştırma kullanımı, şu anda mevcuttur - / - veya ApoE - / - fareler 10-12, ve bu canlı farelerde 11-15 kardiyovasküler fonksiyonu ve morfolojisi değerlendirmede hassas tekniklerin geliştirilmesini teşvik etmiştir. Bu tür teknikler invaziv umut verici alternatifler sunmak hepsi MRG, PET, kontrast BT, yüksek frekanslı ultrason, ve elektron ışın tomografi 2,9,17,19 dahilkardiyak kateterizasyon ve koroner anjiyografi 12 gibi yöntemler. Ancak, koroner arterlerin çok küçük boyutu ve yüksek kalp hızı (KH) ile farelerde, koroner dolaşım görüntüleme hala birçok mevcut tekniklerin 4,12 için bir teknik sorun oluşturmaktadır. İlginçtir, 15 yaklaşık 30-100 mikron eksenel kararlar sağlayan 50 MHz merkez frekansları yüksek frekanslı dizi tarama kafaları geliştirilmesi de dahil olmak üzere transtorasik Doppler ekokardiyografi (TTDE) alanında teknik ilerlemeler, bir üstel artış olmuştur, 8-40 mm derinliklerinde, ve kare hızlarında fazla 400 / sn kare ele geçirdi. Buna karşılık, TTDE-tabanlı teknikler koroner arterler 5,12 olarak 2 büyük veya daha küçük damarları görüntüleme için bir potansiyel olarak güçlü bir araç olarak ortaya çıkmıştır.

Araştırmacılar, küçük a vasculaturenin tanısal görüntüleme çalışmaları yürütmek için izin verdi bir başka kritik avansnimals 11 görüntüleme sırasında kalp ve hayvanların solunum hızını korumak anestezik dikkatle kontrol kullanılmasıdır. Kontrollü anestezi bakım farelerde vazodilatasyon ile ilgili çalışmalar için özellikle önemlidir, ve anestezi etkisi daha da bu bağlamda 10,11 keşfedilmeyi gerekmektedir. İnsanlarda, diğer taraftan, TTDE türetilmiş CFR ölçümleri esas olarak sol ön inen (LAD) koroner arter 5,16 olarak, tıkalı olmayan engel epikardiyal koroner arterlerde değerlendirilmesi için daha yaygın olarak kullanılan bir araç haline gelmiştir. Ancak, CFR ve asemptomatik hastalarda veya istirahatte korunmuş sol ventrikül sistolik fonksiyonu farelerde koroner akım değişiklikleri prognostik rolü çok daha az olmuştur 16 araştırdı. Bu nedenle, çalışmanın amacı, ilk bir basınç aşırı fare modelinde TTDE kullanarak koroner akım değişiklikleri değerlendirmek için, net bir adım-adım protokolü kurmak oldu; İkinci, bu çalışma prognoz işareti incelenmiştirCFR ve tepki koroner akım değişiklikleri ificance bu farelerde aşırı stres baskı yapmak. Biz CFR ve koroner akım TTDE dayalı değerlendirme LV disfonksiyonu önce olabilir koroner fonksiyon bozukluğunun erken tanısında yararlı olabileceğini varsaydık.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

NOT: Tüm işlemler Amerikan Veteriner Hekimleri Birliği (AVMA) kurallarına uygun olarak farelerde yapılan ve Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komiteleri (IACUC) protokolleri onaylandı.

1. Çalışma Tasarımı

  1. Çalışmaya 8-10 haftalık erkek C57BL / 6 fareleri (BW ~ 25 g) kullanın.
  2. İki gruba fareler (n = 11), aort bantlama için seçilen çalışma grubu Rastgele (n = 8), ve kontrol grubu (n = 3) torakotomi yoluyla sahte ameliyat için.
  3. Tıbbi sınıf olan tüy dökücü krem ​​kullanarak göğüs saç kaldırarak görüntüleme için hayvan hazırlayın.
  4. (Roket ucu konisi üzerinden% 100 O 2 ile karışık)% 1 ve% 2.5 izofluran bağlı anestezi aralığında, Gün -1 de temel parametrelerini belirlemek için aort bantlama 24 saat önce birinci ultrason (bölüm 2) yapın.
  5. Tıbben onaylanmış anestezik ajan seçin (örneğin izofluran) ve indu anestezi (% 2-3 derecesini izlemekCE ve% 1.0 korumak için).
    NOT: Uygun anestezi normal fizyolojik oranları (yaklaşık 500 atım / dk) kalp atım bakım çok önemlidir.
  6. Bir pedal çekilme refleksi tepki olarak hayvandan hareket kaybı anestezi derinliği onaylayın. Anestezi altında iken kuruluğu önlemek için göze paralube veteriner merhem kullanın.
  7. Gün 0 20,21 de ameliyat.
  8. Aort bantlama için, kemer üzerine yerleştirilen konik 26 G iğne etrafında 7-0 ipek sütür kullanılarak aort Arter.
    NOT: Cerrahi aort bantlama prosedürleri de dahil olmak üzere deneysel protokol, ilgili Detaylar, daha önce 20,21 tarif edilmiştir.
  9. Gün (ler) 2, 6 ve 13 yaşında ameliyat sonrası ultrason görüntüleme (bölüm 2) yapın.
  10. Gün 14 fareler Euthanize ve histolojik değerlendirme için kalpleri hasat. Kalp gibi hayati bir organ uzaklaştırılarak elde edilmiş aşırı dozda pentobarbital kullanılarak hayvanlar öldürülür. Diasto kalpleri Arrestle ve formalin ile sabitleyin. Daha önce 22 tarif edilmiştir kalp hasat yordamı kullanın.
  11. Tamponlu% 10 formalin solüsyonu ile tüm kalp dokuları Fix. Trichrome boyama için, kesit önce parafin dokuların embed. Daha önce de 14,23 gösterilmiş olan trichrome boyama ayrıntılarını kullanın.
  12. Çevrimdışı yazılım (bölüm 3) kullanarak verileri analiz.

2. Görüntüleme Protokolü

  1. Septal koroner arter Uzun ve kısa eksen görüntüleri (SCA) (B- Modu)
    1. Aktif-porta bağlı 40 MHz merkez frekansı ile MS550D prob kullanarak, "kardiyak görüntüleme" uygulama ön ayarı ayarlayın.
    2. Isıtmalı platformda, ve burun konisi ile kontrol anestezi altında hayvan sırtüstü ile, parasternal uzun eksen görünümü (PSLAX) (Şekil 1A) elde etmek raylı sistemi kullanarak probu yerleştirin. Her zaman hayvan prewarmed platfor sıcak tutulmasını sağlamakm ve vücut sıcaklığı, fizyolojik düzeyde muhafaza edilmektedir.
    3. (Çentik kaudal bakacak şekilde) prob saat yönünde çevirin böyle prob açısı sol parasternal hat (uzun eksen görünümü) (Şekil 1B) 15 ° olduğunu.
    4. Ekran (Şekil 1B) merkezinde, SCA, tam uzunlukta uzunlamasına bir görünüm elde etmek için prob y ekseni boyunca hafifçe eğerek sistemi açısını ayarlayın.
    5. Uygun görülecek (aort kapağı ve pulmoner arter), sine dükkanını mümkün olan en yüksek kare hızı-kullanarak görüntüyü inceledi kez.
    6. "Xy" kullanarak mikro-manipülatörler (Şekil 1D) eksenlerinde, SCA net görüntüsünü elde etmek için prob konumunu ayarlamak.
    7. Prob çentikli ucu orta hat (kısa eksen) sol olacak şekilde saat yönünde (Şekil 1C) (çentik kaudal bakacak şekilde) prob 90 ° döndürün.
  2. SCA uzun ve kısa eksen görüntüleri (Renkli Doppler Mode)
    1. B Modu görüntü yakalanır veya sine-saklanır sonra, renkli Doppler akustik pencerede (Şekil 2) açmak için klavyedeki renkli Doppler anahtarını tıklatın.
      NOT: Bu (beyaz ok SCA gösterir) ya uzun (Şekil 2A) ya da kısa eksen (Şekil 2C) koroner arter izole etmek için yardımcı olur. Kırmızı renk gerçek zamanlı olarak görülen ve (uzak aort kapak itibaren) akış yönüne göstergesidir edilir.
    2. (Görüntü ekranının sağ sarı ok ile gösterilen) odak derinliği, koroner arter merkezinde yatıyor emin olun.
    3. Veri mümkün olan en yüksek kare hızı (> 100 kare / sn) ile, sine-mağaza tuşunu kullanarak, kaydedilen emin olun.
  3. SCA PW Doppler Görüntüleme (Darbeli-Dalga veya PW Modu)
    1. Renkli Doppler modunda iken, (kırmızı ile gösterilen Şekil 2) koroner arter üzerinde sarı-gösterge hattı getirmek için PW tuşuna tıklayın.
    2. Sarı yerleştirinAkış yönünü paralel bir açı görünümü koroner arter orta PW hattı. Bu hız ölçümleri görüntü elde açısı son derece bağlı olduğunu unutmayın.
    3. 60 ° veya daha az ve örnek hacmi SCA merkezine doğru akış yakalar akış açısını (PW açı anahtarı) ve PW açı anahtarı olacak şekilde numune hacmi (SV tuşu) ayarlayın.
    4. % 1 ve% 2.5 izofluran kullanılarak, zirve sistol, (S) ve sistol (D) (Şekil 3A ve 3B), koroner akış hızını göstermektedir dalga formları yakalamak için sine deposu kullanın.

3. Veri Hesaplama ve Analizi

  1. Hız zamanı Şekil 3A ve 3B gösterilen resimlerden zirve sistolik ve diyastolik hızları elde etmek için ayrılmaz (VTI) aracını seçin.
  2. Hiperemik (% 2.5 izofluran) zirve diyastolik f oranı olarak koroner akım rezervi indeksi (CFR) hesaplayınbaşlangıca düşük hız (% 1 izofluran) zirve diyastolik akım hızı.
  3. Zirve sistolik koroner akım hızı / pik diyastolik koroner akım hızı olarak S / D oranı hesaplayın. Başlangıçta oranı (% 1 izofluran) ve hiperemi de (% 2.5 izofluran) belirleyin.
  4. Böyle FS, FAC, LVM gibi standart kardiyak fonksiyon parametreleri için özel bir yazılım kullanarak veri analizi gerçekleştirmek veya Cheng vallahi kağıdı 2 başvurmak için üreticiden kılavuzlarına bakın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Bir kaç zaman noktasında tek bir gözlemci tarafından incelenmiştir (bantlı, n = 8 ve taklit, n = 3), uygun ve tekrar görüntü elde edilmiş olan 11 Fareler: başlangıçta (D-1), D2, D6 ve D13 . Ayrıca, sıkıştırıcı yerinde akış hızı cerrahi (p <0,05) bir gün sonra plasebo farelerin 277,5 ± 10.51 mm / s ile karşılaştırıldığında 110.9 mm / s ± 2.225 olarak ölçülmüştür. hız artışı basıncı aşırı modelinin başarılı kurulması doğrulama oldu. Ayrıca CF hız, CFR, ve S / D oranları gibi burada atıfta SCA akış hızı, başarılı başlangıçta ve tüm farelerde hiperemi altında değerlendirildi. % 1 ve% 2.5 izofluran altında sahte farelerde KF değişiklikler, Şekil 3'te gösterilmiştir. Sham grubu ~ 200 mm / s ve> 600 mm / s hiperemi bağlı CF hızının bazal diyastolik CF hızı gösterdi. diyastolik KF hızında artış ve farelerde 13 gün boyunca devam edildi (n = 3, p <0.05). GösterildiŞekiller 3E ve 3F de% 1 oranında, sırasıyla% 2.5 izofluran en bantlı farelerde belirtildiği CF değişiklikler vardır. Bu fareler bazal (% 1) CFvelocity üzerinde hiperemik (% 2.5) indüksiyon benzer bir model göstermektedir. Ancak, bu grupta, diyastolik CF hızı dramatik ve 14 günlük değerlendirme süresi boyunca sistematik bir azalma göstermiştir. CF hız değişiklikleri görüldüğü gibi Özellikle, bu gruptaki diyastolik CF hızı <200 mm / sn (Gün 13 sonrası bantlama) 600 mm / s (başlangıç) den zayıflatılmış edildi. Şekil 4B iki grupta, hiperemik yanıtı özetler Farelerin, 14 gün boyunca değerlendirildi.

Sham ve bantlı farelerde değerlendirilen CFR az% 1 izofluran altında tükürük akış hızı 2.5% izofluran tarafından uyarılan maksimal vazodilatasyonda sırasında SCA tepe diyastolik akım hızı oranı olarak hesaplanır. Şekil 4C CFR görülen değişiklikleri özetlemektedir. Sham grubunda aksine, bantlı fareler gösterdiişaretlenmiş ve CFR sürekli düşüş, (Gün 3 cerrahi sonrası başlayan ve aort bantlama Günü CFR Bu sürekli azalma muhtemelen art yükündeki artışa neden olduğu miyokard perfüzyon, bir azalmaya neden ilerici koroner disregülasyonun düşündürecek 13. aracılığıyla devam eden n = 4; p <0.05). Bantlama önce, fareler için ortalama CFR 2,53 ± 0.47 olarak hesaplandı ama bantlama sonra 13 gün, aynı farelerde CFR 0.59 ± 0.27 düştü.

diyastolik koroner hız oranı (S / D oranı) sistolik disfonksiyon koroner başka göstergesi temsil eder. CF aslında sistol göre diyastol sırasında oluşur. Gibi, diastolde CF miyokard perfüzyon 9,15 sürdürülmesinde önemli bir rol oynar. Koroner darlık sitesine uzak, toplam CF 17 sistolik ve diyastolik katkısının bir eşitlenmesine yönelik bir eğilim olduğu bildirilmiştir. Buna ek olarak, önemli bir farkara G / D oranı, normal ve hastalıklı arter 18 arasında gözlenmiştir. 0.58 olarak S / D oranı bir cut-off değeri anlamlı ve anlamlı olmayan lezyonlar ayırt önerilmiştir.

Şekil 5'te gösterildiği gibi, bu / D değeri başlangıçta ve hiperemi halde, hem de sadece bantlı grupta önemli ölçüde artmıştır S. Aort bantlama sonrası diyastolik koroner akım hızının belirgin bir azalma vardı. Bu bölümde (0.45 ± 0.05 başlangıca 0,83 ± 0,02 ve 0.27 ± 0.02 hiperemik durumu 0.27 ± 0.01, D13 için D0) S / D oranının yüksekliğine katkıda bulunmuştur. Yanıt olarak telafi edici bir mekanizma oksijen kaynağı azalmış ve miyokard perfüzyon azalır gelince, LV kontraktilite (89.2 ± 3.2 202.5 ± 0.85 mm / sn, D13 için D0) koroner sistolik akım hızı eşlik eden artmasına neden arttı.

yankı veriler histopatolojik verileri elde karşı benchmarked edildiTüm hayvanlardan alınan, 14. günde toplandı kalplerinden ed. İkinci teknik koroner fonksiyon değerlendirilmesi 11 mevcut altın standarttır. Çalışmada değerlendirilen hemodinamik parametreler fare SCA histopatolojik değişiklikler ile de korelasyon. Şekil 6'da gösterildiği gibi, kalp bölümlerde Masson trikrom bantlı grubunda artan miyokardiyal ve peri-koroner arter fibrozu göstermiştir (n = 4), sham grubuna (n = 2).

Şekil 7'de gösterildiği gibi, intra- ve inter-gözlemci değişkenlik değerlendirildi. Içi gözlemci değişkenliği için, her bir fare için 20 rastgele dalga ve görüntüleri bir hafta arayla yapıldı tekrarlanan ölçümler için seçildi. Ölçülen pik hızlarında anlamlı bir fark yoktu. Gözlemciler arası değişkenlik için, iki deneyimli gözlemciler bir kör bir şekilde dalga kayıtları değerlendirildi. Anlamlı ayırıcı yoktudeğerleri de ces elde edilmiştir.

Buna ek olarak, önemli değişiklikler (Şekil 8 ve 9) 14 gün boyunca LV fonksiyonu veya kalp fizyolojisi değerlendirmek için kullanılan geleneksel ekokardiyografik parametrelerin görüldü.

Birlikte ele alındığında, araştırmanın sonuçları tüm farelerde SCA koroner dolaşımda önemli değişiklikler göstermiştir. Bu CF ultrason tabanlı-değişiklikler dolayısıyla yöntemin duyarlılığını yansıtan, geleneksel değerlendirilen LV fonksiyon değişiklikleri öncesinde olması da dikkat çekicidir. Çalışma farelerin çok az sayıda yapıldı, ancak sonuçlar hala ilgili parametrelere göre her iki grup arasında önemli bir yüksek seviyede ortaya koymuştur.

Şekil 1,
Şekil 1:. Koroner akım Ultrason dayalı değerlendirme kırmızı çizgi th gösterirelde etmek için prob e pozisyonu Kalbin (A) Parasternal uzun eksen (PSLAX), ve parasternal kısa eksen görünümü (mod-PSALX) Modifiye (B). prob pozisyonu (A) 15 ° saat yönünde çevirerek, CF aort sinüs ve sağ ventrikül çıkış yolu yakın SCA, tespit edilebilir gösterileri gibi noktalı; (C) Kısa-eksenli görünümü (SAX) enine aort düzey görünümü (D) prob xy yönünü belirtilir kullanarak CF görüntüleme kolaylaştırır.

Şekil 2,
Şekil 2. koroner akım (CF) algılama mod-PSLAX ve SAX görünümleri kullanarak. (A) mod-PSLAX görünümü kalbin uzun eksenine paralel SCA lümeninde CF gösteriyor ve 10:00 de IVS, yakın AV (B) loca göstermek için mod-PSLAX bir resimde boyunca pozisyonuSCA yon ve çevresindeki yapılar (C) kısa eksen görünümü 01:00 pozisyonuna doğru aort kapak CF kökenli gösterir. (D) SCA tanımlanmasını kolaylaştırmak için kısa eksen görünümü illüstrasyon. Anahtar görülecek kısaltmaların tabloda verilmiştir.

Şekil 3,
Şekil 3: Sham (A) ile karşılaştırıldığında hiperemi altında bantlı farelerde koroner akım (CF) hızının zayıflatılmış değişikliği sarı hat sistol (S) ve diyastol (D) CF tepe vurgulamaktadır. (B) illüstrasyon zirve sistolik ve diyastolik akım hızı gösterir. Ayrıca sahte grubunda koroner arterde CF bir hiperemik indüksiyon düşündüren (C)% 1 ve (D)% 2.5 izofluran altında sahte farelerde diyastolik CF değişiklikler vardır gösterilmiştir. Bazal diyastolik CF ~ 200 m detectedm / sn ve> 600 mm (E)% 1 altında bantlı farelerde diyastolik CF hiperemi Değişiklikler altında / sn ve (F)% 2.5 izofluran yükselir. Bu grupta gösterildiği gibi, (E) 'de değişiklikler hiperemi önce ve sonra, Sham grubuna benzer olmuştur. Bantlama sonra, ancak, (F), belirgin bir şekilde, özellikle hiperemi altında (600 m / san <200 m / sn), zayıflatılmıştır.

Şekil 4,
Şekil 4: Sham ve bantlı farelerde CF hız ve CFR değişikliklerin karşılaştırılması. % 1, izofluran altında, her iki grupta da (A), CF hız değişimi. CF hiperemik indüksiyon öncesi, sahte ve bantlı farelerde hem de ~ 200 mm / sn olarak ölçüldü. % 2.5 İsofluranın altında (B) farelerde CF hız değişimi. CF hızı sürekli aort bantlama şu günlerde üzerinde düşürülmüştür. D13 üzerinde, inci(: p <0.05 *) sahte ve bantlı farelerin e CF anlamlı farklılık gösterdi. Sham bantlı farelerde CFR değişikliği (C) özeti. Sahte fareler ile karşılaştırıldığında, bantlı farelerin CFR sürekli CF hızında düşüş ile ilişkilendirerek, azalmıştır. Bu fenomen afterload'ı aort bantlama kaynaklı artış gösterir ve bu koroner disfonksiyon katkıda bulunmuştur. (N = 8, *: p <0.05). CFR = CF 2.5% / CF 1.5%)

Şekil 5,
Şekil 5: Sham ve bantlı farelerde% 1 ve% 2.5 izofluran altında S / D oranı değişimi (A) olmayan hiperemi (% 1 isofloran) her iki grupta S / D oranı değişimi.. S / D oranı (n = 11 *: p <0.05), hatta dinlenme, ameliyat sonrası artmış ve D9 ve D13 önemli oldu. (B) hiperemi altında iki grupta S / D oranı değişimi (% 2.5 izofluran). S / D oranı, aynı zamanda belirgin bir şekilde (n = 11 *: p <0.05) hiperemik durumda ameliyat sonrası artmıştır. Diastolde koroner / sistol akım hızı S / D = koroner akım hızı.

Şekil 6,
. Şekil 6: Masson trikrom boyanması ile tespit Myorcardial ve pericoronary arter fibroz iki hafta aort bantlama sonra, sahte ve bantlı farelerinde gerçekleştirilmiştir. (A), yalnızca sınırlı fibroz sahte farelerde LV (20X) orta boşluğunun gözlenmiştir. Yüksek büyütmede (400X) altında (B) görüntüleri de peri-koroner arter alanı çevresinde yetersiz fibrozis (beyaz ok fibrozis gösterilir) gösterdi. Aort bantlama aşağıdaki fare kalbinde (C), mavi fibrotik alan (20X) önemli ölçüde artmıştır. (D) Peri-koroner arter fibrozis da anlaml olduicantly Bu grubun (ok başı) (X400) olarak artar. histoloji verileri birlikte ele alındığında koroner disfonksiyon bizim eko-tabanlı gözlem ile ilişkilidir.

Şekil 7,
Şekil 7:. Ameliyat sırasında ve CF ölçüm Inter-gözlemci güvenilirlik (A) içi gözlemci güvenilirliği yüksek bir anlamlı korelasyon (R = 0.92 2) gösterdi. (B) arası gözlemciler güvenilirlik farklı gözlemciler (R = 0.88 2) arasındaki yüksek korelasyon göstermiştir.

Şekil 8,
Şekil 8:. Vücut ağırlığı (HW / BW) oranı ve kuru ıslak (W / D) sahte akciğer ağırlık oranı ve bantlı farelere kalp (A) HW / BW oranı Günü'nde sahte ve bantlı fareler arasında anlamlı farklılık yoktu 15 (n= 11, p> .05). (B) W / D akciğer oranı iki grupta benzerdi.

Şekil 9,
Şekil 9: kalp hızı (KH) ve konvansiyonel ekokardiyografik parametreler (A) İK anlamlı değişmedi.. (B) 'de gösterildiği gibi, (LVEF) önemli ölçüde azalır değildi ventrikül ejeksiyon fraksiyonu bıraktı. (C) Fraksiyonel kısalma (FS) iki grupta benzerdi. Post-bantlama 13 gün, iki grupta anlamlı fark yoktu ventrikül kitle (SVK) Sol (D).

Ad Soyad Kısaltma
Aort darlığı AS
Aort kapak AV
Koroner akım rezervi CFR
Konjestif kalp yetmezliği CHF
Fraksiyonel kısalma FS
Kalp oranları İK
Vücut ağırlık oranında Kalp HW / BW
Inter-ventriküler septum IVS
Sol atrium Los Angeles
Sol ön inen LAD
Sol koroner arter LCA
Sol ventrikül ejeksiyon fraksiyonu LVEF
Sol ventrikül LV
Sol ventrikül hipertrofisi SVH
Sol ventrikül kitle LVM
Parasternal uzun eksen görünümü PSLAX
Pulmoner arter Pensilvanya
Sağ atrium RA
Sağ ventrikül RV
Kısa eksen görünümü SAX
Septal koroner arter SCA
Diyastolik akım oranları Sistolik S / D
Transtorasik Doppler Ekokardiyografi TTDE
Hız Zaman İntegrali VTI
Akciğer ağırlık oranı kurumaya ıslak W / D

Tablo 1: Kısaltmalar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu ultrason tabanlı çalışmada, koroner akım non-invaziv bir değerlendirme tekrarlanabilir canlı deneysel farelerde, gün boyunca, gerçek zamanlı olarak yapıldı; ayrıca, protokol erken bir aşamada bulunan ve miyokard perfüzyon yetersizliği ile ilişkili koroner arter disfonksiyonu tespit potansiyeli gösterdi. Bu yöntem sonuçta kardiyovasküler risk belirlenmesi ve / veya terapötik müdahaleye değerlendirilmesi yanıt klinik bir araç olarak kaldıraçlı olabilir.

İlk olarak, ayrıntılı bir protokol, yüksek frekanslı renkli Doppler ekokardiyografi ile zamanla sıralı görüntüleme kullanarak, küçük ölçekli fare kalbin koroner arter anatomik ve fonksiyonel değişiklikler görselleştirmek için tarif edilmiştir. Dikkatle tarafından yüksek eksenel çözünürlük, sıkı ayarlanmış örnek hacmi, ve uygun anestezi kontrolü, (ultrason makinesinde bazı eğitim) herhangi bir operatör ile tamamlayıcı akustik bir dizi pencere p ön-seçmeÖnerilen tüm görüntüleme protokolü adımları yanı sıra post-hoc çevrimdışı elde edilen verilerin analizleri ERFORM. yöntem sol ana koroner tekrarlanabilir görselleştirme sağlar ve görsel koroner fonksiyon modülasyonu sağlar. Bu protokol, yüksek kalp ve solunum oranları, özellikle fareler veya sıçanlar gibi küçük hayvanlarda gerçekleştirilebilir. Bu araştırmacılar, belirli bir deneysel modelinde, non-invazif ve uzunlamasına fonksiyonunu takip etmesini sağlar günler veya haftalar boyunca ardışık görüntülemenin, güvenilir verilerin elde edilmesi mümkündür.

İkincisi, çalışma kardiyak fizyoloji (örneğin LV fonksiyonu) genel devlet bağlamında (dakika içinde meydana gelen) içi koroner fizyoloji küçük ve erken değişiklikleri değerlendirerek, uygun kalp fonksiyonu için kritik olan küçük damarları değerlendirmek için çalışır. protokol adımlar, invazif olmayan, doğru ve tekrarlanabilir bir şekilde gerçekleştirilebilir. gerçek zamanlı olarak elde edilen ölçümlerMakine çalışma ve temel anatomi bazı eğitim ile herhangi bir operatör tarafından elde edilebilir. Ayrıca, bu tür CFR ve S / D, burada ölçülen spesifik vasküler endeksleri, herhangi bir çevrimdışı ölçüm yazılımı kullanılarak elde edilen, ve makine üreticisi tarafından sağlanan sadece özel bir yazılım olabilir. Bu tür veriler, ilaveten, ApoE olarak söz konusu herhangi bir hayvan modeli, uygulanabilir - / - ya da LDR R - / - ateroskleroz incelemek için kullanılabilir model bulunur. Bu nedenle, yöntem, kardiyovasküler fenotip çeşitli çalışmalarda kullanılmak için yüksek ölçüde çevrilebilir bir gereçtir.

metodoloji yenilik kendi çeviklik yatıyor. Aynı zamanda değişen prob yerleştirme, prob frekansının seçimi (en yüksek merkez frekans gibi iskemi çalışmaları gibi düşük hız akış değerlendirmesi için aldı olmalıdır) daha doğru, numune-hacim (küçük örnek hacimli verimi gibi küçük ayarlamalar yoluyla kolayca değiştirilebilir olduğunu pik değerlendirme) ve açı düzeltme (60 ° 0 °PW açısı, yakın 0 ° herhangi bir operatör gibi PA veya aort kökü gibi anatomik işaretlerini takip ederek koroner arter, septum veya sol-main doğru mutlak hızları elde etmek için eğitilmiş olabilir, öyle ki) daha doğru.

Küçük ve zamansal değişimler ölçmek için genellikle zor olabilir ve solunum veya kalp hızında fizyolojik değişikliklere bağlı yüksek hata oranı, içerebilir. Sorun genellikle proksimal koroner arter ve normal fizyolojik kalp hızının bakım kökenine uygun yerlerinden belirlenmesini içerir. Bir EKG sinyal izleme aracını kullanarak hayvan fizyolojisi izleyerek, bu görüntüleme cihazı ile ilişkilidir, protokol görüntüleme sırasında, herhangi bir potansiyel vazomodülatör (vazokonstriktör veya dilatör) etkisini izlemek için herhangi bir operatöre verir.

Uygun seçim, yol ve anestezi seviyeleri doz akış dinamikleri kritik belirleyicileri doğru tahmin olarak kabul edilebilir. Bir limitatiÇalışmanın üzerine izofluran kullanımı olabilir. Kalp depresyona yol açabilmekte ve doza bağlı bir şekilde 7,10 yapılan bazı çalışmalarda lümen çapının değiştirilmesi için bilinmektedir. Ancak, bu çalışmada görüntüler dakika içinde elde edilir ve sıkı kontrol anestezi sistemi kullanılarak, tek doğru olan, hipoksi, normoxia, vazodilatasyon, veya vasküler daralma dahil fare fizyolojisinin herhangi bir devlet de CF, CFR ve S / D tahmin edebilirsiniz kalp hızının en az etkisi. Bir başka sınırlama nedeniyle farelerden elde edilebilen çok küçük bir örnek hacmi, farelerde in vivo olarak lümen çapında CFR ve koroner arter arasında bir korelasyon altın standart eksikliğidir. İnsanlarda görüldüğü gibi Ancak, bu dezavantajı potansiyel koroner arter çapı 4,24 temin etmek kantitatif ekokardiyografi ile koroner morfoloji histolojik değerlendirilmesi ile aşılabilir.

Görüntüleme protokolünde belirtilen tüm gerekli adımları kullanarak (2.1.1-2.3.4 Adım), CFR ve SFarelerde / D oranı değerleri dakika içinde elde edilebilir. Yüksek kaliteli görüntüler sağlam ve düşük intra ve inter-gözlemci değişkenliği ile veri işlemek.

Özetle, burada tarif görüntüleme protokolü, koroner kateterizasyon, Doppler-tel veya ölüm sonrası histopatolojik çalışmalar gibi mevcut invaziv seçenekler alternatif temsil eden bir tanısal araç sağlar.

Alınan birlikte, bu çalışmanın bulguları göstermektedir ki küçük hayvan araştırmalarında kullanılabilecek uygulanabilir ve sürdürülebilir bir klinik tanı aracı olarak koroner fonksiyonel değerlendirmenin bir non-invaziv bir yöntem. Böyle bir non-invaziv bir yöntem esas deneysel modellerde hayvan kullanımı, ötenazi veya nekropsi ihtiyacını en aza indirmek için yardımcı olabilir.

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