Эхокардиографические подходы и протоколы для Всеобъемлющего Фенотипическая характеристика клапанной болезни сердца у мышей

JoVE Journal
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:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Casaclang-Verzosa, G., Enriquez-Sarano, M., Villaraga, H. R., Miller, J. D. Echocardiographic Approaches and Protocols for Comprehensive Phenotypic Characterization of Valvular Heart Disease in Mice. J. Vis. Exp. (120), e54110, doi:10.3791/54110 (2017).

Please note that all translations are automatically generated.

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

Abstract

Introduction

Старение связано с прогрессивное увеличение сердечно - сосудистой кальцификации 1. Гемодинамически значимый стеноз аортального клапана влияет на 3% населения в возрасте старше 65 лет 2, а у пациентов с умеренной даже аортальный стеноз клапана (пиковой скорости 3-4 м / с) имеют 5 - летнюю выживаемость менее 40% в бессобытийная 3. В настоящее время не существует эффективных методов лечения , чтобы замедлить прогрессирование кальцификации клапана аорты, и хирургическая замена аортального клапана является единственным доступным средством для лечения стеноза аортального клапана расширенный 4.

Исследования , направленные на получение более глубокое понимание механизмов , которые способствуют возникновению и прогрессированию кальцификации клапана аорты являются ключевым первым шагом на пути к фармакологическим и нехирургических методов для управления аортальный стеноз клапана 5, 6. генетическийLY-измененные мыши , сыграли важную роль в развитии нашего понимания механизмов , которые способствуют различным заболеваниям , и в настоящее время выходят на передний план механистических исследований , направленных на понимание биологии аортального клапана стеноз 6, 7, 8. В отличие от других сердечно - сосудистых заболеваний , таких как атеросклероз и сердечная недостаточность, где стандартные протоколы для оценки сосудистой и желудочковой функции являются по большей части хорошо налаженной-то особые проблемы , связанные с фенотипа в естественных условиях функции клапанов сердца у мышей. В то время как недавние обзоры обеспечили тщательные обсуждения относительно преимуществ и недостатков многочисленных изображений и инвазивных методов , используемых для оценки функции клапана у грызунов 9, 10, 11, на сегодняшний день мы не знаем о публикации , которая обеспечивает Compreнюю, шаг за шагом протокол для функции фенотипирования клапанов сердца у мышей.

Цель этой рукописи, чтобы описать методы и протоколы для фенотип функции клапана сердца у мышей. Все методы и процедуры были утверждены Институциональный уходу и использованию животных комитета по Мейо. Основные компоненты этого протокола включают глубину анестезии, оценку функции сердца и оценку функции клапанов сердца. Мы надеемся, что этот отчет будет служить не только для руководства исследователей, заинтересованных в проведении исследований в области заболевания клапанов сердца, но и начать национального и международного диалога в области стандартизации протокола для обеспечения воспроизводимости данных и обоснованность в этой быстро развивающейся области. Важно отметить, что успешное визуализация с использованием ультразвуковых систем высокого разрешения требует практических знаний о принципах сонография (и терминологии, обычно используемых в сонография), понимание фундаментального Принципале сердечной физиологии, а также значительный опыт работы с сонография, чтобы обеспечить точную и эффективный по времени оценки сердечной функции у грызунов.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Подготовка материалов и оборудования (таблица 1 и рисунок 1)

  1. Включите ультразвуковой машины. Введите идентификатор животного, дату и время (для серийных экспериментов с изображениями) и другую соответствующую информацию.
  2. С помощью ультразвукового преобразователя высокочастотный, 40 МГц для мышей изображений менее ~ 20 г или 30 МГц для мышей больше, чем ~ 20 г.
  3. Подключить платформу для электрокардиограммы (ЭКГ) для мониторинга ЭКГ стробирования изображений для определенных условий.
    Примечание: Критически, это также дает возможность мгновенного расчета частоты сердечных сокращений (ЧСС), который может быть использован в качестве одного из нескольких индексов соответствующей глубины анестезии.
  4. Предварительно нагреть платформу до 37 ° С.
    Примечание: Все коммерчески доступные ультразвуковые машины имеют панель управления, которая обеспечивает контроль получения изображений и контроля управления для исследования B-режим, M-режим, и ДЭХОКГ. Сердечный инструмент измерения встроен в машину для автоматического измеренияи вычисление общих эхокардиографических параметров сердца и клапанных функций.

2. Подготовьте мышь для работы с изображениями и вводного наркоза

  1. Аккуратно поднимите мышь за хвост и крепко держать животное на затылке его шеи.
  2. Руководство нос животного в носовой конус. Начинают поток анестезии 1% изофлуран. Убедитесь в том, что животное седации в течение 3-5 с после воздействия газа.
  3. Быстро и точно наводится животное на платформе в положении лежа на спине, убедившись в том, что передние ноги и задние ноги лежат на датчики ЭКГ платформы.
  4. Аккуратно закрепите животное с помощью клейкой ленты на всех четырех конечностях, слегка применить клейкую ленту, чтобы стабилизировать голову в устройстве носовой обтекатель, и применять клейкую ленту, чтобы стабилизировать хвост. Обе задние ноги и передние ноги должны лежать, чтобы обеспечить стабильное и четкое обнаружение сигнала ЭКГ по физиологической системы формирования изображения.
  5. Проверьте HR. Сделайте это используя ИМАГинг платформа с возможностями ЭКГ или с внешними устройствами ЭКГ. Убедитесь в том, что базовый уровень HR составляет от 600 до 700 ударов в минуту. Убедитесь в том, что HR не опускается ниже 450 ударов в минуту при любых обстоятельствах.
    Примечание: Во время процедуры HR может немного ухудшиться из-за анестезии, но она должна быть выше 500 ударов в минуту в большинстве случаев.
  6. Отрегулируйте поток наркозом небольшими порциями соответственно (~ с шагом 0,1% каждые 15 сек до стабильного состояния анестезии не достигнут).
    Примечание: Стабильное состояние анестезии является состояние, при котором сохраняются вышеуказанные параметры сердца (см шаг 2.5) и животное открыто не реагирует на стимулы от размещения зонда на различных окнах изображения. Важно то, что это не является хирургической плоскости анестезии, что приводит к заметному cardiodepression у мышей. Для длительных сеансов визуализации, рекомендуется применение ветеринара мазь для глаз, чтобы предотвратить сухость кожи.
  7. Проверьте температуру тела с помощью ректального термометра. Держите температуру между 36,5 ° C и 38 ° C.
    Примечание: В соответствующим образом экологически контролируемой комнате и на подогретую платформу, температура тела (измеренная ректально) остается постоянным в течение всей процедуры, и, следовательно, не является Поразительным фактором, влияющим на сердечно-сосудистую гемодинамику в течение долгого времени.
  8. Сбрить волосы от груди, используя электрический клипер, предназначенный для использования с тонкими волосами. Протирать грудь с влажным бумажным полотенцем. Животное готово для работы с изображениями.
    Примечание: В то время как химическое удаление волос также может быть выполнена, избегать использования таких соединений, так как они могут вызвать значительное раздражение кожи в течение долгого времени в длительных опытах. Кроме того, соответствующее применение и удаление таких продуктов удаления волос химически основе может продлить продолжительность воздействия анестезии на 2-3 мин (~ 10-20%). Общее время от индукции анестезии до завершения подготовки кожи должно занять менее 3 мин.
_title "> 3. Следуйте Основные принципы и руководящие в приобретении кардиологических ультразвуковых изображений

Примечание: Существуют три ультразвуковых методы, используемые в получении изображения: B-режим / 2-D, M-режиме и доплеровские (спектральная импульсно-доплеровские волны и формирования изображений доплеровский цвет потока). Есть два основных положения датчиков , используемых для получения изображений сердца и клапанов сердца: парастернальной и апикальной окна (рисунок 2).

  1. Из каждого положения датчика, получить несколько томографических изображений сердца относительно его длинной и короткой осей вручную вращающихся и наклонных преобразователя.
    Примечание: Вращение относится к повороту или скручивание датчик от фиксированного положения на стенке грудной клетки, в то время как ангуляция относится к движению стороны в сторону датчика от неподвижной точки на стенке грудной клетки. Все ультразвуковые преобразователи имеют индекс изображения маркера в виде канавки (выемки), внешний оребрением или кнопку.
  2. Убедитесь в том, что ультразвуковое исследование сигNAL перпендикулярна к структуре-мишени путем регулировки положения датчика, соответственно.
  3. Оптимизация потока цвета и пиковые сигналы скорости, совместив передаваемого ультразвукового луча параллельно потоку. Угол между ультразвукового луча и потока должна быть не менее 60 °.
  4. Оптимизация качества изображения с помощью элементов управления на панели управления. Только площадь допроса должен заполнить дисплей изображения.
    Примечание: Точная регулировка в преобразовательных и платформенных позиции почти всегда необходимо получить четкие изображения. Даже в оптимальных условиях, дыхательных движений, грудной стенки анатомии (например, небольшое расстояние между ребрами), и вариации внутренней анатомии (как присущие и болезни , вызванной) может ограничить акустического окна и сделать получение изображений очень сложной задачей.
  5. При измерении размеров левого желудочка в М-режиме и 2-D / B-режиме, поместите суппорт измерения в наиболее непрерывной линии эхо.
  6. Отрегулировать цветным Доплера сектораd объем образца в области допроса путем регулирования контроля сектора, который находится на панели.
    Примечание: Цвет-схема кодирования в исследованиях доплеровских указывает скорость и направленность кровотока. Доплеровские сигналы, которые указывают на красный ламинарный поток крови в направлении датчика. Доплеровские сигналы, которые указывают на синий ламинарный поток от преобразователя. А "мозаика" цветной рисунок показывает области турбулентного или не ламинарного потока крови (что обычно происходит в клапанной стеноза или клапанной регургитации).
  7. Запишите как минимум два 5 с полосами (или 100 кадров) в режиме реального времени B-режиме / 2D эхо от каждого окна визуализации для автономного анализа.
    Примечание: Коммерчески доступные эхо-машины имеют параметры получения изображения, которые захватывают предустановленного количество кадров или размеров кинокамеры цикла. Параметры захвата изображений могут быть модифицированы таким образом, чтобы более длинные циклы кинокамеры могут быть приобретены. Приобретение высококачественных изображений требует большого опыта и экспериментов. Investigторы должны найти правильную комбинацию размещения датчика и угла наклона платформы для получения изображения от многих взглядов и акустических окон.

4. Оценка аортального клапана (AV) Функция

Примечание: Оценки аорты функции клапана включают качественную оценку клапана (например, воспринимались толщина острием, повышенную эхогенность за счет клапанной кальцификации, а также наличие или отсутствие регургитации струй с использованием цветного Доплера) и количественных показателей функции клапана (например, пик трансвальвулярный скорость и параболическими расстояние разделения).

  1. Начинают изображения аортального клапана, выбрав B-режим захвата изображения.
  2. С животным надежно крепится на платформе и головой, обращенной в сторону от следователя, наклонить стол 15-20 ° влево. Это принесет сердце вперед и влево, ближе к грудной стенке. Применяют щедрое количество ультразвукового геля на преобразователе или непосредственно на агрудь Нимал в.
  3. Расположите датчик parasternally, около 90 ° перпендикулярно длинной оси сердца, с индексом изображения маркера датчика указывая кзади (рисунок 2). В то время как в 2D / B-режиме, сдвиньте цефально преобразователя, пока AV не попадает в поле зрения. Это "короткая ось" вид аортального клапана.
    Примечание: Нормальный аортальный клапан имеет три тонких бугры, которые открываются широко во время систолы и закрывают адекватно во время диастолы, так что нет регургитацию крови обратно в левый желудочек. Бугры очень тонкие, двигаться очень быстро, и часто может быть сложным для визуализации.
  4. Поверните преобразователь по часовой стрелке до точки индекса изображения маркера каудально. Обратите внимание корня аорты, аортального клапана, левого желудочка тракт оттока, митральный клапан, левое предсердие и часть правого желудочка пути оттока на дисплее изображения.
    Примечание: Это "парастернальная длинная ось" вид AV. Должен УЗИудостовериться в том, что существует два аортальных створок клапана видимые на протяжении всего сердечного цикла в изображениях В-режиме, что позволит в дальнейшем М-режима визуализации и анализа (см ниже).
  5. Оценка корня аорты в этой точке зрения. Тщательно смести назад и вперед, так что корень аорты изображения содержат наибольшие размеры корня аорты. Измеряют наибольший переднезадней измерение аорты с помощью электронного измерителя, связанный с инструментом измерения, встроенного в машину.
  6. Найдите аортального клапана в длинной оси. Уменьшите ширину изображения таким образом, что только аортальный клапан находится на дисплее изображения путем регулировки кнопки ширина изображения в панели управления. Установите M-режим линию допроса, где она пересекает кончики аортального клапана, чтобы точно оценить аортальный клапан разделения гребешка.
  7. На дисплее M-режиме аортального клапана, измерьте расстояние разделения створка (коробчатой ​​появление в систоле), используя электронный измеритель, связанный с измement инструмент встроен в машину.
    Примечание: Наибольшее преимущество визуализации М-режиме является очень высоким временным разрешением, что имеет важное значение для оценки аортального функции клапана. В то время как М-режим изображения АВ могут быть приобретены в обоих взглядов коротко- и длинномерной, парастернальной вид длинной оси, как правило, предпочтительнее, так как плоскость формирования изображения позволяет ультразвуковой эхографии легко идентифицировать ориентацию и расположение кончиков бугры во время систолы.
  8. Хотя до сих пор в парастернальной зрения длинномерной аортального клапана, нажмите клавишу управления цветом Доплера в панели управления. Применить цвет Doppler в области аортального клапана.
    Примечание: Нормальный поток из левого желудочка через аортальный клапан во время систолы обращена к датчику и, таким образом кодируется красным цветом.
  9. Документ о наличии или отсутствии аортального клапана.
    Примечание: аортального клапана является ненормальным поток, который происходит во время диастолы и направлен в сторону от transducэр; Таким образом, он кодируется синим.
  10. Нажмите кнопку управления Доплера импульсно-волновой. Используя трекбол, расположенный на панели управления, установите объем образца импульсной волны в проксимальной восходящей аорты, чуть выше аортального клапана, убедившись в том, что угол между ультразвуковым лучом и кровотока составляет менее 60 °, отогнув платформа и / или преобразователь. Если это возможно, получить пиковую скорость через аортальный клапан из suprasternal окна надреза.
  11. Измерьте пиковой скорости от спектрального дисплея с помощью электронных суппорты , связанных с инструментом измерения , встроенного в машину (рис 3C и 3F).
    Примечание: Мозаика цвет обозначает высокую скорость потока, которая может содержать структуры потока, не ламинарным.

5. Оценка митрального клапана (MV) Функция

Примечание: Оценка митрального клапана функции включает в себя качественную оценку клапана (например, ввоспринимаемых толщина параболическими, увеличилась эхогенность за счет клапанной кальцификации, наличие или отсутствие регургитации струй с использованием цветного Доплера) и количественных показателей работы клапана.

  1. Поместите датчик в апикальном положении в B-режиме. Расположите датчик таким образом , что он расположен под углом по направлению к голове мыши (фиг.2с). Обратите внимание на правый желудочек (RV), левого желудочка (ЛЖ), правое предсердие (RA) и левого предсердия (LA) на дисплее изображения. Вручную наклона платформы слегка так, что животное находится в положении "голова вниз", чтобы визуализировать митральный клапан, как она открывается в ЛЖ.
    Примечание: апикальной 4-камера является оптимальным вид для изучения скорости кровотока через митральный и трикуспидального клапанов, а также от скорости ткани митрального кольца. Это также хороший вид для оценки движения и размера RV и межжелудочковой перегородки.
  2. Из апикальной 4-камеры, принести митрального клапана в фокусе за счет уменьшения ширины изображения.Заметим, что митральный клапан листовки появляются как две тонкие, подвижные нити открытие и закрытие в течение каждого сердечного цикла.
    Примечание: митрального листовки "нормальной" мыши может быть трудно визуализировать , если изображения осуществляется при физиологической HR (т.е.> 450 ударов в минуту).
  3. Поместите М-режим курсора по митрального клапана, чтобы оценить толщину створок.
    Примечание: Передняя листовка лучше всего представима в систолу , когда она перпендикулярна ультразвукового луча (рисунок 4).
  4. Использование апикальная 4-камеры, применить цвет Doppler к изображению поток из левого предсердия через митральный клапан во время диастолы. Обратите внимание на митральной регургитации клапана.
    Примечание: поток направлен в сторону датчика и, следовательно, кодируется красным. Регургитационного поток будет закодирован синий и происходит во время систолы (рисунок 5).
  5. Используя апикальная длинномерной, переключиться в режим импульсно-волновой. Перемещение объема Доплера образца к кончикаммитрального клапана листовку. Обратите внимание на два пика митрального притока спектрального дисплея. Если листовки не очень хорошо визуализируется, используйте цветной Doppler, чтобы идентифицировать области с яркими узорами красного или мозаики цвета и поместите объем образца в этой точке.
    Примечание: Спектральный дисплей потока митрального имеет два пика в медленном ч (<450 ударов в минуту). В нормальных ГКР (> 450 ударов в минуту), то ранне- (Е) и позднего наполнения (А) потоки слиты. Спектральный допплер отображение потока через митральный клапан используется при оценке диастолической функции ЛЖ (этап 7.5).

6. Оценка правосторонняя клапана сердца Функция

ПРИМЕЧАНИЕ: трехстворчатый и легочный клапаны содержат правостороннюю клапанов сердца. Трехстворчатый клапан может быть легко визуализированы в апикальной длинномерные, в то время как легочный клапан может быть визуализированы в представлениях как парастернальная долгосрочных и короткой оси.

  1. Из апикальной длинной оси, наклон или точка кончика измерительный преобразователь Uпоют качательное движение таким образом, что правый желудочек находится в центре дисплея изображения. Уменьшите ширину изображения, так что только правый желудочек видна на дисплее изображения.
  2. В той же плоскости изображения, визуализировать трикуспидального клапана листовки, которые появляются в виде тонких нитей, мобильные между правым предсердием и правым желудочком и которые открываются и закрываются в течение каждого сердечного цикла.
  3. Применить цвет Doppler в области трикуспидального клапана. Примечание для трикуспидальной регургитации клапана.
    Примечание: Нормальный поток газа происходит во время диастолы, направляется к преобразователю, и, следовательно, кодируется красным. Ненормальный поток регургитации происходит во время систолы, направлена ​​в сторону от датчика, и, следовательно, кодируется синим. Пик скорость регургитации струи используется для оценки правого желудочка систолического давления.
  4. Переместите датчик в парастернальной позиции короткой оси на уровне аортального клапана. Над аортального клапана являются outf правого желудочканизкого тракта, легочный клапан, проксимальные главной легочной артерии, а правая и левая легочные артерии (рисунок 6).
  5. Поверните преобразователь по часовой стрелке к модифицированному парастернальной позиции длинной оси. Затем наклоните датчик немного вверх, чтобы получить вид короткой по оси легочного клапана.
  6. С этой точки зрения, применять визуализацию M-режим для оценки расстояния разделения легочный створок клапана (рисунок 7).
  7. Применить цвет Doppler в области легочного клапана для оценки для клапанной регургитации (мозаика с рисунком, высокой скорости струи во время диастолы) и стеноз (мозаика с рисунком, высокой скорости струи во время систолы).
  8. Нажмите кнопку управления импульсно-волновую и поместите объем пробы сразу после легочного клапана.
    Примечание: Анализ спектрального допплеровского отображения потока используется для оценки давления в легочной артерии (рис 8).

7. Оценка функции сердца

(например, визуальная оценка фракции выброса, региональной ненормальность движения стены, и воспринимаемой толщины стенок) и количественные показатели левого желудочка функция (например, фракция выброса левого желудочка масса левого желудочка диастолической функции, а также показатели миокарда производительности).

  1. Получить вид короткой оси ЛЖ в 2D / B-режиме, с преобразователем в парастернальной позиции короткой оси на уровне папиллярных мышц. Перемещайте датчик вверх и вниз, чтобы сканировать LV от основания до вершины. Обратите внимание на отклонения движения стенки.
  2. С точки зрения парастернальной короткой оси левого желудочка, нажмите кнопку M-режим, расположенный на панели управления. Использование трекбол, поместите М-режим курсора в центре полости левого желудочка на уровне папиллярных мышц и obtaiN M-режим изображения.
  3. Измерьте размер левого желудочка полости в конце диастолы, где расстояние между передней стенкой и задней стенкой является самым большим, и в конец систолы, где внутреннее движение передней и задней стенок максимальна (рис 9).
  4. Измерьте передней и задней толщины стенки в конце диастолы и конец систолы.
    Примечание: В то время как папиллярные мышцы являются важным ориентиром для обеспечения правильной плоскости формирования изображения, будьте осторожны, чтобы не включать их в любых измерениях.
  5. Переместите датчик к вершинной окна. См шаг 5.1. Оценка левого желудочка диастолическое функции с использованием импульсно-волнового доплеровского кровотока через митральный клапан в апикальной длинной оси.
  6. Поместите объем образца на кончиках митральных створок клапана. Измерьте пик митрального скорость притока из спектрального отображения импульсно-доплеровской скорости продольных волн через митральный клапан.
  7. Поместите объем образца между ЛЖ Влиянвл и отток. Обратите внимание, митрального и аортального клапана закрытия и открытия сигналов. Измерьте изоволюмического время релаксации, изоволюмического сокращения времени и времени выброса левого желудочка (Рисунок 10).
  8. Выполните тканевой допплерографии (TDI) в митрального кольца в апикальной длинной оси. Нажмите кнопку управления TDI и поместите объем образца в медиальной части митрального кольца. Убедитесь, что объем выборки не посягает на митрального листовок. Держите Доплера размер тома образца между 0,21 мм и 0,27 мм. Измерьте раннюю диастолическую скорость (Е ') от кольца митрального клапана (рисунок 11).

8. Заключительные шаги

  1. Обзор полученных изображений. Выяснить, что все необходимые изображения были получены.
  2. Удалите излишки ультразвука гель из грудной клетки мыши и осторожно удалите ленту, удерживающий животное на месте. Выключите анестезию.
  3. Поместите животное на фильтровальную бумажное полотенце(Не постельные принадлежности, которые могут быть придыханием или может блокировать дыхательные пути во время восстановления). Обратите внимание на животное до грудины лежачее пока не будет достигнута. Если наркоз вводят надлежащим образом, восстановление должно происходить в пределах от 30 до 60 с.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Примеры изображений, которые обычно полученные из сердца ультразвуковых изображений животных включены в рукописи. Иллюстрация размещения датчика на груди животного предоставляется, чтобы дать читателю ясное понимание того, где расположен датчик для получения изображений, как описано. Фотография ультразвукового лабораторной установки также включен, чтобы подчеркнуть важность надлежащего оборудования, в частности ультразвукового преобразователя, который будет использоваться и метод анестезии. 2D / B-режим, M-режим, и цвет и доплеровские проявления нормальных и ненормальных клапанов, правого и левого желудочков, а также корня аорты имеют соответствующую маркировку. Хотя визуализация скорости деформации обычно не проводится, также включен пример.

Митральной регургитации характеризуется высокой, как правило, не ламинарного скорости кровотока (мозаика краситель) на клапане во время Systole (рисунок 5). Наличие такой мозаики цветной узор доплеровский потока из левого желудочка в левое предсердие через MV, произошедшему после комплекса QRS в отслеживании ЭКГ, позволяет однозначному диагностики MR. Когда это происходит в отсутствие аортального клапана и / или дисфункции левого желудочка, это можно охарактеризовать как изолированный пролапса митрального клапана. Если существует значительная дилатация левого желудочка (за счет экспериментально индуцированной сердечной недостаточности или чрезмерной глубины анестезии), это можно охарактеризовать как ишемический митральной (или регургитации, вторичной к сердечной дисфункции). Дисплей спектральный допплер импульсно-волна может быть использована для подтверждения присутствия и времени для регургитации струи кровотока.

Нормальный аортальный клапан имеет три тонкие, податливым бугры которые открываются и закрываются должным образом в течение каждого сердечного цикла. Аортальный клапан разделения параболическими измеряется в 2D наведениемМ-режим аортального клапана на виде длинной оси. Электронные суппорты используются для измерения от переднего края правой аорты острием к передней кромке левого аорты острием (рис 3). Аортального клапана расстояние параболической разделительного у нормальных мышей составляет от 0,9 до 1,3 мм. Цветной Допплер показывает ламинарный поток через клапан и в аорте во время систолы. Турбулентный поток может быть оценена в условиях повышенного расхода, например, в аортального клапана, или повышенном давлении, как в аортального стеноза клапана. Это проявляется в виде мозаики окраски в пути оттока. Даже небольшое количество аортального клапана может привести к существенному увеличению пиковой скорости трансвальвулярный вследствие гипердинамического сердечной функции и увеличение преднагрузки левого желудочка. Пик аортальный скорость в нормальных диапазонах мышей от 0,90 м / с до 1,50 м / с. Пик аортального клапана скорость> 5 м / с было зарегистрировано у мышей с выраженным стенозом аортального клапана.

12 (Рисунок 8). Легочная артерия время ускорения является промежуток времени от начала систолического легочного артериального кровотока к скорости пикового потока. Правожелудочковая время выброса является интервал между началом правого желудочка выброса до точки, при которой происходит прекращение систолического легочной артерии потока систолического. Сочетание сокращенном времени ускорения легочной артерии с уменьшением соотношения легочного времени ускорения артерии нужное время выброса левого желудочка свидетельствует о наличии легочной артериальной гипертензии (которая может быть подтверждена с помощью инвазивных или прямые измерения легочной артериальной или правого желудочкового давления) ,

Рисунок 1
Рисунок 1: Animal Cardiac лаборатории ультразвука. Лаборатория оснащена малым животным посвященный ультразвуковой машины с высокой частотой (30 МГц и 40 МГц) преобразователей (MS 400 и MS 550D), изофлуран диффузор, животных платформы, температуры и монитор сердечного ритма, от 1% до 1,5% изофлуран смешивают с 1 л / мин 100% O 2, конусообразной и насосно - компрессорных труб соединены с изофлурановым диффузором и 100% O 2, волос бритвой, ультразвуковой гель, гель электрода, клейкие ленты и бумажные полотенца. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

фигура 2
Рисунок 2: Основные позиции преобразователя. (A) парастернальных окно. Головка датчика расположена в левой парастернальной границы, с индексом изображения маркера датчика направленного каудально. Frом этом положении, вид длинной оси левого желудочка, аортального клапана и корня аорты и вид короткой оси от легочного клапана может быть получен. (В) Из парастернального окна, головка датчика вращается против часовой стрелки, с насечкой , направленной кзади. С этой позиции, вид короткой оси левого желудочка и аортального клапана и вид длинномерной из легочного клапана может быть получен. (С) Апикальной окно. Головка датчика расположена на верхушке сердца. С этой позиции, вид длинной оси правого и левого желудочков и митрального и трехстворчатого клапанов могут быть получены. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 3
Рисунок 3: Оценка функции аортального клапана в нормеАль мыши в сравнении с функцией аортального клапана у мышей с кальцинирующая аортального клапана. (А) 2D изображение нормального аортального клапана на виде длинной оси. Обратите внимание, что аортальный клапан открывается и во время систолы. (B) M-режим изображения , изображающий нормальную функцию аортального клапана (коробчатой внешний вид). Обратите внимание, что расстояние параболической разделительного измеряется на 1,12 мм. (С) Спектральный допплер отображение пиковой скорости через нормальный аортальный клапан был meaured на уровне 1,3 м / с. (D) , 2D изображение кальцинированные аортального клапана на виде длинной оси от рецептора липопротеинов низкой плотности с дефицитом (LDLR - / -) и аполипопротеина В100-только (апо 100/100) мышь кормили западной диеты. Бугры утолщаются и увеличили эхогенность, что приводит к ограничению открытия во время систолы. (Е) М-режим изображения , изображающие тот же стенотическими аортального клапана показывает параболическими-разделительную измерения расстояния 0,7 мм. (F </ Сильный>) Спектральный допплер отображение пиковой скорости через стеноза аортального клапана был meaured на уровне 4,6 м / с. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 4
Рисунок 4: M-режим нормального митрального клапана. Из апикального окна, вид длинной оси митрального клапана получается. M-режим линия допроса применяется через митральной створки клапана. В то время как митральный толщина листовка теоретически может быть измерена с помощью электронных суппорты, это может быть чрезвычайно сложной задачей, учитывая тонкие, плохо эхогенны, и быстро движется листовки нормального митрального клапана. Стрелки указывают на M-режиме митрального клапана листовку в систоле. Пожалуйста Cliск здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 5
Рисунок 5: Доказательства митрального клапана регургитационного Jet с использованием цветной допплерографии. Из парастернального окна, модифицированный вид длинномерной митрального клапана получается. Цветной Допплер опрос показывает мозаичность цвета струю на митрального клапана во время систолы (выделено стрелкой). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 6
Рисунок 6: длинномерной Вид артерии легочного и ее основные ветви. Вид длинной оси главной легочной артерии (МРА) и правой (РПА) и левые ветви (LPA) могут быть получены из paraste rnal окно. Правого желудочка пути оттока (RVOT), легочный клапан (PV) и аорта (АО) частично видны. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 7
Рисунок 7: M-режим изображения Изображая Нормальный легочный клапан. Из парастернальной окна, можно получить как краткосрочные, так и длинномерной вид на легочного клапана. M-режим линии опроса применяется через легочный клапан. Легочный клапан параболическими разделительного (стрелки) расстояние может быть измерено с этой точки зрения. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

10fig8.jpg "/>
Рисунок 8: импульсно-волновой доплеровский Допрос поток через легочный клапан. Легочная артерия время ускорения (PAAT) является временной интервал от начала систолического легочного артериального кровотока к скорости пикового потока. Правожелудочковая времени выброса (RVET) является интервал между началом правого желудочка выброса до точки, при которой происходит прекращение потока. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 9
Рисунок 9: M-режим изображения Изображая короткой оси Вид на левый желудочек. Из парастернальной окна, вид короткой оси левого желудочка получается вращением головки датчика против часовой стрелки так, чтобы индекс изображения маркера точки кзади или дорсально. М-модд линия допроса прикладывается левого желудочка на уровне папиллярных мышц. Левого желудочка конечно-диастолический размер (LVEDD), левого желудочка конечный систолический размер (LVESD), и передняя стенка (AW) и толщина задней стенки (PW) может быть легко измерено. Будьте осторожны, чтобы не включать папиллярной мышцы (*) в любых измерениях. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 10

Рисунок 10: Цветной Допплер Оценка и импульсно-волновой доплеровский Спектральный дисплей митрального клапана Приток. (A) Изображение показывает оценку цветного допплеровского митрального клапана притока в апикальной длинной оси. Обратите внимание, что 2D цветного доплеровского изображения может быть важным инструментом для гuiding соответствующую позицию объем образца для приобретения импульсно-доплеровских волн обводка (изображенную на панели Б). (B) Спектральный дисплей митрального клапана с помощью притока импульсно-волновой доплеровский сдвиг. Оценка Доплера импульсно-волна кровотока через митральный клапан (в апикальной длинной оси) выполняется для оценки диастолической функции ЛЖ. Объем образца помещается на кончиках митральных створок клапана. Изоволюмической время релаксации (ВИР), изоволюмической время сжатия (IVCT), левого желудочка времени выброса (LVET), и пик митральный приток скорость (Е) могут быть получены из спектрального отображения импульсного скорости продольных волн доплеровских через митральный клапан. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 11
Fi11 фигура: тканевой допплерографии септального кольца митрального клапана. Из апикального окна, вид длинной оси митрального клапана получается. Объем образца ткани доплеровский позиционируется на перегородке области митрального кольца. Соотношение между пиковой митрального притока скорости (переменной Е на фиг.10В) и пиковой митральной скорости кольцевого пространства ткани (е ', обозначенном белыми стрелками) используется для оценки диастолической функции ЛЖ (обычно называемый Е / е'). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 12
Рисунок 12: Оценка деформации и скорости деформации Левого миокарде. Существуют специализированные пакеты программного обеспечения для анализа, доступные на коммерческой основе, и деформации и скорости деформации переменные могут бытьполучены в качестве меры ранних или субклинических изменений собственных свойств миокарда сократительной. Примеры, приведенные выше, показывают радиальной деформации и скорости деформации в широко приобретенных плоскостях визуализации у мышей. Обратите внимание, что эти плоскости формирования изображений (и последующая форма начертания деформации) могут отличаться от изображений в организме человека, которые часто приобретенными в апикальной длинной оси или вид 4-камеры. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Индукция анестезии

Правильная индукция и поддержание анестезии имеет решающее значение для точной оценки изменений сердечного клапана и функции сердца у мышей. Учитывая быстрое индукции анестезии, вызванное изофлуран и относительно длительного вымывания время этого анестетика следующей глубокой анестезии, мы не используем автономный анестезии камеру для индукции. Вместо того, чтобы, как было отмечено выше подробно, животные ориентируются непосредственно на анестезию конуса, которая позволяет быстро и контролируемой индукции анестезии при относительно низких концентрациях анестетика.

Большинство штаммов мышей остаются обильно седативные менее чем на 1,5% изофлуран. Кумулятивный эффект изофлюрана на сердечной функции следует тщательно контролировать, однако, и небольшое снижение концентрации анестетика может потребоваться в течение долгого времени. Взаимно, малые приращения концентрации анестезирующего средства также могут быть Н.Е.EDED. Внимательно следить за состоянием животного для любого движения (наводящий недостаточной глубины анестезии), а также для увеличения или уменьшения ЧСС; это позволяет быстро и упреждающего управления глубины анестезии.

В отличие от человека, изофлуран вызывает уменьшение ЧСС у мышей. В то время как функции левого желудочка может первоначально быть сохранены в периоды чрезмерного введения анестетика, снижение ЧСС являются почти повсеместно следуют левого желудочка дилатацию вторичным по отношению к подавлению сократительной способности сердечной мышцы. Следовательно, фракция выброса уменьшается, трансвальвулярный (аортального клапана и митрального клапана) скоростей потока пик падения, аортальный закрытия клапана происходит на ранней стадии, а также ткани доплеровские скорости уменьшаются. Поэтому крайне важно, чтобы непрерывно контролировать физиологическое состояние животного, чтобы гарантировать, что HR остается значительно выше 450 ударов в минуту. Для лиц, которые не испытали на мышах с изображениями, подход, который включает в себя специальный ультразвуковой эхографии ивторой следователь, посвященный мониторингу глубины анестезии рекомендуется.

Анализ функции AV

Клинически, Американское общество руководящих принципов эхокардиографии 13 рекомендуют приобретение диаметра тракта левого желудочка оттока и скорость оттока левого желудочка с помощью импульсно-волновой доплеровский сдвиг. Пик транс-аортального клапана скорость shuld быть измерена с использованием выделенного непрерывного излучения Doppler для расчета аортального клапана область , используя уравнение непрерывности: AVA = (CSA LVOT х VTI LVOT) / VTI AV. При отсутствии этих данных доплеровских, рекомендуется анатомический (геометрический) площадь поперечного сечения аорты отверстие клапана, как измерено с помощью 2D или 3D. Хотя преобразователь имеет высокое пространственное и временное разрешение, аортальный клапан бугры не может быть последовательно очерчены с точки зрения короткой оси. Таким образом, область AV-проходное сечение может не быть точно прослежены. Furthermore, и, возможно, еще более важно, в настоящее время доступный высокочастотная малого животного посвященный ультразвук не оснащен выделенной возможностью непрерывной волны Допплера. Таким образом, идентификация "истинного" пиковой скорости трансвальвулярный для использования с уравнением непрерывности является исключительно сложной задачей (и не будет принято клинически). Подобным же образом, другие коммерчески доступные ультразвуковые зонды не могут иметь возможность записи, очень большие скорости и, таким образом, ограничивается более низкими скоростями. С учетом этих основных ограничений, клинические протоколы визуализации с использованием систем, которые отвечают высоким разрешением изображения в небольших животных не может быть полностью захвачен.

Анализ функции М.В.

Как правило, у мышей очень устойчивы к развитию пролапса митрального клапана. Визуализация регургитации струи через митральный клапан в установке быстрого HR может быть очень сложным. Кроме того, в человеческом эхокардиографии, то ANTERIили и задняя митрального створки клапана отчетливо видны и выпавшая или цеп листовку легко оценена. Тем не менее, у мышей, митральный створки клапана не может быть хорошо очерчены в передней и задней, а также найти цеп или листовка выпадение исключительно трудной задачей, учитывая низкий уровень эхогенности недействующих кальцинированная, тонких тканей. Таким образом, использование цветного допплеровского, чтобы показать регургитации струи является наиболее полезным средством для оценки митрального клапана функции у мышей. Диагноз изолированной митральной клапана должно быть сделано только после тщательного оценки функции левого желудочка, аортального функции клапана и митрального функции клапана.

На сегодняшний день не существует надежных моделей мыши митрального стеноза клапана. Увеличение эхо плотности митрального клапана может предложить кальцификации, но локализация либо к передней или задней листовке трудно. Клинически диагноз митральный стеноз клапана выполнен в установке толстых, кальцифицированных листовки с ограничиваютдвижение под ред. Измерение толщины створок может быть сделано с помощью M-режиме (рисунок 4). С помощью Доплера скорость пика Е, как правило, увеличивается, и связано с продолжениями в напорном перерыву. Таким образом, отвоевать эти функции будут иметь решающее значение в оценке новых моделей митральный стеноз клапана. В то время как Американское общество эхокардиографии рекомендует , чтобы оценка митрального клапана области осуществляется с помощью давления на полставки (MV площадь = 220 / давление полставки), такие расчеты не были подтверждены у мышей 13.

Анализ трехстворчатого и легочного функции клапанной

Трехстворчатый клапан оценивается на листовке подвижность, клапанной стеноза и клапанной регургитации. Как правило, эти данные выражены качественно и в двоичном моды (то есть наличие или отсутствие дисфункции). Пик скорости трикуспидального клапана регургитации струи используется для оцее правого желудочка систолическое давление. Кроме того, трикуспидального регургитации не является редкостью в нормальных, неподчеркнутых мышей.

Легочного функция клапана может быть оценена с помощью 2D / B-режиме, М-режиме и визуализации цветного потока (6 и 7). Эти методы используются для оценки толщины пульмональный клапана (например, видимость или эхогенность с 2D), измерения пульмональный открытия клапана отверстия (расстояние параболической разделительного), а также оценить пульмональный подвижность клапана и сопоставление (2D и цвет Доплера). Легочного регургитации клапана можно легко оценить с цветным Доплера, как описано выше. Тяжесть легочного регургитации клапана можно оценить с использованием пикового ретроградного кровотока (измеренная с помощью импульсно-волновой допплерографии) через легочного клапана во время диастолы.

Анализ сердечной функции

2D / B-режим формирования изображения левого желудочка в кратко- и длинномерной взглядов обеспечивает Vis Оценка UAL сердечной функции. Хотя это визуализация позволяет модальность для грубой оценки функции левого желудочка, изображения M-режим обеспечивает значительно более высокое разрешение пространственно-временной, что делает его превосходную технику по сравнению с / В-режиме визуализации 2D. Это очень важно, учитывая тот факт, что нормальные мыши могут иметь подголовников, начиная от 450-700 ударов в минуту. Мы поддерживаем HR выше 450 ударов в минуту, так что данные является близким представителем без наркоза физиологии сердца и гемодинамики. Если HR разрешено падать из - за чрезмерной анестезии и / или чрезмерной седации, левого желудочка дилатация, снижение оценок сократительной способности сердечной мышцы, а также драматические изменения в трансвальвулярный скоростей крови и других качественных характеристик функции клапанной (например, изменения в митральной вторичной по отношению к левого желудочка дилатацию, снижение пиковой скорости потока аортального клапана, а также снижение скорости митрального притока крови) часто наблюдаются.

палатка "> При отсутствии сегментных аномалий стенки-движения, фракция выброса (ФВ) и фракции укорочения (FS) являются весьма воспроизводимые меры систолической функции левого желудочка. Использование изображений M-режиме, максимальная диастолическое и систолическое размеры получены и использованы для расчета EF, FS, и LV массу 14, 15.

Все эти измерения могут быть вычислен автоматически в пакет программного обеспечения, связанного с машиной ультразвука. В то время как оценка сердечной и клапанной функции могут быть выполнены с использованием «стандартных» клинических ультразвуковых систем, относительно низкие уровни разрешения (например, 12-15 МГц зонды) могут сделать точные оценки сердечной и клапанной функции у мышей сложной задачей.

Диастолическая функция является неотъемлемой частью оценки функции левого желудочка. В клинических исследованиях, диастолическая сердечная недостаточность было установлено, что в высшей степени Correlated с заболеваемостью и смертностью. Диастолическая функция оценивается с помощью импульсно-волновой ДЭХОКГ и визуализации тканей Доплера. E / A отношение (отношение между ранним быстрым заполняющие волны, Е и позднего наполнения волны вследствие фибрилляции предсердий сжатия, А) и Е время торможения не полезные параметры диастолической функции у мышей из-за слияния Е и волны вторичными по отношению к очень высоким HRs представить в надлежащим образом анестезированных мышей.

Для оценки диастолической функции ЛЖ, пик митрального скорость притока, изоволюмического время релаксации (ВИР), изоволюмического время сокращения (IVCT), время выброса левого желудочка и кольца митрального клапана ткани, скорости (е ') используются. Эти параметры Доплера можно легко получить, измеримые и воспроизводимым. Раннего диастолического скорости (е ') из кольца митрального клапана, измеренной с изображениями ткани Доплера является надежным индикатором релаксации левого желудочка миокарда соотношение между пиковыми миТрал скорость притока и ранней митрального скорость кольцевое ткани , как было показано в клинических исследованиях хорошо коррелируют с легочной капиллярного давления клина 16.

Глобальная функция левого желудочка может быть оценена с помощью миокарда индекс производительности, также известный как индекс Tei. Она включает в себя как систолического и диастолического интервалы времени для обеспечения комплексной меры как систолического, так и диастолического функции левого желудочка. Систолическая дисфункция продлевает время предварительного отстрела (IVCT) и сокращает время выброса левого желудочка (ET). Аномалии в диастолической функции или релаксации миокарда может привести к значительному удлинению IVRT. Индекс миокарда производительности левого желудочка (МПИ) может быть вычислена как MPI = IVCT + IVRT / LVET 17. В связи с этим, сокращение MPI связаны с улучшением сердечной функции, в то время как большее значение МПИ наводит на мысль о сердечной дисфункции.

Новые методы для оценки функции сердца и клапанную у мышей: будущие направления

Tissue Doppler

Tissue Doppler может быть использован для оценки диастолической функции с помощью Е, Е 'и Е / Е' переменные, но этот метод не используется в настоящее время широко. Таким образом, изменчивость и воспроизводимость результатов измерений в различных штаммов на грызунах не был тщательно протестирован несколькими исследовательскими группами. Тем не менее, использование Е / Е 'и его корреляции с левого предсердия давления в клинических условиях, потенциал для раннего выявления сердечной дисфункции у мышей, а также применение к механизмам заболевания, вероятно, сделает это является неотъемлемым компонентом оценки сердечных последствий клапанная болезнь сердца в трансляционных исследований.

Визуализации скорости деформации

Мелкие животные модели оказались бесценным тоол, чтобы понять механизмы, лежащие в основе патофизиологических изменений в сердечной функции. В то время как 2D и эходопплеркардиография обеспечивают всеобъемлющие и неинвазивные оценки сердечной морфологии, функции и гемодинамику в естественных условиях, им не хватает чувствительности для выявления ранних изменений функции миокарда в ответ на хроническое давление или перегрузки объемом (два из наиболее распространенных факторов стресса индуцированных от клапанной болезни сердца).

В результате этих ограничений, растет интерес к применению клинически используемых показателей сердечной функции, такие как штамм миокарда и скорости деформации-которые имеют потенциал для более точного выявления ранних или субклинические изменения в собственных инфарктов свойств сократительных , Процедить и визуализации скорости деформации были успешно использованы в исследованиях на грызунах на прогрессирование сердечной недостаточности 18 и гипертонической болезни сердца 19, реверсирования сердца dysynchronyи сердечной дисфункции 20, а продольная функция сердца в отношении несовершеннолетних мышей 21. Рекомендуется, чтобы визуализация скорости деформации можно рассматривать как дополнительный метод визуализации для тщательного 2D и тканей доплеровских полученных показателей сердечной функции. Для того, чтобы убедиться, что следователи имеют общее представление о принципах, лежащих в основе измерения деформации миокарда и скорости деформации, последующие разделы направлены на обеспечение основополагающих принципов и ограничения, лежащие в основе расчета деформации и скорости деформации изображений.

Штамм и скорость деформации происходят от изменения длины миокардиального волокна по отношению к первоначальной длине (в кардиологической, разница между длиной конечного диастолического и длины конечного систолического используется для этого вычисления). Точное измерение изменений в миокардиальной длины волокна осложняется спиральной архитектуры пучков миокардиальных волокна, что приводит к multidirectionаль деформации деформации на протяжении систолы (например, деформации в радиальном, продольные и окружные оси). Недавние исследования на мышах показывают , что ткани Доплера derived- и спекл отслеживания происхождения деформации и скорости деформации параметры деформации тесно связаны с внутренней функции миокарда 22. Оба метода требуют добавления специализированного программного обеспечения для анализа для исследования систем визуализации, что позволяет относительно автоматической генерации переменных , представляющих интерес (смотри примеры на рисунке 12) 23.

Хотя визуализация штамм перспективен, приобретение высококачественных 2D-изображений для спекл отслеживания анализа может быть сложной задачей. Кроме того, вручную отслеживания эндокарда и эпикардиальные границ для измерения деформаций является сложным и громоздким. Значительное количество практики и надежная оценка воспроизводимости и последовательности измерений внутри исследователя (включая изображениекачество, последовательные плоскости формирования изображения, и офф-лайн анализ) имеют решающее значение при осуществлении использования измерений деформации для оценки функции сердца. Таким образом, деформация и скорости деформации анализы должны проводиться полностью ослепленных, прошедшие обучение следователей, чтобы обеспечить высокое качество и воспроизводимость данных.

ЭКГ-закрытого типа с высокой разрешающей способностью ультразвукового изображения

Тканевой допплерографии и визуализации скорости деформации позволяют измерять миокарда деформаций над полным сердечного цикла, но в связи с их временным разрешением (5 мс в лучшем случае ), они по- прежнему ограничены глобального движения сердца 24. Для достижения высокой частотой кадров ультразвукового изображения, другой подход, основанный на использовании ЭКГ-стробированием сбора данных была недавно предложена для сердечных и сосудистых применений. ЭКГ-закрытого типа механических и электромеханических волна визуализации сердечно-сосудистой ткани основана на визуализации ткани с помощью ультразвука на высокой раместавки, до 8000 кадров в сек (кадров в секунду), путем синхронизации захвата изображения 2D на ЭКГ сигналов 24. Это явно превосходит скорости 2D / В-кадровом режиме в ~ 1000 кадров в секунду ( при условии , более высокое разрешение при физиологических условиях , когда частота сердечных сокращений ~ 500-650 ударов в минуту у мыши), так и в естественных условиях возможности этого метода визуализации для оценки функции желудочков имеет была продемонстрирована в наркотизированных животных (обеспечивая превосходное обнаружение аномалий движения сердечной стенки в небольших моделях животных 25).

Функция стресс-индуцированной сердечной

В то время как нагрузочное тестирование часто используется для оценки сердечной реакции к увеличению организменном стресс в клинических условиях, потребность в седации и / или анестезии у грызунов делает непосредственная оценка после тренировки сердечной функции чрезвычайно сложной задачей. Таким образом, фармакологический стресс-тестирование, вероятно, будет клинически-relevant параллельно оценить сердечные последствия клапанной болезни сердца (тяжелой аортальный стеноз, умеренной до тяжелой степени митрального стеноза и тяжелой первичной митральной). Это будет особенно важно новой области исследований, учитывая недавние клинические рекомендации , которые подчеркивают роль стресс - тестирования для уточнения статуса симптомов, оценить динамические компоненты клапанных аномалий, и разоблачать субклинический миокарда дисфункции, которая может быть пропущено в состоянии покоя 26.

Как уже отмечалось в предыдущих разделах, мышей чрезвычайно устойчивы к сердечной дисфункции, вызванной постнагрузки. Таким образом, стресс-ЭхоКГ с добутамином может быть очень полезным инструментом для выявления ранних снижение левого желудочка, которые не могут быть очевидными у мышей с различными уровнями клапанной болезни сердца. Даже у мышей с тяжелой кальциноза аортального стеноза клапана может иметь относительно хорошо сохранившийся систолической функции и могут обеспечить полезную платформу для заявлication добутамина стресс-эхокардиографии предсказать сроки (и часто очень быстрое) начало сердечной недостаточности у этих животных. На сегодняшний день, мы не знаем о каких-либо исследованиях, посвященных использованию добутамина стресс-эхокардиографии у мышей с любой степенью клапанной болезни сердца.

3D эхокардиографии

Клинически, 3D визуализация сердца является особенно мощным инструментом, который позволяет точные измерения диастолического и систолического объемов, ударного объема и сердечного выброса. 3D эхокардиографии стала новым клиническим стандартом в оценке тяжести клапанного стеноза путем точного измерения площади клапана, и это позволяет для точной идентификации и количественной оценки пролапса отдельных сегментов в митрального клапана.

Исследования ультразвуковые системы с высокочастотными преобразователями позволяют для приобретения изображений сердца-закрытого типа, и для последующего автономного Восстановленныйние 3D-изображений с помощью пользовательских программных пакетов. В то время как можно приобрести 3D изображения левого желудочка с помощью этого аппаратного и программного обеспечения комбинации, это часто проводится при относительно глубоких уровнях анестезии (которые снижают ЧСС и сводят к минимуму дыхательный артефакт), что делает экстраполяцию физиологической значимости изменений в сердечной функции трудно.

Что касается использования 3D-визуализации для оценки функции клапана сердца у мышей, это исключительно сложным предложением, учитывая небольшой размер, относительно низкую эхогенность и высокую скорость сердечных клапанов при нормальных физиологических условиях. До технологические достижения в области сбора и обработки изображений не позволяет четко различении сердечных клапанов при таких условиях, наш опыт показывает, что 3D визуализация имеет ограниченную полезность в точной и тщательной характеристике функции клапана сердца у мышей.

Коллективно, текнологические достижения в области малого изображения животных делают это исключительно захватывающее время, чтобы получить представление о патофизиологических механизмов, лежащих в основе заболевания клапанов сердца и их сердечные последствия. Мы твердо утверждаем, что тщательная оценка как функции клапанов сердца и сердечной функции имеет важное значение для понимания влияния генетических, фармакологических или механических манипуляций функции клапанов сердца у мышей. Мы надеемся, что эта рукопись будет не только служить полезным ресурсом для исследователей, проводящих исследования в области патогенеза болезни сердца клапана, но также будет стимулировать дискуссию относительно наилучших методов для оценки клапанной и сердечной функции в таких исследованиях в рамках нашего научного сообщества.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
High resolution ultrasound machine VisualSonics, Fujifilm Vevo 2100 
Isoflurane diffuser (capable of delivering 1 % to 1.5 % isoflurane mixed with 1 L/min 100% O2 VisualSonics, Fujifilm N/A
Transducers for small mice (550D) or larger mice (400) MicroScan, VisualSonics, Fujifilm MS 550D, MS 400
Animal platform VisualSonics, Fujifilm 11503
Advanced physiological monitoring unit VisualSonics, Fujifilm N/A
Isoflurane Terrell NDC 66794-019-10
Nose cone and tubing connected to isoflurane diffuser and 100% O2 Custom Engineered in-house --
Hair razor Andis Super AGR+ vet pack clipper AD65340
Ultrasound gel Parker Laboratories REF 01-08
Electrode gel  Parker Laboratories REF 15-25
Adhesive tapes Fisher Laboratories 1590120B
Paper towels

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ngo, D. T., et al. Determinants of occurrence of aortic sclerosis in an aging population. JACC Cardiovasc Imaging. 2, 919-927 (2009).
  2. Nkomo, V. T. Epidemiology and prevention of valvular heart diseases and infective endocarditis in Africa. Heart. 93, 1510-1519 (2007).
  3. Amato, M. C., Moffa, P. J., Werner, K. E., Ramires, J. A. Treatment decision in asymptomatic aortic valve stenosis: role of exercise testing. Heart. 86, 381-386 (2001).
  4. Bonow, R. O., et al. Focused update incorporated into the ACC/AHA 2006 guidelines for the management of patients with valvular heart disease: a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines (Writing Committee to Revise the 1998 Guidelines for the Management of Patients With Valvular Heart Disease): endorsed by the Society of Cardiovascular Anesthesiologists, Society for Cardiovascular Angiography and Interventions, and Society of Thoracic Surgeons. Circulation. 118, e523-e661 (2008).
  5. Yutzey, K. E., et al. Calcific aortic valve disease: a consensus summary from the Alliance of Investigators on Calcific Aortic Valve Disease. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 34, 2387-2393 (2014).
  6. Rajamannan, N. M. Calcific aortic valve disease: cellular origins of valve calcification. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 31, 2777-2778 (2011).
  7. Weiss, R. M., Miller, J. D., Heistad, D. D. Fibrocalcific aortic valve disease: opportunity to understand disease mechanisms using mouse models. Circ Res. 113, 209-222 (2013).
  8. Sider, K. L., Blaser, M. C., Simmons, C. A. Animal models of calcific aortic valve disease. Int J Inflam. 2011, 364310 (2011).
  9. Miller, J. D., Weiss, R. M., Heistad, D. D. Calcific aortic valve stenosis: methods, models, and mechanisms. Circ Res. 108, 1392-1412 (2011).
  10. Ram, R., Mickelsen, D. M., Theodoropoulos, C., Blaxall, B. C. New approaches in small animal echocardiography: imaging the sounds of silence. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 301, H1765-H1780 (2011).
  11. Moran, A. M., Keane, J. F., Colan, S. D. Influence of pressure and volume load on growth of aortic annulus and left ventricle in patients with critical aortic stenosis. J Am Coll Cardiol. 37, 471a (2001).
  12. Thibault, H. B., et al. Noninvasive assessment of murine pulmonary arterial pressure: validation and application to models of pulmonary hypertension. Circ Cardiovasc Imaging. 3, 157-163 (2010).
  13. Baumgartner, H., et al. Echocardiographic assessment of valve stenosis: EAE/ASE recommendations for clinical practice. J Am Soc Echocardiogr. 22, quiz 101-102 1-23 (2009).
  14. Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 16, 233-270 (2015).
  15. Devereux, R. B., Reichek, N. Echocardiographic determination of left ventricular mass in man. Anatomic validation of the method. Circulation. 55, 613-618 (1977).
  16. Ommen, S. R., et al. Clinical utility of Doppler echocardiography and tissue Doppler imaging in the estimation of left ventricular filling pressures: A comparative simultaneous Doppler-catheterization study. Circulation. 102, 1788-1794 (2000).
  17. Tei, C., et al. New index of combined systolic and diastolic myocardial performance: a simple and reproducible measure of cardiac function--a study in normals and dilated cardiomyopathy. J Cardiol. 26, 357-366 (1995).
  18. Koshizuka, R., et al. Longitudinal strain impairment as a marker of the progression of heart failure with preserved ejection fraction in a rat model. J Am Soc Echocardiogr. 26, 316-323 (2013).
  19. Ishizu, T., et al. Left ventricular strain and transmural distribution of structural remodeling in hypertensive heart disease. Hypertension. 63, 500-506 (2014).
  20. Yamada, S., et al. Induced pluripotent stem cell intervention rescues ventricular wall motion disparity, achieving biological cardiac resynchronization post-infarction. J Physiol. 591, 4335-4349 (2013).
  21. Andrews, T. G., Lindsey, M. L., Lange, R. A., Aune, G. J. Cardiac Assessment in Pediatric Mice: Strain Analysis as a Diagnostic Measurement. Echocardiography. 31, 375-384 (2014).
  22. Ferferieva, V., et al. Assessment of strain and strain rate by two-dimensional speckle tracking in mice: comparison with tissue Doppler echocardiography and conductance catheter measurements. Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 14, 765-773 (2013).
  23. Fine, N. M., et al. Left and right ventricular strain and strain rate measurement in normal adults using velocity vector imaging: an assessment of reference values and intersystem agreement. Int J Cardiovasc Imaging. 29, 571-580 (2013).
  24. Pernot, M., Fujikura, K., Fung-Kee-Fung, S. D., Konofagou, E. E. ECG-gated, mechanical and electromechanical wave imaging of cardiovascular tissues in vivo. Ultrasound Med Biol. 33, 1075-1085 (2007).
  25. Liu, J. H., Jeng, G. S., Wu, T. K., Li, P. C. ECG triggering and gating for ultrasonic small animal imaging. IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 53, 1590-1596 (2006).
  26. Monin, J. L., et al. Low-gradient aortic stenosis: operative risk stratification and predictors for long-term outcome: a multicenter study using dobutamine stress hemodynamics. Circulation. 319-324 (2003).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

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

    Usage Statistics