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Wir beschreiben Prüfung der fetalen Herzfunktion mit modernen funktionalen fetale Echokardiographie und Doppler-Ultraschall fetoplazentaren mit dem VisualSonics VEVO 2100 microultrasound in einer chirurgisch induzierten Modell der intrauterine fetale Wachstum Einschränkung in einem Kaninchen.
Fetale intrauterine Wachstumsretardierung (IUGR) Ergebnisse in abnorme kardiale Funktion, die offensichtlich ist pränatal aufgrund der Fortschritte in fetoplazentaren Doppler-Ultraschall und Echokardiographie. Zunehmend werden diese bildgebenden Verfahren ist klinisch Herzfunktion prüfen und bewerten das Wohlbefinden in der Gebärmutter eingesetzt, wodurch Führung Zeitpunkt der Geburt Entscheidungen. Hier haben wir ein Kaninchen-Modell von IUGR die Analyse der Herzfunktion in einer klinisch relevanten Weise ermöglicht. Mit Isofluran Narkose induziert wird IUGR chirurgisch Gestationsalter Tag 25 nach der Durchführung einer Laparotomie erstellt, Aussetzen der Uterus bicornis und dann Ligation 40-50% der uteroplazentare versorgenden Gefäße jede Fruchtblase in einem einzigen Uterushorns. Das andere Horn in der Kaninchen Uterus bicornis dient als interne Kontrolle Föten. Dann, nach Erholung Gestationsalter Tag 30 (volle Amtszeit), erfährt die gleiche Kaninchen Prüfung der fetalen Herzfunktion. Anästhesie mit Ketam induziertine und Xylazin intramuskulär, dann durch eine kontinuierliche intravenöse Infusion von Ketamin und Xylazin zu iatrogenen Auswirkungen auf die fötale Herzfunktion minimieren gepflegt. Eine Wiederholung Laparotomie durchgeführt, um jede Fruchtblase aussetzen und eine microultrasound Prüfung (VisualSonics VEVO 2100) der fetalen Herzfunktion durchgeführt wird. Plazenta-Insuffizienz ist offensichtlich durch einen erhöhten Pulsatilitätsindex oder eines abwesenden oder umgekehrten enddiastolischen Strömung des Umbilikalarterie Dopplerfrequenzspektrum. Der Ductus venosus und mittleren Hirnarterie Doppler wird dann untersucht. Fetale Echokardiographie ist durch die Aufzeichnung B-Modus, M-Modus und Strömungsgeschwindigkeit Wellenformen in laterale und apikale views durchgeführt. Offline-Berechnungen bestimmen Standard M-Modus kardialen Variablen tricuspid und Mitralklappe Ringebene systolischen Exkursion, Speckle Tracking und Analyse Stamm, modifizierte myokardialen Performance-Index und vaskuläre Strömungsgeschwindigkeit Wellenformen von Interesse. Dieses kleine Tier-Modell der IUGR bietet daher in der Prüfung utero Herzfunktion, die im Einklang mit der gängigen klinischen Praxis und ist daher in der translationalen Forschung Einstellung nützlich.
Die Belastung durch Herz-Kreislauf-Erkrankung, die aus fötalen intrauterine Wachstumsretardierung (IUGR) kann nicht überbewertet werden. Es ist die führende Ursache von Totgeburten nach angeborenen Missbildungen. 1 IUGR bezieht sich auf einen Fötus, sein Wachstumspotenzial zu erreichen schlägt fehl und ist häufig eine Folge der Plazentainsuffizienz. 2 In Überlebenden, ist Herz-Kreislauf-Erkrankungen über die Lebensspanne deutlich mit Myokarddysfunktion scheinbaren in der Kindheit 3,4 und anschließender 5 Bluthochdruck, Diabetes 6 und Fettleibigkeit entwickeln im Erwachsenenalter - alle kumulativen kardialen Risikofaktoren von Geburt an zu vorzeitigem Tod durch ischämische Herzkrankheiten 7.
Entwicklung von Tiermodellen, die mütterlich-fetalen Kommunikation, IUGR und die anschließende Reaktion auf reduzierte fetale Substrat Verfügbarkeit gründet charakterisieren ist notwendig, wenn wir beide ein besseres Verständnis der Pathophysiologie der IUGR-bezogenen Auto sindDiac Wertminderung und Herz-schützende Strategien zur fetalen und postnatalen Gesundheit zu verbessern entwickeln. In diesem Zusammenhang haben viele verschiedene Modelle in unterschiedlichen Arten beschrieben worden. 8 IUGR wird häufig durch mütterliche Unterernährung induziert mit einem niedrigen Protein-Diät in Nagetieren, 9 chirurgische Ablation oder Unterbindung der uterinen Durchblutung bei Nagern und Meerschweinchen 10 oder Okklusion der Umbilikalarterie bei Schafen. 11 Es ist jedoch offensichtlich, dass kein Modell vollständig rekapituliert die menschliche IUGR. 12
In diesem aktuellen methodischen Studie verwendeten wir eine gut validierten Ansatz der selektiven uteroplazentare vaskuläre Unterbrechung in einem Kaninchen 13-16, dass nicht nur produziert fetalen Herz-Kreislauf-Reaktionen mit Ultraschall klinisch beobachtet 14, sondern erlaubt auch die Vernehmung der fetalen Herzfunktion mit neuartigen Echokardiographie mit microultrasound Technologie der VisualSonics VEVO 2100. Während Doppler-Ultraschall der fetoplacental Schiffen bleibt der Eckpfeiler der aktuellen vorgeburtliche Überwachung von IUGR Feten 17, funktionelle Echokardiographie wird zunehmend genutzt, um neue Einblicke in die Pathophysiologie Krankheit geben und fetale Wohlbefinden zu beurteilen. 18 Dementsprechend hier nehmen wir diese Fortschritte aus der klinischen Forschung und beschreiben ein Tiermodell, dass Häfen nicht nur diese Bildgebung Raffinesse, sondern bietet auch die experimentelle Plattform, um mechanistische Wege und neuartige Therapeutika zu untersuchen.
Die folgenden experimentellen Protokoll wird von der Animal Ethics Committee, Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, Belgien zugelassen. Wir folgten zuvor beschriebenen chirurgischen Eingriff 13 mit einigen methodischen Veränderungen, vor allem in der Anästhesie Verfahren.
1. Induktion Intrauterine Growth Restriction (IUGR)
2. Darstellende Fetale Echokardiographie und Pulsed-Wave-Doppler-Ultraschall
Strömungsgeschwindigkeit Wellenformen (FVW) der A. umbilicalis werden durch Anordnen der Nabelgefässe mit Farb-Doppler und dann Platzieren der gepulsten Doppler Probe Gate über dem Umbilikalarterie auf eine freie Schleife Nabelschnur erhalten. Die 25 mittleren Hirnarterie (MCA) FVW ist entfernt, indem das gepulste Doppler-Abtastpunkt Gate nur über den Ursprung der MCA einmal den Kreis von Willis durch Farb-Doppler befindet. 26. Der Ductus venosus (DV) FVW wird durch Anordnen des gepulsten Doppler-Abtastpunkt Tor am proximalen Abschnitt des DV gesehen erhalten mit Farb-Doppler, wo es stammt aus der intrahepatischen Nabelschnurvene entweder in sagittaler oder Queransicht des Fötus. Die 26 Pulsatilitätsindex (PI) berechnet offline mit dem Herz-Kreislauf-VisualSonics Analysesoftware.
Eine asymmetrisch Wachstum eingeschränkt Fötus und der Plazenta von uteroplazentare vaskulären Ligation an eine normale Steuerung Fötus und der Plazenta in 1F verglichen. Bauchumfang Verhältnis zu den Kontrollen: Asymmetrische Wachstum wird durch reduzierte neonatalen Geburtsgewicht und erhöhter Kopfumfang bestätigt. Repräsentative Ergebnisse aus fetoplazentaren Doppler Untersuchungen sind in Abbildung 2 dargestellt. Ein normaler geringen Widerstand Muster der positiven enddiastolischen Strömung in einer Kontrolle Fötus gezeigt. Mit einem progressiven Anstieg der Plazenta Widerstand in IUGR Feten, Abwesenheit und dann gesehen umgekehrt enddiastolischen Strömung ist offensichtlich. Abbildung 3 zeigt einen normalen hohen Widerstand mittleren Hirnarterie Doppler-Signal in einem gesunden Fötus und eine positive eine Welle Ductus venosus in der gleichen Fötus. In IUGR Feten kann eine erhöhte Pulsatilitätsindex des Ductus venosus und Umkehr der eine Welle gesehen. Werden 14 Repräsentative Ergebnisse von M-Modus-Echokardiographie werden dann in Fig. 4 gezeigt. Diese seitliche Ansicht ermöglicht die Berechnung der inneren ventrikuläre Durchmesser und Volumina. Die apikale Ansicht ermöglicht die Berechnung von TAPSE und MAPSE. Abbildung 5 zeigt Speckle Tracking von Geschwindigkeitsvektoren und die daraus resultierenden regionalen Dehnungs-Kurven zu Stamm, Dehnrate, Verschiebung und Geschwindigkeit berechnen.
Abbildung 1. Chirurgische Technik der Erstellung IUGR in einem Kaninchen-Modell A: Mittellinie Laparotomie Aussetzen Rektusscheide, Pfeil = mammory Drüsen, B:. Sicherer Einstieg in die Bauchhöhle, C: Pfeil = uteroplazentare versorgenden Gefäße Fruchtblase, D: Naht-Methode, E: Pfeil = abgeschlossen Ligation uteroplazentare Schiffes; F: Vertreter-Steuerung und IUGR Feten und Plazenta.
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Abbildung 2. Doppler-Ultraschall der A. umbilicalis A: positive enddiastolischen Flow (EDF), B:. Abwesend enddiastolischen Flow (AEDF); C: Umgekehrt enddiastolischen Flow (REDF).
Abbildung 3 A: Doppler-Ultraschall des Ductus venosus, s = s Welle (systolischen Kontraktion), d = d Welle (frühe Ventrikeldiastole), a = eine Welle (atriale Kontraktion), B:. Doppler-Ultraschall der mittleren zerebralen Arterie .
Abbildung 4. M Mode-Echokardiographie A:. Lateralen Vier-Kammer-Blick, LVID = linksventrikuläre Innendurchmesser, IVSd = intraventrikuläre Septum Durchmesser RVID = right ventricular septal Durchmesser, ESD = endsystolischen Durchmesser, EDD = enddiastolische Durchmesser, B: Apikalansicht demonstrieren tricuspid Ringebene systolischen Exkursion (TAPSE); C: Apikalansicht demonstrieren mitral Ringebene systolischen Exkursion (MAPSE).
Abbildung 5. Fetale kardiale Belastung Analyse A: Region von Interesse durch Endo-und Epi-cardium des linken Ventrikels definiert, B:. Stamm die Kurven von sechs Myokardsegmenten, SR = systolische Strain Rate; C: Dehnungs-Kurven von sechs Myokardsegmenten, Str = maximale systolische Stamm. Cardiac Bewegung von M-Modus demonstriert Enddiastole (ED) und Endsystole (ES) dargestellt. Klicke hier, um eine größere Abbildung anzuzeigen .
Wir haben eine zuvor validierten Ansatz chirurgisch reduziert uteroplazentare Blutfluss in einem Kaninchen IUGR 13-16 produzieren und später untersucht fetalen Herzfunktion 14 bis microultrasound Technologie und Herzfunktion Analyse auf dem VisualSonics VEVO 2100 beschreiben. Die Fähigkeit, fetoplazentaren Doppler Veränderungen der menschlichen IUGR Feten in einem kleinen Tiermodell zu reproduzieren und dann erlauben Prüfung der Herzfunktion mit kürzlich beschriebenen Echokardiographie ist wahrscheinlich fetalen kardialen Forschung in einer klinisch relevanten Weise voranzukommen.
Kleine Tiermodellen häufig verlassen sich auf mütterliche kalorische Restriktion oder niedrigen Protein-Verbrauch 9, jedoch werden diese durch eine Unfähigkeit, reduziert Durchblutung der Plazenta, der primäre Mechanismus der IUGR in den entwickelten Ländern. Weitere 27, chirurgische bilateralen Arteria uterina Ligatur bei Ratten nachweisen beschränkt, während häufigsten berichteten, nicht reproduzierbar führen in Wachstum Einschränkung. 28. In diesem aktuellen Methodik in Kaninchenfeten zeigen wir Plazentainsuffizienz zu sein von einem abwesenden oder umgekehrten enddiastolischen Strömung des Umbilikalarterie Doppler (UA AREDF), im Einklang mit sonographischen Befunde in menschlichen IUGR evident. Es wurde experimentell nachgewiesen, dass eine erhöhte Resistenz in dieser Doppler-Signal nach unten reflektiert Strom Impedanz, um den Blutfluss in der Plazenta vaskulären Bett und ist bezeichnend für Plazentainsuffizienz gezeigt 29. Die Anwesenheit von UA AREDF ist offensichtlich, wenn 50 -. 70% der villous Gefäßsystem ist dysfunktional . 30,31 Klinisch ist UA AREDF ein starker Prädiktor von Hypoxie und schlechte perinatale Ergebnis, und es gibt Level 1-Beweise für ihre Verwendung in der Behandlung von Hochrisiko-Schwangerschaft zu unterstützen. 17
In diesem Modell, wenn UA AREDF beobachtet der Forscher sicher sein können, dass die primären Operation erfolgreich in der Herstellung von schweren Plazentainsuffizienz war und dass weitere Echokardiographic Einschätzung ist wahrscheinlich fruchtbar zu sein. Fetale Echokardiographie hat kürzlich von einem überwiegend diagnostische Domäne von angeborenen Missbildungen jetzt die detaillierte funktionelle Beurteilung der Herzfunktion verzweigt. Sowohl Doppler 18 und M-Modus verwendet werden, um fetale Herzfunktion beurteilen und daraus Maßnahmen der Herzleistung werden. 32 In jüngerer Zeit, Roman Indizes der Herzleistung im Fötus wie Speckle Tracking und Dehnungsmessung 33 beschrieben worden sind, die Myokard-Performance-Index 24,34, Gewebe-Doppler-35 und dreidimensionale (3D)-Techniken. 32 Ein wichtiges Merkmal dieser aktuellen Studie ist, dass diese jüngsten Fortschritte können auch auf diesem kleinen Kaninchen-Modell mit dem Visualsonics VEVO 2100 microultrasound und Herzfunktion Analyse-Software durchgeführt werden. Darüber hinaus, wie zuvor beschrieben 14 gestattet dieses Modell auch Beurteilung des fetalen hämodynamischen Antwort in anderen vaskulären territTheorien, insbesondere der mittleren Hirnarterie, Ductus venosus und Aortenisthmus, die weit verbreitet sind in der klinischen Praxis verwendet werden, wenn die Prüfung der Wachstums-restricted Fötus. 36 Ebenso können die Wirkungen der Verabreichung Glukokortikoiden in der Vorbereitung für eine Frühgeburt ebenfalls untersucht. werden 37, 38 Dieses Kaninchen-Modell bietet weitere Vorteile in Bezug auf die internen Kontrollen in der gegenüberliegenden Horn des Uterus, ein ähnliches villous und hemochorial Plazentation die menschliche Schwangerschaft 13, niedrige Kosten, Verfügbarkeit und relativ einfache Handhabung.
Es gibt dennoch einige Einschränkungen dieses Modells, die angegangen werden müssen. Die größte Einschränkung ist iatrogene fetale Bradykardie während Echokardiographie. Maternal verabreicht inhalative Isofluran in fetalen Bradykardie 39 führen kann und sollte auf ein Minimum oder wie in unserem Fall überhaupt nicht während Echokardiographie verwendet gehalten werden. Stattdessen ersetzt man diese für eine intravenöse Infusion von Ketamin undXylazin, die vor kurzem in Kaninchen wurde gezeigt, nicht zu verändern mittleren arteriellen Druck 40, wodurch vermutlich die Aufrechterhaltung der Plazenta (und damit fetal) Perfusion. Trotz dieses Ansatzes kann die Belichtung der Fruchtblase in die äußere Umgebung, Handling und Druck aus dem Ultraschallwandler all zu fetalen Bradykardie vorübergehend. Wir beschreiben in den Verfahren Möglichkeiten, um diesen Effekt zu minimieren, aber für genaue Ergebnisse glauben wir, Echokardiographie und Doppler-Ultraschall fetoplazentaren sind am besten auf rund 5 min von insgesamt Exposition begrenzt. Mit zunehmend komplexen echokardiographische Techniken und Lernkurven jetzt in der klinischen Literatur 41 beschrieben wurde, ist eine sorgfältige Planung voraus, standardisierte Ergebnisse zu gewährleisten erforderlich. Mehrere der echokardiographischen Messungen in dieser Studie beschrieben, zum Beispiel Herzklappen Ringebene systolischen Exkursion und Speckle Tracking Analyse mit dem Stamm, die nicht im laufenden geburtshilflichen klinischen Praxis etabliert, trotz thEIR bei erwachsenen Kardiologie. 42,43 Dennoch, angesichts der jüngsten Forschung Interesse an dieser neuartigen Messungen in fetale Medizin, entschieden wir uns, sie in unserer Methodik sind den Forschern, dass sie möglich zu erhalten, wenn Sie dieses Kaninchen-Modell zu informieren. Die Analyse dieser Parameter in IUGR Feten geht über den Rahmen dieses methodische Studie. Eine weitere Einschränkung betrifft die natürliche Tendenz in der Kaninchen für IUGR auf die fetale Position 44, damit die gut durchbluteten Eierstock-und vaginale Enden jedes Horn sind für fetale Fallverteilung empfohlen basiert. Weiterhin ist bei dieser Methode wird ein Gestationsalter von 25 Tagen verwendet werden, um operativ zu induzieren IUGR. Diese auf zuvor beschriebenen erfolgreichen Experimenten beruht, jedoch die erwartete Sterblichkeit 50%. 13,14 Schließlich schließt der fetalen Größe chronischen Instrumentierung, die nützlich bei Schafen Modelle für die Platzierung von hämodynamischen Strömungssonden für später nicht eingeschläfert Messungen ist und wiederholened Blutentnahme. 11. Abschließend stellt selektive Unterbindung der uteroplazentare Schiffe IUGR beim Kaninchen mit anschließender microultrasound Prüfung der Herzfunktion produzieren ein Tiermodell, dass im Einklang mit modernen klinischen Praxis und daher nützlich, um eine bidirektionale translationale Forscher ist.
Der Autor Professor Jan D'Hooge hat eine Forschungskooperation mit VisualSonics. Die übrigen Autoren haben keine Angaben.
Diese Arbeit wird durch einen Hamilton-Fairley NHMRC Fellowship (RH, AL) unterstützt; der viktorianische Regierung Operational Infrastructure Support Program (RH, EW) und der Marie-Curie-Industria-Academia Partnership and Pathways Erteilung von der Europäischen Kommission gefördert (ME, PD) . Die Autoren bedanken sich bei Dr. Andre Miyague, Dr. Francesca Russo, Frau Rosita Kinnart und Herr Ivan Laermans für ihre technische Expertise in der Herstellung danken dieses Video.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Ketamine | Ceva Sante Animale | http://www.ceva.com/en | |
Xylazine | Ceva Sante Animale | http://www.ceva.com/en | |
Depot Provera | Pharmacia Upjohn | ||
Penicillin G | Kela Pharma | http://www.kela.be | |
Lidocaine | B Braun Medical | http://www.bbraun.com/ | |
Temgesic | Schering-Plough | http://www.merck-animal-health-usa.com/ | |
Isolurane | Isoba Vet; Abbott Laboratories Ltd | http://www.abbottanimalhealth.com/index.html | |
Ethicon | Johnson and Johnson | http://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures | |
Ethicon | Johnson and Johnson | http://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures | |
Ethicon | Johnson and Johnson | http://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures | |
VEVO 2100 | VisualSonics | SN100-0032 | http://www.visualsonics.com/ |
Aquasonic Gel | Parker Laboratories | 01 02 | http://www.parkerlabs.com/ultrasound_products.html |
Nellcor N-20PA Pulse oximeter | Covidien | http://www.nellcor.com/prod/PRODUCT.ASPX?S1=POX&S2=MON&id=282&V |
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