Echokardiographische Ansätze und Protokolle für die umfassende phänotypischen Charakterisierung von Herzklappenerkrankungen bei Mäusen

This protocol provides a detailed description of the echocardiographic approach for comprehensive phenotyping of heart and heart valve function in mice.

The aim of this manuscript and accompanying video is to provide an overview of the methods and approaches used for imaging heart valve function in rodents, with detailed descriptions of the appropriate methods for anesthesia, the echocardiographic windows used, the imaging planes and probe orientations for image acquisition, the methods for data analysis, and the limitations of emerging technologies for the evaluation of cardiac and valvular function. Importantly, we also highlight several future areas of research in cardiac and heart valve imaging that may be leveraged to gain insights into the pathogenesis of valve disease in preclinical animal models. We propose that using a systematic approach to evaluating cardiac and heart valve function in mice can result in more robust and reproducible data, as well as facilitate the discovery of previously underappreciated phenotypes in genetically-altered and/or physiologically-stressed mice.

Altern ist mit einem progressiven Anstieg der kardiovaskulären Kalzifizierung ¹ verbunden. Hämodynamisch signifikante Aortenklappenstenose betrifft 3% der Bevölkerung im Alter von über 65 ^2, und bei Patienten mit noch moderaten Aortenklappenstenose (Spitzengeschwindigkeit von 3-4 m / s) haben eine 5 - jährige ereignisfreies Überleben von weniger als 40% ^3. Derzeit gibt es keine wirksame Behandlung das Fortschreiten der Aortenklappe Verkalkung zu verlangsamen, und chirurgische Ersatz der Aortenklappe ist die einzige verfügbare Behandlung für fortgeschrittenen Aortenklappenstenose ^4.

Ziel Studien an ein tieferes Verständnis der Mechanismen zu gewinnen, die für die Initiierung und Progression der Aortenklappe Verkalkung beitragen , sind ein wichtiger erster Schritt in pharmakologischen und nicht-chirurgische Verfahren bewegt sich in Richtung Aortenklappenstenose ^{5, 6} zu verwalten. genetischly-veränderten Mäusen haben eine wichtige Rolle gespielt , unser Verständnis der Mechanismen zu entwickeln , die zu einer Vielzahl von Krankheiten beitragen und ⁶ die Biologie der Aortenklappenstenose Ziel in den Vordergrund kommen jetzt von mechanistischen Studien zu ^{verstehen, 7, 8.} Im Gegensatz zu anderen kardiovaskulären Erkrankungen wie Atherosklerose und Herzinsuffizienz-wo Standardprotokolle zur Auswertung Gefäß- und Herzfunktion zum größten Teil sind gut etablierte-gibt es einzigartige Herausforderungen im Zusammenhang mit der in vivo Phänotypisierung von Herzklappenfunktion bei Mäusen. Während die jüngsten Bewertungen gründliche Diskussionen über die Vor- und Nachteile auf zahlreiche Bildgebung und invasive Modalitäten zur Verfügung gestellt haben verwendet , um Ventilfunktion bei Nagern ^{9, 10, 11,} bisher beurteilen zu können , sind wir von einer Veröffentlichung nicht bewusst , dass ein umfas bietetsendes, Schritt-für-Schritt-Protokoll für in Mäusen Ventilfunktion Phänotypisierung Herz.

Der Zweck dieses Manuskripts ist, die Verfahren und Protokolle beschreiben Herzklappenfunktion in Mäusen Phänotyp auf. Alle Methoden und Verfahren wurden von der Mayo Clinic Institutional Animal Care und Use Committee genehmigt. Schlüsselkomponenten dieses Protokolls umfassen, die Tiefe der Anästhesie, die Bewertung der Herzfunktion und die Bewertung der Herzklappenfunktion. Wir hoffen, dass dieser Bericht nicht nur dazu dienen, die Ermittler zu führen Interesse in der Forschung auf dem Gebiet der Herzklappenerkrankungen zu verfolgen, sondern auch einen nationalen und internationalen Dialog zu Protokoll Normung starten Datenreproduzierbarkeit und Gültigkeit in diesem schnell wachsenden Markt zu gewährleisten. Wichtig erfordert eine gute Kenntnis der Grundsätze der Sonographie (allgemein und Terminologie in Sonografie), erfolgreiche Abbildung hochauflösenden Ultraschallsysteme verwenden, um ein Verständnis der grundlegenden principles der kardialen Physiologie und umfangreiche Erfahrung mit Sonographie eine präzise und zeitspar Beurteilung der Herzfunktion bei Nagetieren zu ermöglichen.

1. Bereiten Sie die Materialien und Geräte (Tabelle 1 und Abbildung 1)

1. Schalten Sie das Ultraschallgerät. Geben Sie die Tier-ID, Datum und Zeit (für serielle Imaging Experimente) und andere relevante Informationen.
2. Verwenden, um eine Hochfrequenz-Ultraschallwandler, 40 MHz für die Bildgebung Mäuse weniger als ~ 20 g oder 30 MHz für Mäuse größer als ~ 20 g.
3. Verbinden Sie die Plattform mit dem Elektrokardiogramm (EKG) Monitor für EKG-Gating der Bildgebung für bestimmte Modalitäten.
   HINWEIS: Critically dies ermöglicht auch die sofortige Berechnung der Herzfrequenz (HR), das als eines von mehreren Indizes einer geeigneten Tiefe der Anästhesie verwendet werden kann.
4. Vorheizen Plattform auf 37 ° C.
   HINWEIS: Alle im Handel erhältlichen Ultraschallgeräte haben ein Bedienfeld, das die Bildaufnahme und Überwachung der Studie Management-Kontrollen für B-Mode, M-Mode und Doppler-Echokardiographie liefert. Ein Herz-Messwerkzeug in der Maschine für die automatische Messung stattund Berechnung der gemeinsamen echokardiographischer Parameter von Herz- und Klappenfunktionen.

2. Bereiten Sie die Maus für Imaging und Einleitung der Narkose

1. holen Sie vorsichtig die Maus am Schwanz und halten Sie fest, das Tier im Nacken des Halses.
2. Führen Sie die Nase des Tieres in die Nase Kegel. Beginnen Anästhesie Durchfluss bei 1% Isofluran. Stellen Sie sicher, dass das Tier innerhalb von 3-5 s der Exposition gegenüber dem Gas sediert.
3. Schnell und präzise lag das Tier auf der Plattform in Rückenlage und achten Sie darauf, dass die Vorderpfoten und Hinterfüße auf den EKG-Sensoren der Plattform liegen.
4. sichern Sie vorsichtig das Tier mit einem Klebeband an allen vier Gliedmaßen, leicht anzuwenden Klebeband den Kopf in der Bugspitze Vorrichtung zu stabilisieren und anwenden Klebeband den Schwanz zu stabilisieren. Beide Hinterfüße und Vorderfüße sollte flach liegen stabil und klar EKG-Signalerfassung durch die physiologische Abbildungssystem zu gewährleisten.
5. Überprüfen Sie die HR. Tun Sie dies, indem ein imaGing-Plattform mit EKG-Funktionen oder mit externen EKG-Geräte. Stellen Sie sicher, dass die Baseline HR zwischen 600 bis 700 bpm ist. Stellen Sie sicher, dass der HR nicht unter 450 bpm unter keinen Umständen fällt.
   HINWEIS: Während des Verfahrens verringert sich die HR kann leicht durch Anästhesie, aber es sollte in den meisten Fällen über 500 bpm sein.
6. Stellen Sie die Anästhesie Fluss in kleinen Schritten entsprechend (~ 0,1% Schritten alle 15 s, bis ein stabiler Zustand der Anästhesie erreicht ist).
   HINWEIS: Ein stabiler Zustand der Anästhesie ist ein Zustand, in dem die oben genannten Herzparameter eingehalten werden (siehe Schritt 2.5) und das Tier nicht offen, die es von der Platzierung der Sonde auf verschiedenen bildgebenden Fenstern auf Reize. Wichtig ist, dass dies nicht eine chirurgische Anästhesieebene, die in Mäusen in deutlichem Kardiodepression führt. Bei längerem Imaging-Sitzungen wird die Anwendung von vet Salbe auf die Augen Trockenheit zu verhindern empfohlen.
7. Überprüfen Sie die Körpertemperatur eine rektale Thermometer. Halten Sie die Temperatur zwischen 36,5 ° C und 38 ° C.
   HINWEIS: In einem entsprechend umweltkontrollierten Raum und auf einer beheizten Plattform, die Körpertemperatur (gemessen rektal) konstant bleibt während des gesamten Verfahrens, und folglich ist kein Störfaktor kardiovaskulären Hämodynamik im Laufe der Zeit zu beeinflussen.
8. Abrasieren die Haare von der Brust mit einer elektrischen Schneidemaschine für den Einsatz mit feinem Haar. Wischen Sie die Brust mit einem feuchten Papiertuch. Das Tier ist bereit für die Bildgebung.
   Hinweis: Während der chemischen Entfernung der Haare auch durchgeführt werden kann, vermeiden Sie die Verwendung solcher Verbindungen, da sie erhebliche Hautreizungen im Laufe der Zeit in Langzeitversuchen führen kann. Weiterhin kann die entsprechende Anwendung und Entfernung solcher chemischer Basis Haarentfernungsprodukte können die Dauer der Anästhesie Belichtung durch 2-3 min (~ 10-20%) zu verlängern. Die Gesamtzeit von der Einleitung der Narkose bis zum Abschluss der Vorbereitung der Haut sollte weniger als 3 min.

HINWEIS: Es gibt drei Ultraschall Modalitäten verwendet, um die Bilder zu erwerben: B-Modus / 2-D, M-Mode und Doppler (spektrale Pulswellen-Doppler und Farbfluss-Doppler-Bildgebung). Es gibt zwei grundsätzliche Wandlerpositionen verwendet , um Bilder des Herzens und der Herzklappen zu erhalten: die parasternal und apikalen Fenster (Abbildung 2).

1. Von jedem Wandlerposition, erhalten mehrere tomographische Bilder des Herzens in Bezug auf seine langen und kurzen Achsen durch manuelles Drehen und Abwinkeln des Wandlers.
   HINWEIS: Rotation bezieht sich auf Schwenk- oder den Wandler von einer festen Position verdreht auf der Brustwand, während Abwinkelung auf die Bewegung von Seite zu Seite bezieht sich des Wandlers von einem festen Punkt auf der Brustwand. Alle Ultraschallwandler haben ein Bild Indexmarke in Form einer Nut (Einkerbung), externe Rippen oder Taste.
2. Stellen Sie sicher, dass der Ultraschall signal senkrecht zu der Zielstruktur von den Wandlerposition entsprechend eingestellt.
3. Optimierung der Farbfluss und Spitzengeschwindigkeitssignale, die durch den übertragenen Ultraschallstrahls parallel zur Strömung ausgerichtet wird. Der Winkel zwischen dem Ultraschallstrahl und Strömungs sollte weniger als 60 °.
4. Optimieren Sie die Bildqualität, die Steuer Bedienelemente verwenden. Nur sollte der Bereich der Abfrage die Bildanzeige füllen.
   HINWEIS: Die Feineinstellung in Wandler und Plattform-Positionen sind fast immer notwendig, klare Bilder zu erhalten. Selbst bei optimalen Bedingungen, Atembewegungen, Brustwand Anatomie (zB kleine Rippenabstand) und Veränderungen der inneren Anatomie (beide inhärente Abhängige und krankheitsinduzierte) kann das akustische Fenster begrenzen und Bildaufnahme sehr schwierig machen.
5. Bei der linksventrikulären Dimensionen in M-Modus und 2-D / B-Modus messen, legen Sie die Dickenmessung in der die meisten kontinuierlichen Echo Linie.
6. Stellen Sie die Farb-Doppler-Sektor eind Probenvolumens auf den Bereich der Abfrage durch die Sektorsteuerung eingestellt wird, die auf der Platte zu finden ist.
   HINWEIS: Die Farbcodierung Schema in Doppler-Studien zeigt die Geschwindigkeit und Richtungsabhängigkeit des Blutflusses. Doppler-Signale, die rot sind zeigen laminaren Blutfluss in Richtung des Wandlers. Doppler-Signale, die blau sind, zeigen eine laminare Strömung weg vom Wandler. Ein "Mosaik" Farbmuster zeigt Regionen turbulenter oder nicht-laminare Blutfluss (die in valvular Stenose oder Herzklappenregurgitation häufig auftritt).
7. Nehmen Sie ein Minimum von zwei 5 s Streifen (oder 100 Frames) von Echtzeit-B-Modus / 2D Echo von jedem Abbildungsfenster für die Offline-Analyse.
   HINWEIS: Im Handel erhältliche Echomaschinen Bildaufnahme-Einstellungen haben, die eine voreingestellte Anzahl von Rahmen oder Cine-Loop-Größen erfassen. Die Bildaufnahme-Einstellungen können geändert werden, so daß längere Filmschleifen erworben werden kann. Erwerb von Bildern hoher Qualität erfordert umfangreiche Erfahrung und Experimentieren. Beobachtungsators muss die richtige Kombination von Wandler Platzierung und Plattformwinkel finden Bilder aus vielen Ansichten und akustische Fenster zu erhalten.

4. Bewertung der Aortenklappe (AV) Funktion

HINWEIS: Die Bewertung der Aortenklappe Funktion umfassen qualitative Bewertungen des Ventils (beispielsweise wahrgenommen cusp Dicke erhöhte Echogenität aufgrund valvular Verkalkung, und die Anwesenheit oder Abwesenheit von Rückfluss jets Farbdoppler verwendet wird ) und ein quantitatives Maß der Ventilfunktion (zB peak transvalvulären Geschwindigkeit und Höckerabstand).

1. Beginnen Sie mit der Aortenklappe Bild von B-Modus-Bildaufnahme auswählen.
2. Mit dem Tier sicher auf der Plattform befestigt ist und den Kopf abgewandt vom Prüfer, um die Tabelle 15-20 ° nach links kippen. Dies bringt das Herz nach vorne und nach links, näher an der Brustwand. Tragen Sie eine großzügige Menge an Ultraschall-Gel auf dem Wandler oder direkt auf dem einnimal Brust.
3. Positionieren Sie den Wandler parasternally, etwa 90 ° senkrecht mit der langen Achse des Herzens, mit dem Bild Indexmarke des Wandlers zeigt posterior (Abbildung 2). Während in 2D / B-Modus, schieben Sie den Wandler kranial, bis der AV in Sicht kommt. Dies ist die "kurze Achse" -Ansicht der Aortenklappe.
   HINWEIS: Eine normale Aortenklappe hat drei dünne Höckern, die weit während der Systole öffnen und angemessen während der Diastole zu schließen, so dass es keine Regurgitation von Blut zurück in den linken Ventrikel ist. Die Höcker sind sehr dünn, sehr schnell bewegen, und oft kann schwierig sein zu visualisieren.
4. Drehen Sie den Wandler im Uhrzeigersinn, bis das Bild Index Markierungspunkte nach kaudal. Beobachten der Aortenwurzel, Aortenklappe, linken ventrikulären Ausflusstrakt, Mitralklappe linken Vorhof, und ein Teil des rechten ventrikulären Ausflusstrakt auf der Bildanzeige.
   HINWEIS: Dies ist die "parasternal lange Achse" Ansicht des AV. Der Untersucher solltefestzustellen, dass es zwei Aortenklappe Höckern sichtbar im ganzen Herzzyklus in den B-Modus-Bilder sind, die für die nachfolgenden M-Mode-Bildgebung und Analyse (siehe unten), ermöglichen.
5. die Aortenwurzel in dieser Ansicht auswerten. fegen Sie vorsichtig hin und her, so dass die Aortenwurzel Bilder, die die größten Abmessungen der Aortenwurzel enthalten. Messen Sie die größte anteroposteriore Dimension der Aorta des elektronischen Schieblehre mit dem Messwerkzeug zugeordnet ist, in der Maschine integriert.
6. Suchen Sie die Aortenklappe in der langen Achse. Reduzieren Sie die Bildbreite, so dass nur die Aortenklappe auf der Bildanzeige im Bedienfeld Bildbreite Taste durch die Einstellung. Positionieren Sie den M-Modus Linie der Befragung, wo es die Spitzen der Aortenklappe schneidet genau Aortenklappe Höcker Trennung beurteilen.
7. Im M-Modus-Anzeige der Aortenklappe, messen Sie die Höckerabstand (kastenartigen Auftritt in der Systole), um den elektronischen Sattel mit dem measur assoziiert mitement Werkzeug in der Maschine integriert.
   HINWEIS: Der größte Vorteil der M-mode-Bildgebung ist die sehr hohe zeitliche Auflösung, die für die Bewertung der Aortenklappe Funktion wesentlich ist. Während M-Modus-Bilder des AV können sowohl in den Kurz- und Langachsenansichten erfasst werden, die parasternal wird Langachsenansicht im allgemeinen bevorzugt, da die Abbildungsebene des Sonographeur ermöglicht leicht die Orientierung und die Position der Spitzen der Identifizierung Höckern während der Systole.
8. Während noch in der parasternal Langachsenansicht der Aortenklappe, drücken Sie die Farb-Doppler-Steuertaste im Bedienfeld. Anwenden Farbdoppler in die Region der Aortenklappe.
   HINWEIS: Normal Strömung aus dem linken Ventrikel durch die Aortenklappe während der Systole ist in Richtung des Wandlers und somit rot kodiert.
9. Dokumentieren die Anwesenheit oder Abwesenheit von Aortenklappe Aufstoßen.
   HINWEIS: Aortenklappeninsuffizienz ist eine abnorme Strömung, die während der Diastole auftritt, und ist darauf gerichtet, weg von der TRANSDUCer; Somit ist es codiert blau.
10. Drücken Sie die Pulswellen-Doppler-Steuertaste. Mit der Trackball in der Systemsteuerung befindet, legen Sie das Probenvolumen Pulsed-Welle in der proximalen aufsteigende Aorta, knapp oberhalb der Aortenklappe, um sicherzustellen, dass der Winkel zwischen dem Ultraschallstrahl und dem Blutstrom weniger als 60 ° durch das Kippen Plattform und / oder der Wandler. die Spitzengeschwindigkeit über die Aortenklappe vom Jugulum Fenster, wenn möglich, zu erhalten.
11. Messen Sie die Spitzengeschwindigkeit aus der spektralen Anzeige unter Verwendung der elektronischen Sätteln mit dem Messwerkzeug zugeordnet ist eingebettet in der Maschine (3C und 3F).
    HINWEIS: Ein Mosaik Farbe steht für hohe Strömungsgeschwindigkeit, die wahrscheinlich nicht-laminare Strömungsmuster zu enthalten.

5. Beurteilung der Mitralklappe (MV) Funktion

HINWEIS: Beurteilung der Mitralklappe Funktion beinhaltet qualitative Auswertungen des Ventils (zB progenommene Höcker Dicke erhöhte Echogenität aufgrund valvular Verkalkung, die Anwesenheit oder Abwesenheit von Reflux Strahlen mit Farbdoppler) und quantitative Maßnahmen der Ventilfunktion.

1. Platzieren Sie den Wandler in der apicalen Position in B-Modus. Positionieren Sie den Schwinger so , dass sie in Richtung des Kopfes der Maus (2C) abgewinkelt ist. Beachten Sie den rechten Ventrikel (RV), linke Ventrikel (LV), den rechten Vorhof (RA) und linken Vorhof (LA) auf der Bildanzeige. kippen Sie manuell die Plattform leicht an, so dass das Tier in einem "Kopf-down" Position ist die Mitralklappe zu visualisieren, wie es in den LV öffnet.
   HINWEIS: Die apical 4-chamber Ansicht ist die optimale Sicht für Blutgeschwindigkeit über die Mitral- und Trikuspidalklappe untersuchen, sowie die Gewebegeschwindigkeit des Mitralanulus. Dies ist auch eine gute Sicht, die Bewegung und die Größe des RV und Scheidewand zu bewerten.
2. Von der apikalen 4-Kammer-Ansicht, bringen die Mitralklappe im Fokus, indem Sie die Bildbreite zu reduzieren.Beachten Sie, dass die Mitralklappensegel erscheinen als zwei dünne, bewegliche Fäden zu öffnen und während jedes Herzzyklus zu schließen.
   HINWEIS: Mitralsegel eines "normalen" Maus kann schwierig sein , zu visualisieren , wenn die Bildgebung bei physiologischen HR durchgeführt wird (dh> 450 bpm).
3. Platzieren Sie den M-Modus Cursor über die Mitralklappe, die Dicke der Blättchen zu beurteilen.
   HINWEIS: Die vordere Faltblatt besten in Systole sichtbar wird , wenn es senkrecht zum Ultraschallstrahl (4) ist.
4. Mit der apikalen 4-Kammer-Ansicht gelten Farbdoppler die Strömung von dem linken Vorhof durch die Mitralklappe während der Diastole zu Bild. Beachten Sie bei der Mitralklappeninsuffizienz.
   HINWEIS: Die Strömung wird in Richtung des Wandlers gerichtet ist und daher rot kodiert. Rückflussströmung wird blau codiert werden und tritt während der Systole (Abbildung 5).
5. Mit der apikal langen Achse Ansicht, wechseln Sie in gepulsten Wellenbetrieb. Bewegen Sie den Doppler-Probenvolumen zu den Spitzen derMitralklappensegel. Beachten Sie die beiden Spitzen der Mitral-Zufluss Spektralanzeige. Wenn die Blättchen nicht gut sichtbar, verwenden Farb-Doppler-Regionen mit leuchtend roten oder Mosaik-Farbmuster zu identifizieren und das Probenvolumen an diesem Punkt setzen.
   HINWEIS: Die spektrale Darstellung der Mitral-Flow hat zwei Spitzen in langsamen HRs (<450 bpm). In normalen HRs (> 450 bpm), der Früh- (E) und späten Füllung (A) fließt verschmolzen sind. Die spektrale Doppler-Anzeige der Strömung über die Mitralklappe in die Bewertung der linksventrikulären diastolischen Funktion verwendet wird (siehe Schritt 7.5).

6. Evaluierung von Rechtsherzventilfunktion

HINWEIS: Die tricuspid und pulmonic Ventile umfassen die rechtsseitige Herzklappen. Die Trikuspidalklappe kann ohne weiteres in der apikalen Langachsenansicht sichtbar gemacht werden, während die Pulmonalklappe kann sowohl die parasternal Lang- und Kurzachsenansichten in visualisiert werden.

1. Vom Apikalansicht langen Achse, kippen oder den Wandlerspitze u Punkteine Wippbewegung singen, so dass der rechte Ventrikel in der Mitte der Bildanzeige ist. Reduzieren die Bildbreite, so dass nur der rechte Ventrikel in der Bildanzeige sichtbar ist.
2. In der gleichen Bildebene, visualisieren die Trikuspidalklappe Faltblätter, die als dünne, bewegliche Fäden zwischen dem rechten Vorhof und rechten Ventrikel und diese öffnen und schließen sich über den Verlauf der einzelnen Herzzyklus auftreten.
3. Anwenden Farbdoppler im Bereich der Trikuspidalklappe. Hinweis für Trikuspidalklappe Aufstoßen.
   HINWEIS: Normal Fluss während der Diastole auf, so wird in Richtung auf den Wandler gerichtet ist, und wird daher rot kodiert. Abnormal Reflux Strömung tritt während der Systole, wird weg von dem Wandler gerichtet, und daher ist codiert blau. Die Spitzengeschwindigkeit des Refluxwolke wird verwendet, rechtsventrikulären systolischen Druck zu schätzen.
4. Bewegen Sie den Wandler an die parasternal Kurzachsenposition auf der Ebene der Aortenklappe. Oberhalb der Aortenklappe sind die rechte ventrikuläre outfniedrige Trakts, die Pulmonalklappe, die proximale Hauptlungenarterie und der rechten und linken Lungenarterien (Abbildung 6).
5. Drehen Sie den Wandler im Uhrzeigersinn, um eine modifizierte parasternal Langachsenposition. Dann kippen Sie den Wandler leicht nach oben eine Kurzachsenansicht des Pulmonalklappe zu erhalten.
6. In dieser Ansicht gelten M-mode - Bildgebung des Trennungsabstandes der Pulmonalklappe Höckern (Abbildung 7) zu bewerten.
7. Anwenden Farbdoppler im Bereich des Pulmonalklappe für Klappeninsuffizienz (a mosaikartig, Hochgeschwindigkeitsstrahl während der Diastole) und Stenose (a mosaikartig, Hochgeschwindigkeitsstrahl während der Systole) zu beurteilen.
8. Drücken Sie die Pulswellen-Steuertaste und legen Sie das Probenvolumen kurz nach der Pulmonalklappe.
   HINWEIS: Die Analyse der spektralen Doppler - Anzeige Strömungs verwendet Pulmonalarteriendrucks (Figur 8) zu schätzen.

7. Auswertung der Herzfunktion

Hinweis: Die Beurteilung der Herzfunktion beinhaltet qualitative Auswertungen der linksventrikulären Kontraktilität (zB visuelle Abschätzung der Ejektionsfraktion, Bewegung Anomalie der regionalen Wand, und die empfundene Dicke der Wände) und quantitative Maßnahmen der linksventrikulären Funktion (zB die Ejektionsfraktion, linksventrikuläre Masse, linksventrikuläre diastolische Funktion und Indizes myocardial performance).

1. Besorgen Sie sich eine Kurzachsenansicht des LV in 2D / B-Modus, mit dem Wandler in der parasternal Kurzachsenposition auf der Ebene der Papillarmuskeln. Bewegen Sie den Wandler nach oben und unten die LV von der Basis bis zur Spitze zu scannen. Beachten Sie für Wandbewegungsstörungen.
2. Aus parasternal Kurzachsenansicht des linken Ventrikels, drücken Sie die M-Mode-Taste im Bedienfeld. Mit dem Trackball, positionieren Sie den M-Modus Cursor in der Mitte des linken Herzkammer auf der Ebene der Papillarmuskeln und obtain M-Modus-Bilder.
3. Messung der linken ventrikulären Hohlraum Dimension bei der Enddiastole, wo der Abstand zwischen der vorderen Wand und der hinteren Wand ist der größte und in End-Systole, wobei die nach innen gerichtete Bewegung der beiden vorderen und hinteren Wände maximal ist (Figur 9).
4. Messen Sie die vorderen und hinteren Wanddicke am Ende der Diastole und End-Systole.
   HINWEIS: Während die Papillarmuskeln ein wesentlicher Meilenstein, die richtige Bildebene, um sicherzustellen, vorsichtig sein, sie in irgendwelchen Messungen aufzunehmen.
5. Bewegen Sie den Wandler zum apikalen Fenster. Siehe Schritt 5.1. Beurteilen Sie die linksventrikulären diastolischen Funktion mit gepulsten Wellen Doppler des Blutflusses über die Mitralklappe in der apikalen Langachsenansicht.
6. Legen Sie das Probenvolumen an den Spitzen der Mitralklappensegel. Messen Sie die Spitzen Mitral Anströmgeschwindigkeit aus der spektralen Anzeige von Pulswellendopplergeschwindigkeiten über die Mitralklappe.
7. Stellen Sie das Probenvolumen zwischen LV Einflow und Abfluss. Beachten Sie die Mitral- und Aortenklappe Schließ- und Öffnungssignale. Messung der isovolumetrischen Relaxationszeit isovolumetrischen Kontraktionszeit und linksventrikulären Auswurfzeit (Abbildung 10).
8. Führen Sie Gewebe-Doppler-Bildgebung (TDI) der Mitralannulus im apikalen Langachsenansicht. Drücken Sie die TDI-Steuertaste und legen Sie das Probenvolumen an der medialen Seite des Mitralannulus. Stellen Sie sicher, dass das Probenvolumen nicht auf den Mitralsegel nicht eingreifen. Halten Sie die Doppler-Probenvolumen Größe zwischen 0,21 mm und 0,27 mm. Messen der frühdiastolischen Geschwindigkeit (e ') des Mitralanulus (Abbildung 11).

8. Schluss Schritte

1. Überprüfen Sie die aufgenommenen Bilder. Sicherzustellen, dass alle benötigten Bilder erhalten wurden.
2. Entfernen Sie überschüssiges Ultraschall-Gel aus der Brust der Maus und entfernen Sie vorsichtig das Band, das Tier an Ort und Stelle zu sichern. Schalten Sie die Anästhesie.
3. Legen Sie das Tier auf ein saugfähiges Papiertuch(Nicht Betten, die abgesaugt werden kann oder während der Wiederherstellung blockiert Atemwege). Beachten Sie das Tier bis zur Brustlage erreicht wird. Wenn die Anästhesie in geeigneter Weise verabreicht wird, Erholung sollte innerhalb von 30 bis 60 s auftreten.

Beispiele von Bildern, die aus tierischen Herzultraschallbildgebungs routinemßig erhalten werden, werden in diesem Manuskript enthalten. Eine Abbildung der Wandler Platzierung auf der Brust des Tieres vorgesehen ist, dem Leser ein klares Verständnis davon zu geben, wo der Wandler positioniert ist, um die Bilder zu erhalten, wie beschrieben. Eine Fotografie des Ultraschalllaboraufbau ist auch, vor allem der Wandler Ultraschall soll die Bedeutung der richtigen Ausrüstung zu betonen, verwendet und die Methode der Anästhesie werden. Die 2D / B-Modus, M-Mode, und Farbe und Doppler-Anzeigen der normalen und abnormen Ventile, rechten und linken Ventrikels und Aortenwurzel ordnungsgemäß gekennzeichnet sind. Obwohl Dehngeschwindigkeitsregelung Bildgebung nicht routinemäßig durchgeführt wird, ist ein Beispiel ebenfalls enthalten.

Mitralinsuffizienz ist durch eine hohe, gekennzeichnet Regel nicht-laminare Blutströmungsgeschwindigkeit (mosaic Färbung) durch das Ventil während systole (Abbildung 5). Das Vorhandensein eines solchen mosaik Farb-Doppler-Strömungsmuster aus dem linken Ventrikel in den linken Vorhof über die MV, nach dem QRS-Komplex in der EKG-Verfolgung auftreten, ermöglicht eine eindeutige Diagnose von MR. Wenn dies in Abwesenheit von Aortenklappe Regurgitation auftritt, und / oder linksventrikulärer Dysfunktion, kann diese als isolierte Mitralklappenprolapssyndroms charakterisiert werden. Wenn es wichtig ist Dilatation des linken Ventrikels (aufgrund experimentell induzierten Herzinsuffizienz oder übermßige Tiefe der Anästhesie), kann dies als ischämische Mitralinsuffizienz charakterisiert werden (oder Aufstoßen sekundäre kardiale Dysfunktion). Eine gepulste Wellenspektralen Doppler-Anzeige kann verwendet werden, um das Vorhandensein und den Zeitpunkt eines Refluxwolke des Blutflusses zu bestätigen.

Ein normaler Aortenklappe hat drei dünne, biegsame Höckern zu öffnende und angemessen während jedes Herzzyklus schließen. Aortenklappe Höcker Trennung wird in 2D-geführten gemessenM-Modus der Aortenklappe in der Langachsenansicht. Elektronische Sätteln werden verwendet von der Vorderkante des rechten aortic Höcker an der Vorderkante des linken aortic Höcker (Figur 3) zu messen. Aorten Klappensegel-Trennungsabstand in normalen Mäusen ist 0,9 bis 1,3 mm. Farbdoppler zeigt eine laminare Strömung über das Ventil und in der Aortenwurzel während der Systole. Turbulenter Strömung kann in Bedingungen der erhöhten Strömungs wie in Aortenklappe Aufstoßen oder erhöhtem Druck, wie in Aortenklappenstenose geschätzt. Dies wird als Mosaik Färbung im Ausflusstrakt demonstriert. Selbst kleine Mengen von Aortenklappeninsuffizienz kann aufgrund hyperdyname Herzfunktion in signifikanter Anstieg der Spitzen transvalvulären Geschwindigkeit zur Folge und erhöhte Vorlast gelassen. Peak aortic Geschwindigkeit in normale Mäuse im Bereich von 0,90 m / s bis 1,50 m / s. Peak Aortenklappe Geschwindigkeit von> 5 m / s wurde bei Mäusen mit schwerer Aortenklappe Stenose aufgezeichnet.

Die gepulste Wellenspektralen Doppler - Kurven können auch einen Index der Lungenarterie Hämodynamik ¹² vorzusehen (Figur 8) verwendet werden. Pulmonalarterie Beschleunigungszeit ist das Zeitintervall vom Beginn der systolischen pulmonale arterielle Strömung zu dem Spitzenströmungsgeschwindigkeit. Rechte ventrikuläre Ausstoßzeit ist das Intervall zwischen dem Beginn der rechten ventrikulären Ausstoß bis zu dem Punkt, an dem es Einstellung der systolischen Pulmonalarterie systolischen Strömungs ist. Die Kombination aus einer verkürzten Pulmonalarterie Beschleunigungszeit mit einer Abnahme in dem Verhältnis der Pulmonalarterie Beschleunigungszeit auf der rechten ventrikulären Ejektionszeit deutet auf die Anwesenheit von pulmonaler arterieller Hypertonie (die unter Verwendung von invasiver oder direkte Maßnahmen der pulmonalen arteriellen oder rechten ventrikulären Druck bestätigt werden kann) .

Abbildung 1: Tier Cardiac Ultraschall Laboratory. Das Labor ist mit dem Kleintier-dedicated Ultraschallgerät mit hoher Frequenz (30 MHz und 40 MHz) Wandler (MS 400 und MS 550D), Isofluran-Diffusor, Tier-Plattform, Temperatur und Herzfrequenzmesser, 1% bis 1,5% Isofluran ausgestattet gemischt mit 1 l / min 100% O _2, Bugnase und Schläuche zu Isofluran Diffusor angeschlossen und 100% O _2, Haar Rasierer, Ultraschall - Gel, Elektroden - Gel, Klebebänder und Papiertücher. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 2: Grundwandlerpositionen. (A) Parasternal Fenster. Der Wandlerkopf ist in der linken parasternal Grenze, mit dem Bild Indexmarke des Wandlers gerichtet kaudal positioniert. From dieser Position sind die Langachsenansicht des linken Ventrikels, der Aortenklappe und Aortenwurzel und der Kurzachsenansicht des Pulmonalklappe erhalten werden. (B) aus dem parasternal Fenster der Wandlerkopf gegen den Uhrzeigersinn gedreht, mit der Kerbe posterior gerichtet. Aus dieser Position kann der Kurzachsenansicht des linken Ventrikels und der Aortenklappe und der Langachsenansicht des Pulmonalklappe erhalten werden. (C) Apikale Fenster. Der Wandlerkopf ist an der Spitze des Herzens positioniert. Aus dieser Position kann die Langachsenansicht des rechten und linken Ventrikels und Mitral- und Trikuspidalklappe erhalten werden. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 3: Bewertung der Aortenklappe Funktion in einer Normal - Maus gegen Aortenklappe Funktion in einer Maus mit calcarea Aortenvitien. (A) 2D - Bild eines normalen Aortenklappe in der Langachsenansicht. Beachten Sie, dass die Aortenklappe auch während der Systole öffnet. (B) M-Modus Bild , das normale Aortenklappen - Funktion (kastenähnliches Aussehen). Beachten Sie, dass die Höcker-Abstand bei 1,12 mm gemessen wird. (C) Spektral - Doppler - Anzeige der Spitzengeschwindigkeit über dem normalen Aortenklappe wurde bei 1,3 m / s meaured. (D) 2D - Bild eines verkalkten Aortenklappen in der Langachsenansicht von einem Low-Density - Lipoprotein - Rezeptor - defizienten (LDLR ^{- / -)} und Apolipoprotein B100-only (apoB ^100/100) Maus mit westlichen Diät gefüttert. Die Höcker sind verdickt und haben Echogenität erhöht, die während der Systole in eingeschränkten Öffnung führt. (E) Ein M-Modus - Bild das gleiche stenotischen Aortenklappe Darstellung zeigt eine Spitze-Abstand Messung von 0,7 mm. (F </ Strong>) wurde bei 4,6 m / s Die Spektral-Doppler-Anzeige der Spitzengeschwindigkeit über den stenotischen Aortenklappe meaured. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 4: M-Modus eines normalen Mitralklappe. Von der apikalen Fenster eine Langachsenansicht der Mitralklappe erreicht. Der M-Mode-Linie der Befragung wird über die Mitralklappensegel angewendet. Während Mitralsegels Dicke theoretisch elektronischen Sätteln mit gemessen werden können, kann dies extrem schwierig die dünne, schlecht echogen gegeben sein, und schnell Faltblätter des normalen Mitralklappe zu bewegen. Die Pfeile zeigen auf den M-Modus des Mitralklappensegel in der Systole. Bitte click hier eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 5: Der Nachweis einer Mitralklappe unter Verwendung von Refluxwolke Farb - Doppler - Imaging. Vom parasternal Fenster eine modifizierte Langachsenansicht der Mitralklappe erreicht. Farb-Doppler-Abfrage zeigt ein Mosaik-Farben-Jet an der Mitralklappe während der Systole (durch einen Pfeil markiert). Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 6: Langachsenansicht der Hauptlungenarterie und ihrer Hauptäste. Die Langachsenansicht des Hauptlungenarterie (MPA) und rechten (RPA) und linken (LPA) Zweige können aus dem paraste erhalten werden rnal Fenster. Die rechte ventrikuläre Ausflussbahn (RVOT) Pulmonalklappe (PV), und der Aorta (AO) sind teilweise gesehen. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 7: M-Modus - Bild Darstellung eines normalen Pulmonalklappe. Vom parasternal Fenster, sowohl kurz- als auch langfris Achse Blick auf die Pulmonalklappe erhalten werden. Der M-Mode-Linie der Befragung wird über die Pulmonalklappe angewendet. Die Pulmonalklappe Höcker-Trennung (Pfeile) Abstand kann aus dieser Sicht gemessen werden. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

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Abbildung 8: Pulsed-Wave - Doppler - Abfrage der Strömung über die Pulmonalklappe. Die Pulmonalarterie Beschleunigungszeit (PAAT) ist das Zeitintervall vom Beginn der systolischen arteriellen Lungenblutfluss in den Spitzenströmungsgeschwindigkeit. Rechten ventrikulären Ejektionszeit (RVET) ist der Intervall zwischen dem Einsetzen der rechten ventrikulären Ausstoß bis zu dem Punkt, an dem es Aufhören der Strömung ist. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 9: M-Mode - Bild , das eine Kurzachsenansicht des linken Ventrikels Abgebildet ist . Vom parasternal Fenster der Kurzachsenansicht des linken Ventrikels wird so durch Drehen der Wandlerkopf im Gegenuhrzeigersinn erreicht, daß die Bildindexmarkierungspunkte posterior oder dorsal. Die M-mode-Linie der Befragung wird über den linken Ventrikel auf der Ebene der Papillarmuskeln aufgebracht. Die linksventrikuläre enddiastolische Abmessung (LVEDD), linksventrikuläre endsystolischer Dimension (LVESD) und Vorderwand (AW) und hintere Wand (PW) Dicken werden kann leicht gemessen. Achten Sie darauf, nicht die Papillarmuskel (*) in allen Messungen aufzunehmen. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 10: Farb - Doppler - Auswertung und Pulsed-Wave - Doppler - Spectral Anzeige der Mitralklappe Inflow. (A) Bild , das eine Farb - Doppler - Auswertung der Mitralklappe Zufluss im apikalen Langachsenansicht zeigt. Beachten Sie, dass die 2D-Farb-Doppler-Bild ein wichtiges Werkzeug für g sein kannuiding die entsprechende Probenvolumen Position für den Erwerb von Doppler-Kurven Pulswelle (in Feld B dargestellt). (B) Spectral Anzeige der Mitralklappe Zufluss mit gepulsten Wellen Doppler. Die gepulste Wellen Doppler Beurteilung des Blutflusses durch die Mitralklappe (im apikalen Ansicht der langen Achse) durchgeführt wird linksventrikulären diastolischen Funktion zu beurteilen. Das Probenvolumen wird an den Spitzen der Mitralklappensegel platziert. Die isovolumetrischen Relaxationszeit (IVRT) isovolumetrischen Kontraktionszeit (IVCT), linksventrikuläre Auswurfzeit (LVET) und Spitzen Mitral Einströmgeschwindigkeit (E) können alle von der spektralen Darstellung von Doppler gepulste Wellengeschwindigkeiten über die Mitralklappe ableiten. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

FiAbbildung 11: Tissue-Doppler-Bildgebung des Septal Mitralannulus. Von der apikalen Fenster eine Langachsenansicht der Mitralklappe erreicht. Das Gewebe-Doppler-Probenvolumen wird am septalen Bereich der Mitralannulus positioniert. Das Verhältnis zwischen dem Spitzen Mitral Einströmgeschwindigkeit (variable E in 10B) und dem Spitzen Mitralanulus Gewebegeschwindigkeit (e ', durch weiße Pfeile bezeichnet) verwendet linksventrikulären diastolischen Funktion zu bewerten (die allgemein als E / E'). Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 12: Beurteilung des Strain und Strain Rate der linksventrikulären Myokard. Es gibt spezielle Analyse-Software-Pakete im Handel erhältlich, und die Belastung und Verformungsgeschwindigkeit Variablen können seinals Maß der frühen oder subklinischen Veränderungen in der intrinsischen Myokardkontraktionskraft Eigenschaften erhalten. Die obigen Beispiele zeigen radiale Belastung und Verformungsgeschwindigkeit in der gemeinsam erworbenen Bildebenen in Mäusen gezeigt. Beachten Sie, dass diese Abbildungsebenen (und die nachfolgende Form der Dehnungs Kurven) von Bildern beim Menschen unterscheiden können, die in der apikalen langen Achse oder 4-Kammerblick häufig erfasst werden. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Einleitung der Narkose

Proper Einleitung und Aufrechterhaltung einer Narkose ist entscheidend für die genaue Beurteilung der Veränderungen der Herzventil und Herzfunktion in Mäusen. Angesichts der raschen Einleitung der Narkose, ausgelöst durch Isofluran und der relativ langen Wash-out-Zeit dieses Anästhetikum folgende tiefe Narkose, wir haben keine Stand-alone-Anästhesie Kammer zur Induktion verwenden. Stattdessen, wie oben im Detail erwähnt, Tiere werden direkt an die Anästhesie Kegel geführt wird, die bei relativ niedrigen Konzentrationen des Anästhetikums für eine schnelle und kontrollierte Induktion der Anästhesie ermöglicht.

Die meisten Stämme von Mäusen bleiben auf weniger als 1,5% Isofluran reichlich sediert. Die kumulativen Effekte von Isofluran auf die Herzfunktion sollte sorgfältig überwacht werden, aber, und geringe Abnahmen in der Konzentration des Anästhetikums kann im Laufe der Zeit erforderlich sein. Umgekehrt kann kleinen Schritten in der Konzentration des Anästhetikums auch ne seinEDED. das Tier für jede Bewegung (die auf eine unzureichende Narkosetiefe) und erhöht oder verringert im HR sorgfältig zu überwachen; Dies ermöglicht eine schnelle und proaktive Verwaltung der Tiefe der Anästhesie.

Im Gegensatz zum Menschen, entlockt Isofluran eine Abnahme der HR bei Mäusen. Während linksventrikulären Funktion zunächst während Perioden übermäßige Verabreichung des Anästhetikums, Verringerungen in HR nahezu ubiquitär gefolgt von linksventrikulären Dilatation Sekundär zur Unterdrückung der kardialen Kontraktilität erhalten werden kann. Folglich tritt der Auswurffraktion abnimmt, transvalvulären (Aortenklappe und der Mitralklappe) Spitzenströmungsgeschwindigkeiten fallen, Aortenklappenverschlusses früh und Gewebe-Doppler-Geschwindigkeiten zu verringern. Es ist daher unerlässlich, um kontinuierlich den physiologischen Zustand des Tieres zu überwachen, um sicherzustellen, dass die HR weit über 450 bpm bleibt. Für Personen, die in der Bildgebung bei Mäusen nicht erfahren werden, ein Ansatz, der eine dedizierte Sonographeur umfasst undeinen zweiten Prüfer zu Überwachung der Narkosetiefe gewidmet wird empfohlen.

Die Analyse der AV - Funktion

Klinisch empfehlen die American Society of Echokardiographie Richtlinien ¹³ Erwerb des linksventrikulären Ausflusstraktes Durchmesser und die linke Ausflußtrakt Geschwindigkeit mit gepulster Wellen Doppler. Die Peak - trans-Aortenklappe Geschwindigkeit shuld mit dedizierten Continuous-Wave - Doppler gemessen werden , um die Aortenklappe Bereich unter Verwendung der Kontinuitätsgleichung zu berechnen: AVA = (CSA _LVOT x VTI _LVOT) / VTI _AV. In Abwesenheit dieser Doppler-Daten, die anatomische (geometrische) Querschnittsfläche der Öffnung der Aortenklappe, gemessen mit 2D- oder 3D-empfohlen. Obwohl der Wandler eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung aufweist, können die Aortenklappe Höckern nicht durchgängig in der Ansicht Kurzachse abgegrenzt werden. Somit kann die AV Öffnungsfläche nicht genau verfolgt werden. Furthermore, und vielleicht noch wichtiger, derzeit verfügbaren Hochfrequenz-Kleintier-gewidmet Ultraschall wird nicht mit dedizierten continuous wave Doppler-Fähigkeit ausgestattet. Somit ist die Identifizierung einer "wahren" peak transvalvulären Geschwindigkeit zur Verwendung mit der Kontinuitätsgleichung außerordentlich anspruchsvoll (und nicht klinisch anerkannt werden würde). Ebenso können andere im Handel erhältliche Ultraschallsonden können nicht die Fähigkeit haben, sehr hohe Geschwindigkeiten aufzeichnen und somit zu niedrigeren Geschwindigkeiten begrenzt. Angesichts dieser großen Einschränkungen, die klinische Bildgebung Protokolle Systeme darauf ausgerichtet, hochauflösende Bildgebung bei Kleintieren nicht vollständig erfasst werden.

Die Analyse der MV - Funktion

Im Allgemeinen Mäuse sind sehr widerstandsfähig gegen die Entwicklung von Mitralklappen-Prolaps. Visualisierung einer Refluxwolke über die Mitralklappe in der Einstellung eines schnellen HR kann sehr schwierig sein. Ferner in der Human Echokardiographie, die anterioder und hinteren Mitralklappensegel sind deutlich zu erkennen und die vorgefallene oder Faltblatt Dreschflegel ist leicht zu erkennen. Jedoch bei Mäusen kann Mitralklappensegel nicht sein gut abgegrenzt in vordere und hintere, und der Suche nach einem Dreschflegel oder prolabierte Broschüre ist außerordentlich anspruchsvoll, da das niedrige Niveau der Echogenität von nicht-verkalkt, dünne Gewebe. Somit ist die Verwendung von Farbdoppler eine Refluxwolke zeigen ist das nützlichste Mittel Mitralklappe Funktion bei Mäusen zu bewerten. Eine Diagnose der isolierten Mitralklappeninsuffizienz sollten erst nach sorgfältiger Beurteilung der linksventrikulären Funktion, Aortenklappe Funktion und Mitralklappe Funktion vorgenommen werden.

Bis heute gibt es keine robuste Maus-Modellen der Mitralklappenstenose. Erhöhte kann Echodichte der Mitralklappe Verkalkung vorschlagen, aber Lokalisierung entweder an der vorderen oder hinteren Segels ist schwierig. Klinisch eine Diagnose der Mitralklappenstenose ist bei der Festlegung von dicken, verkalkte Blättchen gemacht mit beschränkened Bewegung. Messung des Blättchens Dicke kann durch M-Modus (Figur 4) durchgeführt werden. Verwendung von Doppler, wird die Spitzengeschwindigkeit E gewöhnlich erhöht und ist mit Prolongationen im Druckhalbzeit zugeordnet ist. So werden diese Funktionen in der Wiedereinfangen Evaluierung neuer Modelle der Mitralklappe Stenose kritisch sein. Während die American Society of Echokardiographie empfiehlt , dass die Schätzung der Mitralklappe Bereich haben den Druck der Halbzeit erfolgt über (MV area = 220 / Druckhalbzeit), solche Berechnungen nicht in Mäusen ¹³ validiert.

Analyse von tricuspid und pulmonic valvular Funktion

Die Trikuspidalklappe ist für Faltblatt Mobilität, valvular Stenose bewertet und Herzklappenregurgitation. Typischerweise werden diese Daten qualitativ und in einer binären Art und Weise (dh, der Anwesenheit oder Abwesenheit von Dysfunktion) ausgedrückt. Die Spitzengeschwindigkeit der Trikuspidalklappe Refluxwolke wird verwendet, um Estimate rechtsventrikulären systolischen Druck. Darüber hinaus ist Trikuspidalinsuffizienz nicht selten in normalen, unbelasteten Mäusen.

Pulmonalklappe Funktion kann durch 2D / B-Modus M-Modus und Farb-Flow - Bildgebung (6 und 7) beurteilt werden. Diese Modalitäten werden verwendet , um Pulmonalklappe Dicke (zB Sichtbarkeit oder Echogenität mit 2D) beurteilen zu können , messen Pulmonalklappe Mündungsöffnung (Höcker-Abstand) und bewerten Pulmonalklappe Mobilität und Adaptation (2D und Farbdoppler). Pulmonalklappe Regurgitation kann leicht mit Farbdoppler ersichtlich ist, wie oben beschrieben. Die Schwere der Pulmonalklappe Aufstoßen kann durch die Pulmonalklappe während der Diastole mit der Spitze retrograden Blutfluss (mit gepulstem Doppler gemessen) beurteilt werden.

Analyse der Herzfunktion

2D / B-Modus-Bildgebung des linken Ventrikels in Kurz- und Langachsenansichten bietet eine vis ual Beurteilung der Herzfunktion. Während dieses Bildgebungsverfahren für grobe Auswertungen der linksventrikulären Funktion ermöglicht, bietet M-Mode-Bildgebung deutlich höhere Raum-Zeit-Auflösung, es eine überlegene Technik zu machen, wenn auf 2D / B-Modus-Bildgebung verglichen. Dies ist sehr wichtig, in Anbetracht der Tatsache, dass normale Mäuse HRs Bereich von 450 bis 700 bpm haben kann. Wir behalten uns das HR über 450 bpm, so dass die Daten eine enge Vertreter der nicht-narkotisierten Herzphysiologie und Hämodynamik ist. Wenn die HR darf aufgrund einer übermäßigen Anästhesie zu fallen und / oder Über Sedierung, Dilatation des linken Ventrikels, Reduzierungen bei den Schätzungen der kardialen Kontraktilität und dramatischen Veränderungen in transvalvuläre Blutgeschwindigkeiten und andere qualitative Charakterisierung von valvular Funktion (zB Veränderungen in der Mitralinsuffizienz Sekundär sind Ventrikeldilatation, Reduktion in Spitzen Aortenklappe Strömungsgeschwindigkeit und Reduzierung der Mitral Blut Einströmgeschwindigkeit) nach links oft beobachtet.

Alle diese Messungen in dem Softwarepaket kann mit dem Ultraschallgerät zugeordnet automatisch berechnet. Während Auswertung der kann Herz- und Klappenfunktion "Standard" klinischen Ultraschallsysteme durchgeführt werden, die relativ niedrige Auflösung (zB 12 bis 15 MHz Sonden) können die genaue Beurteilung der Herz- und Klappenfunktion bei Mäusen machen eine Herausforderung.

Diastolischen Funktion ist Bestandteil der Funktion des linken Ventrikels zu bewerten. In klinischen Studien wurde der diastolische Herzinsuffizienz gefunden hoch c seinorrelated mit Morbidität und Mortalität. Der diastolische Funktion wird durch gepulste Doppler-Echokardiographie und Gewebe-Doppler-Bildgebung beurteilt. Die E / A-Verhältnis (das Verhältnis zwischen dem frühen schnellen füllenden Welle, E, und die spätFüllungsWelle wegen Vorhofkontraktion, A) und E Verzögerungszeit sind nicht sinnvoll Parameter der diastolischen Funktion bei Mäusen durch die Fusion der E und A-Wellen sekundär zu den sehr hohen HRs in geeigneter Weise narkotisierten Mäusen.

Zur Beurteilung der linksventrikulären diastolischen Funktion, peak Mitral Einströmgeschwindigkeit, isovolumetrischen Relaxationszeit (IVRT) isovolumetrischen Kontraktionszeit (IVCT), linksventrikuläre Auswurfzeit und Mitralanulus Gewebe, die Geschwindigkeiten (e ') werden verwendet. Diese Doppler-Parameter sind leicht erhältlich, messbar und reproduzierbar. Die frühe diastolische Geschwindigkeit (e ') des Mitralannulus mit Gewebe-Doppler-Bildgebung gemessen ist ein zuverlässiger Indikator für die linksventrikuläre myokardiale Entspannung Das Verhältnis zwischen den Spitzen mitrale Anströmgeschwindigkeit und der frühen Geschwindigkeit Mitralannulus Gewebe in klinischen Studien wurden mit Lungenkapillardruck Druck ¹⁶ gut dargestellt zu korrelieren.

Globale linksventrikulären Funktion kann mit Hilfe des myokardialen Performance-Index beurteilt werden, die auch als Tei-Index bekannt. Es enthält sowohl systolischen und diastolischen Zeitintervalle für eine integrierte Messung der systolischen und diastolischen Funktion des linken Ventrikels zu ermöglichen. Der systolische Dysfunktion verlängert Pre-Ausstoßzeit (IVCT) und verkürzt die linksventrikuläre Auswurfzeit (ET). Abnormalitäten in diastolischen Funktion oder myokardialen Entspannung kann in signifikante Verlängerung der IVRT führen. Die linksventrikuläre myokardiale Performance - Index (MPI) als MPI = IVCT + IVRT / LVET ¹⁷ berechnet werden. In diesem Zusammenhang Reduzierungen der MPI mit Verbesserungen der Herzfunktion verbunden ist, während ein höherer Wert MPI andeutend kardiale Dysfunktion ist.

Tissue Doppler

Gewebe-Doppler verwendet werden diastolischen Funktion mit der E, E 'und E / E' Variablen zu beurteilen, aber diese Methode derzeit nicht weit verbreitet. Als solche hat die Variabilität und die Reproduzierbarkeit der Messungen in einer Vielzahl von Nagetierstämmen nicht von mehreren Forschungsgruppen rigoros getestet. Dennoch ist die Verwendung von E / E 'und ihre Korrelation mit der linken atrialen Druck in klinischen Umgebungen Potential zur Früherkennung von Herzdysfunktion in Mäusen und die Anwendung von Krankheitsmechanismen geeignet sind, diese einen integralen Bestandteil der Beurteilung der Herz Folgen zu machen Herzklappenerkrankungen in der translationalen Forschung.

Strain Rate Imaging

Kleine Tiermodelle haben sich als von unschätzbarem Wert t zu seinool die zugrunde liegenden Mechanismen pathophysiologische Veränderungen der Herzfunktion zu verstehen. Während 2D und Doppler - Echokardiographie umfassende und nicht-invasive Beurteilung der Herzmorphologie liefern, die Funktion und die Hämodynamik in vivo, fehlt ihnen die Empfindlichkeit frühen Veränderungen der myokardialen Funktion als Reaktion auf chronische Druck oder Volumenüberlastung (zwei der häufigsten Stressoren zu erkennen induziert von Herzklappenerkrankungen).

Als Ergebnis dieser Beschränkungen, wächst das Interesse an der Anwendung von klinisch verwendeten Indizes der kardialen funktions wie myokardiale Dehnung und Dehnungsrate-, die das Potenzial haben, früh oder subklinischen Änderungen der inhärenten myokardialen Kontraktionseigenschaften genauer zu erfassen, . Strain und Strain Rate Imaging wurden erfolgreich in Studien an Nagetieren auf die Progression der Herzinsuffizienz ¹⁸ und hypertensive Herzkrankheit ^19, der Auflösung von Herz Dyssynchronie verwendetund kardiale Dysfunktion ²⁰ und die Längs Funktion des Herzens in jungen Mäusen ^21. Es wird empfohlen, Dehngeschwindigkeitsregelung Bildgebung eine zusätzliche Abbildungstechnik auf Herz und Nieren 2D und Gewebe-Doppler-abgeleiteten Maßnahmen der Herzfunktion in Betracht gezogen werden. Um sicherzustellen, dass die Ermittler ein grundlegendes Verständnis für die Prinzipien der Messung der myokardialen Strain und Strain Rate haben zugrunde liegen, zielen die nachfolgenden Abschnitten grundlegenden Prinzipien und Einschränkungen zu liefern zugrunde liegenden Stamm Berechnung und Strain Rate Imaging.

Dehnung und Dehnungsrate von der Längenänderung der myokardialen Faser in Bezug auf die ursprüngliche Länge abgeleitet sind (In der Kardiologie, wird die Differenz zwischen den enddiastolischen und endsystolischen Länge Länge für diese Berechnung verwendet wird). Die genaue Messung von Änderungen in myocardial Faserlänge wird durch die spiralförmige Architektur der myokardialen Faserbündel kompliziert, was zu mehrdimensionaleal Dehnungsverformung im gesamten Systole (zB Dehnung in radialer, Längs- und Umfangs Achsen). Jüngste Studien an Mäusen legen nahe , dass Gewebe - Doppler - derived- und Speckle - Tracking-abgeleitete Strain und Strain Rate Deformationsparameter beziehen sich eng auf intrinsische myokardiale Funktion ^22. Beide Techniken erfordern die Zugabe von speziellen Analysesoftware für die Forschung Imaging - Systeme, die für die relativ automatisierte Erzeugung der Variablen von Interesse (siehe Beispiele in Abbildung 12) ²³ erlaubt.

Obwohl Strain Imaging Versprechen hält, den Erwerb von qualitativ hochwertigen 2D-Bilder für Speckle-Tracking-Analyse kann eine Herausforderung sein. Ferner manuell die endokardialen und epikardialen Grenzen zur Dehnungsmessung Tracing ist schwierig und umständlich. Eine erhebliche Menge an Praxis und robuste Bewertung der Reproduzierbarkeit und Konsistenz der intra-Investigator-Messungen (einschließlich BildQualität, konsistente Bildebenen und Offline-Analyse) sind von entscheidender Bedeutung, wenn die Verwendung von Dehnungsmessungen Umsetzung Herzfunktion zu bewerten. Somit Stamm und Dehngeschwindigkeitsregelung Analysen sollten vollständig erblindet, ausgebildeten Prüfern durchgeführt werden, qualitativ hochwertige und reproduzierbare Daten zu gewährleisten.

EKG-getriggerte hochauflösenden Ultraschall - Bildgebung

Tissue - Doppler - Bildgebung und Dehngeschwindigkeitsregelung Bildgebung ermöglichen die Messung der Herz Verformungen über einen vollständigen Herzzyklus, sondern aufgrund ihrer zeitlichen Auflösung (5 ms bestenfalls ), bleiben sie auf die globale Bewegung des Herzens ²⁴ begrenzt. Um eine hohe Bildfrequenz der Ultraschallbildgebung zu erreichen, ein weiterer Ansatz basiert auf der Verwendung von ECG-gated Datenerfassung wurde für kardiale und vaskuläre Anwendungen vor kurzem vorgeschlagen. EKG-gesteuerten mechanischen und elektromechanischen Wellen Bildgebung von kardiovaskulären Gewebes basiert auf der Abbildung des Gewebes unter Verwendung von Ultraschall bei hohen BildTarife, bis zu 8.000 Bildern pro s (fps), durch das 2D - Bildaufnahme auf die EKG - Signale ²⁴ zu synchronisieren. Dies übertrifft deutlich die 2D / B-Modus - Bildraten von ~ 1,000 fps (höhere Auflösung unter physiologischen Bedingungen , wo die Bereitstellung der Herzfrequenz von ~ 500-650 bpm in einer Maus) und in vivo Durchführbarkeit dieses Bildgebungsverfahren zur Bewertung der ventrikulären Funktion wurden in narkotisierten Tieren (überlegene Erkennung von Herzwandbewegungsstörungen in der Kleintiermodellen ²⁵⁾ unter Beweis gestellt.

Stress-induzierten Herzfunktion

Während Belastungstests häufig Herz-Reaktionen zu bewerten zu erhöhten organismal Stress im klinischen Umfeld eingesetzt wird, macht die Notwendigkeit einer Sedierung und / oder Anästhesie bei Nagetieren die Zeit unmittelbar nach der Übung Auswertung der Herzfunktion überaus anspruchsvoll. Somit ist pharmakologische Stresstests wahrscheinlich eine klinisch zu sein-relevante parallel die Herz Folgen von Herzklappenerkrankungen (schwerer Aortenstenose, moderate bis schwere Mitralstenose und schweren primären Mitralinsuffizienz) zu beurteilen. Dies wird ein besonders wichtiger neuer Bereich der Forschung sein, die jüngsten klinischen Richtlinien gegeben, die die Rolle von Stresstests unterstreichen Symptomstatus zu klären, zu bewerten dynamischen Komponenten von valvular Anomalien und subklinische Myokarddysfunktion demaskieren , die im Ruhezustand ²⁶ wahrscheinlich entgehen lassen sollte.

Wie in den vorangegangenen Abschnitten erwähnt, Mäuse sind äußerst resistent gegen Nachlast-induzierte kardiale Dysfunktion. So kann Dobutamin Stress-Echokardiographie ein sehr nützliches Werkzeug sein, um früh Rückgänge im linken Ventrikel erkennen, die mit unterschiedlichen Ebenen von Herzklappenerkrankungen bei Mäusen nicht offensichtlich sein. Auch Mäuse mit schwerer kann calcific Aortenklappenstenose haben relativ gut erhaltene systolische Funktion und sind wahrscheinlich eine nützliche Plattform für die Appl zur Verfügung zu stellenication der Echokardiographie Dobutamin Stress den Zeitpunkt (und oft sehr schnell) Auftreten von Herzinsuffizienz bei diesen Tieren zu prognostizieren. Bis heute sind wir nicht bekannt, dass Studien, die die Verwendung von Dobutamin Stress-Echokardiographie bei Mäusen mit einem gewissen Grad von Herzklappenerkrankungen zu untersuchen.

3D - Echokardiographie

Klinisch 3D-Herzbildgebung ist ein besonders leistungsfähiges Werkzeug, das präzise Messungen der diastolischen und systolischen Volumen, das Schlagvolumen und Herzzeitvolumen ermöglicht. 3D-Echokardiographie wurde eine neue klinische Standard bei der Bewertung der Schwere der Stenose valvular durch genaue Messung Ventilbereich geworden, und es ermöglicht die genaue Identifizierung und Quantifizierung der Prolaps der einzelnen Segmente in Mitralklappenerkrankung.

Forschung Ultraschallsysteme mit Hochfrequenz-Wandler ermöglichen den Erwerb von Herz-gated Bilder und für die spätere Offline-Rekonstruktionention von 3D-Bildern individuelle Software-Pakete verwenden. Während es möglich ist, 3D-Bilder des linken Ventrikels mit dieser Hard- und Software-Kombination zu erwerben, wird dies oft unter relativ tiefen Ebenen der Anästhesie durchgeführt (die die HR und minimieren die Atem Artefakt senken), die Extrapolation der physiologischen Bedeutung von Änderungen in der Herzfunktion schwierig.

Im Hinblick auf die Verwendung von 3D-Bildgebung Herzklappenfunktion in Mäusen zu bewerten, ist dies ein besonders herausforderndes Proposition die geringe Größe, relativ niedrigen Echogenität und hohe Geschwindigkeit der Herzklappen unter normalen physiologischen Bedingungen gegeben. Bis technologischen Fortschritte in der Bildaufnahme und Verarbeitung für die klare Unterscheidung von Herzklappen unter solchen Bedingungen zu ermöglichen, unsere Erfahrung ist, dass die 3D-Bildgebung von begrenztem Nutzen ist in der genauen und gründlichen Charakterisierung der Herzklappenfunktion bei Mäusen.

Zusammengefasst Techgische Fortschritte in der Kleintierbildgebung machen dieses eine außerordentlich spannende Zeit Einblicke in die pathophysiologischen Mechanismen zu gewinnen zugrunde liegenden Herzklappenerkrankungen und ihre Herz Folgen. Wir behaupten, fest, dass die gründliche Auswertung sowohl Funktion der Herzklappen und Herzfunktion zum Verständnis der Auswirkungen von genetischen, pharmakologischen wesentlich ist, oder mechanische Manipulationen von Herzklappenfunktion bei Mäusen. Wir hoffen, dass dieses Manuskript nicht nur als nützliche Ressource für die Ermittler verfolgen die Erforschung der Pathogenese von Herzklappenerkrankungen dienen wird, sondern auch Ansporn Diskussion, die besten Methoden in Bezug auf valvular und Herzfunktion in solchen Studien im Rahmen unserer Forschung zu beurteilen.

The authors have nothing to disclose.

This work was supported by NIH grants HL111121 (JDM) and TR000954 (JDM).