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* Estos autores han contribuido por igual
El ventrículo derecho (RV) La disfunción es fundamental para la patogénesis de la enfermedad cardiovascular, sin embargo, las metodologías limitadas están disponibles para su evaluación. Los recientes avances en la ecografía proporcionan una opción no invasiva y precisa para el estudio RV longitudinal. Aquí, un método paso a paso ecocardiográfico utilizando un modelo murino de la sobrecarga de presión del VD detalle.
Emergentes de datos clínicos respaldan la noción de que la disfunción del VD es fundamental para la patogénesis de la enfermedad cardiovascular y la insuficiencia cardíaca 1-3. Por otra parte, la RV se ve afectada de manera significativa en las enfermedades pulmonares tales como la hipertensión arterial pulmonar (HAP). Además, la RV es notablemente sensible a patologías cardíacas, incluyendo ventricular izquierda (LV) disfunción, enfermedad valvular o RV de miocardio 4. Para entender el papel de RV en la patogénesis de las enfermedades cardíacas, un método fiable y no invasivo para acceder a la RV estructuralmente y funcionalmente es esencial.
Una metodología de la ecocardiografía transtorácica no invasiva (ETT) con base fue establecida y validada para el seguimiento de los cambios dinámicos en la estructura y la función del VD en ratones adultos. Imponer el estrés RV, empleamos un modelo quirúrgico de la constricción de la arteria pulmonar (CAP) y se midió la respuesta RV durante un período de 7 días utilizando un ultrasonido MicroImaging alta frecuenciasistema. Ratones con operación simulada se utilizaron como controles. Las imágenes fueron adquiridas en ratones ligeramente anestesiados al inicio (antes de la cirugía), el día 0 (inmediatamente después de la cirugía), el día 3 y el día 7 (post-cirugía). Los datos fueron analizados utilizando el software sin conexión.
Varias ventanas acústicas (modos de color de Doppler B, M y), que se pueden obtener consistentemente en ratones, permitieron la medición fiable y reproducible de la estructura RV (incluyendo el espesor de pared del VD, de fin de diástole y dimensiones telesistólico) y función ( cambio fraccional área, fracción de acortamiento, la velocidad pico PA, y el gradiente de presión pico) en ratones normales y siguiendo PAC.
Usando este método, el gradiente de presión resultante de PAC se midió con precisión en tiempo real utilizando el modo de color Doppler y era comparable a las mediciones de presión directos realizados con una alta fidelidad catéter Millar micropunta. Tomados en conjunto, estos datos demuestran que las mediciones RV obtenidos de diversas complvistas imentary utilizando la ecocardiografía son fiables, reproducibles y pueden proporcionar información sobre la estructura y la función del VD. Este método permitirá una mejor comprensión de la función de RV disfunción cardíaca.
Históricamente, la evaluación del pronóstico de la insuficiencia cardiaca se ha centrado en el LV, que es fácil de imagen a través de la ecocardiografía. Numerosos estudios sobre la estructura y función del VI mediante ecocardiografía han llevado al establecimiento de los valores normales para la estructura y la función LV 1,5,6. Las mediciones de tamaño y la función sistólica LV obtenidos a partir de imágenes bidimensionales y color de Doppler son de gran importancia, ya que permiten la delineación visual de los compartimentos y la geometría en gran detalle para el LV 7. M-Mode se utiliza a menudo para medir las dimensiones del VI y la fracción de acortamiento (FS) en ratones. Inter-observador y la variabilidad intra-observador son bajos para las mediciones de diámetro que utilizan este modo, pero las mediciones de espesor de pared tienden a ser bastante variable 7. Doppler pulsado con el color (PW o Doppler color) se ha utilizado para evaluar la regurgitación valvular 8,9.
Similar a LV, la RV tiene un papel importante y es una p significativaredictor de morbilidad y mortalidad en los pacientes que sufren de enfermedad cardiopulmonar 1,7,10. Sin embargo, la evaluación ecocardiográfica de RV está intrínsecamente un desafío debido a su compleja forma de 5,11 y su posición retroesternal que bloquea las ondas de ultrasonido 8,9. RV es una estructura en forma de media luna de envolver alrededor de la LV y tiene una anatomía compleja con paredes delgadas que están acostumbrados a baja presión y la resistencia a la vasculatura pulmonar 6. Para superar la resistencia vascular elevada (PVR), la RV aumenta por primera vez en el tamaño y sufre hipertrofia. En enfermedades crónicas como la hipertensión pulmonar o enfermedad vascular pulmonar, RV, se somete a la dilatación progresiva, resultando eventualmente en el deterioro de la función sistólica y diastólica 4,5,10.
Ecocardiografía juega un papel importante en la detección y el diagnóstico de HAP a pesar de algunas limitaciones presentes en su capacidad de diagnóstico clínico. La principal ventaja deTTE radica en que no es invasiva y que se puede realizar en ligeramente sedado, o incluso animales conscientes 9. TTE también proporciona una estimación razonable de presiones de la AP, así como una evaluación continua de los cambios en la estructura y la función del VD 12,13. Debido a los avances técnicos en la ETT, que incluyen el desarrollo de sondas mecánicas de alta frecuencia, lo que permite una resolución axial de aproximadamente 50 micras, con una profundidad de 5 a 12 mm, alta velocidad de fotogramas (más de 300 cuadros / seg), y las altas tasas de muestreo , la ecocardiografía es una herramienta de elección para obtener imágenes de la contratación rápidamente de tamaño pequeño ratón 8,11 corazón.
Monitoreo longitudinal de la función del VD utilizando múltiples puntos de vista, incluidos los de 2 dimensiones (2D) de eje corto y largo, modo M y Doppler ventanas acústicas proporcionan información complementaria de la anatomía y la función del VD. En conjunto, esta metodología permite la evaluación longitudinal completo de la hemodinámica de RV en la fisiología y la configuración patológica 4,7.
En este documento, se propone una metodología detallada paso a paso de la utilización de ETT no invasivo para caracterizar anatómica RV y cambios funcionales secundarias a la PAC en los ratones.
Procedimiento quirúrgico
1. Paraesternal eje largo (PLAX) M Modo Ver para obtener RV Cámara Dimension, acortamiento fraccional (FS), y RV Espesor de la pared
2. Paraesternal eje corto Ver en MidNivel papilar obtener fraccional Cambios Área (FAC)
3. Paraesternal eje corto Visión en la válvula aórtica Nivel (RV PSAX aórtica Nivel) para obtener RV Espesor de la pared y PA pico de velocidad
4. Modificado largo paraesternal eje Vista de autocaravanas y PA obtener PA pico de velocidad
5. Cálculo y análisis de datos
6. Notas
En este estudio, la ecocardiografía de línea de base se llevó a cabo 48 horas antes de la cirugía. Los ratones fueron distribuidos aleatoriamente en dos grupos. Los ratones recibieron las oclusiones de la arteria pulmonar (CAP) y las operaciones simuladas (Sham). La ecocardiografía se realizó a los días 0, 3, y 7 siguiente procedimiento quirúrgico. Los animales fueron sacrificados inmediatamente después de la última ecocardiografía y los corazones se cosecharon para la evaluación histológica. Cateterización se llevó a cabo en el subgrupo (n = 3 y 2 para los días 0 y 7, respectivamente) de los ratones de PAC para medir PSVD a través de catéter de presión.
Todos los datos de imágenes obtenidos fueron analizados fuera de línea. Es importante destacar que, ecografistas fueron cegados a los procedimientos que los animales se sometieron. Las imágenes presentadas en este estudio fueron tomadas por dos cámaras independientes. La variabilidad inter-e intra-observador se puso a prueba, y se encontró que menos del 6% y 11%, respectivamente. Las mediciones se obtuvieron utilizando todas las ventanas acústicas disponibles- Modo B, Modo M y Doppler color de las imágenes tomadas en conjunto fueron utilizados en la evaluación de la estructura y la función del VD. Todas las mediciones se promediaron sobre 5 ciclos cardíacos. Para cada medición, se obtuvo el valor medio y la desviación estándar (SD). A menudo mediciones similares se llevaron a cabo de diferentes ventanas de formación de imágenes para obtener información complementaria y múltiples-puntos de datos para la comparación de la precisión y la fiabilidad.
Como se muestra en las Figuras 7A y 7 B, la función sistólica del VD se puede medir en vista PLAX como% de la escala o a mediados vista músculo papilar como FAC%, respectivamente. Si bien la disminución de la FAC ya fue significativa en el día 0, la disminución de la FS sólo fue significativa en el día 7 (n = 6, P <0,01). Una advertencia importante de este punto de vista es que debido a la posición retroesternal de RV y de vez en cuando debido a la obstrucción planteado por las costillas, tanto se debe tener cuidado para obtener la imagen de RV para demostrar con precisiónel diámetro máximo del ventrículo derecho sin escorzo la imagen. Las pequeñas variaciones en el diámetro de RV pueden enmascarar pequeños pero significativos cambios en la función. En contraste,% FAC se redujo notablemente la siguiente PAC, incluso en el día 0 justo después de la oclusión PA (n = 6, P <0,05) y disminuyó progresivamente las horas extraordinarias (n = 6, P <0.001). Por lo tanto,% FAC se debe utilizar como una medida primaria de la función del VD y% FS como una medida secundaria. Es de destacar que% FAC se ha demostrado que es un predictor fiable de la insuficiencia cardíaca, muerte súbita, accidente cerebrovascular y / o la mortalidad 3,4,10,16.
La dilatación del VD se puede medir en el eje corto de longitud y como dimensión de la cámara RV (RVIDd) y el área del VD en la diástole (Figuras 7C y 7D). La fiabilidad del eco derivada RVIDd en pequeños roedores no es de hecho tan fiable como las citadas medidas en los seres humanos. Esto representa una importante advertencia en la medición RVID en ratones. En animales pels, el RVID está más claramente visualizado en la vista de eje largo, en lugar de la vista apical de cuatro cámaras, como se hace comúnmente en los seres humanos. Es importante destacar, sin embargo, la definición del endocardio de la pared anterior suele ser subóptima en el marco del eje largo y de imagen oblicua puede subestimar medidas de tamaño. Nos encontramos con que la medida zona RV en la vista muscular mediados papilar es un sustituto más reproducible y fiable para la dimensión de la cámara de autocaravanas y dilatación del VD en ratones.
Espesor de la pared libre del VD, como un marcador de hipertrofia del VD, se puede determinar con precisión, ya sea utilizando el modo M o el método de área-trace (Figuras 7E y 7F). Del mismo modo, la velocidad pico PA también se puede conseguir con ya sea en PLAX o modo de SAX (Figuras 7G y 7 H, respectivamente). Mediciones fiables de la velocidad pico PA y, por tanto, el gradiente pico de presión dentro de la PA se pueden obtener utilizando Doppler color en el both ventanas acústicas ejes corta y larga (Figuras 7G y 7H). Cabe señalar que estas mediciones de velocidad son ángulo dependiente y por lo tanto, se recomienda para obtener velocidades utilizando múltiples puntos de vista y con velocidad de barrido similar para todos los trazados (mayor que 100 mm / seg).
Por último, la Figura 8 muestra que en la ecocardiografía no invasiva es una alternativa viable para el método de cateterismo cardíaco derecho terminal usado como el estándar de oro para la medición PSVD 9. Para los 5 animales, se realizó cateterismo para la comparación de métodos de medición PSVD, y cálculos de la presión eran muy comparables (de Pearson coeficiente de correlación r = 0,943, P> 0,05). En la ecocardiografía, la velocidad pico PA se mide de forma fiable, y se deduce que el cálculo de la velocidad pico PA también es reproducible. Además, este método permite la medición de serie de la presión g pulmonarradient con el tiempo.
En resumen, la proyección de imagen basada en la eco no invasiva puede ser una herramienta útil para seguir la remodelación estructural y funcional RV longitudinal similar a lo que se ha utilizado comúnmente en LV.
Figura 1. Ilustraciones gráficas de la posición de la sonda de formación de imágenes. Línea roja que indica la posición de la sonda para obtener A, paraesternal eje largo B, eje corto paraesternal, C, modificado eje largo paraesternal y D, la dirección xy de la sonda. Haga clic aquí para ver la imagen más grande.
Figura 2. Paraesternal eje largo (PLAX) vista. Ilustración gráfica e imágenes Plax representativas de la A, farsa y B, corazón PAC ratón. Principales puntos de interés observados en las áreas de vista de la siguiente manera. 1: El ventrículo derecho (VD), 2: ventrículo izquierdo (LV), 3: Aorta (Ao), 4: la válvula mitral (VM), 5: aurícula izquierda (LA), 6: dimensión diastólica del ventrículo derecho (D), 7: dimensión sistólica del ventrículo derecho (S), 8: Pared derecha ventricular (RVW), 9:. septo interventricular (IVS) Haga clic aquí para ver la imagen más grande.
Figura 3. Eje corto paraesternal (PSAX) a nivel de mediados de pap del ventrículo derecho (VD). Ejemplo gráfico, imagen representativa en PSAX a nivel muscular del papilar y tinción H & E de A, farsa y B, corazón PAC ratón. Principales puntos de interés se ven en la vista son los siguientes. 1: ventrículo derecho (VD), 2: septo interventricular (IVS), 3: ventrículo izquierdo (VI), y 4 y 5:. Músculos papilares Haz click aquí para ver la imagen más grande.
Figura 4. Paraesternal de eje corto (PSAX) a nivel de la aorta. Ejemplo gráfico y las imágenes de modo B representativasde la A, farsa y B, el corazón del ratón PAC. Ilustración gráfica e imágenes Doppler color de C, farsa y D, corazón PAC ratón. Principales puntos de interés se ven en la vista son los siguientes. 1: tracto de salida del ventrículo derecho (TSVD), 2: de la válvula tricúspide (TV), 3: aurícula derecha (RA), 4: aurícula izquierda (LA), 5: Válvula aórtica (AV), 6: la válvula pulmonar (PV), y 7:. arteria pulmonar (AP) Haga clic aquí para ver la imagen más grande.
Figura 5. Modificado paraesternal de eje largo (PLAX) del ventrículo derecho (VD) y la arteria pulmonar (AP). Gráfica ilustración, representante modificada imágenes Plax, y H & E de la histología A, farsa y B, el corazón del ratón PAC. Ilustración gráfica e imágenes Doppler color de C, farsa y D, corazón PAC ratón. Principales puntos de interés observados en las áreas de vista de la siguiente manera. 1: El ventrículo derecho (VD), 2: ventrículo izquierdo (LV), 3: Aorta (Ao), 4: aurícula izquierda (LA), y 5:. Arteria pulmonar (AP) Haga clic aquí para ver la imagen más grande.
Figura 6. RV espesor de pared de paraesternal de eje corto (PSAX) en vista a nivel de la aorta. Ilustración gráfica de PSAX-imagen de la sección del corazón a nivel de la aorta. Medición del espesor de pared del VD se puede derivar de la zona / longitud. Indicando sombra Rosaárea es de pared libre del VD y la línea azul indica circunferencias interior y exterior de RV.
Figura 7. Evaluaciones estructurales y funcionales del ventrículo derecho (VD). A, fracción de acortamiento (FS) obtenido utilizando el modo M en PLAX. B, los cambios de área fraccional (FAC) obtuvieron utilizando PSAX al nivel medio de Papanicolaou. C, dimensión de la cámara ventricular derecha en diástole (RVIDd) obtuvo utilizando el modo M en PLAX. D, Fin diastólica zona ventricular derecha obtuvo utilizando PSAX al nivel medio de Papanicolaou. E, espesor de la pared del ventrículo derecho en diástole obtuvo utilizando el modo M en PLAX y F, PSAX a nivel de la aorta. La velocidad pico de la arteria pulmonar obtenido en G, modificado PLAXen autocaravanas y vista PA y H, PSAX a nivel de la aorta. Sham, n = 6 y PAC, n = 6, *, p <0,05. Haz clic aquí para ver la imagen más grande.
Figura 8. Correlación de la arteria pulmonar (AP) presión medida por ecocardiografía (ECO) y Millar catéter de presión de micropunta (catéter). Para la ecocardiografía, gradiente pico de presión se calcula a partir de las velocidades pico PA utilizando la ecuación de Bernoulli modificada. Los gradientes pico de presión (medidos en el lugar de la constricción) fueron consistentes con PSVD a través de la cateterización con un coeficiente de correlación de 0,943 (n = 5).
Nombre completo | Abreviatura |
Aurícula izquierda | Los Ángeles |
Ventrículo izquierdo | LV |
La aurícula derecha | RA |
El ventrículo derecho | RV |
Aorta | Ao |
Arteria pulmonar | Pensilvania |
Válvula aórtica | AV |
La válvula mitral | MV |
Válvula tricúspide | TV |
La válvula pulmonar | PV |
Septo interventricular | IVS |
Músculo papilar | PM |
Fracción de acortamiento | FS |
Cambio de área fraccional | FAC |
Paraesternal eje largo | PLAX |
Paraesternal eje corto | PSAX |
La ecocardiografía transtorácica | TTE |
Constricción de la arteria pulmonar | PAC |
Presión sistólica del ventrículo derecho | PSVD |
La hipertensión arterial pulmonar | PAH |
Tracto de salida del ventrículo | TSVD |
Dimensión interna del ventrículo derecho en diástole | RVIDd |
Tabla 1.
Se demuestra que la ETT proporciona una metodología sensible y reproducible para la evaluación de rutina de la estructura y la función del VD en ratones. Antes del advenimiento de TTE, los estudios de la RV se centraron principalmente en la medición PSVD vía cateterismo cardíaco derecho, una terminal y procedimiento invasivo 6,9,11,17.
Informes anteriores han descrito una variedad de técnicas para realizar mediciones del corazón derecho 3,4,11,17-19. Sin embargo, la mayoría de los estudios previos reportados tamaño del VD y los datos estructurales en un predominantemente cualitativa más que cuantitativa de la moda 5. Una estandarización de la evaluación de RV es, pues, aún en las etapas iniciales a pesar del reciente interés en la función del VD en el contexto de la HAP y otros modelos de enfermedades 9,19.
Tomados en conjunto, estos datos proporcionan evidencia de que el método no invasivo de las imágenes puede ser una herramienta confiable y valioso para la evaluación temprana de la disfunción del VD. Nos establiarrojar una metodología de formación de imágenes para visualizar de forma no invasiva los cambios estructurales y funcionales de RV en tiempo real usando un número de ventanas de imagen complementarias, y referenciado nuestro método basado en el eco de presión-gradientes en contra de la medida PSVD patrón oro convencional mediante cateterismo.
Cuando fotografiado longitudinalmente, después de una lesión aguda como la PAC, la RV se remodela rápida y los cambios dinámicos que se pueden capturar de forma reproducible a través de imágenes. Los datos de la imagen, junto con los pasos descritos en esta metodología, junto con nuevos avances en la tecnología, tales como proyección de imagen 2D cepa, la ecocardiografía 3D, y el uso de speckle-formación 20 mejorarán una evaluación ecocardiográfica sistemática de RV 12,15. Esto podría conducir a un aumento de la intervención terapéutica en la patología de las enfermedades cardiopulmonares, permitiendo la detección de la enfermedad antes.
En resumen, la ETT puede proporcionar un primer paso esencial hacia una compreheevaluación nsive del estado cardíaco y puede servir como un descubrimiento y la evaluación eficaz herramienta de cambios fisiológicos en la estructura y función. Debido a que la ETT es una técnica de imagen no invasiva y ampliamente accesible, ofrece el potencial para ayudar a la investigación de enfermedades cardíacas que requieren alto rendimiento y la recogida rápida de datos.
No hay nada que revelar.
Damos las gracias a Fred Roberts y Chris White para el apoyo técnico ejemplar. Agradecemos a la Mujer del Hospital Brigham Fisiología Cardiovascular Core para proporcionar con la instrumentación y los fondos para este trabajo. Este trabajo fue apoyado en parte por el NHLBI concede HL093148, HL086967 y HL 088533 (RL), K99HL107642 y la Fundación Ellison (SC).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
High Frequency Ultrasound | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo 2100 | |
High-frequency Mechanical Transducer | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | MS250, MS550D, MS400 | |
Millar Mikro Pressure Catheter | Millar | SPR-1000 |
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