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* Ces auteurs ont contribué à parts égales
Ventricule droit (VD) dysfonctionnement est critique dans la pathogenèse des maladies cardiovasculaires, mais les méthodes limitées sont disponibles pour l'évaluation. Les progrès récents de l'imagerie par ultrasons offrent une option non invasive et précise pour l'étude de RV longitudinal. Ici, nous avons une méthode échocardiographique étape par étape en utilisant un modèle murin d'une surcharge de pression un véhicule de camping détail.
Émergents données cliniques soutiennent l'idée que la dysfonction RV est critique dans la pathogenèse des maladies cardiovasculaires et l'insuffisance cardiaque 1-3. En outre, le RV est affectée de manière significative dans les maladies pulmonaires telles que l'hypertension artérielle pulmonaire (PAH). En outre, le RV est remarquablement sensible aux pathologies cardiaques, y compris du ventricule gauche (VG), la maladie valvulaire ou infarctus du VD 4. Pour comprendre le rôle de RV dans la pathogenèse des maladies cardiaques, une méthode fiable et non invasif pour accéder à la RV structurellement et fonctionnellement est essentiel.
Une méthodologie échocardiographie trans-thoracique non invasive (TTE) sur la base a été établi et validé pour surveiller les changements dynamiques dans la structure et la fonction RV chez la souris adulte. Pour imposer le stress de RV, nous avons utilisé un modèle de constriction chirurgicale de l'artère pulmonaire (PAC) et mesuré la réponse de RV sur une période de 7 jours à l'aide d'une échographie micro-imagerie à haute fréquencesystème. Les souris opéré fictivement ont été utilisés comme témoins. Les images ont été acquises chez des souris légèrement anesthésiés au départ (avant la chirurgie), le jour 0 (immédiatement après la chirurgie), le jour 3 et le jour 7 (post-opératoire). Les données ont été analysées en utilisant le logiciel en ligne.
Plusieurs fenêtres acoustiques (B, M et modes Doppler couleur), qui peuvent être constamment obtenus chez la souris, a permis pour la mesure fiable et reproductible de la structure de RV (y compris l'épaisseur de la paroi de RV, en fin de diastole et dimensions de fin de systole) et fonction ( changement fraction de la zone, la fraction de raccourcissement, vitesse de pointe PA, et le gradient de pression crête) chez les souris normales et après PAC.
En utilisant cette méthode, le gradient de pression résultant de la PAC a été mesurée avec précision en temps réel, en utilisant le mode Doppler couleur et était comparable à celle des mesures de pression effectuées directement avec une haute fidélité Millar micropointes cathéter. Prises ensemble, ces données démontrent que les mesures obtenues à partir de VR divers complvues imentary utilisant l'échocardiographie sont fiables, reproductibles et peuvent fournir des informations concernant la structure et la fonction VR. Cette méthode permettra de mieux comprendre le rôle de la dysfonction cardiaque RV.
Historiquement, l'évaluation pronostique de l'insuffisance cardiaque a mis l'accent sur la LV, qui est facile à l'image par échocardiographie. De nombreuses études sur la structure et la fonction du VG par échocardiographie ont conduit à l'établissement des valeurs normales pour la structure de LV et fonctionner 1,5,6. Les mesures de taille de LV et de la fonction systolique obtenus à partir d'images bidimensionnelles et Doppler couleur sont d'une grande importance car ils permettent délimitation visuelle de compartiments et de la géométrie dans les moindres détails pour le LV 7. M-mode est souvent utilisé pour mesurer les dimensions de BT et la fraction de raccourcissement (FS) chez la souris. Inter-observateur et variabilité intra-observateur sont faibles pour les mesures de diamètre à l'aide de ce mode, mais les mesures d'épaisseur de paroi ont tendance à être très variable 7. Doppler pulsé par la couleur (PW ou Doppler couleur) a été utilisé pour évaluer la régurgitation valvulaire 8,9.
Semblable à LV, RV joue un rôle important et est une importante predictor de morbidité et de mortalité chez les patients atteints de maladies cardio-pulmonaires de 1,7,10. Toutefois, l'évaluation échocardiographique de RV est intrinsèquement difficile en raison de sa forme complexe 5,11 et sa position rétrosternale qui bloque les ondes ultrasonores 8,9. RV est une forme de croissant structure de l'emballage autour de la LV et a une anatomie complexe à parois minces qui sont habitués à basse pression et la résistance vasculaire pulmonaire à 6. Pour surmonter la résistance vasculaire élevée (PVR), le RV augmente d'abord en taille et en subit hypertrophies. Dans les maladies chroniques comme l'hypertension pulmonaire ou d'une maladie vasculaire pulmonaire, RV subit une dilatation progressive, entraînant finalement la détérioration de la fonction systolique et diastolique 4,5,10.
L'échocardiographie joue un rôle important dans le dépistage et le diagnostic de l'HTAP malgré quelques limitations présentes dans sa capacité de diagnostic clinique. Le principal avantage d'TTE réside en ce qu'il est non invasive et qu'elle peut être effectuée sur la légère sédation, ou même des animaux conscients 9. TTE fournit également une estimation raisonnable de pressions PA, ainsi que l'évaluation continue des changements dans la structure et la fonction 12,13 RV. Grâce aux progrès techniques dans TTE, qui comprennent le développement de haute fréquence sondes mécaniques, permettant la résolution axiale d'environ 50 um à une profondeur de 5-12 mm, des cadences élevées (plus de 300 images / sec), et les taux d'échantillonnage élevé , l'échocardiographie est un outil de choix pour l'imagerie de la contracter rapidement de petite taille coeur 8,11 de la souris.
Suivi longitudinal de la fonction ventriculaire droite en utilisant de multiples points de vue, y compris les 2 dimensions (2D) à court et long axe, en mode M et Doppler fenêtres acoustiques fournir des informations complémentaires de RV anatomie et la fonction. Collectivement, cette méthode permet une évaluation longitudinale complète de l'hémodynamique de RV dans la physiologie et la mise pathologique 4,7.
Ici, nous fournissons une méthodologie détaillée étape par étape à l'aide de TTE non invasive pour caractériser RV changements anatomiques et fonctionnels secondaires au PAC chez la souris.
Procédure chirurgicale
Une. Parasternale long axe (PLAX) M Mode d'affichage pour obtenir RV Chambre Dimension, Fractional shortening (FS), et RV Epaisseur mur
2. Parasternale petit axe Vue au milieuNiveau papillaire pour obtenir fractionnée Zone Changes (AEC)
3. Parasternale petit axe Vue sur la valve aortique Level (RV aortique PSAX Level) pour obtenir RV Epaisseur mur et PA pointe de vitesse
4. Modifié parasternale long axe Vue de RV et PA pour obtenir PA pointe de vitesse
5. Calcul et analyse des données
6. Remarques
Dans cette étude, l'échocardiographie de référence a été réalisée 48 heures avant l'intervention chirurgicale. Les souris ont été répartis au hasard en deux groupes. Les souris ont reçu des occlusions artérielles pulmonaires (PAC) et les opérations fictives (Sham). L'échocardiographie a été effectué aux jours 0, 3, 7 et suivant la procédure chirurgicale. Les animaux ont été euthanasiés immédiatement après la dernière échocardiographie et les coeurs ont été prélevés pour une évaluation histologique. Cathétérisme a été réalisée en sous-groupe (n = 3 et 2 pour le jour 0 et 7, respectivement) de souris de SAA pour mesurer RVSP via cathéter de pression.
Toutes les données d'imagerie obtenues ont été analysées hors ligne. Surtout, les échographistes ont été aveuglés aux procédures que les animaux ont subi. Les images présentées dans cette étude ont été prises par deux caméras indépendantes. La variabilité inter-et intra-observateur a été testée, et s'est révélée être inférieure à 6% et 11%, respectivement. Les mesures ont été obtenues en utilisant toutes les fenêtres acoustiques disponibles- Mode B, mode M et Doppler couleur images prises ensemble ont été utilisés dans l'évaluation de la structure et de la fonction VR. Toutes les mesures ont été en moyenne de plus de 5 cycles cardiaques. Pour chaque mesure, la valeur moyenne et la déviation standard (SD) a été obtenu. Souvent des mesures similaires ont été réalisées à partir de différentes fenêtres d'imagerie pour obtenir des informations complémentaires et de multiples points de données pour la comparaison de la précision et de la fiabilité.
Comme le montrent les figures 7A et 7B, la fonction systolique du RV peut être mesurée en vue PLAX en% FS ou en vue de muscle papillaire mi en% FAC, respectivement. Bien que la diminution de l'AEC était déjà significatif au jour 0, la diminution de la FS n'était significative au jour 7 (n = 6, p <0,01). Une mise en garde importante de ce point de vue est qu'en raison de la position rétrosternale de RV et de temps en temps en raison de l'obstruction posé par les nervures, beaucoup de soin doit être pris pour obtenir l'image de RV de démontrer avec précisionle diamètre maximum du ventricule droit sans raccourcissement de l'image. De petites variations de diamètre de RV peuvent masquer de petites mais importantes modifications de la fonction. En revanche, les FAC% est nettement diminué suite à PAC, même au jour 0 juste après l'occlusion PA (n = 6, P <0,05) et une diminution progressive des heures supplémentaires (n = 6, P <0,001). Ainsi,% AEC devrait être utilisé comme principale mesure de la fonction ventriculaire droite et% FS comme une mesure secondaire. Il est à noter que% FAC a été montré pour être un prédicteur fiable de l'insuffisance cardiaque, mort subite, accident vasculaire cérébral et / ou de la mortalité 3,4,10,16.
La dilatation de RV peut être mesurée dans l'axe court long et comme chambre de RV dimension (RVIDd) et la zone de RV en diastole (figures 7C et 7D). La fiabilité de l'écho provenant RVIDd chez les petits rongeurs est en effet pas aussi fiable que ces mesures chez les humains. Cela représente une mise en garde importante dans la mesure RVID chez la souris. Dans un petit animals, le RVID est plus clairement visualisée dans la vision à long axe, plutôt que la vue apicale quatre cavités, comme cela se fait chez l'homme. Il est important, cependant, la définition de l'endocarde de la paroi antérieure est souvent sous-optimale dans le cadre du point de vue de l'axe long et l'imagerie oblique peut sous-estimer les mesures de taille. Nous constatons que la mesure de la zone de RV dans la vue musculaire mi papillaire est un substitut plus reproductible et fiable pour la dimension de la chambre de RV et RV dilatation chez la souris.
épaisseur de la paroi libre du RV, comme un marqueur de RV hypertrophie, peut être déterminée avec précision en utilisant soit le mode M ou la méthode zone trace (figures 7E et 7 F). De même, la vitesse de pointe PA peut également être obtenu avec soit à PLAX ou en mode SAX (figures 7G et 7 H, respectivement). Des mesures fiables de la vitesse de pointe PA et donc, gradient pic-pression à l'intérieur de l'AP peuvent être obtenus en utilisant Doppler couleur en both fenêtres acoustiques de courte et de longue axe (figures 7G et 7 H). Il est à noter que ces mesures de vitesse sont dépendantes angle et, par conséquent, il est recommandé d'obtenir les vitesses en utilisant des vues multiples et avec la vitesse de balayage similaire pour tous les tracés (supérieure à 100 mm / sec).
Enfin, la figure 8 montre que dans l'échocardiographie non invasive est une alternative viable à la bonne méthode de cathétérisme cardiaque terminal utilisé comme l'étalon-or pour la mesure de RVSP 9. Pour les 5 animaux, cathétérisme pour la comparaison des méthodes de mesure de RVSP a été réalisée, et les calculs de pression étaient très comparables (Pearson coefficient de corrélation r = 0,943, P> 0,05). En échocardiographie, la vitesse de pointe PA est mesurée de façon fiable, et il s'ensuit que le calcul de la vitesse de pointe PA est également reproductible. De plus, cette méthode permet de mesurer la pression de série g pulmonaireradient au fil du temps.
En résumé, l'imagerie à base d'écho non invasive peut être un outil utile de suivre une réorganisation structurelle et fonctionnelle RV longitudinalement similaire à ce qui a été couramment utilisé en BT.
Figure 1. Des illustrations graphiques de la position de la sonde d'imagerie. Ligne rouge indiquant la position de la sonde pour obtenir A, parasternale grand axe B, axe court parasternal, C, vue et D, la direction xy de la sonde modifiée parasternale long axe. Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 2. Parasternale de vision à long axe (PLAX). Illustration graphique et images Plax représentatives de A, B et imposture, coeur PAC souris. Les principaux sites vus dans les domaines de vue suivante. 1: ventricule droit (VD), 2: ventricule gauche (VG), 3: aorte (Ao), 4: la valve mitrale (MV), 5: oreillette gauche (LA), 6: dimension diastolique de ventricule droit (D), 7: dimension systolique de ventricule droit (S), 8: paroi ventriculaire droite (RVW), 9:. septum interventriculaire (IVS) Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 3. Vue court axe parasternale (PSAX) au niveau de la mi-pap de ventricule droit (VD). Illustration graphique, image représentative dans PSAX au niveau musculaire mi-papillaire et coloration H & E de A, feinte et B, coeur PAC souris. Les principaux sites vus dans la vue sont les suivantes. 1: ventricule droit (VD), 2: septum interventriculaire (IVS), 3: ventricule gauche (VG), et 4 & 5:. Muscles papillaires Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 4. Parasternale petit axe (PSAX) au niveau de l'aorte. Illustration graphique et représentatives images du mode Bde A, B et imposture, coeur PAC de la souris. Illustration graphique et des images Doppler couleur de C, trompe-l'œil et D, coeur PAC souris. Les principaux sites vus dans la vue sont les suivantes. 1: Droit d'éjection du ventricule (RVOT), 2: la valve tricuspide (TV), 3: oreillette droite (RA), 4: oreillette gauche (LA), 5: la valve aortique (AV), 6: valve pulmonaire (PV), et 7:. l'artère pulmonaire (AP) Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 5. Modification parasternale long axe (PLAX) de ventricule droit (VD) et l'artère pulmonaire (AP). Illustration graphique, représentant modifiée images Plax, et H & E histologie de A, imposture et B, coeur PAC de la souris. Illustration graphique et des images Doppler couleur de C, trompe-l'œil et D, coeur PAC souris. Les principaux sites vus dans les domaines de vue suivante. 1: ventricule droit (VD), 2: ventricule gauche (VG), 3: aorte (Ao), 4: oreillette gauche (LA), et 5. L'artère pulmonaire (AP) Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 6. RV épaisseur de paroi de vue parasternale petit axe (PSAX) à vue au niveau de l'aorte. Illustration graphique PSAX image de la section de coeur au niveau de l'aorte de. Mesure de l'épaisseur de paroi de RV peut être dérivée de la région / longueur. INDICAT de nuance rosees zone de la paroi libre du VD et ligne bleue indique circonférences intérieure et extérieure de RV.
Figure 7. Des évaluations structurels et fonctionnels de ventricule droit (VD). A, la fraction de raccourcissement (FS) obtenu en utilisant le mode M à PLAX. B, les changements de surface fractionnaire (AEC) obtenus en utilisant PSAX à mi-hauteur de pap. C, du ventricule droit dimension de la chambre en diastole (RVIDd) obtenue en utilisant le mode M à PLAX. D, Fin zone diastolique du ventricule droit obtenue à l'aide PSAX à mi-hauteur de pap. E, Droite épaisseur de la paroi ventriculaire à la diastole obtenu en utilisant le mode M à PLAX et F, PSAX au niveau de l'aorte. Vitesse de pointe de l'artère pulmonaire obtenu à G, modifié PLAXà RV et vue PA et H, PSAX au niveau de l'aorte. Sham, n = 6 et le PAC, n = 6, *, p <0,05. Cliquez ici pour agrandir l'image.
Figure 8. Corrélation de l'artère pulmonaire (AP) pression mesurée par échocardiographie (ECHO) et Millar cathéter de pression à micropointes (cathéter). Pour échocardiographie, gradient pic de pression ont été calculés à partir de PA vitesses de pointe utilisant l'équation de Bernoulli modifiée. Les gradients de pression pic (mesurées au niveau du site de restriction) étaient en accord avec RVSP par cathétérisme avec un coefficient de corrélation de 0,943 (n = 5).
Nom et prénom | Abréviation |
Oreillette gauche | LA |
Ventricule gauche | LV |
L'oreillette droite | RA |
Ventricule droit | RV |
Aorte | Ao |
Artère pulmonaire | Pennsylvanie |
Valve aortique | AV |
Valve mitrale | MV |
Valve tricuspide | TV |
Valve pulmonaire | PV |
Septum interventriculaire | IVS |
Muscle papillaire | PM |
La fraction de raccourcissement | FS |
Changement de zone fractionnée | FAC |
Parasternale long axe | PLAX |
Parasternale petit axe | PSAX |
L'échocardiographie transthoracique | TTE |
Constriction de l'artère pulmonaire | PAC |
La pression systolique ventriculaire droite | RVSP |
L'hypertension artérielle pulmonaire | HAP |
Droit d'éjection du ventricule | RVOT |
Dimension interne du ventricule droit en diastole | RVIDd |
Tableau 1.
Nous démontrons que TTE fournit une méthodologie sensible et reproductible pour l'évaluation de routine de la structure et de la fonction RV chez la souris. Avant l'avènement de TTE, des études de la RV en grande partie axées sur la mesure de RVSP par cathétérisme cardiaque droit, un terminal et une procédure invasive 6,9,11,17.
Les rapports antérieurs ont décrit une variété de techniques pour réaliser des mesures du coeur droit 3,4,11,17-19. Cependant, la majorité des études antérieures rapporté taille de RV et les données structurelles dans un surtout qualitative plutôt que quantitative mode 5. Une normalisation de l'évaluation de RV est donc encore dans les premiers stades, malgré l'intérêt récent de la fonction RV dans le contexte de l'HTAP et d'autres modèles de maladies 9,19.
Prises ensemble, ces données fournissent la preuve que la méthode non invasive de l'imagerie peut être un outil fiable et utile pour l'évaluation précoce de la dysfonction VD. Nous establijeter une méthode d'imagerie non invasive pour visualiser les changements structurels et fonctionnels RV en temps réel en utilisant un certain nombre de fenêtres d'imagerie complémentaires, et étalonné notre méthode basée écho de pression gradients contre la mesure de RVSP de l'étalon-or classique par cathétérisme.
Lorsque imagé longitudinalement, suite à une blessure aiguë telle que PAC, le RV subit un remodelage rapide et les changements dynamiques peuvent être capturés de façon reproductible grâce à l'imagerie. Les données d'image couplé avec les étapes décrites dans cette méthode, avec les progrès de la technologie tels que l'imagerie 2D souche, l'échocardiographie 3D, et l'utilisation de chatoiement formation 20 permettra d'améliorer l'évaluation échocardiographique systématique de RV 12,15. Cela pourrait conduire à une intervention thérapeutique accrue dans la pathologie des maladies cardio-pulmonaires en permettant la détection précoce des maladies.
En résumé, TTE peut fournir une première étape essentielle vers un compreheévaluation nsive de l'état cardiaque et peut servir comme un outil efficace de découverte et l'évaluation des changements physiologiques dans la structure et la fonction. Parce que TTE est une modalité d'imagerie non invasive et largement accessible, il offre la possibilité de faciliter les enquêtes de maladies cardiaques qui nécessitent un débit élevé et la collecte de données rapide.
Il n'y a rien à divulguer.
Nous remercions Fred Roberts et Chris White pour le support technique exemplaire. Nous remercions Hôpital physiologie cardiovasculaire de base de Brigham femmes pour fournir de l'instrumentation et les fonds pour ce travail. Ce travail a été financé en partie par NHLBI accorde HL093148, HL086967, et HL 088533 (RL), K99HL107642 et la Fondation 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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