בתדירות גבוהה ברזולוציה גבוהה אקו: העדות הראשונה על מדוד לא פולשני חוזרות ונשנות של הזנים Contractility שריר הלב, ו regurgitation צניפי בלב איסכמיה reperfused Murine

תדירות גבוהה אולטרסאונד דופלר היא טכנולוגיה חדשנית להערכת תפקוד שריר הלב באזור. עבודה זו מציגה את העדות הראשונה הוכחת הישימות של פלטפורמה זו הדמיה תכליתי עבור למדוד את חוזרות ונשנות של מתח שריר הלב, dp / dt, ו regurgitation צניפי בלב אדום (IR) איסכמיה reperfused Murine.

איסכמיה reperfusion (IR) בוצע ניתוח בלב Murine אשר היו נתונים אז הדמיה חוזרות כדי לעקוב אחר השינויים בפרמטרים הזמני תפקודית של משמעות קלינית מפתח. דו מימדי סרטים נרכשו בקצב מסגרת גבוהה (8 kHz) ו נוצלו להעריך באיכות גבוהה מתח שריר הלב. שני מימדי elastograms (תמונות זן), כמו גם פרופילים זן, היו דמיינו. תוצאות היו חזקים כמותית להערכת IR-Induced שינויים אירועי לב כולל התכווצות (LV) שמאל חדרית, הרפיה LV שלבי isovolumetric של שני לבבות לפעום מראש IR ו-IR הודעה בעכברים ללא פגע. בנוסף, נפגעת במגזר מבחינת תנועה קיר עיוות אנטומי של שריר הלב infarcted היו דמיינו. Elastograms הצליחו באופן ייחודי כדי לספק מידע על הפרמטרים הבאים בנוסף מדדים פיזיולוגיים תקן שידוע כי הם יושפעו אוטם שריר הלב ב העכבר: קוטר פנימי של פתח שסתום אבי העורקים ואת מיטרלי, פתח regurgitant יעיל, מתח שריר הלב (כמו גם היקפיים כמו רדיאלי), מערבולת בדפוס זרימת הדם כפי שחשף את הסרטים דופלר צבע ופרופילים מהירות, asynchrony ב LV במגזר, ושינויים באורך ואת הכיוון של וקטורים הוכחת תנועה הקיר איטי יותר סימטרית. עבודה זו שמה דגש על הפגנה החזותי של כמה ניתוחים כאלה מבוצעים.

ניסיוני הפרוטוקולים

פרוטוקולים שונים הבאים שימשו להקמת היתכנות של מדידות שמטרתה לחקור את הלב Murine IR הלא פולשני. Echocardiographic הדמיה Baseline בעקבות אינדוקציה כירורגית של reperfusion-איסכמיה (IR, פרוטוקול 1) אשר לוותה אקו בזמן נקודות מרובות במהלך ההתאוששות מן IR.

פרוטוקול 1. השמאל Anterior יורד (LAD) עורק א"ר: הליך כירורגי

C57BL זכר / 6 עכברים בוגרים (8-שבוע הישן; 24.5 ± 1.5g, ממוצע ± סטיית תקן, הרלן טכנולוגיות, IN) נשמרו על פי תקן דיור בתנאי מעבדה עם גישה האוכל ושתיית מים כרצונך המודעה. עכברים היו מורדמים באמצעות הזרקה intraperitoneal מתערובת של קטמין (100 מ"ג / ק"ג) ו xylazine (10mg/kg), הניח על שולחן הניתוח חם, מחובר לצינורות endotracheally. פרופר מטוס הרדמה עבור מכרסמים הוא הסיק על ידי הפסקה של רפלקסים קמצוץ הבוהן האטה של ​​הנשימה. מכשירים עוקרו שוטף באמצעות אתנול 70% ו מעוקר. כל המכשירים אשר השאירו את השדה הסטרילי הוכנסו מעקר חם חרוז מכשיר דקה 1 לפני שימוש מתמשך. העכברים היו מאוורר (Apparatus הרווארד, בוסטון, מסצ'וסטס) באמצעות אוויר isoflurane תערובת בקצב המתאים נפח גאות. לב electrophysiology היה פיקוח לאורך כל הניתוח באמצעות התקנה של שלוש להוביל א.ק.ג., ושינויים נרשמו באמצעות מחשב Powerlab תוכנה (מכשירים לספירה).

הלב היה לגשת באמצעות פתיחת בית החזה השמאלי. הריאה השמאלית בוטלה כדי לאפשר גישה הלב. אפרכסת השמאל היה גבוה לחשוף את עורק LAD כלילית, אשר היה מבודד באמצעות 7-0 תפר Prolene רכוב על מחט מחודדות. תפר היה להדק מעל לצינור PE-10 כדי לגרום איסכמיה הפיכים. LAD היה occluded במשך 60 דקות. לאחר 60 דקות, תפר שוחרר כדי לאפשר reperfusion של שריר הלב הפגוע. עם reperfusion מוצלח, בית החזה נסגר עם 7-0 תפרים Prolene וכן חתך בעור עם 5-0 תפרים Prolene.

במהלך הניתוח, טמפרטורת הגוף נשמר ב 36.7 ± 0.5 מעלות צלזיוס באמצעות טבלת מעקב כירורגי מחוממת עם בדיקה רקטלית תרמית. הפרק איסכמי, גורמת גוון חיוור של LV שריר הלב שניתן להערכה ויזואלית. Thorax נסגר, sutured, צינור לקנה הנשימה נותק המאפשר את העכבר כדי לנשום בכוחות עצמו. בעלי חיים הוחזר לאחר מכן לכלוב שלה והניח על בלוק חימום מוגדר 37 ° C. לאחר ההתאוששות הושלמה, החיה הוחזר ליחידה ביבר מכרסם לפני הדמיה echocardiographic. כל ההליכים אושרו על ידי טיפול בבעלי חיים מוסדיים מעבדה ועדת שימוש (ILACUC) של אוניברסיטת מדינת אוהיו.

פרוטוקול 2. M-mode הדמיה פרוטוקול להגדרה של תפקוד הלב וזיהוי של קיר תנועה חריגות

כדי להעריך שינויים רדיאלי אורך בתפקוד הלב הפרעות תנועה הקיר, הופענו לפני IR דימות באמצעות בתדירות גבוהה, ברזולוציה גבוהה אולטרסאונד סורק (Visual Sonics בע"מ, טורונטו, קנדה). תקן ה-M-mode אקו פרמטרים כגון גודל הקיר, כרכים בווליום, התכווצות תרויח ושבץ מוחי, שברים פליטה (EF), קיצור השבר (FS), תפוקת לב (CO), בקטרים ​​פנימיים בבית התכווצות ו תרויח, הוערכו באמצעות ב בנוי פרוטוקול M-mode בכל נקודת זמן (טרום IR, יום 3 יום 7).

פרוטוקול 3. VevoStrain רבב פרוטוקול אלגוריתם מעקב

B-mode סרטים שנרכשו ואת עוברת את התהליך באמצעות המובנית VevoStrain האלגוריתם לבצע ניתוחים זן. זה מאפשר הערכה של מהירות, עקירה, מתח, מתח וקצב באמצעות לחצני הבחירה נפרד בתנאי בממשק לתת חלקות אינטראקטיבית ו-M-mode תמונות יחד עם ערכי הנתונים אשר נעשה על ידי לחיצה על הסמלים הרצוי בלוח הבקרה.

רבב הערכה מעקב של זנים

2-D גווני אפור לולאות cine נרכשו בתצוגת LV קצר ציר בקצב מסגרת> 275 מסגרות / s. עבור כל ניסוי, לפחות שלושה מחזורים רצופים לב נרשמו ואוחסנו דיגיטלית על דיסק קשיח לניתוח מחובר על תחנת עבודה. השתמשנו באלגוריתם רבב מעקב שולבו Vevo2100. הניתוח בוצע על ידי זן הצופה אימן אותו. האזור של עניין היה מעולף על פני חתך של החדר על התמונה המתאימה לאזור endocardial מינימלית. אלגוריתם תוכנה אז מחולק באופן אוטומטי את התצוגה קצר ציר LV לתוך שישה מקטעים עבור רבב מעקב לאורך כל מחזור לב. איכות המעקב היה אז נבדק מבחינה ויזואלית, ואם זה היה משביע רצון עבור לפחות חמישה קטעים, היה התחקות לקבלed.

פרוטוקול 4. דופלר למדידת זרימת פרוטוקול

כדי לחקור את regurgitation שסתום צניפי וכדי לחשב את שיעור השינוי של לחץ דם סיסטולי LV (DP / dt), גילוי דופלר פרוטוקול זרימת היה בשימוש. לענין זה, כוח זרימת הדם דופלר פרופילי מהירות נרכשו על ידי הנחת את החללית על מטוס regurgitant צניפי שסתום אבי העורקים סילון. הדמיה של מהירות זרימת הדם בעקבות מדידה לקבל ערכים של פרמטרים כגון שיא שיא כלומר, מהירות מתכוון הדרגתיים לחץ, זמן בלתי נפרד מהירות, וזמן. לצורך חישוב של DP / dt, שסתום צניפי regurgitant פרופיל מהירות שימש למדידת מהירות על התכווצות מוקדם (במדרון התלול של הפרופיל מהירות כדי למזער את התלות עומס) ואת הזמן המתאים המדרון. לבסוף, המשוואה של ברנולי בתנאי ההמרה מהירות בלחץ כדי לקבוע את קצב הגידול של הלחץ הסיסטולי.

רכישת נתונים Echocardiographic

עכברים הם צילמו בהכרה בטמפרטורת חדר של 37 ° C עם ירידה תאורה מפוזרת בעוד בידי מטפל מנוסה בעמדת משכוב נוטה שמאלה. הלב היה צילמו במצב 2-D בתצוגות ארוכות וקצרות ציר parasternal עם הגדרה עומק 1.0 ס"מ בקצב מסגרת של ≥ 270 מסגרות / s. תמונת מצב M-הושג במהירות לטאטא של 200 מ"מ / s. כל המדידות נעשו על פי הנחיות הניתנים על ידי האגודה האמריקנית של אקו.

הדמיה בוצע בעכברים מודע יחד עם רישום של טנדם רל. התכווצות סוף הוגדר האזור LV המינימום. המגזרי circ S ו-S עקומות rad נבנו אז על ידי שילוב של אותות מתאים החל סוף דיאסטולי נקודות ואז בממוצע כדי להשיג ממוצע העיקולים זן סגמנטלי. סוף סיסטולי זנים התקבלו אז מתוך עקומת עומס ממוצעת.

נציג תוצאות

דו מימדי סרטים רכשה בקצב מסגרת גבוהה (8 kHz) נוצלו להעריך באיכות גבוהה מתח שריר הלב. Elastograms דו מימדי (תמונות זן), כמו גם פרופילים המתח כפונקציה של הזמן עזר להעריך את התוצאה התפקודית של IR. הגישה הנ"ל הובילה זיהוי אמין של הפרמטרים הבאים:

התקן IR התוצאות (דיווחו כלל בספרות)

• שמאל חדרית (LV) התכווצות
  • הפציעה פוגעת התכווצות והרפיה בלב שגורם לאובדן פונקציונלי
  • שינויים באזור תא LV ומסה (היפרטרופיה)
• LV הרפיה של שלבי isovolumetric הן של טרום IR ופוסט IR של לבבות פועמים
• פגיעה במגזר מבחינת קיר תנועה
• מערבולת בדפוס זרימת הדם כפי שעולה בסרטים דופלר צבע ופרופילים מהירות
• LV משנה את צורתו כלפי הכדוריות
• פליטה בסכנה חלק
• נחלש השבר וקיצור

ייחודי שלאחר IR תוצאות

(מעולם לא דיווחו לפני בסביבה IR Murine אך ידוע כי משמעות קליניים בבני אדם)

• פתח regurgitant יעיל (ERO)
  • המדד העיקרי של אוזלת valvular
• זנים שריר הלב ירד (היקפיים, כמו גם רדיאלי)
  • המדד העיקרי של כוח שריר הלב עיוות אנטומי
• asynchrony במגזרים LV
  • מדד בסיסי הטבוע מאפיינים שאיבה תקופתית של הלב
• קיר תנועה וסימטריה
  • שינוי גודל וכיוון של וקטורים מפגינים, גודל כיוון סימטריה באתר מושפע
• מימד של שסתום אבי העורקים מיטרלי ו
  • השינויים בקוטר הפנימי של שסתום אבי העורקים פתח מיטרלי ו
• regurgitation מיטרלי
  • הזרימה חזרה של הדם אל LV אטריום שמאל בגלל הסגר שלם של כרוזים מיטרלי

• מגזר מבחינת שינויים בסדר גודל של רדיאלי (Srad) ומתח היקפיים (Scir)
• שינויים בשערי זן יחד עם וריאציה המסומן בדפוסי שינוי ביחס שלהם מראש IR נתונים
• סינכרוניזציה של מגזרים LV נחלקו על פי האגודה האמריקנית של אקו
• העמותה של סינכרוניזציה חדרית מכני עם קשיחות הלב וירידה כוח שריר הלב כפי שהוערכו על ידי רקמת דופלר ומתח הדמיה
• שינוי גודל וכיוון של וקטורים מוצגים בתנועה סרטים המתארים בסכנה (איטי סימטרית) של אתר IR-השפיעה על
• קוטר פנימי של שסתום מיטרלי orifקרח אבי העורקים

איור. . 1i מדידת מתח שריר הלב: סוף דיאסטולה הרפיה מלאה שמוצג על ידי הקצר וקטורים (M1)

איור. . 1ii מדידת מתח שריר הלב: LV היא מתקשרת שמוצג על ידי אורך בכיוון של וקטורים, אתר פציעה (נקודה ירוקה) הגבילה התכווצות (M2)

איור. . 1iii מדידת מתח שריר הלב: סוף התכווצות, התכווצות מלא שמוצג על ידי הקצר וקטורים (M3)

איור. . 1iv זן מדידה שריר הלב: ציר ארוך תרויח (M4)

איור. 1V מתח רדיאלי מדידה שריר הלב (S _rad). עקומות בצבעים שונים מייצגים את המתח בנקודות בצבע, בהתאמה בתמונות של Fig1.i-IV (M5)

איור. 1vi זן ההיקפי מדידה שריר הלב (S _cir). עקומות בצבעים שונים מייצגים את המתח בנקודות בצבע, בהתאמה בתמונות של Fig1.i-IV (M6)

באיור 1. B-mode סרטים לדמיין סוף דיאסטולה (ED) הקצה התכווצות (ES) ושינויים בגודל תא LV שלאחר IR.
B-mode תמונות כדי לקבוע חדר שמאל (LV) זן היקפיים (S _circ) ומתח רדיאלי (S _rad) על ידי שני ממדי רבב אקו מעקב.

VevoStrain רבב אלגוריתם מעקב כדי לבחון וקטורים המתארים את גודל ואת כיוון התנועה של שריר הלב, ו - צירית parasternal צפיות ציר זמן הוכחת וקטורים באתר פציעה של שריר הלב נפגעת.

זנים מחוגי האורך והרוחב על עכבר המחקר ולאחר פוסט עכבר IR day7. הצבע מקודדת פרופילים זן מראה נקודות בצבע שונה מקודד אתרים על שריר הלב של הבסיס (טרום IR) ומטופלת (לאחר IR, day7) לבבות. LV-החדר השמאלי, RV-ימין החדר, _S-rad רדיאלי זן, _S-cir ההיקפי זן.

איור 2. סינכרוניות מגזריים שריר הלב.
ניתוח המבוסס על נתונים זן לפני ואחרי-IR. LV מחולק לשישה מגזרים (1 = הבסיס האחורי, 4 = הבסיס הקדמי, 2 = האחורי באמצע, 5 = הקדמי באמצע, 3 = הקודקוד האחורי, 6 = הקדמי איפקס) על פי האגודה האמריקנית של אקו. אימות של סינכרון חדרית מכני לראות הקשר שלה עם קשיות הלב כפי שהוערכו על ידי רקמת דופלר הדמיה זן.

התמונה מקודדת צבע פאנל מראה את המגזרים 1-6 עם ערכים בפעם לשיא על המגזר המקביל אלפיות השנייה. סינכרונים רדיאלי אורך שנקבע מראש IR ו-IR הודעה במונחים של גרפים. הצבעים על גרפים תואמים את הצבעים של המגזרים המתאימים.

איור. . 3i מדידות אנטומיות: regurgitation מיטרלי פתח בקוטר בלב עכברים (קווים כחולים עם מדידות חוזרות), נפח דגימה באבי העורקים (קווים צהובים) (M8)

איור. 3ii. הזרימה פרופילים regurgitant בלב העכבר, קדימה העליון לזרום לאחור נמוכה יותר מסתם מיטרלי (M9)

איור. 3iii. העורקים את פרופילי מהירות זרימת בלב העכבר (M10)

איור. 3iV. פתח regurgitant על ​​שסתום מיטרלי, Ao = אבי העורקים, לוס אנג'לס = אטריום שמאל, שמאל = LV החדר, r = רדיוס (M11)

איור 3. שסתום מיטרלי V regurgitant חלק (RF).
תמונה פאנל Echocardiographic למדידת חלק regurgitant (RF). מדידה של קוטר העורקים (AoD) ו שסתום צניפי פתח בקוטר (MVD) מראה מיקום נפח במטוס מדגם אבי העורקים regurgitant ו. מדידות אלה מספקות את פרופילי מהירות regurgitant וזרימה אבי העורקים עולה בו פרופילי מהירות מעל ומתחת המחקר מצביעים קדימה ואחורה זרימת הדם LV וחזרה אטריום שמאל. RF (ב%) חישוב באמצעות הנוסחה, RF = MV CSA * VTI של סילון MV ב תרויח - Ao CSA * VTI של סילון Ao על התכווצות) * 100 / MV CSA * VTIשל MV.

כימות חלק regurgitant מראה את חלק ב regurgitant אינדיקטור עכברים שלאחר IR כדי שסתום צניפי והקיאה. שינויים מיטרלי פתח regurgitant יעיל שסתום (ERO) שלאחר IR בגלל הכדוריות של LV. נציג דופלר צבע תמונות המתארות את זרימת הדם מהפרוזדור השמאלי אל LV. פתח מוגדל זרימת הדם מציין זרימה טורבולנטית והגבירו מהירות זרימה תקינה. ERO המעיד על אוזלת valvular. מהירות הזרימה החלקה. הגל פעמו מנוצל כמו לתועלת בקביעת מעברים למינרית כדי זרימה טורבולנטית. ERO מחושב באמצעות הנוסחה, ERO = זרימה / Vmax = r2 2 π Va / Vmax, Va = מהירות Aliasing, r = רדיוס פתח, Vmax = מהירות מקסימלית.

איור. 4i. מדידה של פרמטרים פונקציונליים עכבר מראש IR. כלי רך מחשבת הפרמטרים על ידי התחקות קו אדום, אנכי = תרויח, הקו הירוק התכווצות אנכי (M12)

איור. 4ii. מדידה של פרמטרים פונקציונליים עכבר שלאחר IR. כלי רך מחשבת הפרמטרים על ידי התחקות קו אדום, אנכי = תרויח, הקו הירוק התכווצות אנכי (M13)

איור 4. שיעור השינוי של לחץ סיסטולי חדרית (DP / dt): לפני ואחרי-IR.
מתאם של שבריר פליטה (EF) עם DP / dt. תמונה מראה פאנל M-מצב שממנו מדידות תפקודית בסיסית נלקחים.

האפליה של contractility הלב לאורך זמן; גרפים בר מראה DP / dt שלאחר IR. המציין מדידה של פרמטר אחד נותן מידע קליני השני.

איור 5. ציר סרט קצר הוכחת מראש IR מדידת מתח.
הסרט Echocardiographic המתקבל להציג את parasternal הלב לדמיין את המורפולוגיה בלב העכבר מראש IR.

איור 6. ציר סרט קצר הוכחת שלאחר IR מדידה LV זן
הסרט נציג צירית של LV עכבר לייחס endocardium הוכחת את המתח וקטורים רקמה עם חמש נקודות ספציפיות מדידה נחשב.

איור 7. Parasternal ארוכת ציר דופלר צבע הסרט
צבע הסרט דופלר זרימה הוכחת דם שאוב מן אטריום שמאל דרך שסתום צניפי לתוך LV במהלך דיאסטולה ואת הדם נשאב החוצה דרך אבי העורקים בשלב התכווצות של הלב עם הכיוון של זרימת צבע כחול צבע אדום משם לכיוון (BART) בדיקה אולטרסאונד.

הנתונים מתח המבוססת על מדידת רבב באמצעות אלגוריתם מעקב הצופה יחסית פחות תלויים כמו רוב הניתוח מתבצע על ידי התוכנה. עם זאת הצופה צריך להיות זהיר במהלך מעקב של הדיירים epicardium ו endocardium של B-mode סרטים אשר תלוי יותר ניסיון. יתר על כן, M-mode ניתוח ומדידה של פרופילי מהירות הוא גם משקיף מינימלי תלוי. עם זאת, במדידה של עליית לחץ ומדידה של פעמים, הצופה צריך להיעשות בזהירות רבה מאוד במהלך המדידות כי הלחץ תלוי ישירות עם הריבוע של מהירות שיא כפי שבאה לידי ביטוי על ידי נוסחה של ברנולי בו אפילו כמות קטנה של טעות המדידה יכולה לייצר אפקט בריבוע על שגיאה הכולל במדידה של DP / dt. יתר על כן, פתח regurgitant אינו בהכרח קבוע לאורך כל התכווצות, וזו עלולה להשפיע על הערכת חומרת regurgitant. מינונים גבוהים יותר של הרדמה עלול לגרום לירידה הדרמטית של קיצור השבר הפרמטרים המשפיעים על תפקודי אחרים. לכן, השימוש הסטנדרטי של הרגעה חשוב לתוצאה טובה יותר. רוב הפרמטרים ניתן למדוד באמצעות שיטות אחרות, למשל, תיוג MRI יכולים למדוד זנים 2D and 3D. עם זאת, אקו הוא יותר ידידותי למשתמש.

NHLBI R01 HL073087 כדי CKS.