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Descriviamo l'esame della funzione cardiaca fetale con l'ecocardiografia fetale funzionale, contemporanea e feto-placentare Doppler utilizzando il VisualSonics VEVO 2100 microultrasound in un modello indotta chirurgicamente di restrizione della crescita fetale intrauterina in un coniglio.
Fetale intrauterina crescita restrizione (IUGR) risultati in funzione cardiaca anomala che è evidente prenatale grazie ai progressi nella feto-placentare Doppler ed ecocardiografia fetale. Sempre più spesso, queste modalità di imaging sono stato impiegato clinicamente per esaminare la funzione cardiaca e valutare il benessere in utero, guidando in tal modo tempi delle decisioni di nascita. Qui, abbiamo utilizzato un modello di coniglio di IUGR che permette l'analisi della funzione cardiaca in modo clinicamente rilevante. Utilizzando isoflurano indotto, IUGR è chirurgicamente creato in gestazionale giorno all'età di 25 anni eseguendo una laparotomia, esponendo l'utero bicorne e poi legando il 40-50% delle navi uteroplacentare riforniscono ogni sacco gestazionale in un unico corno uterino. L'altro corno del utero bicorne coniglio serve da feti di controllo interno. Poi, dopo il recupero in età gestazionale giorno 30 (a termine), lo stesso coniglio sottoposto all'esame della funzione cardiaca fetale. L'anestesia viene indotta con Ketamine e xylazina per via intramuscolare, poi mantenuto da una infusione endovenosa continua di ketamina e xylazina per ridurre al minimo gli effetti iatrogeni sulla funzione cardiaca fetale. Una laparotomia ripetizione viene eseguita per esporre ogni sacco gestazionale e un esame microultrasound (VisualSonics VEVO 2100) della funzione cardiaca fetale viene eseguita. Insufficienza placentare è evidente da un indice di pulsatilità rilievo o una fine del flusso diastolico assente o invertita del Doppler dell'arteria ombelicale forma d'onda. Il dotto venoso e dell'arteria cerebrale media Doppler viene poi esaminato. L'ecocardiografia fetale viene eseguita da modalità B di registrazione, la modalità M e la velocità del flusso d'onda nella vista laterale e apicale. Calcoli Offline determinano variabili standard M-mode cardiaci, tricuspide e mitralica anulare Escursione sistolica del piano, macchiolina di monitoraggio e analisi del ceppo, modificato indice di performance miocardica ed il flusso vascolare velocità di forme d'onda di interesse. Questo piccolo modello animale di IUGR offre pertanto l'esame di in utero la funzione cardiaca, che è coerente con la pratica clinica corrente ed è quindi utile in un ambiente di ricerca traslazionale.
L'onere delle malattie cardiovascolari che risulta dalla restrizione della crescita intrauterina del feto (IUGR), non può essere sopravvalutata. E 'la principale causa di mortalità neonatale dopo anomalie congenite. 1 IUGR si riferisce ad un feto che non riesce a raggiungere il suo potenziale di crescita e di solito è il risultato di insufficienza placentare. 2 In sopravvissuti, cardiovascolare cattiva salute è evidente in tutta la durata di vita con disfunzione miocardica apparente nell'infanzia e nella fanciullezza 3,4 e successiva ipertensione 5, 6 diabete, l'obesità e sviluppare nella vita adulta - tutti i fattori di rischio cardiaci cumulativi, dalla nascita alla morte prematura per cardiopatia ischemica 7.
Lo sviluppo di modelli animali per caratterizzare la comunicazione materno-fetale che stabilisce IUGR e la successiva risposta del feto a ridotta disponibilità substrato è necessario se vogliamo comprendere meglio sia la fisiopatologia di auto IUGR correlatainsufficienza cardiaco e per sviluppare strategie cardio-protettivi per migliorare la salute fetale e postnatale. A questo proposito, sono stati descritti molti modelli differenti attraverso specie diverse. 8 IUGR viene indotto da sotto nutrizione materna con una dieta ipoproteica nei roditori, 9 ablazione chirurgica o legatura del flusso ematico uterino nei roditori e cavie 10 o occlusione del dell'arteria ombelicale nella pecora. 11 Tuttavia, è evidente che nessun modello completamente ricapitola la IUGR umana. 12
In questa corrente studio metodologico, abbiamo utilizzato un approccio ben convalidato di interruzione selettivo vascolare utero-placentare in un coniglio 13-16 che non solo produce risposte cardiovascolari fetali osservati con gli ultrasuoni clinicamente 14, ma anche permette di interrogatorio della funzione cardiaca fetale con il romanzo ecocardiografia con tecnologia microultrasound del VisualSonics VEVO 2100. Mentre Doppler di fetoplvasi acental rimane la pietra angolare della corrente sorveglianza prenatale di feti IUGR 17, ecocardiografia funzionale viene sempre più utilizzato per fornire nuove intuizioni in fisiopatologia della malattia e di valutare il benessere fetale. 18 Di conseguenza, qui prendiamo questi progressi della ricerca clinica e descriviamo un modello animale che porti non solo questa sofisticazione di imaging, ma fornisce anche la piattaforma sperimentale per studiare percorsi meccanicistici e nuove terapie.
Il seguente protocollo sperimentale è stato approvato dal comitato etico degli animali, Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, Belgio. Abbiamo seguito descritto precedentemente procedura chirurgica 13 tra cui alcuni cambiamenti metodologici, soprattutto nelle procedure di anestesia.
1. Indurre ritardo di crescita intrauterino (IUGR)
2. Esecuzione ecocardiografia fetale e Pulsed-Doppler ad ultrasuoni
Velocità del flusso d'onda (FVW) dell'arteria ombelicale si ottengono individuando i vasi ombelicali con color Doppler e poi mettendo la pulsato cancello campione Doppler sopra l'arteria ombelicale su un loop privo di cordone ombelicale. L'25 dell'arteria cerebrale media (MCA) è FVW situato ponendo il campione Doppler pulsato cancello appena oltre l'origine MCA volta circolo di Willis si trova dal color Doppler. 26 Il dotto venoso (DV) FVW è ottenuto ponendo il campione Doppler pulsato cancello nella porzione prossimale del DV visto con color doppler in cui ha origine dalla vena ombelicale intraepatica sia in una vista sagittale o trasversale del feto. 26 L'indice di pulsatilità (PI) è calcolata in linea utilizzando il software di analisi cardiovascolare VisualSonics.
Una crescita asimmetrica limitato feto e la placenta dalla legatura vascolare utero-placentare è paragonato a un normale controllo del feto e la placenta nella Figura 1F. Crescita asimmetrico è confermato dalla riduzione del peso alla nascita neonatale e aumento della circonferenza della testa: il rapporto circonferenza addominale a controlli. Risultati rappresentativi di feto-placentare studi Doppler sono mostrati in Figura 2. Viene mostrato un modello normale a bassa resistenza di flusso telediastolico positivo in un feto di controllo. Con il progressivo aumento della resistenza placentare visto nei feti IUGR, assenza e poi invertito fine flusso diastolico è evidente. Figura 3 dimostra una normale resistenza cerebrale media segnale ad alta Doppler dell'arteria in un feto sano e positivo un'onda dotto venoso nello stesso feto. Nei feti IUGR, un aumentato indice di pulsatilità del dotto venoso e un'inversione di un'onda può essere visto. 14 Rappresentante dei risultati da M-mode ecocardiografia fetale vengono riportati in Figura 4. Questa vista laterale permette di calcolare diametri ventricolari e volumi interni. La vista apicale permette di calcolare TAPSE e MAPSE. Figura 5 mostra macchiolina di tracciamento dei vettori di velocità e le conseguenti curve di deformazione regionale per calcolare deformazione, velocità di deformazione, spostamento e velocità.
Figura 1. Tecnica chirurgica di creazione di IUGR in un modello di coniglio A: laparotomia mediana esponendo guaina del muscolo retto, freccia = ghiandole mammory, B:. Accesso sicuro nella cavità addominale; C: freccia = utero-placentare vasi che alimentano gestazionale sac; D: metodo di sutura, E: freccia = legatura completa di vaso utero-placentare, F: controllo rappresentativo e IUGR feto e la placenta.
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Figura 2. Doppler dell'arteria ombelicale A: flow positivo a fine diastole (FES); B:. Assente flusso telediastolico (AEDF); C: Reversed flusso telediastolico (REDF).
Figura 3: Doppler del dotto venoso, s = s onda (ventricolare sistolica contrazione), d = d onda (diastole ventricolare precoce), a = un'onda (contrazione atriale); B:. Doppler dell'arteria cerebrale media .
Figura 4. Modalità M ecocardiografia A:. Laterale quattro camere, LVID = ventricolo sinistro diametro interno, IVSD = diametro del setto intraventricolare, RVID = destra ventricular diametro del setto, ESD = fine sistolica diametro, EDD = fine diametro diastolico; B: vista apicale dimostrando tricuspide anulare Escursione sistolica del piano (TAPSE); C: vista apicale dimostrando mitralica anulare Escursione sistolica del piano (MAPSE).
Figura 5. Fetal analisi ceppo cardiaco A: Regione di interesse definito da endo-ed epi-cardium del ventricolo sinistro, B:. Curve di velocità di deformazione di sei segmenti miocardici, SR = picco sistolico velocità di deformazione; C: curve sforzo dei sei segmenti miocardici, Str = picco di tensione sistolica. Movimento cardiaco descritto da modalità M dimostrando fine diastole (ED) e di fine sistole (ES). Clicca qui per ingrandire la figura .
Abbiamo utilizzato un approccio precedentemente convalidato di ridurre chirurgicamente il flusso sanguigno utero-placentare in un coniglio per la produzione di IUGR 13-16 e poi esaminando la funzione cardiaca fetale 14 per descrivere la tecnologia microultrasound e l'analisi della funzione cardiaca disponibile sul VisualSonics VEVO 2100. La capacità di riprodurre feto-placentare Doppler variazioni di feti IUGR umani in un piccolo modello animale e poi per consentire l'esame della funzione cardiaca mediante ecocardiografia recentemente descritto è probabile che il progresso ricerca cardiaca fetale in maniera clinicamente rilevante.
Modelli piccoli animali comunemente si affidano a materna restrizione calorica o basso consumo di proteine 9, comunque questi sono limitati da una incapacità di dimostrare una riduzione del flusso di sangue placentare, il meccanismo principale di IUGR nei paesi sviluppati. 27 Inoltre, chirurgica bilaterale dell'arteria uterina legatura nei ratti, mentre comunemente riportato, non riproducibile provocare in restrizione della crescita. 28 In questa metodologia attuale in feti di coniglio, ci mostrano insufficienza placentare ad essere evidente da un flusso telediastolico assente o invertita del Doppler dell'arteria ombelicale (UA AREDF), in linea con i risultati ecografici in IUGR umana. È stato dimostrato sperimentalmente che una maggiore resistenza in questo segnale Doppler riflette giù impedenza flusso al flusso di sangue nel letto vascolare placentare ed è indicativo di insufficienza placentare 29 La presenza di UA AREDF è evidente quando 50 -. 70% della vascolarizzazione dei villi è disfunzionale . 30,31 Clinicamente, UA AREDF è un potente predittore di ipossia e scarso esito perinatale, e non vi è il livello 1-prova per sostenere il suo uso nella gestione della gravidanza ad alto rischio 17.
In questo modello, se si osserva UA AREDF il ricercatore può essere sicuri che la chirurgia primaria è riuscito a produrre una grave insufficienza placentare e che ulteriori ecocardiografoic valutazione è probabile che sia fruttuoso. Ecocardiografia fetale ha recentemente ramificata da un dominio prevalentemente diagnostica delle anomalie congenite ad ora fornire valutazioni funzionali di dettaglio della funzionalità cardiaca. Sia Doppler 18 e M-mode possono essere usate per valutare la funzione ventricolare fetale e ricavare misure di portata cardiaca. 32 Più recentemente, nuovi indici di performance cardiaca nel feto sono stati descritti come speckle tracking e la misura della deformazione 33, l'indice di prestazione 24,34 miocardica, Doppler tissutale 35 e tecniche tridimensionali (3D). 32 Una caratteristica importante di questo studio è che questi recenti progressi possono essere eseguite anche su questo modello di coniglio su piccola scala utilizzando il Visualsonics VEVO 2100 microultrasound e software di analisi della funzione cardiaca. Inoltre, come precedentemente descritto 14 questo modello permette anche la valutazione della risposta emodinamica fetale in altre vascolare territsori, in particolare l'arteria cerebrale media, dotto venoso e aortica istmo, che vengono utilizzati ampiamente nella pratica clinica in sede di esame del feto crescita limitata. 36 Allo stesso modo, gli effetti della somministrazione di glucocorticoidi in preparazione per la nascita pretermine possono essere esaminati anche 37., 38 Questo modello di coniglio offre ulteriori vantaggi in termini di controlli interni nel corno opposto dell'utero, una simile placentation villi e hemochorial di gravidanza 13, a basso costo, disponibilità e relativamente facile maneggevolezza.
Ci sono, tuttavia, alcune limitazioni di questo modello che devono essere affrontate. La limitazione principale è iatrogena bradicardia fetale durante l'ecocardiografia. Maternamente somministrato per inalazione isoflurano può causare bradicardia fetale 39 e dovrebbe essere ridotto al minimo o, come nel nostro caso non è usato a tutti durante l'ecocardiografia. Invece, abbiamo sostituito questo per una infusione endovenosa di ketamina exilazina, che è stato recentemente dimostrato nei conigli non alterare la pressione arteriosa media 40, mantenendo in tal modo presumibilmente placentare (e quindi fetale) perfusione. Nonostante questo approccio, esposizione del sacco gestazionale all'ambiente esterno, la manipolazione e la pressione dal trasduttore di ultrasuoni possono tutti causare temporaneamente bradicardia fetale. Descriviamo nei modi metodo per ridurre al minimo questo effetto, però per ottenere risultati accurati crediamo ecocardiografici e feto-placentare ultrasuoni Doppler sono migliori limitato a circa 5 minuti di esposizione totale. Con le tecniche ecocardiografiche sempre più complesse e curve di apprendimento ora descritte nella letteratura clinica 41, una pianificazione meticolosa è richiesto in anticipo per garantire risultati standardizzati. Molte delle misurazioni ecocardiografiche descritti in questo studio, per esempio valvolare anulare Escursione sistolica del piano di monitoraggio e speckle con l'analisi di deformazione, non stabilite nella corrente pratica clinica ostetrica, nonostante °uso EIR in cardiologia per adulti. 42,43 Tuttavia, dato il recente interesse di ricerca in queste nuove misure in medicina fetale, abbiamo scelto di includerli nella nostra metodologia di informare i ricercatori che sono fattibili per ottenere quando si utilizza questo modello di coniglio. L'analisi di questi parametri specifici in feti IUGR è oltre lo scopo di questo studio metodologico. Un'altra limitazione riguarda la tendenza naturale del coniglio per IUGR in base alla posizione fetale 44, pertanto si raccomanda la ovarico ben perfuso e finisce vaginali di ogni corno per il caso di assegnazione del feto. Inoltre, in questa metodologia, di età gestazionale di 25 giorni è usato per indurre chirurgicamente IUGR. Questo si basa su esperimenti riusciti precedentemente descritti, tuttavia il tasso di mortalità previsto è del 50%. 13,14, infine, le dimensioni del feto preclude strumentazione cronica che è utile nei modelli pecore per il posizionamento di sonde di flusso emodinamico per successive misurazioni non-eutanasia e ripetereed il prelievo di sangue. 11 In conclusione, legatura selettiva dei vasi uteroplacental per produrre IUGR nel coniglio con successivo esame microultrasound della funzione cardiaca rappresenta un modello animale che è coerente con la pratica clinica contemporanea e quindi utile ai ricercatori traslazionale bidirezionali.
L'autore professor Jan D'hooge ha un accordo di ricerca con VisualSonics. Gli autori restanti non hanno informativa.
Questo lavoro è supportato da un Hamilton-Fairley NHMRC Fellowship (RH, AL); Operational Support Program Infrastrutture del Governo del Victoria (RH, EW) e la Curie Industria-Academia Partnership Marie e percorsi concedere il patrocinio della Commissione Europea (ME, PD) . Gli autori desiderano ringraziare il Dott. Andre Miyague, dott.ssa Francesca Russo, la signora Rosita Kinnart e il signor Ivan Laermans per la loro competenza tecnica nella produzione di questo video.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Ketamine | Ceva Sante Animale | http://www.ceva.com/en | |
Xylazine | Ceva Sante Animale | http://www.ceva.com/en | |
Depot Provera | Pharmacia Upjohn | ||
Penicillin G | Kela Pharma | http://www.kela.be | |
Lidocaine | B Braun Medical | http://www.bbraun.com/ | |
Temgesic | Schering-Plough | http://www.merck-animal-health-usa.com/ | |
Isolurane | Isoba Vet; Abbott Laboratories Ltd | http://www.abbottanimalhealth.com/index.html | |
Ethicon | Johnson and Johnson | http://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures | |
Ethicon | Johnson and Johnson | http://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures | |
Ethicon | Johnson and Johnson | http://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures | |
VEVO 2100 | VisualSonics | SN100-0032 | http://www.visualsonics.com/ |
Aquasonic Gel | Parker Laboratories | 01 02 | http://www.parkerlabs.com/ultrasound_products.html |
Nellcor N-20PA Pulse oximeter | Covidien | http://www.nellcor.com/prod/PRODUCT.ASPX?S1=POX&S2=MON&id=282&V |
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