マウスにおける右心室拡張期パラメータの心エコー測定

ここでは、マウスにおける頂点4チャンバービューを得るための2つの位置を説明し、比較する。これらの位置は右心室機能の定量化を可能にし、同等の結果を提供し、交換可能に使用することができる。

拡張期機能不全は、圧力過負荷の条件に関連する右心室(RV)リモデリングの顕著な特徴である。しかし、RV拡張関数が実験研究で定量化されることはめったにない。これは、げっ歯類の頂点4室ビューにおけるRVの視覚化における技術的な困難が原因である可能性があります。ここでは、RV拡張期機能を評価するためにマウスにおける頂点4チャンバービューの可視化を容易にする2つの位置について説明する。

頂点の4部屋の眺めはマウスの固定プラットホームを左に、そしてかき回して(LeCa)、または右および頭蓋(RiCr)に傾けることによって有効になる。どちらの位置も同等の品質の画像を提供します。2つの位置から得られたRV拡張期関数の結果は有意に異なっていない。どちらのポジションも、実行が容易です。このプロトコルは、公開されたプロトコルに組み込むことができ、RV関数の詳細な調査を可能にします。

拡張期機能不全は、右心室(RV)^改造1の顕著な特徴であり、圧力過負荷状態2に関連している。心エコー検査(EchoCG)は、RV拡張期機能障害3、4の特徴付けに使用することができる。小動物心エコー検査の最近の発展にもかかわらず、拡張期パラメータの測定はめったに報告されない。これに対し、収縮期機能の測定は、トランスジェニックマウス5の特性評価、ならびに治療^応答6の評価に広く用いられる。

これは、頂点の4チャンバービューからの拡張期パラメータの測定の難しさによって部分的に説明することができます。この位置の心臓の視覚化は固定のプラットホームLeCaかRiCrを傾けることによって促進することができる。これらの操作が使用された場合でも、心エコー学者は、彼らの原稿4、7でそれらを報告しません。したがって、これらの操作が同等の結果を提供するかどうかは不明です。さらに、これはまた、マウスのためのこの位置の標準化された命名法の開発を妨げる。

本研究の目的は、頂点4チャンバービュービジュアライゼーションの2つの位置を記述し、その結果を比較することにあった。2つの位置の違いを決定するために、タンタルクリップが肺動脈の部分的閉塞につながるマウス肺動脈バンディング(PAB)モデルを利用した。この閉塞は右心室の改造および機能不全をもたらす。PAB 操作の詳細については、以前に公開された作業³を見つけることができます。クリップが肺動脈の隣に置かれたシャム操作マウスを比較するために使用した。EchoCGの調査は、30MHzスキャンヘッドを備えた撮像システムを用いて3週間術後に行った(両方の材料表を参照)。マウスと超音波ビームとの間の位置および向きの説明のための命名法は、周ら^ら7によって説明されているように使用される。

この研究は、動物実験に関する国内規制およびEU指令2010/63に従って行われた。ブリタイン^ら8によって前述したように機器を準備します。

1. マウスの準備

1. 12~13週齢の雄C57Bl6/Jマウスを取得し、12時間の光/暗いサイクル、一定の室温で、および実験開始まで、標準的な実験室のチョウと水へのアドリビタムアクセスでそれらを収容する。
2. 研究所が承認した全身麻酔を使用してマウスを麻酔し、つま先のピンチに対する応答の欠如を確認します。イソファラン0.8%~1.2%の軽度の麻酔下で、加熱されたプラットフォームでマウスを固定します。その心拍数と温度の連続的な監視のために、その四肢に電極ゲルを適用します。
3. 脱毛クレームを使用して、マウスの胸の毛を脱毛します。胸部の圧力を減らすために、胸部に直接超音波カップリングゲルを適用しないでください。むしろ、トランスデューサの先端にゲルの層を適用します。

2. 画像取得

1. プラットホームの左および最も高い傾きを持つ頂点の4部屋の眺め
   1. マウスの準備の後、10°-15°でプラットフォームを左にアングレートし、10°-15°で口頭で。
   2. トランスデューサを頂点の上に置き、撮像面~45°を経て、超音波ビームの中心軸を頭蓋に向け、後部、左に配置して、頂点4チャンバービューを得た。Bモード/2-Dイメージを有効にするには、Bモードボタンを押します。
      注:トランスデューサは手動で保持することも、ステージで固定することもできます。「Bモード」という用語は、より身近な用語「2次元」(2-D)の代わりに使用されたイメージングシステムに由来し、プロトコル全体で使用される。
   3. 音響ウィンドウ内の次の構造の外観を探します:左心室(LV)、左心房(LA)、RV、右心房(RA)、僧帽弁(MV)、および三尖弁(テレビ)。
   4. コロナ平面でイメージング平面を操作し、両方の心室が最も長い次元で視覚化され、両方の心房が見えるまで、中心軸を中心軸の周りに時計と反時計回りに回転させます。これは4つのチャンバービューです(図1)。
   5. 録画を保存するには、Cine ストアボタンを押します。
   6. [スキャン/フリーズ]ボタンを押してシステムを一時停止します。
2. 経三尖血流速度の測定
   1. [スキャン/フリーズ]ボタンを押してシステムをアクティブにします。
   2. オーバーレイボタンを数回押して、PW(パルスウェーブ)モードのサンプルボリュームをアクティブにします。
   3. 得られた4チャンバービューを維持しながら、流入速度(EおよびAピーク速度)の測定のための三尖弁の開口部でサンプル体積を位置付けるためにトラックボールを使用する。
   4. 流入速度(EおよびAピーク速度)の測定のためのPWモードボタンを押します。
      注:三尖弁はこの位置で視覚化することが困難であるため、いくつかの測定を行うことは、サンプル体積を血流と正しく整列させるのに役立ちます。ドップラービームと血流方向の間の最小入射角でドップラーサンプリングを実行します。得られた血流プロファイルは、次の基準に対応する必要があります: 1) 第1ピークが2番目よりも低いM字形に似た流入プロファイル。2)インスピレーションで振幅の増加を伴う呼吸変調;3)いくつかの測定における速度の最大振幅(図2)。
   5. Cineストアボタンを押すと、最適化された録画が保存されます。
   6. [スキャン/フリーズ]ボタンを押してシステムを一時停止します。
3. 三尖環状平面収縮期筋エクスカーションの測定(TAPSE)
   1. [スキャン/フリーズ]ボタンを押してシステムをアクティブにします。
   2. Bモードボタンを押してBモードに切り替えます。正しい 4 部屋ビューを取り戻すために、イメージに対するいくつかの操作が必要な場合があります。
   3. オーバーレイボタンを数回押して、Mモードのサンプル音量をアクティブにします。トラックボールを使用して、サンプルボリュームを三尖塔環の横部に合わせます。トラックボールを使用してサンプルボリュームのエッジを引っ張ることによって、心臓周期中の心臓運動の振幅全体をカバーするようにサンプルボリュームの長さを整列させる。
   4. Mモードボタンを押してMモードを有効にします。三尖性環状の動きは波として現れるはずです(図2)。
   5. 録画を保存するには、Cine ストアボタンを押します。
   6. [スキャン/フリーズ]ボタンを押してシステムを一時停止します。
4. 組織ドップラーパラメータの測定
   1. [スキャン/フリーズ]ボタンを押してシステムをアクティブにします。
   2. Bモードボタンを押してBモードを有効にします。
      注:コロナ平面の角度と回転クロックによる操作の一部は、画像の中心軸を中心に反時計回りに、正しい 4 部屋のビューを取り戻す必要があります。
   3. オーバーレイボタンを数回押して、TDI(ティッシュドップラーイメージング)のサンプルボリュームをアクティブにします。トラックボールを使用して、サンプルボリュームを三尖塔環状の横部に合わせ、RV自由壁が三尖弁と角度を作成します。トラックボールを使用してサンプルボリュームのエッジを引っ張ることによって、サンプルボリュームを調整して、収縮期と環状の極端な位置の両方を含めます。
   4. ティッシュボタンを押してTDIモードを有効にします。
      注: TDI 記録の黄色のトレースは、次の基準に対応しているように見えます:1) 反転された M 字形に似た記録。2)収縮期の間に明確に区別可能なE'とA'ピークとS'ピーク;3)いくつかの測定における速度の最大振幅(図2)。
   5. Cineストアボタンを押すと、最適化されたイメージが記録されます。
   6. [スキャン/フリーズ]ボタンを押してシステムを一時停止します。
5. プラットホームの右および頭蓋の傾きが付いている頂点の4部屋の眺め
   1. プラットフォームを10°~15°で右に接し、10°~15°で頭蓋をします。LeCa ステップ(手順 2.1、2.2、2.3、および 2.4)の前のセクションで説明したように測定を実行します。
      注:調査の間、イソファランはマウスの心拍数を400〜440 bpmに保つために0.〜1.2の間で力を入れるべきである。この範囲では、経三頭筋血流および組織ドップラー(DTI)速度の別々のピークが測定可能である。熱損失がヘモダイナミクスに及ぼす影響を避けるために、データが記録され、分析がオフラインで実行されます。分析には、終了時に取得されたシグナルのみが使用されます。3 ~ 5 のハートビートの測定値が平均されます。

頂点4室の視野は、マウスでは得ることが困難である。したがって、プラットフォーム位置の操作は、胸郭の位置を変更することによって心臓を視覚化するのに役立ちます。プラットフォームを左右に傾けると、音響ウィンドウが改善され、Bモードで同等の品質の画像が提供されました(図1)。正しい位置を取得した後、PWモード、M-モード、およびTDIモードでの測定値は、同等の品質の画像を提供しました(図2)。拡張期パラメータの測定は、シャムおよびPAB操作マウスに対して行った(表1)。両方の位置(RiCrおよびLeCa)は拡張期パラメータで同様の結果を与えた(表2)。さらに、両方の位置でのEchoCG調査は、シャムとPABグループの類似した違いを明らかにしました(表2、Dunnetのテスト)。相関分析は、これら2つの容易な位置から得られた値間の良好な一致を明らかにした(図3)。この研究のために動物の小さなグループが使用されたので、非パラメトリック試験は9、10を適用しました。分析されたパラメータの観測内変動は、以前に³.

図 1:頂点4室ビューの代表的な画像。頂点の4部屋の眺めはマウスの固定プラットホームを左に、そしてかき回して(LeCa)、または右および頭蓋(RiCr)に傾けることによって有効になる。LA = 左アトリウム;LV = 左心室;RA = 右アトリウム;RV = 右心室。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

図 2: TAPSE、TDI、および経三尖流の流量測定の代表的な画像は、2つの容易な4チャンバービュー位置から得られた。TAPSE = 三尖体環状平面収縮期の遠足;E' = 右心室弛緩速度の初期ピーク;A' = 右心室弛緩速度の後期ピーク;S' = 右心室収縮の速度;E = 拡張期トリカスピッド流入の初期ピーク;A = 拡張期トリカスピッド流入の後期ピーク。インスピレーション(Insp)での経頭筋血流プロファイルの変化に注意してください。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

図 3: 2つの容易な頂点位置から得られたデータの相関分析。相関分析は、非パラメトリックスピアマンのテストを用いて行った。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

表1:手術3週間後の操作群の特徴付け。RVFW = 右心室自由壁の厚さ;VTI = 速度時間間隔。

表2:左の動きまたは右頭蓋プラットフォームの傾きによって促進された頂点4チャンバービューから得られた結果の比較。EchoCG由来RV機能パラメータが示されている。すべてのマウスが両方の位置で調査されたので、符号付きランクウィルコクソン検定はグループ内比較に使用されました。^§ p > 0.05 リクルとルカの間。クルスカル・ウォリス検定は、ダンネットのポストホックテストに続いて、複数のグループ比較に使用されました。選択した 2 つのグループ間比較の結果が表に表示されます。* p < 0.05, ** p < 0.01.PAB = 肺動脈バンディング;LeCa = 左の動き;RiCR = 右頭蓋チルト;E = 拡張期トリカスピッド流入の初期ピーク;A = 拡張期トリカスピッド流入の後期ピーク;TAPSE = 三尖体環状平面収縮期の遠足;e' = 右心室弛緩速度の初期ピーク;a' = 右心室弛緩速度の後期ピーク;S' = 右心室収縮の速度;HR = 心拍数;bpm = 1 分あたりの拍数。

心エコーRV機能およびパラスター位置からの寸法評価はよく記載されている。対照的に、マウス心エコー検査における頂点位置は、技術的な困難のために部分的に無視されてきた。水平プラットフォーム位置を用いると、4チャンバビューイメージングに十分な音響窓を得ることは困難である。この位置のイメージ投射を容易にするために、プラットホームは左に傾くことができ、患者の左側の位置に類似した操作である。これは、それによって音響窓を改善し、心臓の左方向とより優れた位置にする必要があります。したがって、LeCaは、アピカルビジュアライゼーションのための標準化された位置です。しかしながら、マウスの約30%~35%において、この位置の画質が不十分な場合がある。ここでは、RiCr位置でのイメージングが役立ちます。

これらの位置から、経三尖血流速度(EおよびA)および組織ドップラー速度(E'およびA')を測定し、RV拡張期機能に関する情報を提供することができる。我々は、2つの位置から得られたTDIパラメータ間の良好な相関を観察した。満足のいくものはEの相関であった。一般に、経三頭筋血流プロファイルの可視化は、ここで提示されるプロトコルの最も困難な部分であり、最も高い変動性を示した。組織ドップラーによるTAPSEおよびS'の測定は、RV収縮機能の推定値を提供した。しかし、最近の知見に照らして、TAPSEの生理的意味は明^{らかではない11.}圧力過負荷の条件では、拡大されたRVの横部は胸骨によって部分的に覆われていて、この^位置3から完全に見えないため、頂点位置からの収縮のRV分画領域を日常的に測定しません。したがって、マウスにおける頂点位置の可視化は、診療所で日常的に使用されるパラメータの測定を可能にし、それによって、より完全な機能特性化を可能にするより多くの情報を提供する。

ひずみ、ひずみ速度分析、および斑点追跡心エコー検査は、心臓^超音波12の新規モダリティである。その高感度は初期段階で心臓機能障害^を検出することができ、^死亡率14を予測する力を持っています。したがって、その応用は実験的研究においても保証される。残念ながら、マウスでは、RV自由壁は胸骨の影の後ろに部分的に隠されており、ひずみの分析を妨げる可能性があります。さらに、汚れ分析には、自由な壁全体の良好な画質と可視化が必要です。

心血管系は、圧受容器^機構15を活性化することにより姿勢の変化に迅速に反応する。したがって、プラットフォームの頭蓋チルトは、測定された心臓パラメータの反射変化を引き起こすことが期待できます。実際、ヘッドアップとヘッドダウンチルト位置の両方が、^マウス16において心拍数および心臓電気軸に過渡的変化を引き起こした。90°のヘッドアップチルトは心拍数の増加を引き起こしますが、90°のヘッドダウンチルトは一過性および統計的に有意でない徐脈を引き起こしました。対照的に、どちらの方向にもマウスを10°~15°傾けすることをお勧めします。姿勢のこれらの軽度の変化は、測定可能なヘモダイナミクスのパーターバンを引き起こさなかった。

マウスにおけるLV拡張期機能は、研究対象の別の領域である。本研究では試験されていないが、ここで提示されるプロトコルはLV拡張期関数の定量に使用できるはずである。

小動物EchoCGの理論的および実用的な限界は、他の場所で詳細に説明されている8.このプロトコルでは、測定は400-440 bpmの心拍数で行われます。この心拍数の範囲では、EおよびA速度ピークおよびTDI指数の測定が可能である。心拍数が高いほどピークが合体し、定量化が不可能になります。マウスの生理的心拍数は500~600bpmであるため、このプロトコルで使用される心拍数はかなり低い。それにもかかわらず、この心拍数範囲の測定値は信頼できるように見え、生理学的および機能不全の型式3を区別することを可能にする。

マウスの4チャンバービューからのRV機能パラメータの評価を容易にする2つの位置のプロトコルについて説明した。位置は同等の結果を提供し、同じ意味で使用できます。

著者は何も開示していない。

この研究は、ルートヴィヒ・ボルツマン肺血管研究所の資金提供を受けた。