Method Article
This protocol provides a detailed description of the echocardiographic approach for comprehensive phenotyping of heart and heart valve function in mice.
The aim of this manuscript and accompanying video is to provide an overview of the methods and approaches used for imaging heart valve function in rodents, with detailed descriptions of the appropriate methods for anesthesia, the echocardiographic windows used, the imaging planes and probe orientations for image acquisition, the methods for data analysis, and the limitations of emerging technologies for the evaluation of cardiac and valvular function. Importantly, we also highlight several future areas of research in cardiac and heart valve imaging that may be leveraged to gain insights into the pathogenesis of valve disease in preclinical animal models. We propose that using a systematic approach to evaluating cardiac and heart valve function in mice can result in more robust and reproducible data, as well as facilitate the discovery of previously underappreciated phenotypes in genetically-altered and/or physiologically-stressed mice.
Yaşlanma Kardiyovasküler kalsifikasyon 1 ilerici artış ile ilişkilidir. Hemodinamik olarak önemli aort darlığı 65 2 yaşın üzerindeki nüfusun% 3 etkiler ve hatta ılımlı aort darlığı (3-4 m / s pik hız) olan hastaların% 40'tan az bir 5 yıllık olaysız sağkalım 3.. Halen, orada aort kapak kalsifikasyonu ilerlemesini yavaşlatmak için etkili tedaviler ve cerrahi aort kapak replasmanı ileri aort darlığı 4 için kullanılabilir tedavidir.
Başlatılması ve aort kapak kalsifikasyonu ilerlemesine katkıda mekanizmaların daha derin bir anlayış kazanıyor amaçlayan çalışmalar aort kapak darlığı 5, 6 yönetmek için farmakolojik ve cerrahi olmayan yöntemlerle doğru hareket önemli bir ilk adımdır. Genetikly-değiştirilmiş fareler çeşitli hastalıklara katkıda bulunmak ve şimdi aort darlığı 6, 7, 8 biyolojisi anlamaya yönelik mekanik çalışmalar ön plana geliyor mekanizmaların anlayışımızı geliştirilmesinde önemli bir rol oynamıştır. Gibi diğer kardiyovasküler hastalıklar aksine ateroskleroz ve kalp yetmezliği-damar ve ventrikül fonksiyonunu değerlendirmek için standart protokoller köklü-orada farelerde kalp kapak fonksiyonunun in vivo feno ilişkilendirilmiş benzersiz zorluklar çoğunlukla vardır. Son yorumları sayıda görüntüleme ve kemirgenler 9, 10, 11 valf fonksiyonunu değerlendirmek için kullanılan invaziv modalitelere avantajları ve dezavantajları konusunda kapsamlı tartışmalar sağlanan olsa da, bugüne kadar, biz bir COMPRE sağlayan bir yayının farkında değildirmlam, adım-adım farelerde fenotiplendirme kalp kapak fonksiyonu için protokol.
Bu yazının amacı, farelerde kalp kapak işlevi fenotipe yöntem ve protokolleri tanımlamaktır. Tüm yöntemler ve prosedürler Mayo Kliniği Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından onaylanmıştır. Bu protokolün temel bileşenleri anestezi derinliği, kalp fonksiyonunun değerlendirilmesi ve kalp kapak fonksiyonlarının değerlendirilmesini içerir. Biz bu raporun sadece kalp kapak hastalığı alanında araştırma peşinde ilgilenen araştırmacılar rehberlik hizmet etmeyecek, aynı zamanda bu hızla büyüyen alandaki veri tekrarlanabilirlik ve geçerliliğini sağlamak için protokol standardizasyon ile ilgili ulusal ve uluslararası diyalog başlatmak umuyoruz. Önemli olan, yüksek çözünürlüklü ultrason sistemlerini kullanarak başarılı görüntüleme (yaygın sonografi kullanılan ve terminoloji) sonografi ilkelerinin bir çalışma bilgi, temel Princip bir anlayış gerektirirkalp fizyolojisi ve sonografi ile önemli bir deneyime les kemirgenlerde kardiyak fonksiyonların doğru ve zaman verimli değerlendirilmesi için izin vermek.
1. Malzemeler ve Ekipmanları (Tablo 1 ve Şekil 1) hazırlayın
2. Anestezi Görüntüleme ve İndükleme Fare hazırlayın
NOT: B-mod / 2-D, M-mode ve Doppler (spektral pulsed-wave Doppler ve renkli Doppler görüntüleme): görüntüleri elde kullanılan üç ultrason yöntemleri vardır. Parasternal ve apikal pencereler (Şekil 2): Kalp ve kalp kapakçıklarının görüntüler elde etmek için kullanılan iki temel dönüştürücü pozisyonu vardır.
Aort Valve 4. Değerlendirme (AV) Fonksiyon
NOT: aort kapak fonksiyonunun değerlendirmeler vananın nitel değerlendirmeler (örneğin, algılanan doruk kalınlığı artmış nedeniyle kapak kalsifikasyon ekojenite ve varlığı ya da renkli Doppler kullanılarak mitral yetersizlik jetleri yokluğu) ve kapak fonksiyonu nicel tedbirler içermektedir (örneğin, zirve transvalvüler hız ve doruk ayrım mesafesi).
Mitral Kapak 5. Değerlendirme (MV) Fonksiyon
NOT: mitral kapak fonksiyonunun değerlendirilmesi vananın nitel değerlendirmeler (örneğin, başına içerirnedeniyle kapak kalsifikasyonu, varlığı veya renkli Doppler kullanılarak yetersizlik jetleri) ve kapak fonksiyonu nicel tedbirlerin yokluğu Alınan doruk kalınlığı artmış ekojenite.
Sağ taraflı Kalp Kapak Fonksiyon 6. Değerlendirme
NOT: triküspit ve pulmoner vanalar sağ taraflı kalp kapakçığı içermektedir. pulmoner kapak Parasternal uzun ve kısa eksen hem görünümlerde görüntülenebilir ise triküspid kapak kolayca, apikal uzun eksen görünümünde görülebilir.
Kalp Fonksiyonu 7. Değerlendirilmesi
Not: kalp fonksiyonu değerlendirilmesi, sol ventrikül kasılmasının kalitatif değerlendirmeler içeren (örneğin, ejeksiyon fraksiyonu, bölgesel duvar hareket anormalliği ve duvarların algılanan kalınlığı görsel tahmini) ve sol ventrikül kantitatif tedbirler fonksiyonu (örn ejeksiyon fraksiyonu, sol ventrikül kütlesi, sol ventrikül diyastolik fonksiyonu ve miyokard performans indeksleri).
8. Son Adımlar
rutin hayvan kalp ultrason görüntülemede elde edilen görüntü örnekleri Bu yazıda yer almaktadır. Hayvanın göğüs dönüştürücü yerleştirme bir illüstrasyon okuyucu dönüştürücü açıklandığı gibi görüntüler elde etmek için konumlandırılmış nerede net bir anlayış vermek için sağlanmıştır. ultrason laboratuvar set-up bir fotoğraf da uygun ekipman, özellikle kullanılacak ultrason dönüştürücü ve anestezi yönteminin önemini vurgulamak dahildir. 2D / B-mod, M-mode ve normal ve anormal vanalar, sağ ve sol ventriküller ve aort kökü renk ve Doppler görüntüler düzgün etiketli. Strain-rate görüntüleme rutin olmasa da, bir örnek de dahildir.
Mitral yetersizliği s sırasında vananın karşısında yüksek, genellikle olmayan laminer kan akış hızı (mozaik boyama) ile karakterize edilirystole (Şekil 5). EKG izleme QRS kompleksinin sonra meydana gelen MV karşısında sol atrium, sol karıncıktan böyle bir mozaik renkli Doppler akım paterni varlığı, MR kesin bir tanı için izin verir. Bu aort kapak yetersizliği ve / veya sol ventrikül disfonksiyonu yokluğunda oluştuğunda, bu izole mitral kapak prolapsusu olarak karakterize edilebilir. sol ventrikül önemli dilatasyon (nedeniyle kalp yetmezliği veya anestezi aşırı derinliğini deneysel kaynaklı için) varsa, bu iskemik mitral yetersizliği (veya yetersizliği, kardiyak disfonksiyona sekonder) olarak karakterize edilebilir. Bir nabızlı spektral Doppler görüntüleme, kan akışının bir kaçak jetinin varlığını ve zamanlamasını teyit etmek için kullanılabilir.
Normal aort kapağı açın ve her kardiyak döngüsü sırasında yeterince yakın üç ince, esnek dişçiklidir. Aort kapak doruk ayırma 2D-güdümlü ölçülüruzun eksen görünümünde aort kapağının M-mod. Elektronik kaliperler sol aort zirve ön kenarına doğru aortik doruk (Şekil 3) ön kenarının ölçmek için kullanılır. Normal farelerde aort kapak doruk-ayırma mesafesi 0.9 1.3 mm'dir. Renkli Doppler sistol sırasında aort kökü valfi genelinde ve içine laminar akışını gösterir. Türbülanslı akış gibi aort kapak yetersizliği gibi arttığı akışının şartlarında takdir ya da aort darlığı gibi basınç artırılabilir. Bu çıkış yolunda mozaik boyama olarak gösterilmiştir. aort kapak yetersizliğinin bile küçük miktarlarda nedeniyle hiperdinamik kalp fonksiyonu için zirve transvalvüler hızında önemli artışlar neden olabilir ve ventrikül ön artmış sol. 1.50 m / s 0.90 m / s normal fareler aralıklarında Tepe aort hız. > 5 m Tepe aort kapak hızı / s ciddi aort kapak darlığı olan farelerde kaydedilmiştir.
darbeli dalga spektral Doppler iz de pulmoner arter hemodinaminin 12 (Şekil 8) bir dizin sağlamak için kullanılabilir. Pulmoner arter hızlanma süresi pik akım hızına sistolik pulmoner arter akımının başlangıcından zaman aralığıdır. Sağ ventrikül ejeksiyon zamanı sistolik pulmoner arter sistolik akışının kesilmesi var olduğu noktaya kadar sağ ventrikül ejeksiyon başlangıcı arasındaki aralığıdır. sağ ventrikül ejeksiyon zamanına pulmoner arter hızlanma süresi oranında bir azalma ile kısaltılmış pulmoner arter hızlanma zamanı kombinasyonu (pulmoner arter veya sağ ventrikül basıncının invaziv ya da doğrudan önlemler kullanılarak teyit edilebilir) Pulmoner arteriyel hipertansiyon varlığını düşündürmektedir .
Şekil 1: Hayvan Cardiac Ultrason Laboratuvarı. Laboratuvar yüksek frekansta (30 MHz ve 40 MHz) dönüştürücüler (MS 400 ve MS 550D), izofluran difüzör, hayvan platformu, sıcaklık ve kalp atış hızı monitörü,% 1 ila 1.5% izofluran ile küçük hayvan adanmış ultrason makinesi ile donatılmıştır 1 L / dk% 100 O 2, burun konisi ve izofluran difüzör ve% 100 O 2, saç jilet, ultrason jeli, elektrot jeli, yapışkan bantlar ve kağıt havlu bağlı boru ile karıştırılır. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 2: Temel Dönüştürücü Pozisyonlar. (A) Parasternal penceresi. dönüştürücü kafa kaudal yönettiği transdüser görüntü indeksi işaretleyici ile sol parasternal sınırında yer alıyor. FrBu pozisyon om, sol ventrikül, aort kapak ve aort kökü ve pulmoner kapağın kısa eksen görünümü uzun eksen görünümü elde edilebilir. Parasternal pencereden (B), dönüştürücü kafa posterior yönettiği çentik ile, saat yönünün tersine döndürülür. Bu pozisyonda, sol ventrikül ve aort kapağına ve pulmoner vana uzun eksen görünümü kısa eksen görünümü elde edilebilir. (C) Apikal penceresi. dönüştürücü kafa kalbin tepesinde konumlandırılmış. Bu pozisyondan, sağ ve sol ventriküller mitral ve triküspit kapaklarda uzun ekseni görünümü elde edilebilir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 3: Norm içinde Aort Kapak Fonksiyon DeğerlendirilmesiKalsifik Aort Kapak Hastalığı ile Fare Aort Kapak Fonksiyon karşı el Fare. Uzun eksen görünümünde normal aort kapağının (A) 2D görüntü. Aort kapak sistol sırasında iyi açılır unutmayın. (B) M-mod görüntü normal aort kapak fonksiyonunu (kutu gibi bir görünüm) tasvir. doruk-ayırma mesafesi 1.12 mm ölçülen unutmayın. Normal aort kapağı boyunca zirve hızı (C) spektral Doppler görüntüleme 1,3 m / s meaured edildi. Düşük dansiteli lipoprotein reseptörü uzun eksen görünümünde kalsifiye aort kapağının (D) 2D görüntü eksik (LDLR - / -) ve batı diyet ile beslenen apolipoprotein B100 sadece (apo B 100/100) fare. tüberkülü, kalınlaşmış ve sistol sırasında kısıtlı açılış sonuçlanır ekojenitenin artmıştır. Aynı stenotik aort kapak gösteren (E) Bir M-mod görüntü 0,7 mm doruk ayırma mesafe ölçümü gösterir. (F <) / Strong> stenotik aort kapağı boyunca zirve hızının spektral Doppler görüntüleme 4,6 m / s meaured edildi. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 4: Normal Mitral Kapak M-mode. apikal pencereden, mitral kapak uzun eksen görünümü elde edilir. sorgulama M-mod hat mitral kapak broşür karşısında uygulanır. mitral yaprakçık kalınlığı teorik elektronik kaliperler kullanılarak ölçülebilir, ancak bu normal bir mitral kapak broşürler hareketli hızla ince, zayıf ekojenik verilen son derece zorlu olabilir ve. oklar sistolde mitral kapak broşürün M-mod işaret etmektedir. cli LütfenBu rakamın büyük halini görmek için buraya ck.
Şekil 5: Renkli Doppler Görüntüleme kullanarak Mitral Kapak Regurjitan Jet kanıtı. parasternal pencere, mitral kapak değiştirilmiş uzun eksen görünümü elde edilir. Renkli Doppler sorgulama (bir okla vurgulanan) sistol sırasında mitral kapak bir mozaik renkli jet gösterir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 6: Uzun eksen Ana Pulmoner Arter Görünüm ve Binbaşı Şubeler. Ana pulmoner arter uzun eksen görünümü (MPA) ve sağ (ECP) ve sol (LPA) dalları paraste elde edilebilir rnal pencere. Sağ ventrikül çıkış yolu (RVOT), pulmoner kapak (PV) ve aort (AO) kısmen görülmektedir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 7: Normal Pulmonik Vana tasvir M-mod görüntü. parasternal pencere, pulmoner vananın kısa ve uzun eksen görünümleri elde edilebilir. sorgulama M-mod hat pulmoner kapaktaki uygulanır. pulmoner kapak doruk ayırma (oklar) mesafe bu görünümden ölçülebilir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
10fig8.jpg "/>
Şekil 8: Pulmonik Vana karşısında Akış Pulsed-dalga Doppler Sorgulama. pulmoner arter hızlanma süresi (Paat) pik akım hızına sistolik pulmoner arter akımının başlangıcından zaman aralığıdır. Sağ ventrikül ejeksiyon zamanı (RVET) akış kesilmesi var olduğu noktaya kadar sağ ventrikül ejeksiyon başlangıcı arasındaki aralığıdır. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 9: Sol Ventrikül Kısa eksenli Görünüm tasvir M-mod görüntü. parasternal pencere, sol ventrikül kısa eksen görünümü yönünün tersine dönüştürücü kafa döndürülerek elde edildiği şekilde posterior veya dorsal görüntü indeks işaretleyici noktaları. M-modsorgulama e hattı papiller kas seviyesinde sol ventrikül boyunca uygulanır. Sol ventrikül diyastol sonu çapı (SVDSÇ), sol ventrikül sistol sonu boyut (SVSSÇ) ve ön duvar (AW) ve arka duvar (PW) kalınlıkları kolaylıkla ölçülebilir. Herhangi bir ölçümlerde papiller kas (*) dahil vermemek için dikkatli olun. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 10: Renkli Doppler Değerlendirme ve Mitral Kapak Girişi Pulsed-dalga Doppler spektral görüntü. (A) apikal uzun eksen görünümünde mitral kapak girişi renkli doppler değerlendirme gösteren resim. 2B renkli Doppler görüntü g için kritik bir araç olabilir unutmayın(Panel B tasvir) pulsed Doppler traselerin edinimi için uygun numune hacmi pozisyonunu uiding. (B) darbeli dalga Doppler ile mitral kapak girişi spektral ekran. (Apikal uzun eksen görünümünde) mitral kapak genelinde kan akışının darbeli dalga Doppler değerlendirmesi, sol ventrikül diyastolik fonksiyonu değerlendirmek için yapılır. numune hacmi mitral kapaktaki ucunda yer almaktadır. izovolumik gevşeme zamanı (IVRT), izovolümik kasılma zamanı (İVKZ), sol ventrikül ejeksiyon zamanı (LVET), ve tepe mitral hızı (E) tüm mitral kapak genelinde darbeli dalga Doppler hızları spektral ekran elde edilebilir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Fişekil 11: Septal Mitral anulus Doku Doppler Görüntüleme. apikal pencereden, mitral kapak uzun eksen görünümü elde edilir. Doku Doppler örnek hacim mitral annulus septal bölgede konumlandırılmış. zirve mitral akım hızı (Şekil 10B değişken E) ve (e zirve mitral anulus doku hızı arasındaki oran '(beyaz oklarla gösterilen) sol ventrikül diyastolik fonksiyonlarını değerlendirmek için kullanılır yaygın e / e olarak anılacaktır'). Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 12: Sol ventrikülün Strain ve Strain Oranı değerlendirilmesi. Orada mevcut uzman analiz yazılım paketleri ticari, ve strain ve strain rate değişkenleri olabiliriçsel miyokard kasılma özelliklerinin erken veya sub-klinik değişiklikler tedbirler olarak elde edilmiştir. Yukarıda gösterilen örnekler farelerde yaygın edinilmiş görüntüleme düzlemlerde radyal gerginlik ve gerilme oranı betimliyor. Bu görüntüleme uçakları (ve gerilme traselerin sonraki şekli) sık sık apikal uzun eksen ya da 4 odacıklı görünümünde elde edilen insanlarda görüntüleri, farklı olabileceğini unutmayın. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Anestezi indüksiyonu
Uygun indüksiyon ve anestezi bakım farelerde kalp kapak değişikliklerin doğru değerlendirilmesi ve kalp fonksiyonu için kritik öneme sahiptir. izofluran ve derin anestezi sonrası bu anestezik nispeten uzun wash-out zaman ortaya anestezi hızlı indüksiyon göz önüne alındığında, indüksiyon tek başına anestezi odasına kullanmayın. yukarıda detaylı olarak belirtildiği gibi yerine, hayvanlar anestezi nispeten düşük konsantrasyonlarda anestezi ve hızlı kontrollü bir indüksiyon sağlar anestezi koni, doğrudan yönlendirilir.
farelerin birçok suşu fazlasıyla en az% 1.5 izofluran de sedasyon kalır. kalp fonksiyonu üzerinde izofluran birikimli etkileri yakından Ancak, izlenmeli ve anestezik konsantrasyonu küçük düşüşler zamanla gerekebilir. Karşılıklı olarak, anestezik konsantrasyonu küçük artışlarla da ne olabilireded. Dikkatle (anestezi yetersiz derinlik düşündüren) ve artışları veya İK azalır herhangi bir hareket için hayvan izlemek; Bu anestezi derinliği hızlı ve proaktif yönetimi sağlar.
İnsanlarda aksine, izofluran farelerde HR bir artışı ortaya. sol ventrikül fonksiyon başlangıçta aşırı anestezik yönetim dönemlerinde korunmuş olsa da, İK azalmalar neredeyse yayg kardiyak kontraktilite bastırılması sekonder sol ventrikül dilatasyon tarafından takip edilmektedir. Sonuç olarak, EF azalır, transvalvüler (aort kapak ve mitral kapak) zirve akım hızları düşecek, aort kapak kapatma erken oluşur ve doku Doppler hızları azalır. Sürekli İK iyi 450 bpm üstünde kalmasını sağlamak için hayvanın fizyolojik durumunu izlemek için zorunludur. görüntüleme farelerde deneyimli olmayan kişiler, özel bir sonograf uzmanına içeren bir yaklaşım ve içinanestezi derinliğinin izlenmesi için tahsis edilmiş ikinci araştırmacı tavsiye edilir.
AV fonksiyonu analizi
Klinik Ekokardiyografi kılavuzların American Society 13 sol ventrikül çıkış yolu çapı edinimi ve darbeli dalga Doppler ile sol ventrikül çıkış yolu hızı önerilir. AVA = (CSA LVOT x VTI LVOT) / VTI AV: pik trans-aort kapak hız süreklilik denklemini kullanarak aort kapak alanı hesaplamak için adanmış sürekli dalga Doppler kullanılarak ölçülebilir shuld. Bu Doppler verilerinin yokluğunda, 2D veya 3D olarak ölçülen aort kapak deliğinin anatomik (geometrik) kesit alanı önerilir. dönüştürücü yüksek uzaysal ve zamansal çözünürlüğe sahip olmasına rağmen, aort kapak tüberkülü, sürekli kısa eksen görünümde tarif edilemez. Böylece, AV orifis alanı doğru takip edilemez. furthermore, ve belki daha da önemlisi, şu anda mevcut yüksek frekanslı küçük hayvan adanmış ultrason adanmış sürekli dalga Doppler yeteneği ile donatılmış değildir. Böylece, süreklilik denklemi ile kullanmak için bir "gerçek" zirve transvalvüler hızının belirlenmesi son derece zordur (ve klinik olarak kabul olmaz). Aynı şekilde, piyasada bulunan diğer ultrason probları çok yüksek hızlara kayıt yeteneğine sahip olmayabilir ve bu nedenle daha düşük hızlara sınırlıdır. Bu önemli sınırlamalar göz önüne alındığında, küçük hayvanlarda yüksek çözünürlüklü görüntüleme yönelik sistemler kullanılarak klinik görüntüleme protokolleri tam olarak ele alınamaz.
OG işlev analizi
Genellikle, fareler, mitral kapak prolapsusu gelişimi için çok dayanıklıdır. hızlı bir İK ortamda mitral kapak genelinde bir yetersizlik jet Görselleştirme çok zor olabilir. Ayrıca insan ekokardiyografi de, anteriya ve posterior mitral kapak broşürler açıkça görülmektedir ve prolabe veya kolayca takdir broşür yelken vardır. Ancak, farelerde, mitral kapak broşürler anterior ve posterior ve döşeyici bulma içine iyi tarif edilemez veya prolabe broşür non-kalsifiye, ince dokuların ekojenitesinde düşük seviyesi göz önüne alındığında, son derece zordur. Böylece, bir yetersizlik jeti göstermek için renkli Doppler kullanımı farelerde mitral kapak fonksiyonunu değerlendirmek için en yararlı bir araçtır. İzole mitral kapak yetersizliği tanısı dikkatle sol ventrikül fonksiyonu, aort kapak işlevi ve mitral kapak fonksiyonu değerlendirmede sonra sadece yapılmalıdır.
Bugüne kadar, mitral kapak darlığı hiçbir sağlam fare modelleri vardır. kireçlenmeyi önerebilirsiniz mitral kapak yankı yoğunluğu artmış, ancak ön veya arka yaprağının birine yerelleştirme zordur. Klinik olarak, mitral kapak darlığı tanısı kısıtlamak kalın, kalsifiye broşür ayarı yapılıred hareket. Broşür kalınlığının ölçülmesi M-mod (Şekil 4) ile yapılabilir. Doppler pik E hızı, genellikle artar ve basınç yarı zamanı uzaması ile ilişkilidir. Böylece, bu özellikleri tekrar yakalıyor mitral kapak darlığı yeni modellerin değerlendirilmesinde önemli olacaktır. Amerikan Ekokardiyografi Derneği mitral kapak alanının tahmini basınç yarılanma zamanı (OG alanı = 220 / basınç yarı zamanlı) kullanılarak yapılır önerir ederken, bu tür hesaplamalar fareler 13 valide edilmemiştir.
Triküspit ve pulmoner kapak fonksiyonunun analizi
triküspid broşür hareketlilik, kapak darlık ve kapak yetersizliklerinin için değerlendirilir. Tipik olarak, bu veriler nitelik ve ikili bir şekilde (yani, varlığı ya da fonksiyon bozukluğu yokluğu) olarak ifade edilmiştir. triküspid kapak yetersizliği jet zirve hızı estimat için kullanılıre sağ ventrikül sistolik basıncı. Buna ek olarak, triküspid yetersizliği, normal, stressiz farelerde nadir değildir.
Pulmoner kapak işlevi 2D / B-mod, E-mod ve renkli Doppler görüntüleme (Şekiller 6 ve 7) tarafından tespit edilebilir. Bu yöntemler pulmoner kapak hareketlilik ve coaptation (2D ve renkli Doppler), pulmoner kapak kalınlığı (2D, örneğin görüş veya ekojenitenin) değerlendirmek pulmoner kapak ağzı açıklığı (doruk ayırma mesafesi) ölçmek ve değerlendirmek için kullanılır. Yukarıda açıklandığı gibi pulmoner kapak yetmezliği kolayca, renkli Doppler ile takdir edilebilir. pulmoner kapak yetersizliği şiddeti diyastol sırasında pulmoner kapaktan (pulsed-wave Doppler ile ölçülen) pik retrograd kan akımını kullanılarak değerlendirilebilir.
Kalp fonksiyonu Analizi
kısa ve uzun aks görünümlerinde sol ventrikül 2D / B-mod görüntüleme a vis sağlar Kardiyak fonksiyonun ual değerlendirilmesi. Bu görüntüleme yöntemi sol ventrikül fonksiyonu kaba değerlendirmeler için izin verirken, M-mod görüntüleme 2D / B-mod görüntüleme ile karşılaştırıldığında o üstün teknik yaparak, önemli ölçüde daha yüksek uzaysal çözünürlük sunuyor. Bu, normal farelerin 450-700 bpm arasında değişen HRS olabilir gerçeği göz önünde bulundurarak, çok önemlidir. Veri olmayan anestezi kalp fizyolojisi ve hemodinamik yakın temsilcisi olduğunu bu yüzden 450 bpm üstünde HR korumak. İK aşırı anestezi nedeniyle düşmesine izin verilirse ve / veya sol ventrikül dilatasyonu, transvalvüler kan hızları ve kapak fonksiyonunun diğer nitel karakterizasyonları (kardiyak kontraktilite tahminleri azalmalar ve dramatik değişiklikler-sedasyon üzerinde, örneğin mitral yetersizliğinin değişiklikler ventrikül genişlemesi, zirve aort kapak akım hızında azalma, mitral kan akış hızındaki azalma) sola ikincil sıklıkla gözlenir.
segmental duvar hareket bozuklukları, ejeksiyon fraksiyonu (EF) ve fraksiyonel kısalma (FS) yokluğunda çadır "> M-mode görüntüleme kullanarak sol ventrikül sistolik fonksiyonunun yüksek tekrarlanabilir önlemler. vardır, maksimum diastolik ve sistolik boyutlar elde edilmiş ve kullanılan EF, FS, ve AG kitle 14, 15 hesaplamak için.Bu ölçümlerin tümü otomatik olarak ultrason makinesi ile ilgili yazılım paketinde hesaplanabilir. Kalp ve kapak fonksiyonları değerlendirilmesi "standart" klinik ultrason sistemleri kullanılarak yapılabilir iken, çözünürlük nispeten düşük seviyelerde (örneğin, 12-15 MHz prob) zorlu farelerde kalp ve kapak fonksiyonları doğru değerlendirmeler yapabilir.
Diyastolik fonksiyon sol ventrikül fonksiyonlarını değerlendirmede ayrılmaz bir parçasıdır. Klinik çalışmalarda, diyastolik kalp yetmezliği yüksek ° C olduğu tespit edilmiştirmorbidite ve mortalite ile orrelated. Diyastolik fonksiyon darbeli dalga Doppler ekokardiyografi ve doku Doppler görüntüleme ile değerlendirilir. E / A oranı (erken hızlı dolum dalga, E arasındaki oran ve atriyal kontraksiyon, A dolayı geç dolum dalgası) ve E yavaşlama süresi nedeniyle füzyonu ile farelerde diyastolik fonksiyon değil kullanışlı parametrelerdir çok yüksek HR'ler ikincil E ve A dalgaları uygun anestezi farelerde de mevcut.
sol ventrikül diyastolik fonksiyonu zirve mitral akım hızı, izovolümik gevşeme zamanı (IVRT), izovolümik kasılma zamanı (İVKZ), sol ventrikül ejeksiyon zamanı ve mitral anulus doku, hızları (e ') kullanılır değerlendirmek. Bu Doppler parametreleri kolaylıkla elde edilebilen ölçülebilir ve tekrarlanabilir. Doku Doppler görüntüleme ile ölçülen mitral anulus erken diyastolik hız (e '), sol ventrikül gevşeme güvenilir bir göstergesini tepe mi arasındaki orandırtral girişi hız ve erken mitral anulus doku hızı pulmoner kapiller wedge basıncı 16 ile iyi bir korelasyon için klinik çalışmalarda gösterilmiştir.
Global sol ventrikül fonksiyonu da Tei indeksi olarak bilinen miyokard performans indeksi kullanılarak değerlendirilebilir. Hem sistolik ve diyastolik fonksiyonlarının entegre bir ölçü sağlamak için sistolik ve diyastolik zaman aralıkları hem de içermektedir. Sistolik disfonksiyon öncesi ejeksiyon zamanı (IZKS) uzatır ve sol ventrikül ejeksiyon zamanı (ET) kısaltır. diyastolik fonksiyon veya miyokard gevşeme anormallikler IVRT önemli uzamasına neden olabilir. Sol ventrikül miyokard performans indeksi (MPİ) MPI = İVKZ + İVRZ / LVET 17 olarak hesaplanabilir. Daha yüksek MPİ değeri kardiyak disfonksiyon düşündüren ise bu bağlamda, MPI azalmalar, kalp fonksiyonunda iyileştirmeler ile ilişkilidir.
farelerde kardiyak ve kapak fonksiyonunu değerlendirmek için teknikler Gelişen: Gelecekteki tarifidoku Doppler
Doku Doppler E, e kullanarak diyastolik fonksiyonunu değerlendirmek için kullanılan 've E / e' değişkenleri, ancak bu yöntem şu anda yaygın olarak kullanılmamaktadır olabilir. Bu nedenle, kemirgen suşları çeşitli değişkenlik ve ölçümlerin tekrarlanabilirliği titizlikle çoklu araştırma grupları tarafından test edilmemiştir. Bununla birlikte, E / E 've farelerde kalp fonksiyon bozukluğu, erken tespiti için sol atriyum klinik ortamlarda basınç potansiyeli ile korelasyon ve hastalık mekanizmaları uygulamanın kullanımı kalp sonuçlarını değerlendirmek, bu bir iç bileşenini yapmak olasıdır translasyonel araştırma kalp kapak hastalığı.
Strain rate görüntüleme
Küçük hayvan modelleri paha biçilmez bir t olduğu kanıtlanmışmekanizmaları kalp fonksiyonunda altta yatan patofizyolojik değişiklikleri anlamak için ool. 2D ve Doppler ekokardiyografi in vivo kalp morfoloji, işlev ve hemodinamik kapsamlı ve non-invaziv değerlendirmeler sağlamak olsa da, kronik basınç veya volüm (uyarılmış en yaygın stres iki cevaben miyokard fonksiyonu erken değişiklikleri tespit etmek duyarlılığı eksikliği ) kalp kapak hastalığı.
Bu sınırlamaların bir sonucu olarak, daha doğru içsel miyokard kasılma özellikleri erken veya sub-klinik değişiklikleri algılamak potansiyeline sahip oranı-böyle fonksiyonu miyokard strain ve strain gibi kardiyak klinik kullanılan endekslerin uygulamasında ilgi her geçen gün artmaktadır . Strain ve strain rate görüntüleme kalp yetmezliği 18 ve hipertansif kalp hastalığı 19, kalp dysynchrony tersine ilerlemesi üzerine kemirgen çalışmalarında başarıyla kullanılmıştırve kardiyak disfonksiyon 20, ve çocuk fareler 21 kalp uzunlamasına fonksiyonu. Gerilme oranı görüntüleme kalp fonksiyonunun tam 2D ve doku Doppler kaynaklı tedbirlere ek bir görüntüleme tekniği olarak kabul edilmesi tavsiye edilir. Araştırmacılar miyokard zorlanma ve gerilme hızının ölçülmesi altında yatan ilkelerin temel bir anlayışa sahip olduğundan emin olmak için, daha sonraki bölümlerde temel prensiplerini ve gerinme hesaplama ve strain rate görüntüleme altında yatan sınırlamaları sağlamayı hedefliyoruz.
Strain ve strain rate orijinal uzunluğuna göre miyokard lif uzunluğu değişim türetilen (kardiyoloji, son diyastolik uzunluğu ve bitiş sistolik uzunluğu arasındaki fark, bu hesaplamada kullanılır). miyokardiyal lif uzunluğunun değişikliklerin kesin bir ölçüm multidirection sonuçlanan miyokardiyal elyaf demetlerinin döner mimarisi ile karmaşıkal suşu sistol boyunca deformasyon (radyal örneğin, gerilme, boyuna ve çevresel eksen). Farelerde Son çalışmalar doku Doppler derived- ve benek izleme türetilen strain ve strain rate deformasyon parametreleri içsel miyokard fonksiyonu 22 yakından alakalı olduğunu düşündürmektedir. Her iki teknik de 23 (Şekil 12'de örneklere bakınız) çıkar değişkenlerin göreli otomatik üretimi sağlar araştırma görüntüleme sistemlerine özel analiz yazılımı ilave edilmesini gerektirmez.
strain umut vaat rağmen, benek izleme analizi için yüksek kalitede 2D görüntülerin elde edilmesi zor olabilir. Ayrıca, elle gerilme ölçümü için endokardiyal ve epikardiyal sınırları izleme zor ve zahmetlidir. Bir uygulamanın önemli miktarda ve tekrarlanabilirlik sağlam değerlendirme ve intra-araştırmacı ölçümlerin tutarlılığı (dahil olmak üzere görüntükardiyak fonksiyonu değerlendirmek için gerilme ölçümlerinin kullanılması uygularken kalite, tutarlı görüntüleme uçakları ve off-line analiz) kritik öneme sahiptir. Böylece, strain ve strain hızı analizleri, yüksek kaliteli ve tekrarlanabilir veri sağlamak için tamamen kör, eğitimli araştırmacılar tarafından yapılmalıdır.
EKG tetiklemeli yüksek çözünürlüklü ultrason görüntüleme
Doku Doppler görüntülemesi ve yüklenme hızı görüntüleme tam bir kardiyak döngüsü boyunca miyokard deformasyonların ölçülmesine izin, ancak nedeniyle temporal çözünürlük için (en az 5 ms), onlar kalp 24 küresel hareketi ile sınırlı kalmaktadır. Yüksek çerçeve oranı ultrason görüntüleme elde etmek için, ECG bağımlı veri toplama kullanımına dayalı bir başka yaklaşım en son kalp ve damar uygulamalar için önerilmiştir. Kardiyovasküler doku EKG tetiklemeli mekanik ve elektromekanik dalga görüntüleme yüksek karede ultrason kullanarak dokuyu görüntüleme dayanmaktadıroranları, s başına kadar 8,000 kare (fps), EKG sinyalleri 24 2D görüntü elde etme eşitleyerek. Bu açıkça ve ventriküler fonksiyonun değerlendirilmesi için bu görüntüleme yönteminin in vivo fizibilite (kalp atım hızı ~ bir fare 500-650 bpm fizyolojik koşullar altında daha fazla çözünürlük sağlayan) ~ 1,000 fps 2D / B-mod kare hızları aşan vardır (küçük hayvan modellerinde 25 kalp duvar hareket bozukluğu üstün algılama sağlayan) anestezi altındaki hayvanlarda gösterilmiştir.
Stres kaynaklı kalp fonksiyonu
egzersiz testi genellikle klinik ortamlarda organizma stres artmış kardiyak yanıtları değerlendirmek için kullanılır iken, kemirgenlerde bilinçli sedasyon ve / veya anestezi ihtiyacı kalp fonksiyonunun hemen egzersiz sonrası değerlendirme son derece zorlaştırmaktadır. Böylece, farmakolojik baskı testi klinik olması muhtemeldir-relevant paralel kalp kapak hastalığı (ciddi aort darlığı, orta-şiddetli mitral darlığı ve şiddetli primer mitral yetersizliği) kalp sonuçlarını değerlendirmek için. Bu, belirti durumunu açıklamak kapak anormallikleri dinamik bileşenlerini değerlendirmek ve geri kalan 26 cevapsız olması muhtemeldir subklinik miyokart disfonksiyonu meydana çıkarmak için stres testi rolünü vurgulamak son klinik kılavuzlar verilen, bir araştırma özellikle önemli gelişmekte olan alanı olacaktır.
Daha önceki bölümlerde belirtildiği gibi, fareler afterload kaynaklı kalp disfonksiyonu son derece dayanıklıdır. Böylece, dobutamin stres ekokardiyografi kalp kapak hastalığı çeşitli düzeylerde ile farelerde belirgin olmayabilir sol ventrikül erken düşüşler tespit etmek için çok yararlı bir araç olabilir. Şiddetli kalsifik aort darlığı olan hatta fareler nispeten iyi korunmuş sistolik fonksiyonuna sahip ve İçi için yararlı bir platform sağlamak için muhtemeldir olabilirdobutamin stres ekokardiyografi ication bu hayvanlarda zamanlama (ve genellikle çok hızlı) kalp yetmezliğinin başlangıcı tahmin etmek. Bugüne kadar, biz kalp kapak hastalığı herhangi bir derecesi ile farelerde dobutamin stres ekokardiyografi kullanımı araştıran herhangi çalışmaların farkında değildir.
3D ekokardiyografi
Klinik, 3D kardiyak görüntüleme sistolik ve diyastolik hacimler, strok hacmi ve kalp debisinin hassas ölçümler sağlayan özellikle güçlü bir araçtır. 3D ekokardiyografi doğru kapak alanı ölçümü yoluyla kapak darlığının ağırlığının değerlendirilmesinde yeni bir klinik standart haline geldi, ve mitral kapak hastalığı bireysel bölümlerin sarkmasının doğru tanımlanması ve ölçümü için izin verir.
yüksek frekanslı dönüştürücüler ile Araştırma ultrason sistemleri kalp-kapılı görüntülerin elde edilmesi için ve sonraki çevrimdışı reconstruc izinözel yazılım paketleri kullanarak 3 boyutlu görüntüleri yon. Bu donanım ve yazılım kombinasyonu kullanılarak sol karıncığın 3D görüntüler elde etmek mümkün olsa da, bu çoğu zaman değişiklikler fizyolojik öneminin ekstrapolasyon yaparak, (HR düşürmek ve solunum artifakı en aza indirmek) anestezi nispeten derin düzeylerde altında yapılır kalp fonksiyonunda zor.
Farelerde kalp kapak fonksiyonunu değerlendirmek için 3D görüntüleme kullanımı ile ilgili olarak, bu normal fizyolojik koşullar altında kalp vanaları küçük boyutu, nispeten düşük ekojenitenin ve yüksek hız verilen son derece zorlu bir önermedir. görüntü elde etme ve işleme teknolojik gelişmeler bu koşullar altında kalp kapakçıklarının açık muhakeme izin kadar, bizim deneyim 3 boyutlu görüntüleme farelerde kalp kapak fonksiyonlarının doğru ve eksiksiz karakterizasyonu sınırlı fayda olduğunu olmuştur.
Topluca, teknolojiKüçük hayvan görüntülemede nological gelişmeler bu kalp kapak hastalıkları ve bunların kalp sonuçlarını altında yatan patofizyolojik mekanizmalar içgörü kazanmak için son derece heyecan verici bir zaman yapmak. Biz sıkıca kapak işlevi ve kalp fonksiyonu hem de ayrıntılı değerlendirme farelerde kalp kapak fonksiyonlarının, genetik farmakolojik veya mekanik manipülasyonlar etkilerini anlamak için gerekli olduğunu iddia. Biz bu yazının sadece kalp kapak hastalığının patogenezinde araştırmayı takip araştırmacılar için yararlı bir kaynak olarak hizmet değil, aynı zamanda araştırma toplum içinde bu tür çalışmalarda valvüler ve kalp fonksiyonlarını değerlendirmek için en iyi yöntemleri ile ilgili tartışma teşvik edeceğini umuyoruz.
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by NIH grants HL111121 (JDM) and TR000954 (JDM).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
High resolution ultrasound machine | VisualSonics, Fujifilm | Vevo 2100 | |
Isoflurane diffuser (capable of delivering 1 % to 1.5 % isoflurane mixed with 1 L/min 100% O2 | VisualSonics, Fujifilm | N/A | |
Transducers for small mice (550D) or larger mice (400) | MicroScan, VisualSonics, Fujifilm | MS 550D, MS 400 | |
Animal platform | VisualSonics, Fujifilm | 11503 | |
Advanced physiological monitoring unit | VisualSonics, Fujifilm | N/A | |
Isoflurane | Terrell | NDC 66794-019-10 | |
Nose cone and tubing connected to isoflurane diffuser and 100% O2 | Custom Engineered in-house | -- | |
Hair razor | Andis Super AGR+ vet pack clipper | AD65340 | |
Ultrasound gel | Parker Laboratories | REF 01-08 | |
Electrode gel | Parker Laboratories | REF 15-25 | |
Adhesive tapes | Fisher Laboratories | 1590120B | |
Paper towels |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır