NHLBI R01 HL073087 zu CKS.

Experimentelle Protokolle Die folgende unterschiedliche Protokolle verwendet wurden, um die Machbarkeit der Messungen bei der Untersuchung der IR murinen Herzen nicht-invasiv ausgerichtet ist. Baseline echokardiographischen Bildgebung wurde durch chirurgische Induktion der Ischämie-Reperfusion (IR, Protokoll 1), die durch Echokardiographie an mehreren Zeitpunkten während der Erholung von IR wurde gefolgt. Protokoll 1. Linken vorderen absteigenden (LAD) Arterie IR: Surgical Procedure Männlich C57BL / 6 erwachsenen Mäusen (8-Wochen alte, 24,5 ± 1,5 g, Mittelwert ± SD; Harlan Technologies, IN) wurden unter Standardbedingungen im Labor Wohnverhältnisse mit Zugang zu Futter und Trinkwasser ad libitum gehalten. Die Mäuse wurden narkotisiert mit intraperitonealer Injektion einer Mischung von Ketamin (100 mg / kg) und Xylazin (10mg/kg), an einem warmen OP-Tisch gelegt und intubiert endotracheal. Proper Betäubung Flugzeug für Nagetiere wird durch eine Einstellung der Vorspur Prise Reflexe und eine Verlangsamung der Atmung abgeleitet. Instruments wurden über 70% Ethanol gewaschen und Autoklavieren sterilisiert. Alle Instrumente, die das sterile Feld links wurden in ein Wärmetönungssensoren Instrument Sterilisator für 1 Minute, bevor Sie fortfahren Verwendung eingefügt. Die Mäuse wurden beatmet (Harvard Apparatus, Boston, MA) unter Verwendung von Luft-Isofluran-Gemisch in einem angemessenen Verhältnis und Tidalvolumen. Elektrokardiographie wurde während der Operation mit einem Drei-Kanal-EKG-Setup überwacht und Änderungen wurden mit PC Powerlab Software (AD Instruments). Das Herz war über linksseitige Thorakotomie abgerufen. Die linke Lunge war eingefahren, um den Zugang zu den Herzbeutel zu ermöglichen. Die linke Ohrmuschel wurde erhöht, um die koronare LAD, die isoliert mit 7-0 Prolene Naht auf einem sich verjüngenden Nadel befestigt war aussetzen. Die Naht wurde über ein Stück PE-10 Schlauch angezogen, um reversible Ischämie zu induzieren. LAD wurde für 60 Minuten verschlossen. Nach 60 Minuten wurde der Faden freigegeben für Reperfusion des verletzten Herzmuskel zu ermöglichen. Nach erfolgreicher Reperfusion wurde der Brustkorb mit unterbrochenen 7-0 Prolene Nähte sowie der Hautschnitt mit 5-0 Prolene Nähten verschlossen. Während der Operation, die Körpertemperatur war mit 36,7 gepflegt ± 0,5 ° C über einen beheizten OP-Tisch und überwacht mit einer rektalen Temperatursonde. Der ischämische Episoden Ursachen blasse Färbung der LV Myokard, die visuell erkannt werden kann. Thorax geschlossen wurde, vernäht und Trachealtubus wurde getrennt damit die Maus, um auf eigene atmen. Das Tier wurde dann in seinen Käfig zurück und platziert auf einem Heizblock gesetzt auf 37 ° C. Sobald die Wiederherstellung beendet war, wurde das Tier auf das Nagetier Vivarium Einheit vor dem echokardiographischen Bildgebung zurückgegeben. Alle Verfahren wurden von der Institutional Laboratory Animal Care und Verwenden Committee (ILACUC) der Ohio State University zugelassen. Das Protokoll Nr. 2. M-Mode-Bildgebung Protokoll für die Bestimmung der Herzfunktion und den Nachweis von Wandbewegung Anomalie Um zu beurteilen, Radial-und Längs-Veränderungen der Herzfunktion und Wandbewegungsstörungen, führten wir vor IR-Imaging mit hoher Frequenz, hochauflösendem Ultraschall-Scanner (Visual Sonics Inc., Toronto, Canada). Standard-M-Mode-Echokardiographie Parameter wie Wand Dimensionen wurden Volumina bei Systole, Diastole und Schlagvolumen, Auswurffraktion (EF), fraktionelle Verkürzung (FS), die Herzleistung (CO) und einem Innendurchmesser bei Systole und Diastole, beurteilt den Einsatz in gebauten M-Mode-Protokoll zu jedem Zeitpunkt (pre-IR, Tag 3 und Tag 7). Protokoll Nr. 3. VevoStrain Speckle-Tracking-Algorithmus Protokoll B-Mode-Filmen erworben wurden und einer Prozess mit in-built VevoStrain Algorithmus zur Belastung Analysen durchzuführen. Dies ermöglicht die Beurteilung der Geschwindigkeit, Weg, Dehnung und Dehnrate durch separate Optionsfelder in der Schnittstelle geben interaktiven Plots und M-Mode-Bilder zusammen mit den Daten Werte, die durch Anklicken gewünschten Symbole in der Systemsteuerung vorgenommen wurde zur Verfügung gestellt. Speckle-Tracking Beurteilung der Stämme 2-D Graustufen cine Schleifen in der LV kurzen Achse wurden bei einer Bildrate von&gt; 275 Bilder / s aufgenommen Für jedes Experiment wurden mindestens drei aufeinander folgenden Herzzyklen erfasst und digital auf einer Festplatte gespeichert sind für die Offline-Analyse auf einer Workstation. Wir verwendeten eine Speckle-Tracking-Algorithmus in Vevo2100 eingearbeitet. Die Dehnungs-Analyse wurde von der gleichen geschulten Beobachter durchgeführt. Die Region von Interesse war über einen Querschnitt des Ventrikels auf das Bild entsprechend der minimal endokardiale Bereich überlagert. Die Software-Algorithmus dann automatisch die LV kurzen Achse in sechs Segmente unterteilt für Speckle-Tracking in der gesamten Herzzyklus. Die Tracking-Qualität wurde dann visuell geprüft und, wenn es zufriedenstellend für mindestens fünf Segmente war, wurde die Verfolgung zu akzeptierenhg. Das Protokoll Nr. 4. Doppler-Messprotokoll Um die Mitralklappen-Regurgitation zu studieren und die Änderungsrate der systolischer Blutdruck (dP / dt) zu berechnen, wurde Doppler-Erkennung Protokoll verwendet. Zu diesem Zweck wurden Power-Doppler-Blutflussgeschwindigkeit Profile, indem Sie die Sonde auf die Mitralklappe Refluxwolke und Aorten-jet erworben. Imaging der Blutflussgeschwindigkeit wurde durch Messung gefolgt, um Werte für die Parameter wie Peak-und mittlere Geschwindigkeit, Peak zu erhalten und die mittlere Druckgradienten, Geschwindigkeit Zeitintegral und Zeit. Für die Berechnung von dP / dt, war Mitralklappe Refluxwolke Geschwindigkeitsprofil verwendet, um die Geschwindigkeit in einem frühen Systole (steilste Steigung der Geschwindigkeitsprofil zu laden Abhängigkeit zu minimieren) und der entsprechenden Zeit der Piste zu messen. Schließlich stellte Bernoulli-Gleichung die Geschwindigkeit-Druck-Umstellung auf die Zuwachsrate des systolischen Druckes zu bestimmen. Echokardiographische Data Acquisition Die Mäuse wurden in einem bewussten Zustand bei einer Raumtemperatur von 37 ° C abgebildet mit verminderter Grundbeleuchtung, während sie von einem erfahrenen Handler in Bauchlage links Dekubitus Position gehalten. Das Herz war in der 2-D-Modus in der parasternalen langen und kurzen Achse Ansichten mit einer Tiefeneinstellung von 1,0 cm und einer Bildrate von ≥ 270 Frames / s. abgebildet Ein M-Mode-Bild wurde bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 200 mm / s. erreicht Alle Messungen wurden nach den Richtlinien der American Society of Echokardiographie zur Verfügung gestellt getan. Imaging wurde bewusst Mäusen zusammen mit Tandem-Registrierung des Elektrokardiogramms durchgeführt. Ende der Systole wurde als die minimale LV-Bereich definiert. Segmentale S circ und S rad Kurven wurden dann durch die Integration von entsprechenden Signalen ab dem enddiastolischen Punkte konstruiert und dann gemittelt, um durchschnittliche segmentale Dehnungskurven zu erhalten. End-systolische Stämme wurden dann aus dem Durchschnitt Dehnungs-Kurve erhalten. Repräsentative Ergebnisse Zweidimensionale Filme in hoher Bildrate (8 kHz) erworben wurden verwendet, um qualitativ hochwertige myokardialen Belastung abzuschätzen. Zweidimensionale elastograms (Stamm Bilder), sowie Dehnungs-Profile als Funktion der Zeit geholfen schätzen die funktionale Konsequenz der IR. Die oben genannten Ansatz führte zu den zuverlässigen Nachweis von folgenden Parametern: Standard IR Outcomes (üblicherweise in der Literatur berichtet) <ul><li> linksventrikulären (LV) Kontraktion <ul><li> Verletzungen beeinträchtigt die Kontraktion und Entspannung im Herzen führt Funktionsverlust </li><li> Änderungen in LV Kammerbereich und Masse (Hypertrophie) </li></ul></li><li> LV Entspannung der isovolumetrischen Phasen sowohl vor als auch IR-und Post-IR von schlagenden Herzen </li><li> kompromittiert Sektor-weise Wandbewegung </li><li> Turbulenzen im Blutfluss, wie es durch die Farb-Doppler-Filme und Geschwindigkeitsprofile ergab </li><li> LV Formveränderungen in Richtung Kugelform </li><li> kompromittiert Auswurffraktion </li><li> abgeschwächt fraktionelle Verkürzung </li></ul> Einzigartige post-IR Outcomes (Nie zuvor in einem murinen IR-Einstellung angegeben, aber bekannt, von klinischer Bedeutung beim Menschen) <ul><li> effektive Refluxwolke Öffnung (ERO) <ul><li> ein grundlegendes Maß für Klappeninsuffizienz </li></ul></li><li> verringerte myokardiale Stämme (umlaufende sowie radial) <ul><li> ein grundlegendes Maß für Herzinfarkt Stärke und anatomischer Deformation </li></ul></li><li> Asynchronie in LV Sektoren <ul><li> ein grundlegendes Maß für inhärente periodische Pumpeigenschaften des Herzens </li></ul></li><li> Wandbewegung und Symmetrie <ul><li> Veränderungen in Größe und Richtung der Vektoren zeigen Größe, Richtung und Symmetrie an der betroffenen Stelle </li></ul></li><li> Dimension der Mitralklappe und der Aorta <ul><li> Veränderungen in einem Innendurchmesser von Mitralklappen-Öffnung und der Aorta </li></ul></li><li> Mitralinsuffizienz <ul><li> Rückfluss des Blutes aus LV zur linken Vorhof durch unvollständige Schließung des Mitral-Broschüren </li></ul></li></ul><ul><li> Sektor-weise Änderungen in Größe der radial (Srad) und radiale (scir)-Stamm </li><li> Änderungen in Dehnraten zusammen mit den markierten Variation in ihren wechselnden Mustern in Bezug auf einen IR-Daten </li><li> Synchronität der LV Sektoren wie nach der American Society of Echokardiographie geteilt </li><li> Verband der ventrikulären mechanischen Synchronizität mit der myokardialen Steifigkeit und verminderte myokardiale Stärke von Gewebe-Doppler und Strain Imaging bewertet </li><li> Veränderungen in Größe und Richtung der Vektoren in Filmen darstellen kompromittiert Bewegung (langsam und asymmetrisch) der IR-betroffene Stelle gezeigt </li><li> Innendurchmesser von Mitralklappe ORIFEis und Aorta </li></ul><img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.1.jpg" alt="Abbildung 1 I" /> Abb.. . 1i myokardialen Dehnungsmessung: Enddiastole voller Entspannung kürzesten Vektoren (M1) gezeigt <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.2.jpg" alt="Abbildung 1 II" /> Abb.. . 1II myokardialen Dehnungsmessung: LV ist Contracting dargestellt durch Länge und Richtung von Vektoren, die verletzte Stelle (grüner Punkt) Kontraktion begrenzt (M2) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.3.jpg" alt="Abbildung 1 III" /> Abb.. . 1iii myokardialen Dehnungsmessung: Ende der Systole, voller Kontraktion kürzesten Vektoren (M3) gezeigt <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.4.jpg" alt="Abbildung 1 IV" /> Abb.. . 1iv myokardialen Dehnungsmessung: lange Achse bei der Diastole (M4) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.5.jpg" alt="Abbildung 1 V" /> Abb.. 1v myokardialen radiale Belastung (S rad) Messung:. Die farbcodierten Kurven stellen die Belastung an den jeweiligen farbigen Punkte in den Bildern von Fig1.i-iv (M5) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.6.jpg" alt="Abbildung 1 VI" /> Abb.. 1VI myokardialen umlaufenden Stamm (S cir) Messung:. Die farbcodierten Kurven stellen die Belastung an den jeweiligen farbigen Punkte in den Bildern von Fig1.i-iv (M6) Abbildung 1. B-mode-Filme visualisieren Enddiastole (ED) und End-Systole (ES) und Veränderungen in der LV Kammergröße post-IR. B-Mode-Bilder der linksventrikulären (LV) umlaufenden Stamm (S circ) und radiale Belastung (S rad) durch zweidimensionale bestimmen Speckle-Tracking Echokardiographie. VevoStrain Speckle-Tracking-Algorithmus, um Vektoren Darstellung der Größe und Richtung der Bewegung des Herzmuskels, axial und parasternal lange Achse Ansichten zeigen die Vektoren auf die verletzte Stelle des Herzmuskels beeinträchtigt zu beobachten. Radial-und Längs-Stämme auf einem Baseline-Maus und eine Maus post IR Day7. Die farbkodierte Belastung Profile zeigen verschiedene, farbkodierte Punkte in Websites auf das Myokard des Ausgangswertes (pre-IR) und behandelt (post-IR, Day7) Herzen. LV-linken Ventrikel, RV-rechte Herzkammer, S rad-radiale Belastung, S CIR-Umfangsdehnung. <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig2.jpg" alt="Abbildung 2" /> Abbildung 2. Myocardial sektoralen Synchronizität. Analysen, die auf die Belastung Daten Pre-und Post-IR basiert. LV in sechs Sektoren (1 = posterior basal, 4 = vorderen basalen, 2 = posterior Mitte, 5 = vordere Mitte, 3 = hinteren Spitze, 6 = vordere Spitze) nach der American Society of Echokardiographie unterteilt. Validation von ventrikulären mechanischen synchron zu seiner Vereinigung mit myokardialen Steifigkeit zu sehen, wie durch Gewebe-Doppler und Strain Imaging untersucht. Farbkodierte Image Panel zeigt den Bereichen 1 bis 6 mit den Werten für Zeit, sich auf die entsprechenden Sektoren in Millisekunden Höhepunkt. Radial-und Längs-Synchronizitäten für Pre-IR-und Post-IR in Bezug auf die Grafiken zur Verfügung gestellt. Die Farben auf den Graphen, um die Farben der entsprechenden Sektoren entsprechen. <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig3.1.jpg" alt="Abbildung 3 I" /> Abb.. . 3i anatomische Messungen: Mitralinsuffizienz Blendendurchmesser in Mäusen Herz (blaue Linien mit wiederholten Messungen), Probenvolumen in der Aorta (gelbe Linien) (M8) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig3.2.jpg" alt="Abbildung 3 II" /> Abb.. 3II. Refluxwolke Strömungsprofile in Mäuseherzen, oberen vorderen und unteren Rückfluss bei Mitralklappe (M9) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig3.3.jpg" alt="Abbildung 3 III" /> Abb.. 3iii. Aorten-out Strömungsgeschwindigkeit Profile in Mäuseherzen (M10) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig3.4.jpg" alt="Abbildung 3 IV" /> Abb.. 3iV. Refluxwolke Öffnung am Mitralklappe, Ao = Aorta, LA = linker Vorhof, LV = linker Ventrikel, r = Radius (M11) Abbildung 3. Mitralklappen-V Refluxwolke Fraktion (RF). Echokardiographische Image Panel für die Messung von Refluxwolke Fraktion (RF). Die Messung der Aorten-Durchmesser (AoD) und Mitralklappe Düsendurchmesser (MVD) zeigt Platzierung des Probenvolumens in die Refluxwolke und Aorta. Diese Messungen liefern die Refluxwolke Geschwindigkeitsprofile und aufsteigenden Aorta-Fluss in die Geschwindigkeitsprofile über und unter den Ausgangswert zeigen nach vorne und hinten den Blutfluss in den LV und zurück zum linken Vorhof. RF (in%) Berechnung nach der Formel, RF = MV CSA * VTI der MV-Jet in der Diastole - Ao CSA * VTI von Ao jet bei Systole) * 100 / MV CSA * VTIvon MV. Die Quantifizierung der Refluxwolke Bruchteil zeigt die Refluxwolke Fraktion im post-IR Mäusen Indikator regurgitated Mitralklappe. Änderungen in Mitralklappe effektive Refluxwolke Öffnung (ERO) Post-IR wegen Kugelgestalt der LV. Vertreter Farb-Doppler-Bilder, die die Blut aus linkem Vorhof der LV. Vergrößerte Blutfluss Öffnung zeigt eine turbulente Strömung und erhöhte abnormale Strömungsgeschwindigkeit. ERO Angabe Klappeninsuffizienz. Die Strömungsgeschwindigkeit aliased. Die gepulste Welle ist als bei der Bestimmung Übergänge von einer laminaren zu einer turbulenten Strömung profitieren genutzt. ERO mit der Formel, ERO = Flow / Vmax = 2 π r2 Va / Vmax, Va = Aliasing Geschwindigkeit, r = Radius Öffnung, Vmax = maximale Geschwindigkeit. <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig4.1.jpg" alt="Abbildung 4 I" /> Abb.. 4i. Messung von funktionellen Parametern in pre-IR-Maus. Soft-ware errechnet Parameter durch das Aufspüren, rote vertikale Linie = Diastole grüne vertikale Linie Systole (M12) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig4.2.jpg" alt="Abbildung 4 II" /> Abb.. 4ii. Messung von funktionellen Parametern in post-IR-Maus. Soft-ware errechnet Parameter durch das Aufspüren, rote vertikale Linie = Diastole, grüne vertikale Linie Systole (M13) Abbildung 4. Die Veränderungsrate des systolischen Drucks (dP / dt): Pre-und Post-IR. Die Korrelation der Ejektionsfraktion (EF) mit dP / dt. Bild-Panel zeigt eine M-Modus, aus dem die grundlegenden funktionellen Messungen durchgeführt werden. Die Diskriminierung von Herz-Kontraktilität im Laufe der Zeit; Balkendiagramme zeigen dP / dt post-IR. Anzeige Messung von einem Parameter gibt klinische Informationen zu den anderen. <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig5.jpg" alt="Abbildung 5" /> Abbildung 5. Kurze Achse Film demonstriert pre-IR Dehnungsmessung. Echokardiographische Film aus dem parasternalen Blick des Herzens auf die Morphologie in der Maus Herzen pre-IR visualisieren erhalten. <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig6.jpg" alt="Abbildung 6" /> Abbildung 6. Kurze Achse Film zeigt post-IR LV Dehnungsmessung Vertreter axiale Film einer Maus LV verfolgt zu Endokard zeigt das Gewebe belasten Vektoren mit fünf spezifische Punkte bei der Messung berücksichtigt. <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig7.jpg" alt="Abbildung 7" /> Abbildung 7. Parasternalen langen Achse Farb-Doppler-Film Farb-Doppler-Flow Film zeigt das Blut gepumpt, von linken Vorhof durch Mitralklappe in den LV während der Diastole und das Blut wird durch die Aorta während der Systole Phase des Herz gepumpt mit der Fließrichtung blaue Farbe weg und rote Farbe auf (BART) der Ultraschallsonde.

Die Belastung Daten über die Messung mit Basis Speckle-Tracking-Algorithmus ist vergleichsweise weniger Beobachter abhängig als die meisten der Analyse wird von der Software durchgeführt. Doch die Beobachter sollten während Tracing die Grenzen von Epikard und Endokard in der B-Mode-Filme, die mehr ist abhängig von der Erfahrung vorsichtig sein. Darüber hinaus ist M-Mode-Analyse und Messung der Geschwindigkeitsprofile auch minimal Beobachter abhängig. Jedoch in der Messung von Druckanstieg und Messung von Zeiten, erfordert Beobachter sehr sorgfältige Aufmerksamkeit während der Messungen, weil der Druck hängt direkt mit dem Quadrat der Spitzengeschwindigkeit, wie Bernoulli-Formel, in der auch eine kleine Menge Fehler bei der Messung kann ausgedrückt produzieren Quadrat Wirkung auf die gesamte Fehler bei der Messung von dP / dt. Darüber hinaus ist die Refluxwolke Öffnung nicht unbedingt konstant Systole, und dies kann möglicherweise Einfluss auf die Einschätzung der Schwere Refluxwolke. Die höheren Dosierungen von Anästhesie kann in der dramatischen Reduzierung der fraktionelle Verkürzung Auswirkungen auf andere funktionelle Parameter führen. Daher ist serienmäßige Einsatz von Sedierung für besseres Ergebnis wichtig. Die meisten Parameter können gemessen mit anderen Modalitäten, zum Beispiel, MRI-Tagging können 2D-und 3D-Stämmen zu messen. Allerdings ist der Echokardiographie benutzerfreundlicher.

<table border="1">
<tbody>
<tr>
<td>Material Name</td>
<td>Type</td>
<td>Company</td>
<td>Catalogue Number</td>
</tr>
<tr>
<td>Vevo2100</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>VisualSonics, Inc., Canada</td>
<td>SN2100-0032</td>
</tr>
<tr>
<td>Ventilation device</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Harvard Apparatus, MA</td>
<td>n/a</td>
</tr>
<tr>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/products/software/research/LabChart-Software/" target="_blank">PC Powerlab software</a></td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.adinstruments.com/" target="_blank">AD Instruments</a></td>
<td>n/a</td>
</tr>
<tr>
<td>Isoflurane</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>VEDCO, Inc., MO</td>
<td>5260-04-12</td>
</tr>
<tr>
<td>Aquasonic gel 100</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Parker Lab. Inc., NJ</td>
<td>01-02</td>
</tr>
</tbody>
</table>

high-frequency high-resolution echocardiography: first evidence on non-invasive repeated measure of myocardial strain, contractility, and mitral regurgitation in the ischemia-reperfused murine heart

Ischämie-Reperfusion (IR) wurde chirurgisch in murinen Herzen, die dann wiederholt Bildgebung unterzogen wurden, um zeitliche Veränderungen in funktioneller Parameter von zentraler klinischer Bedeutung Monitor durchgeführt. Zweidimensionale Filme wurden bei hoher Frame-Rate (8 kHz) erworben und wurden eingesetzt, um hochwertige myokardialen Belastung abzuschätzen. Zweidimensionale elastograms (Stamm Bilder), sowie Dehnungs-Profile wurden visualisiert. Die Ergebnisse wurden in quantitativ beurteilen IR-induzierten Veränderungen der kardialen Ereignissen einschließlich linksventrikulären (LV) Kontraktion, LV Entspannung und isovolumetrischen Phasen sowohl vor als auch IR-und Post-IR schlagenden Herzen in intakten Mäusen stark. Darüber hinaus wurden kompromittiert Sektor-weise Wandbewegung und anatomischen Verformungen im Infarktareal visualisiert. Die elastograms waren eindeutig in der Lage, Informationen über die folgenden Parameter zusätzlich zur Standard-physiologischen Indizes, die bekanntermaßen durch Herzinfarkt in der Maus betroffen sind bereitzustellen: Innendurchmesser von Mitralklappen-Öffnung und der Aorta, effektive Refluxwolke Öffnung, Myokardinfarkt Stamm (umlaufende sowie als radial), Turbulenzen im Blutfluss, wie es durch die Farb-Doppler-Filme und Geschwindigkeitsprofile, Asynchronie in LV-Sektor, und Veränderungen in der Länge und Richtung von Vektoren zeigen langsamer und asymmetrischen Wand Bewegung offenbart. Diese Arbeit unterstreicht die visuelle Demonstration, wie solche Analysen durchgeführt werden.

Watch this Scientific Journal Video about High-frequency High-resolution Echocardiography: First Evidence on Non-invasive Repeated Measure of Myocardial Strain, Contractility, and Mitral Regurgitation

High-frequency High-resolution Echocardiography: First Evidence on Non-invasive Repeated Measure of Myocardial Strain, Contractility, and Mitral Regurgitation in the Ischemia-reperfused Murine Heart 

Hochfrequenz-Doppler-Ultraschall ist eine neue Technologie für die Beurteilung der regionalen Myokardfunktion. Diese Arbeit präsentiert erste Nachweis einer Anwendbarkeit dieses vielseitige Imaging-Plattform für die wiederholte Messung der myokardialen Belastung, dp / dt und Mitralinsuffizienz in der Ischämie-Reperfusion (IR) murine Herzen.

Hochfrequenz-High-Resolution Echokardiographie: First Evidence on Non-invasive Wiederholte Messung der myokardialen Strain, Kontraktilität und Mitralinsuffizienz in der Ischämie-Reperfusion Murine Herz

Ischemia-reperfusion (IR) was surgically performed in murine hearts which were then subjected to repeated imaging to monitor temporal changes in ...

high-frequency-high-resolution-echocardiography-first-evidence-on-non

Research

JoVE Journal

Medicine

High-frequency High-resolution Echocardiography: First Evidence on Non-invasive Repeated Measure of Myocardial Strain, Contractility, and Mitral Regurgitation in the Ischemia-reperfused Murine Heart

23.9K Aufrufe.  The Ohio State University. Hochfrequenz-Doppler-Ultraschall ist eine neue Technologie für die Beurteilung der regionalen Myokardfunktion. Diese Arbeit präsentiert erste Nachweis einer Anwendbarkeit dieses vielseitige Imaging-Plattform für die wiederholte Messung der myokardialen Belastung, dp / dt und Mitralinsuffizienz in der Ischämie-Reperfusion (IR) murine Herzen.

Serie: High-frequency High-resolution Echocardiography: First Evidence on Non-invasive Repeated Measure of Myocardial Strain, Contractility, and Mitral Regurgitation in the Ischemia-reperfused Murine Heart 

Murine Echocardiography and Ultrasound Imaging

Rodent models of cardiac pathophysiology represent a valuable research tool to investigate mechanism of disease as well as test new therapeutics.1 Echocardiography provides a powerful, non-invasive tool to serially assess cardiac morphometry and function in a living animal.2 However, using this technique on mice poses unique challenges owing to the small size and rapid heart rate of these animals.3 Until recently, few ultrasound systems were capable of performing quality echocardiography on mice, and those generally lacked the image resolution and frame rate necessary to obtain truly quantitative measurements. Newly released systems such as the VisualSonics Vevo2100 provide new tools for researchers to carefully and non-invasively investigate cardiac function in mice. This system generates high resolution images and provides analysis capabilities similar to those used with human patients. Although color Doppler has been available for over 30 years in humans, this valuable technology has only recently been possible in rodent ultrasound.4,5 Color Doppler has broad applications for echocardiography, including the ability to quickly assess flow directionality in vessels and through valves, and to rapidly identify valve regurgitation. Strain analysis is a critical advance that is utilized to quantitatively measure regional myocardial function.6 This technique has the potential to detect changes in pathology, or resolution of pathology, earlier than conventional techniques. Coupled with the addition of three-dimensional image reconstruction, volumetric assessment of whole-organs is possible, including visualization and assessment of cardiac and vascular structures. Murine-compatible contrast imaging can also allow for volumetric measurements and tissue perfusion assessment.

This video demonstrates use of a rail-mounted high-frequency ultrasound probe to perform echocardiography on an anesthetized mouse. The methods describe both conventional two-dimensional and M-mode measurements of cardiac function in addition to newer, more powerful tools such as color Doppler, strain analysis, as well as general and targeted contrast imaging.

Murine Echokardiographie und Ultraschall-Bildgebung

Rodent models of cardiac pathophysiology represent a valuable research tool to investigate mechanism of disease as well as test new therapeutics.1  ...

Forschung

Medizin

Magnetic Resonance Derived Myocardial Strain Assessment Using Feature Tracking

Purpose: An accurate and practical method to measure parameters like strain in myocardial tissue is of great clinical value, since it has been shown, that strain is a more sensitive and earlier marker for contractile dysfunction than the frequently used parameter EF. Current technologies for CMR are time consuming and difficult to implement in clinical practice. Feature tracking is a technology that can lead to more automization and robustness of quantitative analysis of medical images with less time consumption than comparable methods.
Methods: An automatic or manual input in a single phase serves as an initialization from which the system starts to track the displacement of individual patterns representing anatomical structures over time. The specialty of this method is that the images do not need to be manipulated in any way beforehand like e.g. tagging of CMR images.
Results: The method is very well suited for tracking muscular tissue and with this allowing quantitative elaboration of myocardium and also blood flow.
Conclusions: This new method offers a robust and time saving procedure to quantify myocardial tissue and blood with displacement, velocity and deformation parameters on regular sequences of CMR imaging. It therefore can be implemented in clinical practice.

An accurate and practical method to measure parameters like strain in myocardial tissue is of great clinical value, since it has been shown, that strain is a more sensitive and earlier marker for contractile dysfunction than the frequently used parameter EF.

Magnetic Resonance Derived Myocardial Dehnungs-Beurteilung anhand von Feature-Tracking-

Purpose: An accurate and practical method to measure parameters like strain in myocardial tissue is of great clinical value, since it has been shown, that ...

Myocardial Infarction and Functional Outcome Assessment in Pigs

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One important prerequisite is a good understanding of all safety and efficacy aspects obtained in a large animal model that validly reflect the human scenario of myocardial infarction (MI). Pigs are widely used in this regard since their cardiac size, hemodynamics, and coronary anatomy are close to that of humans. Here, we present an effective protocol for using the porcine MI model using a closed-chest coronary balloon occlusion of the left anterior descending artery (LAD), followed by reperfusion. This approach is based on 90 min of myocardial ischemia, inducing large left ventricle infarction of the anterior, septal and inferoseptal walls. Furthermore, we present protocols for various measures of outcome that provide a wide range of information on the heart, such as cardiac systolic and diastolic function, hemodynamics, coronary flow velocity, microvascular resistance, and infarct size. This protocol can be easily tailored to meet study specific requirements for the validation of novel cardioregenerative biologics at different stages (i.e. directly after the acute ischemic insult, in the subacute setting or even in the chronic MI once scar formation has been completed). This model therefore provides a useful translational tool to study MI, subsequent adverse remodeling, and the potential of novel cardioregenerative agents.

This protocol describes the porcine myocardial infarction (MI) model using a 90 min closed-chest coronary balloon occlusion of the left anterior descending artery (LAD), followed by reperfusion. Furthermore, the protocol for several outcome parameters, such as cardiac function, hemodynamics, microvascular resistance, and infarct size, are also presented.

Myokardinfarkt und Functional Outcome Assessment in Schweine

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One ...

A Murine Model of Myocardial Ischemia-reperfusion Injury through Ligation of the Left Anterior Descending Artery

Acute or chronic myocardial infarction (MI) are cardiovascular events resulting in high morbidity and mortality. Establishing the pathological mechanisms at work during MI and developing effective therapeutic approaches requires methodology to reproducibly simulate the clinical incidence and reflect the pathophysiological changes associated with MI. Here, we describe a surgical method to induce MI in mouse models that can be used for short-term ischemia-reperfusion (I/R) injury as well as permanent ligation. The major advantage of this method is to facilitate location of the left anterior descending artery (LAD) to allow for accurate ligation of this artery to induce ischemia in the left ventricle of the mouse heart. Accurate positioning of the ligature on the LAD increases reproducibility of infarct size and thus produces more reliable results. Greater precision in placement of the ligature will improve the standard surgical approaches to simulate MI in mice, thus reducing the number of experimental animals necessary for statistically relevant studies and improving our understanding of the mechanisms producing cardiac dysfunction following MI. This mouse model of MI is also useful for the preclinical testing of treatments targeting myocardial damage following MI.

We introduce a surgical method to induce experimental ischemia/reperfusion (I/R) injury to simulate myocardial infarction (MI) in mouse models that allows for more clarity in positioning of the ligation on the left anterior descending artery (LAD) to increase the reproducibility of MI experiments in mice.

Einem Mausmodell der myokardialen Ischämie-Reperfusion Injury durch Ligation des linken vorderen absteigenden Arterie

Acute or chronic myocardial infarction (MI) are cardiovascular events resulting in high morbidity and mortality. Establishing the pathological mechanisms ...

Murine Isolated Heart Model of Myocardial Stunning Associated with Cardioplegic Arrest

The following protocol is of use to evaluate impaired cardiac function or myocardial stunning following moderate ischemic insults. The technique is useful for modeling ischemic injury associated with numerous clinically relevant phenomenon including cardiac surgery with cardioplegic arrest and cardiopulmonary bypass, off-pump CABG, transplant, angina, brief ischemia, etc. The protocol presents a general method to model hypothermic hyperkalemic cardioplegic arrest and reperfusion in rodent hearts focusing on measurement of myocardial contractile function. In brief, a mouse heart is perfused in langendorff mode, instrumented with an intraventricular balloon, and baseline cardiac functional parameters are recorded. Following stabilization, the heart is then subject to brief infusion of a cardioprotective hypothermic cardioplegia solution to initiate diastolic arrest. Cardioplegia is delivered intermittently over 2 hr. The heart is then reperfused and warmed to normothermic temperatures and recovery of myocardial function is monitored. Use of this protocol results in reliable depressed cardiac contractile function free from gross myocardial tissue damage in rodents.

The goal of this protocol to assess myocardial stunning following ischemic cardioplegic arrest in rodents.

Murine isolierten Herzmodell Myocardial Stunning Verbunden mit Kardioplegische Arrest

The following protocol is of use to evaluate impaired cardiac function or myocardial stunning following moderate ischemic insults. The technique is useful ...

Murine Echocardiography of Left Atrium, Aorta, and Pulmonary Artery

The present methodology teaches the investigator how to measure and use the LAV as a surrogate of chronic elevations in Left Ventricular diastolic pressure through echocardiography, as well as to obtain measurements of the Aorta and PA diameter in mice.
Mice older than 10 d of age can be analyzed using the present technique. The technique is composed of 3 main steps: set-up, image acquisition, and image analysis. The set-up step consists of getting the mouse anesthetized with 1% isoflurane, shaving it, and taping it in a supine position to a heated EKG board where the image acquisition will take place. The image acquisition step consists of learning to identify the cardiac structures and obtaining all the required images with its correspondent probe and axis in order to be able to calculate volumes and diameters. The image analysis step consists of measuring the previously acquired images with the aid of computer software.
Advantages of the proposed technique include a fast (15 min) procedure that would allow the researcher to evaluate interventions in a non-invasive, non-terminal approach and therefore follow the same mouse over time; each mouse can be used as its own control. This fact plus having the same operator perform all the acquisition and analysis for the entire experiment minimizes the limitation of operator-dependency. The present methodology is useful for mouse researchers in cardiovascular and pulmonary medicine.

The following protocol describes the methodology for the acquisition and analysis of echocardiographic images used to obtain the Left Atrial Volume (LAV), Aorta (Ao) diameter, and Pulmonary Artery (PA) diameter in mice. This technique is a non-invasive, non-terminal procedure that allows assessment of the cardiopulmonary function.

Murine Echokardiographie von Linker Vorhof, Aorta und Lungenarterie

The present methodology teaches the investigator how to measure and use the LAV as a surrogate of chronic elevations in Left Ventricular diastolic ...

Electrophysiological Assessment of Murine Atria with High-Resolution Optical Mapping

Recent genome-wide association studies targeting atrial fibrillation (AF) have indicated a strong association between the genotype and electrophysiological phenotype in the atria. That encourages us to utilize a genetically-engineered mouse model to elucidate the mechanism of AF. However, it is difficult to evaluate the electrophysiological properties in murine atria due to their small size. This protocol describes the electrophysiological evaluation of atria using an optical mapping system with a high temporal and spatial resolution in Langendorff perfused murine hearts. The optical mapping system is assembled with dual high-speed complementary metal oxide semiconductor cameras and high magnification objective lenses, to detect the fluorescence of a voltage-sensitive dye and Ca2+ indicator. To focus on the assessment of murine atria, optical mapping is performed with an area of 2 mm &#215; 2 mm or 10 mm x 10 mm, with a 100 &#215; 100 resolution (20 &#181;m/pixel or 100 &#181;m/pixel) and sampling rate of up to 10 kHz (0.1 ms) at maximum. A 1-French size quadripolar electrode pacing catheter is placed into the right atrium through the superior vena cava avoiding any mechanical damage to the atrium, and pacing stimulation is delivered through the catheter. An electrophysiological study is performed with programmed stimulation including constant pacing, burst pacing, and up to triple extrastimuli pacing. Under a spontaneous or pacing rhythm, the optical mapping recorded the action potential duration, activation map, conduction velocity, and Ca2+ transient individually in the right and left atria. In addition, the programmed stimulation also determines the inducibility of atrial tachyarrhythmias. Precise activation mapping is performed to identify the propagation of the excitation in the atrium during an induced atrial tachyarrhythmia. Optical mapping with a specialized setting enables a thorough electrophysiological evaluation of the atrium in murine pathological models.

This protocol describes the electrophysiological evaluation of murine atria utilizing an optical mapping system with a high temporal and spatial resolution, including dual recordings of the membrane voltage and Ca2+ transient under programmed stimulation through a specialized electrode catheter.

Elektrophysiologische Bewertung der murinen Atria mit hochauflösenden optischen Mapping

Recent genome-wide association studies targeting atrial fibrillation (AF) have indicated a strong association between the genotype and ...

A Cryoinjury Model to Study Myocardial Infarction in the Mouse

The use of animal models is essential for developing new therapeutic strategies for acute coronary syndrome and its complications. In this article, we demonstrate a murine cryoinjury infarct model that generates precise infarct sizes with high reproducibility and replicability. In brief, after intubation and sternotomy of the animal, the heart is lifted from the thorax. The probe of a handheld liquid nitrogen delivery system is applied onto the myocardial wall to induce cryoinjury. Impaired ventricular function and electrical conduction can be monitored with echocardiography or optical mapping. Transmural myocardial remodeling of the infarcted area is characterized by collagen deposition and loss of cardiomyocytes. Compared to other models (e.g., LAD-ligation), this model utilizes a handheld liquid nitrogen delivery system to generate more uniform infarct sizes.

This article demonstrates a model to study cardiac remodeling after myocardial cryoinjury in mice.

Ein Cryoinjury-Modell zur Untersuchung des Myokardinfarkts in der Maus

The use of animal models is essential for developing new therapeutic strategies for acute coronary syndrome and its complications. In this article, we ...

An Image Guided Transapical Mitral Valve Leaflet Puncture Model of Controlled Volume Overload from Mitral Regurgitation in the Rat

Mitral regurgitation (MR) is a widely prevalent heart valve lesion, which causes cardiac remodeling and leads to congestive heart failure. Though the risks of uncorrected MR and its poor prognosis are known, the longitudinal changes in cardiac function, structure and remodeling are incompletely understood. This knowledge gap has limited our understanding of the optimal timing for MR correction, and the benefit that early versus late MR correction may have on the left ventricle. To investigate the molecular mechanisms that underlie left ventricular remodeling in the setting of MR, animal models are necessary. Traditionally, the aorto-caval fistula model has been used to induce volume overload, which differs from clinically relevant lesions such as MR. MR represents a low-pressure volume overload hemodynamic stressor, which requires animal models that mimic this condition. Herein, we describe a rodent model of severe MR in which the anterior leaflet of the rat mitral valve is perforated with a 23G needle, in a beating heart, with echocardiographic image guidance. The severity of MR is assessed and confirmed with echocardiography, and the reproducibility of the model is reported.&#160;&#160;

A rodent model of left heart volume overload from mitral regurgitation is reported. Mitral regurgitation of controlled severity is induced by advancing a needle of defined dimensions into the anterior leaflet of the mitral valve, in a beating heart, with ultrasound guidance.&#160;

Ein Bild geführte transapical Mitral Valve Leaflet Puncture Modell der kontrollierten Volumenüberlastung von Mitral Regurgitation in der Ratte

Mitral regurgitation (MR) is a widely prevalent heart valve lesion, which causes cardiac remodeling and leads to congestive heart failure. Though the ...

Morphological and Functional Assessment of the Right Ventricle Using 3D Echocardiography

Traditionally, it was believed that the right side of the heart has a minor role in circulation; however, more and more data suggest that right ventricular (RV) function has strong diagnostic and prognostic power in various cardiovascular disorders. Due to its complex morphology and function, assessment of the RV by conventional two-dimensional echocardiography is limited: the everyday clinical practice usually relies on simple linear dimensions and functional measures. Three-dimensional (3D) echocardiography overcame these limitations by providing volumetric quantification of the RV free of geometrical assumptions. Here, we offer a step-by-step guide to obtain and analyze 3D echocardiographic data of the RV using the leading commercially available software. We will quantify 3D RV volumes and ejection fraction. Several technical aspects may help to improve the quality of RV acquisition and analysis as well, which we present in a practical manner. We review the current opportunities and the limiting factors of this method and also highlight the potential applications of 3D RV assessment in current clinical practice.

Here, we provide a step-by-step acquisition and analysis protocol for the 3D volumetric assessment of the right ventricle, mainly focusing on the practical aspects that maximize the feasibility of this technique.