Évaluation de ventriculaire droite Structure et fonction dans le modèle de souris de l'artère pulmonaire constriction par échocardiographie transthoracique

Résumé

Ventricule droit (VD) dysfonctionnement est critique dans la pathogenèse des maladies cardiovasculaires, mais les méthodes limitées sont disponibles pour l'évaluation. Les progrès récents de l'imagerie par ultrasons offrent une option non invasive et précise pour l'étude de RV longitudinal. Ici, nous avons une méthode échocardiographique étape par étape en utilisant un modèle murin d'une surcharge de pression un véhicule de camping détail.

Résumé

Émergents données cliniques soutiennent l'idée que la dysfonction RV est critique dans la pathogenèse des maladies cardiovasculaires et l'insuffisance cardiaque ^1-3. En outre, le RV est affectée de manière significative dans les maladies pulmonaires telles que l'hypertension artérielle pulmonaire (PAH). En outre, le RV est remarquablement sensible aux pathologies cardiaques, y compris du ventricule gauche (VG), la maladie valvulaire ou infarctus du VD ^4. Pour comprendre le rôle de RV dans la pathogenèse des maladies cardiaques, une méthode fiable et non invasif pour accéder à la RV structurellement et fonctionnellement est essentiel.

Une méthodologie échocardiographie trans-thoracique non invasive (TTE) sur la base a été établi et validé pour surveiller les changements dynamiques dans la structure et la fonction RV chez la souris adulte. Pour imposer le stress de RV, nous avons utilisé un modèle de constriction chirurgicale de l'artère pulmonaire (PAC) et mesuré la réponse de RV sur une période de 7 jours à l'aide d'une échographie micro-imagerie à haute fréquencesystème. Les souris opéré fictivement ont été utilisés comme témoins. Les images ont été acquises chez des souris légèrement anesthésiés au départ (avant la chirurgie), le jour 0 (immédiatement après la chirurgie), le jour 3 et le jour 7 (post-opératoire). Les données ont été analysées en utilisant le logiciel en ligne.

Plusieurs fenêtres acoustiques (B, M et modes Doppler couleur), qui peuvent être constamment obtenus chez la souris, a permis pour la mesure fiable et reproductible de la structure de RV (y compris l'épaisseur de la paroi de RV, en fin de diastole et dimensions de fin de systole) et fonction ( changement fraction de la zone, la fraction de raccourcissement, vitesse de pointe PA, et le gradient de pression crête) chez les souris normales et après PAC.

En utilisant cette méthode, le gradient de pression résultant de la PAC a été mesurée avec précision en temps réel, en utilisant le mode Doppler couleur et était comparable à celle des mesures de pression effectuées directement avec une haute fidélité Millar micropointes cathéter. Prises ensemble, ces données démontrent que les mesures obtenues à partir de VR divers complvues imentary utilisant l'échocardiographie sont fiables, reproductibles et peuvent fournir des informations concernant la structure et la fonction VR. Cette méthode permettra de mieux comprendre le rôle de la dysfonction cardiaque RV.

Introduction

Historiquement, l'évaluation pronostique de l'insuffisance cardiaque a mis l'accent sur la LV, qui est facile à l'image par échocardiographie. De nombreuses études sur la structure et la fonction du VG par échocardiographie ont conduit à l'établissement des valeurs normales pour la structure de LV et fonctionner ^1,5,6. Les mesures de taille de LV et de la fonction systolique obtenus à partir d'images bidimensionnelles et Doppler couleur sont d'une grande importance car ils permettent délimitation visuelle de compartiments et de la géométrie dans les moindres détails pour le LV ^7. M-mode est souvent utilisé pour mesurer les dimensions de BT et la fraction de raccourcissement (FS) chez la souris. Inter-observateur et variabilité intra-observateur sont faibles pour les mesures de diamètre à l'aide de ce mode, mais les mesures d'épaisseur de paroi ont tendance à être très variable ^7. Doppler pulsé par la couleur (PW ou Doppler couleur) a été utilisé pour évaluer la régurgitation valvulaire ^8,9.

Semblable à LV, RV joue un rôle important et est une importante predictor de morbidité et de mortalité chez les patients atteints de maladies cardio-pulmonaires de ^1,7,10. Toutefois, l'évaluation échocardiographique de RV est intrinsèquement difficile en raison de sa forme complexe ^5,11 et sa position rétrosternale qui bloque les ondes ultrasonores ^8,9. RV est une forme de croissant structure de l'emballage autour de la LV et a une anatomie complexe à parois minces qui sont habitués à basse pression et la résistance vasculaire pulmonaire à ^6. Pour surmonter la résistance vasculaire élevée (PVR), le RV augmente d'abord en taille et en subit hypertrophies. Dans les maladies chroniques comme l'hypertension pulmonaire ou d'une maladie vasculaire pulmonaire, RV subit une dilatation progressive, entraînant finalement la détérioration de la fonction systolique et diastolique ^4,5,10.

L'échocardiographie joue un rôle important dans le dépistage et le diagnostic de l'HTAP malgré quelques limitations présentes dans sa capacité de diagnostic clinique. Le principal avantage d'TTE réside en ce qu'il est non invasive et qu'elle peut être effectuée sur la légère sédation, ou même des animaux conscients ^9. TTE fournit également une estimation raisonnable de pressions PA, ainsi que l'évaluation continue des changements dans la structure et la fonction ^12,13 RV. Grâce aux progrès techniques dans TTE, qui comprennent le développement de haute fréquence sondes mécaniques, permettant la résolution axiale d'environ 50 um à une profondeur de 5-12 mm, des cadences élevées (plus de 300 images / sec), et les taux d'échantillonnage élevé , l'échocardiographie est un outil de choix pour l'imagerie de la contracter rapidement de petite taille coeur ^8,11 de la souris.

Suivi longitudinal de la fonction ventriculaire droite en utilisant de multiples points de vue, y compris les 2 dimensions (2D) à court et long axe, en mode M et Doppler fenêtres acoustiques fournir des informations complémentaires de RV anatomie et la fonction. Collectivement, cette méthode permet une évaluation longitudinale complète de l'hémodynamique de RV dans la physiologie et la mise pathologique ^4,7.

Ici, nous fournissons une méthodologie détaillée étape par étape à l'aide de TTE non invasive pour caractériser RV changements anatomiques et fonctionnels secondaires au PAC chez la souris.

Protocole

Procédure chirurgicale

1. Obtenir 8 mâles C57BL / 6 d'une semaine vieux et s'acclimater pendant une semaine avant les procédures expérimentales sont réalisées.
2. Avant l'imagerie, l'occlusion de l'artère pulmonaire est réalisée comme décrit précédemment ¹⁴ conformément aux directives de l'AVMA et approuvé les protocoles IACUC.
   Images échocardiographiques d'acquisition et des mesures
   Toutes les abréviations utilisées sont résumées dans le tableau 1.

Une. Parasternale long axe (PLAX) M Mode d'affichage pour obtenir RV Chambre Dimension, Fractional shortening (FS), et RV Epaisseur mur

1. Utilisez B paramètre Mode d'obtenir une vue complète LV long axe parasternale. Avec l'animal se trouvant dans une position couchée sur le dos sur la plate-forme (voir la note 6,1. Et 6.2.), Positionner l'échographie sonde de 40 MHz (MS550D) sur l'animal à environ 30 ° d'angle dans le sens antihoraire à la ligne parasternale gauche sur l'encoche de pointage direction caudale ( La figure 1A). Ajustez l'angle de la sonde en inclinant légèrement le long de l'axe y de la sonde (figure 1D) pour obtenir une vue de la chambre LV plein dans le centre de l'écran.
2. Une fois les sites appropriés (RV, LV, MV, Ao, LA), comme illustré sur les figures 2A et 2B sont clairement visibles, passez en mode M. Une ligne de l'indicateur apparaît sur l'écran dans le réglage du mode M. La ligne doit être placée de passer par la partie la plus large de la chambre de RV utilisant comme point de repère Ao (Figures 2A et B).
3. Dans cette perspective, le mur de RV et IVS doivent être clairement visibles. S'il vous plaît assurez-vous que la profondeur de mise au point se trouve au centre de la chambre de RV. Enregistrer les données avec magasin de ciné pour mesure la dimension de la chambre de RV, FS et RV épaisseur de paroi hors ligne. Exemples d'images du mode M sont présentés dans les figures 2C et 2D. (Voir la note 6.3.)

2. Parasternale petit axe Vue au milieuNiveau papillaire pour obtenir fractionnée Zone Changes (AEC)

1. De la position décrite ci-dessus (figure 1A), passez en mode B et tourner la sonde 90 ° dans le sens horaire pour obtenir la vision à court axe parasternale (figure 1B). Faire basculer la sonde légèrement le long de l'axe x de la sonde pour empêcher la vue obstructive du sternum.
2. Déplacez légèrement de haut en bas le long de l'axe y de la sonde pour obtenir le niveau de la mi papillaire (voir note 6.4.)
3. Dans cette vue, les muscles papillaires sont généralement situés en position 2 et 05 heures (figure 3).

3. Parasternale petit axe Vue sur la valve aortique Level (RV aortique PSAX Level) pour obtenir RV Epaisseur mur et PA pointe de vitesse

1. Partant de la position décrite ci-dessus (Figure 1B), déplacer la sonde à l'axe y en direction du crâne jusqu'à la section transversale de la valve aortique présente dans le milieu de la fenêtre.
2. Droit de chasse ventriculaire tRact (RVOT) doit être visible sur le dessus comme une structure en forme de croissant avec valve tricuspide séparant le RV de RA comme illustré sur les figures 4A et B 2. Enregistrer les données en utilisant magasin de ciné pour la mesure de l'épaisseur de la paroi de RV hors ligne. (Voir la note 6.5.)
3. Rester dans la même position. (Voir la note 6.6.)
4. Passer en mode Doppler couleur et positionner le jaune PW-pointillé ligne parallèle à la direction de l'écoulement dans la cuve. Notez que les couleurs bleues et rouges indiquent s'écouler de et vers la sonde, respectivement (figures 4C et 4D).
5. Placez le curseur PW à la pointe des feuillets de la valve pulmonaire. (Voir la note 6.7.) Enregistrer les données en utilisant magasin de ciné. Mesurer la vitesse de pointe PA hors ligne.

4. Modifié parasternale long axe Vue de RV et PA pour obtenir PA pointe de vitesse

1. Continuer sur B paramètre Mode, positionner la sonde (MS550D ou MS250) À droite ligne parasternale (figure 1C) et lentement titre la sonde environ 30-45 ° d'angle de l'axe des y de la sonde (figure 1D) vers la poitrine de la souris pour visualiser clairement le passage PA sur l'aorte, comme illustré dans les figures 5A et 5B.
2. Passer en mode Doppler couleur et positionner le jaune PW-pointillé ligne parallèle à la direction de l'écoulement dans le récipient (figures 5C et 5 D). Placez le curseur PW à la pointe des feuillets de la valve pulmonaire. (Voir la note 6.6.) Enregistrer les données en utilisant magasin ciné et mesurer la vitesse de pointe PA hors ligne.

5. Calcul et analyse des données

1. l'épaisseur de paroi de RV peut être calculé à partir des données de mode B obtenu à partir de RV PSAX niveau aortique comme décrit ci-dessus (protocole 3). Sélectionnez l'outil de traçage de la zone 2D pour tracer la zone de la paroi de RV à la diastole (comme indiqué dans la zone rose sur la figure 6). Ensuite, utilisez l'outil de traçage à distance pour tracer les circonférences intérieure et extérieure de la paroi de RVOT (comme indiqué dans les lignes bleues sur la Figure 6). Prendre la moyenne des circonférences intérieure et extérieure. En utilisant l'équation , Nous calculons RV mur (RVW) d'épaisseur. (Voir la note 6.8.)
2. Pour les autres paramètres standard, s'il vous plaît consulter les manuels de la fabrique respectif pour effectuer l'analyse des données.

6. Remarques

1. Toutes les images sont recueillies au moyen du système Vevo 2100. Images similaires peuvent être obtenus en utilisant des systèmes d'imagerie à ultrasons d'autres fabricants, et les avantages relatifs et les inconvénients de différents instruments à ultrasons ont déjà été comparé ^8,12,15. Il est recommandé que toutes les images doivent être obtenues et analysées en aveugle chaque fois que possible.
2. Le choix approprié de l'anesthésie, tel qu'un court-dguration de l'isoflurane en inhalation (2-3% pour induire, et 1,0% pour maintenir) est crucial dans le maintien de rythme cardiaque à des taux physiologiques normales (plus de 500 battements / min), ce qui nous permet de détecter de base et reproductible et artérielle pulmonaire élevée la pression systolique dans l'étude.
3. Assurez-vous de recueillir les données sur le taux de trame possible le plus élevé possible (> 200 images / s).
4. Recherchez la vue avec la plus grande dimension de la chambre.
5. Les obstructions dues à côtes et le sternum en grande partie due à la position rétrosternale de la RV est le principal obstacle à l'obtention d'excellentes images dans cette méthode d'imagerie la RV. En repositionnant l'animal ou de la sonde, un opérateur peut surmonter le bloc sternale et obtenir les avis nécessaires de la RV. Cela peut prendre 5 à 15 min, en fonction de la physiologie de l'animal.
6. Vous devrez peut-être passer la sonde à MS250 depuis sonde MS550D peut être utilisé en trompe-l'œil et les souris avant PAC et la sonde de 40 MHz est capable d'enregistrervitesse de crête de 300-1,500 m / sec, tandis que MS250 est capable de capter la vitesse du parc jusqu'à 4000 mm / sec.
7. Il est acceptable d'avoir un angle inférieur à 20 ° pour une mesure précise de la vitesse de pointe de la sonde PA.
8. Des mesures cohérentes de l'épaisseur de la paroi de RV et de la région / dimensions ont été faites en utilisant plusieurs fenêtres acoustiques, à la fois dans l'axe à court qu'à long terme. Le choix de certains de ces fenêtres dépendra de l'expérience de l'opérateur, et pourrait expliquer la variabilité qui pourrait être contributif à différents résultats statistiques.

Résultats

Dans cette étude, l'échocardiographie de référence a été réalisée 48 heures avant l'intervention chirurgicale. Les souris ont été répartis au hasard en deux groupes. Les souris ont reçu des occlusions artérielles pulmonaires (PAC) et les opérations fictives (Sham). L'échocardiographie a été effectué aux jours 0, 3, 7 et suivant la procédure chirurgicale. Les animaux ont été euthanasiés immédiatement après la dernière échocardiographie et les coeurs ont été prélevés pour une éva...

Discussion

Nous démontrons que TTE fournit une méthodologie sensible et reproductible pour l'évaluation de routine de la structure et de la fonction RV chez la souris. Avant l'avènement de TTE, des études de la RV en grande partie axées sur la mesure de RVSP par cathétérisme cardiaque droit, un terminal et une procédure invasive ^6,9,11,17.

Les rapports antérieurs ont décrit une variété de techniques pour réaliser des mesures du coeur droit ^{3,4,11,17-19.} Cepen...

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
High Frequency Ultrasound	FUJIFILM VisualSonics, Inc.	Vevo 2100
High-frequency Mechanical Transducer	FUJIFILM VisualSonics, Inc.	MS250, MS550D, MS400
Millar Mikro Pressure Catheter	Millar	SPR-1000