Name: biventricular assessment of cardiac function and pressure-volume loops by closed-chest catheterization in mice
Uploaded: 2020-06-15T13:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 21 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Biventricular Assessment of Cardiac Function and Pressure-Volume Loops by Closed-Chest Catheterization in Mice at JoVE.com

המחברים רוצים להודות על העזרה ושיתוף הפעולה של מתקן בעלי החיים של אוניברסיטת המלכה באופן אישי. המחברים רוצים להודות על עזרתו של אוסטין ריד, מועמד TMED MSc.
מחקר זה נתמך בחלקו על ידי מענקי המכונים הלאומיים לבריאות בארה"ב (NIH) NIH 1R01HL113003-01A1 (S.L.A.), NIH 2R01HL071115-06A1 (S.L.A), קרן קנדה לחדשנות ויחידת הלב פולמונרית של המלכה (QCPU) 229252 ו- 33012 (S.L.A.), קתדרת מחקר Tier 1 קנדה בדינמיקה מיטוכונדריאלית ורפואה תרגומית 950-229252 (S.L.A.), מענק קרן המכונים הקנדיים לחקר הבריאות (CIHR) CIHR FDN 143261, קרן ויליאם ג'יי הנדרסון (S.L.A.), פרס Canadian Vascular Network Scholar Award (F.P.), ומלגת משפחת פארואיאן מאיגוד יתר לחץ הדם הריאתי של קנדה (F.P.)

כל הניסויים בוצעו בהתאם להנחיות הבטיחות הביולוגית והאתיקה של אוניברסיטת המלכה (ROMEO/TRAQ#6016826). ההליכים שבוצעו בוצעו בהתאם להנחיות המוסדיים. זהו הליך סופני. בשל הפולשנות של הצנתור הימני והשמאלי, יש להרדים את בעלי החיים מיד לאחר רכישת הנתונים. המתת חסד צריכה להתבצע על פי הנחיות המוסד למחקרים בבעלי חיים.
1. הכנה והתקנה ניסיונית
<ol><li>הכניסו את הצנתר למזרק של 10 מ"ל עם מי מלח/הפרין, בטמפרטורת החדר 30 דקות לפני תחילת הניסוי (איור 1A).</li>
	<li>לאחר 30 דקות, כייל את הצנתר (למשל, מערכת הבסיס והרכישה) בהתאם להמלצות היצרן. מערכת הרכש מציגה ערכי כיול גבוהים ונמוכים המשמשים לכיול מערכת הרכש לפני תחילת ניסוי. הפק פלט של ערכים אלה וודא שהם תואמים.<ol><li>השתמש בלחצן "בקרת איזון לחץ", "גס +/- "או "בסדר +/-" כדי להגדיר את ערך הלחץ הבסיסי על אפס.</li>
		<li>בצע כיול של שתי נקודות עבור אות גבוה ונמוך.<ol><li>במסוף הבקרה, לחץ על "הגדרת מערכת" ב "תפריט קטטר".</li>
			<li>לחץ על "שלח אות כיול" ב"תפריט הגדרת מערכת" כדי לשלוח את האות הנמוך. ודא שהלחץ, הנפח, הפאזה והגודל הם 0 מ"מ כספית, 0 μL, 0° ו- 0 μs בהתאמה.</li>
			<li>לחץ על "Enter" כדי לשלוח את האות הגבוה. ודא שהלחץ, הנפח, הפאזה והגודל הם 100 מ"מ כספית, 150 μL, 20° ו- 5,000 μs בהתאמה.</li>
			<li>לחץ על "Enter" כדי לחזור אל "תפריט הגדרת המערכת".</li>
			<li>לחץ על "6" כדי לחזור ל"תפריט קטטר". לאחר מכן לחץ על "רכוש נתונים".</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>כופפו מחט של 30 גרם לכ-90° (איור 1B,C). מחט כפופה זו תשמש כדי לנקב את כלי הצוואר והתרדמה.</li>
</ol>2. הרדמה ובקרת טמפרטורת הגוף
<ol><li>הכניסו את העכבר (28 גרם, C57BL/6 בפרוטוקול זה) לתא הרדמה המכיל גז הרדמה (כלומר חמצן 100%, איזופלורן 3-4% לזירוז).</li>
	<li>כאשר בעל החיים מורדם, ואינו מגיב לצביטה בכפה או בזנב, הניחו את העכבר בשכיבה על כרית החימום שנקבעה בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס.</li>
	<li>חבר את העכבר למכונת ההנשמה דרך חרוט אף המספק תערובת של 100% חמצן ו -2% איזופלורן. כדי לחשב באופן אוטומטי את הגדרות האוורור המומלצות, הזן את משקל בעל החיים בתוכנה הקניינית של מכונת ההנשמה באמצעות מסך המגע. החישובים משתמשים בנוסחה הבאה: נפח גאות = 6.2 x מסת בעלי חיים1.01 (kg), קצב נשימה = 53.5 x מסת בעלי חיים-0.26 (ק"ג).</li>
	<li>הפעל את קו ההרדמה מתא ההרדמה אל חרוט האף.</li>
	<li>הכנס את בדיקת משוב הטמפרטורה לתוך פי הטבעת, ואת בדיקת כרית בין כרית לבין גב העכבר, הגדרת טמפרטורת הגוף הרצויה ל 37 ° C - 37.5 ° C. שלוט בטמפרטורה של החיה במסך הצג (איור 2A,B).</li>
	<li>הדביקו את הכפות הקדמיות וכפה דיסטלית אחת של העכבר לשמיכת החימום באמצעות סרט כירורגי, והשאירו כף אחורית אחת פנויה כדי לפקח על עומק ההרדמה.</li>
</ol>3. גישה לאתר כירורגי
<ol><li>בצע חתך צוואר הרחם הגחוני בצורת H בצורת H מהמנובריום לגובה עצם היואיד.<ol><li>יש לשקף את העור הרחק מהשרירים שמתחתיו. במידת הצורך, ניתן לכרות שרירים אלה לצורך הדמיה טובה יותר.</li>
		<li>הזיזו בעדינות את הבלוטה התת-לסתית הצידה.</li>
		<li>לנתח את הרקמה הרכה הצווארית ולחשוף את sternocleidomastoid ואת שריר sternohyoid עם מלקחיים באמצעות שיטת דיסקציה קהה.</li>
		<li>לפצל את הפאשיה באמצע, מעל הסטרנוהיואיד הזוגי. אפשר sternohyoid זוג לסגת לרוחב כדי לחשוף את קנה הנשימה. היזהרו שלא לפגוע בעורקי התרדמה ובעצבים התועה, הפועלים לצד קנה הנשימה.</li>
	</ol></li>
	<li>מעבירים מלקחיים מתחת לקנה הנשימה כדי להגביהו. לאחר מכן, העבירו תפר משי כירורגי 4.0 מתחת לקנה הנשימה וצרו קשר פוטנציאלי באמצע התפר, אשר מאוחר יותר יהודק כדי לאבטח את הצינור האנדוטרכאלי (איור 3A).</li>
	<li>באמצעות מספריים, לעשות חתך קטן בין טבעות הסחוס של קנה הנשימה מתחת לרמה של הגרון. הכניסו את הצינור האנדוטרכאלי (איור 3B).</li>
	<li>חבר את צינור קנה הנשימה למכונת ההנשמה והתחל אוורור עם 100% חמצן ו 2% איזופלורן. הדקו את הקשר סביב קנה הנשימה כדי לאבטח את הצינור האנדוטרכאלי והדביקו את צינור ההנשמה לשולחן הניתוחים. ודאו שקנה הנשימה אינו חסום או קורס (איור 3C).</li>
</ol>4. בידוד צוואר ימין וקרוטיד ימין
<ol><li>בידוד קרוטיד ימין<ol><li>באמצעות דיסקציה קהה, להזיז את שריר sternohyoid לרוחב כדי לחשוף ולבודד את עורק התרדמה הימני.</li>
		<li>בודדו את עורק התרדמה מהעצב התועה על ידי דיסקציה קהה באמצעות מלקחיים.</li>
		<li>לעבור שלושה תפרים כירורגיים (4.0) מתחת לעורק התרדמה, למעט העצב התועה.</li>
	</ol></li>
	<li>בידוד ורידים צווארי ימני<ol><li>החלף את בלוטת submandibular ו parotid לרוחב כדי לדמיין את הווריד jugular ימין. נתחו וחשפו בבוטות את וריד הצוואר הימני באמצעות מלקחיים. נתחו בזהירות את הווריד והסירו את הפאשיה שמסביב.</li>
		<li>מעבירים מלקחיים מתחת לווריד הצוואר.</li>
		<li>מעבירים תפר כירורגי אחד מתחת לווריד הצוואר, ואז קושרים אותו בצד הגולגולתי של הווריד. יש להפעיל מתיחה עדינה על תפר זה לכיוון הראש באמצעות מהדק המוסטטי.</li>
		<li>מעבירים שני תפרים נוספים מתחת לווריד הצוואר. משוך בעדינות את התפר הדיסטלי ביותר בכיוון קאודלי באמצעות מהדק המוסטטי. צור קשר רופף ופוטנציאלי בתפר האמצעי.</li>
		<li>שים כמה טיפות של מלוחים מחוממים, פיזיולוגיים על כלי באתר של venotomy צפוי.</li>
	</ol></li>
</ol>5. הליכים כירורגיים לצנתור חדר ימין וחדר שמאל
<ol><li>צנתור חדר ימין (איור 4 A-D).<ol><li>באמצעות סטריאומיקרוסקופ, לזהות את הווריד jugular.</li>
		<li>יש למרוח בעדינות אחיזה מעולה על הווריד. בצע ארס על ידי החדרת מחט מעוקלת 30 G בין תפר הגולגולת לתפר האמצעי. הכנס את המחט בזווית של 140° ביחס לווריד כדי לוודא שהיא נכנסת בצורה קואקסיאלית.</li>
		<li>כאשר מוחדר, להרחיב את הארס על ידי הזזת המחט. הכנס את קצה הצנתר לוונוטומיה, מתחת למחט. לאחר מכן לקשור בעדינות את התפר האמצעי, לאבטח את הצנתר. הערה: יש להיזהר במיוחד שלא לקשור את התפר חזק מדי, מכיוון שעודף כוח עלול לפגוע בצנתר.</li>
		<li>שחררו את התפר הקאודלי, וקדמו את הצנתר לחדר הימני, תוך גילוי צורת הגל הקלאסית של לחץ החדר הימני על צג רציף.</li>
		<li>לייצב את לחץ החדר הימני. ודא את המיקום הנכון של הצנתר בחדר הימני כדי ליצור לולאת PV אופטימלית.<ol><li>לייצב את הגודל, המשקף את הדם והשריר, כדי ליצור לולאות לחץ-גודל (כלומר, לחץ ציר Y, גודל ציר X). במידת הצורך, סובב בעדינות את מוט הצנתר כדי להשיג מיקום אופטימלי של הצנתר לאורך ציר החדר הימני. הערה: ערך הפאזה המקסימלי, המשקף את השריר, צריך להיות מתחת ל-7°.</li>
		</ol></li>
		<li>כאשר אות הלולאה של גודל הלחץ הוא אופטימלי, לחץ על "Enter" במסוף במהלך הרכישה כדי לבצע סריקה בסיסית. ודא שהדופק המדווח על מסך הצג בפעימות לדקה (פעימות לדקה) הוא בטווח פיזיולוגי (כלומר, 400-600 פעימות לדקה).</li>
		<li>צור את לולאות ה- PV. שנה את "מגניטודה" ל"נפח" כפרמטר עבור ציר X ושמור על הלחץ כציר Y. כאשר אות לולאות PV הוא אופטימלי, הקלט עבור 30 שניות.</li>
		<li>עצור את ההקלטה. משכו את הצנתר לאחור ונגבו בעדינות עם גזה. הכניסו את הצנתר לתמיסת הפרין/נתרן כלורי וקשרו את התפר הקאודלי כדי לעצור דימום מהווריד הצווארי.</li>
	</ol></li>
	<li>צנתור חדר שמאל (איור 5 A-D).<ol><li>הרימו בעדינות את התרדמה הימנית, שבודדה בעבר (5A) על ידי החלקת מלקחיים מעוקלים מתחת לעורק.</li>
		<li>לקשור את התפר הקודם, ובכך לחסום את העורק. לאחר מכן, החל בעדינות מתיחה מכוונת גולגולת באמצעות מהדק המוסטטי.</li>
		<li>משוך את התפר הדיסטלי ביותר בכיוון קאודלי באמצעות מהדק המוסטטי. צור קשר פוטנציאלי רופף בתפר האמצעי.</li>
		<li>שים כמה טיפות של מלוחים פיזיולוגיים מחוממים על הכלי באתר של arteriotomy הצפוי. התמקדו בקטע הגולגולתי, בין התפר הקאודלי לתפר האמצעי, באמצעות המיקרוסקופ הסטריאוטקסי.</li>
		<li>יש להפעיל בעדינות אחיזה מעולה על העורק. בצע ארטריוטומיה, על ידי החדרת מחט מעוקלת 30 G בין תפר הגולגולת לתפר האמצעי. הכנס את המחט ב 140° ביחס לעורק כדי להבטיח שהיא נכנסת בצורה קואקסיאלית.</li>
		<li>הכנס את קצה הצנתר לתוך העורקים ולאחר מכן הדק את התפר האמצעי כדי לאבטח את הצנתר. במקביל, שחררו את התפר הדיסטלי וקדמו את הצנתר לתוך אבי העורקים כדי להתחיל להקליט. ודא שערוץ הלחץ מציג עקבות אבי העורקים טיפוסי.</li>
		<li>לקדם את נסיגת הצנתר דרך המסתם האאורטלי לחדר השמאלי. הכניסה לחדר השמאלי תיראה מהירידה הניכרת הפתאומית בלחץ הדיאסטולי מאבי העורקים.</li>
		<li>לייצב את לחץ החדר השמאלי. ודא את המיקום הנכון של הצנתר בחדר השמאלי כדי ליצור לולאת PV אופטימלית.<ol><li>לייצב את הגודל, המשקף את הדם והשריר, כדי ליצור לולאות לחץ-גודל (כלומר, לחץ ציר Y, גודל ציר X). במידת הצורך, סובב בעדינות את מוט הצנתר כדי להשיג מיקום אופטימלי של הצנתר לאורך ציר החדר השמאלי. הערה: ערך הפאזה המקסימלי, המשקף את השריר, צריך להיות מתחת ל-7°.</li>
		</ol></li>
		<li>עצור את ההקלטה. משכו את הצנתר לאחור והכניסו אותו לתמיסת הפרין/נתרן כלורי. ואז לקשור את התפר הקאודלי.</li>
		<li>נקו את הצנתר עם חומר ניקוי אנזימטי (למשל, אנדוזימה). הערה: לאחר הניתוח, יש להרדים את בעל החיים בהתאם להנחיות המוסד ללימודי בעלי חיים. </li>
	</ol></li>
</ol>6. ניתוח נתונים
<ol><li>בצע את ניתוח לולאת PV על פי המלצות שנקבעו.<ol><li>בחר את מעקב עוצמת הלחץ האופטימלי (רצוי הקלטה שלמה ויציבה של 30 שניות). בתוכנה, לחץ על "מתקדם", לחץ על "לולאות" ולאחר מכן לחץ על "חישוב לא מקוון".</li>
		<li>בחר עוצמת קול כערוץ עוצמת קול ולחץ כערוץ לחץ.</li>
		<li>לקבלת תוצאות עקביות יש צורך במינימום של 20 לולאות.</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol>
	<li>Nowbar, A. N., Howard, J. P., Finegold, J. A., Asaria, P., Francis, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2014+Global+geographic+analysis+of+mortality+from+ischaemic+heart+disease+by+country,+age+and+income:+Statistics+from+World+Health+Organisation+and+United+Nations.">2014 Global geographic analysis of mortality from ischaemic heart disease by country, age and income: Statistics from World Health Organisation and United Nations.</a> International Journal of Cardiology. 174 (2), 293-298 (2014).</li><li>Nowbar, A. N., Gitto, M., Howard, J. P., Francis, D. P., Al-Lamee, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mortality+From+Ischemic+Heart+Disease.">Mortality From Ischemic Heart Disease.</a> Circulation. Cardiovascular quality and outcomes. 12 (6), 005375 (2019).</li><li>Finegold, J. A., Asaria, P., Francis, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mortality+from+ischaemic+heart+disease+by+country,+region,+and+age:+Statistics+from+World+Health+Organisation+and+United+Nations.">Mortality from ischaemic heart disease by country, region, and age: Statistics from World Health Organisation and United Nations.</a> International Journal of Cardiology. 168 (2), 934-945 (2013).</li><li>McClellan, M., Brown, N., Califf, R. M., Warner, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Call+to+Action:+Urgent+Challenges+in+Cardiovascular+Disease:+A+Presidential+Advisory+From+the+American+Heart+Association.">Call to Action: Urgent Challenges in Cardiovascular Disease: A Presidential Advisory From the American Heart Association.</a> Circulation. 139 (9), 44-54 (2019).</li><li>Clark, J. E., Marber, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advancements+in+pressure-volume+catheter+technology+-+stress+remodelling+after+infarction.">Advancements in pressure-volume catheter technology - stress remodelling after infarction.</a> Experimental Physiology. 98 (3), 614-621 (2013).</li><li>Price, L. C., Wort, S. J., Finney, S. J., Marino, P. S., Brett, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulmonary+vascular+and+right+ventricular+dysfunction+in+adult+critical+care:+current+and+emerging+options+for+management:+a+systematic+literature+review.">Pulmonary vascular and right ventricular dysfunction in adult critical care: current and emerging options for management: a systematic literature review.</a> Critical Care. 14 (5), 169 (2010).</li><li>Ryan, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Right+Ventricular+Adaptation+and+Failure+in+Pulmonary+Arterial+Hypertension.">Right Ventricular Adaptation and Failure in Pulmonary Arterial Hypertension.</a> The Canadian Journal of Cardiology. 31 (4), 391-406 (2015).</li><li>Cooper, L. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemodynamic+Predictors+of+Heart+Failure+Morbidity+and+Mortality:+Fluid+or+Flow.">Hemodynamic Predictors of Heart Failure Morbidity and Mortality: Fluid or Flow.</a> Journal of cardiac failure. 22 (3), 182-189 (2016).</li><li>Turina, J., Stark, T., Seifert, B., Turina, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predictors+of+the+long-term+outcome+after+combined+aortic+and+mitral+valve+surgery.">Predictors of the long-term outcome after combined aortic and mitral valve surgery.</a> Circulation. 100 (19), 48-53 (1999).</li><li>Vonk Noordegraaf, A., Gali&#232;, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+the+right+ventricle+in+pulmonary+arterial+hypertension.">The role of the right ventricle in pulmonary arterial hypertension.</a> European Respiratory Review : An Official Journal of the European Respiratory Society. 20 (122), 243-253 (2011).</li><li>Vonk-Noordegraaf, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Right+heart+adaptation+to+pulmonary+arterial+hypertension:+physiology+and+pathobiology.">Right heart adaptation to pulmonary arterial hypertension: physiology and pathobiology.</a> Journal of the American College of Cardiology. 62 (25), 22-33 (2013).</li><li>Potus, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Downregulation+of+miR-126+Contributes+to+the+Failing+Right+Ventricle+in+Pulmonary+Arterial+Hypertension.">Downregulation of miR-126 Contributes to the Failing Right Ventricle in Pulmonary Arterial Hypertension.</a> Circulation. 132 (10), 932-943 (2015).</li><li>Potus, F., Hindmarch, C., Dunham-Snary, K., Stafford, J., Archer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcriptomic+Signature+of+Right+Ventricular+Failure+in+Experimental+Pulmonary+Arterial+Hypertension:+Deep+Sequencing+Demonstrates+Mitochondrial,+Fibrotic,+Inflammatory+and+Angiogenic+Abnormalities.">Transcriptomic Signature of Right Ventricular Failure in Experimental Pulmonary Arterial Hypertension: Deep Sequencing Demonstrates Mitochondrial, Fibrotic, Inflammatory and Angiogenic Abnormalities.</a> International Journal of Molecular Sciences. 19 (9), 2730 (2018).</li><li>Xiong, P. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biventricular+Increases+in+Mitochondrial+Fission+Mediator+(MiD51)+and+Proglycolytic+Pyruvate+Kinase+(PKM2)+Isoform+in+Experimental+Group+2+Pulmonary+Hypertension-Novel+Mitochondrial+Abnormalities.">Biventricular Increases in Mitochondrial Fission Mediator (MiD51) and Proglycolytic Pyruvate Kinase (PKM2) Isoform in Experimental Group 2 Pulmonary Hypertension-Novel Mitochondrial Abnormalities.</a> Frontiers in Cardiovascular Medicine. 5, 195 (2019).</li><li>Schwarz, K., Singh, S., Dawson, D., Frenneaux, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Right+Ventricular+Function+in+Left+Ventricular+Disease:+Pathophysiology+and+Implications.">Right Ventricular Function in Left Ventricular Disease: Pathophysiology and Implications.</a> Heart, Lung and Circulation. 22 (7), 507-511 (2013).</li><li>Buckberg, G., Hoffman, J. I. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Right+ventricular+architecture+responsible+for+mechanical+performance:+Unifying+role+of+ventricular+septum.">Right ventricular architecture responsible for mechanical performance: Unifying role of ventricular septum.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 148 (6), 3166-3171 (2014).</li><li>Buckberg, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ventricular+septum:+the+lion+of+right+ventricular+function,+and+its+impact+on+right+ventricular+restoration.">The ventricular septum: the lion of right ventricular function, and its impact on right ventricular restoration.</a> European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 29, 272-278 (2006).</li><li>Farrar, D. J., Chow, E., Brown, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolated+Systolic+and+Diastolic+Ventricular+Interactions+in+Pacing-Induced+Dilated+Cardiomyopathy+and+Effects+of+Volume+Loading+and+Pericardium.">Isolated Systolic and Diastolic Ventricular Interactions in Pacing-Induced Dilated Cardiomyopathy and Effects of Volume Loading and Pericardium.</a> Circulation. 92 (5), 1284-1290 (1995).</li><li>Dickstein, M. L., Todaka, K., Burkhoff, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Left-to-right+systolic+and+diastolic+ventricular+interactions+are+dependent+on+right+ventricular+volume.">Left-to-right systolic and diastolic ventricular interactions are dependent on right ventricular volume.</a> The American Journal of Physiology. 272 (6), 2869-2874 (1997).</li><li>Slater, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systolic+ventricular+interaction+in+normal+and+diseased+explanted+human+hearts.">Systolic ventricular interaction in normal and diseased explanted human hearts.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 113 (6), 1091-1099 (1997).</li><li>Rosenkranz, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulmonary+hypertension+due+to+left+heart+disease:+Updated+Recommendations+of+the+Cologne+Consensus+Conference+2011.">Pulmonary hypertension due to left heart disease: Updated Recommendations of the Cologne Consensus Conference 2011.</a> International Journal of Cardiology. 154, 34-44 (2011).</li><li>Ranchoux, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolic+Syndrome+Exacerbates+Pulmonary+Hypertension+due+to+Left+Heart+Disease.">Metabolic Syndrome Exacerbates Pulmonary Hypertension due to Left Heart Disease.</a> Circulation Research. 125 (4), 449-466 (2019).</li><li>Habib, G., Torbicki, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+echocardiography+in+the+diagnosis+and+management+of+patients+with+pulmonary+hypertension.">The role of echocardiography in the diagnosis and management of patients with pulmonary hypertension.</a> European Respiratory Review : An official Journal of the European Respiratory Society. 19 (118), 288-299 (2010).</li><li>Brierre, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+echocardiographic+prognostic+factors+for+mortality+in+pulmonary+arterial+hypertension.">New echocardiographic prognostic factors for mortality in pulmonary arterial hypertension.</a> European Journal of Echocardiography. 11 (6), 516-522 (2010).</li><li>Badano, L. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Right+ventricle+in+pulmonary+arterial+hypertension:+haemodynamics,+structural+changes,+imaging,+and+proposal+of+a+study+protocol+aimed+to+assess+remodelling+and+treatment+effects.">Right ventricle in pulmonary arterial hypertension: haemodynamics, structural changes, imaging, and proposal of a study protocol aimed to assess remodelling and treatment effects.</a> European Journal of Echocardiography: the Journal of the Working Group on Echocardiography of the European Society of Cardiology. 11 (1), 27-37 (2010).</li><li>Ibrahim, E. -. S. H., Bajwa, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Severe+Pulmonary+Arterial+Hypertension:+Comprehensive+Evaluation+by+Magnetic+Resonance+Imaging.">Severe Pulmonary Arterial Hypertension: Comprehensive Evaluation by Magnetic Resonance Imaging.</a> Case Reports in Radiology. 2015, 946920 (2015).</li><li>Pinsky, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+right+ventricle:+interaction+with+the+pulmonary+circulation.">The right ventricle: interaction with the pulmonary circulation.</a> Critical Care. 20 (1), 266 (2016).</li><li>Kosova, E., Ricciardi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+Catheterization.">Cardiac Catheterization.</a> JAMA. 317 (22), 2344 (2017).</li><li>Lindqvist, P., Calcutteea, A., Henein, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Echocardiography+in+the+assessment+of+right+heart+function.">Echocardiography in the assessment of right heart function.</a> European Journal of Echocardiography. 9 (2), 225-234 (2007).</li><li>Fogel, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+Cardiac+Function+by+Magnetic+Resonance+Imaging.">Assessment of Cardiac Function by Magnetic Resonance Imaging.</a> Pediatric Cardiology. 21 (1), 59-69 (2000).</li><li>Janardhanan, R., Kramer, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+in+hypertensive+heart+disease.">Imaging in hypertensive heart disease.</a> Expert Review of Cardiovascular Therapy. 9 (2), 199-209 (2011).</li><li>Attili, A. K., Schuster, A., Nagel, E., Reiber, J. H. C., vander Geest, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+in+cardiac+MRI:+advances+in+image+acquisition+and+processing.">Quantification in cardiac MRI: advances in image acquisition and processing.</a> The International Journal of Cardiovascular Imaging. 26 (1), 27-40 (2010).</li><li>Urboniene, D., Haber, I., Fang, Y. -. H., Thenappan, T., Archer, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validation+of+high-resolution+echocardiography+and+magnetic+resonance+imaging+vs.+high-fidelity+catheterization+in+experimental+pulmonary+hypertension.">Validation of high-resolution echocardiography and magnetic resonance imaging vs. high-fidelity catheterization in experimental pulmonary hypertension.</a> American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 299 (3), 401-412 (2010).</li><li>Ashton, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anatomical+and+functional+imaging+of+myocardial+infarction+in+mice+using+micro-CT+and+eXIA+160+contrast+agent.">Anatomical and functional imaging of myocardial infarction in mice using micro-CT and eXIA 160 contrast agent.</a> Contrast Media &amp; Molecular Imaging. 9 (2), 161 (2014).</li><li>Larson, E. R., Feldman, M. D., Valvano, J. W., Pearce, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+the+Spatial+Sensitivity+of+Conductance/Admittance+Catheter+Ventricular+Volume+Estimation.">Analysis of the Spatial Sensitivity of Conductance/Admittance Catheter Ventricular Volume Estimation.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 60 (8), 2316-2324 (2013).</li><li>Sasayama, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+cardiac+function+by+left+heart+catheterization:+an+analysis+of+left+ventricular+pressure-volume+(length)+loops.">Assessment of cardiac function by left heart catheterization: an analysis of left ventricular pressure-volume (length) loops.</a> Journal of Cardiography. Supplement. (1), 25-34 (1984).</li><li>Lindsey, M. L., Kassiri, Z., Virag, J. A. I., de Castro Br&#225;s, L. E., Scherrer-Crosbie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guidelines+for+measuring+cardiac+physiology+in+mice.">Guidelines for measuring cardiac physiology in mice.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 314 (4), 733-752 (2018).</li><li>Townsend, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+Pressure+Volume+Loops+in+the+Mouse.">Measuring Pressure Volume Loops in the Mouse.</a> Journal of Visualized Experiments JoVE. (111), e53810 (2016).</li><li>Provencher, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standards+and+Methodological+Rigor+in+Pulmonary+Arterial+Hypertension+Preclinical+and+Translational+Research.">Standards and Methodological Rigor in Pulmonary Arterial Hypertension Preclinical and Translational Research.</a> Circulation Research. 122 (7), 1021-1032 (2018).</li><li>Lips, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Left+Ventricular+Pressure-Volume+Measurements+in+Mice:+Comparison+of+Closed-Chest+Versus+Open-Chest+Approach.">Left Ventricular Pressure-Volume Measurements in Mice: Comparison of Closed-Chest Versus Open-Chest Approach.</a> Basic Res Cardiol. 99 (5), 351-359 (2004).</li></ol>

הערכת תפקוד הלב היא שלב קריטי במחקר פרה-קליני של הלב וכלי הדם הריאתיים. בעבודה זו הצענו פרוטוקול להערכה דו-חדרית סגורה בחזה של תפקוד הלב בעכברים. באמצעות גישה זו, ניתן ליצור את לולאות PV של החדר הימני והחדר השמאלי באותו עכבר. גישה זו מספקת הערכה חזקה ומלאה של תפקוד הלב, ומאפשרת מדידה של תפקוד סיסטולי ודיאסטולי, כמו גם נפח שבץ ותפוקת לב. בניגוד לגישת החזה הפתוח המשמשת באופן קלאסי לצנתור מכרסמים, טכניקת חזה סגור זו מביאה לפיזיולוגיה יציבה יותר ולנתונים רלוונטיים יותר מבחינה פיזיולוגית. בעוד שמבחינה טכנית מאתגר יותר ותלוי בכישורי המפעיל כדי למקם בהצלחה את הצנתר בחדר ימין ושמאל, גישת החזה הסגור מגבילה את הטראומה והדימום הקשורים לניתוח חזה פתוח ומפחיתה את שינויי הלחץ הדרסטיים הקשורים לחשיפת הריאות ללחץ אטמוספרי. גישת החזה הסגור גם מדמה טוב יותר את הליך צנתור הלב המבוצע בחולים, מה שמשפר את הרלוונטיות של שימוש בטכניקה זו במחקר פרה-קליני.
ההליך הכירורגי הוא השלב הקריטי של הפרוטוקול. גם כאשר משתמשים במיקרוסקופ כירורגי להחדרת קטטר לווריד הצוואר או לעורק התרדמה, דבר מומלץ, הליך זה דורש תרגול ומיומנות טכנית. דיסקציה זהירה של כלי הדם ללא הפאשיה שמסביב באמצעות דיסקציה עדינה וקהה תגביר את הצלחת הקנולציה תוך מזעור הסיכון לדימום. כדי למזער את איבוד הדם, חיוני לנטרל את התרדמה בשלבים עוקבים: 1) להכניס את קצה הצנתר בעורק התרדמה; 2) לקשור בעדינות את התפר סביב החלק של העורק המכיל את הצנתר; 3) לשחרר את התפר הבטוח, המאפשר תנועת קטטר תוך שמירה על מתיחה עדינה כלפי מעלה כדי למזער דימום; ו-4) מקדמים את הצנתר לאבי העורקים. מיקום הצנתר בחדר, כפי שנקבע על ידי ניטור צורת גל בזמן אמת, הוא החלק המאתגר ביותר בפרוטוקול זה. כל האלקטרודות של הצנתר צריכות להיות בתוך חלל החדר ואף אחת לא צריכה לגעת בקיר. כל מיקום לא נכון של הצנתר יגרום ללולאות PV לא סדירות וישפיע לרעה או ימנע איסוף נתונים. זיהוי צורת הגל האופיינית של נפח הלחץ הנובעת מהימצאות כל האלקטרודות בתוך החדר מאפשר להיות בטוחים במיקום צנתר מתאים. חיוני להשיג צורת גל יציבה של לחץ חדרי ולולאות יציבות של גודל לחץ לפני המעבר למצב PV ורכישת נפח. ידע נכון בפיזיולוגיה ואנטומיה של הלב חיוני להצלחת הליך זה. קריאה מקוונת של עקבות PV, מהאטריום, אזור המסתם הטריקוספיד והחדר הימני, תראה את התקדמות הצנתר ותסייע בהשגת מיקום נכון. חיוני לדעת את קצב הלב הרגיל (400-600 פעימות לדקה), ואת צורות הגל והלחצים הצפויים (למשל, לחץ סיסטולי בחדר ימין, 18-25 מ"מ כספית, לחץ דיאסטולי <5 מ"מ כספית; לחץ סיסטולי בחדר שמאל 60-120 מ"מ כספית40, לחץ דיאסטולי <8 מ"מ כספית) בעכברים כדי לאפשר למפעיל להעריך את אמיתות הנתונים שנצפו.
איכות ויכולת השחזור של הנתונים יהיו תלויים במהירות ההליך ואיבוד דם או דימום. ההליך מהרדמה ועד השלמת איסוף הנתונים אורך בממוצע ~30-40 דקות לעכבר. צנתור לב ימין מהחדרת הצנתר לקליטת הנתונים אורך 5-10 דקות, צנתור לב שמאל מהחדרת הצנתר לקליטת הנתונים אורך עוד 10-15 דקות. נתוני איכות הפרסום מתקבלים ב~75% מהמקרים. רצף השלבים בצנתור הלב צריך להישמר קבוע בין בעלי החיים. בהליך זה, העכברים עוברים אינטובציה תחילה, לאחר מכן צנתור החדר הימני, ולבסוף צנתור החדר השמאלי. ההחלטה להמשיך בסדר זה מתבססת על הקושי הגדול יותר והסיכון לדימום של צנתור לב שמאל לעומת צנתור לב ימין. ניתן לצפות בחפץ הקלטת רעש לא ספציפי של 50 הרץ. ניתן להפחית רעש זה באמצעות מסנן FIR עם חיתוך גבוה של 50 הרץ וחיתוך נמוך של 0 בתוכנה. עבור ערוץ עוצמת הקול, צור ערוץ/מסנן/מסנן FIR חדש. ניתן להחיל מסנן חריץ של 50 הרץ גם במהלך רכישת נתונים כדי למנוע רעשי חשמל ולהסיר הפרעות בתדרי רדיו.
ככל שהצנתור נעשה מהר יותר, כך איכות הנתונים טובה יותר. על סמך ניסיון קודם, מומלץ לרכוש את הנתונים תוך 15 דקות. הארכת זמן הצנתור מגבירה את הלחץ הפיזיולוגי על בעל החיים ומעלה את הסיכון להפרעות קצב עקב הימצאות הצנתר בחלל. כוחות אלה יכולים להפחית את נפח השבץ ולפגוע ביכולת השחזור והפרשנות של צורות הגל. בנוסף, קצה הצנתר חד ויכול לפגוע או לנקב את החדר. זה חשוב במיוחד עבור החדר הימני, שהוא ~ 1/3rd עובי החדר השמאלי.
טרכאוסטומיה פולשנית ואוורור מכני בלחץ חיובי גורמים לנשימה יציבה ומבוקרת של העכברים ומפחיתים את השונות של רכישת לולאות PV. עם זאת, לחץ פקיעת קצה חיובי (PEEP) הוא ניגוד בולט לאוורור רגיל, שהוא תופעת לחץ שלילי. יחד, אוורור בלחץ חיובי ו-PEEP מפחיתים את תפוקת הלב ומפחיתים את לחץ הלב הימני. לכן, בעוד שנדרש לרכישת נתונים יציבים, אוורור מכני כמו גם השפעות לב-דיכאון של ההרדמה ישפיעו על לולאות ה-PV ויש להתייחס אליהן כמגבלה. עצירה זמנית של אוורור מכני במהלך הקלטה קצרה של לולאות PV משמשת לחיסול מקור פוטנציאלי זה של חפצים. שים לב כי יעילות אוורור יכול להיות מאושר על ידי ניטור capnography של פחמן דו חמצני.
הכישורים הטכניים הנדרשים לגישת החזה הסגור עשויים להיות מגבלה של טכניקה זו. כמו כן, מאתגר להשיג מיקום תקין ויציב של הצנתר בחדר. סיכויי ההצלחה גדלים עם ניסיון המפעיל ועם גודל ומשקל העכברים. צנתור של עכברים מתחת ל-20 גרם הוא מאתגר ביותר. הגיאומטריה התאית הייחודית של החדר הימני עשויה להשפיע על מדידת הנפח ויש לקחת אותה בחשבון. חומר ההרדמה בו נעשה שימוש, קצב הלב, הטמפרטורות וזן בעלי החיים עלולים להשפיע על הפרמטרים ההמודינמיים ויש לדווח עליהם בזהירות ולנטר אותם.
לסיכום, בפרוטוקול זה צנתור חדר ימין ושמאל מבוצעים באותו עכבר. בהתאם למטרות הספציפיות של המדען, צנתור חדר שמאל או ימין יכול להתבצע באופן עצמאי, תוך שימוש בחלק הרלוונטי של ההליך הדו-חדרי. עם זאת, הגישה המוצגת היא אופטימלית להערכה מלאה של תפקוד הלב.

על פי ארגון הבריאות העולמי (WHO), מחלות לב הן סיבת המוות המובילה בעולם בקרב גברים ונשיםכאחד 1,2,3. מחקרים רבים מתמקדים באבחון ושיפור תפקוד לב לקוי4. עבור יישומים אלה, הערכה איכותית וניתנת לשחזור של תפקוד הלב היא קריטית. נתוני צנתר באיכות גבוהה וניתנים לשחזור נדרשים כדי להעריך תגובות אטיולוגיות וטיפוליות כאחד. לדוגמה, הערכת תפקוד הלב חיונית להערכת יעילותן של תרופות וטיפולים אחרים במודלים פרה-קליניים של אוטם שריר הלב5. בעוד מחקרים קרדיווסקולריים רבים מתמקדים בתפקוד החדר השמאלי, תפקוד החדר הימני הוא גם גורם מכריע ביכולת התפקודית ובפרוגנוזה בחולים עם מחלת כלי דם ריאתיים 6,7. בחולים עם אי ספיקת לב מתקדמת, לחצי מילוי גבוהים באופן מתמשך בצד ימין ובצד שמאל מנבאים את הסיכון המשולב למוות, אשפוז קרדיווסקולרי והשתלת לב8. במחלה משולבת של אבי העורקים והמסתם המיטרלי, תפקוד שריר הלב לפני הניתוח (המתבטא בפרמטרים כגון אינדקס הלב ומקטע פליטת החדר השמאלי) הוא המנבא העיקרי להישרדות ארוכת טווח9. תפקוד החדר הימני הוא המנבא העיקרי הן לתחלואה והן לתמותה ביתר לחץ דם עורקי ריאתי10,11. לפיכך, הערכה של תפקוד החדר הימני היא מרכיב הכרחי במחקר פרה-קליני מקיף באמצעות מודלים של יתר לחץ דם עורקי ריאתי12,13,14.
תפקוד החדר השמאלי והימני נחקרים לעתים קרובות באופן עצמאי. עם זאת, מכיוון שהפונקציות של החדר השמאלי והימני קשורות זו לזו, אידיאלי לקבל הערכה דו-חדרית של תפקוד סיסטולי ודיאסטולי מבדיקה אחת15. לדוגמה, החדר הימני חולק סיבים אלכסוניים במחיצה הבין-חדרית עם החדר השמאלי, המהווה את אחד הקשרים המכניים בין פונקציית ההתכווצות של החדר השמאלי והימני16,17. תופעה זו, המכונה אינטראקציה חדרית סיסטולית, מאפשרת להתכווצות החדר השמאלי להגביר את התכווצות החדר הימני. אינטראקציות חדריות במהלך דיאסטולה חשובות גם הן. במהלך הדיאסטולה, נפחו של חדר אחד משפיע על נפח החדר הנגדי, ובכך משנה את ההיענות הדיאסטולית ואת העומס המוקדם18,19. במצבים פתולוגיים, ירידה בתפקוד של חדר אחד, או עומס נפח לקוי, יכולים לפגוע במישרין או בעקיפין בתפקוד של החדר השני20. כתוצאה מאינטראקציה חדרית סיסטולית, ירידה גלובלית בתפקוד החדר השמאלי עלולה להפחית את ביצועי התכווצות החדר הימני15. בחולים עם אי ספיקת לב עקב תפקוד סיסטולי של החדר השמאלי ולחץ דיאסטולי סופי מוגבר, לחץ עורק הריאה מוגבר, ובעקיפין מגביר את עומס החדר הימני21,22. לעומת זאת, לחץ מוגבר בחדר ימין ועומס נפח ביתר לחץ דם ריאתי חמור מפעיל דחיסה מכנית על הלב השמאלי. השטחה בצורת D זו של החדר השמאלי, הנגרמת על ידי תזוזה שמאלה במחיצה הבין-חדרית, מפחיתה את נפחי החדר השמאלי ופוגעת בתפקוד הסיסטולי והדיאסטולי 23,24,25,26,27. לפיכך, הערכת החדר השמאלי והימני חיונית להערכת תפקוד הלב העולמי במודלים פרה-קליניים של מחלות אנושיות.
תפקוד הלב יכול להיות מוערך גם על ידי אקוקרדיוגרפיה לא פולשנית, הדמיית תהודה מגנטית (MRI), וצנתור פולשני28,29,30. אקוקרדיוגרפיה היא שיטת ההדמיה הנפוצה ביותר במחקר לב וכלי דם מכיוון שהיא זולה יחסית ונגישה31. עם זאת, לאקוקרדיוגרפיה מספר מגבלות טכניות, כולל מדידה עקיפה של לחץ מילוי ויכולת מוגבלת לכמת תפקוד דיאסטולי. בנוסף, איכות הנתונים המתקבלים על ידי אקוקרדיוגרפיה תלויה מאוד במפעיל. MRI לב הוא תוספת חדשה יחסית לנשק הדמיה פרה-קליני שיש לו פוטנציאל גדול להערכה כמותית של תפקוד דו-חדרי. הכימות באמצעות MRI לב הוא מדויק, שכן הוא אינו מניח הנחות גיאומטריות של צורת החדר, בניגוד לאקוקרדיוגרפיה32. עם זאת, פלטפורמת הדמיית MRI היא יקרה, והיא זמינה לעתים רחוקות. יתר על כן, עיבוד נתוני MRI דורש תמיכה מיומנת של פיזיקאי או מדען מקביל, דבר שחסר במעבדות פרה-קליניות רבות33. באופן דומה, השימוש בטומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (MicroCT) במחקרים פרה-קליניים מספק נתונים אנטומיים תלת-ממדיים (תלת-ממדיים) כמותיים ברזולוציה גבוהה הניתנים להשגה באופן לא פולשני, ומאפשרים מחקרי אורך34. עם זאת, הדמיית MicroCT דורשת הזרקה של חומרי ניגוד, אשר לעתים קרובות יקרים. פלטפורמת ההדמיה MicroCT, כמו MRI, גם היא יקרה ודורשת גם טכנאי מיומן.
לעומת זאת, צנתור היא טכניקה פולשנית הכוללת החדרת קטטר לחדר ימין ו/או שמאל למדידת לחץ ו/או נפח. הכלים הנדרשים לביצוע צנתור לב אינם יקרים כמו אקוקרדיוגרפיה, CT או MRI. עם זאת, נדרשת מיומנות טכנית משמעותית בצנתור ובהרדמה של בעלי חיים קטנים. הצנתור מאפשר הערכה ישירה ומדויקת של תפקוד הלב28. בפרוטוקול זה, צנתר PV אשפוז משמש להערכת תפקוד הלב. טכנולוגיה זו, המבוססת על תכונות ההולכה החשמלית המובהקות של הדם ושריר הלב, מאפשרת רישום בו זמנית של לחץ ונפח בתוך חלל הלב ויצירת לולאות PV בזמן אמת 5,35. בקצרה, הצנתר מורכב הן מאלקטרודות עירור והן מאלקטרודות רישום. אלקטרודות העירור מייצרות שדה חשמלי בתוך החדר הימני או השמאלי. אלקטרודת ההקלטה הפנימית מודדת שינוי מתח, שהוא פרופורציונלי לשינוי בהתנגדות. הפקת נפח החדר מבוססת על חוק אוהם (מתח = זרם x התנגדות) שממנו מחושבת מוליכות (כלומר, הופכי ההתנגדות). בהגדרה זו, ערך המוליכות הנמדד הוא שילוב של מוליכות הדם ומוליכות השרירים. בשדה החשמלי, הדם הוא התנגדותי בלבד בעוד שריר יש גם תכונות קיבולי התנגדות. התכונה הקיבולית של השריר גורמת לעיכוב זמן באות הנמדד. מעקב אחר עיכוב זה, המכונה זווית "פאזה", מדווח על חדירת רקמת הלב לשדה כאשר הלב מתכווץ. מדידה זו היא הגדולה ביותר בסיסטולה, והנמוכה ביותר בדיאסטולה. תכונה זו מאפשרת הפרדה של מרכיב השריר של המוליכות מזו של הדם ומאפשרת קירוב קרוב של נפחים סיסטוליים ודיאסטוליים מוחלטים. לולאות נפח לחץ מספקות מגוון פרמטרים המודינמיים שאינם ניתנים למדידה בקלות בשיטות אחרות, כגון צנתור מדרדר פשוט באמצעות צנתרים מלאים בנוזל למדידת לחצי לב. לולאות נפח לחץ מודדות לחצים חדריים אך גם מספקות נתונים על התכווצות, אלסטיות, כוח, אנרגטיקה ויעילות. בנוסף, לולאות PV מספקות מדידות כמותיות חזקות36. לפיכך, הערכת תפקוד הלב על ידי לולאות PV הנוצרות על ידי צנתור התגלתה כתקן הזהב במחקר פרה-קליני37. בנוסף, טכניקות פרה-קליניות רלוונטיות למחלות אנושיות בהן צנתור לב, אם כי עם צנתרים מלאים בנוזל, נפוץ. עם זאת, צנתור לב במכרסמים דורש הרדמה ללא דופי וטכניקה מצוינת כדי למנוע אובדן יתר של דם, hypoventilation, או שינויים בטמפרטורת הגוף.
בחולים אנושיים, צנתור הלב מבוצע בתצורת חזה סגור וגישה וסקולרית מושגת דרך הווריד הצווארי או הסובקלבי לחדר ימין ועורק רדיאלי או פמורלי לחדר שמאל. בשל גודלם הקטן של עכברים, גישת החזה הסגור היא לעתים קרובות מאתגרת. לכן, מחקרים שנערכו בעכברים בדרך כלל מאמצים גישה של חזה פתוח. טכניקה זו כוללת פתיחת בית החזה, ובכך חשיפת הלב, והקלה על החדרת הצנתר באמצעות ניקוב של קודקוד החדר השמאלי ו/או הימני38. בעוד שגישה זו פחות מאתגרת מבחינה טכנית וניתנת לשחזור למדי, מגבלותיה העיקריות כוללות דימום וסיבוכים אחרים של החדרת קטטרים אפיקליים, וירידה ניכרת בלחץ תוך לבבי כתוצאה מפתיחת חלל בית החזה ללחץ אטמוספרי. פתיחת בית החזה במכרסם מאוורר גורמת לירידה של 5-10 מ"מ כספית בלחץ הסיסטולי של החדר השמאלי וירידה של 2-5 מ"מ כספית בלחץ החדר הימני39. לכן, פותחה גישת חזה סגור שהיא פחות טראומטית ללב ומניבה מדידות פיזיולוגיות רלוונטיות יותר המתורגמות ביתר קלות להערכה קלינית של תפקוד הלב.

<table><tbody><tr><td>ADVantage Pressure-Volume System (ADV500)</td><td>Transonic</td><td>FY097B</td><td></td></tr><tr><td>Endozime AW triple plus</td><td>Ruhof</td><td>34521</td><td></td></tr><tr><td>Fiber optic dual Gooseneck</td><td>Volpi Intralux</td><td># 6000-1</td><td></td></tr><tr><td>Forceps</td><td>F.S.T</td><td>11052-10</td><td></td></tr><tr><td>Forceps</td><td>F.S.T</td><td>11251-20</td><td></td></tr><tr><td>Gauze sponges</td><td>Dermacea</td><td>441400</td><td></td></tr><tr><td>Hemostatic clamp</td><td>F.S.T</td><td>13003-10</td><td></td></tr><tr><td>Hemostatic clamp</td><td>F.S.T</td><td>13018-14</td><td></td></tr><tr><td>Heparin sodium</td><td>Sandoz</td><td>023-3086</td><td>100 U/L</td></tr><tr><td>High-fidelity admittance catheter</td><td>Scisence; Transonic</td><td>FTH-1212B-3518</td><td></td></tr><tr><td>Isofluorane</td><td>Baxter</td><td>CA2L9108</td><td></td></tr><tr><td>labScribe v4 software</td><td>iworx</td><td>LS-30PVL</td><td></td></tr><tr><td>Needle (30 gauge)</td><td>BD</td><td>305106</td><td></td></tr><tr><td>sodium chloride injection</td><td>Baxter</td><td>JB1309M</td><td>0.9%(wt/vol)</td></tr><tr><td>Stereo microscope</td><td>Cole-Parmer</td><td>OF-48920-10</td><td></td></tr><tr><td>Surgical suture</td><td>SERAFLEX</td><td>ID158000</td><td>black braided silk, 4.0</td></tr><tr><td>Surgical tape</td><td>3M, Transpore</td><td>SN770</td><td></td></tr><tr><td>Tabletop Single Animal Anesthesia Systems</td><td>Harvard apparatus</td><td>72-6468</td><td></td></tr><tr><td>Tracheotomy canula 1.45 mm diameter</td><td>Harvard apparatus</td><td>72-1410</td><td></td></tr><tr><td>Ventilator, far infrared warming pad for mice and rats PhysioSuite</td><td>Kent scientific corporation</td><td># PS-02</td><td></td></tr></tbody></table>

biventricular assessment of cardiac function and pressure-volume loops by closed-chest catheterization in mice

הערכת תפקוד הלב חיונית לביצוע מחקר פרה-קליני קרדיווסקולרי וריאתי-וסקולרי. לולאות נפח לחץ (PV loops) הנוצרות על ידי רישום לחץ ונפח במהלך צנתור הלב חיוניות בעת הערכת תפקוד הלב הסיסטולי והדיאסטולי. תפקוד הלב השמאלי והימני קשורים זה לזה, ובאים לידי ביטוי בתלות הדדית חדרית. לכן, רישום תפקוד דו חדרי באותה חיה חשוב לקבל הערכה מלאה של תפקוד הלב. בפרוטוקול זה מאומצת בעכברים גישה של צנתור לב בחזה סגור התואמת את אופן ביצוע הצנתור בחולים. אסטרטגיית החזה הסגור היא אמנם מאתגרת, אך היא גישה פיזיולוגית יותר, מכיוון שפתיחת החזה גורמת לשינויים משמעותיים בעומס המקדים ובעומס שיוצרים ממצאים, ובראשם ירידה בלחץ הדם המערכתי. בעוד אקוקרדיוגרפיה ברזולוציה גבוהה משמשת להערכת מכרסמים, צנתור לב הוא יקר ערך, במיוחד בעת הערכת לחצים דיאסטוליים בשני החדרים.
מתואר כאן הליך לביצוע לולאות פולשניות, סגורות בחזה, רציפות של נפח לחץ החדר השמאלי והימני (PV) באותה חיה. לולאות PV נרכשות באמצעות טכנולוגיית כניסה עם צנתר לחץ עכבר ורכישת מערכת נפח לחץ. ההליך מתואר, החל מדיסקציה של הצוואר, הנדרשת כדי לגשת לווריד הצוואר הימני ועורק התרדמה הימני, דרך החדרת ומיקום הצנתר, ולבסוף איסוף הנתונים. לאחר מכן, נדונים הקריטריונים הנדרשים כדי להבטיח רכישת לולאות PV באיכות גבוהה. לבסוף, ניתוח לולאות PV בחדר השמאלי והימני והפרמטרים ההמודינמיים השונים הזמינים לכימות תפקוד החדר הסיסטולי והדיאסטולי מתוארים בקצרה.

הצנתר הוכנס למזרק בנפח 10 מ"ל שהכיל תמיסה של מי מלח בהפריניזציה בטמפרטורת החדר 30 דקות לפני הצנתור (איור 1A). מחט במשקל 30 גרם כופפה ~90° (איור 1B, C), והוכנה קנולה של קנה הנשימה בקוטר 1.45 מ"מ (איור 1C).
שמירה על טמפרטורת הגוף הפיזיולוגית היא קריטית. העכבר הודבק וחובר למכונת ההנשמה דרך חרוט באף. בדיקת המשוב הונחה בין הפד לגב העכבר. בדיקה רקטלית הוכנסה כדי לנטר את טמפרטורת הגוף של החיה (איור 2A). טמפרטורת הגוף (37.1 מעלות צלזיוס) וטמפרטורת הפד (40.7 מעלות צלזיוס) נוטרו (איור 2B).
תצלומים של השלבים הקריטיים של הליך האינטובציה מוצגים באיור 3A-C. אינטובציה מוצלחת וללא הפרעה הביאה לקצב נשימה סדיר עם לחץ שיא יציב (איור 2B).
תמונות של השלבים הקריטיים של צנתור לב ימין, מהבידוד של הווריד הצווארי (איור 4A-C) ועד החדרת הצנתר לווריד הצווארי מוצגות באיור 4D. איור 5 מראה את השלבים הקריטיים של צנתור לב שמאלי, כולל בידוד עורק התרדמה הימני (איור 5 A,B) והחדרת קטטר (איור 5 C,D)
הצנתר הוחדר לווריד הצוואר והתקדם לחדר הימני. לאחר מכן התייצב לחץ החדר הימני, והמיקום הנכון אומת. כל האלקטרודות של הצנתר (אורך ציר באורך 6 מ"מ) היו צריכות להיות בתוך חדרי החדר הימני ולא במגע עם דפנות החדר. מיקום אופטימלי של הצנתר כפי שהוא מיוצג באופן סכמטי באיור 6A יצר לולאות PV אופטימליות (כלומר, משולשות, סדירות). מיקום לא נכון כפי שהוא מיוצג באופן סכמטי באיור 6B (כלומר, מגע עם דופן החדר) יגרום ללולאות PV פגומות (כלומר, לולאות שקרסו ולא סדירות).
הצנתר הוחדר לתוך התרדמה, התקדם לתוך אבי העורקים, ואז התקדם בנסיגה דרך המסתם האאורטלי לחדר השמאלי. לחץ החדר השמאלי יוצב ואומת המיקום הימני. כל האלקטרודות של הצנתר (אורך ציר באורך 6 מ"מ) צריכות להיות בתוך חדרי החדר השמאלי ולא במגע עם דפנות החדר. מיקום אופטימלי של הצנתר כפי שהוא מיוצג באופן סכמטי באיור 6C יצר לולאות PV אופטימליות (כלומר, מלבניות, רגילות). מיקום לא נכון כפי שהוא מיוצג באופן סכמטי באיור 6D (כלומר, מגע עם דופן החדר) גרם ללולאות PV פגומות (כלומר, לולאות שקרסו, לא מלבניות ולא סדירות).
המודינמיקה מייצגת שנוצרה על ידי לולאות PV שמאליות וימניות הראתה קצב לב של 410 פעימות לדקה, תפוקת לב של 9,107 מיקרוליטר/דקה ונפח שבץ של 24.5 מיקרוליטר. פרמטרים ספציפיים של החדר הימני הראו לחץ סיסטולי בחדר ימין של 21.9 מ"מ כספית, לחץ דיאסטולי בקצה החדר הימני 1.049 מ"מ כספית, מקטע פליטה של 56.1%, dp/dt מקסימום של 1,469 מ"מ כספית/שנייה, dp/dt max של -1,504 מ"מ כספית/שנייה, נפח דיאסטולי סופי של 38.4 μL, עבודת שבץ של 0.068 mJ, שטח נפח לחץ של 0.089 mJ, אלסטיסטנציה עורקית ריאתית (Ea) של 0.83 מ"מ כספית/μL, ופקטור טאו של 12.8 מילישניות. פרמטרים ספציפיים של החדר השמאלי הראו לחץ סיסטולי בחדר שמאל של 77.1 מ"מ כספית, לחץ דיאסטולי בקצה החדר השמאלי של 2.33 מ"מ כספית, מקטע פליטה של 59.1%, dp/dt מקסימום של 4,695 מ"מ כספית/שנייה, dp/dt מקסימום של -3,553 מ"מ כספית/שנייה, נפח דיאסטולי סופי של 36.9 מיקרוליטר, עבודת שבץ של 0.14 mJ, שטח נפח לחץ של 0.22 mJ, אלסטיות עורקים (Ea) של 5.37 מ"מ כספית/μL, ומקדם טאו של 15.1 מילישניות (טבלה 1).
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td>פרמטרים המודינמיים</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>משאבי אנוש (BPM)</td>
			<td>410.6 ± 23.3</td>
		</tr><tr><td>CO (מיקרוליטר/דקה)</td>
			<td>9107 ± 1016</td>
		</tr><tr><td>SV (μL)</td>
			<td>39.5 ± 2.3</td>
		</tr><tr><td>הפונקציה RV</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>RVSP (mmHg)</td>
			<td>35.2 ± 2.15</td>
		</tr><tr><td>RVEDP (mmHg)</td>
			<td>1.042 ± 0.12</td>
		</tr><tr><td>EF (%)</td>
			<td>50.3 ± 4.4</td>
		</tr><tr><td>dP/dt מקסימום (mmHg/s)</td>
			<td>1469 ± 170</td>
		</tr><tr><td>dP/dt מקסימום (- mmHg/s)</td>
			<td>1504 ± 215</td>
		</tr><tr><td>EDV (μL)</td>
			<td>61.8 ± 3.7</td>
		</tr><tr><td>SW (mJoules)</td>
			<td>0.068 ± 0.008</td>
		</tr><tr><td>PVA (mJoules)</td>
			<td>0.084 ± 0.009</td>
		</tr><tr><td>Ea (mmHg/μL)</td>
			<td>0.83 ± 0.09</td>
		</tr><tr><td>גורם טאו (ms)</td>
			<td>20.6 ± 0.8</td>
		</tr><tr><td>הפונקציה LV</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>LVSP (mmHg)</td>
			<td>75.9 ± 2.4</td>
		</tr><tr><td>LVEDP (mmHg)</td>
			<td>2.33 ± 0.17</td>
		</tr><tr><td>EF (%)</td>
			<td>95.1 ± 3.6</td>
		</tr><tr><td>dP/dt מקסימום (mmHg/s)</td>
			<td>4695 ± 355</td>
		</tr><tr><td>dP/dt מקסימום (- mmHg/s)</td>
			<td>3553 ± 373</td>
		</tr><tr><td>EDV (μL)</td>
			<td>59.4 ± 4.8</td>
		</tr><tr><td>SW (mJoules)</td>
			<td>0.14 ± 0.013</td>
		</tr><tr><td>PVA (mJoules)</td>
			<td>0.22 ± 0.03</td>
		</tr><tr><td>Ea (mmHg/μL)</td>
			<td>5.37 ± 0.9</td>
		</tr><tr><td>גורם טאו (ms)</td>
			<td>15.07 ± 1.7</td>
		</tr><tr><td colspan="2">CO, תפוקת לב; Ea, אלסטיות עורקיות; EDV, נפח דיאסטולי קצה; HR, קצב הלב; LVEDP, נפח דיאסטולי בקצה החדר השמאלי; LVSP, לחץ סיסטולי בחדר שמאל; PVA, אזור נפח לחץ; RVEDP, לחץ דיאסטולי בקצה החדר הימני; RVSP, לחץ סיסטולי בחדר ימין; SV, נפח קו; SW, שבץ עבודה; טאו פקטור, טאו מירסקי. N= 6 עכברים. הערכים מבוטאים ± SEM</td>
		</tr></tbody></table>טבלה 1: טבלת פרמטרים המודינמיים. פרמטר המודינמי של החדר השמאלי והימני נמדד בשישה עכברים.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61088/61088fig1.jpg"> איור 1: הכנה והתקנה של ניסויים. (A) קטטר במזרק 10 מ"ל של מי מלח/הפרין, (B), (C) מחט 30 גרם כפופה לכ-90°, (D) קנולה קנה הנשימה, בקוטר 1.45 מ"מ. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61088/61088fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61088/61088fig2.jpg"> איור 2: הרדמה, בקרת טמפרטורת הגוף . (A) עכבר עם שלוש כפות מודבקות, מחובר למכונת הנשמה דרך חרוט באף, עם משוב ובדיקות רקטליות מוכנסות. שימו לב שכרית החימום נמצאת מתחת לשמיכה הכירורגית. (B) בקרת מד טמפרטורה המציגה את טמפרטורת הגוף (פי הטבעת) והפד (משוב) ואת פרמטרי האוורור: קצב נשימה (מוגדר RR), נפח גאות ממוצע (Meas TV), לחץ שיא (PeakPress) ואוורור זעיר (MinVol). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61088/61088fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61088/61088fig3.jpg"> איור 3: הליך אינטובציה. (A) העור נמשך משם ונחתך. הבלוטה התת-לסתית הוזזה בעדינות הצידה. הסטרנוקלידומסטואיד ושריר הסטרנוהיואיד הופרדו זה מזה ואז הועברו מלקחיים מתחת לקנה הנשימה, באמצעות דיסקציה עדינה וקהה. (B) משי כירורגי (4.0) הועבר מתחת לקנה הנשימה וחתך קטן נעשה קדמית בין שתי טבעות סחוס של קנה הנשימה. קנה הנשימה הוכנס ונקשר. (ג) צינור קנה הנשימה חובר למכונת ההנשמה, והתפר נקשר סביב הצינור. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61088/61088fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61088/61088fig4v2.jpg"> איור 4: צנתור חדר ימין. (A), (B), (C) וריד הצוואר הימני בודד, ואז תפר כירורגי אחד הועבר מתחתיו ונקשר בצד הגולגולתי של הווריד. מתיחה עדינה הוחלה על תפר זה לכיוון הראש באמצעות מהדק המוסטטי. שני תפרים נוספים הועברו באופן דיסטלי, מתחת לווריד הצוואר. התפר הדיסטלי ביותר נמשך בעדינות לכיוון קאודלי באמצעות מהדק המוסטטי. קשר רופף ופוטנציאלי נעשה בתפר האמצעי. (D) הצנתר הוחדר לווריד הצוואר, התפר האמצעי היה קשור לצנתר. התמונות ב-(C) וב-(D) מוגדלות באמצעות סטריאומיקרוסקופ. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61088/61088fig4v2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61088/61088fig5.jpg"> איור 5: צנתור חדר שמאל. (A), (B) בודד התרדמה הימנית, ואז תפר כירורגי אחד הועבר מתחת לווריד הצוואר ונקשר בצד הגולגולתי של הווריד. מתיחה עדינה הוחלה על תפר זה לכיוון הראש באמצעות מהדק המוסטטי. שני תפרים נוספים הועברו מתחת לעורק התרדמה. התפר הדיסטלי ביותר נמשך בעדינות לכיוון קאודלי באמצעות מהדק המוסטטי. נוצר קשר רופף ופוטנציאלי בתפר האמצעי. (C) קצה הצנתר הוחדר לעורק התרדמה, ולאחר מכן התפר האמצעי נקשר לצנתר כדי לאבטח אותו. (D) הצנתר התקדם בעדינות במורד התרדמה לכיוון אבי העורקים. התמונות ב-(B), (C), (D) מוגדלות באמצעות סטריאומיקרוסקופ. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61088/61088fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61088/61088fig6.jpg"> איור 6: ייצוג סכמטי של מיקום הצנתר ולולאות PV הנובעות מכך. (A) מיקום אופטימלי של הצנתר בחדר הימני. קצה הצנתר נמצא באמצע החדר, מבודד מדפנות החדר. לולאות PV מייצגות הנובעות ממיקום קטטר אופטימלי בחדר הימני (כלומר, יציב, משולש). (B) מיקום לא תקין של הצנתר בחדר הימני. קצה הצנתר נמצא במגע עם דפנות החדרים. לולאת PV מייצגת רעש הנובע ממיקום צנתר תת-אופטימלי בחדר הימני (כלומר, התמוטט, לא סדיר). (C) מיקום אופטימלי של הצנתר בחדר השמאלי. קצה הצנתר נמצא באמצע החדר, מבודד מדפנות החדר. לולאות PV מייצגות הנובעות ממיקום אופטימלי של הצנתר בחדר השמאלי (כלומר, יציב, מלבני). (D) מיקום לא תקין של הצנתר בחדר השמאלי. קצה הצנתר נמצא במגע עם דפנות החדרים. לולאות PV מייצגות הנובעות ממיקום צנתר תת-אופטימלי בחדר שמאל (כלומר, קרס, לא סדיר). מסנן רעש FIR של 50 הרץ הוחל כדי ליצור את לולאות ה- PV. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61088/61088fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Biventricular Assessment of Cardiac Function and Pressure-Volume Loops by Closed-Chest Catheterization in Mice at JoVE.com

Biventricular Assessment of Cardiac Function and Pressure-Volume Loops by Closed-Chest Catheterization in Mice

מוצג כאן פרוטוקול להערכת תפקוד הלב הדו-חדרי בעכברים על ידי יצירת לולאות נפח לחץ (PV) מהחדר הימני והשמאלי באותו בעל חיים באמצעות צנתור חזה סגור. ההתמקדות היא בהיבט הטכני של ניתוח ורכישת נתונים.

הערכה דו-חדרית של תפקוד הלב ולולאות נפח לחץ על ידי צנתור חזה סגור בעכברים

Assessment of cardiac function is essential to conduct cardiovascular and pulmonary-vascular preclinical research. Pressure-volume loops (PV loops) ...

biventricular-assessment-cardiac-function-pressure-volume-loops

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

4.1K Views.  Queen's University. מוצג כאן פרוטוקול להערכת תפקוד הלב הדו-חדרי בעכברים על ידי יצירת לולאות נפח לחץ (PV) מהחדר הימני והשמאלי באותו בעל חיים באמצעות צנתור חזה סגור. ההתמקדות היא בהיבט הטכני של ניתוח ורכישת נתונים.

Video: Biventricular Assessment of Cardiac Function and Pressure-Volume Loops by Closed-Chest Catheterization in Mice

Right Ventricular Systolic Pressure Measurements in Combination with Harvest of Lung and Immune Tissue Samples in Mice

The function of the right heart is to pump blood through the lungs, thus linking right heart physiology and pulmonary vascular physiology. Inflammation is a common modifier of heart and lung function, by elaborating cellular infiltration, production of cytokines and growth factors, and by initiating remodeling processes 1.
Compared to the left ventricle, the right ventricle is a low-pressure pump that operates in a relatively narrow zone of pressure changes. Increased pulmonary artery pressures are associated with increased pressure in the lung vascular bed and pulmonary hypertension 2. Pulmonary hypertension is often associated with inflammatory lung diseases, for example chronic obstructive pulmonary disease, or autoimmune diseases 3. Because pulmonary hypertension confers a bad prognosis for quality of life and life expectancy, much research is directed towards understanding the mechanisms that might be targets for pharmaceutical intervention 4. The main challenge for the development of effective management tools for pulmonary hypertension remains the complexity of the simultaneous understanding of molecular and cellular changes in the right heart, the lungs and the immune system.
Here, we present a procedural workflow for the rapid and precise measurement of pressure changes in the right heart of mice and the simultaneous harvest of samples from heart, lungs and immune tissues. The method is based on the direct catheterization of the right ventricle via the jugular vein in close-chested mice, first developed in the late 1990s as surrogate measure of pressures in the pulmonary artery5-13. The organized team-approach facilitates a very rapid right heart catheterization technique. This makes it possible to perform the measurements in mice that spontaneously breathe room air. The organization of the work-flow in distinct work-areas reduces time delay and opens the possibility to simultaneously perform physiology experiments and harvest immune, heart and lung tissues.
The procedural workflow outlined here can be adapted for a wide variety of laboratory settings and study designs, from small, targeted experiments, to large drug screening assays. The simultaneous acquisition of cardiac physiology data that can be expanded to include echocardiography5,14-17 and harvest of heart, lung and immune tissues reduces the number of animals needed to obtain data that move the scientific knowledge basis forward. The procedural workflow presented here also provides an ideal basis for gaining knowledge of the networks that link immune, lung and heart function. The same principles outlined here can be adapted to study other or additional organs as needed.

A specific and rapid protocol to simultaneously investigate right heart function, lung inflammation, and the immune response is described as a learning tool. Video and figures describe physiology and microdissection techniques in an organized team-approach that is adaptable to be used for small to large sized studies.

מדידות נכונות חדרית סיסטולי לחץ בשילוב עם קציר של ריאה ודגימות רקמה חיסוניות בעכברים

The function of the right heart is to pump blood through the lungs, thus linking right heart physiology and pulmonary vascular physiology. Inflammation is ...

Immunology and Infection

Echocardiographic Assessment of the Right Heart in Mice

Transgenic and toxic models of pulmonary arterial hypertension (PAH) are widely used to study the pathophysiology of PAH and to investigate potential therapies. Given the expense and time involved in creating animal models of disease, it is critical that researchers have tools to accurately assess phenotypic expression of disease. Right ventricular dysfunction is the major manifestation of pulmonary hypertension. Echocardiography is the mainstay of the noninvasive assessment of right ventricular function in rodent models and has the advantage of clear translation to humans in whom the same tool is used. Published echocardiography protocols in murine models of PAH are lacking.
In this article, we describe a protocol for assessing RV and pulmonary vascular function in a mouse model of PAH with a dominant negative BMPRII mutation; however, this protocol is applicable to any diseases affecting the pulmonary vasculature or right heart. We provide a detailed description of animal preparation, image acquisition and hemodynamic calculation of stroke volume, cardiac output and an estimate of pulmonary artery pressure.

This article provides a protocol for the echocardiographic assessment of right ventricular size and pulmonary hypertension in mice. Applications include phenotype determination and serial assessment in transgenic and toxin-induced mouse models of cardiomyopathy and pulmonary vascular disease.

אקו הערכה של הלב הימני בעכברים

Transgenic and toxic models of pulmonary arterial hypertension (PAH) are widely used to study the pathophysiology of PAH and to investigate potential ...

Assessment of Right Ventricular Structure and Function in Mouse Model of Pulmonary Artery Constriction by Transthoracic Echocardiography

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, the RV is significantly affected in pulmonary diseases such as pulmonary artery hypertension (PAH). In addition, the RV is remarkably sensitive to cardiac pathologies, including left ventricular (LV) dysfunction, valvular disease or RV infarction4. To understand the role of RV in the pathogenesis of cardiac diseases, a reliable and noninvasive method to access the RV structurally and functionally is essential.
A noninvasive trans-thoracic echocardiography (TTE) based methodology was established and validated for monitoring dynamic changes in RV structure and function in adult mice. To impose RV stress, we employed a surgical model of pulmonary artery constriction (PAC) and measured the RV response over a 7-day period using a high-frequency ultrasound microimaging system. Sham operated mice were used as controls. Images were acquired in lightly anesthetized mice at baseline (before surgery), day 0 (immediately post-surgery), day 3, and day 7 (post-surgery). Data was analyzed offline using software.
Several acoustic windows (B, M, and Color Doppler modes), which can be consistently obtained in mice, allowed for reliable and reproducible measurement of RV structure (including RV wall thickness, end-diastolic&#160;and end-systolic dimensions), and function (fractional area change, fractional shortening, PA peak velocity, and peak pressure gradient) in normal mice and following PAC.
Using this method, the pressure-gradient resulting from PAC was accurately measured in real-time using Color Doppler mode and was comparable to direct pressure measurements performed with a Millar high-fidelity microtip catheter. Taken together, these data demonstrate that RV measurements obtained from various complimentary views using echocardiography are reliable, reproducible and can provide insights regarding RV structure and function. This method will enable a better understanding of the role of RV cardiac dysfunction.

Right ventricle (RV) dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease, yet limited methodologies are available for its evaluation. Recent advances in ultrasound imaging provide a noninvasive and accurate option for longitudinal RV study. Herein, we detail a step-by-step echocardiographic method using a murine model of RV pressure overload.

הערכה של מבנה הנכון חדרית ותפקוד בעכבר הדגם של תעוקת עורק ריאה על ידי Transthoracic אקו

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, ...

Cardiac Catheterization in Mice to Measure the Pressure Volume Relationship: Investigating the Bowditch Effect

Animal models that mimic human cardiac disorders have been created to test potential therapeutic strategies. A key component to evaluating these strategies is to examine their effects on heart function. There are several techniques to measure in vivo cardiac mechanics (e.g., echocardiography, pressure/volume relations, etc.). Compared to echocardiography, real-time left ventricular (LV) pressure/volume analysis via catheterization is more precise and insightful in assessing LV function. Additionally, LV pressure/volume analysis provides the ability to instantaneously record changes during manipulations of contractility (e.g., &#946;-adrenergic stimulation) and pathological insults (e.g., ischemia/reperfusion injury). In addition to the maximum (+dP/dt) and minimum (-dP/dt) rate of pressure change in the LV, an accurate assessment of LV function via several load-independent indexes (e.g., end systolic pressure volume relationship and preload recruitable stroke work) can be attained. Heart rate has a significant effect on LV contractility such that an increase in the heart rate is the primary mechanism to increase cardiac output (i.e., Bowditch effect). Thus, when comparing hemodynamics between experimental groups, it is necessary to have similar heart rates. Furthermore, a hallmark of many cardiomyopathy models is a decrease in contractile reserve (i.e., decreased Bowditch effect). Consequently, vital information can be obtained by determining the effects of increasing heart rate on contractility. Our and others data has demonstrated that the neuronal nitric oxide synthase (NOS1) knockout mouse has decreased contractility. Here we describe the procedure of measuring LV pressure/volume with increasing heart rates using the NOS1 knockout mouse model.

This article describes the measurement of murine left ventricular function via pressure/volume analysis at different heart rates.

צנתור לב בעכברים כדי למדוד את יחסי נפח לחץ: חקירת אפקט Bowditch

Animal models that mimic human cardiac disorders have been created to test potential therapeutic strategies. A key component to evaluating these ...

Invasive Hemodynamic Assessment for the Right Ventricular System and Hypoxia-Induced Pulmonary Arterial Hypertension in Mice

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a chronic and severe cardiopulmonary disorder. Mice are a popular animal model used to mimic this disease. However, the evaluation of right ventricular pressure (RVP) and pulmonary artery pressure (PAP) remains technically challenging in mice. RVP and PAP are more difficult to measure than left ventricular pressure because of the anatomical differences between the left and right heart systems. In this paper, we describe a stable right heart hemodynamic measurement method and its validation using healthy and PAH mice. This method is based on open-chest surgery and mechanical ventilation support. It is a complicated procedure compared to closed chest procedures. While a well-trained surgeon is required for this surgery, the advantage of this procedure is that it can generate both RVP and PAP parameters at the same time, so it is a preferable procedure for the evaluation of PAH models.

Here, we present a protocol to perform an invasive hemodynamic assessment of the right ventricle and pulmonary artery in mice using an open-chest surgery approach.

פולשנית הערכה היפודינמית עבור מערכת המוח הימני ואת ההיפוקסיה המושרה לחץ דם ריאתי בעכברים

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a chronic and severe cardiopulmonary disorder. Mice are a popular animal model used to mimic this disease. ...

Quantification of Biventricular Function and Morphology by Cardiac Magnetic Resonance Imaging in Mice with Pulmonary Artery Banding

Right ventricular (RV) function and failure are major determinants of outcome in acquired and congenital heart diseases, including pulmonary hypertension. Assessment of RV function and morphology is complex, partly due to the complex shape of the RV. Currently, cardiac magnetic resonance (CMR) imaging is the golden standard for noninvasive assessment of RV function and morphology. The current protocol describes CMR imaging in a mouse model of RV pressure load induced by pulmonary artery banding (PAB). PAB is performed by placing a 6-0 suture around the pulmonary artery over a 23 G needle. The PAB gradient is determined using echocardiography at 2 and 6 weeks. At 6 weeks, the right and left ventricular morphology and function is assessed by measuring both end-systolic and end-diastolic volumes and mass by ten to eleven cine slices 1 mm thick using a 9.4 T magnetic resonance imaging scanner equipped with a 1,500 mT/m gradient. Representative results show that PAB induces a significant increase in RV pressure load, with significant effects on biventricular morphology and RV function. It is also shown that at 6 weeks of RV pressure load, cardiac output is maintained. Presented here is a reproducible protocol for the quantification of biventricular morphology and function in a mouse model of RV pressure load and may serve as a method for experiments exploring determinants of RV remodeling and dysfunction.

To understand the pathophysiology of right ventricular (RV) adaptation to abnormal loading, experimental models are crucial. However, assessment of RV dimensions and function is complex and challenging. This protocol provides a method to perform cardiac magnetic resonance imaging (CMR) as a noninvasive benchmark procedure in mice subjected to RV pressure load.

Right ventricular (RV) function and failure are major determinants of outcome in acquired and congenital heart diseases, including pulmonary hypertension. ...

Cardiac Response to &#946;-Adrenergic Stimulation Determined by Pressure-Volume Loop Analysis

Determination of the cardiac function is a robust endpoint analysis in animal models of cardiovascular diseases in order to characterize effects of specific treatments on the heart. Due to the feasibility of genetic manipulations the mouse has become the most common mammalian animal model to study cardiac function and to search for new potential therapeutic targets. Here we describe a protocol to determine cardiac function&#160;in vivo using pressure-volume loop measurements and analysis during basal conditions and under &#946;-adrenergic stimulation by intravenous infusion of increasing concentrations of isoproterenol. We provide a refined protocol including ventilation support taking into account the positive end-expiratory pressure to ameliorate negative effects during open-chest measurements, and potent analgesia (Buprenorphine) to avoid uncontrollable myocardial stress evoked by pain during the procedure. All together the detailed description of the procedure and discussion about possible pitfalls enables highly standardized and reproducible pressure-volume loop analysis, reducing the exclusion of animals from the experimental cohort by preventing possible methodological bias.

Here we describe a cardiac pressure-volume loop analysis under increasing doses of intravenously infused isoproterenol to determine the intrinsic cardiac function and the &#946;-adrenergic reserve in mice. We use a modified open-chest approach for the pressure-volume loop measurements, in which we include ventilation with positive end-expiratory pressure.

תגובת לב לגירוי β-אדנרגיות שנקבע על ידי ניתוח לולאת נפח לחץ

Determination of the cardiac function is a robust endpoint analysis in animal models of cardiovascular diseases in order to characterize effects of ...

Cardiac Pressure-Volume Loop Analysis Using Conductance Catheters in Mice

Cardiac pressure-volume loop analysis is the &#8220;gold-standard&#8221; in the assessment of load-dependent and load-independent measures of ventricular systolic and diastolic function. Measures of ventricular contractility and compliance are obtained through examination of cardiac response to changes in afterload and preload. These techniques were originally developed nearly three decades ago to measure cardiac function in large mammals and humans. The application of these analyses to small mammals, such as mice, has been accomplished through the optimization of microsurgical techniques and creation of conductance catheters. Conductance catheters allow for estimation of the blood pool by exploiting the relationship between electrical conductance and volume. When properly performed, these techniques allow for testing of cardiac function in genetic mutant mouse models or in drug treatment studies. The accuracy and precision of these studies are dependent on careful attention to the calibration of instruments, systematic conduct of hemodynamic measurements and data analyses. We will review the methods of conducting pressure-volume loop experiments using a conductance catheter in mice.

Cardiac pressure-volume loop analysis is the most comprehensive way to measure cardiac function in the intact heart. We describe a technique to perform and analyze cardiac pressure volume loops, using conductance catheters.

לחץ-נפח לב ניתוח לולאה באמצעות מוליכות קטטרים בעכברים

Cardiac pressure-volume loop analysis is the &#8220;gold-standard&#8221; in the assessment of load-dependent and load-independent measures of ventricular ...

Biology

Closed Chest Biventricular Pressure-Volume Loop Recordings with Admittance Catheters in a Porcine Model

Pressure-volume (PV) loop recording enables the state-of-the-art investigation of load-independent variables of ventricular performance. Uni-ventricular evaluation is often performed in preclinical research. However, the right and left ventricles exert functional interdependence due to their parallel and serial connections, encouraging simultaneous evaluation of both ventricles. Furthermore, various pharmacological interventions may affect the ventricles and their preloads and afterloads differently. 
We describe our closed chest approach to admittance-based bi-ventricular PV loop recordings in a porcine model of acute right ventricular (RV) overload. We utilize minimally invasive techniques with all vascular accesses guided by ultrasound. PV catheters are positioned, under fluoroscopic guidance, to avoid thoracotomy in animals, as the closed chest approach maintains the relevant cardiopulmonary physiology. The admittance technology provides real-time PV loop recordings without the need for post-hoc processing. Furthermore, we explain some essential troubleshooting steps during critical timepoints of the presented procedure. 
The presented protocol is a reproducible and physiologically relevant approach to obtain a bi-ventricular cardiac PV loop recording in a large animal model. This can be applied to a large variety of cardiovascular animal research.

Here we present a closed chest approach to admittance-based bi-ventricular pressure-volume loop recordings in pigs with acute right ventricular dysfunction.

סגור חזה Biventricular לחץ-נפח לולאה הקלטות עם צנתרי כניסה במודל חזירי

Pressure-volume (PV) loop recording enables the state-of-the-art investigation of load-independent variables of ventricular performance. Uni-ventricular ...

Measuring Pressure Volume Loops in the Mouse

Understanding the causes and progression of heart disease presents a significant challenge to the biomedical community. The genetic flexibility of the mouse provides great potential to explore cardiac function at the molecular level. The mouse&#39;s small size does present some challenges in regards to performing detailed cardiac phenotyping. Miniaturization and other advancements in technology have made many methods of cardiac assessment possible in the mouse. Of these, the simultaneous collection of pressure and volume data provides a detailed picture of cardiac function that is not available through any other modality. Here a detailed procedure for the collection of pressure-volume loop data is described. Included is a discussion of the principles underlying the measurements and the potential sources of error. Anesthetic management and surgical approaches are discussed in great detail as they are both critical to obtaining high quality hemodynamic measurements. The principles of hemodynamic protocol development and relevant aspects of data analysis are also addressed.

This manuscript describes a detailed protocol for the collection of pressure-volume data from the mouse.

מדידת לולאות נפח לחץ העכבר

Understanding the causes and progression of heart disease presents a significant challenge to the biomedical community. The genetic flexibility of the ...