Valutazione del ventricolo destro Struttura e funzione in modello murino di polmonare Arteria Costrizione da ecocardiografia transtoracica

Riepilogo

Ventricolo destro (RV) La disfunzione è fondamentale per la patogenesi della malattia cardiovascolare, ma le metodologie non sono disponibili per la sua valutazione. I recenti progressi nella ecografica forniscono un'opzione non invadente e preciso per lo studio RV longitudinale. Qui, abbiamo dettaglio un metodo step-by-step ecocardiografico utilizzando un modello murino di sovraccarico di pressione RV.

Abstract

Emergenti dati clinici supportano l'idea che la disfunzione RV è fondamentale per la patogenesi di malattie cardiovascolari e insufficienza cardiaca ^1-3. Inoltre, la RV è significativamente influenzato in malattie polmonari come ipertensione arteriosa polmonare (PAH). Inoltre, la RV è notevolmente sensibile alle patologie cardiache, incluso ventricolo sinistro (LV) disfunzione, malattia valvolare o RV miocardico ^4. Per comprendere il ruolo di RV nella patogenesi di malattie cardiache, un metodo affidabile e non invasiva per accedere al RV strutturalmente e funzionalmente è essenziale.

Una metodologia ecocardiografia trans-toracica non invasivo (TTE) in base è stato stabilito e convalidato per il monitoraggio dei cambiamenti dinamici nella struttura e nella funzione camper in topi adulti. Per imporre lo stress RV, abbiamo impiegato un modello chirurgico di costrizione dell'arteria polmonare (PAC) e misurato la risposta RV per un periodo di 7 giorni, con una ecografia microimaging ad alta frequenzasistema. Sham operati topi sono stati usati come controlli. Le immagini sono state acquisite in topi anestetizzati leggermente al basale (prima della chirurgia), giorno 0 (immediatamente post-chirurgico), il giorno 3 e il giorno 7 (post-chirurgico). I dati sono stati analizzati utilizzando il software offline.

Diverse finestre acustiche (B, M, e modalità Color Doppler), che possono essere costantemente ottenuti nei topi, ha permesso per la misurazione affidabile e riproducibile di struttura RV (tra cui spessore della parete RV, fine diastole e le dimensioni finali-sistolica) e funzionali ( variazione frazionale zona, frazione di accorciamento, velocità di picco PA, e il gradiente di pressione di picco) in topi normali e dopo PAC.

Usando questo metodo, la tensione-gradiente risultante dalla PAC è stata accuratamente misurata in tempo reale utilizzando la modalità Color Doppler ed era paragonabile a misurazioni della pressione scalo eseguite con alta fedeltà micropunte catetere Millar. Presi insieme, questi dati dimostrano che le misure RV ottenute da varie complvista imentary utilizzano l'ecocardiografia sono affidabili, riproducibili e possono fornire spunti per quanto riguarda la struttura e la funzione RV. Questo metodo consentirà una migliore comprensione del ruolo di RV disfunzione cardiaca.

Introduzione

Storicamente, la valutazione prognostica dell'insufficienza cardiaca è concentrata sul LV, che è facile da immagine tramite ecocardiografia. Numerosi studi sulla struttura LV e funzione con ecocardiografia hanno portato alla creazione di valori normali per la struttura LV e funzionamento ^1,5,6. Misure di dimensioni LV e funzione sistolica ottenute da immagini bidimensionali e Color Doppler sono di grande importanza in quanto consentono delimitazione visiva dei compartimenti e geometria in grande dettaglio per la LV ^7. M-Mode viene spesso utilizzato per misurare le dimensioni di LV e frazione di accorciamento (FS) nei topi. Inter-osservatore e la variabilità intra-osservatore sono bassi per le misure di diametro utilizzando questa modalità, ma misure di spessore della parete tendono ad essere piuttosto variabile ^7. Doppler pulsato con il colore (PW o Color Doppler) è stato utilizzato per valutare rigurgito valvolare ^8,9.

Simili LV, RV gioca un ruolo importante ed è un significativo predictor di morbilità e mortalità nei pazienti affetti da ^1,7,10 malattie cardiopolmonari. Tuttavia, la valutazione ecocardiografica di RV è intrinsecamente difficile a causa della sua complessa forma ^5,11 e la sua posizione retrosternale che blocca le onde ultrasoniche ^8,9. RV è una forma di mezzaluna struttura avvolgimento intorno al LV e ha un'anatomia complessa con pareti sottili che sono abituati a bassa pressione e la resistenza a vasi polmonari ^6. Per superare la resistenza vascolare elevata (PVR), il RV primo aumenta di dimensioni e subisce ipertrofie. Nelle malattie croniche come l'ipertensione polmonare o malattia vascolare polmonare, RV subisce una dilatazione progressiva, eventualmente conseguente deterioramento della funzione sistolica e diastolica ^4,5,10.

L'ecocardiografia svolge un ruolo importante nello screening e la diagnosi di PAH nonostante alcune limitazioni presenti nella sua capacità diagnostica clinica. Il vantaggio principale diTTE risiede nel fatto che è non invasiva e che può essere eseguita su leggermente sedato, o animali anche coscienti ^9. TTE fornisce anche una stima ragionevole delle pressioni PA, nonché una valutazione continua dei cambiamenti nella struttura e funzione ^12,13 RV. Grazie ai progressi tecnici in TTE, che includono lo sviluppo di sonde meccaniche ad alta frequenza, che consente la risoluzione assiale di circa 50 micron ad una profondità di 5-12 mm, frame rate elevati (superiori a 300 frame / sec), e alti tassi di campionamento , ecocardiografia è uno strumento ideale per l'imaging in rapida contraente dimensioni del mouse cuore ^8,11 piccolo.

Monitoraggio longitudinale della funzione RV utilizzare più visualizzazioni, di cui 2-dimensionali (2D) l'asse corto e lungo, M-mode e Doppler finestre acustiche fornire informazioni complementari di RV anatomia e la funzione. Collettivamente, questa metodologia consente di valutare completo longitudinale di emodinamica RV in fisiologia e l'impostazione patologica ^4,7.

Qui, mettiamo a disposizione una metodologia dettagliata step-by-step di usare TTE non invasiva per caratterizzare RV anatomiche e modifiche funzionali secondarie al PAC nei topi.

Protocollo

Procedura chirurgica

1. Ottenere 8 settimane vecchio maschio C57BL / 6 topi e ambientarsi per una settimana prima vengono eseguite tutte le procedure sperimentali.
2. Prima della rappresentazione, occlusione dell'arteria polmonare viene eseguita come descritto in precedenza ^14, in conformità alle linee guida AVMA e approvato i protocolli IACUC.
   Le immagini ecocardiografiche Acquisizione e Misure
   Tutte le abbreviazioni utilizzate sono riassunti nella Tabella 1.

1. Parasternale asse lungo (plax) M modalità di visualizzazione per ottenere RV Sezione dimensione, accorciamento frazionale (FS), e RV Spessore parete

1. Usa impostazione della modalità B per ottenere una completa LV parasternale asse lungo. Con l'animale giace in posizione supina sulla piattaforma (vedi nota 6.1. E 6.2.), Posizionare la sonda ad ultrasuoni 40 MHz (MS550D) sull'animale con circa 30 ° in senso antiorario per la linea parasternale sinistra con la tacca che indica la direzione caudale ( Figura 1A). Regolare l'angolo sonda inclinando leggermente lungo asse y della sonda (Figura 1D) per ottenere un pieno camera LV nel centro dello schermo.
2. Una volta che i punti di riferimento adeguati (RV, LV, MV, Ao, LA), come illustrato nelle figure 2A e 2B sono chiaramente visualizzate, passare alla modalità M. Una linea indicatore mostra sullo schermo in ambito M Mode. La linea deve essere posizionato a passare attraverso la parte più ampia della camera RV utilizzando Ao come punto di riferimento (Figure 2A e B).
3. In questa prospettiva, il muro camper e IVS devono essere chiaramente visibili. Assicurarsi che la profondità di messa a fuoco si trova nel centro della camera RV. Registrare i dati con negozio di cine per la dimensione della camera RV misura, FS e lo spessore della parete RV off line. Esempi di immagini M Mode sono mostrati nelle Figure 2C e 2D. (Vedi Nota 6.3.)

2. Parasternale asse corto View at MidLivello papillare ottenere frazionale Area Changes (FAC)

1. Dalla posizione sopra descritta (Figura 1A), passare alla modalità B e ruotare la sonda di 90 ° in senso orario per avere la asse corto parasternale (Figura 1B). Pendere la sonda leggermente lungo l'asse x della sonda per impedire la vista ostruttiva dello sterno.
2. Spostare leggermente verso l'alto e verso il basso lungo l'asse y della sonda per ottenere la metà del livello papillare (Vedi Nota 6.4.)
3. In questa prospettiva, i muscoli papillari si trovano di solito nella posizione 2 e 5:00 (Figura 3).

3. Parasternale asse corto View a valvola aortica livello (RV PSAX aortica Level) per ottenere RV Spessore parete e PA Peak Velocity

1. Dalla posizione descritta sopra (Figura 1B), spostare la sonda a l'asse y verso cranio finché la sezione trasversale della valvola aortica mostra nel centro della finestra.
2. Efflusso del ventricolo destro tract (RVOT) dovrebbe essere visibile sulla parte superiore come una struttura a forma di mezzaluna con valvola tricuspide separa la RV da RA come illustrato nelle figure 4A e B 2. Registrare i dati utilizzando negozio cine per la misurazione dello spessore della parete RV off line. (Vedi Nota 6.5.)
3. Rimanere nella stessa posizione. (Vedi Nota 6.6.)
4. Passare alla Modalità colore Doppler e posizionare il giallo PW-linea tratteggiata parallela alla direzione di flusso nel vaso. Si noti che i colori blu e rosso indicano defluire da e verso la sonda, rispettivamente (Figure 4C e D 4).
5. Posizionare il cursore PW sulla punta dei lembi valvolari polmonari. (Vedi Nota 6.7.) Registrare i dati utilizzando negozio cine. Misurare il picco di velocità PA off line.

4. Modificato parasternale lungo l'asse Veduta di camper e PA ottenere PA Peak Velocity

1. Proseguire sulla impostazione della modalità B, posizionare la sonda (MS550D o MS250) A destra linea parasternale (Figura 1C) e lentamente titolo sonda circa 30-45 gradi ° su l'asse y della sonda (Figura 1D) verso il petto dei topi di visualizzare chiaramente il crossing over PA aorta come illustrato nelle figure 5A e 5 B.
2. Passare alla Modalità colore Doppler e posizionare il giallo PW-linea tratteggiata parallela alla direzione di flusso nel vaso (figure 5C e 5 D). Posizionare il cursore PW sulla punta dei lembi valvolari polmonari. (Vedi Nota 6.6.) Registrare i dati utilizzando negozio cine e misurare il picco di velocità PA off line.

5. Calcolo e analisi dei dati

1. Spessore della parete RV può essere calcolata in base ai dati del modo B ottenuti da RV PSAX livello aortico come descritto in precedenza (protocollo 3). Selezionare lo strumento rintracciamento zona 2D per tracciare l'area della parete RV in diastole (come mostrato nella zona rosa nella figura 6). Quindi, utilizzare lo strumento distanza tracciamento per tracciare le circonferenze interne ed esterne della parete di RVOT (come mostrato in linee blu in Figura 6). Prendere la media delle circonferenze interne ed esterne. Utilizzando l'equazione , Calcoliamo RV Wall (RVW) di spessore. (Vedi Nota 6.8.)
2. Per gli altri parametri standard, si prega di consultare i manuali dal rispettivo fabbrica per eseguire l'analisi dei dati.

6. Note

1. Tutte le immagini sono raccolte utilizzando il sistema Vevo 2100. Immagini simili possono essere ottenuti utilizzando sistemi di imaging a ultrasuoni da altri produttori, ed i relativi pro e contro dei vari strumenti ad ultrasuoni sono stati precedentemente confrontati ^8,12,15. Si raccomanda che tutte le immagini devono essere ottenuti e analizzati in cieco quando possibile.
2. La scelta appropriata di anestesia, come un corto dfigurazione di isoflurano per via inalatoria (2-3% per indurre, e 1,0% per mantenere) è cruciale nel mantenimento del battito cardiaco a tassi fisiologici normali (superiori a 500 battiti / min), che ci permette di rilevare basale riproducibili e coerenti e polmonare arteriosa elevata pressione sistolica nello studio.
3. Assicurati di raccogliere i dati al più alto frame rate possibile possibile (> 200 fotogrammi / sec).
4. Cercare la vista con la dimensione della camera più grande.
5. L'ostruzione a causa di costole e lo sterno in gran parte dovuto alla posizione retrosternale del RV è il singolo più grande ostacolo ad ottenere immagini eccellenti in questo metodo di imaging del RV. Riposizionando l'animale o la sonda, un operatore può superare il blocco sternale e ottenere viste necessari del RV. Questo può richiedere da 5-15 minuti, a seconda della fisiologia dell'animale.
6. Potrebbe essere necessario cambiare sonda MS250 poiché sonda MS550D può essere utilizzato in sham e topi prima PAC e la sonda 40 MHz è in grado di registrarevelocità di picco di 300-1,500 m / sec, mentre MS250 è in grado di catturare la velocità parco fino a 4.000 mm / sec.
7. È accettabile un angolo sonda inferiore a 20 ° per la misurazione della velocità di picco PA.
8. Misure consistenti di spessore per camper e dintorni / dimensioni sono stati realizzati utilizzando più finestre acustiche, sia nel lungo e corto asse. La scelta di alcune di queste finestre dipende dall'esperienza dell'operatore, e potrebbe spiegare la variabilità che potrebbe essere che contribuisce a diversi risultati statistici.

Risultati

In questo studio, ecocardiografia basale è stata eseguita 48 ore prima dell'intervento. I topi sono stati randomizzati in due gruppi. Topi ha ricevuto occlusioni dell'arteria polmonare (PAC) e le operazioni fittizie (Sham). L'ecocardiografia è stata eseguita al giorno 0, 3, 7 e seguente procedura chirurgica. Gli animali sono stati sacrificati immediatamente dopo l'ultima ecocardiografia e il cuore sono state raccolte per la valutazione istologica. Cateterizzazione è stata condotta nel sottogruppo (n =...

Discussione

Dimostriamo che TTE fornisce una metodologia sensibile e riproducibile per la valutazione di routine della struttura del camper e della funzione nei topi. Prima dell'avvento della TTE, studi della RV in gran parte concentrati su misura RVSP tramite cateterismo cardiaco destro, un terminale e procedura invasiva ^6,9,11,17.

Rapporti precedenti hanno descritto una varietà di tecniche per la misurazione del cuore destro ^{3,4,11,17-19.} Tuttavia, la maggior parte degli stu...

Materiali

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