NHLBI R01 HL073087 a CKS.

Protocolli sperimentali I seguenti protocolli differenti sono stati utilizzati per stabilire la fattibilità di misure volto a indagare il cuore IR murino in modo non invasivo. Immagini ecocardiografiche di base è stata seguita da induzione chirurgica di ischemia-riperfusione (IR, protocollo 1) che è stato seguito da ecocardiografia in più punti di tempo durante il recupero da IR. Protocollo 1. Discendente anteriore sinistra (LAD) arteria IR: procedura chirurgica Maschio C57BL / 6 topi adulti (8-settimana di vita; 24,5 ± 1,5 g, media ± DS; Tecnologie Harlan, IN) sono stati mantenuti in condizioni standard di laboratorio abitative con accesso a cibo e acqua potabile ad libitum. I topi sono stati anestetizzati mediante iniezione intraperitoneale di una miscela di ketamina (100 mg / kg) e xilazina (10mg/kg), distesa su un tavolo chirurgico caldo, e intubato endotracheally. Una corretta aereo anestetico per i roditori si deduce da una cessazione di riflessi pizzico punta e un rallentamento della respirazione. Strumenti sono stati sterilizzati attraverso lavaggi etanolo al 70% e in autoclave. Gli strumenti che ha lasciato il campo sterile sono stati inseriti in un hot-tallone sterilizzatore strumento per 1 minuto prima di utilizzo continuativo. I topi sono stati ventilati (Harvard Apparatus, Boston, MA) con miscela aria-isoflurano ad un tasso adeguato e di volume corrente. Elettrofisiologia cardiaca è stata monitorata per tutta la chirurgia con un tre-lead ECG configurazione e le modifiche sono state registrate tramite PC Powerlab software (Strumenti dC). Il cuore era accessibile tramite toracotomia sinistra. Il polmone sinistro è stato ritirato per consentire l&#39;accesso al pericardio. L&#39;atrio sinistro è stato elevato a esporre l&#39;arteria coronaria discendente anteriore, che è stato isolato utilizzando 7-0 sutura Prolene montato su un ago conico. La sutura è stato rafforzato nel corso di un pezzo di tubo in PE-10 di indurre ischemia reversibile. LAD è stato occluso per 60 minuti. Dopo 60 minuti, la sutura è stato rilasciato per consentire riperfusione del miocardio feriti. Su riperfusione di successo, il torace è stato chiuso con 7-0 punti di sutura interrotta Prolene così come l&#39;incisione cutanea con 5-0 punti di sutura Prolene. Tutta la chirurgia, la temperatura corporea è stata mantenuta a 36,7 ± 0,5 ° C utilizzando una tabella riscaldato chirurgico e monitorato con una sonda rettale termico. L&#39;episodio ischemico-cause colorazione pallida della LV miocardio che può essere visivamente apprezzato. Torace è stato chiuso, suturata, e tubo tracheale è stato scollegato il mouse permette di respirare da solo. L&#39;animale è stato poi restituito alla sua gabbia e messo su un blocco di riscaldamento impostato a 37 ° C. Una volta che la ripresa è stata completa, l&#39;animale è stato restituito al gruppo vivaio roditore prima di immagini ecocardiografiche. Tutte le procedure sono state approvate dal Servizio Istituzionale animali di laboratorio e Comitato uso (ILACUC) della Ohio State University. Protocollo n. 2. M-mode protocollo per la determinazione della funzione cardiaca e il rilevamento di anomalie di movimento della parete Per valutare i cambiamenti radiali e longitudinali della funzione cardiaca e anomalie di movimento della parete, abbiamo effettuato pre-IR utilizzando immagini ad alta frequenza, ecografo ad alta risoluzione (Visual Sonics Inc., Toronto, Canada). Standard M-mode parametri ecocardiografia, quali le dimensioni della parete, i volumi a tutto volume sistole, diastole e ictus, frazione di eiezione (EF), frazione di accorciamento (FS), la gittata cardiaca (CO), e diametri interni in sistole e diastole, sono stati valutati utilizzando in costruito M-mode protocollo in ogni fase (pre-IR, giorno 3 e il giorno 7). Il protocollo n. 3. VevoStrain Speckle protocollo algoritmo di tracciamento B-mode film sono stati acquistati e sottoposti a processo con incorporato VevoStrain algoritmo di eseguire analisi di deformazione. Questo consente la valutazione della velocità, spostamento, deformazione e velocità di deformazione attraverso pulsanti separati fornito nell&#39;interfaccia dando trame interattive e M-mode immagini insieme ai valori dei dati che è stato fatto facendo clic su icone desiderate nel pannello di controllo. Valutazione speckle tracking di ceppi 2-D in scala di grigi cine loop sono stati acquisiti nel breve asse-LV ad un frame rate di&gt; 275 frame / s. Per ogni esperimento, almeno tre cicli consecutivi cardiaca sono state registrate digitalmente e memorizzati su un disco rigido per l&#39;analisi offline su una workstation. Abbiamo usato un algoritmo di speckle-tracking incorporato Vevo2100. L&#39;analisi è stata effettuata dal ceppo stesso osservatore addestrato. La regione di interesse è stato sovrapposto in una sezione trasversale del ventricolo l&#39;immagine corrispondente all&#39;area minima endocardica. L&#39;algoritmo software automaticamente diviso l&#39;asse corto LV vista in sei segmenti di speckle inseguimento per tutto il ciclo cardiaco. La qualità del monitoraggio è stato poi ispezionato visivamente, e, se è stata soddisfacente per almeno cinque segmenti, il tracciato è stato accettatoed. Protocollo n. 4. Doppler misurazione del flusso del protocollo Per studiare il rigurgito della valvola mitrale e di calcolare il tasso di variazione della pressione arteriosa sistolica LV (dP / dt), protocollo di rilevamento Doppler è stato utilizzato. A tal fine, power Doppler sangue profili di velocità di flusso sono stati acquisiti ponendo la sonda sul jet di rigurgito della valvola mitrale e aortica jet. Imaging della velocità del flusso sanguigno è stata seguita da misurazione per ottenere valori dei parametri, come picco e velocità media, picco e media gradienti di pressione, tempo integrale velocità e tempo. Per il calcolo del dP / dt, il profilo di rigurgito della valvola mitrale di velocità è stato utilizzato per misurare la velocità in sistole precoce (più ripida pendenza del profilo di velocità per ridurre la dipendenza del carico) e il tempo corrispondente di pendenza. Infine, l&#39;equazione di Bernoulli s fornito la velocità-pressione di conversione per determinare il tasso di aumento della pressione sistolica. Ecocardiografica Acquisizione Dati Topi sono stati ripreso in uno stato di coscienza ad una temperatura ambiente di 37 ° C con diminuzione illuminazione ambientale, mentre detenuti da un gestore di esperienza in posizione prona decubito sinistra. Il cuore è stato ripreso in modalità 2-D in vista parasternale a lungo ea breve assi con impostazione della profondità di 1,0 cm e ad un frame rate di ≥ 270 frame / s. Un M-mode immagine è stata ottenuta ad una velocità di scansione di 200 mm / s. Tutte le misurazioni sono state effettuate secondo le linee guida fornite dalla Società Americana di Ecocardiografia. Imaging è stato eseguito su topi consapevole al pari della registrazione tandem dell&#39;elettrocardiogramma. Sistole fine è stata definita come la superficie minima LV. Segmentale circ S ed S le curve rad sono stati poi costruiti integrando i segnali appropriati a partire dalla fine diastole punti e poi una media di ottenere curve di media tensione segmentale. Telesistolico ceppi sono stati poi ricavata dalla curva di tensione media. Rappresentante Risultati Bidimensionale filmati acquisiti a frame rate elevato (8 kHz) sono stati utilizzati per la stima di alta qualità ceppo del miocardio. Elastograms bidimensionali (immagini ceppo), così come i profili deformazione in funzione del tempo hanno contribuito apprezzare la conseguenza funzionale di IR. Il suddetto approccio ha portato alla rilevazione affidabile dei seguenti parametri: Risultati di serie IR (comunemente riportati in letteratura) <ul><li> ventricolare sinistra (LV) contrazione <ul><li> lesione compromette la contrazione e relax nel cuore con conseguente perdita funzionale </li><li> cambiamenti nella zona LV da camera e di massa (ipertrofia) </li></ul></li><li> LV rilassamento delle fasi isovolumetric di entrambi i pre-IR e post-IR di battere i cuori </li><li> compromessa settore-saggio muro movimento </li><li> nel modello di turbolenza del flusso sanguigno, come rivelato dal film Doppler colore e profili di velocità </li><li> Cambia forma LV verso sfericità </li><li> frazione di eiezione compromessa </li><li> attenuato accorciamento frazionale </li></ul> Unico post-IR Risultati (Mai riportato in un ambiente murino IR, ma noto per essere di rilevanza clinica negli esseri umani) <ul><li> effettiva dell&#39;orifizio rigurgitante (ERO) <ul><li> una misura fondamentale di incompetenza valvolare </li></ul></li><li> diminuzione ceppi del miocardio (circonferenziale e radiale) <ul><li> una misura fondamentale di forza del miocardio e di deformazione anatomica </li></ul></li><li> asincronia nei settori LV <ul><li> una misura fondamentale di caratteristiche intrinseche periodica di pompaggio del cuore </li></ul></li><li> muro di movimento e la simmetria <ul><li> variazioni di intensità e direzione dei vettori dimostrando grandezza, la direzione e la simmetria nel sito interessato </li></ul></li><li> dimensione della valvola mitrale e aortica <ul><li> variazioni di diametro interno dell&#39;orifizio della valvola mitrale e aortica </li></ul></li><li> rigurgito mitralico <ul><li> riflusso di sangue dalla LV a dell&#39;atrio sinistro a causa della chiusura incompleta di volantini mitrale </li></ul></li></ul><ul><li> settore-saggio cambiamenti nella grandezza della radiale (SRAD) e circonferenziale (SCIR) ceppo </li><li> variazioni dei tassi di deformazione con la variazione marcata nei loro modelli di cambiamento rispetto al pre-IR dati </li><li> sincronicità dei settori LV come divisa secondo la Società Americana di Ecocardiografia </li><li> associazione di sincronicità ventricolare meccanica con la rigidità del miocardio e riduzione della forza del miocardio come valutato dal Doppler tissutale e la tensione di imaging </li><li> variazioni di intensità e direzione dei vettori mostrato in movimento filmati raffiguranti compromessa (lenta e asimmetrica) del IR colpite sito </li><li> diametro interno della valvola mitrale ORIFghiaccio e aorta </li></ul><img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.1.jpg" alt="Figura 1 I" /> Fig. . 1i misurazione della deformazione del miocardio: telediastole pieno relax dimostra più breve vettori (M1) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.2.jpg" alt="Figura 1 II" /> Fig. . 1ii misurazione della deformazione del miocardio: LV sta contraendo dimostrato da lunghezza e la direzione dei vettori, il sito di lesione (punto verde) ha limitato la contrazione (M2) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.3.jpg" alt="Figura 1 III" /> Fig. . 1iii misurazione della deformazione del miocardio: fine sistole, la contrazione completa dimostra più breve vettori (M3) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.4.jpg" alt="Figura 1 IV" /> Fig. . 1iv misura del miocardio ceppo: asse lungo in diastole (M4) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.5.jpg" alt="Figura 1 V" /> Fig. 1v miocardico sforzo radiale (S rad) misura:. Curve di codice colore rappresentano la deformazione a rispettivi punti di colore nelle immagini di Fig1.i-iv (M5) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig1.6.jpg" alt="Figura 1 VI" /> Fig. 1vi miocardico sforzo circonferenziale (S CIR) misura:. Curve di codice colore rappresentano la deformazione a rispettivi punti di colore nelle immagini di Fig1.i-iv (M6) Figura 1. B-mode film visualizzando telediastole (ED) e di fine sistole (ES) e cambiamenti nella dimensione LV camera di post-IR. B-mode immagini per determinare ventricolare sinistra (LV) ceppo circonferenziale (S circ) e lo sforzo radiale (S rad) da due-dimensionale ecocardiografia speckle tracking. VevoStrain speckle algoritmo di tracking per osservare i vettori che rappresentano la grandezza e la direzione del movimento del miocardio, assiali e viste parasternale asse lungo dimostrazione dei vettori nel sito della lesione del miocardio alterata. Tensioni radiali e longitudinali di un mouse di base e un post del mouse a infrarossi day7. Il codice colore profili ceppo che mostra punti di colore diverso codice in siti sul miocardio del valore basale (pre-IR) e trattati (post-IR, day7) cuori. LV-ventricolo sinistro, RV-ventricolo destro, S rad-radiale ceppo, S cir-circonferenziale ceppo. <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2. Miocardico sincronicità settoriali. Le analisi sulla base dei dati ceppo pre-e post-IR. LV diviso in sei settori (1 = basale posteriore, 4 = basale anteriore, posteriore 2 = media, 5 = metà anteriore, 3 = apice posteriore, anteriore 6 = apice) in base alla Società Americana di Ecocardiografia. Convalida della sincronia ventricolare meccanica di vedere la sua associazione con la rigidità del miocardio come valutato dal Doppler tissutale e di imaging di deformazione. Colore del pannello che mostra l&#39;immagine codificata settori 1-6 con i valori per il tempo a picco sul settori corrispondenti in millisecondi. Sincronicità radiali e longitudinali previsti pre-IR e post-IR in termini di grafici. I colori di grafici che corrispondono ai colori dei settori corrispondenti. <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig3.1.jpg" alt="Figura 3 I" /> Fig. . 3i misure anatomiche: rigurgito mitrale diametro orifizio nel cuore di topi (linee blu con misure ripetute), volume del campione in aorta (linee gialle) (M8) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig3.2.jpg" alt="Figura 3 II" /> Fig. 3ii. Profili flusso di rigurgito nel cuore del mouse, avanti superiori ed inferiori reflusso a valvola mitrale (M9) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig3.3.jpg" alt="Figura 3 III" /> Fig. 3iii. Aortica i profili velocità di flusso nel cuore del mouse (M10) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig3.4.jpg" alt="Figura 3 IV" /> Fig. 3iV. Orifizio di rigurgito della valvola mitrale a, Ao = aorta, LA = atrio sinistro, LV = ventricolo sinistro, r = raggio (M11) Figura 3. Frazione di rigurgito della valvola mitrale V (RF). Immagine del pannello ecocardiografico per la misurazione della frazione di rigurgito (RF). Misurazione del diametro aortico (AOD) e diametro dell&#39;orifizio della valvola mitrale (MVD) che mostra il posizionamento del volume campione nel getto di rigurgito e aorta. Queste misurazioni forniscono i profili di velocità del flusso di rigurgito e dell&#39;aorta ascendente, in cui profili di velocità sopra e sotto al basale indicano avanti e indietro il flusso di sangue al VL e ritorno a atrio sinistro. RF (in%) calcolo utilizzando la formula, RF = MV CSA * VTI di getto MV in diastole - Ao CSA * VTI di getto Ao in sistole) * 100 / MV CSA * VTIdi MV. Quantificazione della frazione di rigurgito che mostra la frazione di rigurgito in post-IR indicatore topi per rigurgitato valvola mitrale. Variazioni orifizio di rigurgito della valvola mitrale efficace (ERO) post-IR a causa di sfericità di LV. Rappresentante immagini a colori raffiguranti Doppler sangue che cadeva da atrio sinistro al ventricolo sinistro. Allargata orifizio flusso di sangue indica il flusso turbolento e una maggiore velocità del flusso anormale. ERO indicando incompetenza valvolare. La velocità di flusso alias. L&#39;onda pulsata viene utilizzato da poter beneficiare nella determinazione transizione da laminare a flusso turbolento. ERO calcolata utilizzando la formula, ERO = Flusso / Vmax = r2 2 π Va / Vmax, Va = velocità Aliasing, r = raggio orifizio, Vmax = velocità massima. <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig4.1.jpg" alt="Figura 4 I" /> Fig. 4i. Misurazione dei parametri funzionali in fase di pre-IR del mouse. Software morbido calcola i parametri di tracciamento, linea verticale rossa = diastole, sistole linea verde verticale (M12) <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig4.2.jpg" alt="Figura 4 II" /> Fig. 4ii. Misurazione dei parametri funzionali in post-IR del mouse. Software morbido calcola i parametri di tracciamento, linea verticale rossa = diastole, sistole linea verde verticale (M13) Figura 4. Il tasso di variazione della pressione sistolica ventricolare (dP / dt): pre-e post-IR. Correlazione della frazione di eiezione (EF) con dP / dt. Immagine del pannello che mostra un M-mode da cui sono tratte le misure funzionali di base. La discriminazione della contrattilità cardiaca nel tempo, grafici a barre che mostrano dP / dt post-IR. Indicando la misura di un parametro fornisce informazioni cliniche per l&#39;altro. <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig5.jpg" alt="Figura 5" /> Figura 5. Asse breve filmato dimostra pre-IR misurazione della deformazione. Film ecocardiografici ottenuti dal punto di vista parasternale del cuore di visualizzare la morfologia, nel cuore del mouse pre-IR. <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig6.jpg" alt="Figura 6" /> Figura 6. Asse breve filmato dimostra post-IR misurazione della deformazione LV Film rappresentativi assiale di un LV topo risalire al endocardio dimostrando i vettori tessuto ceppo con cinque punti specifici di misura considerato. <img src="/files/ftp_upload/1781/1781fig7.jpg" alt="Figura 7" /> Figura 7. Parasternale asse lungo film color Doppler Color Doppler film dimostra il sangue pompato in atrio sinistro dal attraverso la valvola mitrale nel LV durante la diastole e il sangue viene pompato fuori attraverso l&#39;aorta durante la fase di sistole del cuore con la direzione del flusso di colore blu e rosso lontano verso (BART) la sonda ad ultrasuoni.

I dati di tensione in base alla misura utilizzando speckle algoritmo di tracking è osservatore relativamente meno dipendente come la maggior parte delle analisi viene eseguita dal software. Tuttavia l&#39;osservatore deve fare attenzione durante tracciare i confini di epicardio ed endocardio in B-mode film che dipende più dalla esperienza. Inoltre, M-modalità di analisi e misura di profili di velocità è anche osservatore minimo dipendente. Tuttavia, nella misura di aumento della pressione e misurazione dei tempi, richiede attenzione osservatore molto attento durante le misure perché la pressione dipende direttamente con il quadrato della velocità di picco, come espresso dalla formula di Bernoulli s in cui anche una piccola quantità di errore di misura può produrre effetti sul quadrato l&#39;errore totale nella misurazione del dP / dt. Inoltre, l&#39;orifizio di rigurgito non è necessariamente costante per tutta la sistole, e questo può potenzialmente influenzare la stima della severità di rigurgito. Le dosi più elevate di anestesia può provocare la drastica riduzione del accorciamento frazionale interessano altri parametri funzionali. Pertanto, l&#39;uso standard di sedazione è importante per un migliore risultato. La maggior parte dei parametri possono essere misurati con altre modalità, ad esempio, tagging risonanza magnetica in grado di misurare tensioni 2D e 3D. Tuttavia, l&#39;ecocardiografia è più facile da usare.

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

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

Ischemia-riperfusione (IR) è stata eseguita chirurgicamente nei cuori murini che sono stati poi sottoposti a ripetute immagini per monitorare i cambiamenti temporali nei parametri funzionali della chiave significato clinico. Bidimensionale filmati sono stati acquisiti a frame rate elevato (8 kHz) e sono stati utilizzati per la stima di alta qualità ceppo del miocardio. Bidimensionali elastograms (immagini ceppo), così come i profili ceppo, sono state visualizzate. I risultati sono stati potenti a valutare quantitativamente IR cambiamenti indotti in eventi cardiaci tra cui ventricolare sinistra (LV) contrazione, il rilassamento LV e fasi isovolumetric di entrambi i cuori di pre-e post-IR IR battendo nei topi intatto. Inoltre, compromessa settore-saggio movimento della parete e deformazioni anatomiche nel miocardio infartuato sono state visualizzate. Il elastograms sono stati l&#39;unica in grado di fornire informazioni sui seguenti parametri in aggiunta allo standard indici fisiologici che sono noti per essere colpiti da infarto miocardico nel topo: diametro interno dell&#39;orifizio della valvola mitrale e aortica, efficace orifizio di rigurgito, ceppo del miocardio (circonferenziale e come radiale), nel modello di turbolenza del flusso sanguigno, come rivelato dal film Doppler colore e profili di velocità, asincronia nel settore LV, e cambiamenti nella lunghezza e direzione dei vettori di movimento della parete dimostrando più lenta e asimmetrica. Questo lavoro evidenzia sulla dimostrazione visiva di come tali analisi vengono eseguite.

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

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

Alta frequenza Doppler è una nuova tecnologia per la valutazione della funzione miocardica regionale. Questo lavoro presenta prima prova che dimostrano l&#39;applicabilità di questa piattaforma di imaging versatile per la misura ripetuta di ceppo del miocardio, insufficienza dp / dt, e mitralica nella ischemia-riperfuso (IR) cuore murini.

Ad alta frequenza ad alta risoluzione Ecocardiografia: Prima Prova a non invasiva misura ripetuta di deformazione miocardica, contrattilità, e rigurgito mitralico in Ischemia-riperfuso Cuore Murine

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

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

Research

JoVE Journal

Medicine

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

23.9K Views.  The Ohio State University. Alta frequenza Doppler è una nuova tecnologia per la valutazione della funzione miocardica regionale. Questo lavoro presenta prima prova che dimostrano l'applicabilità di questa piattaforma di imaging versatile per la misura ripetuta di ceppo del miocardio, insufficienza dp / dt, e mitralica nella ischemia-riperfuso (IR) cuore murini.

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

Murine Echocardiography and Ultrasound Imaging

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

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

L&#39;ecocardiografia murini e imaging a ultrasuoni

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

Ricerca

Medicina

Magnetic Resonance Derived Myocardial Strain Assessment Using Feature Tracking

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

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

Risonanza Magnetica Derivato valutazione di deformazione miocardica Utilizzo del rilevamento delle caratteristiche

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Myocardial Infarction and Functional Outcome Assessment in Pigs

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

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

Infarto miocardico e funzionale Outcome Assessment in Pigs

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

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

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

Un modello murino di ischemia miocardica e riperfusione lesioni da legatura della arteria discendente anteriore sinistra

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

Murine Isolated Heart Model of Myocardial Stunning Associated with Cardioplegic Arrest

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

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

Murino Isolato Cuore modello di infarto stordimento associati con arresto cardioplegica

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Murine Echocardiography of Left Atrium, Aorta, and Pulmonary Artery

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

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

Murine ecocardiografia di Sinistra Atrium, Aorta, e l&#39;arteria polmonare

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

Electrophysiological Assessment of Murine Atria with High-Resolution Optical Mapping

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

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

Valutazione elettrofisiologica di Atria murino con Mapping ottico ad alta risoluzione

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

A Cryoinjury Model to Study Myocardial Infarction in the Mouse

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

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

Un modello di criolesionismo per studiare l'infarto miocardico nel mouse

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

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

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

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

Un'immagine guidata Transtral Valve Opuscolo Puntura Modello di Puntura del Sovraccarico di Volume Controllato da Rigurgitazione Mitrale nel Ratto

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

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

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

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