Avaliação da Estrutura e Função do Ventrículo Direito em modelo de camundongo Pulmonary Artery constrição por Ecocardiografia transtorácica

Resumo

Ventrículo direito (VD) disfunção é fundamental para a patogênese da doença cardiovascular, ainda metodologias limitados estão disponíveis para a sua avaliação. Recentes avanços em ultra-sonografia fornecer uma opção não invasiva e precisas para o estudo RV longitudinal. Aqui, temos um método ecocardiográfico passo-a-passo através de um modelo murino de sobrecarga de pressão RV detalhes.

Resumo

Emergentes dados clínicos suportam a noção de que a disfunção do VD é fundamental para a patogênese da doença cardiovascular e insuficiência cardíaca ^1-3. Além disso, a RV é significativamente afectada em doenças pulmonares, como a hipertensão arterial pulmonar (HAP). Além disso, o RV é extremamente sensível a patologias cardíacas, incluindo do ventrículo esquerdo (LV) disfunção, doença valvular ou RV enfarte ^4. Para compreender o papel da RV na patogênese de doenças cardíacas, um método confiável e não invasivo para acessar o RV estrutural e funcionalmente é essencial.

A metodologia ecocardiografia transtorácica não-invasiva (TTE) com base foi estabelecido e validado para monitorar mudanças dinâmicas na estrutura e função do VD em ratos adultos. Para impor estresse RV, empregamos um modelo cirúrgico de constrição da artéria pulmonar (PAC) e mediram a resposta RV ao longo de um período de 7 dias usando uma microfilmagem de ultra-som de alta freqüênciasistema. Sham operados ratinhos foram usados ​​como controlos. As imagens foram adquiridas em ratos levemente anestesiados na linha de base (antes da cirurgia), dia 0 (imediatamente após a cirurgia), dia 3, e no dia 7 (pós-cirurgia). Os dados foram analisados ​​off-line utilizando software.

Várias janelas acústicas (B, M e modos de cor de Doppler), que podem ser obtidos de forma consistente em camundongos, permitiram a medição confiável e reprodutível da estrutura RV (incluindo a espessura da parede do VD, diastólica final e dimensões sistólico final) e de função ( mudança fracionária área, fração de encurtamento, PA pico de velocidade e gradiente de pressão de pico) em ratos normais e seguindo PAC.

Usando este método, o gradiente de pressão resultante do CAP foi medido com precisão, em tempo real, utilizando o modo de Doppler a cores e é comparável com as medições de pressão directos realizados com um Millar de alta fidelidade microponta cateter. Tomados em conjunto, estes dados demonstram que as medições obtidas a partir de vários RV complvisualizações imentary usando ecocardiografia são confiáveis, reprodutíveis e pode fornecer informações sobre a estrutura e função do VD. Este método permitirá uma melhor compreensão do papel da disfunção cardíaca RV.

Introdução

Historicamente, a avaliação prognóstica da insuficiência cardíaca tem incidido sobre a LV, que é fácil de imagem através da ecocardiografia. Numerosos estudos sobre a estrutura e função de VE por ecocardiografia levaram ao estabelecimento dos valores normais para a estrutura e função LV ^1,5,6. Medidas do tamanho do VE e função sistólica obtidos a partir de imagens bidimensionais e Doppler a cores são de grande importância, pois permitem delimitação visual de compartimentos e geometria em grande detalhe para o LV ^7. M-Mode é muitas vezes usado para medir dimensões do VE e fração de encurtamento (FS) em camundongos. Inter-observador ea variabilidade intra-observador são baixas para medições de diâmetro que utilizam este modo, mas medições de espessura de parede tendem a ser bastante variável ^7. Doppler pulsado com a cor (ou PW Doppler colorido) tem sido utilizado para avaliar a regurgitação valvular ^8,9.

Semelhante ao LV, a RV tem um papel importante e é um p significativoredictor de morbidade e mortalidade em pacientes que sofrem com ^1,7,10 doença cardiopulmonar. No entanto, a avaliação ecocardiográfica da RV é inerentemente difícil devido à sua forma complexa ^5,11 e sua posição retroesternal que bloqueia as ondas de ultra-som ^8,9. RV é uma estrutura em forma de crescente envolvimento em torno da LV e tem uma anatomia complexa, com paredes finas, que estão acostumados a baixa pressão e resistência a vasculatura pulmonar ^6. Para vencer a resistência vascular elevada (PVR), a RV aumenta pela primeira vez em tamanho e sofre hipertrofias. Em doenças crônicas, como hipertensão pulmonar ou doença vascular pulmonar, RV sofre dilatação progressiva, acabou resultando na deterioração da função sistólica e diastólica ^4,5,10.

A ecocardiografia desempenha um papel importante na triagem e diagnóstico de HAP, apesar de algumas limitações presentes em sua capacidade de diagnóstico clínico. A principal vantagem deTTE reside em que é não-invasiva e de que ela pode ser realizada em sedados, ou até mesmo os animais conscientes ^9. TTE também fornece uma estimativa razoável de pressões PA, bem como uma avaliação contínua de mudanças na estrutura e função ^12,13 RV. Devido aos avanços técnicos na TTE, que incluem o desenvolvimento de sondas mecânicas de alta freqüência, permitindo resolução axial de cerca de 50 mm a uma profundidade de 5-12 mm, altas taxas de quadros (mais de 300 quadros / seg), e altas taxas de amostragem , o ecocardiograma é uma ferramenta de escolha para a imagem da rápida contratação de pequeno porte rato coração ^8,11.

Monitoramento longitudinal da função do VD utilizando vários pontos de vista, incluindo 2-dimensional (2D) eixo curto e longo prazo, modo M e janelas acústicas Doppler fornecer informações complementares de anatomia e função do VD. Coletivamente, essa metodologia permite a avaliação longitudinal completa de hemodinâmica RV na fisiologia e na definição patológica ^4,7.

Aqui, nós fornecemos uma metodologia detalhada passo-a-passo de usar TTE não-invasivo para a caracterização anatômica RV e alterações funcionais secundárias ao PAC em camundongos.

Protocolo

Procedimento Cirúrgico

1. Obter oito semanas de idade, machos C57BL / 6 e aclimatar por uma semana antes de quaisquer procedimentos experimentais são realizados.
2. Antes da imagiologia, oclusão da artéria pulmonar é realizada como descrito anteriormente ^14, em conformidade com as directrizes AVMA e aprovados protocolos IACUC.
   Imagens ecocardiográficas Aquisição e Medidas
   Todas as abreviaturas utilizadas encontram-se resumidos na Tabela 1.

1. Paraesternal eixo longo (Plax) M Modo de Ver obter RV Câmara Dimension, Fractional encurtamento (FS) e RV Espessura da parede

1. Use configuração Modo B para obter uma LV vista eixo longo paraesternal completo. Com o animal deitado em decúbito dorsal sobre a plataforma (ver Nota 6.1. E 6.2.), Posicione a sonda de ultra-som de 40 MHz (MS550D) sobre o animal com cerca de 30 ° de ângulo anti-horário para a linha paraesternal esquerda com o entalhe apontando direção caudal ( Figura 1A). Ajustar o ângulo de inclinação por sonda ligeiramente ao longo do eixo y da sonda (Figura 1D) para se obter uma vista completa da câmara LV no centro da tela.
2. Uma vez que os marcos próprios (RV, LV, MT, Ao, LA) como ilustrado nas Figuras 2A e 2B são claramente visualizadas, mude para M Mode. Uma linha do indicador irá aparecer na tela na configuração M Mode. A linha deve ser posicionada para passar a maior parte da câmara de RV utilizando Ao como marco (Figuras 2A e B).
3. Neste ponto de vista, a parede da RV e IVS deve ser claramente visível. Certifique-se que a profundidade de foco fica no centro da câmara de RV. Registre os dados com armazenamento de cine para medição dimensão câmara RV, FS e espessura da parede do VD fora de linha. Exemplos de imagens Modo M são mostradas nas Figuras 2C e 2D. (Ver Nota 6.3.)

2. Paraesternal eixo curto Vista em MidNível papilar obter Fractional Mudanças Área (FAC)

1. A partir da posição descrita acima (Figura 1A), mudar para o modo B e vire a sonda de 90 ° no sentido horário para obter a visão paraesternal eixo menor (Figura 1B). Dica da sonda ligeiramente ao longo do eixo-x da sonda para evitar a vista obstrutiva do esterno.
2. Mover ligeiramente para cima e para baixo ao longo do eixo-y da sonda para obter o nível médio papilar (Veja Nota 6.4.)
3. Nesta visão, os músculos papilares estão normalmente localizados na posição 2 e 5 horas (Figura 3).

3. Paraesternal eixo curto Vista em Valva Aórtica Nível (RV aórtica PSAX Nível) para obter RV Espessura da parede e PA pico de velocidade

1. A partir da posição descrita acima (Figura 1B), mover a sonda no eixo-y para crânio até que a secção transversal da válvula aórtica mostra no centro da janela.
2. De saída do ventrículo direito tract (VSVD) deve ser visível na parte superior como uma estrutura em forma de crescente com válvula tricúspide separa a RV de RA como ilustrado nas Figuras 4A e B 2. Grave os dados usando loja cine para a medição da espessura da parede do VD fora de linha. (Ver Nota 6.5.)
3. Permanecer na mesma posição. (Ver Nota 6.6.)
4. Mude para o modo Doppler a cores e posicionar o amarelo PW-frustradas linha paralela à direção do fluxo no vaso. Note-se que as cores azul e vermelho indicam fluxo de distância de e para a sonda, respectivamente (Figuras 4C e 4 D).
5. Coloque o cursor PW na ponta dos folhetos da válvula pulmonar. (Ver Nota 6.7.) Gravar dados usando loja cine. Medir PA velocidade de pico fora de linha.

4. Modificado paraesternal longo eixo Vista da RV e PA obter PA pico de velocidade

1. Continue na configuração Modo B, posicionar a sonda (MS550D ou MS250) À linha paraesternal direita (Figura 1C) e, lentamente, título da sonda cerca de 30-45 ° de ângulo sobre o eixo-y da sonda (Figura 1D) em direção ao peito dos ratos para visualizar claramente a travessia PA sobre aorta como ilustrado nas Figuras 5A e B 5.
2. Mude para o modo Doppler a cores e posicionar o amarelo PW-frustradas linha paralela à direção do fluxo no vaso (Figuras 5C e 5 D). Coloque o cursor PW na ponta dos folhetos da válvula pulmonar. (Ver Nota 6.6.) Gravar dados usando loja cine e medir PA velocidade de pico fora de linha.

5. Cálculo e Análise de Dados

1. Espessura da parede do VD pode ser calculado a partir dos dados obtidos a partir de modo B nível da aorta RV PSAX como descrito acima (Protocolo 3). Selecione a ferramenta de rastreamento área 2D para rastrear a área da parede do VD na diástole (como mostrado na área de rosa na Figura 6). Em seguida, utilizar a ferramenta de rastreio para detectar a distância as circunferências internas e exteriores da parede da TFVD (como mostrado em linhas azuis na Figura 6). Pegue a média de circunferências interiores e exteriores. Usando a equação , Calculamos RV Recados (PVD) de espessura. (Ver Nota 6.8.)
2. Para outros parâmetros padrão, por favor, consulte os manuais do respectivo fabrica para realizar a análise de dados.

6. Notas

1. Todas as imagens são obtidas por meio do sistema de Vevo 2100. Imagens similares podem ser obtidas usando sistemas de imagem de ultra-som de outros fabricantes, e os prós e contras relativos de diversos instrumentos de ultra-som foram previamente comparado ^8,12,15. Recomenda-se que todas as imagens devem ser obtidos e analisados ​​de um modo cego, sempre que possível.
2. A escolha adequada da anestesia, tal como um curto-dguração do isoflurano inalado (2-3% para induzir, e 1,0% para manter) é crucial para a manutenção dos batimentos cardíacos em taxas fisiológicas normais (acima de 500 batimentos / minuto), o que nos permite detectar basal reprodutível e consistente e arterial pulmonar elevada pressão sistólica no estudo.
3. Certifique-se de coletar os dados, ao mais alto taxa de quadros possível possível (> 200 frames / seg.)
4. Procure o ponto de vista com a maior dimensão da câmara.
5. Obstrução devido a costelas e do esterno, em grande parte devido à posição retroesternal da RV é o maior impedimento para a obtenção de excelentes imagens em este método de imagem da RV. Ao se virar o animal ou a sonda, um operador pode superar o bloco esternal e obter vistas necessárias do VD. Isto pode levar 5-15 minutos, dependendo da fisiologia do animal.
6. Você pode precisar mudar a sonda MS250 desde sonda MS550D pode ser usado em farsa e camundongos antes PAC ea sonda 40 MHz é capaz de gravarpico de velocidade de 300-1,500 m / seg, enquanto que MS250 é capaz de capturar a velocidade parque até 4.000 mm / seg.
7. É aceitável ter um ângulo sonda menos de 20 ° para a medição precisa de PA velocidade de pico.
8. Medidas consistentes de espessura da parede do VD e área / dimensões foram feitas usando várias janelas acústicas, tanto no eixo curto e longo. A escolha de uma destas janelas dependerá da experiência do operador, e pode explicar a variabilidade que pode ser positivo para diferentes resultados estatísticos.

Resultados

Neste estudo, a ecocardiografia de linha de base foi realizada 48 horas antes da cirurgia. Os ratinhos foram divididos aleatoriamente em dois grupos. Ratos recebeu oclusões das artérias pulmonares (PAC) e as operações de sham (Sham). Ecocardiografia foi realizada no dia 0, 3, e 7 do procedimento cirúrgico. Os animais foram sacrificados imediatamente após o último ecocardiograma e corações foram colhidas para avaliação histológica. Cateterismo foi realizado no subgrupo (n = 3 e 2 para o dia 0 e 7, respectivam...

Discussão

Nós demonstramos que TTE fornece uma metodologia sensível e reprodutível para avaliação de rotina da estrutura e função do VD em camundongos. Antes do advento da TTE, estudos da RV amplamente focada na medição RVSP via cateterismo cardíaco direito, um terminal e procedimento invasivo ^6,9,11,17.

Relatórios anteriores descreveram uma variedade de técnicas para a realização de medições do coração direito ^{3,4,11,17-19.} No entanto, a maioria dos estudos ant...

Materiais

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