Name: 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
Uploaded: 2010-07-09T17:10:00
Duration: 11 min 50 s
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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 ...

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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

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