Name: echocardiography recording in awake miniature pigs
Uploaded: 2023-05-26T14:55:00
Duration: 5 min 4 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Echocardiography Recording in Awake Miniature Pigs at JoVE.com

Finansiering til denne forskning omfatter NIH-T32 (T.H.), R01HL133286 (TT.H.), R01HL094414 (RMS), R01HL138577 (RMS), R01HL159983 og R21AG074593 (RMS og TT.H.). Vi udtrykker vores taknemmelighed over for alle medlemmer af forskningsgruppen, supplerende forskere og personale i Nora Eccles Harrison Cardiovascular Research and Training Institute og Comparative Medicine ved University of Utah. Vi vil også gerne udvide vores påskønnelse til Dr. Joseph Palatinus, MD, ph.d., for hans værdifulde ekkokardiografi træning og assistance.

Bygningen og brugen af ekkokardiografivognen blev udført i overensstemmelse med standarderne for dyrehåndtering og træning fra University of Utahs Institutional Animal Care and Use Committee.
1. Overvejelser ved opbygning af ekkokardiografivognen
<ol><li>Byg en tingest, der giver adgang til laterale og ventrale stående ekkokardiografiske billeddannelsesvinduer.</li>
	<li>Brug en vogn med høje sider, foran og bagpå for at forhindre grisene i at klatre eller hoppe ud under ekkokardiografi.</li>
	<li>Brug en længde- og breddejusterbar vogn til at rumme svin i forskellige størrelser og aldre; Men i forskningsundersøgelser, hvor alle grise er af samme størrelse, race og alder, er det muligvis ikke nødvendigt.</li>
	<li>Anskaf en skridsikker rampe til montering og afmontering af vognen. Grise foretrækker at gå fremad, så en baglæns afmontering er uønsket. I dette eksempel blev der brugt en aftagelig rampe, således at den kunne kobles fra den ene ende efter montering af vognen og derefter flyttes til den anden ende af vognen til afmontering.</li>
	<li>Brug en vogn med hjul med låsehjul, da dette gør det muligt at flytte tingesten fra opbevaring til dyrerummet.</li>
	<li>For at overholde vivarium rengørings- og desinfektionsstandarder skal du bruge plast-, metal- og gummimateriale.</li>
	<li>Endelig skal du inkludere et aftageligt fodertrug foran på vognen for at give grisene en distraktion under ekkokardiografien.</li>
</ol>2. Specifikationer for vognbygning
BEMÆRK: De grise, der blev brugt i vores undersøgelse, var Yucatan og Göttingen miniaturegrise i alderen 5-10 måneder gamle, og derfor blev vores vogn konstrueret med denne størrelse i tankerne.
<ol><li>Mens en lignende struktur kunne bygges fra bunden, for at reducere noget af byggearbejdet, skal du starte fra en færdiglavet tung brugsvogn (figur 1). Låsehjul anbefales.</li>
	<li>Sav forsiden og bagsiden af værktøjsvognen af, og udskift med porte konstrueret af PVC-rør og kædeled. Brug kædeledsmaterialet til at hænge et madtrug ved hjælp af kroge eller karabinhager (figur 2). Ved fjernelse af forsiden og bagsiden reduceres plastens integritet og holdestyrke, så for større og tungere grise skal du forstærke med metalstænger på undersiden af vognhylderne.</li>
	<li>Opret en blænde på øverste etage i vognen, der er stor nok til at passere en hånd, der holder en ultralydssonde. Opbevar et plastikdækstykke, der er monteret øverst på åbningen, som kan fjernes for subxiphoid-ekkokardiografiadgang, når grisene står sikkert i vognen (figur 3).</li>
	<li>Som en brugerdefineret pasform skal du bruge aluminiumsmateriale (f.eks. Firkantet rør, stang og metalplade) til at bygge en metalmonterings-/afmonteringsrampe med forstærkninger, der skal fastgøres til den modificerede vogn ved visse fastgørelsespunkter. Tilføj aftagelig gummipolstring til greb ved hjælp af bolte og grommets (figur 4).</li>
	<li>Opret en hængselmekanisme til sideportene med enkle stifter, der bruges til at indsnævre grisens stående område for forbedret fastholdelse (figur 5). Dette giver en tæt pasform til grisen i vognen og sikrer, at grisene fastholdes i en fremadvendt retning uden evnen til at vende rundt.</li>
</ol>3. Træning af minigrisene til at stå i vognen
<ol><li>Grise skal trænes til at spise fra truget i længere tid, gå op ad rampen og gå ned ad rampen.</li>
	<li>Fyldning af truget med en frossen godbid forlænger grisenes ståtid. Brug kombinationer som juice, måltidserstatningsdrik eller yoghurt med korn og standard chow, kiks og / eller frugtstænger. Frys disse kombinationer sammen for at skabe langtidsholdbare frosne trug (figur 6). En anden mulighed at overveje er at tilbageholde dyrets normale måltid og i stedet fodre det i truget i vognen i ekkokardiografperioden.</li>
	<li>Før du lærer grisene at spise de frosne godbidder i tingesten, skal du introducere de frosne godbidstrug på jorden og tilskynde til anerkendelse af truget som en godbid af høj værdi.</li>
	<li>Træn grisene til at acceptere stående ekkokardiogrammer i 5-7 dage med en træningssession om dagen. Udfør følgende trin for at gøre dette.<ol><li>Introducer grisene til vognen ved at omgive vognen med godbidder af høj værdi (kiks eller korn) i 1-2 dage.</li>
		<li>Introducer grisene til rampen i 1-2 dage ved at placere godbidder af høj værdi langs rampen og give yderligere belønninger, når grisene går op ad rampen.</li>
		<li>Lad grisene stå på vognen uden at aktivere sidestøtterne eller portene (hvilket kan fremkalde frygt), og sørg for frosne godbidstrug ved hovedporten i 2-3 dage. I løbet af de sidste 1-2 dage, mens grisene spiser fra trugene, skal du placere ultralydssonden med ultralydgel på grisene for at vænne dem til følelsen af kontakt med sonden.</li>
		<li>Efter dette træningsregime vil svinene let tillade, at begrænsningerne og portene lukkes, og ultralyd udføres til erhvervelse af ekkokardiografisk billeddannelse.</li>
	</ol></li>
</ol>4. Optagelse af billeder
<ol><li>Hent billeder i ekkokardiografivognen, som tillader sondepositionering i følgende positioner, som beskrevet nedenfor.<ol><li>Tag billeder gennem siderne af vognen til højre og venstre axillae. Disse positioner bruges til at opnå højre og venstre parasternale billeddannelsesplaner.</li>
		<li>Tag billeder gennem gulvet i vognen til den subxiphoide region for at få apikale visninger.</li>
	</ol></li>
	<li>Tag billeder til både B-tilstand og M-tilstand billeddannelse fra disse stående positioner.</li>
	<li>For en mock vågen ekkooptagelsesprocedure, se Video 1. I videoen er dyreemnet repræsenteret af en minipigdukke i ægte størrelse, begrænset som en rigtig minigris med begrænset bevægelsesplads i vognen. Det bedste adgangsvindue og placeringen af optagelsesekkokardiografisonden vises også.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Braunwald, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+war+against+heart+failure:+The+Lancet+lecture.">The war against heart failure: The Lancet lecture.</a> Lancet. 385, 812-824 (2015).</li><li>Tsao, C. W., Aday, A. W., Almarzooq, Z. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heart+disease+and+stroke+statistics+-+2022+Update:+A+report+from+the+American+Heart+Association.">Heart disease and stroke statistics - 2022 Update: A report from the American Heart Association.</a> Circulation. 145 (5), e153-e639 (2022).</li><li>Billig, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transesophageal+echocardiography+in+swine:+evaluation+of+left+and+right+ventricular+structure,+function,+and+myocardial+work.">Transesophageal echocardiography in swine: evaluation of left and right ventricular structure, function, and myocardial work.</a> International Journal of Cardiovascular Imaging. 37 (3), 835-846 (2021).</li><li>Boon, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Veterinary Echocardiography., 2nd edition. , (2011).</li><li>Silva, K. A. S., Emter, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+animal+models+of+heart+failure:+A+translational+bridge+to+clinical+success.">Large animal models of heart failure: A translational bridge to clinical success.</a> Journal of the American College of Cardiology: Basic to Translational Science. 5 (8), 840-856 (2020).</li><li>Pilz, P. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+and+small+animal+models+of+heart+failure+with+reduced+ejection+fraction.">Large and small animal models of heart failure with reduced ejection fraction.</a> Circulation Research. 130 (12), 1888-1905 (2022).</li><li>Paslawska, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Normal+electrocardiographic+and+echocardiographic+(M-mode+and+two-dimensional)+values+in+Polish+Landrace+pigs.">Normal electrocardiographic and echocardiographic (M-mode and two-dimensional) values in Polish Landrace pigs.</a> Acta Veterinaria Scandinavica. 56 (1), 54 (2014).</li><li>Sharp, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+Gottingen+miniswine+model+of+heart+failure+with+preserved+ejection+fraction+integrating+multiple+comorbidities.">Novel Gottingen miniswine model of heart failure with preserved ejection fraction integrating multiple comorbidities.</a> Journal of the American College of Cardiology: Basic to Translational Science. 6 (2), 154-170 (2021).</li><li>Olver, T. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Western+diet-fed,+aortic-banded+Ossabaw+swine:+A+preclinical+model+of+cardio-metabolic+heart+failure.">Western diet-fed, aortic-banded Ossabaw swine: A preclinical model of cardio-metabolic heart failure.</a> Journal of the American College of Cardiology: Basic to Translational Science. 4 (3), 404-421 (2019).</li><li>Merin, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+anesthetic+drugs+on+myocardial+performance+in+man.">Effect of anesthetic drugs on myocardial performance in man.</a> Annual Review of Medicine. 28, 75-83 (1977).</li><li>El Mourad, M. B., Shaaban, A. E., El Sharkawy, S. I., Afandy, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+propofol,+dexmedetomidine,+or+ketofol+on+respiratory+and+hemodynamic+profiles+in+cardiac+patients+undergoing+transesophageal+echocardiography:+A+prospective+randomized+study.">Effects of propofol, dexmedetomidine, or ketofol on respiratory and hemodynamic profiles in cardiac patients undergoing transesophageal echocardiography: A prospective randomized study.</a> Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 35 (9), 2743-2750 (2021).</li><li>Stoelting, R. K., Hillier, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Pharmacology &amp; Physiology in Anesthetic Practice., 2nd edition. , (2006).</li><li>Kristensen, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ESC/ESA+Guidelines+on+non-cardiac+surgery:+Cardiovascular+assessment+and+management:+The+Joint+Task+Force+on+non-cardiac+surgery:+Cardiovascular+assessment+and+management+of+the+European+Society+of+Cardiology+(ESC)+and+the+European+Society+of+Anaesthesiology+(ESA).">ESC/ESA Guidelines on non-cardiac surgery: Cardiovascular assessment and management: The Joint Task Force on non-cardiac surgery: Cardiovascular assessment and management of the European Society of Cardiology (ESC) and the European Society of Anaesthesiology (ESA).</a> European Heart Journal. 35 (35), 2383-2431 (2014).</li><li>Roth, D. M., Swaney, J. S., Dalton, N. D., Gilpin, E. A., Ross Jr, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+anesthesia+on+cardiac+function+during+echocardiography+in+mice.">Impact of anesthesia on cardiac function during echocardiography in mice.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 282 (6), H2134-H2140 (2002).</li><li>Chengode, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Left+ventricular+global+systolic+function+assessment+by+echocardiography.">Left ventricular global systolic function assessment by echocardiography.</a> Annals of Cardiac Anaesthesia. 19 (Suppl 1), S26-S34 (2016).</li><li>Cacciapuoti, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Echocardiographic+evaluation+of+ejection+fraction:+3DE+versus+2DE+and+M-Mode.">Echocardiographic evaluation of ejection fraction: 3DE versus 2DE and M-Mode.</a> Heart Views. 9 (2), 71-79 (2008).</li><li>Yang, H., Galang, K. G., Gallegos, A., Ma, B. W., Isseroff, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sling+training+with+positive+reinforcement+to+facilitate+porcine+wound+studies.">Sling training with positive reinforcement to facilitate porcine wound studies.</a> JID Innovations. 1 (2), 100016 (2021).</li></ol>

Forfatterne har ingen økonomiske interessekonflikter at oplyse.

Ekkokardiografivognen repræsenterer en let replikerbar metode til overvågning af hjertestruktur og funktion i en vigtig hjerteforskningsmodel, minigrisen. Vognens nyhed ligger i evnen til at fange ekkokardiografiske billeder uden dens største advarsel: nødvendigheden af at bruge bedøvelsesmidler eller beroligende midler, der ændrer dyrenes hjertefunktion og ændrer selve målingerne, der bruges til at vurdere virkningerne af hjerteterapi. Desuden er vognen sikker, billig og et let træningsmål for grise. 
Forfatterne identificerede først de ønskede funktioner i vognen og arbejdede derefter tæt sammen med en tømrer for at designe produktet. Standard positive forstærkningstræningsteknikker var lette og hurtige til at lære grisene frygtløst at acceptere vognen og bruge den. Med ultralydspraksis var forfatterne i stand til hurtigt at finde og registrere standard todimensionelle ekkokardiografiske billeddannelsesplaner til senere behandling. Under disse stående ekkokardiogrammer blev beroligende midler eller anæstetika aldrig administreret, og derfor var videoerne og billederne repræsentative for vågen hjertefunktion. 
Bygningen af ekkokardiografivognen er relativt enkel for en erfaren tømrer eller håndværker efter at have identificeret de vigtigste funktioner, der er vigtige for forskningsgruppen (for eksempel størrelsesjustering, højde eller ultralydssondeadgangspunkter). Under byggeprocessen kan vognens funktioner ændres, så de passer til de enkelte laboratoriers behov. Materialerne er stort set billige, og bygning af vognen kan spare på omkostningerne ved at udføre ekkokardiogrammer med de beroligende midler og anæstetika, der typisk anvendes.
Teknikkens begrænsninger omfattede bevægelsen og den begrænsede tidsramme for at opnå billederne. Mens vognen kunne justeres til forskellige størrelser for at holde grisene tilbage, og mens dyrene ikke kunne vende sig og kun kunne bevæge sig et par centimeter i hver retning, var dyrene stadig i stand til at bevæge sig inden for vognens grænser. En hovedklap, klemmeskakt eller stanchion, som dem, der bruges til husdyr, kan potentielt give bedre tilbageholdenhed med yderligere træning. På samme måde var vellykket billeddannelse afhængig af, at dyrene blev distraheret af deres foder eller frosne godbidder under ekkokardiogrammerne. Dette tillod typisk ca. 15 minutters billeddannelse, hvilket ikke altid var tilstrækkeligt til at opnå alle de ønskede billeder. Evnen til let at erstatte fødetruget eller tilføje foder, mens dyret forblev fastholdt, kan have forlænget billeddannelsesvarighed. Endelig viste det sig på grund af begge ovennævnte begrænsninger at være vanskeligt at udføre mere følsomme billeddannelsesteknikker, såsom vævsdoppler, i den stående ekkokardiografivogn.
Andre svineforsøgsmodeller bruger ofte ikke-bedøvelsesteknikker, såsom den kommercielt tilgængelige Panepinto slynge17. Forfatterne fandt imidlertid slyngeteknikken mere besværlig til træning af grise, og slyngen gav ikke ultrasonografen adgang til de billedplaner, der kræves til ekkokardiografi. Andre potentielle anvendelser til ekkokardiografivognen kan omfatte andre ikke-smertefulde procedurer såsom abdominal ultralyd, observation af hudlæsion eller opnåelse af blodprøver fra en vaskulær adgangsport. Forfatterne bruger ofte vognen til let at begrænse grise til at udføre elektrokardiogrammer og programmere pacemakere, for eksempel. 
Afslutningsvis er den beskrevne vågne ekkokardiografiteknik let at udføre og værdifuld for at opnå grundlæggende ultralydsbilleddannelse af hjertet uden den kardiovaskulære depression, der er typisk for bedøvelse eller beroligende brug. Denne teknik kan bruges til at sammenligne bedøvede billeder med vågne billeder hos store dyr eller til daglig overvågning af hjertesygdomsprogression i den værdifulde prækliniske translationelle model af hjertesygdomme og svigt.

Hjertesvigt er en stigende byrde for medicinske institutioner i USA og i udlandet med en verdensomspændende forekomst på 38 millioner patienter1. Cirka 19 millioner dødsfald globalt blev tilskrevet hjerte-kar-sygdomme i 2020, hvilket viser en stigning på 18.7% fra 20102. Ny terapiudvikling er langsom til at indhente denne alarmerende tendens. Hjertesvigt er derfor et kritisk forskningsområde, og vigtigheden af high-fidelity-værktøjer til at fange sygdomsudvikling og progression kan ikke overvurderes.
Ekkokardiografi er i dag det mest klinisk vigtige værktøj til ikke-invasiv måling af udviklingen af hjertesygdomme, men i store dyreforskningsmodeller kan det være udfordrende at implementere3. Ekkokardiografi bruger ultralydbølger til at vurdere hjertestruktur og funktion og er standardplejen i den kliniske indstilling til hjertevurdering og overvågning4. Prækliniske store dyremodeller af hjertesygdomme, såsom svin, spiller en afgørende rolle i at oversætte grundvidenskab til udvikling af kardiovaskulær terapi5. Det følger heraf, at oversættelse af ekkokardiografi til store dyremodeller i udviklingen af disse behandlinger er en vigtig del af denne kritiske bestræbelse.
Grise er en af flere arter, der almindeligvis anvendes som store dyremodeller af iskæmisk, trykoverbelastning og hurtige simuleringer af hjertesvigt 5,6. Svin er især vigtige i prækliniske studier, da neurohormonelle kompenserende mekanismer og hjertemodellering nøje afspejler human patofysiologi 6,7. For nylig har miniaturegrise eller minigrise vist løfte som en multipel comorbiditetsmodel for hjertesygdomme, med fedme, hypertension, hyperkolesterolæmi og diabetes, der pålideligt resulterer i hjertedysfunktion og ombygning 8,9.
Sikker udførelse af ekkokardiografi hos de fleste store dyr kræver kraftig sedation eller generel anæstesi. Imidlertid undertrykker alle bedøvelses- og beroligende lægemidler hjertefunktionen på en dosisafhængig måde10,11. Anæstetika og beroligende midler kan forårsage depression af hjerteudgang og blodtryk, stigninger eller fald i hjertefrekvens og systemisk vaskulær modstand, ændringer i den elektriske rytme og ændret koronar blodgennemstrømning12. I de fleste tilfælde reducerer anæstetika sympatisk tone, faldende venøs tilbagevenden og sænker blodtrykket13. Det er vigtigt, at anæstetika også påvirker ekkokardiografiske parametre, hvilket komplicerer fortolkningen af denne undersøgelse ved overvågning af hjertesygdomme i dyremodeller14. Vågen ekkokardiografi er den nærmeste repræsentation af den oprindelige hjertefunktion.
En fastholdelsesanordning til svin, der let accepteres af vågne minigrise, beskrives her, der kan bruges til grundlæggende ekkokardiografisk overvågning uden at kræve administration af hæmodynamisk ændrende anæstetika.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Access Ramp</td>
			<td>N/A - shop built</td>
			<td>58&#34; L x 18&#34; W. Rise of 19&#34; not to exceed 22.5 degree angle.</td>
			<td>Any removable aluminum ramp with capacity to hold weight of pigs</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fence Feeder with Clips</td>
			<td>DuraFlex&#160;</td>
			<td>E011772</td>
			<td>Feed trough with clips for hanging on chain link, used for frozen treats or feed to distract pigs during echocardiography</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heavy Duty Utility Cart</td>
			<td>Baxter Medical Equipment &#38; Supplies</td>
			<td>Cart # unk / 45x25x33&#34;; Pipes, sch 40 PVC&#160;</td>
			<td>Made of heavy plastic, with three shelves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image Analysis Software</td>
			<td>Image J FIJI&#160;</td>
			<td>https://imagej.net/software/fiji/</td>
			<td>Free scientific image analysis software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lumify Ultrasound with S4-1 Phased Array Transducer</td>
			<td>Philips</td>
			<td>FUS6884</td>
			<td>Handheld bedside ultrasound with cardiac probe, used with a tablet device and proprietary software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Video Editing Software</td>
			<td>Adobe Premiere Pro 2022</td>
			<td>https://www.adobe.com/products/premiere.html</td>
			<td>Commen software part of Adobe Creative Cloud.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

echocardiography recording in awake miniature pigs

Ekkokardiografi bruger ultralydbølger til ikke-invasivt at vurdere hjertestruktur og funktion og er standardplejen for hjertevurdering og overvågning. Minigrisen eller minipigen bruges i stigende grad som en model for hjertesygdomme i medicinsk forskning. Grise er notorisk vanskelige at fastholde og håndtere sikkert, og derfor udføres forskningsekkokardiografi i denne art næsten altid under anæstesi eller kraftig sedation. Anæstetika og beroligende midler påvirker universelt kardiovaskulær funktion og kan forårsage depression af hjerteudgang og blodtryk, stigninger eller fald i hjertefrekvens og systemisk vaskulær resistens, ændringer i den elektriske rytme og ændret koronar blodgennemstrømning. Derfor kan bedøvet eller bedøvet ekkokardiografi muligvis ikke nøjagtigt skildre udviklingen af hjertesygdomme i store dyremodeller, hvilket begrænser translationsværdien af disse vigtige undersøgelser. Dette papir beskriver en ny enhed, der giver mulighed for stående vågen ekkokardiografi hos minigrise. Derudover beskrives træningsteknikker, der bruges til at lære grise at tolerere denne smertefri og ikke-invasive procedure uden behov for hæmodynamisk ændrende anæstetika. Stående vågen ekkokardiografi repræsenterer en sikker og gennemførlig måde at udføre den mest almindelige hjerteovervågningstest hos minigrise til kardiovaskulær forskning.

De repræsentative billeder erhvervet i en Yucatan minigris ved ca. 8 måneders alder præsenteres her. Dyret blev aldrig bedøvet og nød foder eller frosne godbidstrug under billedoptagelsen.
Ekkokardiografivognen er primært nyttig til opnåelse af enkle billeder til beregning af venstre ventrikelkammervolumener og udstødningsfraktion (EF) fra B-mode eller M-mode billeder og videoer. Mere følsom billeddannelse, såsom vaskulær billeddannelse eller vævsdoppler, kan vise sig at være for udfordrende med denne teknik, da de vågne grise bevarer begrænset mobilitet, og billeddannelsestidsrammen er begrænset af fodringsvarigheden.
Laboratoriet bruger en ultralydsmaskine ved sengen uden post-hoc billedanalysefunktioner. Derfor kræver videoer og stillbilleder behandling ved hjælp af redigeringssoftware og måling ved hjælp af en videnskabelig billedanalysesoftware.
Kortakse tværgående M-mode billeder (figur 7) blev opnået gennem siderne af vognen, som blev brugt til analyse af venstre ventrikulære indre diameter i systole og diastole (henholdsvis LVID'er og LVIDd) og den efterfølgende beregning af udstødningsfraktionen (EF), hvor EF = (EDV - ESV) / EDV × 100% (EDV: slut diastolisk volumen; ESV: end systolisk volumen) baseret på volumener beregnet med Teichholz-formlen (volumen = 7D3/[2,4 + D]) (D: lineær LV-diameter)15. Repræsentative data genereret fra fire M-mode scanninger opnået fra to minigrise er inkluderet i tabel 1, samt data genereret fra M-mode scanninger registreret fra de samme dyr under bedøvede ekkosessioner. Som forventet havde den EF, der blev genereret fra bedøvede ekkosessioner, en tendens til at være lavere end elementærfilen fra den bevidste ekkosession.
Parasternal langakse visning B-mode billeder blev også opnået fra siderne af vognen (figur 8). Areallængdemetoden til beregning af elementærfilen blev anvendt med disse B-tilstandsbilleder16. Først blev venstre ventrikulær EDV beregnet ud fra den endediastoliske venstre ventrikulære hovedakselængde og kammerareal ved hjælp af formlen EDV = (0,85 × areal2) / længde. Den venstre ventrikulære ESV blev beregnet på samme måde ved hjælp af de systoliske målinger. Uddrivningsfraktionen blev derefter beregnet som EF = (EDV - ESV)/EDV × 100%. Repræsentative data genereret fra otte B-mode scanninger opnået fra to minigrise er inkluderet i tabel 2. Til sammenligning er data genereret fra B-mode scanninger optaget fra de samme dyr under bedøvede ekkosessioner også inkluderet. Ved hjælp af B-tilstandsbillederne blev den miljøaftryk, der blev genereret fra bedøvede og bevidste ekkosessioner, nøje matchet med hinanden (tabel 2).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig01.jpg"> Figur 1: Set fra siden af ekkokardiografivognen. Ekkokardiografivognen er bygget ved hjælp af en færdiglavet kraftig værktøjsvogn. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig01large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig02.jpg"> Figur 2: Hovedbillede af ekkokardiografivognen. Forsiden og bagsiden af den færdiglavede vogn udskiftes med hængslede porte lavet af PVC-rør og kædeled (A), som også rummer et hængende madtrug (B). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig02large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig03.jpg"> Figur 3: Set ovenfra af ekkokardiografivognen. Der oprettes en blænde på vognens øverste etage til at føre en hånd, der holder en ultralydssonde. Et plastikoverstykke er monteret til sikker vognmontering og afmontering. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig03large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig04.jpg"> Figur 4: Aluminiumsrampe. En aluminiumsrampe er fastgjort foran eller bag på vognen, og aftagelig gummipolstring tilføjes til greb ved hjælp af bolte og grommets. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig04large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig05.jpg"> Figur 5: Sideport. Hængsler er skabt til sideportene med stifter for at give mulighed for mere nøjagtig størrelse og tilbageholdenhed. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig05large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig06.jpg"> Figur 6: Godbidder til bevidste ekkosessioner. Kombinationer af juice, måltidserstatningsdrik eller yoghurt kombineret med korn og standard chow, kiks og / eller frugtstænger fryses for at skabe langvarige frosne godbidstrug. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig06large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig07.jpg"> Figur 7: En repræsentativ M-mode scanning opnået fra et bevidst dyr. Prøvebilledanalyse til beregning af venstre ventrikels udstødningsfraktion fra M-mode billeddannelse. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig07large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig08.jpg"> Figur 8: En repræsentativ B-mode scanning opnået fra et bevidst dyr. Prøvebilledanalyse til beregning af venstre ventrikels udstødningsfraktion fra B-mode billeddannelse. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig08large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Gennemsnitlig ± SD</td>
			<td>LVIDd (cm)</td>
			<td>LVID'er (cm)</td>
			<td>EF (%)</td>
		</tr><tr><td>Bevidst ekko (n = 4/2)</td>
			<td>3.8 ± 0.5</td>
			<td>2,5 ± 0,5</td>
			<td>64.3 ± 5.4</td>
		</tr><tr><td>Bedøvet ekko (n = 4/2)</td>
			<td>3.9 ± 0.2</td>
			<td>3,0 ± 0,0</td>
			<td>48,5 ± 7,9</td>
		</tr><tr><td colspan="4">EF, udstødningsfraktion; SD, standardafvigelse.</td>
		</tr><tr><td colspan="4">N = 4 ekkoscanninger fra to dyr</td>
		</tr></tbody></table>Tabel 1: Sammenligning af parametre genereret fra M-mode-billeder optaget i bedøvede minigrise versus bevidste minigrise begrænset i vognen.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td></td>
			<td>LV-MALd (cm)</td>
			<td>LV-MAL (cm)</td>
			<td>LV-CAd (cm2)</td>
			<td>LV-CA'er (cm2)</td>
			<td>EF (%)</td>
		</tr><tr><td>Bevidst ekko (n = 8/2)</td>
			<td>5.8 ± 0.8</td>
			<td>4.5 ± 0.6</td>
			<td>18.6 ± 5.0</td>
			<td>10.7 ± 2.8</td>
			<td>57,3 ± 5,2</td>
		</tr><tr><td>Bedøvet ekko (n = 8/2)</td>
			<td>5.9 ± 0.5</td>
			<td>4.8 ± 0.4</td>
			<td>21,8 ± 2,7</td>
			<td>13.1 ± 2.4</td>
			<td>55,3 ± 9,0</td>
		</tr><tr><td colspan="6">LV-MAL, venstre ventrikulær hovedakselængde; LV-CA, venstre ventrikulært kammerområde;</td>
		</tr><tr><td colspan="6">EF, udstødningsfraktion; SD, standardafvigelse. N=8 ekkoscanninger fra 2 dyr</td>
		</tr></tbody></table>Tabel 2: Sammenligning af parametre genereret fra B-mode billeder optaget i bedøvede minigrise versus bevidste minigrise begrænset i vognen.
Video 1: En mock vågen ekkokardiogramoptagelsesprocedure udført på en minipigdukke i ægte størrelse ved hjælp af ekkokardiografivognen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/Vedio%201.mov" target="_blank">Klik her for at downloade denne video.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Echocardiography Recording in Awake Miniature Pigs at JoVE.com

Echocardiography Recording in Awake Miniature Pigs

En simpel vognkonstruktion, bygget til at udføre forskningsekkokardiografi i stående vågne minigrise, beskrives sammen med bygningsovervejelser, træningsteknikker og repræsentative ultralydsbilleder.

Ekkokardiografi optagelse i vågne miniature grise

Echocardiography uses ultrasonic waves to non-invasively assess cardiac structure and function and is the standard of care for cardiac assessment and ...

Protokollen er vigtig, fordi den tillader high-fidelity hjertefunktionel overvågning i store dyremodeller til præklinisk evaluering af kardiovaskulær terapi. Den største fordel ved teknikken er at gøre det muligt for procedurerne som optagelse af ekkokardiogrammer hos vågne grise uden brug af anæstetika. Greg Brown, co-designer, Pia Balmaceda, postdoc fellow, og Thuy Ha, specialist fra Nora Eccles Harrison Cardiovascular Research and Training Institute, vil demonstrere proceduren.Start med lageret med tre hylder, færdiglavet kraftig brugsvogn med låsehjul. Så af forsiden og bagsiden af vognen. Udskift dem derefter med 1,25-tommer PVC-rør og kædeledsporte.Forstærk vognen med metalstænger på undersiden for at bevare vognens integritet. Lav et hul på toppen af vognen, der er stort nok til at rumme en hånd, der holder en ultralydssonde. Anbring et plastikdæksel, der er monteret på åbningen.Opret en forstærket metalrampe til montering og afmontering ved hjælp af aluminiumslager. Tilføj aftagelig gummipolstring til greb ved hjælp af bolte og grommets. Indsæt 12-tommers lange, 3/8-tommers stifter i venstre og højre side PVC-hængselmekanismer Notch sideskinner for at aktivere breddeindstillinger for sideportene for at forbedre fastholdelsen og forhindre dyret i at vende rundt.For at træne grisene til at spise fra truget, fyld det med frosne godbidder og forlæng grisenes ståtid. Brug kombinationer af fødevarer såsom juice, måltidserstatningsdrik, yoghurt med korn og standard chow, kiks og frugtstænger. Normale måltider kan tilbageholdes og fodres i truget i ekkokardiografperioden i stedet.Før de spiste af tingesten, introducerede grisene til frosne godbidstrug på jorden for at tilskynde til anerkendelse af truget som en godbidsudbyder af høj værdi. For at træne grisene til at acceptere stående ekkokardiogrammer skal du starte med at introducere grisen til vognen ved at omgive vognen med godbidder af høj værdi i en til to dage. Introducer grisen til rampen ved at placere godbidder langs rampen i et par dage.Giv yderligere belønninger, når en gris går op ad rampen. Sørg for de frosne godbidstrug ved hovedporten i to til tre dage. Lad grisen stå på vognen uden at aktivere sidestøtterne eller portene.Om et par dage skal du placere ultralydssonden med gel på grisen for at hjælpe den med at vænne sig til sondekontakten. For at få ekkokardiogrambilleder skal du tage billeder af de parasternale billedplaner fra siderne af vognen til højre og venstre axillae. Apikal visning, B-tilstand og M-mode billeder kan opnås ved at sondere gennem vogngulvet til det subxiphoide område.Kortakse, tværgående billede, M-mode billeder blev opnået gennem vognsiderne for at analysere venstre ventrikulære indre diameter i systole og diastole og efterfølgende beregning af udstødningsvolumen. Udstødningsfraktionen genereret fra bedøvede ekkosessioner var lavere end fra bevidste sessioner. Parasternal langakse visning B-mode billeder blev brugt til at beregne udkastningsvolumenerne med areal/længde-metoden.Uddrivningsfraktionerne i både bedøvede og bevidste sessioner var ens. En vigtig ting at huske er, at vognen skal bygges med de voksende størrelser af dyr i tankerne. Individualisering af fødevareblandingen kan bidrage til at forbedre akklimatiseringen.Vognen kan lette andre procedurer, herunder blod trukket fra implanterede ørevenekatetre, elektrokardiogramoptagelse og anden ultralydbaseret overvågning såsom abdominal ultralyd. Denne teknik giver forskere mulighed for at få high-fidelity vigtige fysiologiske data fra vågne grise, der anvendes til undersøgelser af forskellige menneskelige sygdomme.

Research

JoVE Journal

Medicine

Transthoracic Echocardiography in Mice

In recent years, murine models have become the primary avenue for studying the molecular mechanisms of cardiac dysfunction resulting from changes in gene ...

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  ...

Intra-Operative Behavioral Tasks in Awake Humans Undergoing Deep Brain Stimulation Surgery

Deep brain stimulation (DBS) is a surgical procedure that directs chronic, high frequency electrical stimulation to specific targets in the brain through ...

Murine Fetal Echocardiography

Murin Føtal Ekkokardiografi

Transgenic mice displaying abnormalities in  cardiac development and function represent a powerful tool for the understanding  the molecular mechanisms ...

Intranasal Administration of CNS Therapeutics to Awake Mice

Intranasal administration af CNS Therapeutics at vågne mus

Intranasal administration is a method of delivering  therapeutic agents to the central nervous system (CNS). It is  non-invasive and allows large ...

In utero Measurement of Heart Rate in Mouse by Noninvasive M-mode Echocardiography

In utero Measurement of Heart Rate in Mouse by Noninvasive M-mode Echocardiography

I livmoderen Måling af Puls i mus ved Noninvasiv M-mode Ekkokardiografi

Congenital heart disease (CHD) is the most frequent noninfectious cause of death at birth. The incidence of CHD ranges from 4 to 50/1,000 births (Disease ...

Myocardial Infarction and Functional Outcome Assessment in Pigs

Myokardieinfarkt og Functional resultatvurdering i Pigs

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One ...

Murine Echocardiography of Left Atrium, Aorta, and Pulmonary Artery

Murine ekkokardiografi af Venstre Atrium, Aorta, og lungepulsåren

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

Evaluating the Procedure for Performing Awake Cystometry in a Mouse Model

Evaluering af proceduren for udførelse af vækkecystometri i en musemodel

Awake filling cystometry has been used for a long time to evaluate bladder function in freely moving mice, however, the specific methods used, vary among ...

Percutaneous Contrast Echocardiography-guided Intramyocardial Injection and Cell Delivery in a Large Preclinical Model

Perkutan kontrast ekkokardiografi-styrede Intramyocardial injektion og celle levering i en stor prækliniske Model

Cell and gene therapy are exciting and promising strategies for the purpose of cardiac regeneration in the setting of heart failure with reduced ejection ...