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

המימון למחקר זה כולל את NIH-T32 (T.H.), R01HL133286 (TT.H.), R01HL094414 (R.M.S.), R01HL138577 (R.M.S.), R01HL159983 ו-R21AG074593 (R.M.S. ו-TT.H). אנו מודים לכל חברי קבוצת המחקר, החוקרים הנלווים והצוות במכון נורה אקלס הריסון למחקר והכשרה קרדיווסקולרית ורפואה השוואתית באוניברסיטת יוטה. ברצוננו גם להביע את הערכתנו לד"ר יוסף פלטינוס MD PhD על הכשרתו וסיועו רב הערך בתחום האקוקרדיוגרפיה.

הבנייה והשימוש בעגלת האקוקרדיוגרפיה בוצעו בהתאם לתקני הטיפול והאילוף בבעלי חיים של הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של אוניברסיטת יוטה.
1. שיקולים לבניית עגלת אקוקרדיוגרפיה
<ol><li>בניית מתקן המאפשר גישה לחלונות הדמיה של אקוקרדיוגרפיה עומדת צידית וגחון.</li>
	<li>השתמש בעגלה עם צדדים גבוהים, מלפנים ומאחור כדי למנוע מהחזירים לטפס או לקפוץ החוצה במהלך אקוקרדיוגרפיה.</li>
	<li>השתמש בעגלה מתכווננת לאורך ולרוחב כדי להכיל חזירים בגדלים ובגילאים שונים; עם זאת, במחקרים שבהם כל החזירים הם באותו גודל, גזע וגיל, ייתכן שלא יהיה בכך צורך.</li>
	<li>רכוש רמפה מונעת החלקה להרכבה וירידה של העגלה. חזירים מעדיפים ללכת קדימה, ולכן פריקה לאחור אינה רצויה. בדוגמה זו נעשה שימוש ברמפה ניתקת, כך שניתן היה לנתק אותה מקצה אחד לאחר הרכבת העגלה ולאחר מכן להעביר אותה לקצה השני של העגלה לצורך פריקתה.</li>
	<li>השתמש בעגלה עם גלגלים עם גלגלים ננעלים מכיוון שזה מאפשר להעביר את המכשיר מהאחסון לחדר החי.</li>
	<li>כדי לעמוד בתקני ניקוי וחיטוי ויבריום, יש להשתמש בחומרי פלסטיק, מתכת וגומי.</li>
	<li>לבסוף, כלול שוקת האכלה נשלפת לקדמת העגלה כדי לספק לחזירים הסחת דעת במהלך אקוקרדיוגרפיה.</li>
</ol>2. מפרט בניית עגלות
הערה: החזירים ששימשו במחקר שלנו היו חזירים מיניאטוריים מיוקטן וגטינגן בגילאי 5-10 חודשים, ולכן העגלה שלנו נבנתה תוך התחשבות בגודל זה.
<ol><li>בעוד שמבנה דומה יכול להיבנות מאפס, כדי להפחית חלק מעבודות הבנייה, התחילו מעגלת שירות כבדה מוכנה מראש (איור 1). מומלץ לנעול גלגלים.</li>
	<li>מסור והסרה של החלק הקדמי והאחורי של עגלת השירות, והחלף בשערים הבנויים מצינור PVC וחוליית שרשרת. השתמשו בחומר חוליית השרשרת לתליית שוקת מזון באמצעות ווים או קרבינרים (איור 2). עם הסרת החלק הקדמי והאחורי, שלמות וחוזק האחיזה של הפלסטיק מופחתים, כך עבור חזירים גדולים וכבדים יותר, לחזק עם מוטות מתכת בחלק התחתון של מדפי העגלה.</li>
	<li>צור צמצם בקומה העליונה של העגלה שהוא גדול מספיק כדי להעביר יד האוחזת בבדיקת אולטרסאונד. שמרו על פיסת כיסוי פלסטיק המותקנת בחלק העליון של הצמצם, שניתן להסיר לצורך גישה לאקוקרדיוגרפיה תת-קסיפואידית ברגע שהחזירים עומדים בבטחה בעגלה (איור 3).</li>
	<li>כהתאמה מותאמת אישית, השתמש במלאי אלומיניום (למשל, צינור מרובע, מוט ופח) כדי לבנות כבש הרכבה/פריקה ממתכת עם חיזוקים לחיבור לעגלה ששונתה בנקודות חיבור מסוימות. הוסף ריפוד גומי נשלף לאחיזה באמצעות ברגים וגרומט (איור 4).</li>
	<li>צרו מנגנון ציר עבור השערים הצדדיים, עם פינים פשוטים המשמשים להצרת אזור עמידת החזיר לשיפור הריסון (איור 5). זה מספק התאמה נוחה לחזיר בתוך העגלה ומבטיח שהחזירים יהיו מרוסנים בכיוון הפונה קדימה ללא יכולת להסתובב.</li>
</ol>3. אילוף המיני-חזירים לעמוד בעגלה
<ol><li>יש לאמן חזירים לאכול מהשוקת לפרק זמן ממושך, לעלות על הרמפה ולרדת ברמפה.</li>
	<li>מילוי השוקת בממתק קפוא מאריך את זמן העמידה של החזירים. השתמשו בשילובים כגון מיץ, משקה המחליף ארוחה או יוגורט עם דגני בוקר וצ'או סטנדרטי, ביסקוויטים ו/או חטיפי פירות. הקפיאו את השילובים האלה יחד כדי ליצור שקתות טיפול קפואות ארוכות טווח (איור 6). אפשרות נוספת שיש לשקול היא למנוע את הארוחה הרגילה של בעל החיים ובמקום זאת להאכיל אותו בשוקת בעגלה במהלך תקופת האקקרדיוגרפיה.</li>
	<li>לפני שלימדו את החזירים לאכול את החטיפים הקפואים שבמכשיר, הציגו את שקתות הפינוק הקפואות על הקרקע, ועודדו את ההכרה בשוקת כמספקת פינוק בעל ערך גבוה.</li>
	<li>אמן את החזירים לקבל אקו לב בעמידה במשך 5-7 ימים, עם אימון אחד ביום. בצע את השלבים הבאים לשם כך.<ol><li>הציגו את החזירים לעגלה על ידי הקפת העגלה בפינוקים בעלי ערך גבוה (ביסקוויטים או דגני בוקר) למשך 1-2 ימים.</li>
		<li>הציגו את החזירים לרמפה למשך 1-2 ימים על ידי הצבת פינוקים בעלי ערך גבוה לאורך הרמפה ומתן תגמולים נוספים כאשר החזירים עולים על הרמפה.</li>
		<li>אפשרו לחזירים לעמוד על העגלה מבלי להפעיל את מעצורי הצד או השערים (מה שעלול לעורר פחד), וספקו שקתות פינוק קפואות בשער הקדמי למשך 2-3 ימים. במהלך 1-2 הימים האחרונים, בעוד החזירים אוכלים מן השקתות, מניחים את בדיקת האולטרסאונד עם ג'ל אולטרסאונד על החזירים כדי להרגיל אותם לתחושה של מגע עם הבדיקה.</li>
		<li>לאחר משטר אימונים זה, החזירים יאפשרו בקלות לסגור את המעצורים והשערים ולבצע אולטרסאונד לצורך רכישת הדמיית אקוקרדיוגרפיה.</li>
	</ol></li>
</ol>4. רכישת תמונות
<ol><li>קבל תמונות בעגלת אקוקרדיוגרפיה, המאפשרת מיקום בדיקה בתנוחות הבאות, כמתואר להלן.<ol><li>צלמו תמונות דרך צידי העגלה לבית השחי הימני והשמאלי. מיקומים אלה משמשים להשגת מישורי הדמיה פאראסטרנליים מימין ומשמאל.</li>
		<li>צלם תמונות דרך רצפת העגלה לאזור הסובקסיפואיד כדי לקבל תצוגות אפיות.</li>
	</ol></li>
	<li>צלם תמונות הן להדמיה במצב B והן להדמיה במצב M ממצבי עמידה אלה.</li>
	<li>להליך הקלטת הד ער מדומה, ראה סרטון 1. בסרטון, נושא החיה מיוצג על ידי בובת מיני-חזיר בגודל אמיתי, מוגבלת כמו מיני-חזיר אמיתי עם מקום תנועה מוגבל בעגלה. חלון הגישה הטוב ביותר והמיקום של בדיקת אקוקרדיוגרפיה הקלטה מוצגים גם.</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>

למחברים אין ניגודי עניינים כספיים לחשוף.

עגלת האקוקרדיוגרפיה מייצגת שיטה קלה לשכפול לניטור מבנה הלב ותפקודו במודל מחקר לב חשוב, המיני-חזיר. החידוש של העגלה טמון ביכולת ללכוד תמונות אקו לב ללא האזהרה הגדולה ביותר שלה: הצורך להשתמש בחומרי הרדמה או הרגעה המשנים את תפקוד הלב של בעלי החיים ומשנים את עצם המדידות המשמשות להערכת ההשפעות של טיפולי לב. יתר על כן, העגלה בטוחה, זולה, ויעד אילוף קל לחזירים. 
המחברים זיהו תחילה את התכונות הרצויות של העגלה ולאחר מכן עבדו בשיתוף פעולה הדוק עם נגר כדי לעצב את המוצר. טכניקות סטנדרטיות לאימון חיזוקים חיוביים היו קלות ומהירות כדי ללמד את החזירים לקבל את העגלה ללא פחד ולהשתמש בה. עם תרגול אולטרה-סאונד, המחברים הצליחו למצוא ולהקליט במהירות מטוסי הדמיה אקוקרדיוגרפיים דו-ממדיים סטנדרטיים לעיבוד מאוחר יותר. במהלך אקו לב בעמידה, תרופות הרגעה או הרדמה מעולם לא ניתנו, ולכן הסרטונים והתמונות ייצגו את תפקוד הלב הער. 
בניית עגלת אקוקרדיוגרפיה פשוטה יחסית עבור נגר או שיפוצניק מנוסה לאחר זיהוי התכונות העיקריות החשובות לקבוצת המחקר (למשל, כוונון גודל, גובה או נקודות גישה לבדיקת אולטרסאונד). במהלך תהליך הבנייה, ניתן לשנות את תכונות העגלה כך שיתאימו לצרכים של מעבדות בודדות. החומרים זולים ברובם, ובניית העגלה עשויה לחסוך בעלות ביצוע אקו לב עם תרופות הרגעה והרדמה המשמשות בדרך כלל.
מגבלות הטכניקה כללו את התנועה ואת מסגרת הזמן המוגבלת להשגת התמונות. בעוד שניתן היה לכוונן את העגלה לגדלים שונים כדי לרסן את החזירים, ובעוד החיות לא יכלו להסתובב ויכלו לנוע רק כמה סנטימטרים לכל כיוון, החיות עדיין היו מסוגלות לנוע בתוך גבולות העגלה. שער ראש, מצנח לחיצה, או סטנצ'יון, כגון אלה המשמשים עם חיות משק, עשויים לספק ריסון טוב יותר עם הכשרה נוספת. באופן דומה, הדמיה מוצלחת הסתמכה על כך שדעתם של בעלי החיים הוסחה על ידי המזון שלהם או פינוקים קפואים במהלך אקו לב. בדרך כלל, זה איפשר בערך 15 דקות של הדמיה, אשר לא תמיד היה מספיק כדי לקבל את כל התמונות הרצויות. היכולת להחליף בקלות את שוקת המזון או להוסיף מזון בזמן שהחיה נשארת מרוסנת עשויה להיות בעלת משך הדמיה ממושך. לבסוף, בשל שתי המגבלות הנ"ל, טכניקות הדמיה רגישות יותר, כגון דופלר רקמות, התגלו כקשות לביצוע בעגלת אקוקרדיוגרפיה עומדת.
מודלים ניסיוניים חזיריים אחרים משתמשים לעתים קרובות בטכניקות טיפול ללא הרדמה, כגון קלע Panepinto17 הזמין מסחרית. עם זאת, המחברים מצאו את טכניקת הקלע מסורבלת יותר לאימון חזירים, והקלע לא סיפק לאולטרה-סונוגרף גישה למישורי הדימות הדרושים לאקוקרדיוגרפיה. יישומים פוטנציאליים אחרים עבור עגלת אקוקרדיוגרפיה יכולים לכלול הליכים אחרים שאינם כואבים כגון אולטרה-סאונד בטן, תצפית על נגעים בעור, או קבלת דגימות דם מפתח גישה וסקולרית. המחברים משתמשים לעתים קרובות בעגלה כדי לרסן בקלות חזירים כדי לבצע אלקטרוקרדיוגרמים ולתכנת קוצבי לב, למשל. 
לסיכום, טכניקת אקוקרדיוגרפיה ערה המתוארת קלה לביצוע ובעלת ערך להשגת הדמיית אולטרסאונד בסיסית של הלב ללא דיכאון לב וכלי דם האופייני לשימוש בהרדמה או הרגעה. טכניקה זו יכולה לשמש להשוואת תמונות מורדמות לתמונות ערות בבעלי חיים גדולים או לניטור יומיומי של התקדמות מחלות לב במודל התרגום הפרה-קליני החזירי יקר הערך של מחלות לב ואי ספיקת לב.

אי ספיקת לב מהווה נטל הולך וגובר על מוסדות רפואיים בארצות הברית ומחוצה לה, עם שכיחות עולמית של 38 מיליון חולים1. כ-19 מיליון מקרי מוות ברחבי העולם יוחסו למחלות לב וכלי דם בשנת 2020, עלייה של 18.7% משנת 20102. פיתוח טיפול חדש איטי כדי להדביק את המגמה המדאיגה הזו. אי ספיקת לב היא, אם כן, תחום מחקר קריטי, ולא ניתן להפריז בחשיבותם של כלים בעלי נאמנות גבוהה ללכידת התפתחות המחלה והתקדמותה.
אקוקרדיוגרפיה היא כיום הכלי החשוב ביותר מבחינה קלינית למדידה לא פולשנית של התקדמות מחלות לב, אך במודלים גדולים של מחקר בבעלי חיים, יישום 3 עלול להיות מאתגר. אקוקרדיוגרפיה משתמשת בגלים על-קוליים להערכת מבנה הלב ותפקודו והיא הטיפול הסטנדרטי במסגרת הקלינית להערכה וניטור לב4. מודלים פרה-קליניים של בעלי חיים גדולים של מחלות לב, כגון חזירים, ממלאים תפקיד קריטי בתרגום המדע הבסיסי לפיתוח טיפולים קרדיווסקולריים5. מכאן, אם כן, שתרגום אקוקרדיוגרפיה למודלים של בעלי חיים גדולים בפיתוח טיפולים אלה הוא חלק חשוב במאמץ קריטי זה.
חזירים הם אחד מכמה מינים הנפוצים כמודלים של בעלי חיים גדולים של איסכמיה, עומס לחץ והדמיות בקצב מהיר של אי ספיקת לב 5,6. חזירים חשובים במיוחד במחקרים פרה-קליניים, שכן מנגנוני פיצוי נוירו-הורמונליים ועיצוב מחדש של הלב דומים מאוד לפתופיזיולוגיה האנושית 6,7. לאחרונה, חזירים מיניאטוריים, או מיני-חזירים, הוכיחו הבטחה כמודל תחלואה נלווית מרובה של מחלות לב, עם השמנת יתר, יתר לחץ דם, היפרכולסטרולמיה וסוכרת באופן אמין וכתוצאה מכך תפקוד לקוי של הלב ועיצוב מחדש 8,9.
ביצוע אקוקרדיוגרפיה בבטחה ברוב בעלי החיים הגדולים דורש טשטוש כבד או הרדמה כללית. עם זאת, כל תרופות ההרדמה וההרגעה מדכאות את תפקוד הלב באופן תלוי מינון10,11. חומרי הרדמה ותרופות הרגעה עלולים לגרום לדיכאון של תפוקת הלב ולחץ הדם, עלייה או ירידה בקצב הלב ובהתנגדות כלי הדם המערכתית, שינויים בקצב החשמלי ושינויים בזרימת הדם הכלילית12. ברוב המקרים, חומרי הרדמה מפחיתים את הטון הסימפתטי, מפחיתים את החזרה הוורידית ומורידים את לחץ הדם13. חשוב לציין, הרדמה משפיעה גם על פרמטרים אקוקרדיוגרפיים, מה שמסבך את הפרשנות של בדיקה זו במעקב אחר מחלות לב במודלים של בעלי חיים14. אקוקרדיוגרפיה ערה היא הייצוג הקרוב ביותר של תפקוד הלב הטבעי.
כאן מתואר מכשיר ריסון חזירי, המקובל בקלות על ידי מיני-חזירים ערים, שניתן להשתמש בו לניטור אקוקרדיוגרפי בסיסי ללא צורך במתן חומרי הרדמה המודינמיים.

<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

אקוקרדיוגרפיה משתמשת בגלים על-קוליים כדי להעריך באופן לא פולשני את מבנה הלב ותפקודו והיא הטיפול הסטנדרטי להערכה וניטור לבבי. החזיר המיניאטורי, או המיני-חזיר, משמש יותר ויותר כמודל למחלות לב במחקר הרפואי. חזירים ידועים לשמצה קשה לרסן ולטפל בבטחה, ולכן, אקוקרדיוגרפיה מחקרית במין זה מבוצעת כמעט תמיד תחת הרדמה או טשטוש כבד. חומרי הרדמה ותרופות הרגעה משפיעים באופן אוניברסלי על תפקוד הלב וכלי הדם ועלולים לגרום לדיכאון של תפוקת הלב ולחץ הדם, עלייה או ירידה בקצב הלב ובהתנגדות כלי הדם המערכתית, שינויים בקצב החשמלי ושינויים בזרימת הדם הכלילית. לכן, אקוקרדיוגרפיה מורדמת או מורדמת עשויה שלא לתאר במדויק את התקדמות מחלת הלב במודלים של בעלי חיים גדולים, ובכך להגביל את הערך התרגומי של מחקרים חשובים אלה. מאמר זה מתאר מכשיר חדשני המאפשר אקוקרדיוגרפיה בעמידה ערה במיני-חזירים. בנוסף, מתוארות טכניקות אימון המשמשות ללימוד חזירים לסבול הליך זה ללא כאבים ולא פולשני ללא צורך בהרדמה המודינמית. אקוקרדיוגרפיה בעמידה ערה מייצגת דרך בטוחה ואפשרית לבצע את בדיקת ניטור הלב הנפוצה ביותר במיני-חזירים למחקר לב וכלי דם.

התמונות המייצגות שנרכשו במיניחזיר יוקטן בסביבות גיל 8 חודשים מוצגות כאן. החיה מעולם לא הייתה מורדמת ונהנתה ממזון או משקתות פינוק קפואות במהלך רכישת התמונה.
עגלת האקוקרדיוגרפיה שימושית בעיקר לקבלת תמונות פשוטות לחישוב נפחי חדר החדר השמאלי ומקטע פליטה (EF) מתמונות וסרטונים במצב B או M. הדמיה רגישה יותר, כגון הדמיית כלי דם או דופלר רקמות, עשויה להתגלות כמאתגרת מדי בטכניקה זו, מכיוון שהחזירים הערים שומרים על ניידות מוגבלת, ומסגרת זמן ההדמיה מוגבלת על ידי משך ההאכלה.
המעבדה משתמשת במכשיר אולטרסאונד ליד המיטה ללא יכולות ניתוח תמונה פוסט-הוק. לכן, הסרטונים ותמונות הסטילס דורשים עיבוד באמצעות תוכנת עריכה ומדידה באמצעות תוכנת ניתוח תמונות מדעית.
תמונות קצרות ציר רוחביות במצב M (איור 7) התקבלו דרך צידי העגלה, אשר שימשו לניתוח הקוטר הפנימי של החדר השמאלי בסיסטולה ודיאסטולה (LVIDs ו- LVIDd, בהתאמה) ולחישוב הבא של מקטע הפליטה (EF), כאשר EF = (EDV - ESV)/EDV × 100% (EDV: נפח דיאסטולי סופי; ESV: נפח סיסטולי סופי) מבוסס על נפחים המחושבים באמצעות נוסחת טייכהולץ (נפח = 7D3/[2.4 + D]) (D: קוטר LV ליניארי)15. נתונים מייצגים שנוצרו מארבע סריקות במצב M שהתקבלו משני מיני-חזירים כלולים בטבלה 1, כמו גם נתונים שנוצרו מסריקות במצב M שתועדו מאותן חיות במהלך מפגשי הד מורדמים. כצפוי, ה-EF שנוצר ממפגשי הד מורדמים נטה להיות נמוך יותר מה-EF ממפגש ההד המודע.
תמונות פרסטרנליות ארוכות ציר במצב B התקבלו גם מצידי העגלה (איור 8). שיטת אורך השטח לחישוב ה-EF נוצלה עם תמונות אלה במצב B16. ראשית, ה-EDV של החדר השמאלי חושב מאורך הציר הראשי של החדר השמאלי הדיאסטולי ומאזור התא באמצעות הנוסחה EDV = (0.85 × שטח2)/אורך. ESV החדר השמאלי חושב באותו אופן באמצעות המדידות הסיסטוליות. לאחר מכן חושב מקטע הפליטה כ- EF = (EDV - ESV)/EDV ×- 100%. נתונים מייצגים שהופקו משמונה סריקות במצב B שהתקבלו משני מיני-חזירים כלולים בטבלה 2. לשם השוואה, נכללים גם נתונים שהופקו מסריקות במצב B שהוקלטו מאותן חיות במהלך מפגשי הד מורדמים. באמצעות תמונות במצב B, ה-EF שנוצר ממפגשי הד מורדמים ומודעים היו תואמים זה לזה באופן הדוק (טבלה 2).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig01.jpg"> איור 1: מבט מהצד על עגלת האקוקרדיוגרפיה. עגלת האקוקרדיוגרפיה בנויה באמצעות עגלת שירות כבדה מוכנה מראש. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig01large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig02.jpg"> איור 2: מבט ראש על עגלת אקוקרדיוגרפיה. החלק הקדמי והאחורי של העגלה המוכנה מראש מוחלפים בשערים תלויים עשויים צינור PVC וחוליית שרשרת (A), המכילים גם שוקת מזון תלויה (B). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig02large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig03.jpg"> איור 3: מבט מלמעלה על עגלת האקוקרדיוגרפיה. בקומה העליונה של העגלה נוצר צמצם להעברת יד האוחזת בבדיקת אולטרסאונד. חתיכת פלסטיק מותאמת להרכבה ופירוק בטוחים של העגלה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig03large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig04.jpg"> איור 4: רמפת אלומיניום. רמפת אלומיניום מחוברת לחלק הקדמי או האחורי של העגלה, וריפוד גומי נשלף נוסף לאחיזה באמצעות ברגים וגרומט. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig04large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig05.jpg"> איור 5: שער צדדי. צירים נוצרים עבור השערים הצדדיים, עם פינים המאפשרים גודל וריסון מדויקים יותר. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig05large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig06.jpg"> איור 6: פינוקים למפגשי הד מודעים. שילובים של מיץ, משקה תחליף ארוחה או יוגורט בשילוב עם דגני בוקר וצ'או סטנדרטי, ביסקוויטים ו/או חטיפי פירות מוקפאים כדי ליצור שקתות פינוק קפואות לאורך זמן. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig06large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig07.jpg"> איור 7: סריקה ייצוגית במצב M שהתקבלה מחיה מודעת. ניתוח תמונה לדוגמה לחישוב מקטע פליטת החדר השמאלי מהדמיית M-mode. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig07large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig08.jpg"> איור 8: סריקה ייצוגית במצב B שהתקבלה מחיה מודעת. ניתוח תמונה לדוגמה לחישוב מקטע פליטת החדר השמאלי מהדמיית מצב B. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig08large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>ממוצע ± SD</td>
			<td>LVIDd (cm)</td>
			<td>LVIDs (cm)</td>
			<td>EF (%)</td>
		</tr><tr><td>הד מודע (n = 4/2)</td>
			<td>3.1 ± 0.5</td>
			<td>2.5 ± 0.5</td>
			<td>63.3 ± 5.4</td>
		</tr><tr><td>הד מסומם (n = 4/2)</td>
			<td>6.3 ± 0.2</td>
			<td>3.0 ± 0.0</td>
			<td>78.1 ± 7.9</td>
		</tr><tr><td colspan="4">EF, מקטע פליטה; SD, סטיית תקן.</td>
		</tr><tr><td colspan="4">N = 4 סריקות הד שהתקבלו משני בעלי חיים</td>
		</tr></tbody></table>טבלה 1: השוואה בין הפרמטרים שנוצרו מתמונות במצב M שצולמו במיני-חזירים מורדמים לעומת מיני-חזירים מודעים המוגבלים בעגלה.
<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-MALs (cm)</td>
			<td>LV-CAd (ס"מ2)</td>
			<td>LV-CAs (ס"מ2)</td>
			<td>EF (%)</td>
		</tr><tr><td>הד מודע (n = 8/2)</td>
			<td>5.8 ± 0.8</td>
			<td>4.5 ± 0.6</td>
			<td>19.6 ± 5.0</td>
			<td>17.8 ± 2.8</td>
			<td>57.2 ± 5.2</td>
		</tr><tr><td>הד מסומם (n = 8/2)</td>
			<td>5.9 ± 0.5</td>
			<td>4.8 ± 0.4</td>
			<td>35.1 ± 2.7</td>
			<td>13.1 ± 2.4</td>
			<td>55.0 ± 9.0</td>
		</tr><tr><td colspan="6">LV-MAL, אורך הציר הראשי של החדר השמאלי; LV-CA, אזור חדר החדר השמאלי;</td>
		</tr><tr><td colspan="6">EF, מקטע פליטה; SD, סטיית תקן. N=8 סריקות הד שהתקבלו משני בעלי חיים</td>
		</tr></tbody></table>טבלה 2: השוואה בין הפרמטרים שנוצרו מתמונות במצב B שצולמו במיני-חזירים מורדמים לעומת מיני-חזירים מודעים המוגבלים בעגלה.
סרטון 1: הליך רישום אקו לב ער מדומה המבוצע על בובת מיני-חזיר בגודל אמיתי באמצעות עגלת אקוקרדיוגרפיה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/Vedio%201.mov" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד סרטון זה.</a>

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

Echocardiography Recording in Awake Miniature Pigs

מבנה עגלה פשוט, שנבנה לביצוע אקוקרדיוגרפיה מחקרית במיני-חזירים ערים בעמידה, מתואר, יחד עם שיקולי בנייה, טכניקות אימון ותמונות אולטרסאונד מייצגות.

רישום אקוקרדיוגרפיה בחזירים מיניאטוריים ערים

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

הפרוטוקול משמעותי מכיוון שהוא מאפשר ניטור תפקודי לב בנאמנות גבוהה במודלים של בעלי חיים גדולים לצורך הערכה פרה-קלינית של טיפולים קרדיווסקולריים. היתרון העיקרי של הטכניקה הוא לאפשר את ההליכים כגון רישום אקו לב בחזירים ערים ללא שימוש בחומרי הרדמה. מי שידגימו את ההליך יהיו גרג בראון, מעצב שותף, פיה בלמסדה, עמיתת פוסט-דוקטורט, ותוי הא, מומחית מהמכון נורה אקלס הריסון למחקר והכשרה קרדיווסקולרית.התחל עם עגלת שירות כבדה בעלת שלושה מדפים, מוכנה מראש עם גלגלים ננעלים. ראיתי את החלק הקדמי והאחורי של העגלה. לאחר מכן, החלף אותם בצינור PVC בגודל 1.25 אינץ' ובשערי קישור שרשרת.חזקו את העגלה במוטות מתכת בחלק התחתון כדי לשמור על שלמות העגלה. צור חור בחלק העליון של העגלה גדול מספיק כדי להכיל יד האוחזת בבדיקת אולטרסאונד. הניחו כיסוי פלסטיק המותאם לצמצם.צור רמפת מתכת מחוזקת להרכבה ופריקה באמצעות מלאי אלומיניום. הוסף ריפוד גומי נשלף לאחיזה באמצעות ברגים וגרומט. הכנס פינים באורך 12 אינץ' בגודל 3/8 אינץ' למנגנוני ציר PVC בצד שמאל וימין מסילות צד חריץ כדי לאפשר הגדרות רוחב לשערים הצדדיים כדי לשפר את הריסון ולמנוע מבעל החיים להסתובב.כדי לאלף את החזירים לאכול מהשוקת, מלאו אותה בפינוקים קפואים והאריכו את זמן העמידה של החזירים. השתמשו בשילובים של מזונות כגון מיץ, משקה תחליף ארוחה, יוגורט עם דגני בוקר, וצ'או רגיל, ביסקוויטים וחטיפי פירות. במקום זאת, ניתן למנוע ארוחות רגילות ולהאכיל אותן בשוקת במהלך תקופת האקוקרדיוגרפיה.לפני האכילה מהמכשיר, הציגו בפני החזירים שקתות פינוק קפואות על הקרקע כדי לעודד את ההכרה בשוקת כספק פינוק בעל ערך גבוה. כדי לאמן את החזירים לקבל אקו לב בעמידה, התחילו בהצגת החזיר לעגלה על ידי הקפת העגלה בפינוקים בעלי ערך גבוה למשך יום עד יומיים. הציגו את החזיר לרמפה על ידי הצבת פינוקים לאורך הרמפה למשך כמה ימים.ספקו תגמולים נוספים כאשר חזיר עולה על הרמפה. ספקו את שקתות הפינוק הקפואות בשער הראשי למשך יומיים-שלושה. אפשרו לחזיר לעמוד על העגלה מבלי להפעיל את מעצורי הצד או השערים שלה.בעוד כמה ימים, מניחים את בדיקת האולטרסאונד עם ג'ל על החזיר כדי לעזור לו להתרגל למגע הבדיקה. כדי לקבל תמונות אקו לב, צלם תמונות של מישורי ההדמיה הפארסטרנליים מצידי העגלה לבית השחי הימני והשמאלי. ניתן לקבל תמונות אפיק, מצב B ומצב M על ידי חיטוט דרך רצפת העגלה לאזור הסובקסיפואיד.תמונות קצרות, רוחביות, במצב M התקבלו דרך דפנות העגלה כדי לנתח את הקוטר הפנימי של החדר השמאלי בסיסטולה ודיאסטולה וחישוב נפח פליטה לאחר מכן. מקטע הפליטה שנוצר ממפגשי הד מורדמים היה נמוך יותר מאשר ממפגשים מודעים. תמונות פרסטרנליות ארוכות ציר במצב B שימשו לחישוב נפחי הפליטה בשיטת שטח/אורך.שברי הפליטה הן במפגשים מורדמים והן בהכרה היו דומים. דבר חשוב לזכור הוא כי העגלה צריכה להיות בנויה עם גדלים גדלים של בעלי חיים בראש. התאמה אישית של תערובת המזון יכולה לעזור לשפר את ההתאקלמות.העגלה יכולה להקל על הליכים אחרים, כולל דם שנלקח מצנתרי ורידי אוזן מושתלים, רישום אלקטרוקרדיוגרמה וניטור מבוסס אולטרסאונד אחר כגון אולטרסאונד בטן. טכניקה זו מספקת לחוקרים הזדמנות להשיג נתונים פיזיולוגיים מרכזיים באיכות גבוהה מחזירים ערים המשמשים למחקרים של מחלות אנושיות שונות.

Research

JoVE Journal

Medicine

Transthoracic Echocardiography in Mice

אקו Transthoracic ב עכברים

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

אקו Murine והדמיה אולטראסאונד

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

תוך Operative משימות ההתנהגות בבני אדם ער שעברו ניתוח עמוק גירוי המוח

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

אקו העוברי Murine

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

מנהל אפי של Therapeutics CNS לעכברי Awake

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

במדידת רחם של קצב לב בעכבר על ידי אקו M-המצב פולשנית

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

אוטם שריר לב והערכת תוצאה תפקודית בחזירים

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

אקו Murine של השמאל אטריום, אבי העורקים, ו עורק הריאה

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

הערכת הנוהל לביצוע Cystometry ער במודל עכבר

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

הזרקת Intramyocardial מונחה אקוקרדיוגרפיה ניגודיות מלעורית ואספקה תא בדגם פרה גדולה

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