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 för denna forskning inkluderar NIH-T32 (T.H.), R01HL133286 (TT.H.), R01HL094414 (R.M.S.), R01HL138577 (R.M.S.), R01HL159983 och R21AG074593 (R.M.S. och TT.H.). Vi utökar vår tacksamhet till alla medlemmar i forskargruppen, adjungerade utredare och personal i Nora Eccles Harrison Cardiovascular Research and Training Institute och jämförande medicin vid University of Utah. Vi vill också utöka vår uppskattning till Dr. Joseph Palatinus, MD, PhD, för hans värdefulla ekokardiografiutbildning och hjälp.

Byggandet och användningen av ekokardiografivagnen genomfördes i enlighet med djurhanterings- och utbildningsstandarderna från University of Utahs institutionella djurvårds- och användningskommitté.
1. Överväganden för att bygga ekokardiografivagnen
<ol><li>Bygg en manick som ger åtkomst till laterala och ventrala stående ekokardiografiska bildfönster.</li>
	<li>Använd en vagn med höga sidor, fram och bak för att förhindra att grisarna klättrar eller hoppar ut under ekokardiografi.</li>
	<li>Använd en längd- och breddjusterbar vagn för att rymma grisar i olika storlekar och åldrar; Men i forskningsstudier där alla grisar är av samma storlek, ras och ålder kan detta inte vara nödvändigt.</li>
	<li>Skaffa en halkfri ramp för montering och demontering av vagnen. Grisar föredrar att gå framåt, så en bakåt demontering är oönskade. I det här exemplet användes en avtagbar ramp, så att den kunde kopplas bort från ena änden efter montering av vagnen och sedan flyttas till den andra änden av vagnen för demontering.</li>
	<li>Använd en hjulvagn med låshjul eftersom detta gör att apparaten kan flyttas från förvaring till djurrummet.</li>
	<li>För att uppfylla vivariumrengörings- och desinfektionsstandarder, använd plast-, metall- och gummimaterial.</li>
	<li>Slutligen inkludera ett avtagbart fodertråg på framsidan av vagnen för att ge grisarna en distraktion under ekokardiografin.</li>
</ol>2. Specifikationer för vagnbyggnad
OBS: Grisarna som användes i vår studie var Yucatan och Göttingen miniatyrgrisar i åldern 5-10 månader gamla, och därför konstruerades vår vagn med denna storlek i åtanke.
<ol><li>Medan en liknande struktur kan byggas från grunden, för att minska en del av byggnadsarbetet, börja från en färdig tung verktygsvagn (figur 1). Låshjul rekommenderas.</li>
	<li>Såga av och ta bort framsidan och baksidan av verktygsvagnen och ersätt med grindar konstruerade av PVC-rör och kedjelänk. Använd kedjelänkmaterialet för att hänga ett fodertråg med krokar eller karbinhakar (figur 2). Med avlägsnandet av fram- och baksidan minskar plastens integritet och hållfasthet, så för större och tyngre grisar, förstärk med metallstänger på undersidan av vagnhyllorna.</li>
	<li>Skapa en öppning på översta våningen i vagnen som är tillräckligt stor för att passera en hand som håller en ultraljudssond. Behåll ett plasthölje monterat på toppen av öppningen, som kan tas bort för subxiphoid ekokardiografi när grisarna står säkert i vagnen (figur 3).</li>
	<li>Som en anpassad passform, använd aluminiumlager (t.ex. fyrkantigt rör, stång och plåt) för att bygga en metallmonterings- / demonteringsramp med förstärkningar för att fästa på den modifierade vagnen vid vissa fästpunkter. Lägg till avtagbar gummivaddering för grepp med bultar och genomföringar (figur 4).</li>
	<li>Skapa en gångjärnsmekanism för sidogrindarna, med enkla stift som används för att begränsa grisens stående område för förbättrad fasthållning (figur 5). Detta ger en tät passform för grisen i vagnen och säkerställer att grisarna hålls fast i framåtvänd riktning utan möjlighet att vända sig om.</li>
</ol>3. Träna minigrisarna att stå i vagnen
<ol><li>Grisar måste utbildas för att äta från tråget under en längre tid, gå uppför rampen och gå nerför rampen.</li>
	<li>Att fylla tråget med en frusen godbit förlänger grisarnas stående tid. Använd kombinationer som juice, måltidsersättningsdryck eller yoghurt med spannmål och standard chow, kex och / eller fruktstänger. Frys ihop dessa kombinationer för att skapa långvariga frysta godistråg (figur 6). Ett annat alternativ att överväga är att hålla tillbaka djurets normala måltid och istället mata det i tråget i vagnen under ekokardiografiperioden.</li>
	<li>Innan du lär grisarna att äta de frysta godisarna i apparaten, introducera de frysta godistrågen på marken, vilket uppmuntrar erkännandet av tråget som en värdefull godbit.</li>
	<li>Träna grisarna att acceptera stående ekokardiogram i 5-7 dagar, med ett träningspass per dag. Utför följande steg för att göra detta.<ol><li>Introducera grisarna till vagnen genom att omge vagnen med värdefulla godisar (kex eller spannmål) i 1-2 dagar.</li>
		<li>Introducera grisarna till rampen i 1-2 dagar genom att placera värdefulla godisar längs rampen och ge ytterligare belöningar när grisarna går uppför rampen.</li>
		<li>Låt grisarna stå på vagnen utan att koppla in sidostöd eller grindar (vilket kan framkalla rädsla) och ge frysta godistråg vid porten i 2-3 dagar. Under de senaste 1-2 dagarna, medan grisarna äter från trågorna, placera ultraljudssonden med ultraljudsgel på grisarna för att vänja dem vid känslan av kontakt med sonden.</li>
		<li>Efter denna träningsplan kommer grisarna lätt att låta fasthållningarna och grindarna stängas och ultraljud utföras för förvärv av ekokardiografiavbildning.</li>
	</ol></li>
</ol>4. Bildinsamling
<ol><li>Hämta bilder i ekokardiografivagnen, vilket möjliggör sondpositionering i följande positioner, som beskrivs nedan.<ol><li>Ta bilder genom sidorna av vagnen till höger och vänster axel. Dessa positioner används för att erhålla höger och vänster parasternal bildplan.</li>
		<li>Ta bilder genom vagnens golv till subxiphoidregionen för att få apikala vyer.</li>
	</ol></li>
	<li>Ta bilder för både B-läge och M-läge avbildning från dessa stående positioner.</li>
	<li>För en procedur för inspelning av falskt vaket eko, se Video 1. I videon representeras djurämnet av en minigrisdocka i verklig storlek, begränsad som en riktig minigris med begränsat rörelserum i vagnen. Det bästa åtkomstfönstret och placeringen av inspelningsekokardiografisonden visas också.</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>

Författarna har inga ekonomiska intressekonflikter att avslöja.

Ekokardiografivagnen representerar en lätt reproducerbar metod för att övervaka hjärtstrukturen och funktionen i en viktig hjärtforskningsmodell, minigrisen. Vagnens nyhet ligger i förmågan att fånga ekokardiografiska bilder utan dess största varning: nödvändigheten av att använda bedövningsmedel eller lugnande medel som förändrar djurens hjärtfunktion och förändrar själva mätningarna som används för att bedöma effekterna av hjärtterapi. Dessutom är vagnen säker, billig och ett enkelt träningsmål för grisar. 
Författarna identifierade först de önskade egenskaperna hos vagnen och arbetade sedan nära en snickare för att designa produkten. Standard träningstekniker för positiv förstärkning var enkla och snabba för att lära grisarna att orädd acceptera vagnen och använda den. Med ultraljudspraxis kunde författarna snabbt hitta och spela in standard tvådimensionella ekokardiografiska bildplan för senare bearbetning. Under dessa stående ekokardiogram administrerades aldrig lugnande medel eller anestetika, och därför var videorna och bilderna representativa för vaken hjärtfunktion. 
Byggandet av ekokardiografivagnen är relativt enkelt för en erfaren snickare eller hantverkare efter att ha identifierat de viktigaste funktionerna som är viktiga för forskargruppen (till exempel storleksjustering, höjd eller ultraljudssondåtkomstpunkter). Under byggprocessen kan vagnens egenskaper ändras för att passa enskilda laboratoriers behov. Materialen är till stor del billiga, och att bygga vagnen kan spara på kostnaden för att utföra ekokardiogram med lugnande medel och anestetika som vanligtvis används.
Teknikens begränsningar inkluderade rörelsen och den begränsade tidsramen för att få bilderna. Medan vagnen kunde justeras till olika storlekar för att hålla fast grisarna, och medan djuren inte kunde vända sig om och bara kunde röra sig några centimeter i varje riktning, kunde djuren fortfarande röra sig inom vagnens gränser. En huvudgrind, klämränna eller stolpe, som de som används med husdjur, kan potentiellt ge bättre återhållsamhet med ytterligare träning. På samma sätt förlitade sig framgångsrik avbildning på att djuren distraherades av deras foder eller frysta godis under ekokardiogrammen. Vanligtvis tillät detta cirka 15 minuters avbildning, vilket inte alltid var tillräckligt för att få alla önskade bilder. Möjligheten att enkelt byta ut fodertråget eller lägga till foder medan djuret förblev fasthållet kan ha förlängd bildtid. Slutligen, på grund av båda ovanstående begränsningar, visade sig känsligare avbildningstekniker, såsom vävnadsdoppler, svåra att utföra i den stående ekokardiografivagnen.
Andra experimentella modeller av svin använder ofta icke-bedövningstekniker, såsom den kommersiellt tillgängliga Panepinto-selen17. Författarna fann emellertid slingtekniken mer besvärlig för träning av grisar, och slingan gav inte ultrasonografen tillgång till de bildplan som krävs för ekokardiografi. Andra potentiella tillämpningar för ekokardiografivagnen kan innefatta andra icke-smärtsamma procedurer såsom bukultraljud, hudlesionsobservation eller erhållande av blodprover från en vaskulär åtkomstport. Författarna använder ofta vagnen för att enkelt hålla fast grisar för att utföra elektrokardiogram och programmera pacemakers, till exempel. 
Sammanfattningsvis är den beskrivna vakna ekokardiografitekniken lätt att utföra och värdefull för att erhålla grundläggande ultraljudsavbildning av hjärtat utan kardiovaskulär depression som är typisk för bedövningsmedel eller lugnande användning. Denna teknik kan användas för att jämföra sövda bilder med vakna bilder hos stora djur eller för daglig övervakning av hjärtsjukdomsprogression i den värdefulla porcina prekliniska translationella modellen av hjärtsjukdomar och misslyckande.

Hjärtsvikt är en ökande börda för medicinska institutioner i USA och utomlands, med en global prevalens på 38 miljoner patienter1. Cirka 19 miljoner dödsfall globalt tillskrevs hjärt-kärlsjukdom 2020, vilket visar en ökning med 18,7% från 20102. Ny terapiutveckling är långsam för att komma ikapp med denna alarmerande trend. Hjärtsvikt är därför ett kritiskt forskningsområde, och vikten av hifi-verktyg för att fånga sjukdomsutveckling och progression kan inte överskattas.
Ekokardiografi är för närvarande det mest kliniskt viktiga verktyget för att icke-invasivt mäta utvecklingen av hjärtsjukdom, men i stora djurforskningsmodeller kan det vara utmanande att implementera3. Ekokardiografi använder ultraljudsvågor för att bedöma hjärtstruktur och funktion och är standard för vård i klinisk miljö för hjärtbedömning och övervakning4. Prekliniska stordjursmodeller av hjärtsjukdomar, såsom grisar, spelar en avgörande roll för att översätta grundvetenskap till utvecklingen av kardiovaskulära terapier5. Det följer då att översättning av ekokardiografi till stora djurmodeller för att utveckla dessa terapier är en viktig del av denna kritiska strävan.
Grisar är en av flera arter som vanligen används som stora djurmodeller av ischemiska, trycköverbelastning och snabba simuleringar av hjärtsvikt 5,6. Grisar är särskilt viktiga i prekliniska studier, eftersom neurohormonella kompensationsmekanismer och hjärtremodellering nära speglar mänsklig patofysiologi 6,7. På senare tid har miniatyrgrisar, eller minigrisar, visat löfte som en multipel comorbiditetsmodell av hjärtsjukdomar, med fetma, högt blodtryck, hyperkolesterolemi och diabetes som på ett tillförlitligt sätt resulterar i hjärtdysfunktion och ombyggnad 8,9.
Säkert utförande av ekokardiografi hos de flesta stora djur kräver tung sedering eller generell anestesi. Alla narkosmedel och lugnande läkemedel sänker dock hjärtfunktionen på ett dosberoende sätt10,11. Anestetika och lugnande medel kan orsaka depression av hjärtminutvolym och blodtryck, ökningar eller minskningar av hjärtfrekvens och systemisk vaskulär resistans, förändringar i den elektriska rytmen och förändrat koronar blodflöde12. I de flesta fall minskar anestetika sympatisk ton, minskar venös retur och sänker blodtrycket13. Viktigt är att anestetika också påverkar ekokardiografiska parametrar, vilket komplicerar tolkningen av denna undersökning vid övervakning av hjärtsjukdom i djurmodeller14. Vaken ekokardiografi är den närmaste representationen av den ursprungliga hjärtfunktionen.
En fasthållningsanordning för svin, lätt accepterad av vakna minigrisar, beskrivs här som kan användas för grundläggande ekokardiografisk övervakning utan att kräva administrering av hemodynamiskt förändrande anestetika.

<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

Ekokardiografi använder ultraljudsvågor för att icke-invasivt bedöma hjärtstruktur och funktion och är standard för vård för hjärtbedömning och övervakning. Miniatyrgrisen, eller minigrisen, används alltmer som en modell för hjärtsjukdomar i medicinsk forskning. Grisar är notoriskt svåra att hålla fast och hantera säkert, och därför utförs forskningsekokardiografi hos denna art nästan alltid under anestesi eller tung sedering. Anestetika och lugnande medel påverkar universellt kardiovaskulär funktion och kan orsaka depression av hjärtminutvolym och blodtryck, ökningar eller minskningar i hjärtfrekvens och systemisk vaskulär resistans, förändringar i den elektriska rytmen och förändrat koronar blodflöde. Därför kan sederad eller bedövad ekokardiografi inte korrekt skildra utvecklingen av hjärtsjukdom i stora djurmodeller, vilket begränsar translationsvärdet av dessa viktiga studier. Detta dokument beskriver en ny enhet som möjliggör stående vaken ekokardiografi hos minigrisar. Dessutom beskrivs träningstekniker som används för att lära grisar att tolerera denna smärtfria och icke-invasiva procedur utan behov av hemodynamiskt förändrande anestetika. Stående vaken ekokardiografi representerar ett säkert och genomförbart sätt att utföra det vanligaste hjärtövervakningstestet hos minigrisar för kardiovaskulär forskning.

De representativa bilderna som förvärvats i en Yucatan minipig vid ungefär 8 månaders ålder presenteras här. Djuret sövdes aldrig och njöt av foder eller frysta godistråg under bildförvärvet.
Ekokardiografivagnen är främst användbar för att erhålla enkla bilder för beräkning av vänster kammares volymer och ejektionsfraktion (EF) från B-läge eller M-läge bilder och videor. Mer känslig avbildning, såsom vaskulär avbildning eller vävnadsdoppler, kan visa sig vara för utmanande med denna teknik, eftersom de vakna grisarna behåller begränsad rörlighet och bildtidsramen begränsas av utfodringstiden.
Laboratoriet använder en ultraljudsmaskin vid sängen utan post-hoc bildanalysfunktioner. Därför kräver videorna och stillbilderna bearbetning med redigeringsprogram och mätning med hjälp av en vetenskaplig bildanalysprogramvara.
Kortaxlade tvärgående M-lägesbilder (figur 7) erhölls genom vagnens sidor, vilka användes för analys av vänster ventrikulär inre diameter i systol och diastol (LVID respektive LVIDd) och efterföljande beräkning av ejektionsfraktionen (EF), där EF = (EDV - ESV) / EDV × 100% (EDV: slut diastolisk volym; ESV: slut systolisk volym) baserat på volymer beräknade med Teichholz-formeln (volym = 7D3 / [2,4 + D]) (D: linjär LV-diameter)15. Representativa data som genererats från fyra M-mode-skanningar erhållna från två minigrisar ingår i tabell 1, liksom data som genererats från M-mode-skanningar som registrerats från samma djur under sederade ekosessioner. Som förväntat tenderade EF genererad från sederade ekosessioner att vara lägre än EF från den medvetna ekosessionen.
Parasternal långaxelvy B-lägesbilder erhölls också från vagnens sidor (figur 8). Arealängdsmetoden för beräkning av EF användes med dessa B-lägesbilder16. Först beräknades EDV för vänster kammare från den änddiastoliska vänstra ventrikulära huvudaxelns längd och kammararea med formeln EDV = (0,85 × område2) / längd. ESV för vänster kammare beräknades på samma sätt med hjälp av systoliska mätningar. Ejektionsfraktionen beräknades sedan som EF = (EDV - ESV)/EDV × 100%. Representativa data som genererats från åtta B-mode-skanningar erhållna från två minigrisar ingår i tabell 2. Som jämförelse ingår också data som genereras från B-mode-skanningar som spelats in från samma djur under sederade ekosessioner. Med hjälp av B-mode-bilderna matchades EF som genererades från sederade och medvetna ekosessioner nära med varandra (tabell 2).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig01.jpg"> Figur 1: Sidovy av ekokardiografivagnen. Ekokardiografivagnen är byggd med en färdig tung verktygsvagn. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig01large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig02.jpg"> Figur 2: Huvudvy av ekokardiografivagnen. Framsidan och baksidan av den färdiga vagnen ersätts med gångjärnsportar av PVC-rör och kedjelänk (A), som också rymmer ett hängande mattråg (B). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig02large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig03.jpg"> Figur 3: Ovanifrån av ekokardiografivagnen. En öppning skapas på vagnens översta våning för att passera en hand som håller en ultraljudssond. Ett plastöverstycke är monterat för säker montering och demontering av vagnen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig03large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig04.jpg"> Figur 4: Aluminiumramp. En aluminiumramp är fäst på framsidan eller baksidan av vagnen, och avtagbar gummistoppning läggs till för grepp med bultar och genomföringar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig04large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig05.jpg"> Figur 5: Sidoport. Gångjärn skapas för sidogrindarna, med stift för att möjliggöra mer exakt storlek och fasthållning. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig05large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig06.jpg"> Figur 6: Godsaker för medvetna ekosessioner. Kombinationer av juice, måltidsersättningsdryck eller yoghurt i kombination med spannmål och standard chow, kex och / eller fruktstänger fryses för att skapa långvariga frysta godistråg. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig06large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig07.jpg"> Figur 7: En representativ M-lägesskanning erhållen från ett djur som är vid medvetande. Exempelbildanalys för beräkning av ejektionsfraktionen för vänster kammare från M-lägesavbildning. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig07large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64943/64943fig08.jpg"> Figur 8: En representativ B-lägesskanning erhållen från ett djur som är vid medvetande. Exempel på bildanalys för beräkning av ejektionsfraktionen för vänster kammare från B-lägesavbildning. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/64943fig08large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Medelvärde ± SD</td>
			<td>LVIDd (cm)</td>
			<td>LVIDs (cm)</td>
			<td>Avtryck (%)</td>
		</tr><tr><td>Medvetet eko (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>Nedsövt eko (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, ejektionsfraktion; SD, standardavvikelse.</td>
		</tr><tr><td colspan="4">N = 4 ekoskanningar från två djur</td>
		</tr></tbody></table>Tabell 1: Jämförelse av parametrarna genererade från M-modebilder som spelats in i sederade minigrisar jämfört med medvetna minigrisar som är begränsade i vagnen.
<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 (cm2)</td>
			<td>LV-CA (cm2)</td>
			<td>Avtryck (%)</td>
		</tr><tr><td>Medvetet eko (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>Nedsövt eko (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, vänster ventrikulär huvudaxellängd; LV-CA, vänster ventrikulär kammare;</td>
		</tr><tr><td colspan="6">EF, ejektionsfraktion; SD, standardavvikelse. N=8 ekoskanningar erhållna från 2 djur</td>
		</tr></tbody></table>Tabell 2: Jämförelse av parametrarna genererade från B-lägesbilder som spelats in i sederade minigrisar jämfört med medvetna minigrisar som är begränsade i vagnen.
Video 1: En mock vaken ekokardiograminspelningsprocedur utförd på en minigrisdocka i verklig storlek med hjälp av ekokardiografivagnen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64943/Vedio%201.mov" target="_blank">Klicka här för att ladda ner den här videon.</a>

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

Echocardiography Recording in Awake Miniature Pigs

En enkel vagnkonstruktion, byggd för att utföra forskningsekokardiografi i stående vakna minigrisar, beskrivs, tillsammans med byggnadsöverväganden, träningstekniker och representativa ultraljudsbilder.

Ekokardiografiinspelning i vakna miniatyrgrisar

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

Protokollet är betydelsefullt eftersom det möjliggör högkvalitativ hjärtfunktionell övervakning i stora djurmodeller för preklinisk utvärdering av kardiovaskulära läkemedel. Den största fördelen med tekniken är att göra det möjligt för procedurer som inspelning av ekokardiogram hos vakna grisar utan att använda anestetika. Greg Brown, co-designer, Pia Balmaceda, postdoc fellow, och Thuy Ha, specialist från Nora Eccles Harrison Cardiovascular Research and Training Institute, kommer att demonstrera proceduren.Börja med lager tre-hylla, färdig tung verktygsvagn med låshjul. Sågade av vagnens fram- och baksida. Byt sedan ut dem med 1,25-tums PVC-rör och kedjelänkportar.Förstärk vagnen med metallstänger på undersidan för att bibehålla vagnens integritet. Gör ett hål på toppen av vagnen tillräckligt stort för att rymma en hand som håller en ultraljudssond. Placera ett plastskydd monterat på öppningen.Skapa en förstärkt metallramp för montering och demontering med aluminiumlager. Lägg till avtagbar gummivaddering för grepp med bultar och genomföringar. Sätt in 12 tum långa, 3/8-tums stift i vänster och höger sida PVC-gångjärnsmekanismer Haksidoskenor för att möjliggöra breddinställningar för sidogrindarna för att förbättra fasthållningen och förhindra att djuret vänder sig.För att träna grisarna att äta från tråget, fyll det med frysta godisar och förläng grisarnas stående tid. Använd kombinationer av livsmedel som juice, måltidsersättning, yoghurt med spannmål och standard chow, kex och fruktstänger. Normala måltider kan hållas kvar och matas i tråget under ekokardiografiperioden istället.Innan de åt från apparaten introducerade grisarna till frysta godistråg på marken för att uppmuntra erkännandet av tråget som en värdefull godisleverantör. För att träna grisarna att acceptera stående ekokardiogram, börja med att introducera grisen till vagnen genom att omge vagnen med värdefulla godisar i en till två dagar. Introducera grisen till rampen genom att placera godis längs rampen i ett par dagar.Ge ytterligare belöningar när en gris går uppför rampen. Ge de frysta godistrågen vid porten i två till tre dagar. Låt grisen stå på vagnen utan att koppla in sina sidostöd eller grindar.Om ett par dagar, placera ultraljudssonden med gel på grisen för att hjälpa den att vänja sig vid sondkontakten. För att få ekokardiogrambilder, ta bilder av de parasternala bildplanen från vagnens sidor till höger och vänster axel. Bilder av apikal vy, B-läge och M-läge kan erhållas genom att sondera genom vagngolvet till subxiphoidregionen.Kortaxel, tvärvy, M-lägesbilder erhölls genom vagnsidorna för att analysera den vänstra ventrikulära inre diametern i systol och diastol och efterföljande beräkning av utkastningsvolymen. Ejektionsfraktionen som genererades från sederade ekosessioner var lägre än från medvetna sessioner. Parasternal långaxelvy B-lägesbilder användes för att beräkna utkastningsvolymerna med area/length-metoden.Ejektionsfraktionerna i både sederade och medvetna sessioner var likartade. En viktig sak att komma ihåg är att vagnen ska byggas med djurens växande storlekar i åtanke. Individualisering av livsmedelsblandningen kan bidra till att förbättra acklimatiseringen.Vagnen kan underlätta andra procedurer, inklusive blod som dras från implanterade öronvenkatetrar, elektrokardiograminspelning och annan ultraljudsbaserad övervakning som buk ultraljud. Denna teknik ger forskare en möjlighet att få högkvalitativa viktiga fysiologiska data från vakna grisar som används för studier av olika mänskliga sjukdomar.

Research

JoVE Journal

Medicine

Transthoracic Echocardiography in Mice

Transtorakal ekokardiografi hos möss

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

Murina ekokardiografi och ultraljudsundersökningar

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

Intraoperativ Behavioral Uppgifter i Vakna Människan genomgår en genomgripande Kirurgi Brain Stimulation

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 Fetal Echocardiography

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 av CNS Therapeutics att vakna möss

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 livmodern Mätning av hjärtfrekvens i mus genom Noninvasive M-mode ekokardiografi

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

Hjärtinfarkt och bedömning Funktionell Utfall i Grisar

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

Murina ekokardiografi av vänster förmak, Aorta, och lungartären

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

Utvärdering av förfarandet för att utföra vakencystometri i en musmodell

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 ekokardiografi-guidad Intramyocardial injektion och Cell leverans i en stor preklinisk modell

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