JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicine

Foetale echocardiografie en Pulsed-wave Doppler Ultrasound in een konijn model van Intra-uteriene groeivertraging

Published: June 29, 2013
doi:
10.3791/50392
, , , , , , , ,
1Division Woman and Child, Department Women,University Hospitals Leuven, 2The Ritchie Centre, Monash Institute of Medical Research, Department of Obstetrics and Gynaecology,Monash University, Victoria, Australia, 3Department of Cardiovascular Sciences,Katholieke Universiteit Leuven, 4Fetal and Perinatal Medicine Research Group,Institut d’Investigacions Biomediques August Pi i Sunyer (IDIBAPS), 5Maternal-Fetal Medicine Department, ICGON, Hospital Clínic,Universitat de Barcelona, Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER)

Summary

We beschrijven onderzoek van foetale hartfunctie met eigentijdse functionele foetale echocardiografie en foetoplacentaire Doppler-echografie met de VisualSonics VEVO 2100 microultrasound in een chirurgisch geïnduceerde model van intra-uteriene foetale groeivertraging in een konijn.

Abstract

Foetus intra-uteriene groeivertraging (IUGR) resulteert in abnormale hartfunctie dat is duidelijk antenataal wijten aan vooruitgang in foetoplacentaire Doppler-echografie en foetale echocardiografie. Steeds vaker worden deze beeldvormende modaliteiten worden klinisch gebruikt om de hartfunctie te onderzoeken en te beoordelen welzijn in de baarmoeder, waardoor het begeleiden van de timing van de geboorte beslissingen. Hier gebruikten we een konijnenmodel IUGR die analyse van de hartfunctie in een klinisch relevante wijze mogelijk maakt. Met behulp van isofluraan geïnduceerde anesthesie, wordt IUGR chirurgisch gecreëerd op zwangerschapsduur dag 25 door het uitvoeren van een laparotomie, het blootstellen van de bicornuate baarmoeder en vervolgens ligateren 40-50% van uteroplacentale schepen leveren elk vruchtzak in een baarmoeder hoorn. De andere hoorn bij het konijn bicornuate baarmoeder dient als interne controle foetussen. Dan, na herstel op zwangerschapsduur dag 30 (voldragen), hetzelfde konijn ondergaat onderzoek van foetale hartfunctie. Anesthesie wordt geïnduceerd met ketamine en xylazine intramusculair, vervolgens onderhouden door een continue intraveneuze infusie van ketamine en xylazine om iatrogene effecten op de foetale hartfunctie te minimaliseren. Een herhaling laparotomie wordt uitgevoerd om elk vruchtzak bloot en een microultrasound onderzoek (VisualSonics VEVO 2100) van foetale cardiale functie wordt uitgevoerd. Placenta-insufficiëntie is duidelijk door een verhoogde pulsatility index of een afwezige of omgekeerde eind diastolische stroming van de arteria umbilicalis Doppler golfvorm. De ductus venosus en middelste cerebrale slagader Doppler wordt vervolgens onderzocht. Foetale echocardiografie wordt uitgevoerd door het opnemen B-modus, M-modus en stroomsnelheid golfvormen in laterale en apicale uitzicht. Offline berekeningen bepalen standaard M-modus cardiale variabelen, tricuspidalis en mitralisklep ringvlak systolische excursie, speckle tracking en rekanalyse, bewerkt hartspierprestatie index en vasculaire stroomsnelheid golfvormen van belang. Dit kleine diermodel van IUGR biedt daarom onderzoek in utero hartfunctie die consistent is met de huidige klinische praktijk en is daarom nuttig in een translationeel onderzoek instelling.

Introduction

De last van hart-en vaatziekten, die voortvloeit uit foetale intra-uteriene groeivertraging (IUGR) niet kan worden overschat. Het is de belangrijkste oorzaak van doodgeboorte na aangeboren afwijkingen. 1 IUGR verwijst naar een foetus die niet aan zijn groeipotentieel te bereiken en het is vaak een gevolg van placenta insufficiëntie. 2 In overlevenden, cardiovasculaire ziekte is duidelijk over de levensduur met myocarddysfunctie schijnbare in de kindertijd 3,4 en latere hypertensie 5, 6 diabetes en obesitas te ontwikkelen in het volwassen leven – alle cumulatieve cardiale risicofactoren van geboorte naar vroegtijdige dood van ischemische hartziekte 7.

Ontwikkelen van diermodellen om de maternale-foetale communicatie die IUGR en de daaropvolgende foetale reactie op verminderde beschikbaarheid substraat vast te karakteriseren is noodzakelijk als we om zowel beter inzicht in de pathofysiologie van IUGR-gerelateerde auto-diac impairment en cardio-beschermende strategieën om foetale en postnatale gezondheidszorg te verbeteren. In dit verband hebben veel verschillende modellen in verschillende soorten beschreven. 8 IUGR wordt vaak veroorzaakt door maternale onder voeding met lage eiwitdieet in knaagdieren, 9 chirurgische ablatie of ligatie van baarmoeder bloedstroom in knaagdieren en cavia 10 of occlusie van de umbilicalis bij schapen. 11 Het is echter duidelijk dat er geen model volledig recapituleert de menselijke IUGR. 12

In deze huidige methodologische studie, gebruikten we een goed gevalideerd aanpak van selectieve uteroplacentale vasculaire onderbreking in een konijn 13-16 die niet alleen produceert foetale cardiovasculaire responsen waargenomen met echografie klinisch 14, maar maakt het ook mogelijk de ondervraging van foetale hartfunctie met nieuwe echocardiografie behulp microultrasound technologie van de VisualSonics VEVO 2100. Terwijl de Doppler-echografie van fetoplacental schepen blijft de hoeksteen van de huidige prenatale bewaking van IUGR foetussen 17, wordt de functionele echocardiografie in toenemende mate gebruikt om nieuwe inzichten in de ziekte pathofysiologie en foetale welzijn te beoordelen. 18 Dienovereenkomstig, hier nemen we deze voorschotten uit klinisch onderzoek en beschrijf een diermodel dat havens niet alleen deze beeldvorming verfijning, maar biedt ook de experimenteel platform om mechanistische paden en nieuwe therapieën te onderzoeken.

Protocol

De volgende experimentele protocol wordt goedgekeurd door de Dier Ethische Commissie, Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, België. We volgden eerder beschreven chirurgische ingreep 13 waaronder een aantal methodologische veranderingen, vooral in anesthesieprocedure. 1. Induceren van intra-uteriene groeivertraging (IUGR) Tijd gedateerd zwangere konijnen (hybride Dendermonde en Nieuw-Zeeland White) zijn ondergebracht in afzonderlijke kooien op een 12/12 uur licht sche…

Representative Results

Een asymmetrische groei geremd foetus en placenta uteroplacentaire vasculaire ligatie wordt vergeleken met een normale controle foetus en placenta in figuur 1F. Asymmetrische groei wordt bevestigd door verminderde neonatale geboortegewicht en een verhoogde hoofdomtrek: buikomtrek verhouding met controles. Representatieve resultaten van foetoplacentaire Doppler studies zijn weergegeven in Figuur 2. Een normale lage weerstand patroon van positieve eind-diastolische stroming in een control…

Discussion

We hebben een eerder gevalideerde aanpak van chirurgisch verminderen uteroplacentaire bloedstroom in een konijn te IUGR 13-16 produceren en later foetale hartfunctie 14 onderzoeken naar microultrasound technologie en hartfunctie analyses beschikbaar zijn op de VisualSonics VEVO 2100 beschrijven gebruikt. De mogelijkheid om foetoplacentaire Doppler veranderingen van menselijke IUGR foetussen in een klein diermodel reproduceren en dan laat onderzoek van de hartfunctie met recent beschreven echocardio…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dit werk wordt ondersteund door een Hamilton-Fairley NHMRC Fellowship (RH, AL); Operationele Infrastructuur Support Program van de Victoriaanse regering (RH, EW) en de Marie Curie Industria-Academia partnerschap en Pathways subsidie ​​gesponsord door de Europese Commissie (ME, PD) . De auteurs willen graag Dr Andre Miyague, Dr Francesca Russo, mevrouw Rosita Kinnart en de heer Ivan Laermans bedanken voor hun technische expertise in de productie van deze video.

Materials

Name of Reagent/Material Company Catalog Number Comments
Ketamine Ceva Sante Animale http://www.ceva.com/en
Xylazine Ceva Sante Animale http://www.ceva.com/en
Depot Provera Pharmacia Upjohn
Penicillin G Kela Pharma http://www.kela.be
Lidocaine B Braun Medical http://www.bbraun.com/
Temgesic Schering-Plough http://www.merck-animal-health-usa.com/
Isolurane Isoba Vet; Abbott Laboratories Ltd http://www.abbottanimalhealth.com/index.html
Ethicon Johnson and Johnson http://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures
Ethicon Johnson and Johnson http://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures
Ethicon Johnson and Johnson http://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures
VEVO 2100 VisualSonics SN100-0032 http://www.visualsonics.com/
Aquasonic Gel Parker Laboratories 01 02 http://www.parkerlabs.com/ultrasound_products.html
Nellcor N-20PA Pulse oximeter Covidien http://www.nellcor.com/prod/PRODUCT.ASPX?S1=POX&S2=MON&id=282&V
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bukowski, R. Stillbirth and fetal growth restriction. Clin. Obstet. Gynecol. 53 (3), 673-680 (2010).
  2. American College of Obstetricians and Gynecologists. Intrauterine growth restriction. ACOG practice bulletin no. 12. 12, (2000).
  3. Crispi, F., Bijnens, B., et al. Fetal growth restriction results in remodeled and less efficient hearts in children. Circulation. 121 (22), 2427-2436 (2010).
  4. Cosmi, E., Visentin, S., Fanelli, T., Mautone, A. J., Zanardo, V. Aortic intima media thickness in fetuses and children with intrauterine growth restriction. Obstet. Gynecol. 114 (5), 1109-1114 (2009).
  5. Ojeda, N. B., Grigore, D., Alexander, B. T. Intrauterine growth restriction: fetal programming of hypertension and kidney disease. Adv. Chronic Kidney Dis. 15 (2), 101-106 (2008).
  6. Stocker, C. J., Arch, J. R., Cawthorne, M. A. Fetal origins of insulin resistance and obesity. Proc. Nutr. Soc. 64 (2), 143-151 (2005).
  7. Barker, D. J. Intrauterine programming of coronary heart disease and stroke. Acta Paediatr. Suppl. 423, 178-182 (1997).
  8. Anthony, R. V., Scheaffer, A. N., Wright, C. D., Regnault, T. R. Ruminant models of prenatal growth restriction. Reprod. Suppl. 61, 183-194 (2003).
  9. Woods, L. L., Weeks, D. A., Rasch, R. Programming of adult blood pressure by maternal protein restriction: role of nephrogenesis. Kidney Int. 65 (4), 1339-1348 (2004).
  10. Turner, A. J., Trudinger, B. J. A modification of the uterine artery restriction technique in the guinea pig fetus produces asymmetrical ultrasound growth. Placenta. 30 (3), 236-2340 (2009).
  11. Miller, S. L., Supramaniam, V. G., Jenkin, G., Walker, D., W, E. M., Wallace, Cardiovascular responses to maternal betamethasone administration in the intrauterine growth-restricted ovine fetus. Am. J. Obstet. Gynecol. 201 (6), 613.e1-613.e8 (2009).
  12. Barry, J. S., Rozance, P. J., Anthony, R. V. An animal model of placental insufficiency-induced intrauterine growth restriction. Semin. Perinatol. 32 (3), 225-2230 (2008).
  13. Eixarch, E., Figueras, F., et al. An experimental model of fetal growth restriction based on selective ligature of uteroplacental vessels in the pregnant rabbit. Fetal Diagn. Ther. 26 (4), 203-211 (2009).
  14. Eixarch, E., Hernandez-Andrade, E., et al. Impact on fetal mortality and cardiovascular Doppler of selective ligature of uteroplacental vessels compared with undernutrition in a rabbit model of intrauterine growth restriction. Placenta. 32 (4), 304-309 (2011).
  15. Eixarch, E., Batalle, D., et al. Neonatal neurobehavior and diffusion MRI changes in brain reorganization due to intrauterine growth restriction in a rabbit model. PLoS One. 7 (2), e31497 (2012).
  16. Figueroa, H., Lozano, M., et al. Intrauterine growth restriction modifies the normal gene expression in kidney from rabbit fetuses. Early Hum. Dev. , (2012).
  17. Alfirevic, Z., Stampalija, T., Gyte, G. M. Fetal and umbilical Doppler ultrasound in high-risk pregnancies. Cochrane Database Syst. Rev. (1), CD007529 (2010).
  18. Baschat, A. A. Examination of the fetal cardiovascular system. Semin. Fetal Neonatal. Med. 16 (1), 2-12 (2011).
  19. Rychik, J., Ayres, N., et al. American Society of Echocardiography guidelines and standards for performance of the fetal echocardiogram. J. Am. Soc. Echocardiogr. 17 (7), 803-810 (2004).
  20. Gnyawali, S. C., Roy, S., Driggs, J., Khanna, S., Ryan, T., Sen, C. K. High-frequency high-resolution echocardiography: first evidence on non-invasive repeated measure of myocardial strain, contractility, and mitral regurgitation in the ischemia-reperfused murine heart. J. Vis. Exp. (41), e1781 (2010).
  21. Forfia, P. R., Fisher, M. R., et al. Tricuspid annular displacement predicts survival in pulmonary hypertension. Am J Respir Crit Care Med. 174 (9), 1034-1041 (2006).
  22. Matos, J., Kronzon, I., Panagopoulos, G., Perk, G. Mitral annular plane systolic excursion as a surrogate for left ventricular ejection fraction. J. Am. Soc. Echocardiogr. 25 (9), 969-974 (2012).
  23. Cruz-Martinez, R., Figueras, F., et al. Normal reference ranges from 11 to 41 weeks’ gestation of fetal left modified myocardial performance index by conventional Doppler with the use of stringent criteria for delimitation of the time periods. Fetal Diagn. Ther. 32 (1-2), 79-86 (2012).
  24. Edwards, A., Baker, L. S., Wallace, E. M. Changes in umbilical artery flow velocity waveforms following maternal administration of betamethasone. Placenta. 24 (1), 12-16 (2003).
  25. Edwards, A., Baker, L. S., Wallace, E. M. Changes in fetoplacental vessel flow velocity waveforms following maternal administration of betamethasone. Ultrasound Obstet. Gynecol. 20 (3), 240-244 (2002).
  26. Neitzke, U., Harder, T., et al. Intrauterine growth restriction in a rodent model and developmental programming of the metabolic syndrome: a critical appraisal of the experimental evidence. Placenta. 29 (3), 246-254 (2008).
  27. Neitzke, U., Harder, T., Plagemann, A. Intrauterine growth restriction and developmental programming of the metabolic syndrome: a critical appraisal. Microcirculation. 18 (4), 304-311 (2011).
  28. Maulik, D., Mundy, D., Heitmann, E. Evidence-based approach to umbilical artery Doppler fetal surveillance in high-risk pregnancies: an update. Clin. Obstet. Gynecol. 53 (4), 869-878 (2010).
  29. Morrow, R. J., Adamson, S. L., Bull, S. B., Ritchie, J. W. Effect of placental embolization on the umbilical arterial velocity waveform in fetal sheep. Am. J. Obstet. Gynecol. 161 (4), 055-60 (1989).
  30. Kingdom, J. C., Burrell, S. J., Kaufmann, P. Pathology and clinical implications of abnormal umbilical artery Doppler waveforms. Ultrasound Obstet. Gynecol. 9 (4), 271-286 (1997).
  31. Van Mieghem, T., DeKoninck, P., Steenhaut, P., Deprest, J. Methods for prenatal assessment of fetal cardiac function. Prenat. Diagn. 29 (13), 1193-1203 (2009).
  32. Van Mieghem, T., Giusca, S., et al. Prospective assessment of fetal cardiac function with speckle tracking in healthy fetuses and recipient fetuses of twin-to-twin transfusion syndrome. J. Am. Soc. Echocardiogr. 23 (3), 301-308 (2010).
  33. Cruz-Martinez, R., Figueras, F., Hernandez-Andrade, E., Oros, D., Gratacos, E. Changes in myocardial performance index and aortic isthmus and ductus venosus Doppler in term, small-for-gestational age fetuses with normal umbilical artery pulsatility index. Ultrasound Obstet. Gynecol. 38 (4), 400-405 (2011).
  34. Comas, M., Crispi, F., Cruz-Martinez, R., Figueras, F., Gratacos, E. Tissue Doppler echocardiographic markers of cardiac dysfunction in small-for-gestational age fetuses. Am. J. Obstet. Gynecol. 205 (1), 57.e1-57.e6 (2011).
  35. Baschat, A. A. Venous Doppler evaluation of the growth-restricted fetus. Clin. Perinatol. 38 (1), 103-112 (2011).
  36. Hodges, R. J., Wallace, E. M. Mending a growth-restricted fetal heart: should we use glucocorticoids?. J. Matern. Fetal Neonatal. Med. , (2012).
  37. Miller, S. L., Chai, M., et al. The effects of maternal betamethasone administration on the intrauterine growth-restricted fetus. Endocrinology. 148 (3), 1288-1295 (2007).
  38. Palahniuk, R. J., Shnider, S. M. Maternal and fetal cardiovascular and acid-base changes during halothane and isoflurane anesthesia in the pregnant ewe. Anesthesiology. 41 (5), 462-472 (1974).
  39. Baumgartner, C., Bollerhey, M., Ebner, J., Laacke-Singer, L., Schuster, T., Erhardt, W. Effects of ketamine-xylazine intravenous bolus injection on cardiovascular function in rabbits. Can. J. Vet. Res. 74 (3), 200-208 (2010).
  40. Cruz-Martinez, R., Figueras, F., et al. Learning curve for Doppler measurement of fetal modified myocardial performance index. Ultrasound Obstet. Gynecol. 37 (2), 158-162 (2011).
  41. Germanakis, I., Gardiner, H. Assessment of fetal myocardial deformation using speckle tracking techniques. Fetal Diagn. Ther. 32 (1-2), 39-46 (2012).
  42. D’hooge, J., Heimdal, A. Regional strain and strain rate measurements by cardiac ultrasound: principles, implementation and limitations. Eur. J. Echocardiogr. 1 (3), 154-170 (2000).
  43. Flake, A. W., Villa, R. L., Adzick, N. S., Harrison, M. R. Transamniotic fetal feeding. II. A model of intrauterine growth retardation using the relationship of “natural runting” to uterine position. J. Pediatr. Surg. 22 (9), 816-819 (1987).

Tags

Fetal EchocardiographyPulsed-wave Doppler UltrasoundRabbit ModelIntrauterine Growth Restriction (IUGR)Placental InsufficiencyCardiac FunctionFetal AnesthesiaDoppler UltrasoundFetal Cardiac ImagingTranslational Research
check_url/50392?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Hodges, R., Endo, M., La Gerche, A., Eixarch, E., DeKoninck, P., Ferferieva, V., D’hooge, J., Wallace, E. M., Deprest, J. Fetal Echocardiography and Pulsed-wave Doppler Ultrasound in a Rabbit Model of Intrauterine Growth Restriction. J. Vis. Exp. (76), e50392, doi:10.3791/50392 (2013).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image