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

Fetal ekokardiografi och pulserande våg Doppler Ultrasound in en kanin Modell av intrauterin tillväxthämning

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

Vi beskriver undersökning av fostrets hjärtfunktion med modern funktionell fetal ekokardiografi och fetoplacental Doppler ultraljud använder VisualSonics VEVO 2100 microultrasound i ett kirurgiskt inducerad modell av intrauterin fosterdöd tillväxt begränsning i en kanin.

Abstract

Fostrets intrauterin tillväxthämning (IUGR) resulterar i onormal hjärtfunktion Detta framgår antenatally grund av framsteg inom fetoplacental Doppler ultraljud och fetal ekokardiografi. Alltmer dessa avbildningsmetoder anställs kliniskt undersöka hjärtfunktion och bedöma välbefinnande i livmodern, och därmed vägledande tidpunkt för födelse beslut. Här använde vi en kanin modell av IUGR som möjliggör analys av hjärtfunktionen i ett kliniskt relevant sätt. Använda isofluran inducerad anestesi IUGR kirurgiskt vid gestationsålder dag 25 genom att utföra en laparotomi, utsätta bicornuate livmodern och därefter ligering 40-50% av uteroplacental fartyg som levererar varje fostersäcken i en enda livmoderhornet. Den andra hornet i kanin bicornuate livmodern fungerar som intern kontroll foster. Sedan, efter återvinning vid gestationsålder dag 30 (fullgångna), genomgår samma kanin undersökning av fostrets hjärtfunktion. Anestesi inducerades med ketamine och xylazin intramuskulärt, därefter upprätthålls av en kontinuerlig intravenös infusion av ketamin och xylazin att minimera iatrogen effekter på fostrets hjärtfunktion. En upprepad laparotomi utförs för att exponera varje fostersäcken och en microultrasound undersökning (VisualSonics VEVO 2100) av fostrets hjärtfunktion utförs. Placental insufficiens framgår av en upphöjd pulsatility index eller en frånvarande eller omvänt slutdiastoliska flöde av navelartär Doppler vågform. Ductus venosus och mellersta cerebral artär Doppler undersöks sedan. Fostrets ekokardiografi utförs av inspelning B-läge, läge M och flödeshastighet vågformer i sidled och apikala vyer. Offline beräkningar fastställa standardformulär M-mode hjärt variabler, tricuspid och mitralis ringformad planet systoliskt utflykt, speckle spårning och stam analys, modifierad myocardial prestanda index och vaskulär flödeshastighet vågformer av intresse. Denna lilla djurmodell av IUGR ger därför undersökning av i utero hjärtfunktion som är förenligt med gällande klinisk praxis och är därför användbar i en translationell forskning inställning.

Introduction

Bördan av kardiovaskulär sjukdom som resulterar från fostrets intrauterin tillväxt begränsning (IUGR) kan inte överskattas. Det är den vanligaste orsaken till dödfödsel efter medfödda avvikelser. 1 IUGR hänvisar till ett foster som inte når sin tillväxtpotential och är ofta ett resultat av placenta insufficiens. 2 I överlevande, är hjärt ohälsa tydlig över livslängden med myokarddysfunktion uppenbar i spädbarnsåldern och barndomen 3,4 och efterföljande hypertoni 5, diabetes 6, och fetma utvecklas i vuxenlivet – alla ackumulerade riskfaktorer för hjärtsjukdom från födseln till för tidig död i ischemisk hjärtsjukdom 7.

Utveckla djurmodeller för att karakterisera moder och foster kommunikation som etablerar IUGR och den efterföljande fostrets reaktion på minskad substrat tillgänglighet är nödvändigt om vi ska kunna både bättre förstå patofysiologin vid IUGR-relaterad bildiak leverfunktion och för att utveckla hjärt-skyddande strategier för att förbättra fetal och postnatal vård. I detta avseende har många olika modeller över olika arter beskrivits. Åtta IUGR vanligen induceras av maternal undernäring med en låg proteindiet i gnagare, 9 kirurgisk ablation eller ligering av blodflöde i livmodern hos gnagare och marsvin 10 eller ocklusion av navelartär hos får. 11 Det är emellertid uppenbart att ingen modell recapitulates fullo mänskliga IUGR. 12

I det här aktuella metodologiska studien, använde vi en väl validerad metod för selektiv uteroplacental vaskulär avbrott i en kanin 13-16 som inte bara producerar foster kardiovaskulära reaktioner observerats med ultraljud kliniskt 14, men också tillåter förhör av fostrets hjärtfunktion med ny ekokardiografi med microultrasound teknik av VisualSonics VEVO 2100. Medan Doppler ultraljud av fetoplacental fartyg förblir hörnstenen i nuvarande antenatal övervakning av IUGR foster 17, är funktionell ekokardiografi alltmer utnyttjas för att ge nya insikter i sjukdomen patofysiologi och bedöma fostrets välbefinnande. 18 Följaktligen, här tar vi dessa förskott från klinisk forskning och beskriva en djurmodell som hamnar inte bara denna bildbehandling finess men ger också experimentell plattform för att undersöka mekanistiska vägar och nya behandlingsmetoder.

Protocol

Följande experimentella protokoll godkändes av Animal etikkommittén, Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, Belgien. Vi följde tidigare beskrivits kirurgiskt ingrepp 13 inklusive vissa metodologiska förändringar, särskilt i anestesi förfarande. Ett. Induktion Intrauterin tillväxthämning (IUGR) Tid daterad dräktiga kaniner (hybrid Dendermonde och Nya Zealand White) förvaras i enskilda burar på en 12/12 h ljus schema med tillgång till vatten och standard ka…

Representative Results

En asymmetrisk tillväxt begränsas fostret och moderkakan från uteroplacental vaskulär lige jämförs med en normal kontroll fostret och moderkakan i figur 1F. Asymmetrisk tillväxt bekräftas av minskad neonatal födelsevikt och ökad huvudomfång: buken omkrets förhållande till kontrollerna. Representativa resultat från fetoplacental Doppler studier visas i fig 2. En normal lågt motstånd mönster av positiv slutdiastoliska flöde i en kontroll foster visas. Med progressiva ök…

Discussion

Vi har använt ett tidigare validerat tillvägagångssätt av kirurgiskt minska uteroplacentala blodflödet i en kanin för framställning IUGR 13-16 och senare undersöker fostrets hjärtfunktion 14 att beskriva microultrasound teknik och hjärtfunktion analys tillgänglig på VisualSonics VEVO 2100. Förmågan att reproducera fetoplacental Doppler förändringar av mänskliga IUGR foster i en liten djurmodell och att sedan tillåta undersökning av hjärtfunktionen med nyligen beskrivna ekokardio…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Detta arbete stöds av en Hamilton-Fairley NHMRC Fellowship (RH, AL), den viktorianska regeringens driftsinfrastruktur Support Program (RH, EW) och Marie Curie Industria-Academia partnerskap och vägar bevilja sponsras av Europeiska kommissionen (ME, PD) . Författarna vill tacka Dr Andre Miyague, Dr Francesca Russo, Rosita Kinnart och Mr Ivan Laermans för sin tekniska expertis i att producera den här videon.

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