Beoordeling van de rechter ventrikel structuur en functie in een muismodel van longslagader Vernauwing door Transthoracale Echocardiografie
Summary
Rechterventrikel (RV) disfunctie is cruciaal voor het ontstaan van hart-en vaatziekten, maar beperkt voorhanden zijn voor de evaluatie ervan. Recente ontwikkelingen in de echografie zorgen voor een niet-invasieve en accurate optie voor longitudinale RV studie. Hierin hebben we een stap-voor-stap echocardiografische onder toepassing van een muizenmodel van drukoverbelasting detail.
Abstract
Opkomende klinische gegevens ondersteunen het idee dat RV disfunctie is essentieel voor de pathogenese van cardiovasculaire ziekte en hartfalen 1-3. Bovendien is de RV significant beïnvloed bij longziekten zoals pulmonale hypertensie (PAH). Bovendien, de RV opmerkelijk gevoelig cardiale ziekten, waaronder linker ventrikel (LV) dysfunctie, valvulaire ziekte of RV infarct 4. Om de rol van RV in de pathogenese van hartziekten begrijpen, betrouwbare en niet-invasieve methode om structureel en functioneel naar de RV essentieel.
Een niet-invasieve trans-thoracale echocardiografie (TTE) gebaseerde methode werd opgesteld en gevalideerd voor het toezicht op dynamische veranderingen in RV structuur en functie bij volwassen muizen. RV stress te leggen, hebben we gebruik gemaakt van een chirurgische model van pulmonale arteriële vernauwing (PAC) en de gemeten RV respons over een periode van 7 dagen met een hoge frequentie ultrasoon microimagingsysteem. Schijn-geopereerde muizen werden als controles. Beelden werden in licht verdoofde muizen verworven bij aanvang (voor de operatie), dag 0 (onmiddellijk na de ingreep), dag 3 en dag 7 (na de operatie). De gegevens werden geanalyseerd met behulp van offline software.
Verschillende akoestische vensters (B, M, en Color Doppler modes), die consistent kan worden verkregen bij muizen, toegestaan betrouwbare en reproduceerbare meting van RV structuur (waaronder RV wanddikte, eind-diastolische en eind-systolische dimensie) en functie ( fractionele gebied verandering, fractionele verkorting, PA pieksnelheid, en piekdruk gradiënt) in normale muizen en na PAC.
Met deze methode werd de druk-gradiënt gevolg van PAC nauwkeurig gemeten in real-time met Color Doppler modus en was vergelijkbaar met directe drukmetingen uitgevoerd met een Millar hifi microtip katheter. Tezamen bieden deze gegevens tonen aan dat RV metingen verkregen uit verscheidene complimentary bekeken met behulp van echocardiografie zijn betrouwbaar, reproduceerbaar en kan inzichten ten aanzien van RV structuur en functie te geven. Deze methode zal een beter begrip van de rol van RV cardiale dysfunctie inschakelen.
Introduction
Historisch gezien, prognostische evaluatie van hartfalen heeft zich gericht op de LV, die gemakkelijk te afbeelding via echocardiografie. Talrijke studies op LV structuur en functie met behulp van echocardiografie hebben geleid tot de vaststelling van de normale waarden voor LV structuur en functioneren 1,5,6. Metingen van LV grootte en systolische functie verkregen uit twee-dimensionale en Color Doppler beelden zijn van groot belang is, omdat de visuele afbakening van vakken en geometrie in groot detail voor de LV 7. M-modus wordt vaak gebruikt voor het meten LV afmetingen en fractionele verkorting (FS) bij muizen. Inter-observer en intra-observer variabiliteit zijn laag voor metingen diameter met deze modus, maar wanddiktemetingen neiging nogal variabel 7 te zijn. Gepulst Doppler met kleur (PW of Color Doppler) is gebruikt om valvulaire regurgitatie 8,9 evalueren.
Net als LV, de RV speelt een belangrijke rol en is een belangrijke predictor van morbiditeit en mortaliteit bij patiënten die lijden aan hart-ziekte 1,7,10. Echter, echocardiografische evaluatie van RV inherent uitdagend vanwege de complexe vorm 5,11 en zijn retrosternale positie dat blokkeert de ultrasone golven 8,9. RV is een halvemaanvormige structuur wikkelen rond de LV en heeft een complexe anatomie met dunne muren die zijn gewend aan lage druk en weerstand tegen longvaatbed 6. Tot verhoogde vasculaire weerstand (PVR) te overwinnen, de RV eerste in omvang toeneemt en ondergaat hypertrofieën. Bij chronische ziekten zoals pulmonale hypertensie of pulmonaire vasculaire ziekte, RV ondergaat progressieve dilatatie, uiteindelijk resulterend in de verslechtering van de systolische en diastolische functie 4,5,10.
Echocardiografie speelt een belangrijke rol bij de screening en diagnose van PAH ondanks beperkingen aanwezig zijn in de klinische diagnostische mogelijkheden. Het belangrijkste voordeel vanTTE hierin gelegen dat het niet-invasief en kan gemakkelijk worden uitgevoerd op verdoofd of zelfs bewust dieren 9. TTE biedt ook een redelijke schatting van de PA druk, evenals een voortdurende evaluatie van de veranderingen in RV structuur en functie 12,13. Als gevolg van de technische vooruitgang in de TTE, die de ontwikkeling van hoogfrequente mechanische probes bevatten, waardoor axiale resolutie van ongeveer 50 micrometer op een diepte van 5-12 mm, hoge frame rates (groter dan 300 frames / sec), en een hoge sampling rates , echocardiografie is een keuze instrument voor de beeldvorming van de snel aanbestedende kleine formaat muizenhart 8,11.
Longitudinale monitoring van RV functie met behulp van meerdere weergaven, inclusief 2-dimensionale (2D) korte en lange as, M-modus en Doppler akoestische ramen zorgen voor aanvullende informatie van RV anatomie en functie. Collectief, deze methode maakt het mogelijk volledige longitudinale beoordeling van RV hemodynamiek in de fysiologie en pathologische instelling <sup> 4,7.
Hierin geven we een gedetailleerde stap-voor-stap methode van het gebruik van niet-invasieve TTE RV anatomische en functionele veranderingen secundair aan PAC in muizen te karakteriseren.
Protocol
Representative Results
Discussion
We zien dat TTE verschaft een gevoelige en reproduceerbare methode voor routinematige beoordeling van RV structuur en functie bij muizen. Vóór de komst van TTE, studies van de RV grotendeels gericht op RVSP meting via rechter hart catheterisatie, een terminal en invasieve procedure 6,9,11,17.
Voorafgaande rapporten hebben een verscheidenheid aan technieken beschreven voor het uitvoeren van juiste hart metingen 3,4,11,17-19. De meerderheid van de eerdere studies RV gro…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij danken Fred Roberts en Chris White voor voorbeeldige technische ondersteuning. Wij danken Brigham Women's Hospital Cardiovascular Physiology Core voor het verstrekken van de instrumentatie en de fondsen voor dit werk. Dit werk werd mede ondersteund door NHLBI verleent HL093148, HL086967 en HL 088533 (RL), K99HL107642 en de Stichting Ellison (SC).
Materials
| High Frequency Ultrasound | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo 2100 | |
| High-frequency Mechanical Transducer | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | MS250, MS550D, MS400 | |
| Millar Mikro Pressure Catheter | Millar | SPR-1000 |
References
- Anavekar, N. S., et al. Usefulness of right ventricular fractional area change to predict death, heart failure, and stroke following myocardial infarction (from the VALIANT ECHO Study). Am. J. Cardiol. 101, 607-612 (2008).
- Berger, R. M., Cromme-Dijkhuis, A. H., Witsenburg, M., Hess, J. Tricuspid valve regurgitation as a complication of pulmonary balloon valvuloplasty or transcatheter closure of patent ductus arteriosus in children < or = 4 years of age. Am. J. Cardiol. 72, 976-977 (1993).
- Marwick, T. H., Raman, S. V., Carrio, I., Bax, J. J. Recent developments in heart failure imaging. JACC Cardiovasc. Imaging. 3, 429-439 (2010).
- Souders, C. A., Borg, T. K., Banerjee, I., Baudino, T. A. Pressure overload induces early morphological changes in the heart. Am. J. Pathol. 181, 1226-1235 (2012).
- Karas, M. G., Kizer, J. R. Echocardiographic assessment of the right ventricle and associated hemodynamics. Prog. Cardiovasc. Dis. 55, 144-160 (2012).
- Lindqvist, P., Calcutteea, A., Henein, M. Echocardiography in the assessment of right heart function. Eur. J. Echocardiogr. 9, 225-234 (2008).
- Rudski, L. G., et al. Guidelines for the echocardiographic assessment of the right heart in adults: a report from the American Society of Echocardiography endorsed by the European Association of Echocardiography, a registered branch of the European Society of Cardiology, and the Canadian Society of Echocardiography. J. Am. Soc. Echocardiogr. 23, 685-713 (2010).
- Scherrer-Crosbie, M., Thibault, H. B. Echocardiography in translational research: of mice and men. J. Am. Soc. Echocardiogr. 21, 1083-1092 (2008).
- Thibault, H. B., et al. Noninvasive assessment of murine pulmonary arterial pressure: validation and application to models of pulmonary hypertension. Circ. Cardiovasc. Imaging. 3, 157-163 (2010).
- Polak, J. F., Holman, B. L., Wynne, J., Right Colucci, W. S. ventricular ejection fraction: an indicator of increased mortality in patients with congestive heart failure associated with coronary artery disease. J. Am. Coll. Cardiol. 2, 217-224 (1983).
- Tanaka, N., et al. Transthoracic echocardiography in models of cardiac disease in the mouse. Circulation. 94, 1109-1117 (1996).
- Benza, R., Biederman, R., Murali, S., Gupta, H. Role of cardiac magnetic resonance imaging in the management of patients with pulmonary arterial hypertension. J. Am. Coll. Cardiol. 52, 1683-1692 (2008).
- Lang, R. M., et al. Recommendations for chamber quantification. Eur. J. Echocardiogr. 7, 79-108 (2006).
- Tarnavski, O., McMullen, J. R., Schinke, M., Nie, Q., Kong, S., Izumo, S. Mouse cardiac surgery: comprehensive techniques for the generation of mouse models of human diseases and their application for genomic studies. Physiol. Genomics. 16, 349-360 (2004).
- Schulz-Menger, , et al. Standardized image interpretation and post processing in cardiovascular magnetic resonance: Society for Cardiovascular Magnetic Resonance (SCMR) Board of Trustees Task Force on Standardized Post Processing. J. Cardiovasc. Magn. Reson. 15, 35 (2013).
- Williams, R., et al. Noninvasive ultrasonic measurement of regional and local pulse-wave velocity in mice. Ultrasound Med. Biol. 33, 1368-1375 (2007).
- Senechal, M., et al. A simple Doppler echocardiography method to evaluate pulmonary capillary wedge pressure in patients with atrial fibrillation. Echocardiography. 25, 57-63 (2008).
- Frea, S., et al. Echocardiographic evaluation of right ventricular stroke work index in advanced heart failure: a new index. J. Card. Fail. 18, 886-893 (2012).
- Pokreisz, P. Pressure overload-induced right ventricular dysfunction and remodelling in experimental pulmonary hypertension: the right heart revisited. Eur. Heart J. Suppl. , H75-H84 (2007).
- Bauer, M., et al. Echocardiographic speckle-tracking based strain imaging for rapid cardiovascular phenotyping in mice. Circ. Res. 108, 908-916 (2011).
