Transthoracic ekokardiografisk undersökning i kanin modell
Summary
Här beskriver vi steg för steg ett detaljerat protokoll för att utföra ekokardiografi i kaninmodellen. Vi visar hur man korrekt få de olika ekokardiografiska vyer och bilder flygplan, samt de olika Imaging lägen som finns i en klinisk ekokardiografi system rutinmässigt används hos människa och veterinär patienter.
Abstract
Stora djurmodeller som kanin är värdefulla för translationell preklinisk forskning. Kaniner har en liknande kardiell elektrofysiologi jämfört med människor och andra stora djurmodeller som hundar och svin. Dock har kanin modellen ytterligare fördelen av lägre underhållskostnader jämfört med andra stora djurmodeller. Den longitudinella utvärderingen av hjärtfunktionen som använder ekokardiografi, när den genomförs på lämpligt sätt, är en användbar metod för preklinisk bedömning av nya terapier vid hjärtsvikt med reducerad ejektionsfraktion (t. ex. hjärt förnyelse). En korrekt användning av detta icke-invasiva verktyg förutsätter att ett standardiserat provningsprotokoll genomförs enligt internationella riktlinjer. Här beskrivs, steg för steg, ett detaljerat protokoll som övervakas av veterinärmedicinska kardiologer för att utföra ekokardiografi i kanin modell, och visa hur man korrekt få de olika ekokardiografiska vyer och bilder flygplan, samt olika bildbehandlingsmetoder som finns i ett kliniskt ekokardiografi system som rutinmässigt används hos människor och veterinär patienter.
Introduction
Longitudinell utvärdering av hjärtfunktionen i stora djurmodeller är en robust forskningsmetodik som vanligen används för att bedöma effekterna av nya terapier för behandling av ischemisk och icke-ischemisk kardiomyopati. Bland de flera kardiovaskulära tekniker som finns tillgängliga för preklinisk forskning, ekokardiografi har använts i stor utsträckning på grund av dess icke-invasiva och bärbara egenskaper. I erfarna händer, ekokardiografi är också en mycket reproducerbar avbildning teknik för att studera hjärtats anatomi samt systoliskt och diastolisk funktion av hjärtat.
Stora prekliniska djurmodeller som grisar, hundar och kaniner är av största vikt för preklinisk translationell forskning1,2,3. Den potentiella nyttan av nya terapier såsom hjärt regenerativ medicin vid fastställandet av kardiomyopati kräver omfattande hypotesprövning i stora prekliniska modeller innan de kan övervägas för humant bruk2,4 . Jämfört med andra stora prekliniska modeller, kanin modellen erbjuder vissa fördelar, inklusive dess låga underhållskostnader, som är jämförbar med den för möss och råttor. Men i motsats till möss och råttor, ca+ 2 transportsystem och kardiell elektrofysiologi är liknande hos kaniner som hos människor, och de av andra stora djurmodeller såsom hundar och svin, vilket ökar den translationella potentialen hos kanin modell1,5. Därför har kaninen, som en stor experimentell preklinisk modell, en exceptionell balans mellan kostnad och reproducerbarhet för preklinisk translationell forskning.
Kaninen har den ytterligare fördelen av dess mottaglighet för ekokardiografisk avbildning med hjälp av kliniska ultraljud enheter rutinmässigt används hos människa och veterinär patienter, därmed dra nytta av överlägsenhet harmonisk avbildning och State-of-the-art Teknik. För detta, sektor givare (även känd som fas array) av relativt hög frekvens (upp till 12 MHz), såsom de som används i neonatal/Pediatric kardiologi, är att föredra. Ekokardiografisk undersökning i kaninprekliniska modellen möjliggör fullständig utvärdering av systolisk och diastolisk funktion med hjälp av flera vyer och olika lägen som finns i moderna ekokardiografiska enheter (t. ex. kontinuerlig vågdoppler (CWD), pulsad-vågdoppler (PWD) och vävnads doppleravbildning (TDI)).
Ekokardiografi är en operatörsberoende teknik och kräver därför omfattande utbildning och grundläggande kunskap om tekniken i enlighet med internationella riktlinjer. En del av denna utbildning kan underlättas med visualisering av videor som förklarar i detalj hur olika ekokardiografiska vyer kan erhållas. Uppnåendet av hög kompetens inom ekokardiografisk avbildning, samt utveckling av ett standardiserat protokoll och korrekt teknik, är avgörande för att minimera påverkan av operatören och för att generera tillförlitliga kvantitativa data, vilket krävs i rigorösa vetenskaplig forskning.
Vissa överväganden är nödvändiga när det gäller systemet och laboratorie inställningar som används för ekokardiografi i kaniner och andra stora djurmodeller. För en standard transtorakal ekokardiografisk utvärdering av hjärtats funktion måste ultraljudssystemet innehålla följande modaliteter: tvådimensionellt läge (B-läge eller 2D), rörelse läge (M-läge), färgdoppler samt CWD, PWD och TDI. Dessutom bör maskinen ha full hjärt analys och mätning programvara installerad, samt tillräckligt internt hårddiskutrymme för att lagra tillräckligt hög kvalitet digitala stillbilder och videoslingor för offline-analys. Vissa system använder linjära array givare; men för bästa avbildning av hjärtat, fasade array Sector givare med en liten Scan huvud diameter är att föredra, eftersom dessa möjliggör en lättare passage av ultraljud vågor genom den smala interkostal utrymmen. För kaniner använder vi relativt hög frekvensgivare (upp till 12 MHz). Placeringen av djuret för avbildning är av yttersta vikt för att förvärva bilder av god kvalitet. Sålunda, både höger och vänster laterala recumbent positioner rekommenderas att få alla standardavbildning plan under en ekokardiografisk undersökning. För detta, en tabell med ett snäpp som sammanfaller med hjärtområdet av bröstet är tillrådligt (figur 1a). Detta spårat bord underlättar tillgången med givaren till det område av bröstet som kommer att skannas, och därför tillåter fri rörlighet i handen av operatören whist bibehålla den bästa skannings positionen av djuret. Positionering djuret i en lateral recumbent position resulterar i en nedgång i hjärtat mot givaren och förhöjning av lungorna, samt bredda tillgången fönstret på ultraljud strålen genom interkostal utrymmen, vilket förbättrar övergripande avbildning kvalitet (figur 1a). Den ekokardiografiska undersökningen bör utföras på ett förblindat sätt och följa riktlinjerna i ekokardiografi kommittén för American College of veterinärmedicinska internmedicin och American Society of ekokardiografi/European Förening för kardiovaskulär avbildning6,7,8.
En del av vårt vetenskapliga team är förknippat med kardiologi vid ett veterinärmedicinskt undervisningssjukhus som dagligen deltar i veterinär patienter (t. ex. hundar och katter), för vilka den har relevant utbildning och ackreditering inom veterinärmedicinsk kardiologi och ekokardiografi, och dess olika avbildnings modaliteter, samt omfattande erfarenhet av att avbilda olika storlekar av djurpatienter och bröst-konformationer med denna teknik. Dessutom använder vi ofta ekokardiografi för longitudinell utvärdering av hjärtfunktionen i en kanin modell av kardiomyopati induceras av antracykliner9. Här beskriver vi ett steg för steg ekokardiografi protokoll för utvärdering av hjärtfunktionen med hjälp av en klinisk ultraljud enhet i en stor preklinisk modell som kanin. Detta protokoll är anpassat för aktuella internationella riktlinjer8, och innehåller praktiska rekommendationer baserade på våra egna erfarenheter i kliniska och experimentella miljöer.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi har beskrivit ett protokoll för ekokardiografisk undersökning av hjärt funktionsparametrar hos kanin, som representerar en stor preklinisk modell1,2,3. Den steg för steg-metod som beskrivs häri bör betraktas som vägledning, som med en kompletterande studie av de grundläggande principerna för ekokardiografi, och en grundläggande kunskap om ultraljud avbildning, kommer att hjälpa forskaren att få, genom praktik och …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes delvis av: Fundación Séneca, Agencia de Ciencia y Tecnología, Región de Murcia, Spanien (JT) (Grant Number: 11935/PI/09) och University of Reading, Storbritannien (AG, GB) (central finansiering). Finansiärer hade ingen roll i studiens utformning, datainsamling och analys, beslut om att publicera eller förberedelse av manuskriptet.
Materials
| Bluesensor | Medicotest | 13BY1062 | Disposable adhesive ECG lectrodes |
| Domtor (Medetomidine) | Esteve | CN 570686.3 | Veterinary prescription is necessary |
| HD11 XE Ultrasound System | Philips | 10670267 | Echocardiography system. |
| Heating Pad | Solac | CT8632 | |
| Imalgene (Ketamine) | Merial | RN 9767 | Veterinary prescription is necessary |
| Omnifix-F 1 ml syringe | Braun | 9161406V | |
| S12-4 | Philips | B01YgG | 4-12 MHz phase array transducer |
| Ultrasound Transmision Gel (Aquasone) | Parker laboratories Inc. | N 01-08 |
References
- Pogwizd, S. M., Bers, D. M. Rabbit models of heart disease. Drug Discovery Today Disease Models. 5, 185-193 (2008).
- Gandolfi, F., et al. Large animal models for cardiac stem cell therapies. Theriogenology. 75, 1416-1425 (2011).
- Harding, J., Roberts, R. M., Mirochnitchenko, O. Large animal models for stem cell therapy. Stem Cell Research & Therapy. 4, 23 (2013).
- Chong, J. J., Murry, C. E. Cardiac regeneration using pluripotent stem cells–progression to large animal models. Stem Cell Research. 13, 654-665 (2014).
- Del, M. F., Mynett, J. R., Sugden, P. H., Poole-Wilson, P. A., Harding, S. E. Subcellular mechanism of the species difference in the contractile response of ventricular myocytes to endothelin-1. Cardioscience. 4, 185-191 (1993).
- Sahn, D. J., DeMaria, A., Kisslo, J., Weyman, A. Recommendations regarding quantitation in M-mode echocardiography: results of a survey of echocardiographic measurements. Circulation. 58, 1072-1083 (1978).
- Thomas, W. P., et al. Recommendations for standards in transthoracic two-dimensional echocardiography in the dog and cat. Echocardiography Committee of the Specialty of Cardiology, American College of Veterinary Internal Medicine. Journal of Veterinary Internal Medicine. 7, 247-252 (1993).
- Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal Cardiovascular Imaging. 16, 233-270 (2015).
- Talavera, J., et al. An Upgrade on the Rabbit Model of Anthracycline-Induced Cardiomyopathy: Shorter Protocol, Reduced Mortality, and Higher Incidence of Overt Dilated Cardiomyopathy. BioMed Research International. 2015, 465342 (2015).
- Borkowski, R., Karas, A. Z. Sedation and anesthesia of pet rabbits. Clinical Techniques in Small Animal Practice. 14, 44-49 (1999).
- Cantwell, S. L. Ferret, rabbit and rodent anesthesia. The Veterinary Clinics of North America. Exotic Animal Practice. 4, 169-191 (2001).
- Giraldo, A., et al. Percutaneous intramyocardial injection of amniotic membrane-derived mesenchymal stem cells improves ventricular function and survival in non-ischaemic cardiomyopathy in rabbits. European Heart Journal. 36, 149 (2015).
- Giraldo, A., et al. Allogeneic amniotic membrane-derived mesenchymal stem cell therapy is cardioprotective, restores myocardial function, and improves survival in a model of anthracycline-induced cardiomyopathy. European Journal of Heart Failure. 19, 594 (2017).
- Bellenger, N. G., et al. Comparison of left ventricular ejection fraction and volumes in heart failure by echocardiography, radionuclide ventriculography and cardiovascular magnetic resonance; are they interchangeable?. European Heart Journal. 21, 1387-1396 (2000).
- Flachskampf, F. A., et al. Cardiac Imaging to Evaluate Left Ventricular Diastolic Function. Journal of the American College of Cardiology Cardiovascular Imaging. 8, 1071-1093 (2015).
