Vurdering af Højre ventrikels struktur og funktion i musemodel med lungepulsåren Konstriktion af Transtorakal Ekkokardiografi

Summary

Højre ventrikel (RV) dysfunction er afgørende for patogenesen af ​​hjertekarsygdomme, men begrænsede metoder er til rådighed for evalueringen. Nylige fremskridt inden for ultralydsscanning giver en noninvasiv og præcis mulighed for langsgående RV undersøgelse. Heri vi detaljeret en trin-for-trin ekkokardiografisk metoden i en murin model RV trykoverbelastning.

Abstract

Nye kliniske data understøtter den opfattelse, at RV dysfunktion er kritisk for patogenesen af kardiovaskulær sygdom og hjertesvigt ^1-3. Desuden er RV signifikant påvirket hos lungesygdomme såsom pulmonal hypertension (PAH). Desuden RV er bemærkelsesværdigt følsom over for hjerte-sygdomme, herunder venstre ventrikel (LV) dysfunktion, valvulær sygdom eller RV infarkt ^4. For at forstå den rolle, RV i patogenesen af ​​hjertelidelser, en pålidelig og ikke-invasiv metode til at få adgang til RV strukturelt og funktionelt er afgørende.

En ikke-invasiv transtorakal ekkokardiografi (TTE) baseret metode blev etableret og valideret til overvågning dynamiske ændringer i RV struktur og funktion i voksne mus. At pålægge RV stress, ansat vi en kirurgisk model af lungepulsåren konstriktion (PAC) og målte RV respons over en 7-dages periode ved hjælp af en højfrekvent ultralyd microimagingsystem. Skinopererede mus blev anvendt som kontroller. Billederne blev optaget i let bedøvede mus ved baseline (før operation), dag 0 (umiddelbart efter kirurgi), dag 3 og dag 7 (post-kirurgi). Data blev analyseret offline ved hjælp af software.

Adskillige akustiske vinduer (B, M, og Color Doppler modes), som konsekvent kan opnås i mus, tilladt for pålidelig og reproducerbar måling af RV struktur (herunder RV vægtykkelse, slutdiastolisk og slut-systolisk dimensioner) og funktion ( fraktioneret område ændring, fraktioneret afkortning, PA peak hastighed og maksimale trykgradient) i normale mus og efter PAC.

Ved hjælp af denne metode blev tryk-gradient som følge af AKP nøjagtigt målt i real-tid ved hjælp af Color Doppler-tilstand og var sammenlignelig med direkte målinger tryk udført med en Millar high-fidelity microtip kateter. Tilsammen viser disse data, at RV målinger opnået fra forskellige komplimentary visninger ved hjælp af ekkokardiografi er pålidelige, reproducerbare og kan give indsigt vedrørende RV struktur og funktion. Denne metode vil muliggøre en bedre forståelse af den rolle, RV kardiel dysfunktion.

Introduction

Historisk set har prognostisk vurdering af hjertesvigt fokuseret på LV, som er let at billedet via ekkokardiografi. Talrige undersøgelser af LV struktur og funktion ved hjælp af ekkokardiografi har ført til etableringen af normale værdier for LV struktur og funktion ^1,5,6. Målinger af LV størrelse og systolisk funktion opnået fra todimensionelle og Color Doppler billeder er af stor betydning, da de tillader visuel afgrænsning af rum og geometri i stor detalje for LV ^7. M-Mode er ofte brugt til at måle LV dimensioner og fraktioneret forkortelse (FS) i mus. Inter-observatør og variabilitet intra-observatør er lave for målinger diameter ved hjælp af denne funktion, men væg tykkelse målinger tendens til at være ganske variabel ^7. Impulsdopplersystemet med farve (PW eller Color Doppler) er blevet brugt til at vurdere valvulært tilbageløb ^8,9.

Svarende til LV, RV spiller en vigtig rolle, og er en væsentlig predictor sygelighed og dødelighed i patienter ramt af hjerte-sygdom ^1,7,10. Imidlertid er ekkokardiografisk vurdering af RV selv udfordrende på grund af sin komplekse form ^5,11 og retrosternale position, som blokerer ultralydsbølger ^8,9. RV er en halvmåne formet struktur indpakning omkring LV og har en kompleks anatomi med tynde vægge, der er vant til lavt tryk og modstandsdygtighed over for pulmonale kar ^6. For at overvinde forhøjet vaskulær modstand (PVR), RV først øges i størrelse og gennemgår hypertrophies. I kroniske sygdomme som pulmonal hypertension eller pulmonal vaskulær sygdom, RV undergår progressiv dilatation, i sidste ende resulterer i forringelse af systolisk og diastolisk funktion ^4,5,10.

Ekkokardiografi spiller en vigtig rolle i screening og diagnosticering af PAH trods nogle begrænsninger til stede i sin klinisk diagnostisk kapacitet. Den største fordel vedTTE ligger i, at det er ikke-invasiv, og at den kan udføres på let sederet eller endog bevidste dyr ^9. TTE giver også et rimeligt skøn over PA pres, samt en løbende vurdering af ændringer i RV struktur og funktion ^12,13. På grund af tekniske fremskridt i TTE, som omfatter udvikling af højfrekvente mekaniske sonder, så aksial opløsning på omkring 50 um i en dybde på 5-12 mm høje frame rates (højere end 300 frame / sek), og høje målehastigheder , ekkokardiografi er et valg værktøj til billeddannelse den hastigt ordregivende små mellemstore mus hjerte ^8,11.

Longitudinal overvågning af RV-funktion ved hjælp af flere synspunkter, herunder 2-dimensionelle (2D) kort og lang akse, M-mode og Doppler akustiske vinduer giver supplerende information af RV anatomi og funktion. Kollektivt, denne metode tillader fuldstændig langsgående vurdering af RV hæmodynamik i fysiologi og patologisk indstilling <sup> 4,7.

Heri giver vi en detaljeret trin-for-trin metode at bruge noninvasive TTE at karakterisere RV anatomiske og funktionelle ændringer sekundært til AKP i mus.

Protocol

Kirurgisk procedure Opnå 8 uger gammel mand C57BL / 6 mus og akklimatisere sig i en uge før eventuelle eksperimentelle procedurer udføres. Forud for billedbehandling, er lungepulsåren okklusion udført som beskrevet tidligere 14 i overensstemmelse med AVMA retningslinjer og godkendt IACUC protokoller. Ekkokardiografiske Images Acquisition og Målinger Alle forkortelser er opsummeret i tabel 1. 1.. Paraster…

Representative Results

I denne undersøgelse blev baseline ekkokardiografi udført 48 timer inden operationen. Musene blev randomiseret i to grupper. Musene fik lungepulsåren tillukning (PAC) og humbug operationer (Sham). Ekkokardiografi blev udført på dag 0, 3 og 7 efter kirurgisk procedure. Dyrene blev aflivet umiddelbart efter den sidste ekkokardiografi og hjerter blev høstet for histologisk vurdering. Kateterisering blev gennemført i undergruppe (n = 3 og 2 for dag 0 og 7, henholdsvis) af PAC-mus til måling RVSP via trykkateter. </p…

Discussion

Vi viser, at TTE giver en følsom og reproducerbar metode til rutinemæssig vurdering af RV struktur og funktion i mus. Før fremkomsten af TTE, undersøgelser af RV i høj grad fokuseret på RVSP måling via højre hjerte kateterisation, en terminal og invasiv procedure ^6,9,11,17.

Tidligere rapporter har beskrevet en række forskellige teknikker til at udføre højre hjerte målinger ^{3,4,11,17-19.} Men de fleste af tidligere undersøgelser rapporteret RV størrelse og s…

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