Cardiac pressione Volume Analysis Loop Utilizzando conduttanza Cateteri nei topi
Summary
Cardiac pressure-volume loop analysis is the most comprehensive way to measure cardiac function in the intact heart. We describe a technique to perform and analyze cardiac pressure volume loops, using conductance catheters.
Abstract
Cardiac pressure-volume loop analysis is the “gold-standard” in the assessment of load-dependent and load-independent measures of ventricular systolic and diastolic function. Measures of ventricular contractility and compliance are obtained through examination of cardiac response to changes in afterload and preload. These techniques were originally developed nearly three decades ago to measure cardiac function in large mammals and humans. The application of these analyses to small mammals, such as mice, has been accomplished through the optimization of microsurgical techniques and creation of conductance catheters. Conductance catheters allow for estimation of the blood pool by exploiting the relationship between electrical conductance and volume. When properly performed, these techniques allow for testing of cardiac function in genetic mutant mouse models or in drug treatment studies. The accuracy and precision of these studies are dependent on careful attention to the calibration of instruments, systematic conduct of hemodynamic measurements and data analyses. We will review the methods of conducting pressure-volume loop experiments using a conductance catheter in mice.
Introduction
Analisi del ciclo del volume pressione cardiaca fornisce informazioni dettagliate della funzione cardiaca e sono il gold standard per la valutazione funzionale 1. Mentre le tecniche di imaging come l'ecocardiografia o risonanza magnetica cardiaca forniscono misure funzionali, queste misure sono fortemente dipendenti dalle condizioni di carico. Misure indipendenti dal carico di contrattilità cardiaca e relax richiedono misure dinamiche della pressione ventricolare e rapporto di volume entro una gamma di precarico e postcarico. Questa comprensione della relazione pressione-volume nasce dal lavoro pionieristico di Sagawa e colleghi 2,3. Hanno dimostrato in ex vivo cuori canini perfusi che le misure contrattilità derivati ciclo pressione-volume erano indipendenti di condizioni di carico 4.
In vivo applicazione di queste analisi è diventato possibile con lo sviluppo di cateteri conduttanza nel 1980. Questo progresso tecnico ha permesso Kass e colleghi per eseguire pressione-volume l'analisi di circuiti negli esseri umani 5,6. La miniaturizzazione dei cateteri di conduttanza e miglioramenti nelle tecniche chirurgiche alla fine degli anni 1990 7 ha fatto l'analisi di roditore funzione cardiaca fattibile, consentendo studi genetici e farmacologici da eseguire. Questo progresso ha da portare alla diffusione di analisi del ciclo pressione-volume e ha generato una grande quantità di comprensione mammiferi fisiologia cardiaca.
Un concetto fondamentale l'uso di cateteri conduttanza e l'interpretazione dei dati ottenuti è il rapporto tra volume e conduttanza. Conduttanza è inversamente proporzionale alla tensione, che viene misurata utilizzando un catetere con elettrodi posti prossimalmente, solitamente poste sotto la valvola aortica, e distalmente, all'apice LV 8. Le variazioni di tensione o conduttanza sono misurate dai cambiamenti nel flusso di corrente da prossimale a distale dell'elettrodo. Anche se la pozza di sangue contribuisconos significativamente alla conduttanza, il contributo della parete ventricolare, definito conduttanza parallelo (V p), alla conduttanza misurata deve essere sottratto per ottenere misurazioni di volume LV assolute.
I metodi per eseguire questa correzione, chiamato calibrazione salina, sono discussi nel protocollo di seguito. La relazione matematica tra conduttanza e volume, descritto da Baan e colleghi, è che il volume = 1 / α; (ρ L 2) (GG p), dove α = campo uniforme fattore di correzione, ρ = resistività del sangue, L = distanza tra gli elettrodi, G = conduttanza e G p = conduttanza non sangue 9. Da segnalare, il campo fattore di correzione uniforme nei topi avvicina 1.0 a causa di piccoli volumi camera 10. Accoppiato con trasduttori di pressione, catetere conduttanza fornisce dati relativi alla pressione simultanea e di volume in tempo reale.
PRESSU cardiacari-analisi del volume presenta particolari vantaggi rispetto ad altre misure della funzione cardiaca, in quanto consentono di misurazione della funzione ventricolare indipendente dalle condizioni di carico e di frequenza cardiaca. Specifici indici cardiaci indipendenti dal carico di contrattilità includono: telesistolico relazione del volume di pressione (ESPVR), d P / d t max -end-diastolico relazione del volume, elastanza massimo (E max) e del precarico lavoro ictus recruitable (PRSW). Una misura indipendente dal carico di funzione diastolica è il volume di pressione rapporto fine diastole (EDPVR) 11. Il protocollo che segue descrive il comportamento di analisi del ciclo di volume pressione cardiaca, utilizzando sia un carotidea ed un approccio apicale. Mentre la metodologia per eseguire questi studi sono stati descritti in dettaglio in precedenza 8,11, rivedremo passaggi chiave per ottenere misurazioni della pressione volumi precisi, tra cui la correzione sia saline e la calibrazione provetta, e di fornire una dimostrazione visiva di thesprocedure e. La ricerca con animali effettuati per questo studio è stata gestita secondo protocolli approvati e ai regolamenti sul benessere degli animali di cura e l'uso degli animali Comitato Istituzionale del Duke University Medical Center.
Protocol
Representative Results
Discussion
Si descrive un metodo per l'analisi del ciclo perfoming pressione-volume utilizzando un catetere conduttanza nei topi, per ricavare analisi complete sia di contrattilità cardiaca e relax. Suga, Sagawa e colleghi utilizzati pressione-volume loop per definire le misure di contrattilità cardiaca, in particolare la pendenza della ESPVR, o l'elastanza telesistolico (es E), e E max. Elastance, definito dal rapporto di pressione a volume (P / V), varia in base alla durata della sistole. Durante …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è supportato dalla American Heart Association 14FTF20370058 (DMA) e NIH T32 HL007101-35 (DMA).
Materials
| AnaSed (xylazine) | Lloyd Laboratories | NADA no. 139-236 | Anesthetic |
| Ketaset (ketamine) | Pfizer | 440842 | Anesthetic |
| VIP3000 | Matrx Medical Inc. | Anesthesia machine | |
| Ventilator | Harvard Apparatus | Model 683 | Surgical Equipment |
| Tubing kit | Harvard Apparatus | 72-1049 | Surgical Equipment |
| Homeothermic Blanket | Kaz Inc. | 5628 | Surgical Equipment |
| Stereo microscope | Carl Zeiss Optical Inc. | Stemi 2000 | Surgical Equipment |
| Illuminator | Cole–Parmer | 41720 | Surgical Equipment |
| Dumont no. 55 Dumostar Forceps | Fine Science Tools Inc | 11295-51 | Surgical Instruments |
| Graefe forceps, curved | Fine Science Tools Inc | 11052-10 | Surgical Instruments |
| Moria MC31 forceps | Fine Science Tools Inc | 11370-31 | Surgical Instruments |
| Mayo scissors | Fine Science Tools Inc | 14512-15 | Surgical Instruments |
| Iris scissors | Fine Science Tools Inc | 14041-10 | Surgical Instruments |
| Halsey needle holder | Fine Science Tools Inc | 12501-13 | Surgical Instruments |
| Olsen–Hegar needle holder | Fine Science Tools Inc | 12002-12 | Surgical Instruments |
| spring scissors | Fine Science Tools Inc | 15610-08 | Surgical Instruments |
| disposable underpads | Kendall/Tyco Healthcare | 1038 | Surgical Supplies |
| Sterile gauze sponges, sterile | Dukal | 62208 | Surgical Supplies |
| Cotton-tipped applicators, sterile | Solon | 368 | Surgical Supplies |
| Surgical suture, silk, 6-0 | DemeTECH | FT-639-1 | Surgical Supplies |
| 1 cc Insulin syringes | Becton Dickenson | 329412 | Surgical Supplies |
| Access-9™ Hemostasis Valve | Merit Medical | MAP111 | Hemodynamic equipment |
| Sphygmomanometer | Baumanometer | 320 | Hemodynamic equipment |
| Millar PV system MPVS-300/400 or MPVS Ultra (includes calibration cuvette) | ADInstruments Inc | Hemodynamic equipment | |
| 1.4F conductance catheter | ADInstruments Inc | SPR-839 | Hemodynamic equipment |
| PowerLab 4/30 with Chart Pro | ADInstruments Inc. | ML866/P | Hemodynamic software |
| animal clipper | Wahl | 8787-450A | Miscellaneous |
| Intradermic tubing PE-10 (Becton Dickinson, cat. no. ) | Becton Dickenson | 427401 | Miscellaneous |
| Intradermic tubing PE-50 (Becton Dickinson, cat. no.) | Becton Dickenson | 427411 | Miscellaneous |
| Needle assortment (18, 25 and 30 gauge; Thomas Scientific) | Miscellaneous | ||
| 0.9% (wt/vol) sodium chloride injection, USP , cat. no. ) | Hospira | NDC no. 0409-4888-50 | Miscellaneous |
| Surgical tape | Miscellaneous | ||
| Alconox (Alconox Inc.) for catheter cleaning | ADInstruments Inc. | Miscellaneous |
Riferimenti
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