Transthoracisch ECHO Cardiografisch onderzoek in het konijn model
Summary
Hier beschrijven we stap voor stap een gedetailleerd protocol voor het uitvoeren van echocardiografie in het konijn-model. We laten zien hoe de verschillende echocardiografische weergaven en beeldvormings vlakken correct kunnen worden verkregen, evenals de verschillende beeldvormings modi die beschikbaar zijn in een klinisch echocardiografie systeem dat routinematig wordt gebruikt bij menselijke en veterinaire patiënten.
Abstract
Grote diermodellen zoals het konijn zijn waardevol voor translationeel preklinisch onderzoek. Konijnen hebben een soortgelijke cardiale elektrofysiologie in vergelijking met die van de mens en die van andere grote diermodellen zoals honden en varkens. Het model konijn heeft echter het extra voordeel van lagere onderhoudskosten in vergelijking met andere grote diermodellen. De longitudinale evaluatie van de hartfunctie met behulp van echocardiografie, wanneer op de juiste wijze geïmplementeerd, is een nuttige methodologie voor de preklinische beoordeling van nieuwe therapieën voor hartfalen met een verminderde ejectiefractie (bijv. cardiale regeneratie). Het juiste gebruik van deze niet-invasieve tool vereist de implementatie van een gestandaardiseerd examen protocol volgens internationale richtlijnen. Hier beschrijven we stap voor stap een gedetailleerd protocol onder toezicht van veterinaire cardiologen voor het uitvoeren van echocardiografie in het konijn-model, en laten zien hoe de verschillende echocardiografische views en imaging Planes correct kunnen worden verkregen, evenals de verschillende beeldvormings modi beschikbaar in een klinisch echocardiografie systeem dat routinematig wordt gebruikt bij menselijke en veterinaire patiënten.
Introduction
Longitudinale evaluatie van de hartfunctie in grote diermodellen is een robuuste onderzoeksmethode die vaak wordt gebruikt voor de beoordeling van de effecten van nieuwe therapieën voor de behandeling van ischemische en niet-ischemische cardiomyopathie. Onder de verschillende cardiovasculaire beeldvormingstechnieken beschikbaar voor preklinisch onderzoek, echocardiografie is uitgebreid gebruikt vanwege de niet-invasieve en draagbare kenmerken. In ervaren handen is echocardiografie ook een zeer reproduceerbare beeldvormings techniek om cardiale anatomie te bestuderen, evenals systolische en diastolische functie van het hart.
Grote preklinische diermodellen zoals varkens, honden en konijnen, zijn van essentieel belang voor preklinisch translationeel onderzoek1,2,3. Het potentiële voordeel van nieuwe therapieën zoals cardiale regeneratieve geneeskunde in de setting van cardiomyopathie vereist immers uitgebreide hypothese testen in grote preklinische modellen voordat ze kunnen worden overwogen voor menselijk gebruik2,4 . In vergelijking met andere grote preklinische modellen biedt het konijnen model enkele voordelen, waaronder de lage onderhoudskosten, die vergelijkbaar zijn met die van muizen en ratten. In tegenstelling tot muizen en ratten zijn het CA+ 2 -transportsysteem en de cardiale elektrofysiologie echter vergelijkbaar bij konijnen als die van mensen, en die van andere grote diermodellen zoals honden en varkens, waardoor het translationele potentieel van het konijn toeneemt model1,5. Daarom heeft het konijn, als een groot experimenteel preklinisch model, een uitzonderlijk evenwicht tussen kosten en reproduceerbaarheid voor preklinisch translationeel onderzoek.
Het konijn heeft het bijkomend voordeel van zijn geschiktheid voor echocardiografische beeldvorming met behulp van klinische ultrasone eenheden die routinematig worden gebruikt bij menselijke en veterinaire patiënten, waardoor gebruik wordt gemaakt van de superioriteit van harmonische beeldvorming en State-of-the-art Technologie. Hiervoor hebben sector transducers (ook bekend als Phase array) van relatief hoge frequentie (tot 12 MHz), zoals die worden gebruikt in neonatale/pediatrische cardiologie, de voorkeur. Echocardiografisch onderzoek in het preklinische model van konijnen maakt de volledige evaluatie van de systolische en diastolische functie mogelijk met behulp van meerdere views en verschillende modi beschikbaar in moderne echocardiografische eenheden (bijv. continue Golf Doppler (CWD), Pulsed-Wave Doppler (PWD), en weefsel Doppler Imaging (TDI)).
Echocardiografie is een operator afhankelijke techniek en vereist daarom uitgebreide training en kern kennis van de techniek in overeenstemming met internationale richtlijnen. Een deel van deze training kan worden vergemakkelijkt met de visualisatie van Video’s waarin gedetailleerd wordt uitgelegd hoe verschillende echocardiografische views kunnen worden verkregen. De verwezenlijking van een hoge competentie in echocardiografische beeldvorming, evenals de ontwikkeling van een gestandaardiseerd protocol en de juiste techniek, zijn essentieel om de invloed van de exploitant te minimaliseren en betrouwbare kwantitatieve gegevens te genereren, zoals vereist in strenge wetenschappelijk onderzoek.
Sommige overwegingen zijn nodig met betrekking tot het systeem en laboratorium Setup gebruikt voor echocardiografie bij konijnen en andere grote dierlijke modellen. Voor een standaard transthoracale ECHO cardiografische evaluatie van de hartfunctie, moet het ultrasone systeem de volgende modaliteiten bevatten: bi-dimensionale modus (B-modus of 2D), bewegings modus (M-modus), kleur Doppler, evenals CWD, PWD en TDI. Bovendien moet de machine volledige cardiale analyse-en meetsoftware hebben geïnstalleerd, evenals voldoende interne ruimte op de harde schijf om voldoende digitale stilstaande beelden en video lussen van hoge kwaliteit op te slaan voor offline analyse. Sommige systemen gebruiken lineaire array transducers; echter, voor de beste beeldvorming van het hart, gefaseerde array sector transducers met een kleine scan hoofd diameter hebben de voorkeur, omdat deze een gemakkelijkere passage van de ultrasone golven door de nauwe intercostale ruimten toestaan. Voor konijnen gebruiken we relatief hoge frequentie transducers (tot 12 MHz). De positie van het dier voorbeeld vorming is van het allergrootste belang om beelden van goede kwaliteit te verwerven. Zo worden zowel rechter-als linker laterale ligposities aanbevolen om alle standaard beeldvormings vlakken te verkrijgen tijdens een echocardiografisch onderzoek. Hiervoor is een tafel met een inkeping die samenvalt met het hart gebied van de borstkas aan te raden (Figuur 1a). Deze getande tafel vergemakkelijkt de toegang met de transducer tot het gebied van de borstkas dat zal worden gescand, en zorgt daarom voor vrije mobiliteit van de hand van de machinist die de beste scan positie van het dier handhaaft. Positionering van het dier in een laterale liggende positie resulteert in een val van het hart naar de transducer en de hoogte van de longen, evenals verbreding van het toegangsvenster van de ultrasone straal door de intercostale ruimten, waardoor de algehele beeldvorming wordt verbeterd kwaliteit (Figuur 1a). Het echocardiografisch onderzoek dient te worden uitgevoerd op een blinde manier en volgens de richtlijnen van de echocardiografie Commissie van het American College of veterinaire interne geneeskunde en de American Society of echocardiografie/European Koppeling voor cardiovasculaire beeldvorming6,7,8.
Een deel van ons wetenschappelijk team wordt geassocieerd met de cardiologie dienst van een veterinair onderwijzend ziekenhuis dat dagelijks aanwezig is bij diergeneeskundige patiënten (bijv. honden en katten), waarvoor het de relevante opleiding en accreditatie heeft in de veterinaire cardiologie en echocardiografie, en de verschillende beeldvormings modaliteiten, evenals uitgebreide ervaring in het beeldvorming van verschillende maten van dier patiënten en thoracische conformaties met deze techniek. Daarnaast gebruiken we vaak echocardiografie voor longitudinale evaluatie van de hartfunctie in een konijnen model van cardiomyopathie geïnduceerd door antracyclines9. Hier beschrijven we een stap voor stap echocardiografie protocol voor evaluatie van de hartfunctie met behulp van een klinische ultrasone eenheid in een groot preklinisch model zoals het konijn. Dit protocol is aangepast voor de huidige internationale richtlijnen8, en bevat praktische aanbevelingen op basis van onze eigen ervaringen in klinische en experimentele instellingen.
Protocol
Representative Results
Discussion
We hebben een protocol beschreven voor het echocardiografisch onderzoek van cardiale functieparameters in het konijn, dat een groot preklinisch model1,2,3vertegenwoordigt. De stap voor stap methodologie die hierin wordt beschreven, moet worden beschouwd als leidraad, die met een complementaire studie van de basisprincipes van echocardiografie, en een basiskennis van ultrasone beeldvorming, zal helpen de onderzoeker te verkrijgen…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd deels gesteund door: Fundación Séneca, Agencia de Ciencia y Tecnología, Región de Murcia, Spanje (JT) (subsidie nummer: 11935/PI/09) en de Universiteit van Reading, Verenigd Koninkrijk (AG, GB) (centrale financiering). De financiers hadden geen rol in het studie ontwerp, het verzamelen en analyseren van gegevens, het besluit om te publiceren of de voorbereiding van het manuscript.
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).
