בחינת החזה הקרדיוגרפית במודל הארנב
Summary
כאן אנו מתארים, צעד אחר צעד, פרוטוקול מפורט לביצוע האקו במודל הארנב. אנו מראים כיצד להשיג בצורה נכונה את התצוגות ומטוסי ההדמיה השונים, כמו גם מצבי דימות שונים הזמינים במערכת אקו קלינית המשמשת באופן שגרתי בחולים אנושיים וטרינריים.
Abstract
מודלים גדולים של בעלי חיים כגון הארנב הם בעלי ערך למחקר טרום-קליני. הארנבים הם בעלי הפיזיולוגיה הקרדיולוגית הדומה לזו של בני האדם ושל מודלים גדולים של בעלי חיים כגון כלבים וחזירים. עם זאת, מודל הארנב יש יתרון נוסף של עלויות תחזוקה נמוכות בהשוואה לדגמים גדולים אחרים של בעלי חיים. הערכה האורך של תפקוד הלב באמצעות האקו, כאשר מיושם כראוי, היא מתודולוגיה שימושית להערכת טרום קליני של טיפולים חדשניים עבור אי ספיקת לב עם שבר הוצאה מופחתת (כגון התחדשות לב). השימוש הנכון בכלי שאינו פולשני זה דורש יישום של פרוטוקול בדיקה מתוקננת העוקב אחר ההנחיות הבינלאומיות. כאן אנו מתארים, צעד אחר צעד, פרוטוקול מפורט בפיקוח על ידי קרדיולוגים וטרינריים לביצוע התהודה במודל הארנב, ולהדגים כיצד להשיג בצורה נכונה את השקפות האקו-קרדיוגרפיות השונות ואת מטוסי ההדמיה, כמו גם את ה מצבי דימות שונים הזמינים במערכת אקו-קרדיוגרפיה קלינית המשמשת באופן שגרתי בחולים אנושיים וטרינריים.
Introduction
הערכה האורך של תפקוד הלב במודלים בעלי חיים גדולים היא מתודולוגיה מחקר חזקה נפוץ להערכת ההשפעות של טיפולים חדשניים לטיפול במחלת האיסכמי שריר הלב והאי. בין מספר טכניקות הדמיה לב וכלי דם זמין עבור מחקר טרום קליני, אקו קרדיוגרפיה כבר נעשה שימוש נרחב בשל מאפיינים שאינם פולשנית וניידים. בידיים מנוסה, האקו הוא גם טכניקת הדמיה מאוד מאוד מאוד לחקר האנטומיה הלב, כמו גם הסיסטולית פונקציה של הלב.
מודלים גדולים של בעלי חיים פרה-קליניים כגון חזירים, כלבים וארנבים, הינם בעלי חשיבות עליונה למחקר מעבר-קליני1,2,3. אכן, היתרון הפוטנציאלי של טיפולים חדשניים כגון רפואה רגנרטיבית לב בקביעת שריר הלב דורש בדיקות השערות נרחבות במודלים קדם קליניים גדולים לפני שהם יכולים להיחשב לשימוש אנושי2,4 . לעומת מודלים גדולים אחרים טרום קלינית, המודל ארנב מציע כמה יתרונות, כולל עלות אחזקה נמוכה שלה, אשר דומה לזה של עכברים וחולדות. עם זאת, בניגוד עכברים וחולדות, מערכת התחבורה Ca+ 2 ו אלקטרופיזיולוגיה הלב הם דומים בארנבים כמו אלה של בני אדם, ואלה של דגמים גדולים אחרים של בעלי חיים כגון כלבים וחזירים, ובכך להגדיל את הפוטנציאל הטרנסללוגי של הארנב דגם1,5. לכן, הארנב, כמו המודל הקליני הקדם ניסיוני גדול, יש איזון יוצא דופן של עלות והגנה עבור מחקר טרנסלפורמציה טרום קלינית.
הארנב יש יתרון נוסף של היכולת העצמית שלה עבור הדמיה אקו קרדיוגרפית באמצעות יחידות אולטרסאונד קליני בשימוש שגרתי אצל האדם וטרינרי חולים, ובכך לנצל את העליונות של הדמיה הרמונית והמדינה-of-the-art טכנולוגיה. לשם כך, מערכת הצירים (הידועה גם כמערך פאזה) של תדר גבוה יחסית (עד 12 מגה-הרץ), כגון אלה המשמשים בקרדיולוגיה/רפואת ילדים, מעדיפים. בדיקת האקו-קרדיגרפית במודל הפרה-קליני מאפשרת הערכה מלאה של התפקוד הסיסטולי והדיאסטולי באמצעות תצוגות מרובות ומצבים שונים הזמינים ביחידות האקו-קרדיוגרפיות המודרניות (למשל, גל מתמשך דופלר (CWD), פעמו גל דופלר (PWD), ו הדמיה דופלר רקמה (TDI)).
אקו-קרדיוגרפיה היא טכניקה תלוית-מפעיל ולכן דורשת הכשרה נרחבת וידע ליבה של הטכניקה בהסכמה עם הנחיות בינלאומיות. חלק מאימון זה ניתן להקל עם הדמיה של קטעי וידאו המסביר בפרוטרוט כיצד ניתן להשיג תצוגות שונות של האקו. השגת היכולות הגבוהות בהדמיה האקוקרדיוגרפית, כמו גם פיתוח פרוטוקול מתוקננת וטכניקה נכונה, חיוניים להפחתת ההשפעה של המפעיל ולהפקת נתונים כמותיים אמינים, כנדרש בתהליך קפדני מחקר מדעי.
כמה שיקולים נחוצים בנוגע למערכת ולהתקנת מעבדה המשמשת לשימוש לצורך הד בארנבים ובדגמים גדולים אחרים של בעלי חיים. עבור הערכה סטנדרטית בבית החזה, המערכת אולטרסאונד חייב לכלול את האופנים הבאים: מצב bi-מימדי (B-מצב או 2D), במצב תנועה (M-mode), צבע דופלר, כמו גם CWD, PWD ו TDI. יתר על כן, המכונה צריכה להיות ניתוח לב מלא ותוכנה מדידה מותקן, כמו גם מספיק שטח כונן קשיח פנימי לאחסן מספיק באיכות גבוהה דיגיטלי תמונות סטילס ולולאות וידאו לניתוח לא מקוון. מערכות מסוימות משתמשות במערכות הקצעה במערך ליניארי; עם זאת, עבור הדמיה הטובה ביותר של הלב, השלבים מהדרגה מערכת מתתמרים עם קוטר הראש הקטן לסרוק הם העדיפו, כי אלה מאפשרים מעבר קל יותר של גלי אולטרסאונד דרך החללים הבין מפרידים צרים. לארנבים, אנו משתמשים במתמרים בתדר גבוה יחסית (עד 12 מגה-הרץ). מיקומו של בעל החיים להדמיה הוא בעל חשיבות עליונה לרכישת תמונות באיכות טובה. לכן, עמדות שכיבה מימין ומשמאל מומלץ להשיג את כל מטוסי ההדמיה הסטנדרטיים במהלך בחינת האקו-קרדיוגרפית. בשביל זה, שולחן עם חריץ שעולה בקנה אחד עם אזור הלב של החזה מומלץ (איור 1A). טבלה זו מקלה על הגישה עם מתמר לאזור החזה כי ייסרקו, ולכן מאפשר ניידות חופשית של היד של המפעיל ולשמור על מיקום הסריקה הטובה ביותר של החיה. מיקום החיה בתנוחה שכיבה לרוחב תוצאות נפילה של הלב לעבר מתמר והעלאת הריאות, כמו גם הרחבת חלון הגישה של הקרן אולטרסאונד דרך החללים האינטרקוסטל, ובכך שיפור ההדמיה הכוללת איכות (איור 1A). יש לבצע את בדיקת האקו-קרדיוגרפית בצורה עיוורת ולעקוב אחר ההנחיות של ועדת האקו של המכללה האמריקנית לרפואה פנימית וטרינרית והחברה האמריקנית של אקו-קרדיוגרפיה/אירופה האגודה לדימות לב וכלי דם6,7,8.
חלק מהצוות המדעי שלנו משויך לשירות הקרדיולוגי של בית החולים להוראה וטרינרית המשתתף מדי יום למטופלים וטרינריים (כגון כלבים וחתולים), שעבורם יש לו את ההכשרה הרלוונטית וההסמכה בקרדיולוגיה וטרינרית האקו, ושיטות ההדמיה השונות שלה, כמו גם ניסיון רב בהדמיה בגדלים שונים של מטופלים בעלי חיים וקונמציות החזה עם טכניקה זו. בנוסף, אנו משתמשים בדרך כלל באמצעות אקו להערכת האורך של תפקוד הלב במודל של ארנבת של שריר הלב הנגרמת על ידי פחם9. כאן, אנו מתארים צעד אחר צעד פרוטוקול להערכת תפקוד הלב באמצעות יחידת אולטרסאונד קליני במודל קדם קליני גדול כגון הארנב. פרוטוקול זה מותאם להנחיות הבינלאומיות הנוכחיות8, וכולל המלצות מעשיות המבוססות על ההתנסויות שלנו בהגדרות הקליניות והנסיוניות.
Protocol
Representative Results
Discussion
התחלנו לתאר פרוטוקול לבדיקת אקו-קרדיוגרפית של פרמטרים של תפקוד הלב בארנב, המייצג מודל קדם-קליני גדול1,2,3. מתודולוגיה לשלב אחר שלב המתואר בזאת צריכה להיחשב הדרכה, אשר עם מחקר משלים של העקרונות הבסיסיים של האקו, וידע בסיסי של הדמיה אולטרסאונ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
העבודה הזאת היתה נתמכת בחלקו על ידי: הפונדה Séneca, אגנסיה דה Ciencia y Tecnología, מורסיה, ספרד (JT) (מספר גרנט: 11935/PI/09) ואוניברסיטת רידינג, בריטניה (AG, GB) (מימון מרכזי). לתורמים לא היה כל תפקיד בעיצוב הלמידה, איסוף נתונים וניתוח, החלטה לפרסם או הכנת כתב היד.
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).
