Hoogfrequente hoge resolutie Echocardiografie: eerste bewijs op niet-invasieve Herhaalde Maatregel van myocard Strain, contractiliteit, en mitralisinsufficiëntie in de Ischemie-reperfusie Murine Hart

Experimentele protocollen De volgende verschillende protocollen werden gebruikt om de haalbaarheid van de metingen gericht op het onderzoeken van de IR-muis hart niet-invasief vast te stellen. Baseline echocardiografische beeldvorming werd gevolgd door chirurgische inductie van ischemie-reperfusie (IR, protocol 1) die door echocardiografie gevolgd op verschillende tijdstippen tijdens het herstel van IR. Protocol 1. Left Anterior Descending (LAD) slagader IR: Chirurgische Procedure Man C57BL / 6 volwassen muizen (8-week oud; 24,5 ± 1,5 g, gemiddelde ± SD, Harlan Technologies, IN) werden gehouden onder standaard laboratorium woonomstandigheden met toegang tot voer en het drinken van water ad libitum. Muizen werden verdoofd met behulp van intraperitoneale injectie van een mengsel van ketamine (100 mg / kg) en xylazine (10mg/kg), gelegd op een warme chirurgische tafel, en geïntubeerd endotracheally. Een goede verdoving vliegtuig voor knaagdieren is afgeleid door een stopzetting van de teen knijpen reflexen en een vertraging van de ademhaling. Instrumenten werden gesteriliseerd via 70% ethanol wast en autoclaveren. Alle instrumenten die het steriele veld links werden ingebracht in een hot-bead instrument sterilisator gedurende 1 minuut voordat u verder gaat gebruiken. De muizen werden geventileerd (Harvard Apparatuur, Boston, MA) met behulp van lucht-mengsel bij isofluraan een passend tarief-en getijde-volume. Elektrofysiologie van het hart was gevolgd gedurende de operatie met behulp van een drie-lead ECG setup, en de veranderingen zijn opgenomen met behulp van PC-software Powerlab (AD Instruments). Het hart was toegankelijk via links thoracotomie. De linker long was ingetrokken om de toegang tot het hartzakje mogelijk te maken. De linker oorschelp werd verheven tot de coronaire slagader LAD, dat werd geïsoleerd met behulp van 7-0 Prolene hechtdraad gemonteerd op een taps toelopende naald bloot te leggen. De hechting was gespannen over een stuk van de PE-10 buizen tot omkeerbare ischemie veroorzaken. LAD werd afgesloten voor 60 minuten. Na 60 minuten werd de hechting vrijgegeven om voor reperfusie van het myocard gewonden. Na een succesvolle reperfusie, was de thorax gesloten met onderbroken 7-0 Prolene hechtingen en de huid incisie met 5-0 Prolene hechtingen. Gedurende de operatie, de lichaamstemperatuur werd gehandhaafd op 36,7 ± 0,5 ° C met behulp van een verwarmde chirurgische tafel en bewaakt met een rectale thermische sonde. De ischemische episode-oorzaken bleke kleur van LV myocard dat visueel kan worden gewaardeerd. Thorax was gesloten, gehecht, en tracheale tube was verbroken waardoor de muis te ademen op zijn eigen. Het dier werd vervolgens terug naar zijn kooi en geplaatst op een verwarmingsblok ingesteld op 37 ° C. Wanneer het herstel was voltooid, werd het dier terug naar de knaagdieren vivarium apparaat voorafgaand aan de echocardiografische beeldvorming. Alle procedures werden goedgekeurd door de Institutional Laboratory Animal Care en gebruik Committee (ILACUC) van de Ohio State University. Protocol nr. 2. M-mode imaging protocol voor de bepaling van de hartfunctie en de opsporing van wandbeweging afwijking Voor de beoordeling van radiale en longitudinale veranderingen in de hartfunctie en wandbeweging afwijkingen, voerden we pre-IR-imaging met hoge frequentie, hoge resolutie ultrasound scanner (Visual Sonics Inc, Toronto, Canada). Standaard M-mode echocardiografie parameters zoals muur afmetingen, werden volumes bij systole, diastole en het slagvolume, ejectiefracties (EF), fractionele verkorting (FS), cardiac output (CO), en interne diameters in systole en diastole, beoordeeld aan de hand in gebouwde M-mode protocol op elk tijdstip (pre-IR, dag 3 en dag 7). Protocol nr. 3. VevoStrain Speckle tracking algorithme protocol B-mode-films werden verworven en onderworpen aan proces met behulp van ingebouwde VevoStrain algoritme om stam analyses uit te voeren. Dit maakt beoordeling van de snelheid, verplaatsing, spanning en reksnelheid via afzonderlijke radio buttons die in de interface van het geven van interactieve percelen en de M-modus beelden samen met de gegevens waarden die werd gedaan door te klikken op de gewenste iconen in het control panel. Speckle Tracking Beoordeling van de stammen 2-D grijstinten cine loops werden verworven in de LV korte-as uitzicht op een frame rate van> 275 frames / s. Voor elk experiment werden ten minste drie achtereenvolgende cardiale cycli opgenomen en digitaal opgeslagen op een harde schijf voor offline analyse op een werkstation. We gebruikten een speckle-tracking algoritme opgenomen in Vevo2100. De stam analyse werd uitgevoerd door dezelfde getrainde waarnemer. De regio van belang was overtrokken over een dwarsdoorsnede van de ventrikel op de afbeelding die overeenkomt met de minimale endocardiale gebied. De software-algoritme vervolgens automatisch verdeeld de LV korte-as te bekijken in zes segmenten voor spikkel volgen gedurende de hartcyclus. De tracking kwaliteit was toen visueel geïnspecteerd en, indien het was bevredigend voor ten minste vijf segmenten, het opsporen was te aanvaardenEd. Protocol nr. 4. Doppler flowmeting protocol Om de mitralisklep insufficiëntie te bestuderen en de mate van verandering van LV systolische bloeddruk (dP / dt) te berekenen, werd Doppler flow detectie-protocol gebruikt. Voor dit doel werden power Doppler snelheid van de bloedstroom profielen verkregen door het plaatsen van de sonde op de mitralisklep regurgitant jet en aorta jet. Beeldvorming van snelheid van de bloedstroom werd gevolgd door meting van waarden van de parameters, zoals piek-en gemiddelde snelheid, piek te verkrijgen en drukgradiënten, snelheid tijdsintegraal, en de tijd betekenen. Voor de berekening van dP / dt, was mitralisklep regurgitant snelheidsprofiel gebruikt om de snelheid te meten op vroege systole (steilste helling van het snelheidsprofiel te laden afhankelijkheid te minimaliseren) en de overeenkomstige tijd van de helling. Tot slot, Bernoulli s vergelijking op voorwaarde dat de snelheid druk bekering tot het tempo van de stijging van de systolische druk te bepalen. Echocardiografische Data Acquisition Muizen werden afgebeeld in een bewuste toestand bij een kamertemperatuur van 37 ° C met een verminderde omgevingslicht, terwijl in handen van een ervaren handler in een gevoelig linker decubitus positie. Het hart was afgebeeld in de 2-D-modus in het parasternale lange-en korte-as gedachten met een diepte-instelling van 1,0 cm en met een frame rate van ≥ 270 frames / s. Een M-mode beeld is verkregen bij een sweep snelheid van 200 mm / s. Alle metingen werden uitgevoerd volgens de richtlijnen van de American Society of echocardiografie. Beeldvorming werd uitgevoerd in bewuste muizen, samen met tandem de registratie van het elektrocardiogram. Einde systole werd gedefinieerd als de minimale LV gebied. Segmentaal S circ en S rad curves werden vervolgens geconstrueerd door het integreren van juiste signalen vanaf het eind-diastolische punten en vervolgens gemiddeld om de gemiddelde segmentale rek curves te verkrijgen. End-systolische stammen werden vervolgens verkregen uit de gemiddelde rek curve. Representatieve resultaten Twee-dimensionale films verworven bij hoge frame rate (8 kHz) werden gebruikt om hoge kwaliteit myocardiale stam te schatten. Twee-dimensionale elastograms (stam beelden), alsmede de stam profielen als een functie van de tijd geholpen waarderen de functionele gevolgen van IR. De hierboven genoemde aanpak heeft geleid tot de betrouwbare detectie van de volgende parameters: Standaard IR Outcomes (vaak gemeld in de literatuur) linker ventrikel (LV) samentrekking letsel schaadt de samentrekking en ontspanning in het hart leidt tot functieverlies veranderingen in LV kamer gebied en massa (hypertrofie) LV ontspanning van isovolumetric fasen van zowel pre-IR en post-IR van de kloppende harten gecompromitteerd sector-wise wandbeweging turbulentie van de bloedstroom patroon zoals blijkt uit de kleur Doppler films en snelheidsprofielen LV vorm van veranderingen in de richting bolvorm gecompromitteerd ejectiefractie verzwakt fractionele verkorting Unieke post-IR uitkomsten (Nooit eerder gerapporteerd in een muizen-IR-instelling, maar waarvan bekend is van klinisch belang zijn bij de mens) effectieve regurgitant opening (ERO) een fundamentele maatstaf van valvulaire incompetentie verminderde myocard stammen (omtrek als radiaal) een fundamentele mate van myocardiale kracht en anatomische deformatie asynchronie in LV sectoren een fundamentele maatstaf voor de inherente eigenschappen periodieke pompen van het hart wandbeweging en symmetrie veranderingen in de omvang en richting van vectoren aantonen van grootte, richting en symmetrie op de betrokken site dimensie van de mitralisklep en de aorta veranderingen in de interne diameters van de mitralisklep opening en de aorta mitralisinsufficiëntie terugstroom van het bloed van LV naar links atrium door onvolledige sluiting van de mitralisklep folders sector-wise veranderingen in de omvang van de radiale (SRAD) en omtrek (Scir) stam veranderingen in de stam tarieven, samen met de gemarkeerde variatie in hun veranderende patronen ten opzichte van pre-IR-data synchroniciteit van LV sectoren verdeeld volgens de American Society of Echocardiografie vereniging van ventriculaire mechanische synchroniciteit met de myocard stijfheid en verminderde myocard kracht zoals beoordeeld door de tissue Doppler imaging en belasting veranderingen in de omvang en richting van vectoren getoond in films afbeelden gecompromitteerde beweging (langzame en asymmetrische) van de IR-betrokken site een binnendiameter van mitralisklep orifijs en aorta Fig. . 1i myocardiale rek meting: eind-diastole volledige ontspanning aangetoond door kortste vectoren (M1) Fig. . 1ii myocardiale rek meting: LV is aanbestedende getoond door de lengte en richting van de vectoren, heeft de verwonding site (groene punt) beperkt contractie (M2) Fig. . 1iii myocardiale rek meting: eind-systole, full krimp blijkt uit kortste vectoren (M3) Fig. . 1iv myocardiale rek gemeten: lengte-as op diastole (M4) Fig. 1v myocardiale radiale belasting (S rad) meting:. De kleurcode curves vertegenwoordigen de stam bij respectievelijke gekleurde punten in beelden van Fig1.i-iv (M5) Fig. 1vi myocardiale omtrek stam (S CIR) meting:. De kleurcode curves vertegenwoordigen de stam bij respectievelijke gekleurde punten in beelden van Fig1.i-iv (M6) Figuur 1. B-mode-films visualiseren van end-diastole (ED) en de eind-systole (ES) en veranderingen in LV kamer grootte van post-IR. B-modus beelden naar linker ventrikel (LV) omtrek stam (S circ) en radiale strain (S rad) vast te stellen door twee-dimensionale speckle tracking echocardiografie. VevoStrain speckle tracking algoritme om vectoren beeltenis van de omvang en richting van de beweging van de hartspier, axiale en parasternale lange as uitzicht op het aantonen van de vectoren op de verwonding site van de verminderde myocard te observeren. Radiale en longitudinale stammen op een baseline muis en een muis na de IR day7. De kleur gecodeerde stam profielen met verschillende kleur gecodeerd punten in sites op het myocard van de baseline (pre-IR) en behandeld (post-IR, day7) harten. LV-linker ventrikel, RV-rechter ventrikel, S rad-radiale strain, S cir-omtrek stam. Figuur 2. Myocard sectorale synchroniciteit. Analyses op basis van de stam data pre-en post-IR. LV verdeeld in zes sectoren (1 = achterste basale, 4 = voorste basale, 2 = posterior midden, 5 = anterior mid, 3 = posterior apex, 6 = anterior apex) volgens de American Society of echocardiografie. Validatie van ventriculaire mechanische synchroon aan de associatie te zien met myocard stijfheid zoals beoordeeld door de tissue Doppler imaging en spanning. Kleurgecodeerde image paneel dat de sectoren 1-6 met waarden voor de tijd van de piek op de overeenkomstige sectoren in milliseconden. Radiale en longitudinale synchroniciteiten voorzien voor pre-en post-IR IR in termen van grafieken. De kleuren op de grafieken overeenkomen met de kleuren van de betreffende sectoren. Fig. . 3i anatomische afmetingen: mitralisinsufficiëntie opening met een diameter in muizen hart (blauwe lijnen met herhaalde metingen), monster volume in aorta (gele lijnen) (M8) Fig. 3ii. Regurgitant stroom profielen in de muis het hart, de bovenste en onderste vooruit achteruit debiet bij mitralisklep (M9) Fig. 3iii. Aorta stromen snelheid van profielen in de muis het hart (M10) Fig. 3iV. Regurgitant opening op mitralisklep, Ao = aorta, LA = linker atrium, LV = linker ventrikel, r = straal (M11) Figuur 3. Mitralisklep V regurgitant fractie (RF). Echocardiografische image paneel voor het meten van regurgitant fractie (RF). Meting van de aorta diameter (AOD) en de mitralisklep doorlaat diameter (MVD) met plaatsing van het monster volume in de regurgitant jet en de aorta. Deze metingen vormen de regurgitant snelheid profielen en opgaande aorta stromen, waarin snelheid profielen boven en onder de uitgangswaarde geven vooruit en achteruit de bloedstroom naar de LV en terug naar links atrium. RF (in%) berekening met behulp van de formule, RF = MV CSA * VTI van MV jet in diastole – Ao CSA * VTI van Ao jet op systole) * 100 / MV CSA * VTIvan de MV. Kwantificering van regurgitant fractie met de regurgitant fractie in het post-IR muizen indicator om uitgebraakt mitralisklep. Veranderingen in de mitralisklep effectieve regurgitant opening (ERO) post-IR te wijten aan bolvorm van LV. Vertegenwoordiger van kleur Doppler beelden beeltenis van het bloed stroomt van links atrium naar de LV. Vergrote doorbloeding orifice geeft turbulente stroming en de toegenomen abnormale stroomsnelheid. ERO aangeeft valvulaire incompetentie. De stroomsnelheid aliased. De pulserende golf wordt gebruikt als om te profiteren bij het bepalen van de overgang van laminaire naar turbulente stroming. ERO berekend met de formule, ERO = Flow / Vmax = 2 π r2 Va / Vmax, Va = Aliasing snelheid, r = straal opening, Vmax = maximale snelheid. Fig. 4i. Meting van de functionele parameters in de pre-IR-muis. Zachte software berekent de parameters door het traceren, rode verticale lijn = diastole, groene verticale lijn systole (M12) Fig. 4ii. Meting van de functionele parameters in post-IR-muis. Zachte software berekent de parameters door het traceren, rode verticale lijn = diastole, groene verticale lijn systole (M13) Figuur 4. De snelheid van verandering van de systolische druk (dP / dt): pre-en post-IR. Correlatie van de ejectiefractie (EF) met dP / dt. Image-paneel dat een M-mode van waaruit de elementaire functionele metingen verricht. De discriminatie van het hart contractiliteit in de tijd; bar grafieken die dP / dt post-IR. Aangeeft meting van een parameter geeft klinische informatie naar de andere. Figuur 5. Korte as film tonen pre-IR-stam meting. Echocardiografische film verkregen uit de parasternale uitzicht op het hart op de morfologie in de muis hart pre-IR te visualiseren. Figuur 6. Korte as film tonen post-IR LV strain metingen Vertegenwoordiger axiale filmpje van een muis LV terug te voeren op endocard het aantonen van de weefsel stam vectoren met vijf specifieke punten in als meting. Figuur 7. Parasternale lange-axis kleur Doppler film Color Doppler film te tonen van het bloed gepompt van links atrium door de mitralisklep in de LV tijdens diastole en het bloed wordt gepompt via de aorta bij systole fase van het hart met de richting van de stroming blauwe kleur weg en rode kleur aan (BART) het echoapparaat.