Alta frecuencia de alta resolución Ecocardiografía: Primera evidencia sobre la no-invasivo medida repetida de la tensión de miocardio, la contractilidad y la insuficiencia mitral en el corazón por isquemia-reperfusión murino

Protocolos experimentales Los protocolos siguientes se utilizaron para establecer la viabilidad de las medidas encaminadas a investigar el corazón murino IR de forma no invasiva. Imágenes ecocardiográficas basales fue seguida por la inducción quirúrgica de la isquemia-reperfusión (IR, protocolo 1), que fue seguido por ecocardiografía en múltiples puntos de tiempo durante la recuperación de IR. Protocolo 1. Descendente anterior izquierda (LAD) IR: Procedimiento quirúrgico Masculino C57BL / 6 ratones adultos (8 semanas de edad, 24,5 ± 1,5 g, media ± DE; Tecnologías de Harlan, IN) se mantuvieron en condiciones estándar de laboratorio de viviendas con acceso a comida y agua potable ad libitum. Los ratones fueron anestesiados mediante inyección intraperitoneal de una mezcla de ketamina (100 mg / kg) y xilazina (10mg/kg), establecido en una mesa quirúrgica caliente, y fue intubado por vía endotraqueal. Plano anestésico adecuado para los roedores se deduce por el cese de los reflejos pizca dedo y una disminución de la respiración. Los instrumentos fueron esterilizados a través de lavados de etanol al 70% y el autoclave. Cualquier instrumento que dejó el campo estéril se inserta en un esterilizador de instrumentos en caliente de cuentas por 1 minuto antes de su uso continuado. Los ratones fueron ventilados (Harvard Apparatus, Boston, MA) con aire isoflurano mezcla a un ritmo adecuado y el volumen corriente. Electrofisiología cardíaca fue monitoreada a través de la cirugía utilizando una configuración de tres derivaciones, y los cambios se registraron con PC Powerlab software (Instrumentos AD). El corazón se accede a través de una toracotomía izquierda. El pulmón izquierdo se retrae para permitir el acceso al pericardio. La aurícula izquierda fue elevado a exponer la arteria coronaria LAD, el cual fue aislado utilizando sutura de Prolene 7-0 montado en una aguja cónica. La sutura se ha reforzado por un pedazo de tubo de PE-10 para inducir isquemia reversible. LAD se ocluida durante 60 minutos. Después de 60 minutos, la sutura fue lanzado para permitir la reperfusión del miocardio lesionado. Tras la reperfusión exitosa, el tórax se cerró con suturas interrumpidas 7-0 Prolene, así como la incisión de la piel con suturas de Prolene 5-0. A lo largo de la cirugía, la temperatura corporal se mantuvo a 36,7 ± 0,5 ° C con una mesa quirúrgica con calefacción y control con una sonda térmica rectal. El episodio isquémico provoca coloración pálida de la LV miocardio que puede ser apreciada visualmente. Tórax se cerró, se sutura, y el tubo traqueal se ha desconectado el ratón que permite a respirar por sí mismo. El animal fue devuelto a su jaula y se coloca en un calentador ajustado a 37 º C. Una vez que la recuperación fue completa, el animal fue devuelto a la unidad de viveros de roedores antes de imágenes ecocardiográficas. Todos los procedimientos fueron aprobados por el Cuidado de Animales de Laboratorio institucional y el empleo (ILACUC) de la Universidad Estatal de Ohio. Protocolo n º 2. Modo M protocolo para la determinación de la función cardiaca y detección de movimiento de la pared anormalidad Para evaluar los cambios radial y longitudinal de la función cardíaca y anormalidades movimiento de la pared, se realizó un pre-IR de imagen con alta frecuencia, un escáner de ultrasonido de alta resolución (Visual Sonics Inc., Toronto, Canadá). Estándar en modo M parámetros ecocardiográficos tales como las dimensiones de la pared, el volumen a un volumen sístole, diástole y la apoplejía, la fracción de eyección (FE), fracción de acortamiento (FS), el gasto cardíaco (CO), y un diámetro interno en la sístole y la diástole, se evaluó a través de -M-construido el modo de protocolo en cada momento (pre-IR, los días 3 y 7). Protocolo n º 3. VevoStrain Speckle protocolo de seguimiento de algoritmo Modo de películas de serie B fueron adquiridos y sometidos a proceso utilizando incorporado VevoStrain algoritmo para realizar análisis de tensión. Esto permite la evaluación de la velocidad, desplazamiento, tensión y velocidad de deformación a través de botones de radio separada prevista en la interfaz de dar diagramas interactivos y las imágenes en modo M, junto con los valores de datos, que se llevó a cabo haciendo clic en los iconos que desee en el panel de control. Moteado de evaluación de seguimiento de las cepas 2-D en escala de grises bucles de cine fueron adquiridos en el VI de eje corto a una velocidad de> 275 frames / s. Para cada experimento, por lo menos tres ciclos cardíacos consecutivos fueron registrados y almacenados digitalmente en un disco duro para su análisis fuera de línea en una estación de trabajo. Se utilizó un algoritmo de speckle-tracking incorporado en Vevo2100. El análisis de las cepas se realizó por el mismo observador entrenado. La región de interés se superponen a través de una sección transversal del ventrículo en la imagen correspondiente a la zona del endocardio mínimo. El algoritmo de software se divide automáticamente la LV eje corto en seis segmentos de speckle seguimiento a lo largo del ciclo cardíaco. Seguimiento de la calidad era entonces una inspección visual y, si es satisfactoria por lo menos cinco segmentos, el rastreo se aceptaned. Protocolo n º 4. Doppler de medición de flujo del protocolo Para el estudio de la regurgitación de la válvula mitral y para calcular la tasa de cambio de la presión arterial sistólica del VI (dP / dt), Doppler protocolo de detección se utilizó. Para ello, el poder Doppler arterial perfiles de velocidad de flujo se han adquirido mediante la colocación de la sonda en el jet de regurgitación de la válvula mitral y aórtica jet. Imagen de la velocidad del flujo sanguíneo fue seguida por la medición para obtener valores de los parámetros tales como pico y pico de velocidad media y la media de los gradientes de presión, tiempo integral velocidad y tiempo. Para el cálculo de la dP / dt, regurgitación de la válvula mitral perfil de velocidad se utiliza para medir la velocidad en la sístole temprana (mayor pendiente del perfil de velocidad para reducir al mínimo la dependencia de la carga) y el tiempo correspondiente de la pendiente. Finalmente, la ecuación de Bernoulli s siempre la conversión de la velocidad de presión para determinar la tasa de aumento de la presión sistólica. Adquisición de Datos ecocardiográficos Los ratones fueron estudiados en un estado consciente a una temperatura ambiente de 37 ° C con disminución de la iluminación ambiental, mientras que en manos de un controlador con experiencia en una posición de decúbito prono izquierda. El corazón fue fotografiada en el modo de 2-D en los puntos de vista paraesternal largo y corto ejes con un ajuste de profundidad de 1,0 cm y en una velocidad de ≥ 270 frames / s. Una imagen en modo M se obtuvo a una velocidad de barrido de 200 mm / s. Todas las mediciones se realizaron de acuerdo con las directrices proporcionadas por la Sociedad Americana de Ecocardiografía. Imágenes se realizó en ratones conscientes, junto con el registro del electrocardiograma en tándem. Sístole final se definió como el área mínima de LV. Segmentaria circ curvas S y S rad Luego se construyeron mediante la integración de las señales apropiadas a partir de los puntos de fin de diástole y luego se promediaron para obtener el promedio curvas de presión segmentaria. Telesistólico cepas se obtuvieron luego de la curva de tensión media. Resultados representante Dos dimensiones películas adquiridas en alta velocidad de cuadro (8 kHz) se utilizaron para calcular la tensión de alta calidad de miocardio. Elastogramas de dos dimensiones (imágenes cepa), así como los perfiles de tensión en función del tiempo ayudó a apreciar la consecuencia funcional de IR. El enfoque mencionado condujo a la detección fiable de los siguientes parámetros: Resultados IR estándar (comúnmente reportados en la literatura) del ventrículo izquierdo (LV) de contracción lesión afecta la contracción y relajación en el corazón que resulta en una pérdida funcional cambios en el área de la cámara baja tensión y la masa (hipertrofia) LV relajación isovolumétrica de las fases tanto de pre y post-IR-IR de corazones latiendo comprometida del sector sabio movimiento de la pared turbulencia en el patrón de flujo sanguíneo según lo revelado por las películas de Doppler color y perfiles de velocidad LV cambios en la forma hacia la esfericidad eyección comprometida fracción atenuada acortamiento fraccional Única post-IR resultados (Nunca antes reportado en un ajuste de IR murino, pero sabe que es de importancia clínica en humanos) orificio regurgitante efectivo (ORE) una medida fundamental de la insuficiencia valvular disminución de las cepas de miocardio (circunferencial y radial) una medida fundamental de la fuerza del miocardio y deformaciones anatómicas asincronía en los sectores de baja tensión una medida fundamental de las características inherentes periódica de bombeo del corazón movimiento de la pared y la simetría cambios en la magnitud y la dirección de los vectores que demuestra la magnitud, dirección y simetría en la zona afectada las dimensiones de la válvula mitral y la aorta cambios en el diámetro interno del orificio de la válvula mitral y la aorta regurgitación mitral el retorno de sangre desde la aurícula izquierda al ventrículo izquierdo, debido al cierre incompleto de valvas mitrales Por sectores los cambios en la magnitud de la radial (SRAD) y la tensión circunferencial (SCIR) cambios en las tasas de cepa, junto con la marcada variación en sus patrones de cambio en relación con los datos pre-IR sincronía de los sectores VI, como dividido de acuerdo con la Sociedad Americana de Ecocardiografía asociación de sincronización ventricular mecánica con la rigidez miocárdica y disminución de la fuerza de miocardio evaluados por Doppler tisular y la tensión de imágenes cambios en la magnitud y la dirección de los vectores se muestra en las películas de representar el movimiento comprometido (lento y asimétrico) del sitio de IR-afectados diámetros internos de la válvula mitral RAFIhielo y la aorta Fig. . 1i medición de la deformación miocárdica: final de la diástole relajación completa mostrada por menor vectores (M1) Fig. . 1ii medición de la deformación miocárdica: LV se está contrayendo representado por una longitud y dirección de los vectores, el sitio de la lesión (punto verde), ha limitado la contracción (M2) Fig. . 1iii medición de la deformación miocárdica: final de la sístole, la contracción total mostrado por menor vectores (M3) Fig. . 1iv medición de la deformación miocárdica: eje en la diástole (M4) Fig. 1v cepa de miocardio radial (S rad) de medición:. Las curvas de un código de color representa la tensión en los respectivos puntos de color en las imágenes de Fig1.i-iv (M5) Fig. 1vi tensión circunferencial de miocardio (S CIR) de medición:. Las curvas de un código de color representa la tensión en los respectivos puntos de color en las imágenes de Fig1.i-iv (M6) Figura 1. El modo de visualización de películas de serie B de fin de diástole (ED) y telesístole (ES) y los cambios de tamaño de la cámara baja tensión post-IR. B-modo de imágenes para determinar ventrículo izquierdo (VI) la tensión circunferencial (S circulación) y la tensión radial (S rad) en dos dimensiones speckle ecocardiografía de seguimiento. VevoStrain speckle algoritmo de seguimiento para observar los vectores que representan la magnitud y la dirección del movimiento del miocardio, puntos de vista a largo axial y paraesternal eje demostrando los vectores en el lugar de la lesión de las personas con problemas del miocardio. Tensiones radial y longitudinal de un ratón de referencia y un puesto de ratón IR día7. El código de colores que muestra los perfiles de tensión diferentes puntos de un código de colores en los sitios en el miocardio de la línea base (pre-IR) y tratamiento (post-IR, día7) corazones. LV-ventrículo izquierdo, RV-ventrículo derecho, S-rad radial cepa, cir-S circunferencial cepa. Figura 2. Sincronicidad sectoriales de miocardio. Los análisis basados ​​en los datos de la tensión pre-y post-IR. LV dividida en seis sectores (1 = basal posterior, 4 = basal anterior, 2 = media posterior, 5 = anterior media, 3 = vértice posterior, 6 = anterior ápice) de acuerdo con la Sociedad Americana de Ecocardiografía. Validación de la sincronía ventricular mecánica para ver su asociación con la rigidez miocárdica evaluada por Doppler tisular y la imagen cepa. Color de panel de imagen codificada que muestra los sectores 1 a 6 con los valores de tiempo hasta el pico en los sectores correspondientes en milisegundos. Sincronicidades radial y longitudinal prevista para la pre-y post-IR IR-en términos de gráficos. Los colores en los gráficos corresponden a los colores de los sectores correspondientes. Fig. . 3i medidas anatómicas: el diámetro del orificio mitral regurgitación en el corazón de los ratones (líneas azules con mediciones repetidas), el volumen de muestra en la aorta (líneas amarillas) (M8) Fig. 3ii. Perfiles de flujo de regurgitación en el corazón de ratón, hacia arriba y hacia atrás a un menor flujo de la válvula mitral (M9) Fig. 3iii. Aórtica los perfiles de velocidad de flujo en el corazón de ratón (M10) Fig. 3iV. Orificio regurgitante en la válvula mitral, Ao = aorta, LA = aurícula izquierda, ventrículo izquierdo LV =, r = radio (M11) Figura 3. De la válvula mitral V fracción de regurgitación (RF). El panel de imagen ecocardiográfica para la medición de la fracción de regurgitación (RF). La medición de diámetro de la aorta (AOD) y el diámetro del orificio de la válvula mitral (MVD) que muestra la colocación del volumen de muestra en la regurgitación y la aorta. Estas medidas proporcionan los perfiles de velocidad y el flujo de regurgitación aórtica ascendente en el que los perfiles de velocidad por encima y por debajo del nivel basal indican hacia adelante y hacia atrás del flujo de sangre al ventrículo izquierdo y la espalda a la aurícula izquierda. RF (en%) utilizando la fórmula de cálculo, RF = MV CSA * ITV de las motos MV en diástole – Ao CSA * VTI de chorro de Ao en la sístole) * 100 / MV CSA * VTIde MV. La cuantificación de la fracción de regurgitación que muestra la fracción de regurgitación en la post-IR indicador de ratones a la válvula mitral regurgitado. Cambios en el orificio de la válvula mitral regurgitante efectivo (ORE) post-IR, debido a la esfericidad del ventrículo izquierdo. Representante color Doppler representa la sangre que fluye de la aurícula izquierda al ventrículo izquierdo. Orificio ampliado el flujo de sangre indica un flujo turbulento y la velocidad de aumento del flujo anormal. ERO que indica una insuficiencia valvular. La velocidad de flujo alias. La onda de pulso se utiliza para beneficiarse en la determinación de la transición de flujo laminar a turbulento. ERO calcula con la fórmula, ERO = Flujo / Vmax = π r2 2 Va / Vmax, Va = velocidad de aliasing, r = radio del orificio, Vmax = velocidad máxima. Fig. 4i. Medición de los parámetros funcionales en el pre-IR ratón. Mercancías suaves calcula los parámetros de trazado, la línea vertical de color rojo = diástole, sístole, la línea verde vertical (M12) Fig. 4ii. Medición de los parámetros funcionales en la post-IR ratón. Mercancías suaves calcula los parámetros de trazado, la línea vertical de color rojo = diástole, sístole, la línea verde vertical (M13) Figura 4. La tasa de variación de la presión sistólica ventricular (dP / dt): pre-y post-IR. La correlación de la fracción de eyección (FE) con dP / dt. Imagen del panel que muestra un modo M de la que las mediciones funcionales básicos se toman. La discriminación de la contractilidad cardíaca con el tiempo, gráficos de barras que muestra dP / dt post-IR. Lo que indica la medición de un parámetro proporciona información clínica a la otra. Figura 5. Película de eje corto que demuestra pre-IR medición de la deformación. Película ecocardiográfica de la vista paraesternal de corazón para visualizar la morfología en el corazón de ratón pre-IR. Figura 6. Película de eje corto que demuestra post-IR medición de la deformación LV Película representante axial de un ratón LV origen en el endocardio demostrando los vectores de tensión del tejido, con cinco puntos específicos de medición considerada. Figura 7. Paraesternal eje largo color Doppler película Color Doppler película que demuestra la sangre que se bombea desde la aurícula izquierda a través de la válvula mitral hacia el ventrículo izquierdo durante la diástole y la sangre es bombeada a través de la aorta durante la fase de sístole del corazón con la dirección del flujo de color azul y el rojo de distancia hacia (BART) la sonda de ultrasonido.