通过超声心动图成像评估横主动脉缩窄小鼠模型中的心脏形态与功能变化

本实验的总体目标是利用超声心动成像技术，在经主动脉缩窄术（TAC）诱导的心脏病小鼠模型中评估心脏结构与功能。该方法有助于回答心血管研究领域中关于动物模型中心脏病影像表现的关键问题。该技术的主要优势在于，能够以非侵入性的方式可靠地长期监测心脏病的进展过程。

通常，介绍该方法确实存在较大困难，因为如果没有实际演示，超声心动图成像和测量数据的获取将极具挑战性。在开始成像之前，需在横主动脉缩窄小鼠的足垫上涂抹导电凝胶，并用胶带将足垫固定于电极板上。随后插入直肠探头，以在操作过程中监测小鼠体温。

当动物准备就绪后，将成像仪设置为B模式，并尽可能向上倾斜平台左侧，使小鼠转为左侧卧位。用手握住垂直放置的超声探头支架，将探头沿右侧胸骨旁线置于动物胸部，探头凹槽朝向下巴方向。接着，将探头向上倾斜至肩胛骨位置，并轻微顺时针旋转探头，直至显示主动脉弓图像。

观察位于无名动脉与左颈总动脉分叉之间的横主动脉缩窄部位。确定缩窄部位后，点击工作站上的彩色多普勒按钮，切换至彩色多普勒模式，并获取血流通过缩窄部位的方向和速度图像。

单击电影存储按钮以保存图像。然后单击脉冲波多普勒按钮，切换至脉冲波多普勒模式。将虚线光标取样容积框置于狭窄部位远端，以找到速度最高的狭窄射流，再次单击脉冲波多普勒按钮，获取主动脉血流的波形，随后测量峰值速度，并使用改良的伯努利方程计算狭窄部位的压差。

为评估心脏大小和收缩功能，将接受TAC手术的小鼠仰卧置于平台上，垂直放置换能器，使缺口朝向小鼠头部。将换能器平行于左侧胸骨旁线降低至胸壁，并将探头逆时针旋转30度。将成像模式设置为B模式。

调整换能器的角度并调节深度，以清晰显示左心室、室间隔壁以及右心室壁的一小部分。点击动态图像存储（cine store）以保存图像，用于后续测量心壁厚度和心腔尺寸。使用相应成像软件中的心脏分析程序，选择感兴趣的参数，并在目标超声心动图图像上绘制每项参数对应的测量线，以获取心壁厚度和心腔尺寸的测量值。

然后观察心壁运动模式，以检查是否存在任何可能的运动异常。接下来，切换至M型模式，并将M型光标垂直放置于乳头肌水平的左心室壁处。然后点击 cine store 以获取图像，用于后续测量心脏尺寸和缩短分数。

从胸骨旁长轴切面开始，将探头顺时针旋转90度，以获得胸骨旁短轴切面。调整探头位置，使心脏在B模式下呈现水平横截面图像，并在两点钟和四点钟位置可见乳头肌。随后切换至M模式，将M模式取样线置于左心室中部。

单击电影存储以保存图像。然后，使用心脏分析软件包，选择适当的短轴参数，并在图像上点击以绘制每个参数对应的线条，从而获得测量值。为了在B模式下从短轴切面同时观察左心室和右心室以及心房，需将平台的左上角倾斜，使小鼠头部向下倾斜，并将探头朝向右肩方向调整角度。

将获得心脏的冠状面图像。观察二尖瓣，然后切换至彩色多普勒模式，并将虚线光标框的取样容积置于二尖瓣瓣尖处。

为了评估二尖瓣的血流模式，切换至脉冲波多普勒模式，并将多普勒探头光标以小于20度的角度与二尖瓣血流方向平行对齐，以确定峰值流速。保存图像后，选择心脏分析软件包中的二尖瓣血流选项。选择感兴趣的参数，并绘制相应的取样线以获得适当的测量值。

然后计算心肌功能指数。如这些代表性B型图像所示，在假手术组和TAC手术组心脏中均可观察到主动脉弓、无名动脉、左颈总动脉和左锁骨下动脉。但主动脉缩窄仅在TAC心脏中可见。

在缩窄部位处对主动脉血流进行彩色多普勒和脉冲波多普勒成像显示，成功的TAC会导致缩窄部位下游的血流速度显著增加。此外，假手术组与TAC手术组心脏多个心动周期的M型超声心动图追踪显示，与对照假手术组心脏相比，接受TAC处理的心脏心壁厚度显著增加，心腔明显扩张。在胸骨旁短轴切面中，TAC心脏还进一步表现出心壁增厚、心室扩张、收缩功能下降以及左心室质量增加。

此外，在存在舒张期或收缩期心脏功能障碍的病理状态下，例如接受TAC处理的小鼠，通常在心尖四腔切面中也可观察到E峰与A峰流速比值降低，以及心肌做功指数值升高。一旦掌握该技术，若操作得当，可在不到三十分钟内完成。在进行该操作时，重要的是须牢记遵守机构关于动物实验的指导原则。

完成此操作后，可进一步采用系统性分析等其他方法来评估压力-容积关系。该技术建立后，将为心血管研究领域的研究人员提供研究动物模型中心肌肥厚和心力衰竭的新途径。观看本视频后，我们应能够充分理解如何利用心内超声成像技术评估动物模型中心跳过程中心脏结构与功能的变化。

请务必注意，使用异氟烷可能存在危险，在进行此操作时，应始终采用适当的工程控制措施和个人防护装备。