2023年1月20日
本方案描述了在肺动脉高压大鼠模型中,对右心室形态和功能进行超声心动图表征的方法。
对右心室结构和功能进行深入的超声心动图评估,是筛选肺动脉高压动物模型中新型治疗靶点有效性的有力工具。本方案的主要优势在于,它详细描述了评估右心房和右心室形态,以及表征右心室收缩和舒张功能所需的所有超声心动图切面和测量方法。该技术阐述了由野百合碱诱导的肺动脉高压大鼠模型的超声心动图特征。
即使超声心动图操作者之前有左心室成像经验,也必须投入足够时间练习并熟练掌握右心室成像技术。首先,在大鼠失去意识后将其从诱导室中取出,并以仰卧位放置于成像工作站的动物平台上。通过连接至挥发罐的鼻罩给予异氟烷麻醉。
在每只足垫上涂抹电极凝胶,并将动物的足垫固定在动物平台的心电图导联板上。通过剃除胸部毛发并使用脱毛剂去除残留毛发。固定直肠温度探针。
将棉卷放置在动物左右两侧,并用胶带固定,以确保平台倾斜时动物体位保持稳定。进行成像时,将平台向右侧倾斜10至15度,并向尾侧降低约五度。移动探头使其对准大鼠右侧胸骨旁线,然后降低探头。
逆时针旋转探头,确保可见主动脉和二尖瓣。将M型取样容积线置于右心室最宽处,并调整门控范围以包含右心室和左心室。抬起探头并重新定位,使其轻微向大鼠右侧胸骨旁线倾斜。
将平台移动至略微向右倾斜的位置。降低换能器,直至其与凝胶接触。向尾侧移动平台,向右或向左调整,直至显示右心室流出道,并使肺动脉瓣处于焦点且清晰可见。
然后按“存储图像”以记录肺动脉瓣的B模式图像。保持相同的B模式图像位置,按下“彩色”以辅助识别通过肺动脉瓣的血流。调整速度,使最高速度点可见。
按下 PW 或脉冲波(Pulsed Wave)以量化血流频谱。将 PW 角度与通过肺动脉瓣的血流方向保持平行。按下更新以查看肺动脉血流速度。
将平台尽可能向左下角倾斜。将探头逆时针旋转30至45度,并移动探头使其对准动物的右肩或耳朵。降低探头,直至其与凝胶接触。
确保获得标准的四腔心切面,显示左心室和左心房,但胸骨阴影覆盖右心室游离壁。移动探头以调整合适的四腔心切面,获得对右心室的聚焦视图。如有需要,可将探头平台轻微向尾侧移动,直至获得最大显示平面。
确保右心室未被缩短,且左心室流出道未打开。将M型超声光标置于右心室游离壁处的三尖瓣环水平,以观察TAPSE,然后按“更新并签名存储”以记录TAPSE数据。按下B模式,然后按下彩色多普勒,以辅助识别三尖瓣(TV)的血流。按下脉冲多普勒(PW)以量化血流频谱。
返回 B 模式,按组织键,并将组织多普勒取样容积门放置在右心室游离壁侧的三尖瓣环处。按更新以查看组织多普勒图像。使用胸骨旁长轴切面(PLAX),初步评估心脏位置及左心室形态学。
采用改良的胸骨旁长轴切面(PLAX)评估右心室显示,与对照组大鼠相比,单克隆碱(MCT)处理的大鼠右心室扩大,左心室位置偏移。MCT处理组大鼠的右心室舒张末期内径(RVIDd)、右心室收缩末期内径(RVIDs)和右心室游离壁厚度(RVFWT)均显著增加,提示右心室扩张及右心室游离壁增厚。改良PLAX切面还用于观察肺动脉并测量肺动脉瓣直径。
采用多普勒成像测量肺动脉血流速度显示,在对照组大鼠中,肺动脉血流呈对称的V形,峰值速度出现在收缩中期。而在MCT处理的大鼠中,峰值速度较慢,出现时间提前至收缩早期,并在收缩晚期出现切迹。采用以右心室为重点的心尖四腔切面,测量右心室收缩末期面积和右心房面积。
经MCT处理的大鼠由于肺动脉压力升高,出现右心房扩张。此外,右心室压力升高,导致与对照组相比左心室的正常曲率丧失。室间隔也呈现扁平化。
采用明亮的以心室为重点的心尖四腔切面,通过M型超声对三尖瓣环进行检测来测量TAPSE。MCT处理的大鼠TAPSE显著降低,提示右心室功能受损。该方案中最具挑战性的部分是获得最佳的以右心室为重点的心尖四腔切面。
我们建议超声心动图检查者确保在收缩期和舒张期均能观察到整个右心室。采用聚焦右心室的心尖四腔切面获取图像,后续可用于应变分析——这是一项强大的工具,可在早期阶段评估右心室收缩功能障碍。
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本研究详细描述了由野百合碱诱导的肺动脉高压大鼠模型中右心室形态和功能的超声心动图表征。该方案强调了熟练成像技术在评估右心室大小和功能方面的重要性,揭示了经处理大鼠右心室显著的形态学改变。
在肺动脉高压(PAH)大鼠模型中,对右心室功能进行全面的超声心动图评估,能够为临床前药物研发中的治疗效果评价和机制性风险排除提供可靠依据。对右心室结构和功能进行标准化、定量化的影像学分析,有助于在靶点验证和先导化合物优化阶段提高预测的可信度。这一能力对于项目筛选以及推进靶向右心室重构的新型PAH疗法的开发至关重要。
该超声心动图方案可整合到肺动脉高压(PAH)从发现到临床前研究的连续流程中,连接早期靶点验证与转化疗效评估。