ネズミの胎児心エコー検査

本実験の全体的な目的は、高周波超音波診断装置を用いて、子宮内での心臓の構造と機能を研究することです。これは、母動物を適切に鎮静し、準備することで達成されます。第2段階として、子宮角にある胎児を特定します。

次に、Bモード、Mモード、およびパルスドプラデータを取得します。構造的または機能的な異常を特定および定量化するために、遺伝子改変マウス胎児の生体内における心臓構造と機能を示す結果を得ます。組織病理学などの既存の手法に対する本手法の主な利点は、胎児超音波検査によって心機能に関するリアルタイムの知見が得られ、生体内で心構造欠損を特定できる可能性があることです。

まず、誘導チャンバー内で2〜3%のisof fluorineを用いてマウスを麻酔し、イメージングの準備を行います。麻酔後のマウスを、体温を維持するためのECGリード内蔵のヒーティングパッドの上に仰臥位で配置し、足先をテープで固定します。マウスをチャンバーから取り出し、バリカンを用いて胸部中央から下肢にかけての被毛を剃毛します。

除毛クリームを使用して、残っている体毛を除去します。次に、処置全体を通して安定した鎮静レベルを維持するため、鼻腔を麻酔システムに接続されたノーズコーンに入れます。心拍数を毎分 450 ± 50 回という目標値に維持するように、麻酔レベルを調整してください。

次に、4つの肢に電極用ゲルを塗布し、ECG電極にテープで固定します。続いて、マウスの直腸に潤滑剤を塗布した直腸プローブをそっと挿入し、ヒーティングパッドを介して体温をモニタリングします。体温は37 °C ± 0.5 °C の範囲内に維持してください。

母体と胎児の両方の血行動態を安定させるためには、制御された麻酔と一定の体温維持が不可欠です。まず母体の膀胱を目印にしてイメージングを開始し、Zマニピュレーターを調整した後、XYマニピュレーターを調整してください。左子宮角にいる胎児は、L1、2、3としてラベル付けします。

一方、右子宮角にあるものはR1、2、3とラベルを付けます。胚の位置を記録しておくことは、胚を回収する際に有用です。イメージング後、腹部の深部に位置する胚をスキャンしてその存在を記録しますが、解像度が低いため、データ解析からは除外してください。

スキャン平面に対するマウスの向きを変えることで、スキャン平面を調整します。各胚について、2つの直交する平面で画像を取得してください。腹腔内における子宮の位置によって、視界が斜切断面に限定される場合もありますが、可能な限り横断面、前頭面、および矢状面に近い視野を得るようにしてください。

Bモード走査画像を用いて、心房、室間中隔、心室腔、および左右の心室流出路などの基本的な心臓構造を特定します。次に、短軸像からMモード画像を取得し、それを用いて心室壁の厚さと心室腔の寸法を測定します。続いて、左心室と右心室を可視化します。

エコー原性の胚血流によって可視化される血流ストリームにより、僧帽弁口へのドップラーサンプルボリュームの正確な配置が容易になります。心尖部四腔像の左室長軸像において、僧帽弁からの左室流入速度を測定します。大動脈流出路の測定値を用いて、収縮期駆出時間を測定します。

ある血流サイクルから次の血流サイクルまでの測定値から心拍数を算出します。走査Bモード画像を用いて、心室中隔欠損などの一般的な構造的先天性異常を確認します。心室内のドップラーサンプルボリュームを用いて、心室中隔を通過する血流を特定します。

右心室機能の代表的な評価例をここに示します。胚齢14.5日における心臓の長軸像および四腔像の2D心エコー図の代表的な画像です。Mモードによるトレースが示されており、拡張末期を小文字のD、収縮末期を小文字のSで示し、左心室および右心室の内径を線で明確に示しています。また、室中隔（IVS）もここで視覚化されています。

胚齢14.5日の心臓を心尖四腔像で捉えた2D心エコー図の代表的な画像が示されています。左心房と左心室腔は青色で囲まれています。ここでは、僧帽弁流入血流を記録するためのパルスドプラ法によるサンプルボリュームの代表的な配置が示されており、そこから拡張早期速度（E）および心房収縮期速度（a）を測定できる僧帽弁流入ドプラ波形が示されています。

ここに代表的な大動脈ドップラー波形を示します。大動脈ドップラージェットを用いて駆出時間を測定できます。また、1つの血流サイクルから次のサイクルまでの測定から、心拍数を算出することも可能です。

ここでは、心室中隔欠損（VSD）検出の代表的な例を示します。胎生14.5日目の心臓を心尖部四腔像で捉えた画像です。右心室腔と左心室腔を、それぞれ青と赤の線で囲んでいます。ここで示されている心室中隔の存在に注目してください。この画像化した心臓の横断面をヘマトキシリン・エオジン（H&E）染色した像です。

これは、白矢印で示された心室中隔欠損（VSD）を有する胚齢14.5日の心臓のBモード画像です。ここでは、右心室腔と左心室腔がそれぞれ青色と赤色で囲まれています。また、この撮像した心臓をヘマトキシリン・エオジンで染色した横断切片が効果的に示されています。

こちらは、矢印で示された心室中隔欠損を有する胚齢14.5日の心臓のBモード画像であり、心室中隔を横切る血流を記録するためにパルスドプラのサンプルボリュームが重ねて配置されています。こちらは、前図の代表的なドプラ波形であり、発生後の左心室から右心室への血流を示しています。この手法は、心臓発生分野の研究者が胎児期の心機能を探究するための道を開きました。