We thank Fred Roberts for exemplary technical support and also appreciate the help from the histology core in Beth Israel Hospital. We thank Brigham Women&#8217;s Hospital Cardiovascular Physiology Core for providing with the instrumentation and the funds for this work. This work was supported in part by a Department of Medicine Sundry Fund.

注：すべての手順は、米国獣医師会（AVMA）のガイドラインに従ってマウスで行われ、施設内動物管理使用委員会（IACUC）のプロトコルを承認された。 1.研究デザイン<ol><li>研究では8〜10週齢の雄のC57BL / 6マウス（BW〜25グラム）を使用します。 </li><li>マウスをランダムた（n = 11）の2つのグループに、大動脈バンディングのために選択試験群（n = 8）および対照群（n = 3）を介して、開胸偽手術を受ける。 </li><li>医療グレードで脱毛クリームを使用して、胸から毛を除去することにより、画像化のために動物を準備します。 </li><li> （ノーズコーンを介して100％のO 2と混合）1％および2.5％のイソフルラン麻酔誘発性の範囲の間、-1日目にベースラインのパラメータを決定するために、大動脈結紮の24時間前に第1の超音波（第2）を行う。 </li><li>医学的に承認された麻酔薬を選択してください（ つまり、イソフルラン）と寄り付きに麻酔（2から3パーセントの程度を監視するCE、および維持するための1.0％）。 注：適切な麻酔は通常の生理学的速度（約500拍/分）でのハートビートの維持に重要である。 </li><li>ペダル引っ込め反射に応答した動物からの動きの損失によって麻酔の深さを確認してください。麻酔下ながら乾燥を防ぐために、目にparalube獣医軟膏を使用してください。 </li><li> 0日目20,21で手術を行う。 </li><li>大動脈バンディングについては、アーチ上に置かれ、テーパ26 G針を中心に7-0絹縫合糸を使用して大動脈を結紮。 注：外科大動脈バンディング手順を含む実験プロトコルに関する詳細は、以前に20,21に記載されている。 </li><li>術後超音波イメージング（セクション2）日で（複数の）2,6及び13を実行する。 </li><li> 14日目にマウスを安楽死させると組織学的評価のために心を収穫。心臓などの重要臓器を除去したペントバルビタールの過剰摂取を使用して、動物を安楽死させる。 diastoに心を逮捕LEとホルマリンで固定します。以前に22に記載されている心臓の収穫の手順を使用します。 </li><li>バッファリングされた10％ホルマリン溶液でのすべての心臓組織を修正。トリクローム染色のために、切片の前にパラフィン中に組織を埋め込む。よく以前に14,23説明してきたトリクローム染色の詳細を使用してください。 </li><li>オフラインソフトウェア（セクション3）を使用してデータを分析します。 </li></ol> 2.イメージングプロトコル<ol><li>中隔冠動脈のロングとショート軸像（SCA）（B-モード） <ol><li>アクティブポートに接続された40 MHzの中​​心周波数でMS550Dプローブを用いて、「心臓イメージング」への適用プリセットを設定する。 </li><li>加熱されたプラットフォーム上で、ノーズコーンを介して制御麻酔下の動物の仰臥位では、胸骨傍長軸ビュー（PSLAX）（ 図1A）を得るためにレールシステムを使用してプローブを配置する。常に動物が予め温めplatforに保温されていることを確認m及び体温を生理学的レベルに維持される。 </li><li> （ノッチが尾側に向くように）プローブ角度が左胸骨傍のライン（長軸ビュー）（ 図1B）に15°であるように時計回りにプローブを回転させます。 </li><li>画面（ 図1B）の中央にSCAの全長の縦断面を得るために、プローブのy軸に沿ってわずかに傾斜させることによって、プローブの角度を調節する。 </li><li>適切な目印（大動脈弁及び肺動脈）は、シネ·ストアの可能な限り最高のフレームレートを使用して画像を見たら。 </li><li> 「のxy &quot;を使用して、SCAの鮮明な画像を得るためのプローブ位置を調整し、マイクロマニピュレーター（ 図1D）を軸。 </li><li> （ノッチが尾側に向くように）プローブをプローブの切り欠き端が正中線の左側（短軸）（ 図1C）にあるように、時計回りに90°回転します。 </li></ol></li><li> SCAのロングとショート軸像（カラー·ドップラーのModE） <ol><li> Bモード画像を撮影またはシネ格納されると、カラードップラー音響窓（ 図2）をオンにするキーボードのカラードプラキーをクリックする。 注：これは、長い（ 図2A）または短軸（ 図2C）のいずれかで（白い矢印がSCAを示す）冠動脈を特定するのに役立ちます。赤色がリアルタイムに見られるようにし、（離れて大動脈弁の）流れの方向を示している。 </li><li> （画像画面の右側に黄色い矢印で示す）は、焦点深度は、冠動脈の中心にあることを確認してください。 </li><li>データは可能な限り高いフレームレート（&gt; 100フレーム/秒）で、シネストアキーを使用して、記録されていることを確認してください。 </li></ol></li><li> SCAのPWドップラーイメージング（パルス波またはPWモード） <ol><li>カラードプラモードにある間、冠状動脈（赤で示した図2、）に黄色のインジケータラインを表示するためにPW]キーをクリックしてください。 </li><li>黄色を配置流れの方向と平行する方向のビ​​ュー内の冠状動脈の中央にPWライン。速度測定は、画像取得の角度に大きく依存することに注意してください。 </li><li> PW角度キーが60°以下であり、サンプルの体積はSCAの中心に流れ権利を捕捉するように流れの角度（PW角度キー）及びサンプルボリューム（SVキー）を調整する。 </li><li> 1％および2.5％イソフルランを使用して、ピーク収縮期（S）および拡張期（D）（ 図3Aおよび図3B）における冠血流速度を示す波形を捕捉するためにシネ·ストアを使用する。 </li></ol></li></ol> 3.データの計算と分析<ol><li> 図3Aおよび3Bに示されている画像からのピーク収縮期および拡張期速度を得るために、速度の時間積分（VTI）ツールを選択します。 </li><li>充血の割合（2.5％イソフルラン）ピーク拡張期fとして冠血流予備インデックス（CFR）を計算ベースライン（1％イソフルラン）最大拡張期流速を低速。 </li><li>ピーク収縮期冠動脈流速/ピーク拡張期冠血流速度としてS / D比を計算します。ベースラインでの割合（1％イソフルラン）と充血で（2.5％イソフルラン）を決定します。 </li><li>そのようなFS、FAC、LVMなどの標準的な心機能のパラメータについては、独自のソフトウェアを使用してデータ分析を実行したり、チェンのJoveの紙2を参照するために、メーカーからの説明書を参照してください。 </li></ol>

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	<li>Yang, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+artery+remodeling+in+a+model+of+left+ventricular+pressure+overload+is+influenced+by+platelets+and+inflammatory+cells.">Coronary artery remodeling in a model of left ventricular pressure overload is influenced by platelets and inflammatory cells.</a> PloS one. 7, e40196 (2012).</li><li>Cheng, H. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+right+ventricular+structure+and+function+in+mouse+model+of+pulmonary+artery+constriction+by+transthoracic+echocardiography.">Assessment of right ventricular structure and function in mouse model of pulmonary artery constriction by transthoracic echocardiography.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. , e51041 (2014).</li><li>Meimoun, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+associated+with+noninvasive+coronary+flow+reserve+in+severe+aortic+stenosis.">Factors associated with noninvasive coronary flow reserve in severe aortic stenosis.</a> Journal of the American Society of Echocardiography : official publication of the American Society of Echocardiography. 25, 835-841 (2012).</li><li>Bratkovsky, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+coronary+flow+reserve+in+isolated+hearts+from+mice.">Measurement of coronary flow reserve in isolated hearts from mice.</a> Acta physiologica Scandinavica. 181, 167-172 (2004).</li><li>Wu, J., Zhou, Y. Q., Zou, Y., Henkelman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+bi-ventricular+coronary+flow+patterns+using+high-frequency+ultrasound+in+mice+with+transverse+aortic+constriction.">Evaluation of bi-ventricular coronary flow patterns using high-frequency ultrasound in mice with transverse aortic constriction.</a> Ultrasound in medicine &amp; biology. 39, 2053-2065 (2013).</li><li>Hartley, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+isoflurane+on+coronary+blood+flow+velocity+in+young,+old+and+ApoE(-/-)+mice+measured+by+Doppler+ultrasound.">Effects of isoflurane on coronary blood flow velocity in young, old and ApoE(-/-) mice measured by Doppler ultrasound.</a> Ultrasound in medicine &amp; biology. 33, 512-521 (2007).</li><li>Hartley, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Doppler+estimation+of+reduced+coronary+flow+reserve+in+mice+with+pressure+overload+cardiac+hypertrophy.">Doppler estimation of reduced coronary flow reserve in mice with pressure overload cardiac hypertrophy.</a> Ultrasound in medicine &amp; biology. 34, 892-901 (2008).</li><li>Saraste, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+flow+reserve+and+heart+failure+in+experimental+coxsackievirus+myocarditis.+A+transthoracic+Doppler+echocardiography+study.+American+journal+of+physiology.">Coronary flow reserve and heart failure in experimental coxsackievirus myocarditis. A transthoracic Doppler echocardiography study. American journal of physiology.</a> Heart and circulatory physiology. 291, H871-H875 (2006).</li><li>Scherrer-Crosbie, M., Thibault, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Echocardiography+in+translational+research:+of+mice+and+men.">Echocardiography in translational research: of mice and men.</a> Journal of the American Society of Echocardiography : official publication of the American Society of Echocardiography. 21, 1083-1092 (2008).</li><li>Caiati, C., Montaldo, C., Zedda, N., Bina, A., Iliceto, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+noninvasive+method+for+coronary+flow+reserve+assessment:+contrast-enhanced+transthoracic+second+harmonic+echo+Doppler.">New noninvasive method for coronary flow reserve assessment: contrast-enhanced transthoracic second harmonic echo Doppler.</a> Circulation. 99, 771-778 (1999).</li><li>Barrick, C. J., Rojas, M., Schoonhoven, R., Smyth, S. S., Threadgill, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+response+to+pressure+overload+in+129S1/SvImJ+and+C57BL/6J+mice:+temporal-+and+background-dependent+development+of+concentric+left+ventricular+hypertrophy.">Cardiac response to pressure overload in 129S1/SvImJ and C57BL/6J mice: temporal- and background-dependent development of concentric left ventricular hypertrophy.</a> American journal of physiology. Heart and circulatory physiology. 292, H2119-H2130 (2007).</li><li>Wikstrom, J., Gronros, J., Gan, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adenosine+induces+dilation+of+epicardial+coronary+arteries+in+mice:+relationship+between+coronary+flow+velocity+reserve+and+coronary+flow+reserve+in+vivo+using+transthoracic+echocardiography.">Adenosine induces dilation of epicardial coronary arteries in mice: relationship between coronary flow velocity reserve and coronary flow reserve in vivo using transthoracic echocardiography.</a> Ultrasound in medicine &amp; biology. 34, 1053-1062 (2008).</li><li>Snoer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+flow+reserve+as+a+link+between+diastolic+and+systolic+function+and+exercise+capacity+in+heart+failure.">Coronary flow reserve as a link between diastolic and systolic function and exercise capacity in heart failure.</a> European heart journal cardiovascular Imaging. 14, 677-683 (2013).</li><li>Gan, L. M., Wikstrom, J., Fritsche-Danielson, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+flow+reserve+from+mouse+to+man--from+mechanistic+understanding+to+future+interventions.">Coronary flow reserve from mouse to man--from mechanistic understanding to future interventions.</a> Journal of cardiovascular translational research. 6, 715-728 (2013).</li><li>Mahfouz, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relation+of+coronary+flow+reserve+and+diastolic+function+to+fractional+pulse+pressure+in+hypertensive+patients.">Relation of coronary flow reserve and diastolic function to fractional pulse pressure in hypertensive patients.</a> Echocardiography (Mount Kisco, N.Y). 30, 1084-1090 (2013).</li><li>Kawata, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prognostic+value+of+coronary+flow+reserve+assessed+by+transthoracic+Doppler+echocardiography+on+long-term+outcome+in+asymptomatic+patients+with+type+2+diabetes+without+overt+coronary+artery+disease).">Prognostic value of coronary flow reserve assessed by transthoracic Doppler echocardiography on long-term outcome in asymptomatic patients with type 2 diabetes without overt coronary artery disease).</a> Cardiovascular diabetology. 12, 121 (2013).</li><li>Miller, D. D., Donohue, T. J., Wolford, T. L., Kern, M. J., Bergmann, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+blood+flow+distal+to+coronary+artery+stenoses.+Correlations+between+myocardial+positron+emission+tomography+and+poststenotic+intracoronary+Doppler+flow+reserve.">Assessment of blood flow distal to coronary artery stenoses. Correlations between myocardial positron emission tomography and poststenotic intracoronary Doppler flow reserve.</a> Circulation. 94, 2447-2454 (1996).</li><li>Wada, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+flow+velocity+reserve+in+three+major+coronary+arteries+by+transthoracic+echocardiography+for+the+functional+assessment+of+coronary+artery+disease:+a+comparison+with+fractional+flow+reserve.">Coronary flow velocity reserve in three major coronary arteries by transthoracic echocardiography for the functional assessment of coronary artery disease: a comparison with fractional flow reserve.</a> European heart journal cardiovascular Imaging. 15, 399-408 (2014).</li><li>Hartley, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Doppler+velocity+measurements+from+large+and+small+arteries+of+mice.+American+journal+of+physiology.">Doppler velocity measurements from large and small arteries of mice. American journal of physiology.</a> Heart and circulatory physiology. 301, H269-H278 (2011).</li><li>Almeida, A. C., van Oort, R. J., Wehrens, X. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transverse+aortic+constriction+in+mice.">Transverse aortic constriction in mice.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. , 1729 (2010).</li><li>Rockman, H. A., Wachhorst, S. P., Mao, L., Ross, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ANG+II+receptor+blockade+prevents+ventricular+hypertrophy+and+ANF+gene+expression+with+pressure+overload+in+mice.">ANG II receptor blockade prevents ventricular hypertrophy and ANF gene expression with pressure overload in mice.</a> American Journal of Physiology. , H2468-H2475 (1994).</li><li>Virag, J. A., Lust, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+artery+ligation+and+intramyocardial+injection+in+a+murine+model+of+infarction.">Coronary artery ligation and intramyocardial injection in a murine model of infarction.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. , 2581 (2011).</li><li>Niu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=beta3-adrenoreceptor+stimulation+protects+against+myocardial+infarction+injury+via+eNOS+and+nNOS+activation.">beta3-adrenoreceptor stimulation protects against myocardial infarction injury via eNOS and nNOS activation.</a> PloS one. 9, e98713 (2014).</li><li>Ross, J. J., Ren, J. F., Land, W., Chandrasekaran, K., Mintz, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transthoracic+high+frequency+(7.5+MHz)+echocardiographic+assessment+of+coronary+vascular+reserve+and+its+relation+to+left+ventricular+mass.">Transthoracic high frequency (7.5 MHz) echocardiographic assessment of coronary vascular reserve and its relation to left ventricular mass.</a> Journal of the American College of Cardiology. 16, 1393-1397 (1990).</li></ol>

The authors report no disclosures.

この超音波ベースの研究では、冠血流の非侵襲的評価は、再現性のライブ実験マウスにおいて、日にわたって、リアルタイムで行われた。さらに、プロトコルは、初期の段階で存在し、心筋灌流における欠乏に関連した冠状動脈機能不全を検出するための可能性を実証した。この方法は、最終的に心血管リスク層別化および/または治療的介入に対する応答を評価するための臨床ツールとして活用することができる。 まず、詳細なプロトコルは、高周波カラードップラー心エコー検査に時間をかけて連続イメージングを用いて、小型のマウスの心臓の冠動脈における解剖学的および機能的変化を可視化するために記載されている。慎重にすることで高い距離分解能、しっかりと調整されたサンプルボリューム、および適切な麻酔制御、（超音波マシンにいくつかの訓練を持つ）任意の演算子と相補音響窓のセットをPすることができます事前に選択する撮影プロトコルのすべての推奨される手順をerformだけでなく、事後オフライン分析取得したデータの。この方法は、左主冠動脈の再現性の可視化を可能にし、可視化冠動脈機能の変調を可能にする。このプロトコルは、高い心拍及び呼吸レートで、例えば、マウスまたはラットなどの小動物で行うことができる。これは、研究者は、与えられた実験モデルにおいて非侵襲的に長手方向に関数に従うことができ、数日または数週間にわたる連続イメージング、より信頼性の高いデータを得ることができる。 第二に、研究では、心臓の生理学（ 例えば LV機能）の全体的な状態のコンテキスト内（分以内に起こる）冠動脈内生理学が小さく、初期の変化を評価することにより、適切な心臓機能に不可欠である小血管を評価しようとします。プロトコールのステップは、非侵襲的で正確かつ再現可能な方法で行うことができる。リアルタイムで得られた測定値機械の動作と基本的な解剖学上のいくつかの訓練を持つオペレータによって得ることができる。さらに、このようなCFR及びS / Dとして本明細書中に測定された血管の指標は、任意のオフライン測定ソフトウェアを使用して得られ、かつ、機械メーカが提供する独自のソフトウェアだけでなくすることができる。これらの指標はさらに、アポEのような目的の任意の動物モデルに適用することができる - / - またはLDRのR - / - アテローム性動脈硬化症を研究するために使用することができるモデル。したがって、この方法は、心血管表現型の種々の研究に使用するための高度に翻訳可能なツールを表す。 方法論の新規性は、その機敏にある。また、そのような変化プローブの配置、プローブ周波数の選択（最高中心周波数は、例えば虚血の研究として、低速度流の評価のために採取されるべきである）、より正確に、サンプル容量（小さな試料体積収量などの微調整の方法によって容易に修正可能であるピークアセスメント）と角度補正（0°〜60°任意のオペレータは、PAまたは大動脈根などの解剖学的ランドマークに従って冠動脈、中隔または左メインの正確な絶対速度を得るために訓練することができるようにPW角、0°に近い方がより正確である）。 小さな及び経時変化を測定することが一般的に難しいことができ、呼吸や心拍​​数の生理学的変化に関連する高いエラー率を含むことができる。トラブルシューティングは、通常、近位冠状動脈および正常な生理学的心拍の維持の原点に適切な目印の同定を含む。撮像装置に関連付けられたECG信号モニタリングツールを使用して、動物の生理機能を監視することにより、プロトコルは、任意のオペレータは、撮像中に、潜在的な血管調節（血管収縮または拡張器）の効果をモニターすることができる。 麻酔レベルの適切な選択、経路および用量は、流動力学の重要な決定因子適切推定とみなすことができる。 One limitati調査の上イソフルランの使用である可能性があります。これは、心臓抑制を引き起こし、用量依存的に7,10、いくつかの研究において、内腔の直径を変化することが知られている。しかし、この研究での画像が分以内に得られ、厳密に制御された麻酔システムを使用することによって、人は正確で、低酸素症、酸素正常状態、血管拡張または血管収縮を含むマウス生理学の任意の状態でCF、CFRとのS / Dを推定することができる心拍数の最小の効果。別の制限は、マウスから得ることができる非常に少量のサンプルを、マウスにおけるインビボでの直径ルーメンCFRと冠状動脈との間の相関の金標準の欠如である。ヒトにおいて示されているようしかし、この欠点は、潜在的に冠状動脈直径4,24を調達するために定量的な心エコー検査で冠動脈形態の組織学的評価によって克服することができる。 撮影プロトコル（ステップ2.1.1-2.3.4）に概説され、すべての必要なステップを使用することにより、CFRとSマウスにおける/ D比の値は、数分以内に得られる。高品質の画像は、堅牢かつ低内および観察者間の変動性でデータをレンダリングする。 要約すると、本明細書に記載イメージングプロトコルは、このような冠動脈カテーテル、ドップラー線式または死後の病理組織学的研究などの既存の侵襲​​的なオプションの代替を表す正確な診断ツールを提供しています。 まとめると、本研究の知見は、小動物研究に使用することができる可能かつ実行可能な臨床診断ツールとしての冠動脈機能評価の非侵襲的な方法であることを実証する。このような非侵襲的な方法は、実質的に実験モデルにおける動物の使用、安楽死、または剖検の要件を最小限にするために助けることができる。

臨床大動脈弁狭窄（AS）がよく、左心室（LV）の後負荷の漸進的増加を促進することが知られている。この慢性的に上昇する血行動態の負荷を補償するために、左室肥大（LVH）は、適応応答1,2としてすさまじい。 LVHの開発は、多くの場合、冠微小循環の異常と関連している。これは、微小血管の機能障害は、これらの患者5の慢性虚血に寄与すると考えられている。冠血流3,4に加えて、冠血流予備能（CFR）は、冠状動脈1,3の機能変化を表しており、ベースライン流速または休止流速4,6,7に充血の最大流速の比として定義される。 CFRは、LVリモデリング1-3,5-9の間に減少し、冠状動脈不全1,10,17の機能的重症度の程度の指標として用いられる。これは、拡張型心筋症10と冠状sの多くの形態が損なわれることが知られているtenosis 6。 CFRも不良な臨床転帰12の予後マーカーである。 そのような虚血またはLVHなどの心機能障害の設定でLVリモデリングにも豊富な線維症、冠状動脈1,2の冠動脈微小循環と肥厚の変化を伴っている。冠状生理におけるこれらの変化の結果として、冠状動脈の可能性リモデリングがある。これは、低酸素拡散と心筋虚血の1,2,13に対する感受性の原因となり、LV拡張機能障害の影響を軽減するのに役立ちます。 遺伝的に変更されたマウスは、そのような冠状動脈アテローム性動脈硬化症5,7,10,12,17ようになりましたヒトの疾患状態を模倣するために広く普及して治験ツールです。特にマウスにおける圧負荷モデルが広く14,17に研究されている。トランス大動脈狭窄モデル（TAC）は、広範な線維症と関連することが示され、coronarされているyの狭窄冠動脈の内側肥厚およびヒトにおけるLVHの設定で見られるものと同様の冠血流パターン1,11,17,19の変化を伴うと、部分的には、結果として生じる。それは長期の圧負荷は約4~8週間で非代償性心不全につながることが知られているが、バンディング後のこれらのモデルにおいて、初期の疾患の進行の過程において、および異なる段階で冠血流動態および血流予備への影響は、まだある明瞭に描写される。 マウスの多くの株は十分に特徴付けられたLDLRを含む、研究用途のために現在利用可能である- / -またはアポE - / -マウス10-12、これらは生きているマウス11-15心臓血管機能および形態を評価するための敏感な技術の開発を促した。このような技術は、MRI、PET、CTコントラスト、高周波数超音波、および浸潤に有望な代替物を提供するこれらの全ての電子ビーム断層撮影法2,9,17,19を含む心臓カテーテル法と冠動脈造影12のような方法。しかしながら、冠状動脈の非常に小さいサイズ、高い心拍数（HR）を有するマウスにおいて、冠循環のイメージングは、依然として多くの現在利用可能な技術4,12のための技術的な課題である。興味深いことに、15から約30-100ミクロンの軸方向の解像度を可能にする50MHzの中​​心周波数の高周波アレイ·スキャンヘッドの開発など、経胸​​壁ドップラー心エコー検査（TTDE）の分野における技術の進歩、指数関数的上昇があった、 400フレーム捕捉/秒より大きい8〜40ミリメートル、及びフレームレートの深さで。ターンでは、TTDEベースの技術は、2より大きい、またはそのような冠状動脈5,12としてさらに小さな血管を画像化するための潜在的に強力なツールとして浮上している。 研究者は小さなAの血管系の画像診断試験を実施することができましたもう一つの重要な前進nimals 11を撮像中の心拍や動物の呼吸速度を維持麻酔薬の慎重に制御を使用することである。制御された麻酔の維持は、マウスにおいて血管拡張に関連する研究のために特に重要であり、麻酔の効果はまた、このコンテキスト10,11で検討する必要がある。ヒトでは、一方で、TTDE由来のCFRの測定は、主に左前下行（LAD）冠動脈5,16において、狭窄および非閉塞し心外膜冠動脈の評価のためのより一般的に使用されるツールとなっている。しかし、安静時の保存LV収縮機能とCFRと無症候性患者やマウスでの冠血流変化の予後の役割は、はるかに少ない16を検討されている。したがって、研究の目的は、第一の圧負荷マウスモデルにおいてTTDEを用いた冠状動脈流の変化を評価するために、明確なステップバイステップのプロトコルを確立することであった。第二に、この研究では、予後のサインを検討CFRおよびこれらのマウスにおける圧負荷ストレスに応答して冠血流の変化ificance。私たちは、CFRと冠血流のTTDEベースの評価は左室機能障害に先行してもよい冠動脈機能障害の早期発見に有用である可能性があるという仮説を立てた。

<table><tbody><tr><td>Depilatory cream</td><td>Miltex, Inc.</td><td>Surgi-Prep</td><td>Apply 24 hours prior to imaging</td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Baxter International Inc.</td><td>NDC 10019-773-40</td><td>2-3% for induction, and 1-1.5 % for maintenance; heart beats will be maintained at above 500 beats per minute</td></tr><tr><td>High Frequency Ultrasound</td><td>FUJIFILM VisualSonics, Inc.</td><td>Vevo 2100</td><td></td></tr><tr><td>High-frequency Mechanical Transducer</td><td>FUJIFILM VisualSonics, Inc.</td><td>MS250, MS550D, MS400</td><td></td></tr></tbody></table>

ultrasound based assessment of coronary artery flow and coronary flow reserve using the pressure overload model in mice

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow reserve (CFR) in humans. Reduced CFR is accompanied by marked intramyocardial and pericoronary fibrosis and is used as an indication of the severity of dysfunction. This study explores, step-by-step, the real-time changes measured in the coronary flow velocity, CFR and systolic to diastolic peak velocity (S/D) ratio in the setting of an aortic banding model in mice. By using a Doppler transthoracic imaging technique that yields reproducible and reliable data, the method assesses changes in flow in the septal coronary artery (SCA), for a period of over two weeks in mice, that previously either underwent aortic banding or thoracotomy. 
During imaging, hyperemia in all mice was induced by isoflurane, an anesthetic that increased coronary flow velocity when compared with resting flow. All images were acquired by a single imager. Two ratios, (1) CFR, the ratio between hyperemic and baseline flow velocities, and (2) systolic (S) to diastolic (D) flow were determined, using a proprietary software and by two independent observers. Importantly, the observed changes in coronary flow preceded LV dysfunction as evidenced by normal LV mass and fractional shortening (FS). 
The method was benchmarked against the current gold standard of coronary assessment, histopathology. The latter technique showed clear pathologic changes in the coronary artery in the form of peri-coronary fibrosis that correlated to the flow changes as assessed by echocardiography. 
The study underscores the value of using a non-invasive technique to monitor coronary circulation in mouse hearts. The method minimizes redundant use of research animals and demonstrates that advanced ultrasound-based indices, such as CFR and S/D ratios, can serve as viable diagnostic tools in a variety of investigational protocols including drug studies and the study of genetically modified strains.

研究された11匹のマウス（バンドはn = 8、偽手術、n = 3）を、適切かつ再現可能な画像は、いくつかの時点で、単一の観察者により得られた：ベースライン（D-1）において、D2、D6及びD13 。また、狭窄部位での流速は、手術の翌日に（p &lt;0.05）に偽手術マウスにおいて277.5±10.51ミリメートル/秒と比較して、110.9ミリメートル/秒±2225として測定した。速度の増加は、圧負荷モデルの確立に成功の検証であった。またCF速度、CFR、およびS / D比としてここでいうSCAの流速は、正常にベースラインで、全てのマウスにおける充血下で評価した。 1％および2.5％イソフルラン下偽マウスにおけるCF変化を図3にも示されている。シャム群では&gt; 600ミリメートル/秒のCF速度を誘導し、ベースライン拡張期のCF〜を200mm / sの速度と充血を示した。拡張期CF速度の増加とは、全てのマウスにおいて13日目に持続した（n = 3に、p&gt; 0.05）。示す図3E及び3Fに1％とそれぞれ2.5％イソフルラン、少なくともバンドマウスで注目CF変更がある。これらのマウスは、ベースライン（1％）CFvelocityにわたって充血（2.5％）の誘導の同様のパターンを示している。しかし、このグループでは、拡張期CF速度は劇的と14日間の評価期間にわたって体系的な減少を示した。 CFの速度変化に見られるように具体的には、このグループの拡張期のCF速度は&lt;200ミリメートル/秒（13日目、ポストバンディング）に600ミリメートル/秒（ベースライン）から減衰した。 図4Bは、2つのグループに、充血応答をまとめたものマウスの、14日間にわたって評価。 シャムとバンドマウスで評価としてCFRが最小限の1％のイソフルランの下で休んで流速2.5％イソフルランによって誘導される最大血管拡張時のSCAのピーク拡張期流速の比として計算される。 図4Cは、CFRに見られる変化をまとめたもの。偽群とは異なり、バンドマウスが示したCFRのこの着実な減少は、おそらく大動脈バンディング（に後負荷の増加により誘導される心筋灌流の減少を引き起こす進行性の冠状動脈調節不全を示唆したマークと連続CFRの低下を、目で3ポスト手術を開始し、13日目を通して持続はn = 4、p &lt;0.05で）。バンディングの前に、マウスの平均CFRは2.53±0.47と算出されたが、バンディング後に13日までに、同じマウスでのCFRは0.59±0.27に減少した。 拡張期冠動脈速度比（S / D比）は、収縮期には、冠状動脈機能不全の他の指標を表す。 CFは基本的に収縮期に比べて拡張期中に発生します。このように、拡張期におけるCFは、心筋灌流9,15を維持する上で重要な役割を果たしている。それは、冠動脈狭窄の部位に遠位の、合計CF〜17収縮期および拡張期の寄与の等化する傾向があることが報告されている。また、有意差があることトゥイーンS / D比は、正常および病的な動脈18との間に観察されている。 0.58としてS / D比のカットオフ値を有意と非重要な病変を区別するために提案された。 図5に示すように、このS / Dの値は、ベースライン時および充血状態の両方においてのみバンド群で有意に増加した。大動脈バンディング後の拡張期冠血流速度の大幅な減少があった。これは部分的には（D13にD0、0.83±ベースラインで0.02と充血状態で0.27±0.01に0.27±0.02 0.45±0.05）は、S / D比の上昇に貢献した。酸素供給を減少させ、心筋灌流の減少に応答した代償機構として、LV収縮が（89.2±3.2 0.85±202.5ミリメートル/秒、D13にD0）冠状動脈収縮期流速の同時増加をもたらす、増加した。 エコーデータは、病理組織学的データ入手をベンチマークし、すべての動物から、14日目に回収した心からのエド。後者の技術は、冠動脈機能評価の11のための現在のゴールドスタンダードです。マウスSCAにおける組織病理学的変化とよく相関試験で評価血行動態パラメータ。 図6に示すように、心臓切片にマッソンのトリクローム染色は、バンドグループで増加し、心筋およびペリ冠状動脈の線維症を明らかにした（n = 4）の偽群と比較した（n = 2）。 図7に示すように、内および観察者間変動性を評価した。イントラオブザーバーの変動のために、各マウスについて20ランダム波形画像は、一週間離れて行われた反復測定のために選択した。測定されたピーク速度に有意差はなかった。観察者間の変動性のために、2経験豊富な観察者が盲検的に波形​​記録を評価した。有意なdifferenはなかった得られた値でCES。 また、有意な変化は、14日目（ 図8および図9）の間にLV機能または心臓の生理機能を評価するために使用される伝統的な心エコーパラメータは見られなかった。 まとめると、この研究の結果は、全てのマウスにおいて、SCAで冠循環の有意な変化を明らかにした。これは、CFにおける超音波ベースの変化は、このように方法の感度を反映し、従来評価LV機能の変化に先行していることも注目すべきである。研究は、マウスの非常に小さな数で行ったが、結果は依然として全ての関連パラメータに関して両群間で有意に高いレベルを明らかにした。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/52598/52598fig1.jpg" /> 図1：冠血流の超音波ベースのアセスメントの赤いラインが目を示している。取得するためのプローブの電子位置 心の（A）胸骨長軸（PSLAX）、および（B）変性胸骨短軸ビュー（MOD-PSALX）。プローブの位置（A）から15°時計回りに回転させることにより、CFは大動脈洞およびRVOTに近接SCA、検出することができることを示すように点在。 （C）短軸（SAX）は、プローブのXY方向が示されている横方向の大動脈レベルのビュー（D）を使用して、CFの撮影を容易にします。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/52598/52598fig2.jpg" /> 図2.冠血流（CF）検出MOD-PSLAXとSAXビューを使用して。（A）MOD-PSLAXビューは、心臓の長軸にSCA平行の内腔にCFを発揮し、10時位置IVS、近くAV（B）LOCAを示すために、MOD-PSLAXのイラストに沿った位置SCAのションと周囲の構造物（C）の短軸像は、1時の位置に向かって大動脈弁からのCFの原点を示しています。 （D）SCAの識別を容易にするために、短軸像の説明図。主なランドマークは省略形の表のとおりです。 <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/52598/52598fig3.jpg" /> 図3：シャム（A）と比較して充血下冠血流の弱毒変更バンドマウスでは（CF）の速度黄色の線は、収縮期（S）および拡張期（D）にCFピークを強調しています。 （B）図は、ピーク収縮期および拡張期の流速を示している。また示さ偽群における冠動脈CFの充血誘導を示唆している（C）1％と、（D）2.5％イソフルラン下偽マウスにおける拡張期CFの変化がある。拡張期CFが検出されたベースラインは、〜200メートルであるメートル/秒（E）下バンドマウスにおける拡張期CFの充血変更下&gt; 600ミリメートル/秒、1％に上昇し、（F）2.5％イソフルラン。このグループに示されているように、充血前後（E）の変化は、シャム群と同様であった。バンディング以下、ただし、（F）は著しく、特に充血下で、（600メートル/秒から&lt;200メートル/秒）に減衰した。 <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/52598/52598fig4.jpg" /> 図4：CF速度とCFR偽の変化やバンドマウスの比較。 1％イソフルラン下の両群（A）CF速度変化。 CFは充血誘導前、シャムとバンドマウスの両方において〜200ミリメートル/秒と測定された。 （B）2.5％イソフルラン下のマウスでは、CFの速度変化、。 CF速度は継続的に大動脈バンディング以下日間で減少した。 D13、日に（：P &lt;0.05 *）シャムとバンドマウスのE CFは有意差を示した。シャムとバンドマウスにおけるCFRの変化（C）概要。偽手術マウスと比較して、バンドのマウスのCFRは、連続的にCF速度の低下と相関して減少した。この現象は、後負荷の大動脈バンディング誘導性増加を示し、これは、冠状動脈性機能障害に貢献した。た（n = 8、*はp &lt;0.05）。 CFR = CF 2.5％/ CF 1.5％） <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/52598/52598fig5.jpg" /> 図5：シャムとバンドマウスにおいて1％、2.5％イソフルラン下のS / D比の変化（A）非充血（1％イソフルラン）の両群においてS / D比の変化。 S / D比は、手術後に増加し、D9およびD13で有意であっても安静時た（n = 11、*はp &lt;0.05）。 （B）充血下の両方の群においてS / D比の変化（2.5％イソフルラン）。 S / D比も著しく充血状態で手術後に増加した（n = 11、*はp &lt;0.05）。拡張期における冠動脈/収縮期流速のS / D =冠動脈流速。 <img alt="図6" src="/files/ftp_upload/52598/52598fig6.jpg" /> 図6：Myorcardialとpericoronary動脈線維症マッソン·トリクローム染色によって検出は染色は二週間大動脈結紮の後、偽縞状のマウスで行った。 （A）限られ線維症は、偽手術マウスにおいてLV（20X）の中央キャビティ内に観察された。高倍率（400X）下（B）画像も周囲冠動脈領域の周囲にわずかな線維症を（白い矢印が線維症を示した）を示した。大動脈バンディング以下のマウスの心臓では、（C）、青線維化面積は（20X）が大幅に増加した。 （D）ペリ-冠動脈線維症もsignifたicantlyこのグループ（矢じり）（X400）に増強。組織学データは、一緒になって、冠状動脈不全の私達のエコーベースの観測と相関する。 <img alt="図7" src="/files/ftp_upload/52598/52598fig7.jpg" /> 図7：内およびCF測定の間、観察者の信頼性は（A）内の観察者の信頼性が高い有意な相関関係（R = 0.92 2）を示した。 （B）観察者間信頼性は、異なる観察者（R 2 = 0.88）との間に高い相関を示した。 <img alt="図8" src="/files/ftp_upload/52598/52598fig8.jpg" /> 図8：体重（HW / BW）比及び乾燥するウェット（W / D）シャムにおける肺重量比とバンドマウス心臓（A）HW / BW比は、目で偽とバンドマウスの間に有意差はなかった15（N= 11、P&gt; 0.05）。 （B）W / D肺比は両群で同様であった。 <img alt="図9" src="/files/ftp_upload/52598/52598fig9.jpg" /> 図9：心拍数（HR）と、従来の心エコーパラメーター（A）HRが有意に変化しなかった。 （B）左室駆出率（LVEF）に示すように有意に減少しなかった。 （C）短縮率（FS）は両群で同等であった。ポストバンディング13日目に、両群で有意差を示さなかった心室質量（LVM）左（D）。 <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> フルネーム </td><td> 略語 </td></tr><tr><td>大動脈弁狭窄症</td><td> AS </td></tr><tr><td>大動脈弁</td><td> AV </td></tr><tr><td>冠血流予備能</td><td> CFR </td></tr><tr><td>鬱血性心不全</td><td> CHF </td></tr><tr><td>短縮率</td><td> FS </td></tr><tr><td>ハート·レート</td><td> HR </td></tr><tr><td>体重比心臓</td><td> HW / BW </td></tr><tr><td>インター心室中隔</td><td> IVS </td></tr><tr><td>左心房</td><td> LA </td></tr><tr><td>左前下</td><td> LAD </td></tr><tr><td>左冠状動脈</td><td> LCA </td></tr><tr><td>左心室駆出分画率</td><td> LVEF </td></tr><tr><td>左心室</td><td> LV </td></tr><tr><td>左室肥大</td><td> LVH </td></tr><tr><td>左室重量</td><td> LVM </td></tr><tr><td>胸骨長軸ビュー</td><td> PSLAX </td></tr><tr><td>肺動脈</td><td> PA </td></tr><tr><td>右心房</td><td> RA </td></tr><tr><td>右心室</td><td> RV </td></tr><tr><td>短軸ビュー</td><td> SAX </td></tr><tr><td>中隔冠動脈</td><td> SCA </td></tr><tr><td>拡張期流量比に収縮期</td><td> S / D </td></tr><tr><td>経胸壁ドップラー心エコー</td><td> TTDE </td></tr><tr><td>速度時間積分</td><td> VTI </td></tr><tr><td>肺重量比が乾燥するウェット</td><td> W / D </td></tr></tbody></table> 表1：略語。

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Ultrasound Based Assessment of Coronary Artery Flow and Coronary Flow Reserve Using the Pressure Overload Model in Mice

Coronary flow reserve (CFR) is useful for assessment of myocardial oxygen demand and evaluation of cardiovascular risk. This study establishes a step-by-step transthoracic Doppler echocardiographic (TTDE) method for longitudinal monitoring of the changes in CFR, as measured from coronary artery in mice, under the experimental pressure overload of aortic banding.

マウスの圧負荷モデルを用いた冠動脈の流れと冠血流準備の超音波ベースのアセスメント

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow ...

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Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Medicine

14.8K ビュー.  Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School. Coronary flow reserve (CFR) is useful for assessment of myocardial oxygen demand and evaluation of cardiovascular risk. This study establishes a step-by-step transthoracic Doppler echocardiographic (TTDE) method for longitudinal monitoring of the changes in CFR, as measured from coronary artery in mice, under the experimental pressure overload of aortic banding.

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High-frequency High-resolution Echocardiography: First Evidence on Non-invasive Repeated Measure of Myocardial Strain, Contractility, and Mitral Regurgitation in the Ischemia-reperfused Murine Heart

Ischemia-reperfusion (IR) was surgically performed in murine hearts which were then subjected to repeated imaging to monitor temporal changes in functional parameters of key clinical significance. Two-dimensional movies were acquired at high frame rate (8 kHz) and were utilized to estimate high-quality myocardial strain. Two-dimensional elastograms (strain images), as well as strain profiles, were visualized. Results were powerful in quantitatively assessing IR-induced changes in cardiac events including left-ventricular (LV) contraction, LV relaxation and isovolumetric phases of both pre-IR and post-IR beating hearts in intact mice. In addition, compromised sector-wise wall motion and anatomical deformation in the infarcted myocardium were visualized.  The elastograms were uniquely able to provide information on the following parameters in addition to standard physiological indices that are known to be affected by myocardial infarction in the mouse: internal diameters of mitral valve orifice and aorta, effective regurgitant orifice, myocardial strain (circumferential as well as radial), turbulence in blood flow pattern as revealed by the color Doppler movies and velocity profiles, asynchrony in LV sector, and changes in the length and direction of vectors demonstrating slower and asymmetrical wall movement. This work emphasizes on the visual demonstration of how such analyses are performed. 

High-frequency High-resolution Echocardiography: First Evidence on Non-invasive Repeated Measure of Myocardial Strain, Contractility, and Mitral Regurgitation in the Ischemia-reperfused Murine Heart 

High frequency Doppler ultrasound is a novel technology for assessing regional myocardial function. This work presents first evidence demonstrating applicability of this versatile imaging platform for the repeated measure of myocardial strain, dp/dt, and mitral regurgitation in the ischemia-reperfused (IR) murine heart.

高周波高分解能心エコー検査：虚血 - 再灌流マウス心臓における心筋ストレイン、収縮性、および僧帽弁閉鎖不全の非侵襲的な反復測定に関する最初の証拠

Ischemia-reperfusion (IR) was surgically performed in murine hearts which were then subjected to repeated imaging to monitor temporal changes in ...

医学

Echocardiographic Assessment of the Right Heart in Mice

Transgenic and toxic models of pulmonary arterial hypertension (PAH) are widely used to study the pathophysiology of PAH and to investigate potential therapies. Given the expense and time involved in creating animal models of disease, it is critical that researchers have tools to accurately assess phenotypic expression of disease. Right ventricular dysfunction is the major manifestation of pulmonary hypertension. Echocardiography is the mainstay of the noninvasive assessment of right ventricular function in rodent models and has the advantage of clear translation to humans in whom the same tool is used. Published echocardiography protocols in murine models of PAH are lacking.
In this article, we describe a protocol for assessing RV and pulmonary vascular function in a mouse model of PAH with a dominant negative BMPRII mutation; however, this protocol is applicable to any diseases affecting the pulmonary vasculature or right heart. We provide a detailed description of animal preparation, image acquisition and hemodynamic calculation of stroke volume, cardiac output and an estimate of pulmonary artery pressure.

This article provides a protocol for the echocardiographic assessment of right ventricular size and pulmonary hypertension in mice. Applications include phenotype determination and serial assessment in transgenic and toxin-induced mouse models of cardiomyopathy and pulmonary vascular disease.

マウスの右心の心エコー評価

Transgenic and toxic models of pulmonary arterial hypertension (PAH) are widely used to study the pathophysiology of PAH and to investigate potential ...

Assessment of Cardiac Morphological and Functional Changes in Mouse Model of Transverse Aortic Constriction by Echocardiographic Imaging

Transverse aortic constriction (TAC) in mice has been used as a valuable model to study mechanisms of cardiac hypertrophy and heart failure1. A reliable noninvasive method is essential to assess real-time cardiac morphological and functional changes in animal models of heart disease. Transthoracic echocardiography represents an important tool for noninvasive assessment of cardiac structure and function2. Here we used a high-resolution ultrasound imaging system to monitor myocardial remodeling and heart failure progression over time in a mouse model of TAC. B-mode, M-mode, and Doppler imaging were used to precisely assess cardiac hypertrophy, ventricular dilatation, and functional deterioration in mice following TAC. Color and pulse wave (PW) Doppler imaging was used to noninvasively measure pressure gradient across the aortic constriction created by TAC and to assess transmitral blood flow in mice. Thus transthoracic echocardiographic imaging provides comprehensive noninvasive measurements of cardiac dimensions and function in mouse models of heart disease.

The goal of this protocol is to noninvasively assess cardiac structural and functional changes in a mouse model of heart disease created by transverse aortic constriction, using B- and M-mode echocardiography and color/pulse wave Doppler imaging.

心臓形態学的および心エコーイメージングによって横大動脈狭窄のマウスモデルにおける機能の変更の評価

Transverse aortic constriction (TAC) in mice has been used as a valuable model to study mechanisms of cardiac hypertrophy and heart failure1. A reliable ...

Echocardiographic Approaches and Protocols for Comprehensive Phenotypic Characterization of Valvular Heart Disease in Mice

The aim of this manuscript and accompanying video is to provide an overview of the methods and approaches used for imaging heart valve function in rodents, with detailed descriptions of the appropriate methods for anesthesia, the echocardiographic windows used, the imaging planes and probe orientations for image acquisition, the methods for data analysis, and the limitations of emerging technologies for the evaluation of cardiac and valvular function. Importantly, we also highlight several future areas of research in cardiac and heart valve imaging that may be leveraged to gain insights into the pathogenesis of valve disease in preclinical animal models. We propose that using a systematic approach to evaluating cardiac and heart valve function in mice can result in more robust and reproducible data, as well as facilitate the discovery of previously underappreciated phenotypes in genetically-altered and/or physiologically-stressed mice.

This protocol provides a detailed description of the echocardiographic approach for comprehensive phenotyping of heart and heart valve function in mice.

マウスの弁膜症の包括的表現型の特徴のための心エコーアプローチとプロトコル

The aim of this manuscript and accompanying video is to provide an overview of the methods and approaches used for imaging heart valve function in ...

Ultrasound-based Pulse Wave Velocity Evaluation in Mice

Arterial stiffness can be evaluated by calculating pulse wave velocity (PWV), i.e., the speed with which the pulse wave travels in a conduit vessel. This parameter is being increasingly investigated in small rodent models in which it is used for assessing alterations in vascular function related to particular genotypes/treatments or for characterizing cardiovascular disease progression. This protocol describes an image processing algorithm which leads to non-invasive arterial PWV measurement in mice using ultrasound (US) images only. The proposed technique has been used to assess abdominal aorta PWV in mice and evaluate its age-associated changes.
Abdominal aorta US scans are obtained from mice under gaseous anesthesia using a specific US device equipped with high-frequency US probes. B-mode and Pulse-Wave Doppler (PW-Doppler) images are analyzed in order to obtain diameter and mean velocity instantaneous values, respectively. For this purpose, edge detection and contour tracking techniques are employed. The single-beat mean diameter and velocity waveforms are time aligned and combined in order to achieve the diameter-velocity (lnD-V) loop. PWV values are obtained from the slope of the linear part of the loop, which corresponds to the early systolic phase.
With the present approach, anatomical and functional information about the mouse abdominal aorta can be non-invasively achieved. Requiring the processing of US images only, it may represent a useful tool for the non-invasive characterization of different arterial sites in the mouse in terms of elastic properties. The application of the present technique can be easily extended to other vascular districts, such as the carotid artery, thus providing the possibility to obtain a multi-site arterial stiffness assessment.

Arterial stiffness represents a key factor in cardiovascular disease and pulse wave velocity (PWV) can be considered as a surrogate index for arterial stiffness. This protocol describes an image processing algorithm for calculating PWV in mice based on ultrasound image processing that is applicable at different arterial sites.

マウスにおける超音波ベースのパルス波速度の評価

Arterial stiffness can be evaluated by calculating pulse wave velocity (PWV), i.e., the speed with which the pulse wave travels in a conduit vessel. This ...

Evaluation of Coronary Flow Reserve After Myocardial Ischemia Reperfusion in Rats

Coronary artery disease is the leading cause of death worldwide. After an acute myocardial infarction, early and successful myocardial intervention via recanalization of the coronary artery is the most effective strategy for reducing the size of ischemic myocardium. The coronary microvasculature cannot be visualized and imaged&#160;in vivo, but there are several invasive and noninvasive techniques that can be used to assess parameters which depend directly on coronary microvascular function. The endothelial function after ischemia reperfusion can be assessed also at the level of the coronary circulation via the coronary flow reserve (CFR).&#160;In this study, peak velocity of left anterior descending (LAD) coronary arteries was measured in rats in vivo via Transthoracic Doppler Echocardiography during resting and stress challenge (induced by Dobutamine). A normal heart can increase its coronary blood flow up to four times above the resting values during stress induction. Following ischemia reperfusion, we found a significantly diminished CFR, which can be used as a marker of coronary microvascular dysfunction. CFR has opened a window on the importance of microvascular dysfunction and has been shown to predict cardiovascular risk independent of whether the severe obstructive disease is present.

Coronary flow reserve (CFR), is defined as the ratio of maximal coronary blood flow to the resting coronary blood flow. We present a protocol for evaluating CFR in rats via ultrasound, which offers the opportunity to predict cardiovascular risk factors in the absence of obstructive coronary disease.

ラットにおける心筋虚血再灌流後の冠動脈流量の評価

Coronary artery disease is the leading cause of death worldwide. After an acute myocardial infarction, early and successful myocardial intervention via ...

Dynamic Measurement and Imaging of Capillaries, Arterioles, and Pericytes in Mouse Heart

Coronary arterial tone along with the opening or closing of the capillaries largely determine the blood flow to cardiomyocytes at constant perfusion pressure. However, it is difficult to monitor the dynamic changes of the coronary arterioles and the capillaries in the whole heart, primarily due to its motion and non-stop beating. Here we describe a method that enables monitoring of arterial perfusion rate, pressure and the diameter changes of the arterioles and capillaries in mouse right ventricular papillary muscles. The mouse septal artery is cannulated and perfused at a constant flow or pressure with the other dynamically measured. After perfusion with a fluorescently labeled lectin (e.g., Alexa Fluor-488 or -633 labeled Wheat-Germ Agglutinin, WGA), the arterioles and capillaries (and other vessels) in right ventricle papillary muscle and septum could be readily imaged. The vessel-diameter changes could then be measured in the presence or absence of heart contractions. When genetically encoded fluorescent proteins were expressed, specific features could be monitored. For examples, pericytes were visualized in mouse hearts that expressed NG2-DsRed. This method has provided a useful platform to study the physiological functions of capillary pericytes in heart. It is also suitable for studying the effect of reagents on the blood flow in heart by measuring the vascular/capillary diameter and the arterial luminal pressure simultaneously. This preparation, combined with a state-of-the-art optic imaging system, allows one to study the blood flow and its control at cellular and molecular level in the heart under near-physiological conditions.

Presented here is a protocol to study the coronary microcirculation in living murine heart tissue by ex vivo monitoring of the arterial perfusion pressure and flow that maintains the pressure, as well as vascular tree components including the capillary beds and pericytes, as the septal artery is cannulated and pressurized.

マウス心臓における毛細血管、細動脈、および周囲細胞の動的測定とイメージング

Coronary arterial tone along with the opening or closing of the capillaries largely determine the blood flow to cardiomyocytes at constant perfusion ...

Echocardiographic Characterization of Left Ventricular Structure, Function, and Coronary Flow in Neonate Mice

Echocardiography is a non-invasive procedure that enables the evaluation of structural and functional parameters in animal models of cardiovascular disease and is used to assess the impact of potential treatments in preclinical studies. Echocardiographic studies are usually conducted in young adult mice (i.e., 4-6 weeks of age). The evaluation of early neonatal cardiovascular function is not usually performed because of the small size of the mouse pups and the associated technical difficulties. One of the most important challenges is that the short length of the pups&#39; limbs prevents them from reaching the electrodes in the echocardiography platform. Body temperature is the other challenge, as pups are very susceptible to changes in temperature. Therefore, it is important to establish a practical guide for performing echocardiographic studies in small mouse pups to help researchers detect early pathological changes and study the progression of cardiovascular disease over time. The current work describes a protocol for performing echocardiography in mouse pups at the early age of 7 days old. The echocardiographic characterization of cardiac morphology, function, and coronary flow in neonatal mice is also described.

The present protocol describes the echocardiographic assessment of left ventricular morphology, function, and coronary blood flow in 7-day old neonate mice.

新生児マウスにおける左心室構造、機能、冠動脈流の心エコー特性評価

Echocardiography is a non-invasive procedure that enables the evaluation of structural and functional parameters in animal models of cardiovascular ...

高脂血症誘発マウスモデルにおけるHFpEFの病態生理学の検討

A Murine Model of Hyperlipidemia&#45;Induced Heart Failure with Preserved Ejection Fraction

The pathophysiology of heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) driven by lipotoxicity is incompletely understood. Given the urgent need for animal models that accurately mimic cardio-metabolic HFpEF, a hyperlipidemia-induced murine model was developed by reverse engineering phenotypes seen in HFpEF patients. This model aimed to investigate HFpEF, focusing on the interplay between lipotoxicity and metabolic syndrome. Hyperlipidemia was induced in wild-type (WT) mice on a 129J strain background through bi-weekly intraperitoneal injections of poloxamer-407 (P-407), a block co-polymer that blocks lipoprotein lipase, combined with a single intravenous injection of adeno-associated virus 9-cardiac troponin T-low-density lipoprotein receptor (AAV9-cTnT-LDLR). Extensive assessments were conducted between 4 and 8 weeks post-treatment, including echocardiography, blood pressure recording, whole-body plethysmography, echocardiography (ECG) telemetry, activity wheel monitoring (AWM), and biochemical and histological analyses. The LDLR/P-407 mice exhibited distinctive features at four weeks, including diastolic dysfunction, preserved ejection fraction, and increased left ventricular wall thickness. Notably, blood pressure and renal function remained within normal ranges. Additionally, ECG and AWM revealed heart blocks and reduced activity, respectively. Diastolic function deteriorated at eight weeks, accompanied by a significant decline in respiratory rates. Further investigation into the double treatment model revealed elevated fibrosis, wet/dry lung ratios, and heart weight/body weight ratios. The LDLR/P-407 mice exhibited xanthelasmas, ascites, and cardiac ischemia. Interestingly, sudden deaths occurred between 6 and 12 weeks post-treatment. The murine HFpEF model offers a valuable and promising experimental resource for elucidating the intricacies of metabolic syndrome contributing to diastolic dysfunction within the context of lipotoxicity-mediated HFpEF.

著者スポットライト:脂肪毒性とHFpEFの関係を探る 

This protocol presents a detailed approach to replicating a murine model of hyperlipidemia-induced heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF). The design combines the administration of adeno-associated virus 9-cardiac troponin T-low-density lipoprotein receptor (AAV9-cTnT-LDLR) and poloxamer-407 (P-407).

駆出率を維持した高脂血症誘発性心不全のマウスモデル

The pathophysiology of heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) driven by lipotoxicity is incompletely understood. Given the urgent need for ...

マウスの圧負荷モデルを用いた冠動脈の流れと冠血流準備の超音波ベースのアセスメント

要約

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高周波高分解能心エコー検査：虚血 - 再灌流マウス心臓における心筋ストレイン、収縮性、および僧帽弁閉鎖不全の非侵襲的な反復測定に関する最初の証拠

マウスの右心の心エコー評価

心臓形態学的および心エコーイメージングによって横大動脈狭窄のマウスモデルにおける機能の変更の評価

マウスの弁膜症の包括的表現型の特徴のための心エコーアプローチとプロトコル

マウスにおける超音波ベースのパルス波速度の評価

ラットにおける心筋虚血再灌流後の冠動脈流量の評価

マウス心臓における毛細血管、細動脈、および周囲細胞の動的測定とイメージング

新生児マウスにおける左心室構造、機能、冠動脈流の心エコー特性評価

駆出率を維持した高脂血症誘発性心不全のマウスモデル

駆出率を維持した高脂血症誘発性心不全のマウスモデル