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优化小鼠临床前PV环技术和分析
人阅读 发布时间:2022-07-15 19:01
在本次会议期间,来自Baker研究院“临床前心脏病学显微外科和成像平台”的 Daniel Donner 博士和 Aascha Brown 博士,将使用 ADInstruments 和 Millar 系统,提供小鼠压力-容积插管的最佳实践建议。从设备列表、连接和设置,再到介绍 LabChart 的 PV 工作流程,以及如何优化工作流程,最后如何分析采集到的 PV 环数据。
Baker研究院的“临床前心脏病显微外科和成像平台”,专注于临床前试验的心肌缺血再灌注模型、新型心脏骤停和主动脉缩窄模型。该网络研讨会中,使用一根Millar SPR-839(1.4F)导管,通过颈动脉N-S法(分步手术操作短视频)插入小鼠模型。
主题:
● 推荐设备清单:用于小鼠模型的手术步骤
● 使用 PV Loop 的重要性:血流动力学研究的黄金标准方法
● PV 测量简介:包括顺应性和肌力/解释压力容积环
● 手术步骤设置:包括准备技巧、设备设置和连接、MPVS界面概述、通道设置、PV环介绍和 LabChart 8 中的工作流程设置
● 手术过程:包括手术步骤概述、颈动脉分离和插管、支持手术小视频
● 手术后校准:定标管、生理盐水、基线和 alpha校准的技巧
● 阻断分析概述
● 进一步的校准建议:SV/CO 校准对电导测量的重要性以及数据方差的示例
二、直播内容回放
00:50-06:00
Daniel Donner博士首先感谢ADInstruments的邀请来参加今天的网络研讨会,接着他向大家介绍了自己和单位:Baker心脏和糖尿病研究院。Baker研究院位于澳大利亚的墨尔本市,和Alfred医院的心脏内科相连,使得临床前实验室和 Alfred 的临床医生、心脏病专家和支持团队之间能够进行出色的转化医学合作,也欢迎大家莅临指导。几年前,我们曾举办过专门的 PV 线下研讨会,来自世界各地的科学家们都非常踊跃地参加了这些研讨会。除此以外,我们还负责体内表型分析和模型表征,已与世界各地的合作者们进行了50-60个课题项目。
Baker研究院的“临床前心脏病显微外科和成像平台”,主要关注心肌缺血再灌注模型,以及非常新颖的缺氧和缺血心脏骤停模型和主动脉缩窄模型。在我们的导管实验室,压力容积导管插入术已成为我们所有血流动力学研究的黄金标准。我们还有ADInstruments公司的其它电生理套件、探头和刺激器。以及其它成像设备,比如用于压力容积校准的心脏超声、核磁等。
06:00-09:25
今天的研讨会将涵盖从PV系统的初始设置,到所有不同设备的连接,以及更多关于我们如何优化工作流程,不仅仅是采集压力容积的细节,还有我们如何分析数据。我们今天使用的是一根Millar SPR-839(1.4F)导管,手术视频中为一只雄性小鼠(约30克),我们推荐颈动脉N-S法。Millar压力导管的探头尺寸不足2mm,今天要用的Millar压力容积导管更高级一些,两端有电导环,压力探头居中。使我们能够测量电导容积,并测量心室和血管内的压力。
这是一个实验设备清单,基于我们的使用习惯和数百次操作经验。包括ADInstruments的PowerLab主机、PV主机、校准套件、温度Pod和生物电放大器。稍后我将向您展示连接的照片。需要的其它硬件,如呼吸机、一台实时运行PV软件的计算机、手术显微镜。虽然显微镜非必需,但有助于训练,因为我们可以记录手术。还有丝线等其它耗材。
09:26-12:05
我先解释一下“心室压力容积”,我认为ADInstruments官网已经有一些很棒的内容和视频。所以就简单地说一下,压力导管允许我们在整个心动周期测量心室内的压力,超声心动图允许我们测量整个心动周期的容积,即舒张期容积和收缩期容积。而压力容积环所做的是将这些实时叠加在一起,并允许我们在整个心动周期中二维测量压力和容积。环中的每一点都是心动周期中的关键事件。对于还不太了解压力容积环的人来说,环实际上以逆时针方向运行。主动脉瓣在这个拐角(2)处打开,射血,接下来瓣膜关闭,等容舒张期,然后是第二个等容收缩。
图二,我们解释了阻断步骤,但实际上有很多不同的方法来解释这些,具体取决于您的模型。如果是一个舒张功能或收缩功能障碍的模型,或者远端损伤,那么在解释时总是要考虑到它的基线特征,然后是它的体重差异。压力容积系统可以记录各种不同生理参数。动物术后可以恢复,但我们通常将其处死。
12:06-13:45
手术前准备:提前一天连接并测试硬件与计算机的设置;配制好20%高渗盐水,其中一个步骤要您手动注射,或者用输液泵注射盐水;给动物除毛。手术当天最好早点开始,打开并调好温度垫;将导管放进有无菌生理盐水的注射器中预热半小时;准备好有肝素涂层的注射器,为了收集血液,用于校准容积。
13:46-15:13
硬件设置和连接:从上到下,ADInstruments公司的温度Pod、测量体表心电图的生物电放大器、8通道生理记录仪PowerLab、还有MPVS心室压力测量主机、以及右图的心室压力容积连接线和导管。设备连接的一个小窍门:给连接线粘好标签。
15:14-17:03
MPVS控制软件界面:首页面,先选择我们今天使用的导管SPR-839、电导量程,最下面是导管示意图,可以看到感应和激发节段。点击第二个标签进入最常使用的第二页面,在此可以非常容易的校准压力和电导/容积,注意该软件和LabChart同时打开。
17:04-20:27
LabChart软件的通道设置界面:我们可以设置通道数量,命名通道等。在此范例中,一通道是压力,二通道是容积通道,三通道是心电图,四通道是体温,五通道是心率。
LabChart软件的PV环视图:左图该环在数据记录时实时绘制,环的形状会有很多差异。右图是我们阻断时的收缩期和舒张期压力容积关系图。通过挤压小鼠的胸部,手术阻断血管将停止或减少返回心室的前负荷,这将同时降低压力和容积。
20:28-22:52
LabChart软件PV LOOP模块的工作流程:
1.手术前设置:选择动物类型,此范例为小动物;选择压力和容积通道;分别校准压力和容积信号。
2.手术中记录
3.手术后校准:小鼠被安乐s后,采集血液进行定标管(Cuvette)校准;盐水(Saline)校准;Alpha校准;分析数据。
22:53-42:55
手术操作要点和完整视频请“点击原文”,或观看ADInstruments官网手术指导视频:https://www.adinstruments.com.cn/surgical-videos-pressure-volume-pv-and-invasive-pressure
42:56-43:32
手术操作部分完成后,我们将进行定标管校准;盐水校准;Alpha校准;分析数据。这部分将由Aascha Brown 博士来帮我们讲解。
43:33-45:36
Aascha Brown博士负责处理大部分的PV数据分析。手术结束后,通过有肝素的注射器从动物采集血液,并用来进行定标管校准:我们对每只动物都单独执行此操作,因为我们认为每只动物都是个性化的。在记录中选择平坦的线段,电导数值会填入表格,重复测量后就能得到右上图的标准曲线,它将自动计算并填充到定标管校准的方程中,点击应用于您的分析。非常简单直观好用!
45:37-47:44
盐水校准:选择合适的上升段数据,单击分析,您就会得到这条标准曲线和压力容积环,您还可以去除伪影造成的异常值。我们通常会测量3次,得到一个平均值,并应用计算出来的平行电导值给容积通道。
47:45-53:18
基线校准和分析:选择合适的基线,单击分析,然后您将获得血流动力学数据表格,大约有 28 个不同的生理参数供您使用。我们最喜欢LabChart软件的分析管理器,可以多次测量和管理切换不同的基线数据。一个解决基线不在零处的小技巧:点击压力通道,使用算数功能重新校准压力值,该例中:通道一减去表格中读取的压力数值即可,最后还需要确保测量值以毫米汞柱为单位。一旦对基线感到满意,就保存数据。
53:19-55:51
Alpha校准:我们将回到工作流程的 alpha 校准栏,我们总是喜欢选择心输出量进行计算。直接从我们的基线数据表格中获取Millar导管测量的心输出量,分母中的心输出量值是术前通过超声获得的。点击应用后,表格中的心输出量数值就与我们的超声参考值匹配,并且压力容积环在容积轴上移动,所以现在我将再次保存Alpha校准后的基线数据。
55:52-58:30
阻断分析:我们回到工作流程中的分析选项卡,您要确保分析类型已从基线更改为阻断,选择阻断时候的数据,单击“分析”。您将获得压力容积环和所有图表,ESPVR和EDPVR。我们通常测量多次的阻断数据,然后取平均值。您还可以删除任何伪影造成的异常值。最后再次保存数据。
58:43-60:04
最后,Daniel Donner博士再次强调了alpha 校准对容积数据准确的重要性。请参看“省略压力容积校准会给你的实验带来什么影响?
”https://mp.weixin.qq.com/s/jLj09akR3mmay62iL0taJw
Daniel Donner博士还给了方差范例和数据可能的样子。上图是心肌缺血再灌注(点)和治疗组(方格)之间,压力、每搏功、还有dV/dt参数的数据分布图。
再次感谢团队和合作伙伴,以及本次活动的组织者:ADINSTRUMENTS公司!
埃德全球直播课特约嘉宾Daniel博士Daniel Donner博士-PhD,CertLead,GCertResMgt,MMEdRes, BBiomedSc研究专家 Baker心脏与糖尿病研究院Daniel是临床前心脏病学显微外科和成像平台的负责人,也是ADInstrument压力容积系统的显微外科培训师。国际行业以及学术伙伴和他的团队,合作进行临床前心脏病学模型和表型分析方面的试验策略、设计和交付。
Aascha博士 Aascha Brown博士-PhD,BBiotech(Hons)显微外科和成像技术专家Baker心脏与糖尿病研究院Aascha是该平台的首席显微外科和成像专家。Brown博士帮助合作伙伴分析大量PV数据,并为优化工作流程提供宝贵的见解。