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第一部分心率对小鼠主动脉缩窄模型二维斑点追踪应变和应变率的影响目的转基因小鼠广泛应用于心血管系统的基础研究中,在阐明人类心血管疾病的机制中起着重要作用。斑点追踪成像是近年兴起的评价小鼠整体和局部心功能的可靠手段。本研究旨在探讨在小鼠生理和病理状态下,心率对二维斑点追踪成像所测应变和应变率的影响,进一步为斑点追踪成像这一新技术在小鼠心血管疾病模型稳定重复的应用探索可靠的心率值范围。方法①选取38只雄性成年C57BL/6小鼠,随机分为3组(各15只),主动脉中等缩窄(Mild TAB)组和主动脉重度缩窄组(Severe TAB)依次用25gauge (G)和28G的针头行主动脉缩窄术,另外一组为假手术组(Sham)。②术后8周后在各组中,监测不同心率：清醒心率(关闭麻醉系统至小鼠完全清醒前,AH；心率>550次/分)、高心率(HH,心率480-520次/分)和低心率(LH,心率400-480次/分)下,小鼠二维斑点成像所测的应变和应变率的变化。③间隔12天前后,重复测量Sham组小鼠在AH,LH和HH状态下的应变和应变率,并与12天前结果进行对比。结果①斑点追踪成像(speckle tracking echocardiography, STE)所测得的整体纵向应变(Lonitudinal strain, LS)、径向应变(Radial strain, RS)和周向应变(Circumferential strain, CS)及相应的应变率在Sham组、Mild TAB组和Severe TAB组中均表现为在高心率和清醒心率下,应变和应变率保持不变(P>0.05),但是在低心率情况下,应变和应变率显著减低(P<0.05)。②Pearson相关性分析表明RS、LS和CS及其相应的应变率均与心率呈显著性相关。③间隔12天重复对Sham组小鼠行STE表明在高心率和清醒心率下,STE参数未见明显差异(P>0.05),但是在低心率下,部分STE参数发生改变(P<0.05)。结论在较高心率时(心率≥480次/每分钟),无论是生理状态或者病理状态下,小鼠的二维斑点成像所测的应变和应变率稳定性高。控制小鼠心率在斑点追踪成像测定小鼠心功能中有着重要的意义。第二部分二维斑点追踪成像评估小鼠左室心肌整体和局部心肌力学的增龄性的可行性以及各参数重复性的比较目的增龄性改变往往引起心肌收缩力的变化。小鼠,作为心血管疾病的常用模型,越来越广泛地应用于老龄化的基础研究当中。本文拟采用二维斑点追踪成像评估小鼠左室整体和局部收缩功能,探讨随年龄变化,斑点追踪成像(STE, speckle tracking echocardiography)所测参数的改变及其潜在机制,并进一步探索STE所测各参数在小鼠模型上的重复性。方法①月龄为1、4、8、12和16的小鼠(各10只)行超声心动图检查。常规二维超声采集左室胸骨旁长轴切面,胸骨旁短轴切面二维灰阶图像并离线分析左室短轴缩短率(FS)、左室收缩末期内径(LVESD)、左室舒张末期内径(LVEDD)、左室质量(LV mass)和左室前壁厚度(LVPWT)。②运用Vevo Strain软件进一步分析左室整体和局部纵向、环向和径向应变。③运用Masson三色法染色判断不同月龄小鼠心肌纤维化的程度,并将所测结果与二维斑点追踪成像所测的应变做相关性分析。④重复测量二维斑点超声应变成像的各项参数,运用相关性分析和Bland-Altman分析法比较纵向应变(Longitudianl strain, LS)、环向应变(Circumferential strain, CS)、径向应变(Radial strain, RS)和短轴方向的径向应变(Radia strain in short axis, RSS)的观察者内部和观察者之间重复性和一致性。结果①常规超声心动图显示,小鼠心室结构和心功能参数在月龄为1时,相比其他月龄小鼠,有明显不同(P<0.05)。小鼠心室结构和心功能参数在4-12月龄时无明显改变(P>0.05)。相比4-12月龄小鼠,16月龄小鼠的FS降低(P<0.05),而LVEDD、 LVESD和LV mass显著上升(P<0.05)。②二维斑点追踪成像显示,相比其他月龄小鼠,1月龄小鼠LS、CS和RS显著升高(P<0.05)。小鼠二维斑点追踪成像所测的LS、CS和RS在4-8月龄时无明显改变(P>0.05)。相比4-8月龄小鼠,12月龄小鼠的LS降低(P<0.05),CS和RS无明显差异(P>0.05)。相比1-12月龄的小鼠,16月龄的小鼠整体LS、CS和RS均减低(P<0.05)。RSs在各月龄小鼠中均无明显差异(P>0.05)。分析各节段LS和RS发现在4-16月龄的小鼠中,心肌LS和RS的节段分布呈特殊的规律性,即相比心底部(base)和中部(mid),LS值在心尖部(apex)最大(P<0.05),而RS的值在apex最小(P<0.05)。③Masson三色法染色显示小鼠心室纤维化程度伴随着小鼠二维斑点成像所测应变的改变而发生相应的变化,即月龄为12的小鼠LS降低时,心室肌纤维化程度也上升(P<0.05),而月龄为16小鼠的LS、CS和RS显著降低(P<0.05),同时,心室肌纤维化程度相比月龄为12的小鼠,也进一步加重(P<0.05)。相关性分析表明LS、CS和RS与心肌纤维化程度显著相关,其中以LS的相关程度最高,而RSs与心肌纤维化程度无明显相关性(P>0.05)。④分析二维斑点追踪应变成像的各参数的观察者间和观察者内重复性表明：LS的重复性最高,一致性最好,然后依次是CS和RS,RSs的重复性较差。结论①二维斑点追踪成像可评价小鼠随增龄变化心肌整体和局部节段心肌收缩功能的改变。②二维斑点追踪成像所测的应变与心肌纤维化程度密切相关。尤其是LS与心肌纤维化的相关性最高,它可有效评价心肌纤维化程度。③比较LS、RS、CS和RSs的观察者内部和观察者之间重复性发现：LS的重复性最好,可靠性最高,其次是CS和RS,RSS的重复性最低。因此,LS是评估心功能的可靠指标。第三部分二维斑点追踪成像对小鼠主动脉缩窄模型心脏整体和局部收缩力的评估及其相关研究目的斑点追踪成像(Speckle tracking Echocardiography, STE)这一技术被广泛应用于评估心肌收缩功能。但是有关STE参数在心肌肥厚和心衰早期动态改变的研究并不多见。本研究拟采用STE探索心肌肥厚和心衰情况下,心脏整体和局部节段性心肌力学的改变。同时进一步观察所测得的STE参数分别与压力容积环所测的心收缩力指标及心肌纤维化的联系,以阐明STE参数的具体含义。方法①雄性成年C57BL/6小鼠用25gauge(G)和28G的针头行主动脉中度缩窄(Mild TAB)和主动脉重度缩窄(Severe TAB)术,另外一组行假手术(Sham)。术后1-8周,用常规超声心动图和二维斑点追踪成像技术监测收缩功能的整体和节段性变化。②运用Masson三色法染色判断术后第8周不同组小鼠心肌纤维化的程度,Pearson相关性分析进一步分析心肌纤维化程度与STE所测指标的相关性。③术后第8周,用压力容积环(Pressure Volume loop, P-V loop)监测各组小鼠收缩力的变化,用Pearson相关性分析进一步分析前负荷补充搏功(preload recruited stroke work, PRSW)和收缩末期弹性(end systolic elastance, Ees)这两个无负荷依赖性的收缩力指标的变化与STE所测的纵向应变(LS, longitudinal strain)、环向应变(CS, circumferential strain)和径向应变(Radial strain, RS)的相关性。结果①相比Sham组和Mild TAB组,Severe TAB组表现为典型的心衰特征,左室短轴缩短率(Fraction shortening, FS)、左室重量(LV mass)、射血分数(EF)和左室舒张末期内径(LVEDD)发生显著改变(P<0.05)。相比Sham组,Mild TAB组的EF, FS和LVEDD整个实验过程中没有发生明显改变(P>0.05)；但是Mild TAB组的左室厚度(left ventricular wall thickness, LVWT)、LVmass从术后1周开始上升(P<0.05),表现为心肌肥厚的特征。②STE分析表明：相比Sham组,M ild TAB组的LS降低,CS无明显差异(P>0.05),RS在第六周的时候降低(P<0.05)。Severe TAB组的CS、RS和LS相比Mild TAB组和Sham组明显降低(P<0.05)。分析小鼠应变从心底(base)到心尖(apex)的变化表明在肥厚和正常小鼠,apex的LS值最大而RS的值最小(P<0.05),而心衰小鼠各节段未见明显差异(P>0.05)。分析不同组小鼠同一节段应变的差异表明：相比正常心肌,肥厚心肌表现为base的LS减低(P<0.05),其余各节段无明显变化(P>0.05)；相比正常心肌和肥厚心肌,心衰组小鼠的LS和RS各节段均显著降低(P<0.05)。③Masson三色法染色显示相比Sham组,Severe TAB组小鼠心肌纤维化程度最重(P<0.05),其次是Mild TAB组(P<0.05)。Pearson相关性分析表明LS、RS和CS均与心肌纤维化程度呈显著性相关,其中LS的相关程度最高,RS和CS的相关性较低。④压力容积环所测参数表明：相比Sham组,Mild TAB组的前负荷补充搏功(preload recruited stroke work, PRS W)和收缩末期弹性(end systolic elastance, Ees)这两个无负荷依赖性,描述心室肌本身收缩力的指标表现为上升(P<0.05)；SevereTAB组的PRSW和Ees值下降(P<0.05)。Pearson相关性分析表明LS、RS和CS与PRSW显著性相关：相比LS, RS和CS这两个参数与PRSW相关系数更高一些。分析LS、RS、CS与Ees的相关性也得到了类似结论。结论二维斑点追踪成像所测参数能够可靠、无创地监测小鼠主动脉缩窄模型左室心肌整体和节段收缩功能的变化。在小鼠模型的STE参数中,LS的改变最能反映心肌纤维化的程度；RS和CS的变化更能反映心室肌内在收缩力的变化。