新手必看第二彈 | 小鼠超聲心動圖：心尖四腔切面成像關鍵技巧
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我們一般什么情況下需要拍攝小鼠心尖四腔切面超聲呢？
當我們需要評估小鼠心臟整體結構與功能時，具體場景例如：
（1）心血管疾病研究：構建心衰、心梗等模型后，需要觀察心室腔大小、室壁厚度、瓣膜形態等結構改變。
（2）藥物/干預效果驗證：評估新藥、基因治療等干預手段對心臟結構及功能的影響。
（3）基礎生理/病理研究：探究遺傳修飾小鼠（如基因敲除/過表達）的心臟發育異常或自發性心臟病變。
（4）縱向追蹤觀察：長期監測同一批小鼠的心臟結構功能變化，比如疾病進展或康復過程。
01
前言介紹：
小鼠心臟超聲目前主要有二維成像（B模式）、M 型成像、多普勒成像三大基本模式，分別承擔結構觀察、功能定量、血流/組織運動分析的核心作用，聯合使用可全面評估心臟狀態[1]。
在往期我們講解了如何用二維成像（B模式）、M 型成像捕獲胸骨旁長軸與短軸切面，本期我們將繼續介紹小鼠心臟超聲中關于心尖四腔切面的成像關鍵技巧，可以幫助我們評估小鼠心臟舒張功能。對心尖四腔切面的獲取主要涉及到多普勒超聲的運用，通過血流和組織運動信號的分析，能夠無創、精準獲取小鼠心臟舒張功能關鍵參數，是目前該領域最常用的核心檢測手段[2-3]。
02
多普勒成像
多普勒成像通過利用多普勒頻移原理確定運動目標的速度和方向，主要分為頻譜多普勒（Spectral Doppler，SD）、彩色多普勒（Color Doppler Flow Imaging，CDFI/CD）和組織多普勒（Tissue Doppler Imaging，TDI/TD），具體定義如下[4]。
（1）頻譜多普勒：常用來定量分析心臟血流速度、方向等關鍵參數，分為脈沖波多普勒（Pulsed Wave Doppler, PW）和連續波多普勒（Continuous Wave Doppler, CW）兩種模式。PW可定位測量特定區域（如二尖瓣口）的血流速度，獲取 E 峰、A 峰等定量參數；CW 適用于測量高速血流，無速度限制但定位精度較低。
（2）彩色多普勒：用彩色編碼直觀顯示血流方向和速度，紅色、藍色分別代表朝向、背離探頭的血流，色彩亮度反映速度快慢。可快速識別異常血流，為頻譜多普勒定位提供直觀指引。
（3）組織多普勒：專門檢測心肌組織的運動信號，排除血流干擾，以頻譜或彩色形式呈現心肌運動速度。聚焦二尖瓣環等區域，獲取 e' 峰、a' 峰等參數，直接反映心肌舒張和收縮功能。
了解了這些基本知識后，接下來跟隨小編一起學習實踐小鼠心尖四腔切面的獲取過程吧！
03
實驗前準備及操作步驟
一、實驗前準備：
小鼠脫毛備皮；小動物超聲儀及氣麻機開機檢查；導電膏、耦合劑等耗材備好待用。
二、實驗操作：
1. 按照超聲儀器說明書開機，選擇心臟模塊，連接小鼠專用探頭UHF46x。
2. 將小鼠放入麻醉機誘導箱，設置異氟烷濃度為4%-5%，氣體流量約1 L/min，誘導約兩分鐘即可觀察小鼠進入麻醉狀態，取出小鼠，仰臥位放置在小鼠面板上，同時接入氣體面罩，維持麻醉狀態時將異氟烷濃度調整至1%-2%左右，氣體流量控制在0.2-0.5 L/min，可根據小鼠體重和所需維持麻醉狀態時間進行適量調整。麻醉期間，在超聲觸控板中新建所需文件夾，注明組別日期等信息。
3. 使用醫用膠帶將小鼠四肢固定在電極片上，并涂抹導電膏，如圖1所示，使小鼠心率等體征顯示在主屏幕。
圖1 小鼠固定
4. 胸部區域涂抹耦合劑，平臺向左下傾斜，并將探頭斜切角度，想象小鼠心臟實際位置，能夠使探頭視角從心尖切入，具體擺放視角如圖2所示，定位后可微調小鼠操作臺至圖像清晰，B超模式下呈現圖像如圖3所示，可以看見小鼠心臟四個明顯腔室，即左、右心室和左、右心房。
圖2 心尖四腔切面探頭位置展示
圖3 心尖四腔切面四腔室位置顯示（B-Mode）
5.此時點擊轉換彩色多普勒（Color Doppler Flow Imaging，CDFI/CD）模式，取樣框放置在左心室、左心房處，可以觀察到紅色、藍色分別代表朝向、背離探頭的血流，如圖4所示，將脈沖波多普勒（Pulsed Wave Doppler, PW）取樣容積放在左室血流速度最快的位置，點擊轉換成脈沖波多普勒模式，注意取樣方向與血流方向一致，獲取二尖瓣血流動力學信息，如圖5所示，可以獲取 E 峰、A 峰等定量參數。E 峰代表心室舒張早期被動充盈的血流速度，A 峰代表心房收縮主動充盈的血流速度，比值直接反映舒張期充盈模式。
圖4 心尖四腔切面中二尖瓣血流信號顯示
（Color Doppler Flow Imaging）
圖5 心尖四腔切面中二尖瓣血流波譜
（Pulsed Wave Doppler）
6. 再次點擊轉換為組織多普勒（Tissue Doppler Imaging，TDI/TD）模式，取樣容積置于室間隔處二尖瓣瓣膜位置，獲取二尖瓣瓣膜運動頻譜，如圖6所示，可以獲取 e' 峰、a' 峰等參數。e' 峰代表舒張早期心肌運動速度峰，a' 峰代表舒張晚期心肌運動速度峰，直接反映心肌舒張和收縮功能。
圖6 心尖四腔切面中二尖瓣瓣膜運動波譜
（Pulsed Wave Doppler）
7.在每步獲取到目的圖像時，點擊“Save Clip”保存數據，分析測量得到E/A、E/E’、等容舒張時間（Isovolumic Relaxation Time，IVRT）等與舒張功能相關的參數，幫助我們評估小鼠舒張功能受損程度。
操作注意事項：
在小鼠心臟超聲實驗中，將心率調控在400~650次/分鐘的范圍內，有助于獲取穩定性和可靠性更高的實驗數據。但由于小鼠本身心率極高，在二尖瓣口血流頻譜法評估其左心室舒張功能時，小鼠心率若較快處于500~650次/分鐘區間時，可能出現左心室舒張早期形成的E峰與舒張晚期心房收縮產生的A峰發生融合現象，這會對心臟舒張功能相關指標的精準測量造成干擾。因此，當監測到小鼠心率超過500 次/分鐘，E 峰與A峰發生融合時，可通過適當增大麻醉劑量的方式，對小鼠心率進行進一步調控，以保障測量的準確性[5-6]。
百洋智心超聲檢測平臺介紹
百洋智心擁有萬級潔凈度屏障環境動物房，專業超聲檢測室配置Fujifilm VisualSonics研發團隊的超高分辨率小動物超聲成像系統VeVo F2（圖7）。
圖7 VevoF2小動物超聲成像系統
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參考文獻：
[1] Stypmann J , Engelen M A , Troatz C ,et al.Echocardiographic assessment of global left ventricular function in mice[J].Laboratory Animals, 2009, 43(2): 127-137.
[2] Tanaka N, Dalton N, Mao L, et al. Transthoracic Echocardiography in Models of Cardiac Disease in the Mouse[J]. Circulation, 1996, 94(5): 1109-1117.
[3] Moise N S. Echocardiography and doppler imaging[J]. Textbook of Canine & Feline Cardiology, 1999.
[4] Rambaldi R , Poldermans D , Vletter W B ,et al.Doppler tissue imaging in the new era of digital echocardiography[J].Giornale Italiano Di Cardiologia, 1997, 27(8): 827.
[5] 黃偉哲,肖大偉,張保亭,等.比較麻醉和清醒狀態對高頻超聲心動圖評價小鼠心功能影響的研究[J].中華超聲影像學雜志, 2006, 15(2): 4.
[6] Schaefer A, Meyer GP, Brand B, Hilfiker-Kleiner D, Drexler H, Klein G. Effects of anesthesia on diastolic function in mice assessed by echocardiography. Echocardiography. 2005; 22(8): 665-670.
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