新手必看第二弹 | 小鼠超声心动图：心尖四腔切面成像关键技巧
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我们一般什么情况下需要拍摄小鼠心尖四腔切面超声呢？
当我们需要评估小鼠心脏整体结构与功能时，具体场景例如：
（1）心血管疾病研究：构建心衰、心梗等模型后，需要观察心室腔大小、室壁厚度、瓣膜形态等结构改变。
（2）药物/干预效果验证：评估新药、基因治疗等干预手段对心脏结构及功能的影响。
（3）基础生理/病理研究：探究遗传修饰小鼠（如基因敲除/过表达）的心脏发育异常或自发性心脏病变。
（4）纵向追踪观察：长期监测同一批小鼠的心脏结构功能变化，比如疾病进展或康复过程。
01
前言介绍：
小鼠心脏超声目前主要有二维成像（B模式）、M 型成像、多普勒成像三大基本模式，分别承担结构观察、功能定量、血流/组织运动分析的核心作用，联合使用可全面评估心脏状态[1]。
在往期我们讲解了如何用二维成像（B模式）、M 型成像捕获胸骨旁长轴与短轴切面，本期我们将继续介绍小鼠心脏超声中关于心尖四腔切面的成像关键技巧，可以帮助我们评估小鼠心脏舒张功能。对心尖四腔切面的获取主要涉及到多普勒超声的运用，通过血流和组织运动信号的分析，能够无创、精准获取小鼠心脏舒张功能关键参数，是目前该领域最常用的核心检测手段[2-3]。
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多普勒成像
多普勒成像通过利用多普勒频移原理确定运动目标的速度和方向，主要分为频谱多普勒（Spectral Doppler，SD）、彩色多普勒（Color Doppler Flow Imaging，CDFI/CD）和组织多普勒（Tissue Doppler Imaging，TDI/TD），具体定义如下[4]。
（1）频谱多普勒：常用来定量分析心脏血流速度、方向等关键参数，分为脉冲波多普勒（Pulsed Wave Doppler, PW）和连续波多普勒（Continuous Wave Doppler, CW）两种模式。PW可定位测量特定区域（如二尖瓣口）的血流速度，获取 E 峰、A 峰等定量参数；CW 适用于测量高速血流，无速度限制但定位精度较低。
（2）彩色多普勒：用彩色编码直观显示血流方向和速度，红色、蓝色分别代表朝向、背离探头的血流，色彩亮度反映速度快慢。可快速识别异常血流，为频谱多普勒定位提供直观指引。
（3）组织多普勒：专门检测心肌组织的运动信号，排除血流干扰，以频谱或彩色形式呈现心肌运动速度。聚焦二尖瓣环等区域，获取 e' 峰、a' 峰等参数，直接反映心肌舒张和收缩功能。
了解了这些基本知识后，接下来跟随小编一起学习实践小鼠心尖四腔切面的获取过程吧！
03
实验前准备及操作步骤
一、实验前准备：
小鼠脱毛备皮；小动物超声仪及气麻机开机检查；导电膏、耦合剂等耗材备好待用。
二、实验操作：
1. 按照超声仪器说明书开机，选择心脏模块，连接小鼠专用探头UHF46x。
2. 将小鼠放入麻醉机诱导箱，设置异氟烷浓度为4%-5%，气体流量约1 L/min，诱导约两分钟即可观察小鼠进入麻醉状态，取出小鼠，仰卧位放置在小鼠面板上，同时接入气体面罩，维持麻醉状态时将异氟烷浓度调整至1%-2%左右，气体流量控制在0.2-0.5 L/min，可根据小鼠体重和所需维持麻醉状态时间进行适量调整。麻醉期间，在超声触控板中新建所需文件夹，注明组别日期等信息。
3. 使用医用胶带将小鼠四肢固定在电极片上，并涂抹导电膏，如图1所示，使小鼠心率等体征显示在主屏幕。
图1 小鼠固定
4. 胸部区域涂抹耦合剂，平台向左下倾斜，并将探头斜切角度，想象小鼠心脏实际位置，能够使探头视角从心尖切入，具体摆放视角如图2所示，定位后可微调小鼠操作台至图像清晰，B超模式下呈现图像如图3所示，可以看见小鼠心脏四个明显腔室，即左、右心室和左、右心房。
图2 心尖四腔切面探头位置展示
图3 心尖四腔切面四腔室位置显示（B-Mode）
5.此时点击转换彩色多普勒（Color Doppler Flow Imaging，CDFI/CD）模式，取样框放置在左心室、左心房处，可以观察到红色、蓝色分别代表朝向、背离探头的血流，如图4所示，将脉冲波多普勒（Pulsed Wave Doppler, PW）取样容积放在左室血流速度最快的位置，点击转换成脉冲波多普勒模式，注意取样方向与血流方向一致，获取二尖瓣血流动力学信息，如图5所示，可以获取 E 峰、A 峰等定量参数。E 峰代表心室舒张早期被动充盈的血流速度，A 峰代表心房收缩主动充盈的血流速度，比值直接反映舒张期充盈模式。
图4 心尖四腔切面中二尖瓣血流信号显示
（Color Doppler Flow Imaging）
图5 心尖四腔切面中二尖瓣血流波谱
（Pulsed Wave Doppler）
6. 再次点击转换为组织多普勒（Tissue Doppler Imaging，TDI/TD）模式，取样容积置于室间隔处二尖瓣瓣膜位置，获取二尖瓣瓣膜运动频谱，如图6所示，可以获取 e' 峰、a' 峰等参数。e' 峰代表舒张早期心肌运动速度峰，a' 峰代表舒张晚期心肌运动速度峰，直接反映心肌舒张和收缩功能。
图6 心尖四腔切面中二尖瓣瓣膜运动波谱
（Pulsed Wave Doppler）
7.在每步获取到目的图像时，点击“Save Clip”保存数据，分析测量得到E/A、E/E’、等容舒张时间（Isovolumic Relaxation Time，IVRT）等与舒张功能相关的参数，帮助我们评估小鼠舒张功能受损程度。
操作注意事项：
在小鼠心脏超声实验中，将心率调控在400~650次/分钟的范围内，有助于获取稳定性和可靠性更高的实验数据。但由于小鼠本身心率极高，在二尖瓣口血流频谱法评估其左心室舒张功能时，小鼠心率若较快处于500~650次/分钟区间时，可能出现左心室舒张早期形成的E峰与舒张晚期心房收缩产生的A峰发生融合现象，这会对心脏舒张功能相关指标的精准测量造成干扰。因此，当监测到小鼠心率超过500 次/分钟，E 峰与A峰发生融合时，可通过适当增大麻醉剂量的方式，对小鼠心率进行进一步调控，以保障测量的准确性[5-6]。
百洋智心超声检测平台介绍
百洋智心拥有万级洁净度屏障环境动物房，专业超声检测室配置Fujifilm VisualSonics研发团队的超高分辨率小动物超声成像系统VeVo F2（图7）。
图7 VevoF2小动物超声成像系统
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参考文献：
[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] 黄伟哲,肖大伟,张保亭,等.比较麻醉和清醒状态对高频超声心动图评价小鼠心功能影响的研究[J].中华超声影像学杂志, 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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