压力-容积(p - v)循环的黄金标准测量直接、实时的心脏功能。同时绘制实时心室压力对心室体积,PV循环提供了一个独特的,定量的方法确定心脏的收缩性独立前负荷和后负荷。
在这个博客,心血管生理学家亚当商誉(P.h.D)从印第安纳大学医学院的,提供了一个全面介绍光伏循环,如何比较和其他技术,小贴士解释心脏功能的措施。
看:专家建议测量光伏循环在老鼠身上
为什么研究光伏循环?有什么其他办法吗?
有各种各样的侵入性和非侵入性技术可用于评估心脏生理。然而,超声心动图、心脏MRI和压力-容积(p - v)导管测量的三个最常用的技术是在小鼠心脏功能。玛丽·林赛(2018)发表了一篇优秀的文章回顾这些各种形式的利弊,我们将简要地突出下面的视频。
超声心动图和心脏核磁共振
超声心动图和心脏MRI是两个主要non-PV模式用于评估小鼠心脏功能。与任何工具一样,他们有自己的优点和缺点,但你会发现两者之间的共同之处是能力连续测量和评估心脏室结构。
回波通常比MRI和便携式可用。然而,MRI会给你更好的血液组织对比度和空间分辨率。回声是另一个吸引人的方面,它可以进行有意识的动物。虽然,这有一个明显的警告,是重要的适应记录任何数据之前,需要发生的压力过程可以介绍实验偏差。
每个系统都有自己的独特的局限性突出显示在上面的视频中,但是他们两个,他们持有共同之处只有在短时间内捕获数据,和心脏功能在很大程度上是load-dependent措施。
这些限制是集光伏导管除了回声和磁共振成像,可以同时收集load-dependent和装入独立数据在整个实验。
PV导管
压力-容积导管提供一个独特的方法获取直接从心脏血流动力学和收缩的数据。通过插入一个PV导管进入左或右心室麻醉动物,你可以测量所有load-dependent数据为每一个心动周期的时刻你完成你的乐器,直到实验结束。
下面的视频展示了一些常见的心脏参数可以测量光伏导管。
类似于回波和核磁共振,PV导管允许您测量舒张末期容量和收缩末期卷,和从这些计算中风体积,射血分数、心输出量。你也可以计算参数如中风工作,τ,dP / dt最大和最小,收缩时间,弛豫时间——所有这些相关的术语“收缩”。
然而,这些参数都被认为是load-dependent(预加载或心脏后负荷)的影响,而真正的收缩性是一个装入独立的现象。了解我们测量与PV导管装入独立收缩性的措施,我们必须首先理解光伏循环。
了解压力-容积循环
PV导管记录心室压力和体积的变化在一个心动周期(或心跳)。当策划,这些压力-容积测量形成所谓的压力-容积循环。
PV循环总是呈现与x轴上的心室容积和心室压力轴。下面的视频提供了一个预排的心脏事件发生在左心室形成一个PV循环。
相关:PV导管放置在左心室
点p - v循环
如果我们开始在C点在图上,我们刚刚完成心脏舒张期充盈期。心室的血液和准备开始收缩。
随着心室开始合同,二尖瓣关闭,我们从点C来D。在这个阶段,心脏产生压力的变化没有改变心室体积——这就是所谓的一个iso-volumetric收缩。
当心室的压力超过压力主动脉,主动脉瓣会打开,我们开始我们的心室射血期。这就是行开始离开D来E。在此阶段,压力仍然产生直到到达峰值收缩压点E。
点p - v循环。改编自硼,沃尔特& Boulpaep埃米尔。医学生理学第二版。
作为合同心室耗尽自己的能力并开始放松,腔内的压力下降低于主动脉。然后主动脉瓣关闭。在这一点上,我们已经完成了开始收缩和舒张。我们可以认为这是收缩末期压力-容积点以后(这将成为一个重要的参考)。
随着心室放松所有的阀门关闭,在心室的压力将会下降,而体积保持不变——这是我们的等容放松。这将持续到心室的压力小于,心房,此时二尖瓣开放和心室将开始填补(点一个来C),结束我们的心动周期。
装入独立心脏功能的措施
收缩性的测量装入独立参数是PV循环分析的主要优点之一。同时实时收集压力-容积数据,你有独特的优势,能够测量血流动力学的变化反应在不同加载条件对心脏。
预加载减少(印度河流域文明遮挡)
预加载减少通过下腔静脉(IVC)闭塞是对照的方法获取装入独立收缩性的措施。预加载的拉伸量是心室收缩之前的经历。
阻碍血液回流到心脏,您可以生成一系列光伏循环(将在左边)一系列减少心室预装的右边的图。
预加载的原理减少使用印度河流域文明阻塞计算EDPVR, ee, EDPVR。
每一个循环都有自己的独特的收缩末期和舒张末期。这些个人点可以用来获得收缩末期压力-容积关系(ESPVR)和舒张末期压力-容积关系(EDPVR),被认为是心肌收缩性和依从性,装入独立措施。
了解更多:专家建议调节预加载的老鼠
ESPVR
的收缩末期压力-容积关系代表了最大压力由LV在任何给定的体积,是衡量心脏收缩性。ESPVR的斜率,也称为ee,收缩末期指数倒电容和收缩功能提供信息。
心脏心肌的收缩性是与生俱来的能力(心肌或心肌)合同,独立于预加载。因此,ee的改变可以被视为一个收缩性的变化。
增加ee斜率相对于控件状态表示正性肌力响应(增加收缩性),而一个斜率反映了负性肌力下降响应(降低收缩性)。的程度的斜率ESPVR改变了可以给你心脏的整体健康信息和被用来描述某些心脏疾病。
ESPVR和心脏收缩性变化的示意图。
EDPVR
在你前负荷减少,你也会注意到一个向下的转变在每个循环的舒张。在绘制时,这些点创建所谓的舒张末期压力-容积关系(EDPVR)。
EDPVR是曲线关系,可以给你心脏的合规信息(心室扩大,因为它是多么容易充满血)。
左心室顺应性是EDPVR斜率的倒数。因此减少合规表示的和向上移EDPVR(这也可以认为是增加心室僵硬),并增加合规由EDPVR向下转移。
通过预加载精确计算EDPVR减少是很重要的,作为一个改变心室合规的特点是某些疾病如心室肥大(减少合规)或扩张型心肌病(合规性)。
示意图描述的变化导致左心室合规EDPVR的斜率的变化。
了解更多:LabChart PV循环分析软件——ESPVR和EDPVR自动检测
心脏能量
ESPVR和EDPVR中央理解心操作的相对效率。通常这种类型的分析充分利用文献中,但这也不能让它不那么重要了。
测量的机械效率
如果我们看看下面的PV循环的图,我们可以看到,我们有两个截然不同的区域标记PE和电子战。一个区域被定义为光伏循环本身,而第二个“三角”区域留给PV循环受ESPVR EDPVR。
外部工作(EW)
如果我们整合区域内PV循环,我们所谓的外部工作(EW)或中风(SW)。这可以被认为是所做的功心室排出血液进入动脉。
势能(PE)
当我们检查伪三角空间左边的PV循环,我们能找到潜在的工作或势能(PW / PE)。这可以认为是在收缩产生的能量不转化为外部工作即拉伸所需要的能量和延长心室粘性元素(如钙泵)。
测量的心脏从PV循环效率:外部工作(EW),势能(PE)和压力-容积区(PVA)。
压力-容积区(PVA)
潜力和外部工作的总和就是你的压力-容积(PVA)领域。PVA的总和的心脏的工作和心肌耗氧量成正比,随着PVA的增加将会伴随心肌耗氧量增加,反之亦然。ld乐动官网
如果你比较显示类似的PVA,两颗心的心更大数量的外部工作表现/压力-容积总面积,(这也可以被认为是更大的外部工作相对于潜在工作)将使更有效的心,随着越来越多的血液注入同样的总能量。
这些计算参数可以给你信息心做多少功即心脏动力(外功x心率)和有效执行,是如何工作的,也被称为心脏效率(外部工作单位能源消耗)。
我们希望你发现这些信息有帮助!更多信息关于光伏循环数据采集和分析,看看亚当善意博士和DeWayne汤森完整的网络研讨会心脏PV循环分析的技巧和窍门。
额外的资源:
亚当·善意,博士学位
助理研究教授,解剖学细胞生物学和生理学
印第安纳大学医学院的
我的研究生涯的大部分都集中在血管舒缩的赤字和血管重建中代谢综合症。
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