Pressure Volume Loop秘訣和技巧：來自專家給予的建議--小鼠心臟壓力-體積迴圈研究

Pressure-volume (PV) measurement 的變化，會發生在實驗的任何階段，例如：從導管的放置，到軟體數據的分析。了解這些錯誤如何發生，和什麼時候會發生，是排解問題或防止問題發生的基本。

在這篇文章中，任教於University of Minnesotau 醫學院的心血管生理學家DeWayne Townsend (DVM, Ph.D.)，他針對訊號變化常見原因，提供專業的建議，以及實驗設計中的需要注意的地方，和如何收集高品質PV loop數據的實用技巧。

概述

體液的管理-失血和非顯性體液流失

手術的人為現象-乳頭肌陷迫

呼吸的人為現象-正向壓力通氣的影響

調節心臟之負荷-下腔靜脈閉塞和腹部按壓

問題分析-壓力感測器反射和loop排斥作用

注意：下面的訊息主要是關於小鼠模型中的左心室PV loop數據的收集和分析。

• 小動物體液流失

使用小鼠動物模型時需要注意他們的大小。當手術目標的結構和使用的器具都比較小時，手術過程就會變得棘手，最嚴重的是目標動物的體液流失。

PV loop實驗主要有2個體液流失的原因：血液流失和非顯性體液流失。第二個是指在呼吸過程中水分的蒸發和組織的暴露，均會造成非顯性體液流失。以下是一些在PV手術中避免體液流失的小技巧。

避免在小於20公克的動物上做手術

一般來說，我們不會在小於20公克的小動物身上做PV loop手術。這是有一些原因的：a)他們的心臟太小了(很難做手術)，b)他們血液總容量有限，就算是按照標準手術流程，也會流失相當多的血量。而當您測量PV loop時，就血液動力學的角度來考量，從循環系統中流失血液就顯得格外重要。

使用電燒和Q-tips阻止血液流失

通常透過謹慎的手術防止失血，用電燒的方式(熱或電) 以達到做大的預防效果。若您的目標位置不方便使用電燒的方式止血，您可以使用棉花棒代替。這不僅能讓你直接對出血部位施壓，也能讓您粗估大概流失的血量，有助於體液補給和實驗再現性。一根棉花棒相當於一百微升(microliters)的血液。

通過靜脈注射補充流失的體液

在任何PV實驗中，我們用10%的白蛋白(albumin) 混和0.9%生理食鹽水 (saline) 替代流失的體液。作為膠體溶液(具有高滲透壓)，它將把液體帶入循環系統。我們通常以注射5 ml/kg作為基準線。然而，如果失血嚴重，也就是大於三、四根棉花棒時，可以注射更多體液。

小鼠體內的體液量將會決定心臟內的預負荷量。所以您測得預負荷數據在小鼠之間變異數越小，您需要用來驗證任何顯著效果的動物隻數也可以隨之減少。

• 手術造成的人工雜訊

心臟內部結構會影響您的壓力訊號

將導管放入心室後，有時會發生一些心臟組織(例如：乳頭肌和腱索)會發生穿過壓力感應器的問題。在這種情況下，當心臟收縮時，這些內部結構會干擾壓力感應器。

在壓力紀錄結束時，通常在收縮尾聲會有一個異常的尖峰，表示組織正在向下擠壓壓力感應器。

調整導管位置

如果您很幸運的在實驗前發現這種異常情況，您可以選擇調整導管的位置。注意，和從心尖進入相比，從主動脈(閉胸)進入心室的角度很難調整導管位置。

• 呼吸雜訊

呼吸機改變左心室預負荷量

接著我們來討論呼吸機所造成的雜訊。我們通常使用開胸模式，如上面所提到的，開胸模式需要給老鼠使用呼吸機，而正壓通氣會導致左心室(LV)壓力產生變化，因此了解呼吸變化所產生的震盪是很重要的。

如果您有看上面的影片，您可以到看呼吸機運作時如何巧妙的改變左心室的預負荷量。左心室壓力的些微波動，可能會使測量穩定參數變得困難。

暫時的關掉呼吸機並收集資料，避免呼吸機所產生的震盪

避免呼吸機造成震盪的方法，可以暫時關掉呼吸析，造成短暫的呼吸暫停。在關掉呼吸機的期間，您可以獲得收縮數據並且不會出現肺運動所產生的震盪。這可以提供您一系列可以分析和得到與負荷無關的PV loop測量值。

• 調節小鼠的心臟負荷

測量與負荷無關的收縮參數是PV loop分析主要的優點之一。通過同時與即時的收集壓力-體積數據，您擁有獨一無二的優勢，能夠測量在不同負荷條件下血液動力學的變化。下面我們討論兩種調整小鼠心臟負荷的方法。

下腔靜脈閉塞 (IVCO)

在IVC閉塞期間減少預負荷量，是評估小型和大型動物模型的收縮性測量(與負荷無關)的黃金標準。然而，還是有一些因素需要在改變小動物心臟負荷時加入考慮，例如：齧齒類。

在大動物中，我們大多稱為”收縮期留存量”(systolic reserve)。這表示當您下腔靜脈閉塞或減少預負荷量時，舒張末期容量會在較長時間內下降，並且壓力相對保持不變。

然而，在齧齒類中，”收縮期留存量”並不明顯。請看下方的圖，您可以看到，隨著減少IVC回流

，舒張末期容量開始下降，直到最後整個PV loop開始縮小。

當下降至~50-70mmHg時，表示開始減少對心臟的灌流，所以導致這種曲線性的結果。當您試著要評估利用這一串迴圈評估收縮性時，就可能會出現些問題，因為很難判斷您正在評估的是真正的舒張末期/收縮期之間的關係，還是計算到雜訊。

腹部按壓

當我們團隊想要改變預負荷量時，我們會做2件事。在使用IVC閉塞減少預負荷之後，我們會進行所謂的腹部按壓。正如名字一樣，腹部按壓包含短暫的向下推小鼠腹部。這會促使2件事發生：增加預付載量，將一點點血液擠回心臟。並在您按壓主動脈時增加左心室的後載量，如上圖中紅色的PV loop。

結合使用IVCO和腹部按壓，您可以在更廣泛的舒張末期體積範圍內評估心臟的被動特性。

• 分析問題

計算迷走神經反射 (Baroreceptor reflex)

獲取PV loop數據時的一個重要考慮因素是在下腔靜脈閉塞之後暫停10-15秒。原因是，當您在進行IVCO時，會導致全身血壓下降，會激發迷走神經反射。迷走神經反射是人體調節血壓(BP)急遽變化的機制。

為了因應BP突然下跌，身體會自動增加交感神經系統對心臟的輸出。然而，因為這種內源性交感神經的激發，在閉塞後增加收縮任何立即的測量都會增加收縮性。

Loop 挑選

分析過程中另一個要考慮的因素是loop的挑選。沒有一個科學家喜歡把數據丟垃圾桶，但有時在測量期間因為心律異常等自然事件，會使數據產生偏差。這些數據會變成離群值並需要被刪除。

話雖然是這樣說，仍應紀錄已刪除的loop，並保留原始的數據來維持整個實驗的完整性。

我們希望您覺得以上資訊有用! 若想要獲得更多關於PV loop數據和分析的資訊，請看Dr. DeWayne Townsend和 Dr. Adam Goodwills 的網路研討會分享關於心臟PV loop分析的秘訣。