Summary
Kronik pulmoner hipertansiyonu olan büyük bir hayvan modelinde akut sağ kalp yetmezliğini indüklemek ve fenotipe etmek için bir protokol sunuyoruz. Bu model terapötik müdahaleleri test etmek, sağ kalp metriği geliştirmek veya akut sağ kalp yetmezliği patofizyolojisinin anlaşılmasını geliştirmek için kullanılabilir.
Abstract
Kronik pulmoner hipertansiyon (PH) bağlamında akut sağ kalp yetmezliği (ARHF) gelişimi zayıf kısa vadeli sonuçlarla ilişkilidir. ARHF'li hastalarda hemodinamik uzlaşma bağlamında sağ ventrikülün morfolojik ve fonksiyonel fenotiplesi ayrı bir öneme sahiptir. Burada, kronik PH'ın daha önce tanımlanmış büyük bir hayvan modelinde ARHF'yi indükleyen ve altın standart yöntemi (yani basınç hacimli PV döngüleri) kullanarak ve invaziv olmayan klinik olarak mevcut bir yöntemle (yani ekokardiyografi) fenotip, dinamik olarak sağ ventrikül fonksiyonu için bir yöntem açıklıyoruz. Kronik PH ilk olarak domuzlarda sol pulmoner arter ligasyonu ve 5 hafta boyunca haftada bir kez biyolojik tutkal ile sağ alt lob embolisi ile indüklenmiştir. 16 hafta sonra ARHF, sistemik basınç üzerindeki sistolik pulmoner basınç oranı 0.9'a ulaşana veya sistolik sistemik basınç 90 mmHg'nin altına inene kadar salin kullanılarak ardışık hacim yüklemesi ile indüklenir. Hemodinamik dobutamin infüzyonu ile geri yüklenir (2,5 μg/kg/dak ila 7,5 μg/kg/dk). Her durumda PV döngüleri ve ekokardiyografi yapılır. Her koşul indüksiyon, hemodinamik stabilizasyon ve veri toplama için yaklaşık 40 dakika gerektirir. 9 hayvandan 2'si pulmoner emboliden hemen sonra öldü ve 7'si modelin öğrenme eğrisini gösteren protokolü tamamladı. Model ortalama pulmoner arter basıncında 3 kat artışa neden oldu. PV-loop analizi, ventrikülo-arteriyel bağlantının hacim yüklemesinden sonra korunduğunu, akut pulmoner emboliden sonra azaldığını ve dobutamin ile geri yüklendiğini göstermiştir. Ekokardiyografik kazanımlar, morfolojinin ve fonksiyonun sağ ventrikül parametrelerini iyi kalitede ölçmeye izin verdi. Modelde sağ ventrikül iskemik lezyonları tespit ettik. Model, farklı tedavileri karşılaştırmak veya ARHF bağlamında sağ ventrikül morfolojisinin ve işlevinin invaziv olmayan parametrelerini doğrulamak için kullanılabilir.
Introduction
Akut sağ kalp yetmezliği (ARHF) son zamanlarda sağ ventrikül (RV) dolgusunun bozulması ve/veya RV akış çıkışının azalması sonucu sistemik tıkanıklığı olan hızlı ilerleyici bir sendrom olarak tanımlanmaktadır1. ARHF sol taraflı kalp yetmezliği, akut pulmoner emboli, akut miyokard enfarktüsü veya pulmoner hipertansiyon (PH) gibi çeşitli durumlarda ortaya çıkabilir. PH durumunda, ARHF başlangıcı kısa süreli mortalite veya acil akciğer nakli riski ile ilişkilidir2,3,4. Burada kronik pulmoner hipertansiyon ayarında arhf'nin büyük bir hayvan modelinin nasıl oluşturulacağı ve ekokardiyografi ve basınç hacimli döngüler kullanılarak sağ ventrikül nasıl değerlendirileceğini anlatıyoruz.
ARHF'nin patofizyolojik özellikleri arasında RV basıncı aşırı yüklemesi, hacim aşırı yüklemesi, RV çıkışında azalma, merkezi venöz basınçta artış ve/veya sistemik basınçta azalma sayar. Kronik PH'da, pulmoner vasküler dirençteki artışa rağmen kardiyak çıkışın korunmasına izin verilen RV kontrtilikinde ilk artış vardır. Bu nedenle, kronik PH'daki ARHF bağlamında, sağ ventrikül, özellikle inotropik destek altında neredeyse izositmik basınçlar oluşturabilir. Birlikte ele alındığında, kronik PH üzerine ARHF ve inotroplarla hemodinamik restorasyon, büyük hayvan modelimizde yakın zamanda açıklandığı gibi akut RV iskemik lezyonların gelişmesine yol açar5. İnotroplardaki artış, iskemik lezyonları daha da geliştirebilecek ve son olarak son organ disfonksiyonunun ve kötü klinik sonuçların gelişmesine yol açabilecek enerjik bir talep yaratır. Bununla birlikte, PH'da ARHF'li hastaların nasıl yönetileceği, esas olarak sıvı yönetimi, inotroplar ve ekstra-korpooreal dolaşım desteğinin rolü konusunda fikir birliği yoktur. Sonuç olarak, akut sağ kalp yetmezliğinin büyük bir hayvan modeli ARHF klinik yönetimi hakkında klinik öncesi verilerin sağlanmasına yardımcı olabilir.
Tedaviye yanıtı ölçmek için ilk adım olarak, doğru ventrikülü fenotip etmek için basit ve tekrarlanabilir yöntemlere ihtiyaç vardır. Bugüne kadar, ARHF'li hastaların RV morfolojisinin ve işlevinin nasıl daha iyi fenotiplendirilme konusunda bir fikir birliği yoktur. RV kontrtilitesini (yani, kasılmak için içsel kapasite) ve ventrikülo-arteriyel kavramayı (yani, ventrikül art yükü ile normalleştirilen sözleşme; ventrikül adaptasyon indeksi) değerlendirmek için altın standart yöntem basınç hacmi (PV) döngülerinin analizidir. Bu yöntem iki kez invazivdir, çünkü sağ kalp kateterizasyonu ve alt vena kavaya yerleştirilmiş bir balon kullanılarak RV ön yüklemesinde geçici bir azalma gerektirir. Klinik pratikte doğru ventrikülü değerlendirmek için non-invaziv ve tekrarlanabilir yöntemlere ihtiyaç vardır. Kardiyak manyetik rezonans (CMR), sağ ventrikülün non-invaziv değerlendirilmesi için altın standart olarak kabul edilir. Yoğun bakımda (yoğun bakım) yönetilen kronik PH'lı ARHF'li hastalarda, hastanın dengesiz hemodinamik durumu nedeniyle CMR kullanımı sınırlı olabilir; ayrıca, gece de dahil olmak üzere günde birkaç kez tekrarlanan CMR değerlendirmeleri, maliyeti ve sınırlı kullanılabilirliği nedeniyle sınırlı olabilir. Tersine ekokardiyografi yoğun bakım hastalarında non-invaziv, tekrarlanabilir ve düşük maliyetli RV morfolojisi ve fonksiyon değerlendirmelerine olanak sağlar.
Büyük hayvan modelleri, invaziv hemodinamik parametreler ve non-invaziv parametreler arasındaki ilişkiye odaklanan preklinik çalışmalar yapmak için idealdir. Büyük beyaz domuz anatomisi insanlara yakındır. Sonuç olarak, insanlarda açıklanan ekokardiyografik parametrelerin çoğu domuzlarda ölçülebilir. ekokardiyografik çalışmalar için dikkate alınması gereken insan ve domuz kalbi arasında bazı küçük varyasyonlar vardır. Domuzlar anayasal bir dekstrokardi ve kalp ekseninin biraz saat yönünün tersine dönmesini sağlar. Sonuç olarak, apikal 4 oda görünümü apikal 5 odalı bir görünüm haline gelir ve akustik pencere xiphoid apandisitin altında bulunur. Ek olarak, parasternal uzun ve kısa eksen görünümleri akustik pencereler sternumun sağ tarafında yer almaktadır.
Burada, kronik tromboembolik PH'ın büyük bir hayvan modelinde ARHF'yi teşvik etmek ve dobutamin kullanarak hemodinamik olarak geri yüklemek için yeni bir yöntem tarif ediyoruz. Ayrıca dobutamin ile hemodinamik restorasyondan sonraki 2−3 saat içinde modelde mevcut olan RV iskemik lezyonları rapor ediyoruz. Ayrıca, RV morfolojisi ve işlevindeki dinamik değişiklikler hakkında içgörüler sağlayan her koşulda RV PV döngülerinin ve ekokardiyografik RV parametrelerinin nasıl edinılacağını açıklıyoruz. Kronik tromboembolik PH'ın büyük hayvan modeli ve PV-loop yöntemleri daha önce tanımlandığı için6, bu bölümler kısaca açıklanacaktır. Ayrıca, porcine modellerinde potansiyel olarak zor olduğu düşünülen ekokardiyografik değerlendirmelerin sonuçlarını bildirdik. Modelde tekrarlanan ekokardiyografik elde etme yöntemlerini açıklayacağız.
Bu çalışmada bildirilen kronik PH'daki ARHF modeli, farklı terapötik stratejileri karşılaştırmak için kullanılabilir. RV fenotipleme yöntemleri, akut pulmoner emboli7, RV miyokard infarktüsü8, akut solunum sıkıntısı sendromu9 veya sol ventrikül yetmezliği10 veya sol ventrikül mekanik dolaşım desteği ile ilişkili sağ kalp yetmezliği gibi klinik olarak ilgili durumları taklit eden diğer büyük hayvan modellerinde kullanılabilir11.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Çalışma, Ulusal Tıbbi Araştırmalar Derneği'ne göre laboratuvar hayvan bakımı ilkelerine uygundu ve Marie Lannelongue Hastanesi'ndeki hayvan deneyleri için yerel etik komitesi tarafından onaylandı.
1. Kronik tromboembolik PH
- Kronik tromboembolik PH'ı daha önce açıklandığı gibi indükle6,12.
- Kısaca, yaklaşık 20 kg büyük beyaz domuzlarda (sus scrofa) kronik trombo-embolik PH modeline neden olan. 0. haftada sol pulmoner arter ligasyonunda sol torakotomi yoluyla bir bağ gerçekleştirin (kapalı perikard); ve 5 hafta boyunca N-butyl-2-siyanoakrilat ve 2 mL lipidik kontrast boya (lipiodol) dahil olmak üzere 1 mL yumuşak doku tutkal ile oluşturulan karışık bir çözelti ile sağ alt lob pulmoner arterin (haftada 0.2 mL ila 0.4 mL) embolizasyonunu gerçekleştirin.
- Ekokardiyografi fizibilitesini iyileştirmek için sol pulmoner arter ligasyonu sırasında 0. haftada ksiphoïdektomi yaptırın. Bunu yapmak için, xiphoid işleminin önünde 4 cm uzunlamasına bir kesi yapın. Bir diatermy bıçağı kullanarak ksifoid işlemini çıkarın. Deri altı planını ve cildi çalışan bir dikişle kapatın.
- Yukarıda açıklanan protokolü kullanarak 10. haftada ek bir sağ alt lob pulmoner emboli gerçekleştirin (adım 1.2).
- Akut pulmoner embolilerin neden olduğu akut sağ kalp lezyonlarını önlemek için ARHF indüksiyon (bölüm 6) modelini son sağ alt lob embolizasyonundan 6 hafta sonra (hafta 16) gerçekleştirin.
NOT: Sağ kalp yetmezliğinin diğer büyük hayvan modeli kullanılabilir veya kronik-tromboembolik PH modelinde başka patolojik durumlar indüklenebilir.
2. Hayvan konumlandırma ve kateter yerleşimleri
- Daha önce açıklandığı gibi genel anestezi gösterin6.
- Kısaca, hayvanın 12 saat oruç tutmasını bırakın. Daha sonra premedikasyon için ketamin hidroklorürün (30 mg/ kg) kas içi enjeksiyonu gerçekleştirin. Bir kulak damarından intravenöz fentanil (0.005 mg/kg), Propofol (2 mg/kg) ve cisatracurium (0.3 mg/kg) bolusunun içini tutun ve domuzu 7 Fransız probu ile seçici olmayan bir şekilde entübe edin.
- %2 izofluran solundu, fentanil (0.004 mg/kg) ve propofol (3 mg/kg) sürekli infüzyonu ile genel anesteziyi koruyun.
- Genel anestezi indüksiyonu sonrası, parasternal ekokardiyografik kazanıma izin vermek için domuzu hafif yayılmış bir pozisyonda forelegleri ile sırtına yerleştirin (bölüm 3).
- Steril alanların yerleştirilmesinden önce cihaz elektrotlarını kollara ve bacaklara (ekokardiyograf, hemodinamik kazanımlar için iş istasyonu) yerleştirin.
- Seldinger yöntemini kullanarak şahdamarına 8-Fransız kılımı yerleştirin13.
- Şahdamarına 18 G (1,3 mm x 48 mm) IV kateter takın.
- 45° yönlendirmeli manubriumun 2 cm yukarısında orta çizgide perkütan bir delinme gerçekleştirin.
- Venöz bir reflü elde ettikten sonra katetere bir kılavuz tel takın (0,035 inç / 0,089 mm, 180 cm, açılı).
- Kılavuz telin floroskopi ile üstün vena kavaya doğru yerleşimini doğrulayın ve kılavuz tel üzerindeki 8 Fransız kılımını üstün vena kavasına atın.
NOT: Kılavuz tel, omurganın sağ kenarlığı boyunca alt vena kavadan geçtiğinde doğru şekilde yerleştirilir.
- Şahdamarına 18 G (1,3 mm x 48 mm) IV kateter takın.
- Sürekli sistemik basınç izleme için sağ uyluk atardamarına sıvı dolu bir kateter ve aşağıdaki gibi femoral damardan alt vena kava içine bir balon genişleme kateteri sokmak için doğru femoral damarların bir bölümünü gerçekleştirin.
- Kasıkta 4 cm enine kesi gerçekleştirin.
- Bir Beckman retraktörü yerleştirin ve bir Debackey tops ve Metzenbaum makası kullanarak femoral damarın ve uyluk atardamarının ön yüzünü bölün.
- Doğrudan görsel kontrol altında femoral artere 20 G kateter yerleştirin ve sürekli sistemik kan basıncı takibi elde etmek için sıvı dolu bir kateter ile tek kullanımlık bir dönüştürücüye bağlayın.
NOT: Ortalama kan basıncı sürekli olarak 60 mmHg'nin üzerinde olmalıdır. - Floroskopik kontrol altında alt vena kava yoluyla femoral damar içine bir kılavuz tel (0.035 inç / 0.089 mm, 180 cm, açılı) yerleştirmek için 18 G kateter kullanın.
- Floroskopik kontrol altında intraperikardiyal düzeyde alt vena kava aracılığıyla kılavuz tel üzerine bir balon genişleme kateteri yerleştirin.
- Anteroposterior bir görünüm kullanarak bir C kolu ile floroskopik kontrolü gerçekleştirin. Balonun görünür işaretleyicilerini floroskopik kontrol altında diyafram seviyesinin hemen üzerine yerleştirin. Balon yerleştirildiğinde kılavuz teli çıkarın.
- Femoral damardan kanamayı önlemek için venöz genişleme balonu kateterinin etrafına 5.0 polipropilen monofilament dikişli bir çanta dikin.
3. Ekokardiyografi
- Ekokardiyografiyi, hala genel anestezi ve mekanik ventilasyon altında olan hayvanlarda hayvan konumlandırması ve kateter yerleştirilmesinden (bölüm 2) hemen sonra gerçekleştirin.
- Son ekspiratür apne sırasında en az 3 kardiyak döngü için her ekokardiyografik görünümü cine döngüsü biçiminde elde edin.
- Tüm görünümleri 2 boyutlu ve Doku Doppler modlarında elde edin.
- Xiphoid işlemi altında apikal 5 oda görüşünü elde edin.
- Sternumun sağ tarafındaki parasternal kısa ve uzun eksen görünümlerini elde edin.
- Sürekli ve darbeli Doppler modlarını kullanarak valvüler akış elde edin.
- Lateral triküspid annulus ve lateral ve septal mitral annulusun Doku Doppler sinyallerini alın.
NOT: Ekokardiyografik edinimler ve yorumlar için insanlarda ekokardiyografik değerlendirme için en son yönergeleri kullanın14.
4. Sağ kalp kateterizasyonu
- Kardiyak ekodan sonra (bölüm 3) ve basınç hacmi döngüsü kazanımlarından önce sağ kalp kateterizasyonunu gerçekleştirin (bölüm 5)
- Swan-Ganz kateterini tek kullanımlık dönüştürücüye bağlayın.
- Swan-Ganz kateterini daha önce şahdamarına yerleştirilen 8-Fransız kılıfine sokun (bölüm 2.4) ve ortalama sağ atriyal, sağ ventrikül ve pulmoner arter basınçları elde edin. Gerekirse kateteri floroskopi altına yerleştirin.
NOT: Sıvı dolu kateterlerin tuzlu su ile iyice temizlendiğini kontrol edin ve basınç sinyalinin sönümlenmesini önlemek için hava kabarcıklarını çıkarın. - Swan-Ganz kateterini pulmoner artere yerleştirdikten sonra, üreticinin talimatlarıyla açıklandığı gibi termodilüzasyon yöntemiyle kardiyak çıkışı ölçün; inme hacmi hesaplaması için kalp atış hızını aynı anda ölçün.
- Kardiyak çıkışın aşırı tahminini önlemek için salinin 4 °C'de olduğundan emin olun.
- Sıvı dolu kateterlerden elde edilen basınçların canlı kazanımları için tek kullanımlık dönüştürücüyü PV-loop çalışma istasyonuna bağlayın.
5. İlan yöntemini kullanarak basınç hacmi döngüsü alımı
NOT: Bu bölüm daha önce yayımlanmıştır15.
- İlan kateterini floroskopik kontrol altında sağ ventrikül içine sokun.
- Basınç hacmi döngülerinin " canlı" olarak edinimini kullanarak kalite sinyalini doğrulayın.
- Optimum sinyal elde etmek için yeterli elektrotları etkinleştirin (yani, fizyolojik şekle sahip saat yönünün tersine PV döngüleri).
- Üreticinin talimatına göre (kan iletkenliği, paralel hacim, strok hacmi kalibrasyonu = alfa kalibrasyonu) iş akışının basınç ve hacim kalibrasyon adımlarını takip edin.
NOT: Swan-Ganz kateteri ile harici strok her koşul için tekrarlanabilir; diğer kalibrasyon adımları ise yalnızca bir kez gerçekleştirilebilir. - Pv-loop ailelerini sabit durumlarda ve akut ön yük azaltma sırasında (yani, düşük vena kavanın akut tıkanıklığı) son ekspirasyon apnesi sırasında elde edin.
- Durum başına en az 3 alım gerçekleştirin (sabit + IVC tıkanma).
6. Akut sağ kalp yetmezliğinin hacim ve basınç aşırı yüklenmesi ile indüksiyonu (Şekil 1).
- 3 adımlı bir tuzlu su infüzyonu (yaklaşık 2 saat) kullanarak hacim aşırı yüklenmesine neden olan.
- Serbest akışlı infüzyon çıkışı ile 15 mL/kg salinin ilk infüzyonunu başlatın.
- Her infüzyonun bitiminden sonra hemodinamik stabilizasyondan 5 dakika sonra ölçümleri (sağ kalp kateterizmi, PV döngüleri ve ekokardiyografik) gerçekleştirin.
- Ölçümlerin bitiminden hemen sonra 15 mL/kg'lık ikinci hacim infüzyonunu başlatın.
- Ölçümlerin bitiminden hemen sonra 30 mL/kg salin üçüncü hacim infüzyonunu başlatın.
DİkKAT: Hacim yükleme, kullanılan hayvan modeline bağlı olarak hemodinamik uzlaşmaya veya pulmoner ödemlere neden olabilir. Bu modelde hacim yüklemesi, artan kardiyak çıkış, stabil sağ atriyal basınç ve korunmuş ventrikülo-arteriyel kavrama ile karakterize adaptif bir yanıt ortaya koydu.
NOT: Solunum veya hemodinamik toleransın zayıf olması durumunda hacim yüklemesi durdurulabilir.
- Yinelemeli pulmoner emboli ile basınç aşırı yüklenmesine neden olur.
- Floroskopik kontrol altında sağ alt lob pulmoner arterine şahdamarına 5 Fransız anjiyografik kateter yerleştirin.
- Sağ alt lob pulmoner arteri, N-butil-2-siyanoakrilat ve 2 mL lipidik kontrast boyası dahil olmak üzere 1 mL yumuşak doku tutkalı ile oluşturulan karışık bir çözeltinin 0,15 mL'lik bolus ile embolize edin. Kateteri 10 mL tuzlu su ile yıkayın.
- Embolizasyondan 2 dakika sonra sistemik basınç ve pulmoner arter basıncını kullanarak hemodinamik yanıtı değerlendirin.
- Hemodinamik uzlaşma elde edene kadar her 2 dakikada bir 0,15 mL'lik embolileri tekrarlayın (yani sistolik sistemik basınç <90 mmHg veya sistolik sistemik basınç oranı >0,9) üzerindeki sistolik pulmoner basınç).
DİkKAT: Pulmoner emboli şiddetli hemodinamik uzlaşmaya neden olabilir, bazen geri dönüşü olmayan, hemen ölüme yol açabilir. Embolizasyon adımına başlamadan önce, hemodinamik desteğe (dolaşım durması durumunda dobutamin protokolü veya epinefrin) başlamaya hazır olun. PV döngülerini ve ekokardiyografik izlemeyi başlatmaya hazır olun. Bu adım şiddetli hemodinamik uzlaşma ile ilişkili olabileceğinden, dobutamin desteğine daha erken başlamak için Swan-Ganz kateteri kullanılarak sağ kalp kateterizasyonu önlenebilir.
7. Sistemik hemodinamik dobutamin ile restorasyon indük
- Hemodinamik uzlaşmaya ulaştıktan ve PV döngüleri ve ekokardiyografik kazanımlar gerçekleştirdikten sonra, dobutamin infüzyonunu 2,5 μg / kg / dak'ta başlatın.
NOT: Bu zaman noktasında başka ilaçlara veya tedavilere başlanabilir. - Hemodinamik stabilizasyon için 10 ila 15 dakika bekleyin.
- Sağ kalp kateterizasyonu, PV döngüleri ve ekokardiyografik kazanımlar gerçekleştirin.
- Dobutamin infüzyon dozunu 5 μg / kg / dak'a çıkarın.
- Hemodinamik stabilizasyon ve tekrar alımlar için 15 dakika bekleyin.
- Sağ kalp kateterizasyonunu, PV döngülerini ve ekokardiyografik kazanımları tekrarlayın.
- Dobutamin infüzyon dozunu 7,5 μg / kg / dak'a çıkarın.
NOT: Diğer dozlar, ilaçlar veya tedaviler başlatılabilir.
8. Ötenazi ve kalp dokusu hasadı
- Protokolün sonunda salınımlı testere kullanarak ortanca sternotomi gerçekleştirin.
- Perikard açın ve ölümcül bir potasyum klorür çözeltisi (0,2 g/kg) enjekte edin.
- Kalbi hasat edin; patolojik ve moleküler değerlendirmeler için sağ ve sol ventrikül serbest duvar örneklerini seçin.
NOT: Sağ ventrikülün patolojik değerlendirmeleri ve istatistikler için yöntemler daha önce bildirilmiştir5.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Fizibilite
Daha önce bildirilen büyük bir hayvan CTEPH modelinde 9 ardışık ARHF indüksiyon prosedürünün sonuçlarını açıklıyoruz5. Anestezi indüksiyonu, kurulum, damar erişimi/kateter yerleşimleri, hacim/basınç aşırı yüklemesi ve hemodinamik restorasyon, veri kazanımları ve ötenazi dahil olmak üzere protokolün tamamlanması yaklaşık 6 saat sürdü. Her hemodinamik durum, durumun indüksiyonunu, hemodinamik stabilizasyonu ve veri kazanımlarını elde etmek için yaklaşık 40 dakika gerektirir.
Protokol, öğrenme eğrisini temsil eden 9 hayvandan 7'sinde sağlandı. Açıklananlardan sonra üç ek protokol başarıyla elde edildi (yayımlanmadı). 2 protokol hatasının nedeni pulmoner emboli evresinden sonra geri dönüşü olmayan hemodinamik bir yetmezliğin indüksiyonuydu.
Pv döngüleri, sağ kalp kateterizmi ve kardiyak ekodan sonra epinefrin bolus ile hızlı sistemik hemodinamik restorasyon sağlama zorunluluğu nedeniyle hemodinamik uzlaşma sırasında 7 hayvandan 1'inde elde edildi. Bu durumda, epinefrin ile sistemik hemodinamik restorasyondan hemen sonra dobutamin başlatıldı.
Hacim ve basınç aşırı yüklemesinin hemodinamik ve RV fonksiyonu üzerindeki etkileri
Akut hacim yüklemesi ARHF'yi teşvik etmedi, aksine kronik PH modelinin adaptif fenotipini vurguladı. Hacim yüklemesi ile sağ atriyal basınçta artış olmadan kardiyak çıkış artarken, ventrikülo-arteriyel kavrama sabit kalmıştır (Şekil 2).
1 hayvanda 1 emboli, 2 hayvanda 2 emboli, 5 hayvanda 3 emboli ve 1 hayvanda 4 emboliden sonra hemodinamik uzlaşma kriterlerine ulaşıldı. PE'den hemen sonra iki hayvan öldü (1 emboluslu 1 hayvan ve 4 embolili 1 hayvan). Başka bir hayvanda, şiddetli hipotansiyon, PV döngüsü ve ekokardiyografik veri kazanımlarından önce bir epinefrin bolus ve dobutamin hemen başlamasını gerektiriyordi. Akut pulmoner emboliden hemen sonra meydana gelen 2 ölüm, sağ kalp boşluklarının akut trombozu ile ilişkiliydi ( Şekil 3'te gösterildiği gibi).
Hemodinamik uzlaşma kardiyak çıkış, inme hacmi ve ventrikülo-arteriyel kavramada (Ees/ea) önemli bir azalma ile ilişkiliyken, RV kontrtinaliliği sabit kalmıştır (Şekil 2); sağ atriyal basınçta iki kat artış ve ortalama pulmoner arter basıncı vardı.
ARHF üzerinde dobutamin etkisi
Dobutamin normal aralıkta kardiyak çıkış, inme hacmi ve ventrikülo-arteriyel bağlantıyı geri kazandırmış (Şekil 2).
Ekokardiyografi
Ekokardiyografi, protokol sırasında RV boyutu ve fonksiyonundaki dinamik değişikliklerin nicelliğini sağlayarak mümkündü (Şekil 4). Ekokardiyografik parametreler, epinefrin bolus gerektiren pulmoner emboli ve dobutamin hemen başlamasından sonra şiddetli hemodinamik uzlaşma olan 1 hayvanda değerlendirilmedi.
RV PV döngüleri
Basınç hacmi döngüsü analizi, RV uç-sistolik elastans ve ventrikülo-arteriyel kavramanın dinamik nicelemesini sağladı (Şekil 2 ve Şekil 5).
Sağ ventrikül iskemik lezyonları
Hematein, eozin ve safran lekelenmesinden sonra, RV serbest duvarının subepikardiyal katmanlarında ve subepikardiyal katmanlarında RV iskemik lezyonları gözlemledik (Şekil 6). İskemik lezyonlar, piknotik çekirdeğe sahip hipereozinofilik kardiyomiyosit kümeleri ile karakterize edildi.
Şekil 1: Protokol özeti. PH, pulmoner hipertansiyon; VL1, 15 mL / kg tuzlu su ile hacim yükleme; VL2, 15 mL/kg tuzlu su; VL3, 30 mL/kg tuzlu su; ARHF, akut sağ kalp yetmezliği; Pe, pulmoner emboli. *sistemik sistolik basınç <90 mmHg veya sistolik pulmoner/sistemik basınç oranı >0,9'dur. Bu rakam 5'ten değiştirildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Bireysel hemodinamik ve basınç hacimli döngü dinamik değişiklikleri. MPAP, ortalama pulmoner arter basıncı; MAP, ortalama arteriyel basınç; RAP, sağ atriyal basınç; İk, kalp atış hızı; SV, kontur hacmi; CO, kardiyak çıkış; Ees; sağ ventrikül sonu-sistolik elastance; Ea, atardamar elastance. Çizimler ortanca ve interquartile aralığıdır. *Temele göre P<0.05; karşılaştırmalar GraphPad Prism 6 ile Wilcoxon matched-pairs imzalı sıralama testleri kullanılarak gerçekleştirildi. Bu rakam 5'ten değiştirildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Protokol yetmezliğinin nedeni örneği: geri dönüşü olmayan hemodinamik uzlaşma, ani ölüm ve protokol başarısızlığından sorumlu pulmoner emboli sonrası akut sağ kalp trombozu (ok). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Temsili ekokardiyografik pencereler ve sonuçlar. (A) Apikal 5 odak (A5C) görünümünün satın alınması için pozisyon. (B) Parasternal kısa eksen (PSSAX) görünümünün alınması için konum. (C) Protokolün farklı adımları sırasında A5C ve PSSAX görünümlerinin dinamik ekokardiyografik değerlendirmeleri. VL, hacim yükleme; PE, pulmoner emboli; Dobu 2.5, dobutamin 2.5 μg/kg/dak; Dobu 7.5, dobutamin 7.5 μg/kg/dk. *sağ ventrikül; **sol ventrikül. Bu rakam 5'ten değiştirildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Temsili dinamik RV çok hızlı basınç hacmi döngüleri. PH, pulmoner hipertansiyon; PE, pulmoner emboli; Ees, son sistolik elastance (siyah çizgi etiketli *); Ea, arteriyel elastance (siyah çizgi etiketli **); Ees/Ea, ventrikülo-arteriyel bağlantı. Bu rakam 5'ten değiştirildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Subendokard ve alt epikardium katmanlarında temsili RV iskemik lezyonlar. (A) Subepicardial iskemik lezyon; (B) Subendokardiyal iskemik lezyonlar; (C) Subepikardiyal iskemik lezyonun sınırının normal nüklei (1), intrasitoplazmik vakuolizasyon (2) ve pyknotik çekirdek (3) ile büyütülmesi. (D) kronik pulmoner hipertansiyon (PH) üzerinde akut sağ kalp yetmezliği (ARHF) olan hayvanlardan, kronik PH ve sağlıklı kontrolleri olan hayvanlardan 2 cm uzunluğunda RV serbest duvar örneklerinde subendokarik ve subepikarik iskemik lezyonların bireysel sayıları; çizimler ortancadır. Karşılaştırmalar GraphPad Prism 6 ile Mann-Whitney testi kullanılarak gerçekleştirildi. *S<0.05. Bu rakam 5'ten değiştirildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Arhf'ın kronik PH'daki ana patofizyolojik özelliklerini hacim ve basınç aşırı yüklemesi ve dobutamin ile hemodinamik restorasyon dahil olmak üzere büyük bir hayvan modelinde modellemek için bir yöntem açıklıyoruz. Ayrıca protokol sırasında oluşturulan her durumda sağ ventrikülün dinamik değişikliklerini fenotipe etmek için hemodinamik ve görüntüleme verilerinin nasıl elde edeceğimizi bildirdik. Bu yöntemler, özellikle sıvı yönetimi ve inotropik destek ile ilgili olarak ARHF alanında gelecekteki araştırma protokollerini oluşturmak için arka plan verileri sağlayabilir.
Hemodinamik uzlaşmaya neden olmak, hayvanın beklenmedik ve hemen ölme riski nedeniyle modelde kritik bir adımdı. Sonuç olarak, küçük emboli hacimleri ile progresif pulmoner emboli indükleme öneririz. Pulmoner emboli zamanında, araştırmacılar veri alımlarına ve hemodinamik desteğe hemen başlamaya hazır olmalıdır. Deneyimlerimize göre, protokolün tamamlandığı 7 hayvandan 6'sında dobutamin başlamadan önce PV-loop kazanımlarını ve ekokardiyografiyi gerçekleştirebildik.
Sağ ventrikülü fenotip haline getirmek için kritik adım kapsamlı hemodinamik, PV döngüsü ve ekokardiyografik veriler elde etmektir. Sağ kalp kateterizasyonu, her durum için kardiyak çıkış ve inme hacmi değişikliklerini tahmin etmenizi sağlar. Kardiyak çıkış ve inme hacmindeki değişiklikler ekokardiyografi ile daha fazla değerlendirilebilir. Kardiyak çıkışın ve strok hacminin bu multimodal analizi, PV döngülerinin dış hacim kalibrasyonunu daha iyi değiştirir. Daha da önemlisi, PV-loop parametrelerinin mutlak değerleri ve değişim oranları, her durum için gerçekleştirilen dış yöntemlerle kardiyak çıkış ve inme hacmi değişiklikleri dahil edilerek daha hassas bir şekilde ölçülebilir.
Hacim yüklemesinin hemodinamik uzlaşmaya yol açmadığını, aksine korunmuş ventrikülo-arteriyel kavrama ile kardiyak çıkış, inme hacmi ve sistemik basınçta bir artış gözlemlediğimiz için PH modelinin adaptif fenotipini ortaya çıkardığımızı gözlemledik. Bu nedenle, modelimizde, ilk hacim yüklemesi, akut pulmoner emboli sonrası kardiyak çıkış ve inme hacminde büyük bir düşüş gözlemleme koşullarını sağladı, bu nedenle modelin hassasiyetini artırdı. Gelecekteki çalışmalar, hemodinamik uzlaşma sırasında hacim yükleme veya sıvı tükenmesinin etkisini belirlemelidir.
Protokolümüzün birkaç sınırlaması var. Bu protokol ödem nedenini analiz etmek için inşa edilmiş değildir, ancak ilginç bir araştırma alanını temsil edebilir. Protokolün bir diğer sınırı, zaman tüketimi ve tüm adımları gerçekleştirmek için gereken becerilerdir. Hacim yükleme aşaması kısaltılabilir veya protokolden çıkarılabilir, ancak bu akut pulmoner embolilerden sonra kardiyak çıkışın ve inme hacminin mutlak değerinde daha düşük bir düşüşe neden olabilir. Protokolü gerçekleştirmek için gereken beceriler, kateteri floroskopi altına yerleştirmek, ekokardiyografiyi gerçekleştirmek ve PV döngüsü kalitesini gerçek zamanlı olarak analiz etmek için birkaç araştırmacının işbirliğini gerektirir. Karavan hacimlerinin 3 boyutlu değerlendirmelerini yapmadığımızı kabul ediyoruz. RV PV-loop değerlendirmeleri için RV hacim kalibrasyonunda daha fazla hassasiyet sağlayabileceğinden, RV hacimlerinin 3 boyutlu değerlendirmelerini geliştirmeyi hedefliyoruz. İlk adımlardan biri yöntemin fizibilitesini değerlendirmek olacaktır. Ayrıca, protokolümüz invaziv karavan değerlendirmeleri için ameliyathane ve floroskopi gibi özel olanaklar gerektirir.
Bildiğimiz kadarıyla, KRONIK PH'li ARHF'nin ilk hayvan modelini tanımladık. Önceki çalışmalarda akut pulmoner arter daralması sonrası dobutamin ve levosimendan ile sağ ventrikülde dinamik değişiklikler bildirilmiştir7. Grubumuzda, hemodinamik uzlaşma olmadan kronik PH'da dobutamin infüzyonu kullanarak RV rezervini de ölçtük15. Çok noktalı PV döngüleri, ventrikül sözleşmesini yükleme koşullarından bağımsız olarak temsil eden son sistolik elastansı ölçmek için altın standart yöntem olarak kabul edilir16. RV elastance (Ees=end sistolik elastance) mutlak değerleri birkaç metodolojik sınır olduğu için dikkatli bir şekilde yorumlanmalıdır. Ana sınırlar, son sistolik noktanın tanımı ve harici yöntemlerle hacim kalibrasyonunun hassasiyetidir (termodilürasyon ve ekokardiyografi)17. Ventrikülo-arteriyel kavrama (Ees/Ea) oranı olarak bilinen arteriyel elastans (Ea=end-sistolik basınç inme hacim oranı) üzerindeki uç sistolik elastans oranı, dış hacim kalibrasyonuna bağlı hataları azaltır. Ventrikülo-arteriyel kavrama, RV kontrtinaksının artan artçı yüke adaptasyonunu yakaladığı için pulmoner hipertansiyon alanında büyük ilgi görmektedir. RV adaptasyonunu afterload'a ölçen yöntemler son yıllarda ph18,19,20'li hastaların fenotiplemesi daha iyi olduğu için büyük ilgi gördü.
Yöntemlerimiz, daha önce yayınlanan değerler21 ile uyumlu ventrikülo-arteriyel kavrama (yani Ees/Ea) değerleri ve ekokardiyografi kullanılarak RV fonksiyon tahmini sağladı. Bu protokolde akut vena kava tıkanıklığının hemodinamik uzlaşma bağlamında gerçekleştirildiğinde güvenli olduğunu gösteriyoruz. Ayrıca, büyük hayvan modelinde RV ekokardiyografik değerlendirme, RV remodeling22 ile daha önce bildirilen fare modellerine kıyasla farklı RV fonksiyon parametrelerini ölçmeye izin verdiği için küçük hayvan modellerinde RV ekokardiyografik değerlendirmesinden tamamlayıcıydı.
Bu çalışmada açıklanan yöntemler, ARHF alanındaki temel soruları ele almayı amaçlayan farklı araştırma protokolleri için kullanılabilir. İlk olarak, bu yöntemler kronik PH'da ARHF bağlamında farklı tedavi stratejilerini karşılaştırmayı amaçlayan araştırma protokollerini gerçekleştirmek için kullanılabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Acknowledgments
Bu çalışma, Investissements d'Avenir Programı 'nın (referans: ANR-15RHUS0002) bir parçası olarak Fransız Ulusal Araştırma Ajansı (ANR) tarafından denetlenen bir kamu hibesi ile desteklenmektedir.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Radiofocus Introducer II | Terumo | RS+B80K10MQ | catheter sheath |
| Equalizer, Occlusion Ballon Catheter | Boston Scientific | M001171080 | ballon for inferior vena cava occlusion |
| Guidewire | Terumo | GR3506 | 0.035; angled |
| Vigilance monitor | Edwards | VGS2V | Swan-Ganz associated monitor |
| Swan-Ganz | Edwards | 131F7 | Swan-Ganz catheter 7 F; usable lenghth 110 cm |
| Echocardiograph; Model: Vivid 9 | General Electrics | GAD000810 and H45561FG | Echocardiograph |
| Probe for echo, M5S-D | General Electrics | M5S-D | Cardiac ultrasound transducer |
| MPVS-ultra Foundation system | Millar | PL3516B49 | Pressure-volume loop unit; includes a powerLab16/35, MPVS-Ultra PV Unit, bioamp and bridge amp and cables |
| Ventricath 507 | Millar | VENTRI-CATH-507 | conductance catheter |
| Lipiodol ultra-fluid | Guerbet | 306 216-0 | lipidic contrast dye |
| BD Insyte Autoguard | Becton, Dickinson and Company | 381847 | IV catheter |
| Arcadic Varic | Siemens | A91SC-21000-1T-1-7700 | C-arm |
| Prolene 5.0 | Ethicon | F1830 | polypropilene monofil |
References
- Harjola, V. P., et al. Contemporary management of acute right ventricular failure: a statement from the Heart Failure Association and the Working Group on Pulmonary Circulation and Right Ventricular Function of the European Society of Cardiology. European Journal of Heart Failure. 18 (3), 226-241 (2016).
- Haddad, F., et al. Characteristics and outcome after hospitalization for acute right heart failure in patients with pulmonary arterial hypertension. Circulation: Heart Failure. 4 (6), 692-699 (2011).
- Sztrymf, B., et al. Prognostic factors of acute heart failure in patients with pulmonary arterial hypertension. European Respiratory Journal. 35 (6), 1286-1293 (2010).
- Huynh, T. N., Weigt, S. S., Sugar, C. A., Shapiro, S., Kleerup, E. C. Prognostic factors and outcomes of patients with pulmonary hypertension admitted to the intensive care unit. Journal of Critical Care. 27 (6), 739 (2012).
- Boulate, D., et al. Early Development of Right Ventricular Ischemic Lesions in a Novel Large Animal Model of Acute Right Heart Failure in Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension. Journal of Cardiac Failure. 23 (12), 876-886 (2017).
- Noly, P. E., et al. Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension and Assessment of Right Ventricular Function in the Piglet. Journal of Visualized Experiments. (105), e53133 (2015).
- Kerbaul, F., et al. Effects of levosimendan versus dobutamine on pressure load-induced right ventricular failure. Critical Care Medicine. 34 (11), 2814-2819 (2006).
- Ratliff, N., Peter, R., Ramo, B., Somers, W., Morris, J. A model for the production of right ventricular infarction. The American journal of pathology. 58 (3), 471 (1970).
- Ballard-Croft, C., Wang, D., Sumpter, L. R., Zhou, X., Zwischenberger, J. B. Large-animal models of acute respiratory distress syndrome. The Annals of Thoracic Surgery. 93 (4), 1331-1339 (2012).
- Dixon, J. A., Spinale, F. G. Large animal models of heart failure: a critical link in the translation of basic science to clinical practice. Circulation: Heart Failure. 2 (3), 262-271 (2009).
- Letsou, G. V., et al. Improved left ventricular unloading and circulatory support with synchronized pulsatile left ventricular assistance compared with continuous-flow left ventricular assistance in an acute porcine left ventricular failure model. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 140 (5), 1181-1188 (2010).
- Mercier, O., et al. Piglet model of chronic pulmonary hypertension. Pulmonary Circulation. 3 (4), 908-915 (2013).
- Seldinger, S. I. Catheter replacement of the needle in percutaneous arteriography: a new technique. Acta Radiologica. (5), 368-376 (1953).
- Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 16 (3), 233-270 (2015).
- Guihaire, J., et al. Right ventricular reserve in a piglet model of chronic pulmonary hypertension. European Respiratory Journal. 45 (3), 709-717 (2015).
- Burkhoff, D. Pressure-volume loops in clinical research: a contemporary view. Journal of the American College of Cardiology. 62 (13), 1173-1176 (2013).
- Sagawa, K. The end-systolic pressure-volume relation of the ventricle: definition, modifications and clinical use. Circulation. 63 (6), 1223-1227 (1981).
- Amsallem, M., et al. Load Adaptability in Patients With Pulmonary Arterial Hypertension. The American Journal of Cardiology. 120 (5), 874-882 (2017).
- Dandel, M., Knosalla, C., Kemper, D., Stein, J., Hetzer, R. Assessment of right ventricular adaptability to loading conditions can improve the timing of listing to transplantation in patients with pulmonary arterial hypertension. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 34 (3), 319-328 (2015).
- Vanderpool, R. R., et al. RV-pulmonary arterial coupling predicts outcome in patients referred for pulmonary hypertension. Heart. 101 (1), 37-43 (2015).
- Boulate, D., et al. Pulmonary Hypertension. , Springer. 241-253 (2016).
- Cheng, H. W., et al. Assessment of right ventricular structure and function in mouse model of pulmonary artery constriction by transthoracic echocardiography. Journal of Visualized Experiments. (84), e51041 (2014).
