2016年10月14日
可靠且准确的结局评估是将临床前治疗方法转化为临床治疗的关键。本文介绍了如何在猪急性心肌梗死模型中评估三种具有临床相关性的主要心脏功能和损伤结局指标。
本方法学的总体目标是获得可靠且可重复的结局测量指标,以评估急性心肌梗死猪模型中的新疗法。该方法有助于回答心血管领域中的关键问题,例如治疗干预对融合性损伤范围的影响,以及急性心肌梗死的建模。这些技术的主要优势在于能够对缺血再灌注损伤和心脏重构进行准确且具有临床相关性的评估。
通过该方法,可深入了解心肌缺血再灌注损伤,也可应用于涉及心脏功能评估的其他研究。本方案可在急性心肌梗死发生之前或之后获取主要结局指标。
通过左前降支动脉75分钟经腔球囊闭塞法制作梗死模型,具体操作详见引用的视频。该视频展示了如何进行三维经食管超声心动图检查,以及基线、短期和长期随访时的压力-容积环测量方法。视频还演示了在实验终止后如何通过染色法测量梗死面积和风险区域面积。
按照文本方案所述对猪进行麻醉,并使用心电图导联将动物连接至超声心动图仪。现在准备超声探头,将适量超声耦合剂涂抹于探头尖端,并解锁探头使其保持灵活状态。
使用手持操作部件将成像角度调整至90度。将猪置于右侧卧位,打开口腔,小心地将探头插入食管。注意不要施加过大压力,并避免进入正常的解剖学咽部隐窝,该隐窝类似于Zenker憩室。
然后,将探头插入50至60厘米(从吻部尖端测量),并缓慢旋转和弯曲探头头部至左前外侧位置,以观察心脏。确保心脏的所有壁均清晰可见。如有必要,锁定超声探头尖端以稳定图像采集。
在显示屏上,切换“3D 全容积”选项以生成左心室的垂直图像。然后,通过选择“FV Opt Volume”来最大化采集的扇区宽度。现在暂停通气,并按下“Acquire”以获取全容积测量数据。
完成全部测量后,启动机械通气。超声图像采集完成后,松开探头并缓慢将其从动物体内取出。随后,监测猪直至其从手术中恢复。
准备时,将导管的感应端浸泡在0.9%生理盐水中至少20分钟。在完成猪的术前准备后,按每千克体重100国际单位注入肝素,并在颈动脉置入8F导入鞘,在颈静脉置入9F鞘管。接着,通过9F鞘管插入Swan Ganz导管,充盈导管尖端的气囊,并将其嵌入小肺动脉中。
将导管充分置入肺部外周区域后,放空球囊,并将 Swan Ganz 导管连接至外部心输出量监测设备。连接完成后,在外部心输出量设备上查看心输出量菜单。输入动物体重,并计算相应参数,使 BMI 达到 22.5。
使用20毫升注射器抽取室温0.9%生理盐水,连接至与最靠近近端开口的管腔相连的注射端口。关闭通气,等待五个心跳周期。首先按“手动”,然后在输出设备上按“开始”。
然后,快速注入 5 mL 生理盐水以测量心输出量。15 秒内,设备将显示测量结果。随后,启动通气。
重复此操作三次,并计算平均每搏输出量。每次输注之间,等待一到两分钟,使呼气末二氧化碳恢复至先前水平。随后,移除 Swan Ganz 导管,通过颈静脉内的 9F 套管插入 8F Fogarty 导管,并将其置于下腔静脉中。
当导管尖端仍位于0.9%生理盐水中时,使用粗调和微调按钮将PV环导管的压力信号校准至尽可能接近0。然后,将测得的每搏输出量输入系统。下一步是通过颈动脉中的8F鞘管推进PV环导管,并在使用X线透视的情况下,将导管尖端推进并居中于左心室。
现在,将原始电导信号与压力信号作图,应形成一个矩形环路。利用该图形,选择位置合适且最大的一段数据。然后暂停机械通气,在压力-容积环模块中按回车键,以获取基线扫描,将电导信号转换为容积。
当模块显示心率、收缩期和舒张期电导时,重新开启呼吸功能。在继续操作前,所测得的心率必须与心电图(EKG)或由压力推导出的心率一致。不得出现任何心律失常,且收缩期和舒张期电导必须被充分感知。
如果确定基线数据充分,则按回车键确认,并记录下PV环模块上显示的心率、收缩期和舒张期导纳值。随后,将容积信号对压力信号作图,所得环路仍应呈矩形。
现在,暂停通气,通过记录连续10到12次心跳获取基线压力容积。然后重新启动通气,使呼气末二氧化碳水平恢复至先前的数值。接下来,在透视引导下,充盈Fogarty导管以降低前负荷。
然后,像之前一样记录 10 到 12 个连续的心跳波形,期间不进行通气。收缩压必须保持在 60 毫米汞柱以上,且不能有心律失常干扰测量。数据采集完成后,放空 Fogarty 导管,开启通气,并等待呼气末二氧化碳恢复至原有水平。
现在,在继续记录动脉压以校正压力漂移的同时,移除 Fogarty 导管和 PV 回路导管。最后,监测动物直至其完全恢复,再将其放回其他动物中。在为动物做好手术准备后,通过颈部手术探查,暴露双侧颈总动脉。
然后,将7F和8F的导入鞘分别插入颈动脉。此时,按每公斤体重100单位的剂量给予肝素。为进行胸骨切开术,从胸骨上窝稍下方开始,至剑突稍下方为止,做一条长约30至40厘米的正中切口。
然后,沿腹白线向下推进至胸骨。使用电凝刀小心切开剑突,并用Klinkenberg剪刀将胸骨后方与心包分离。继续用钝性分离法向头侧推进。
确保剪刀尖端朝上指向胸骨,以避免损伤心脏。使用锤子和Lebsche刀进行胸骨切开术。通过在骨髓上涂抹骨髓蜡可减少骨髓出血。
使用牵开器打开胸腔。接着用手术剪刀打开心包膜。将标准Y型导管连接至引导导管。
然后,将一个三通接头连接到两个Y型接头,并各带一个10厘米的延长管。接着,通过其中一个鞘管将一根引导导管置于左主冠状动脉的开口处。随后,将导丝插入左前降支动脉,经左主冠状动脉导管送入冠状动脉扩张导管,并将球囊置于心肌梗死诱导期间发生冠状动脉闭塞的部位。
暂勿扩张。使用另一根鞘管将另一根引导导管置于右冠状动脉开口,然后进行冠状动脉造影。
在透视下注入造影剂。首先,采用正位视角确认导引导管在左主冠状动脉内的位置正确。随后,显示右冠状动脉。
对比剂的注入可能会推动球囊进一步进入冠状动脉。如有必要,应重新调整其位置。然后,将装有新配制的2%伊文思蓝染料的注射器连接至三通阀。
接下来,使用冠状动脉造影术扩张球囊,并确认其完全阻塞部分冠状动脉。阻塞至关重要。在球囊扩张的同时,通过两根引导导管以每秒5毫升的速度注入造影剂。
心脏不应变蓝,除非是左心室中血流被阻断的部分。如果心脏未自发进入心室纤颤,可在染料灌注后第五次心跳时,将9伏电池触碰心脏未梗死区域。随后切开腔静脉以释放压力,并使用吸引装置吸出血液。
现在,放空球囊,将其连同两根引导导管一并撤出。然后,通过解剖周围膜结构并对大血管进行横向切断,将心脏取出。
确保用0.9%生理盐水将心室内外的血液和染料彻底冲洗干净。随后,仔细分离左心室。接着,从心尖到基底部,在平行于房室沟的平面上切成五个等厚的10毫米切片。
在环境光条件下,使用带有标尺的图像对所有五个切片的两面进行拍照,以供校准。随后,将切片用TTC染色并再次拍照。采用三维经食管超声心动图评估整体心脏功能。
根据10只动物的实验结果,急性心肌梗死一周后,与健康基线值相比,整体心脏功能下降,这主要归因于前间隔壁收缩功能减弱。同时采用压力-容积环来评估整体心脏功能,并计算心肌内在的肌肉特性。
前者的结局测量指标易于计算,包括位于右下角的EDV和左上角的ESV。这些数值提供了有关左心室几何结构的重要信息。根据这些测量值,可计算出左心室射血分数——这是评估左心室泵功能的重要指标,同时还可计算出其他多个参数。
对于心脏内在功能的评估,通过压力-容积环(PV环)可获得多种测量指标,例如收缩末期和舒张末期的压力-容积关系。心肌梗死后,收缩末期容积压力关系的斜率可能降低,提示心肌收缩力下降。最终,通过染色方法区分远离风险区域的存活心肌与梗死心肌。
左心室约有22%的区域构成风险区,其中大部分已发生梗死。观看本视频后,您应能够充分理解如何进行三维经食管超声心动图检查、压力-容积环数据采集以及梗死面积与风险区染色分析。一旦掌握,经食管超声心动图检查可在20分钟内完成。
30分钟内完成压力-容积环数据采集,60分钟内完成梗死面积和风险区域染色。在进行压力-容积环及梗死面积与风险区域染色时,需注意避免诱发心律失常。
本视频展示的技术可帮助心血管疾病领域的研究人员在大型动物模型中探索缺血与再灌注损伤。
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本文介绍了一种用于评估急性心肌梗死猪模型中心脏功能及损伤的方法。该方法旨在为心血管研究中新型疗法的评价提供可靠且可重复的结果测量指标。
在临床投入之前,对临床前模型进行可靠的结局评估对于降低心血管治疗候选物的风险至关重要。该方法在猪急性心肌梗死(AMI)模型中提供了标准化且具有临床可转化性的梗死面积、心脏功能和心肌功能的测量。通过实现对缺血-再灌注损伤及心室重构治疗效应的定量比较,该方法有助于提高靶点验证和先导化合物优化决策的预测可信度。
该方法贯穿心血管疾病研究的全过程,从靶点验证、先导化合物鉴定到临床前疗效测试,提供各阶段决策所需的主要结局指标,以支持继续或终止项目的判断。