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Artículo de método

Un nuevo modelo de corazón de lechón cargado de presión y volumen del ventrículo derecho para el estudio de la función de la válvula tricúspide.

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DOI:

10.3791/61251

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28 de julio de 2020

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1Division of Pediatric Cardiology, Department of Pediatrics, University of Alberta, 2Department of Surgery, University of Alberta, 3Department of Laboratory Medicine and Pathology, University of Alberta, 4Department of Biomedical Engineering, University of Alberta, 5Department of Civil Engineering, University of Calgary, 6Faculty of Kinesiology, University of Calgary

En este artículo

Resumen

Se describe un nuevo modelo de corazón de lechón en recuperación con sobrecarga combinada de presión y volumen en el ventrículo derecho para el estudio de la función de la válvula tricúspide.

Resumen

Las afecciones cardíacas en las que la válvula tricúspide (TV) se enfrenta a un aumento de volumen o a factores estresantes de presión se asocian con una insuficiencia valvular prematura. Faltan estudios mecanicistas para mejorar nuestra comprensión de la fisiopatología subyacente responsable del desarrollo del fracaso prematuro de la TV. Debido a la imposibilidad de realizar estos estudios en humanos, se requiere un modelo animal. En este manuscrito, describimos los protocolos para un nuevo modelo de corazón de lechón recién nacido de recuperación crónica para el estudio de los cambios en el televisor cuando se somete a un estrés combinado de volumen y presión. En este modelo, la carga de volumen del ventrículo derecho y del TV se logra a través de la ruptura de la válvula pulmonar. Luego, la carga de presión se logra mediante la colocación de una banda de la arteria pulmonar. El éxito de este modelo se evalúa a las cuatro semanas después de la cirugía de intervención mediante ecocardiografía, medición de la presión intracardíaca y examen anatomopatológico de las muestras cardíacas.

Introducción

El televisor normal funciona en un entorno de bajo volumen y estrés por presión. Sin embargo, hay afecciones cardíacas pediátricas y adultas en las que el televisor tiene una malformación congénita o la fisiología cardíaca es tal que el ventrículo derecho y el televisor se ven desafiados por un aumento de volumen (precarga) y/o estrés de presión (poscarga), como la tetralogía de Fallot, la anomalía de Ebstein, la transposición congénita corregida de las grandes arterias, pacientes con transposición de las grandes arterias después de un procedimiento de cambio auricular, hipertensión pulmonar idiopática y síndrome del corazón izquierdo hipoplásico. En estas afecciones cardíacas, el TV es propenso a la insuficiencia valvular prematura, lo que aumenta la morbilidad y la mortalidad 1,2,3,4,5. Aunque se puede plantear la hipótesis de que el fracaso prematuro de la TV en estas lesiones cardíacas puede estar relacionado con el sometimiento de la TV a un aumento de volumen y/o a factores estresantes de presión, se desconoce la etiología exacta. Las investigaciones de la última década han demostrado que la válvula mitral, la otra válvula auriculoventricular, es capaz de provocar cambios estructurales en respuesta a los factores estresantes 6,7,8. Sin embargo, la literatura actual carece de estudios mecanicistas que evalúen la adaptación de la televisión a los factores estresantes. Este aspecto puede deberse en parte a la falta de un modelo de corazón animal adecuado que permita tales estudios.

En la literatura, existen modelos que cargan individualmente el volumen o la presión del ventrículo derecho. Sin embargo, la combinación de presión crónica y carga de volumen del ventrículo derecho ha sido más difícil de lograr. Existen modelos animales en la literatura que utilizan la colocación de una banda de la arteria pulmonar para cargar la presión del ventrículo derecho, así como la creación de una comunicación interauricular para cargar el volumen del ventrículo derecho9. Esta técnica no pudo lograr el objetivo de presión y carga de volumen crónicas simultáneas del ventrículo derecho, ya que la presencia de una banda de la arteria pulmonar tensa puede resultar en una derivación de derecha a izquierda a través de la comunicación interauricular. Esto hace que la comunicación interauricular ya no proporcione una carga de volumen al ventrículo derecho. Una derivación del tabique auricular de derecha a izquierda dará lugar a un animal cianótico10. Para superar esta complicación, el modelo requiere la exclusión de animales con comunicación interauricular existente.

Otros modelos han utilizado la cirugía paliativa híbrida en estadio I para el síndrome del corazón izquierdo hipoplásico en lechones11. Se trata de un modelo de recuperación que permite combinar la presión y la carga de volumen del ventrículo derecho. Sin embargo, el procedimiento requiere costosos stents expandibles con balón que pueden ser prohibitivos desde el punto de vista financiero. Los estudios de Zeltser et al.12 y Lambert et al.13 consisten en cortar el tracto de salida del ventrículo derecho y la válvula pulmonar y luego coser un parche de politetrafluoretileno encima, imitando la técnica de reparación del parche transanular de la tetralogía de Fallot, para cargar el volumen del ventrículo derecho. Luego, la carga de presión del ventrículo derecho se logra mediante la colocación de una banda de la arteria pulmonar. Este modelo puede ser técnicamente desafiante y está en desventaja al dejar una cicatriz de ventriculotomía en el tracto de salida del ventrículo derecho, lo que puede influir en la función del ventrículo derecho y, por lo tanto, en la función de la televisión.

Este estudio describe un innovador modelo de corazón de lechón de recuperación crónica que provoca un aumento combinado de presión y estrés de volumen en el ventrículo derecho sin una ventriculotomía. Este modelo permitirá estudios mecanicistas de los cambios adaptativos de la TV al aumento crónico simultáneo de los factores estresantes de presión y volumen.

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Protocolo

El protocolo y los procedimientos de este manuscrito se desarrollaron bajo la supervisión de un veterinario y se realizaron de acuerdo con las directrices del Consejo Canadiense de Cuidado Animal y la guía para el cuidado y uso de animales de laboratorio. El protocolo fue aprobado por el comité institucional de cuidado animal de la Universidad de Alberta. Todas las personas involucradas en los procedimientos de manuscritos recibieron una capacitación adecuada en bioseguridad.

1. Preparación previa al procedimiento, anestesia y acceso

  1. Criterios de inclusión y exclusión de animales.
    1. Criterios de inclusión: Utilizar lechones cruzados Duroc hembra y macho de entre cuatro y cinco semanas de edad para este modelo. Los lechones de esta edad tienen una madurez humana equivalente a la de los lactantes entre los cuatro y los seis meses de edad.
    2. Criterios de exclusión: Excluir lechones con comunicación interauricular y/o ductus arterioso persistente (evaluado por ecocardiografía), malformación cardíaca o extracardíaca, o donde se sospechaba enfermedad infecciosa.
  2. Transfiera los lechones al alojamiento al menos cinco a siete días antes de la cirugía para aclimatarse.
  3. Un día antes de la cirugía, examine al lechón para asegurarse de que es apto para la cirugía y de que no hay signos de enfermedad, como tos, emesis, diarrea, palidez, debilidad, letargo o lesiones cutáneas.
  4. Lechones rápidos de alimento sólido durante al menos tres horas antes de la cirugía, permitiendo el acceso al agua hasta el momento de la cirugía.
  5. Traslado del lechón a la sala de procedimientos quirúrgicos.
  6. Administrar premedicación de procedimiento de atropina (0,04 mg/kg), midazolam (0,2 mg/kg) y ketamina (2 mg/kg) mediante una inyección intramuscular. Además, administrar un preparado de liberación lenta de buprenorfina (0,01 mg/kg) por vía subcutánea para la analgesia perioperatoria.
  7. En la mesa de operaciones, coloque una manta de agua de recirculación y ajuste la temperatura del agua inicialmente a aproximadamente 40 °C. Ajuste la temperatura de la manta de agua para mantener la temperatura corporal central entre 38,0 y 39,5 °C en el lechón.
  8. Una vez que la mandíbula esté completamente relajada, rocíe la laringe con lidocaína al 1%. Realice la intubación endotraqueal estándar con monitoreo de oxímetro de pulso portátil.
  9. Controle, conecte y asegure el correcto funcionamiento del equipo de monitoreo: oxímetro de pulso, capnógrafo, cables de telemetría de ECG y sonda de temperatura.
  10. Administrar al lechón isoflurano inhalado (2-5%) como anestesia durante el procedimiento quirúrgico, ajustado en función de la profundidad de la anestesia. Controle la profundidad de la anestesia a través de la evaluación de la frecuencia cardíaca, la frecuencia respiratoria y el patrón de respiración, la saturación de oxígeno, el párpado y el reflejo de retirada.
  11. Utilice los siguientes ajustes iniciales del ventilador: PEEP de 4 cmH2O, volumen corriente entre 8-10 mL/kg y una relación inspiratoria/espiratoria de 1:1. La frecuencia del ventilador oscila entre 26-36/min, ajustada para lograr un pCO2 entre 35-42 mmHg en una gasometría arterial analizada con un analizador de gasometría en el punto de atención.
  12. Coloque el lechón en posición supina. Aplique ungüento oftálmico estéril en ambos ojos para lubricar durante el procedimiento.
  13. Afeita el vello sobre el sitio quirúrgico. Con una gasa estéril y un exfoliante desinfectante (povidona yodada 7,5%), desinfectar el tórax con movimientos circulares de interior a exterior tres veces. Limpie el exceso de solución exfoliante con una gasa estéril. Usando una técnica aséptica, cubra los sitios quirúrgicos (cuello y lado izquierdo del tórax) y el área circundante.
  14. Utilizando una técnica de Seldinger modificada, se colocan catéteres centrales tanto en la arteria carótida (catéter francés de un solo lumen de 3,5 o catéter IV de calibre 24) como en la vena yugular interna (cinco o seis catéteres franceses de doble o triple luz) para el control de la presión, la toma de muestras de sangre y el acceso venoso durante el procedimiento para la administración de medicamentos.
  15. Administrar una dosis intravenosa de cefazolina (30 mg/kg) para la profilaxis perioperatoria de la sepsis y de ranitidina (1 mg/kg) para la profilaxis de la úlcera por estrés. Iniciar el uso de líquido de mantenimiento intravenoso (D5WNS) a través del catéter venoso central.

2. Alteración de las cúspides de la válvula pulmonar por parte de Bioptome

  1. Después de la confirmación del plano quirúrgico, realizar una toracotomía izquierda en el tercer espacio intercostal para asegurar una exposición adecuada para visualizar la arteria pulmonar principal.
  2. Con uso de gel estéril y una funda, realice un estudio ecocardiográfico epicárdico a través de la toracotomía izquierda para evaluar la presencia de comunicación interauricular, conducto arterioso persistente y luego realice un barrido a través de las válvulas pulmonar y tricúspide para evaluar anomalías congénitas.
  3. A través de la incisión de la toracotomía izquierda, coloque suturas de cuerda en la arteria pulmonar principal (AMP) y conéctelas a un lazo.
  4. Con un introductor de aguja, perfore el MPA en el medio de las suturas de la senda y avance un alambre. Sobre el alambre, avance una vaina de catéter de siete French con bridas personalizadas a través de la incisión del MPA. Ancle firmemente el catéter en la superficie del MPA envolviendo las suturas de la cuerda alrededor del borde del catéter, y el lazo se puede apretar (Figura 1).
  5. Introducir un bioptomo en la vaina y avanzar bajo guía ecocardiográfica epicárdica hasta la válvula pulmonar.
  6. Bajo visualización ecocardiográfica epicárdica directa, utilice el bioptoma para asegurar las mordidas en las cúspides de la válvula pulmonar. La retirada del biotomo provoca desgarros de la cúspide y la rotura de la válvula pulmonar.
    1. Repita este proceso según sea necesario para lograr una regurgitación pulmonar de moderada a grave. Esto se evalúa mediante interrogación Doppler de onda de pulso en las arterias pulmonares ramificadas. Nuestro objetivo es lograr una relación integral de tiempo de velocidad inversa a directa (VTI) entre 0,6 y 0,7 en el momento del procedimiento. Una vez satisfecho, retire el bioptome.
  7. Durante el procedimiento, administre infusiones intravenosas de epinefrina (0,05 - 0,15 μg/kg/min) y/o norepinefrina (0,05 - 0,15 μg/kg/min) según sea necesario para mantener la presión arterial normal durante el procedimiento (presión arterial sistémica media entre 60 y 80 mmHg).

3. Colocación de la banda de la arteria pulmonar

  1. Insertar un catéter umbilical de cinco años de un solo lumen a través de la vaina previamente colocada y avanzarlo hasta el ventrículo derecho (VD) para la monitorización de la presión VD durante la colocación de una banda de la arteria pulmonar.
  2. Teje seda o una sutura sintética trenzada no absorbible a través del centro de una banda de silástica para mayor refuerzo y resistencia. Envuelva esta banda silástica alrededor del MPA entre la válvula pulmonar y proximal al sitio de punción del catéter.
  3. A través de la medición directa de la presión del ventrículo derecho, apriete la banda de la arteria pulmonar y ajústela con un clip vascular para lograr una presión sistólica sistémica del VD del ≥60%. Una vez que se alcanza la presión deseada, ate las suturas para asegurar la banda de la arteria pulmonar.
  4. Avance el catéter umbilical a través de la banda de la arteria pulmonar y dentro del MPA distal para obtener un gradiente de la banda de la arteria pulmonar hacia atrás. Retire el catéter umbilical y la vaina.
  5. Amarre la sutura de la cuerda de la bolsa para cerrar el sitio de punción de la MPA (Figura 2).
  6. Cierre la incisión de la toracotomía izquierda en tres capas utilizando suturas no absorbibles para la primera capa y luego suturas reabsorbibles para cerrar las capas musculares. Aplique grapas para cerrar la capa de piel.
  7. Infiltrar alrededor de la incisión cutánea con bupivacaína (0,5%, dosis máxima 2 mg/kg) para la analgesia local. Administrar una dosis intravenosa única de meloxicam (0,2 mg/kg) para la analgesia postoperatoria, además de la buprenorfina subcutánea de liberación lenta administrada anteriormente.
  8. Retire las vías centrales arteriales y venosas y ate los vasos para asegurar la hemostasia.
  9. Aplique la crema Hibitane (clorhexidina al 1%) en las incisiones y asegure un vendaje para cubrir la incisión.
  10. Apague el isoflurano inhalado. Una vez que el lechón respira por sí solo con los mecanismos adecuados de protección de la vía aérea, extubar con seguimiento y cuidados de recuperación postoperatoria.
  11. Para la profilaxis de la infección incisional, administrar al lechón un tratamiento empírico de cinco días de cefalexina oral 30 mg/kg dos veces al día.

4. Valoración ecocardiográfica

  1. Evaluar cualitativamente la regurgitación pulmonar por Doppler color y grado de 0 a 4 [0 = ninguno, 1 = trivial (un solo chorro estrecho), 2 = leve (un solo chorro ligeramente más ancho con una longitud de chorro < 10 mm, relación entre la anchura del chorro proximal y el tracto de salida del VD < 0,25), 3 = moderada (chorros simples o múltiples con la relación combinada entre la anchura del chorro proximal y el tracto de salida del VD entre 0,25 y 0,65), y 4 = severo (chorro ancho con relación entre el ancho del chorro proximal y el tracto de salida del VD > 0,65)].
    1. En el grupo de intervención, semicuantificar la regurgitación pulmonar midiendo una relación entre la integral de tiempo de velocidad inversa a la directa (VTI) utilizando Doppler de onda de pulso en la rama de la arteria pulmonar (Figura 3).
    2. Clasificar cualitativamente la gravedad de la regurgitación tricuspídea de 0 a 4 mediante la evaluación Doppler color [0 = ninguno, 1 = trivial (un solo chorro estrecho), 2 = leve (múltiples chorros estrechos), 3 = moderado (chorro ancho que alcanza la porción media de la aurícula derecha) y 4 = grave (chorro ancho que alcanza la pared posterior de la aurícula derecha)]. Tanto el sistema de gradación de la insuficiencia valvular pulmonar como el tricúspide están de acuerdo con las guías vigentes 14,15,16,17,18,19.
  2. Evaluar la función sistólica del ventrículo derecho utilizando el cambio de área fraccional del ventrículo derecho (FAC del VD), que se midió trazando el área delimitada por los bordes endocárdicos del ventrículo derecho al final de la diástole y al final de la sístole en la vista apical de cuatro cámaras. Calcule el FAC del VD como la diferencia entre las dos áreas, expresada como un porcentaje del área del VD diastólica final. Un valor de RVFAC < 35% representa una función sistólica anormal del VD20.

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Resultados

Para la validación del modelo, se compararon diez lechones (5 machos y 5 hembras) que se sometieron a toracotomía izquierda con rotura de la válvula pulmonar y colocación de banda de la arteria pulmonar (grupo de intervención, IP) con diez lechones control de edad y sexo que se sometieron a toracotomía izquierda (grupo control, PC). Al inicio del estudio, antes de la intervención, todos los lechones presentaban insuficiencia pulmonar o la tenían trivial, con geometría y función del ventrículo derecho normales. Había un l...

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Discusión

Durante el desarrollo de este novedoso modelo de corazón, varias consideraciones han influido en el diseño final del modelo.

Edad de los lechones y exposición quirúrgica
Antes de la formulación del modelo actual de lechones, el equipo ha trabajado con cadáveres de lechones de entre una y seis semanas de edad con el objetivo de determinar el rango de edad en el que la instrumentación del procedimiento y la exposición son adecuadas. Dado que ...

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Divulgaciones

Los autores no tienen divulgaciones.

Agradecimientos

Este trabajo de investigación fue apoyado a través de una generosa subvención proporcionada por la Fundación del Hospital Infantil Stollery a través del Instituto de Investigación del Hospital de Mujeres y Niños.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Fármacos
1% lidocaína sprayWDDC103365Lidodan 30 mL
atropina sódica inyecciónWDDC/Rafter 8 Productos0,5 mg/mL
bupivacaínaWDDC/Sterimax5 mg/mL
buprenorfina HCl inyección de liberación lentaChiron Compounding Pharmacy1 mg/mL
buprenorfina regularWDDC/Champion Alstoe 121378Vetergesic 0,3 mg/mL
cefazolinaWDDC/Fresenius Kabi1020161 g/vial
cefalexina cápsulaWDDC/NovopharmNovo-Lexin 250 mg/cápsula
epinefrinaWDDCAdrenalina (1:1000) 1 mg/mL
furosemide comprimidoWDDC/NovopharmTableta de 10 mg
Exfoliante/Spray de yodoCardinal HealthKF22422
de clorhidrato de ketamina de laBetadine WDDC/Vetoquinol131771Narketan 100 mg/mL
midazolamWDDC/Sandoz1011005 mg/mL
norepinefrinaWDDC1 mg/mL
pentobarbital sódicoWDDC/Bimeda-MTC127189Eutanilo 240 mg/mL
ranitidina inyectableWDDC25 mg/mL
ranitidina comprimidoSanis300 mg
tableta Esponja exfoliante quirúrgicaStevens333-3774794% CHG Jabón quirúrgico cepillo
exfolianteEquipment
24G catéter intravenoso periféricoBDInsyte-N
Catéter venoso central de doble lumen 5FrArrowCS-14502
catéteres de vasos umbilicales de un solo lumen deCovidien/Kendall8888160333Argyle 15 pulgadas
6" Retractor torácicoRRSMRI
Catéter venoso central de triple lumen 6FrArrowJR-42063-HPHNM20cm
Funda de catéter 7Fr con bridaDr. Coe
RRSMRI
Aestiva/5 VentiladorGE Datex Ohmeda
Pinzas atraumáticasTeleflex351865
bioptomeDr. Coe laboratorioMansfield Pinzas de biopsia
Hemostático curvoRRSMRI
Hemostáticocurvo para mosquitosRRSMRI
Pinzas de Debakey (largas)Teleflex351804
Pinzas de Debakey (estrechas)Teleflex351802
Pinzas de Debakey (Rg)Teleflex351800
Cubierta de sondade eco Civco
EndotraqueotuboStevens180-112082055Rusch Murphy Eye Prensa Baja. Manguito
Tijeras de resorte IrisFisher ScientificNC0127560
analizador de gases en sangre iSTAT 1Abbott LaboratoriesMN:300-G
Cartuchos iSTAT CG4+Abbott Laboratories03P85-50
Kelly HemostatFine Science Tools1301914
Pinzas KocherRRSMRI
Gran Retractordel Ejército/Marina
MACO CE Miller#4 CuchillaLA6226-4
Macolaryngoscope.com Aplicador de clip de liga LEthiconLC430
Aplicador de clip de liga MEthiconLX210
Aplicador de clip de liga SEthiconLX110
Punta de succión de metalRRSMRI
Tijeras Metzenbaum (Lg)RRSMRI
Tijeras Metzenbaum (Md)Mezclador RRSMRI
- largo/medio anchoMezclador RRSMRI
- largo/estrechoMezclador RRSMRI
- largo/ancho MezcladorRRSMRI
- corto/estrechoRRSMRI
10"RRSMRI
6"RRSMRI
7"RRSMRI
Philips iE33 Máquina de ecocardiografíaSondas PhilipsX7 y S12
de línea de presión y llave de paso de 3 víasDr. Freed laboratorio
Pinza de dientes para ratasRRSMRI
silástica lámina reforzadaBioplexusSH-21001-0406" x 8" x .040" Brillo
Pequeño Retractor del Ejército/MarinaRRSMRI
Hemostático recto
mosquitosRRSMRI
Suturas: 4-0 y 5-0 sintéticas, sutura no absorbible, seda 2-0 Toalla delaboratorio
pinzaRRSMRI
torniquete vascular. Freed lab
Retractor Weitlaner (Md)RRSMRI
Retractor Weitlaner (SmRRSMRI
Zoll R Series Monitor DesfibriladorZoll technologies
Inyección marca 20 cm Pinzas Adson de diseño personalizado Laringoscopio RRSMRI Destornillador de aguja Atornillador de aguja Atornillador de aguja tubo Hemostático recto RRSMRI para Dr. Freed Dr)

Referencias

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