Aquí presentamos un protocolo para evaluar la hipertensión pulmonar mediante cateterismo cardíaco en un modelo de Lamb prematuro de hipertensión pulmonar asociada a displasia broncopulmonar en evolución. El método descrito permite medir directamente las presiones medias de las arterias pulmonares y los capilares pulmonares y calcular la resistencia vascular pulmonar.
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Artículo de método
Cateterismo cardíaco para la evaluación de la hipertensión pulmonar en corderos prematuros
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Resumen
Resumen
La displasia broncopulmonar con hipertensión pulmonar (TLP-HP) es una complicación devastadora del parto prematuro que se asocia con un aumento de la morbilidad y mortalidad. El parto prematuro interrumpe el desarrollo normal de los pulmones y vasculares, y exposiciones posnatales como la ventilación mecánica y la oxigenoterapia pueden afectar aún más el crecimiento pulmonar y pulmonar, contribuyendo al desarrollo del TLP-HP. En el modelo de cordero prematuro de la evolución del TLP, los corderos son dados a luz prematuros y ventilados mecánicamente durante hasta 21 días, incorporando el desarrollo pulmonar interrumpido junto con lesiones por ventilación mecánica y estrés oxidativo para recapitular características clave de la evolución del TLP-PH.
El objetivo del protocolo de cateterismo cardíaco es evaluar directamente la hemodinámica pulmonar en corderos neonatales prematuros y a término. Durante todo el estudio, los corderos son intubados, ventilados mecánicamente y sedados. En el momento del cateterismo cardíaco, se avanza un catéter de Swan-Ganz a través de la vena yugular externa hasta la vena cava superior y luego a través de la aurícula derecha, ventrículo derecho y arteria pulmonar principal. La posición de Cather se confirma mediante la identificación de formas de onda de presión características obtenidas durante el avance a través de las cámaras cardíacas del lado derecho. La presión media de la arteria pulmonar y la presión de cuña capilar pulmonar se miden mediante transducción de presión, y el gasto cardíaco se determina por termodilución para permitir el cálculo de la resistencia vascular pulmonar.
El protocolo proporciona mediciones reproducibles de la hemodinámica pulmonar que se comparan con las obtenidas durante el cateterismo cardíaco clínico en neonatos humanos. Al permitir la evaluación directa de las presiones y resistencia pulmonares vasculares, este método mejora la utilidad traslacional del modelo de Lamb prematuro para la evaluación mecanicista de posibles terapias para el TLP-HP.
Introducción
La displasia broncopulmonar (TLP) ocurre en hasta el 45% de los bebés prematuros nacidos antes de las 28 semanas de gestación, está aumentando en Estados Unidos y puede complicarse por hipertensión pulmonar (PH, TBP-PH)1,2,3. El proceso de enfermedad cardiopulmonar crónica comienza cuando la maduración pulmonar normal se interrumpe por el parto prematuro y se agrava por lesiones posnatales causadas por ventilación mecánica y estrés oxidativo. La lesión pulmonar continua conduce a la remodelación vascular pulmonar y al desarrollo de un pH 4,5.
El HP pediátrico se define como la presión media de la arteria pulmonar (mPAP) ≥20 mmHg en niños >3 meses de edad. Si el índice de resistencia vascular pulmonar (PVR) también es >3 unidades de Wood (WU) xm 2 y la presión de cuña capilar pulmonar (PCWP) < 15 mmHg, entonces se define a los pacientes con pH precapilar, presumiblemente secundario a enfermedad vascular pulmonar en el contexto del TLP-PH6. La resistencia vascular pulmonar se calcula a partir de mediciones hemodinámicas obtenidas durante el cateterismo cardíaco utilizando la ecuación
La incidencia del TLP-HP aumenta con la gravedad del TLP, ocurriendo en el 25–41% de los lactantes con TLP grave 7,8. El TLP-HP se asocia con un aumento sustancial de la morbilidad y mortalidad. Los metaanálisis informan de una razón de probabilidades para la mortalidad de 4,4–6,4 en comparación con el TLP sin HP, y tasas de mortalidad del 40–47% en dos años en neonatos con TLP y HPgrave y persistente 9. El TLP-HP también conduce a hospitalizaciones más largas, mayor necesidad de oxígeno en casa, mayor riesgo de traqueostomía y tasas más altas de deterioroneurodesarrollativo 7,10,11.
Dada la alta morbilidad y mortalidad asociadas al TLP-PH, las evaluaciones precisas de la HP son esenciales para informar la estratificación del riesgo, el seguimiento y la gestión terapéutica, así como para facilitar la selección óptima de candidatos para ensayos clínicos que mejoren los resultados. Aunque la ecocardiografía se utiliza a menudo para el cribado inicial de HP, la cateterización del corazón derecho es el estándar de oro para diagnosticar la HP en todos los grupos de edad, incluidos los recién nacidos, ya que permite la medición directa de mPAP, PCWP y CO12. La cateterización cardíaca determina con precisión y exactitud la PVR, por lo que es esencial incorporarla en la investigación clínica y traslacional, especialmente en modelos animales grandes que prueban agentes terapéuticos potenciales para PH12,13.
El modelo de Lamb prematuro es un modelo único en animales grandes que desarrolla el TLP-PH que puede utilizarse para avanzar en la comprensión de los mecanismos de la enfermedad y probar terapiasnovedosas 14. Los corderos prematuros nacen durante la fase terminal del desarrollo pulmonar, desde el canal hasta el inicio del saccular (equivalente a aproximadamente 24 a 28 semanas de gestación) por cesárea tras la exposición a esteroides prenatales. Los corderos son intubados y resucitados, utilizando una técnica estandarizada basada en las directrices neonatales. Reciben surfactante exógeno, cafeína y nutrición enteral temprana (además de dextrosa intravenosa (IV)) como estándar de atención en la unidad de cuidados intensivosneonatales 15. Estudios previos que utilizaron este modelo demostraron que, tras 21 días de ventilación mecánica con objetivos fisiológicos similares a los utilizados en bebés prematuros, las mediciones de presiones vasculares pulmonares y la histología pulmonar postmortem revelaron un PVR elevado, simplificación alveolar y otros cambios histológicos consistentes con la evolución delTLP-PH 15,16. Sin embargo, los enfoques anteriores consistían en toracetomías para insertar directamente un alambre de termistor y un catéter en el tronco pulmonar, lo que por sí solo pudo haber contribuido al desarrollo del TLP-HP.
Aquí se describe un protocolo menos invasivo para la cateterización del corazón derecho a través de la vena yugular externa para medir directamente la hemodinámica pulmonar y calcular el PVR en corderos prematuros y a término. La técnica proporciona mediciones reproducibles de presiones vasculares pulmonares y CO que son paralelas a las obtenidas durante la cateterización cardíaca clínica en neonatos humanos. El protocolo mejora la utilidad traslacional del modelo de Lamb prematuro para estudios mecanicistas y pruebas terapéuticas preclínicas en TLP-HP.
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Protocolo
Todos los procedimientos experimentales fueron aprobados prospectivamente y realizados en cumplimiento con los estándares de manejo y entrenamiento de animales del Comité Institucional de Cuidado y Uso Animal de la Universidad de Utah.
1. Configuración de la posición
- Coloca al cordero boca abajo en un cabestrillo y asegúrate de que el acceso vascular previamente colocado funciona (catéter venoso central umbilical o yugular).
- Mantener la infusión de dexmedetomidina entre 0,2 y 1,0 mcg/kg/h para la sedación y ajustar la velocidad de infusión para alcanzar la profundidad deseada.
- Proporcionar sedación y analgesia adicionales de acción más rápida con pentobarbital (1 mg/kg/dosis de inyección intravenosa) y buprenorfina (5 μg/kg/dosis de inyección intravenosa) según sea necesario.
- Afeita el cuello derecho o izquierdo sobre la vena yugular externa e inyecta 0,5 mL de lidocaína al 1% por vía subcutánea sobre el lugar. Esteriliza el lugar con tres exfoliantes alternados de betadine y alcohol.
- Ponte guantes estériles y el equipo de protección personal adecuado. Desecha todas las agujas y otros objetos punzantes inmediatamente después de usarlos en un recipiente aprobado.
- Prepara un catéter Swan-Ganz con solución fisiológica heparinizada al 2% y conecta el puerto distal a un transductor de presión para un registro continuo en LabChart.
- Poned a cero el transductor de presión.
- Controla la saturación de oxígeno (SpO2), la presión arterial y la frecuencia cardíaca durante todo el procedimiento. Detener el procedimiento para permitir que los signos vitales se estabilicen o abortar si la SpO2 <90% durante 2 minutos, la frecuencia cardíaca <60 latidos por minuto o la frecuencia respiratoria >100 respiraciones por minuto a pesar de los ajustes en la fracción de ventilador y oxígeno inhalado, o si la presión arterial ha bajado >15% respecto al inicio previo al procedimiento.
2. Introducción y avance del catéter
- Utiliza una hoja de 11 para hacer una incisión de 1 cm sobre la vena yugular externa y exponer el vaso.
- Disecciona la vena yugular externa y luego aíslala pasando una sutura de seda 3.0 bajo la vena. Utiliza esta sutura para mantener el control proximal del vaso en caso de sangrado al introducir el catéter.
- Introduce una aguja de 18 G y 2,5 pulgadas en el recipiente.
- Avanza un alambre guía a través de la aguja usando la técnica de Seldinger.
- Avanza un introductor de 6 Fr (lleno de solución fisiológica heparinizada) en el recipiente por encima del alambre guía.
- Quita el cable guía mientras el introductor permanece en su sitio.
- Sutura el introductor para asegurar su posición en el recipiente a una profundidad de aproximadamente 3,0 cm a 3,5 cm, usando la cinta de seda previamente colocada.
- Confirmar el retorno sanguíneo del introductor mediante aspiración y luego lavar el introductor con solución fisiológica heparinizada.
- Pasar el catéter Swan-Ganz previamente preparado por el introductor y avanzar gradualmente mientras monitoriza la onda de presión transducida.
NOTA: Revisa y vuelve a revisar el nivelado y el ajuste de cero del transductor antes de introducir el catéter. Pequeños errores en el nivelado del transductor pueden alterar la presión de las arteras pulmonares, PCWP, mPAP y PVR. Incluso un error de nivelación de 1–2 cm puede alterar significativamente los resultados.
3. Medición de presiones y gasto cardíaco (CO)
- Avance el catéter de Swan-Ganz hasta que el trazado típico de presión venosa sea reemplazado por un trazado típico de presión del auricular derecho (Figura 1). Observa que la presión del auricular derecho normalmente no llega a cero (aunque esto puede ocurrir en casos de hipovolemia grave). Graba presiones transducidas.
- Avanza el catéter de Swan-Ganz hasta que se observe un trazado típico de presión ventricular derecho (Figura 1). Observa que la presión del ventriculo derecho llega a cero. Graba presiones transducidas.
NOTA: El artefacto del látigo del catéter causado por el movimiento de la punta del catéter con el flujo sanguíneo puede provocar picos sistólicos espurios y altos. - Avanzar lentamente el catéter de Swan-Ganz hasta obtener un trazado arterial pulmonar. Observa que la presión arterial de la arteria pulmonar no llega a cero. Graba presiones transducidas.
NOTA: Si hay dificultad para avanzar el catéter hacia la arteria pulmonar, el balón puede inflarse brevemente para favorecer que la punta del catéter se mueva hacia la válvula pulmonar. Otra técnica de solución de problemas es reposicionar el animal. El sobreamortiguamiento de la forma de onda puede producirse por dobleces en la tubería y producir una lectura de presión falsamente baja. - Avanzar aún más el catéter e inflar su globo para crear una cuña contra la pared del vaso, permitiendo medir el PCWP. Limitar la inflación del globo a un máximo de 10 s una vez confirmada la forma de onda.
NOTA: La inflación por globo debe ir acompañada de una sensación de resistencia. Si no se aprecia resistencia, considera la posibilidad de que el globo se haya roto y no inyegues aire adicional. - Mide el gasto cardíaco por termodilución, consultando las instrucciones de la máquina de gasto cardíaco (los pasos exactos pueden variar ligeramente según el modelo utilizado).
- Conecta la máquina de gasto cardíaco al puerto del catéter Swan-Ganz.
- Coloca el cable del termistor en un recipiente con agua con hielo.
- Introduce la constante computacional adecuada basada en el modelo del catéter e inyecta la temperatura para calcular el gasto cardíaco.
- Llena ocho jeringuillas de 5 mL con solución salina al 0,9% y ponlas en agua con hielo.
- Inyecte un inyecto en frío de 3–5 mL (dependiendo del modelo de catéter Swan-Ganz utilizado) (0–5°C) a través del catéter.
- Registra el gasto cardíaco de la máquina.
- Sigue las indicaciones de la máquina de gasto cardíaco para repetir la inyección en frío 5–6 veces.
- Desinfla el globo y retira el catéter Swan-Ganz. Si la cateterización cardíaca no se realiza el último día del estudio, retirar el introductor y ligar la vena yugular externa usando suturas de seda 3.0. Controla al animal para detectar complicaciones.
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Resultados
Las trazadas de presión esperadas desde la aurícula derecha, ventrículo derecho, arteria pulmonar y cuña capilar pulmonar se ilustran en la Figura 1. Al entrar en una veta central, el trazado de presión debería mostrar una onda ondulante a muy baja presión (no mostrada en la imagen). Puede haber variación respiratoria. No debe haber trazos ascendentes bruscos (característicos del trazado arterial). Al entrar en la aurícula derecha, la forma de onda se organi...
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Discusión
El cateterismo cardíaco proporciona una medición directa de la mPAP y el cálculo del CO en el modelo de cordero prematuro de la evolución del TLP-PH. El procedimiento es técnico y requiere equipos especializados, pero proporciona mediciones precisas y reproducibles, por lo que es el procedimiento diagnóstico preferido en humanos y se considera un punto final superior para ensayos clínicos. Cuando se realiza la cateterización cardíaca en el modelo de cordero prematuro, los pasos críticos ...
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Divulgaciones
Los autores no tienen conflictos de interés relevantes que revelar.
Agradecimientos
Reconocemos a los numerosos estudiantes de grado de la Universidad de Utah que ayudaron en el manejo de corderos y hicieron posibles estos estudios. También agradecemos al Departamento de Pediatría de la Universidad de Utah por su apoyo continuo a nuestro laboratorio.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 0.45% Sodium Chloride Injection USP | Baxter | 2B1313 | |
| 3-Way Stopcock w/ Swivel Male Luer Lock | Medex | MX5311L | |
| 48 in (121.9 cm) Extension Set | Medex | MX048 | |
| 5 mL Syringe | Terumo | SS-05L | |
| Bridge Amp | ADInstruments | FE221/CS | |
| CONTINU-FLO Solution Set with CONTROL-A-FLOW Regulator | Baxter | 2C6895 | |
| DB9M - DB9F Cable (400 mm) | ADInstruments | MLAC02 | |
| DIN(8) to MLT0699 or MLT0670 Cable (3.9 m) | ADInstruments | MLAC06 | |
| Disposable BP Transducer (Stopcock) | ADInstruments | MLT0670 | |
| Injectate Temperature Probe | Edwards Lifesciences | 9850A | |
| LabChart 8.1.30 for Windows | ADInstruments | Pro Upgrade | |
| Patient CCO Cable | Edwards Lifesciences | 70CC2 | |
| Percutaneous Sheath Introducer Kit with Integral Hemostasis Valve/Side Port for use with 4 - 6 Fr. Catheters | Arrow | AK-09601 | |
| Power Lab C | ADInstruments | PLC01 | |
| Swan-Ganz True Size Thermodilution Catheter | Edwards Lifesciences | 132F5 | 6 Fr, 10 cm, Ballon Volume 0.7 mL |
| Vigilance II Monitor | Edwards Lifesciences | VIG2 |
Referencias
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