Evaluación ecocardiográfica de la función cardíaca y la hipertensión pulmonar en corderos

Resumen

Este protocolo describe la evaluación ecocardiográfica de la estructura, función e hipertensión pulmonar cardíaca en un modelo de Lamb de displasia broncopulmonar en evolución. El método permite la evaluación en serie de enfermedades cardiopulmonares y puede aplicarse a otros modelos animales grandes de enfermedades cardiovasculares neonatales y adultas.

Resumen

El parto prematuro está fuertemente asociado con disfunción cardíaca, incluyendo una función ventricular deteriorada y una estructura cardíaca alterada, lo que puede conducir a insuficiencia cardíaca progresiva y otras morbilidades a corto y largo plazo. Sin embargo, la historia natural de la disfunción cardíaca en los lactantes nacidos prematuramente no está bien definida. En el modelo de cordero de displasia broncopulmonar con hipertensión pulmonar asociada (TLP-HP), los corderos nacen entre los 110 y 128 días de gestación (el término es aproximadamente 145 días) y son ventilados mecánicamente. Los corderos desarrollan complicaciones cardiopulmonares por prematuridad, incluyendo simplificación alveolar en la histología pulmonar, característica distintiva del TLP y signos de aumento de la resistencia vascular pulmonar en la ecocardiografía, consistente con la evolución del TLP-HP. Este artículo describe un protocolo para la evaluación serial de la morfometría cardíaca y la función mediante ecocardiografía en corderos prematuros y anteriores prematuros (hasta aproximadamente dos meses de edad postnatal). El protocolo se desarrolló adaptando las directrices de la Sociedad Americana de Ecocardiografía. La ecocardiografía se realiza en serie en corderos intubados y moderadamente sedados mediante un sistema de ecografía junto a la cama. En cada evaluación ecocardiográfica se obtienen las dimensiones auriculares y ventriculares, la función ventricular derecha e izquierda, así como las mediciones relacionadas con la HP. Las mediciones son reproducibles y se correlacionan con el estado clínico. Este protocolo de ecocardiografía para evaluar la estructura y función cardíaca en corderos permite caracterizar el TLP-HP y evaluar enfoques terapéuticos.

Introducción

El modelo de Lamb de la displasia broncopulmonar y la hipertensión pulmonar evolutiva (TLP-HP) replica tanto la etapa pulmonar del desarrollo como el entorno de atención clínica experimentados por los bebés prematuros en la unidad de cuidados intensivos neonatales (UCIN). En el modelo de cordero de evolución del TLP-PH, los corderos son nacidos a lo largo de un rango de edades gestacionales desde los 110 días de gestación (fase canalicular tardía del desarrollo pulmonar, equivalente a las 22–24 semanas de gestación) hasta el término (145 días) y ventilados mecánicamente. Se hace seguimiento a los corderos hasta seis meses para el desarrollo de enfermedades cardiopulmonares. Este modelo recapitula la fisiopatología y la histopatología resultantes de la ventilación mecánica con gas rico en oxígeno en recién nacidos prematuros, incluyendo simplificación alveolar y engrosamiento de^{septos 1}. La fortaleza del modelo de cordero de la BPD-PH radica en su similitud con las etapas pulmonares de desarrollo humano y el tamaño relativamente grande de los corderos, lo que permite realizar análisis frecuentes de sangre y el uso de herramientas clínicas importadas directamente de la^{UCIN 2}. Aquí informamos de un protocolo para la ecocardiografía serial para la evaluación de la función cardíaca y la hipertensión pulmonar (HP) en corderos.

El TLP-PH es una complicación cardiopulmonar común y significativa en supervivientes de parto ^{prematuro 3,4,5}. Los bebés nacidos en edades gestacionales bajas y con pesos al nacer son los más altos de riesgo de TLP y^{TLP-PH 3}. El TLP-HP ocurre cuando un desarrollo pulmonar anormal secundario a la prematuridad y al estrés mecánico y oxidativo conduce a una remodelación vascular a lo largo de varios^meses. Esto contribuye a un aumento de la resistencia vascular pulmonar, resultando en una distensión del ventriculo derecho y, en casos graves, fallo, aumentando finalmente la morbilidad y mortalidad en la infancia avanzada y la primera^{infancia 5}.

La ecocardiografía permite una evaluación serial no invasiva de varias características anatómicas y fisiológicas tanto del ventrículo derecho como del izquierdo. La Sociedad Americana de Ecocardiografía ha publicado guías para ecocardiogramas transtorácicos^{pediátricos 6,7}. No existen directrices similares para modelos preclínicos como el modelo neonatal de cordero del TLP-HP. Aquí presentamos un protocolo de ecocardiografía modificado para el modelo neonatal de cordero. Aunque la anatomía del tórax y compartimento abdominal del cordero limita la capacidad de obtener vistas subcostales, las vistas apical y parasternal son fácilmente accesibles. Estas perspectivas permiten una evaluación integral de la función cardíaca y el HP utilizando múltiples parámetros, incluyendo la posición del tabique ventricular, el tiempo de aceleración de la arteria pulmonar (PAAT), la excursión sistólica del plano anular tricúspide (TAPSE), la regurgitación tricúspide, el área fraccionaria de cambio del ventrículo derecho (VD) y la fracción de eyección (FE) del ventrículo izquierdo (VE). Además, correlacionamos las mediciones ecocardiográficas con el estado clínico y los resultados de la cateterización cardíaca, validando la utilidad de la ecocardiografía como método no invasivo de evaluación cardíaca en el modelo de Lamb de TLP-HP.

Protocolo

Todos los procedimientos experimentales se realizaron cumpliendo con los estándares de manejo y entrenamiento de animales del Comité Institucional de Cuidado y Uso Animal de la Universidad de Utah.

1. Establecimiento del procedimiento

1. Coloca al cordero en un cabestrillo en posición boca abajo.
2. Coloque al ecocardiografo en el lado izquierdo del cordero para la mayoría de las vistas ecocardiográficas descritas en este protocolo, salvo que se indique lo contrario.
3. Coloca la máquina de ultrasonido hacia la cabeza del sistema de correa para que el ecocardiografo pueda conectarse con los controles con la mano izquierda y sostener el transductor con la derecha.
4. Utiliza un asistente para ayudar a colocar al cordero, colocando el asistente en el lado opuesto del cordero. Consulte la Figura 1 para la configuración experimental y la posición del cordero utilizada para la adquisición de imágenes ecocardiográficas transtorácicas.
5. 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 el procedimiento si la SpO₂ permanece <90% durante 2 minutos, la frecuencia cardíaca es de <60 latidos/min, o la frecuencia respiratoria es de >100 respiraciones/min a pesar de los ajustes de fracciones de oxígeno inspiradas, o si la presión arterial disminuye un >15% respecto al valor base previo al procedimiento.

Figura 1. Montaje experimental para la adquisición de imagen ecocardiográfica transtorácica en cordero. Montaje representativo que demuestra la posición del cordero dentro del cabestrillo. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

2. Instalación de la máquina de ultrasonidos

1. Registrar la información del sujeto, incluyendo identificadores, peso y presión arterial (sistólica, diastólica y media).
2. Selecciona el transductor deseado. Para corderos, utiliza un transductor cardíaco de matriz en fase de 12S (5–11 MHz).
3. Selecciona preajustes para ecografías para imágenes cardíacas, si están disponibles.
   NOTA: Mantener condiciones fisiológicas consistentes (por ejemplo, frecuencia cardíaca, estado respiratorio y nivel de sedación) durante la adquisición ecocardiográfica, ya que estos factores pueden influir en las mediciones derivadas del Doppler.

3. Posición del cordero y posición del transductor

1. La posición precisa del cordero y la posición del transductor necesarias para obtener las vistas ecocardiográficas transtorácicas estándar pueden variar según la edad gestacional al nacer, la edad posnatal, la inflación pulmonar y la distensión abdominal.
2. Comienza en posición prona con la pata izquierda del cordero doblada naturalmente contra el tórax y descansando en el cabestrillo, dejando al descubierto la axila y el tórax izquierdos desde abajo. Manipula la posición del cordero en el cabestrillo según sea necesario para obtener vistas óptimas. Si es necesario, coloca el cordero en una posición de decúbito lateral derecho parcial a completo dentro de la correa.
3. Aplica gel ultrasónico en la punta del transductor y en la pared torácica del cordero para asegurar una conducción óptima de las ondas ultrasonéticas.
   NOTA: Las vistas descritas a continuación suelen obtenerse entre los espacios intercostales 3º y 6º en la parte más ventral del tórax (es decir, hacia el esternón).

4. Obtener vistas apicales estándar

NOTA: Las vistas apicales se obtienen más fácilmente en corderos prematuros y a término. En nuestra experiencia, a medida que los corderos envejecen más allá de los 2 meses, el tórax se agranda y el ápice del corazón se aleja más de la pared torácica, lo que dificulta obtener estas vistas desde el tórax izquierdo.

1. Coloca el transductor en el espacio intercostal 5º–6º.
2. Apunta el transductor hacia el hombro derecho.
3. Empieza con el indicador del transductor apuntando dorsalmente hacia la oreja izquierda del cordero.
4. Para obtener la vista apical estándar de cuatro cámaras (A4C), abanica la cola del transductor caudalmente y gira el transductor en sentido horario o antihorario según sea necesario hasta que se vean los márgenes exteriores máximos de los ventrículos derecho e izquierdo y se visualicen las aurículas derecha e izquierda sin acortamiento. En la visión óptima de la A4C, las válvulas tricúspide y mitral son visibles, pero el tracto de salida ventricular izquierdo (LVOT) no lo es (Figura 2A^)6,7.
5. Una vez obtenida la vista A4C, obténganse los siguientes parámetros:
   1. Registrar un bucle de cine de al menos 3 ciclos cardíacos (se prefiere 5–7 ciclos) para medir las dimensiones de la AR y LA, las dimensiones del RV, el FAC del RV, la evaluación subjetiva de la posición septal y la fracción de eyección del VE (que también requiere la vista apical de dos cámaras enfocada en el VE descrita más adelante)^6,7.
   2. Mide TAPSE alineando el cursor con el anillo tricúspide lateral y registrando un trazado en modo^{M 6,7,8}.
   3. Mide la Excursión Sistólica del Plano Anular Mitral (MAPSE) alineando el cursor con el anillo mitral lateral y registrando un trazado en modo^{M 9}.
6. Manteniendo la vista A4C, añadir Doppler en color y obtener los siguientes parámetros posicionando el cursor lo más paralelo posible al flujo Doppler (idealmente con un ángulo de insonación de <20°):
   1. Evalúa la presencia de regurgitación tricúspide y la velocidad máxima colocando la caja de la región de interés sobre la válvula tricúspide, alineando el cursor paralelamente a la señal de color a través de la válvula tricúspide y registrando un trazado Doppler de onda^{continua 6,7}.
   2. Evalúa la presencia de regurgitación mitral y la velocidad máxima colocando la caja de la región de interés sobre la válvula mitral, alineando el cursor paralelo a la señal de color a través de la válvula mitral y registrando un trazado Doppler de onda^{continua 6,7,10}.
   3. Mide las ondas de entrada de la válvula mitral E y A (relación E/A) colocando la caja de la región de interés sobre la válvula mitral, alineando el cursor paralelo a la señal de color a través de la entrada de la válvula mitral, posicionando la compuerta de muestra en las puntas de los folíolos abiertos de la válvula mitral durante la diástole, y registrando un trazado Doppler de onda^{pulsada 6,7, 10}.
7. Obtén la vista A2C centrada en LV:
   1. Manteniendo la vista A4C y la posición apical del transductor, gira el transductor en sentido antihorario alrededor del eje LV (aproximadamente 45°–90°) hasta que el RA y el RV se desaparezcan y la vista A2C del LV que muestra el LV y el LA se vuelva visible (Figura 2B).
   2. Grabar un bucle de cine de al menos 3 ciclos cardíacos (se prefiere 5–7 ciclos) en la vista A2C centrada en el VE, que es necesaria para la fracción de eyección del VE según el método ^6,7,11 de Simpson.
      NOTA: Se pueden obtener evaluaciones adicionales de la regurgitación y entrada mitral en la vista A2C centrada en el VL utilizando los métodos descritos en los Pasos 4.6.2 y 4.6.3.
8. Obtén la vista apical de cinco cámaras (A5C) centrada en LVOT:
   1. Volver a la vista estándar de la A4C e inclinar el transductor hacia adelante con ligeros ajustes rotacionales hasta que la LVOT sea visible (Figura 2C).
   2. Mide la integral de tiempo de velocidad de LVOT alineando el cursor paralelo al flujo de salida del VL, colocando la compuerta justo proximal al anillo de la válvula aórtica y obteniendo un trazado Doppler de onda pulsada para determinar el VTI de LVOT. Utilizar la VTI y el diámetro del anillo de la válvula aórtica (obtenidos en PLAX y descritos más abajo en el Paso 6.2.2) para estimar el gasto cardíaco (CO) del ventriculo izquierdo, tal como se describe en adultos, utilizando la siguiente fórmula 6,7,12,13:
      

Figura 2. Vistas representativas de ecocardiografía de eje largo apical y parasternal en el cordero. (A) Vista apical estándar de cuatro cámaras (A4C) en el extremo de la sístole. (B) Vista apical de dos cámaras (A2C) enfocada en LV que resalta el LV y LA en la sístole terminal. (C) Vista apical de cinco cámaras (A5C) enfocada en LVOT que muestra el tracto de salida ventricular izquierdo. (D) Vista del eje largo paraesternal (PLAX) que incluye la válvula aórtica y la aorta ascendente. Ao, aorta; LA, atrio izquierdo; ventrículo ventricular izquierdo; LVOT, vía de salida del ventriculo izquierdo; AR, aurícula derecha; Vehículo recreativo, ventrículo derecho. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

5. Obtener vistas de eje parasternal corto (PSAX)

1. Colocar el transductor entre el cuarto y el quinto espacio intercostal cerca del esternón, con el indicador orientado dorsalmente y ligeramente caudal.
2. Ajusta finamente la vista PSAX deslizando el transductor alejándose del esternón, aplicando una ligera rotación en ambas direcciones y/o abanico la cola del transductor craneal o caudal hasta que se vea una vista PSAX de la válvula aórtica en la cara (Figura 3A).
3. Con la válvula aórtica centrada en la vista, abanica la cola del transductor hasta que el tracto de salida ventricular derecho (RVOT) y la arteria pulmonar (PA) sean visibles (Figura 3B). Añade Doppler de color y obtén lo siguiente:
   1. Mide la PAAT utilizando Doppler en color para evaluar la dirección del flujo y la calidad de la imagen, alineando el cursor paralelo al flujo, colocando la compuerta justo proximal a la válvula pulmonar y obteniendo un trazado Doppler de onda pulsada (Figura 3D)^13,14.
   2. Evalúa el conducto arterioso patentado evaluando su presencia y dirección de flujo usando Doppler color y Doppler de onda^{pulsada 15}.
4. Volver a la vista PSAX de la válvula aórtica en la cara y abanicar la cola del transductor hacia la cabeza para obtener la vista PSAX a nivel de la válvula mitral. Sigue abanicando hasta alcanzar el nivel de los músculos papilares medios (Figura 3C).
   1. Registrar un bucle de cine de al menos 3 ciclos cardíacos (se prefiere 5–7 ciclos) para evaluar la posición y el grosor del tabique intraventricular y para medir el índice de excentricidad de la extrema sístole del ventrículo izquierdo (LVesEI) y la relación de diámetro extremistólico RV:^{LV 6,7}.

Figura 3. Vistas representativas de ecocardiografía parasternal de eje corto en el cordero. (A) Vista paraesternal en eje corto a nivel de la válvula aórtica. (B) Vista paraesternal de eje corto que muestra el tracto de salida ventricular derecho (RVOT) y la arteria pulmonar tras el abanico del transductor. (C) Vista paraesternal en eje corto obtenida a nivel de los músculos papilares medios. (D) Trazado Doppler representativo de onda pulsada de la arteria pulmonar utilizada para medir el tiempo de aceleración de la arteria pulmonar (PAAT). Ao, aorta; AV, válvula aórtica; LA, atrio izquierdo; PA, arteria pulmonar; PAAT, tiempo de aceleración de la arteria pulmonar; VA, ventrículo derecho; RVOT, vía de salida ventricular derecha. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

6. Obtener vistas parasternales en el eje largo (PLAX)

1. Abanica el transductor hacia la vista PSAX de la válvula aórtica en la cara y gira el transductor aproximadamente 90° para que el indicador quede posicionado cranealmente y así obtener una vista PLAX (Figura 2D).
   NOTA: Balancear la cola del transductor expone cranealmente más del ápice del VI, mientras que balancear la cola del transductor caudal expone más LVOT y aorta ascendente.
   NOTA: En cualquiera de las dos posiciones, abanicar la cola transductora hacia arriba (hacia las vértebras) expone la entrada del VE, mientras que abanicar la cola del transductor hacia abajo (hacia las patas) expone más el LVOT, la válvula aórtica y la aorta ascendente.
2. En la vista PLAX, obtén los siguientes parámetros:
   1. Mide la fracción de acortamiento del VE alineando el cursor perpendicular al eje largo del VE de modo que cruce el eje menor del ventrículo medio y registrando un trazado en modo^{M 6,7}.
   2. Mide el diámetro del anillo de la válvula aórtica optimizando la vista PLAX para visualizar el LVOT y la válvula aórtica. Registrar un bucle de cine de al menos un ciclo cardíaco para medir el diámetro del anillo de la válvula aórtica en el punto de bisagra de la válvula al final de la sístole. Utiliza este valor junto con VTI para estimar el gasto cardíaco, como se ha descrito^{anteriormente} 6,7,12,13.

7. Obtener vistas adicionales desde el tórax derecho

1. Obtén vistas adicionales de PSAX y PLAX desde el tórax derecho según sea necesario, utilizando métodos similares a los descritos anteriormente.

Resultados

La mayoría de las opiniones estándar recomendadas en las guías de ecocardiografía pediátrica de la Sociedad Americana de Ecocardiografía (ASE) pueden obtenerse en corderos. La vista estándar A4C, la vista A2C y la vista A5C, incluyendo el LVOT, pueden visualizarse (Figuras 2A–2C). La vista del eje largo parasternal, incluyendo la LVOT, también es factible (Figura 2D). Se puede obtener un conjunto completo de vis...

Discusión

La ecocardiografía ofrece un método no invasivo para evaluar la estructura, función y HP cardíaca en corderos, incluidos los corderos prematuros y anteriores (hasta aproximadamente dos meses corregidos según la edad gestacional) con evolución del TLP-HP. Un aspecto crítico de la ecocardiografía en corderos neonatales es el uso de un protocolo estandarizado basado en directrices establecidas y la aplicación del mismo rigor y buenas prácticas para la adquisición y medición de imágenes que ...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Transductor cardíaco de matriz faseada	GE	H44901AB	Sonda 12S-RS; 4.5–12.0 MHz
Eslinga para posicionamiento de animales	Hecho en el sitio con tela resistente	N/A	Usado para sostener al cordero en posición prona durante la imagen
Gel de ultrasonido	Parker Laboratories, Inc.	PLI 01-08	Gel de transmisión ultrasónica Aquasonic 100
Sistema de imagen de ultrasonido	GE	H48232DM	Vivid iq Vet v208