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Article de méthode

Un nouveau modèle de volume ventriculaire droit et de cœur de porcelet chargé en pression pour l’étude de la fonction valvulaire tricuspide.

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DOI :

10.3791/61251

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28 juillet 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

Dans cet article

Résumé

Un nouveau modèle de récupération du cœur de porcelet avec une surcharge combinée de pression et de volume sur le ventricule droit est décrit pour l’étude de la fonction de la valve tricuspide.

Résumé

Les affections cardiaques dans lesquelles la valve tricuspide (TV) est confrontée à une augmentation du volume ou à des facteurs de stress de pression sont associées à une défaillance prématurée de la valve. Il n’existe pas d’études mécanistes permettant d’améliorer notre compréhension de la physiopathologie sous-jacente responsable du développement d’une défaillance prématurée de la télévision. En raison de l’impossibilité de mener ces études chez l’homme, un modèle animal est nécessaire. Dans ce manuscrit, nous décrivons les protocoles d’un nouveau modèle de cœur de porcelet à récupération chronique pour l’étude des changements dans le téléviseur lorsqu’il est soumis à un stress combiné de volume et de pression. Dans ce modèle, la charge volumique du ventricule droit et du téléviseur est obtenue par la perturbation de la valve pulmonaire. Ensuite, la charge de pression est réalisée par la mise en place d’une bande artérielle pulmonaire. Le succès de ce modèle est évalué quatre semaines après l’intervention chirurgicale par échocardiographie, mesure de la pression intracardiaque et examen pathologique des échantillons cardiaques.

Introduction

Le téléviseur normal fonctionne dans un environnement de faible volume et de stress de pression. Cependant, il existe des maladies cardiaques pédiatriques et adultes où le téléviseur est soit congénitalement malformé, soit la physiologie cardiaque est telle que le ventricule droit et le téléviseur sont mis à l’épreuve par une augmentation du volume (précharge) et/ou de la pression (postcharge), comme la tétralogie de Fallot, l’anomalie d’Ebstein, la transposition congénitale des grandes artères, les patients avec transposition des grandes artères à la suite d’une procédure de commutation auriculaire, hypertension pulmonaire idiopathique et syndrome d’hypoplasie du cœur gauche. Dans ces conditions cardiaques, le téléviseur est sujet à une défaillance valvulaire prématurée, ce qui augmente la morbidité et la mortalité 1,2,3,4,5. Bien que l’on puisse émettre l’hypothèse qu’une défaillance prématurée de la télévision dans ces lésions cardiaques peut être liée à une augmentation du volume et/ou à des facteurs de stress de pression, l’étiologie exacte est inconnue. Les recherches menées au cours de la dernière décennie ont démontré que la valve mitrale, l’autre valve auriculo-ventriculaire, est capable de provoquer des changements structurels en réponse à des facteurs de stress 6,7,8. Cependant, la littérature actuelle manque d’études mécanistes permettant d’évaluer l’adaptation de la télévision aux facteurs de stress. Cet aspect peut être dû en partie à l’absence d’un modèle de cœur animal adéquat qui permettrait de telles études.

Dans la littérature, il existe des modèles qui sollicitent individuellement le volume ou la pression du ventricule droit. Cependant, la combinaison de la pression chronique et de la charge volumique du ventricule droit a été plus difficile à réaliser. Il existe des modèles animaux dans la littérature qui utilisent le placement d’une bande artérielle pulmonaire pour charger la pression sur le ventricule droit ainsi que la création d’une communication interauriculaire pour charger le ventricule droit9. Cette technique n’a pas permis d’atteindre l’objectif d’une pression et d’une charge volumique simultanées chroniques du ventricule droit, car la présence d’une bande artérielle pulmonaire serrée peut entraîner une dérivation de droite à gauche à travers la communication interauriculaire. Il en résulte que la communication interauriculaire ne fournit plus de charge volumique au ventricule droit. Une dérivation septale auriculaire de droite à gauche donnera un animal cyanotique10. Pour surmonter cette complication, le modèle exige l’exclusion des animaux présentant des communications interauriculaires naturelles.

D’autres modèles ont utilisé la chirurgie palliative hybride de stade I pour le syndrome d’hypoplasie du cœur gauche chez les porcelets11. Il s’agit d’un modèle de récupération qui permet de combiner la pression et la charge volumique du ventricule droit. Cependant, la procédure nécessite des stents expansibles par ballonnet coûteux qui peuvent être financièrement prohibitifs. Les études de Zeltser et al.12 et de Lambert et al.13 consistent à couper à travers la voie d’éjection ventriculaire droite et la valve pulmonaire, puis à coudre un patch de polytétrafluoréthylène par-dessus, imitant la technique de réparation de la tétralogie de Fallot par patch transannulaire, pour charger le ventricule droit. Ensuite, la charge de pression du ventricule droit est obtenue par la mise en place d’une bande artérielle pulmonaire. Ce modèle peut être techniquement difficile et est désavantagé par le fait qu’il laisse une cicatrice de ventriculotomie sur la voie d’éjection ventriculaire droite, ce qui peut influencer la fonction du VD et donc la fonction TV.

Cette étude décrit un modèle novateur de rétablissement chronique du cœur de porcelet qui suscite une pression accrue et un stress volumique combinés sur le ventricule droit sans ventriculotomie. Ce modèle permettra d’étudier mécaniquement les changements adaptatifs de la télévision à l’augmentation chronique simultanée des facteurs de stress de pression et de volume.

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Protocole

Le protocole et les procédures de ce manuscrit ont été élaborés sous la supervision d’un vétérinaire et exécutés conformément aux lignes directrices du Conseil canadien de protection des animaux et au guide pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire. Le protocole a été approuvé par le comité institutionnel de protection des animaux de l’Université de l’Alberta. Toutes les personnes impliquées dans les procédures de manuscrit ont reçu une formation appropriée en matière de biosécurité.

1. Préparation pré-procédure, anesthésie et accès

  1. Critères d’inclusion et d’exclusion des animaux.
    1. Critères d’inclusion : Utilisez des porcelets croisés Duroc femelles et mâles âgés de quatre à cinq semaines pour ce modèle. Les porcelets de cet âge ont une maturité humaine équivalente à celle des nourrissons âgés de quatre à six mois.
    2. Critère d’exclusion : Exclure les porcelets présentant une communication interauriculaire et/ou une persistance du canal artériel (évaluée par échocardiographie), une malformation cardiaque ou extracardiaque, ou en cas de suspicion de maladie infectieuse.
  2. Transférez les porcelets au centre d’hébergement au moins cinq à sept jours avant l’intervention chirurgicale pour l’acclimatation.
  3. La veille de l’opération, examinez le porcelet pour vous assurer qu’il est apte à la chirurgie et qu’il ne présente aucun signe de maladie, comme la toux, les vomissements, la diarrhée, la pâleur, la faiblesse, la léthargie ou des lésions cutanées.
  4. Isolez les porcelets d’aliments solides pendant au moins trois heures avant l’opération, ce qui permet d’accéder à l’eau jusqu’au moment de l’opération.
  5. Transfert du porcelet dans la salle d’intervention chirurgicale.
  6. Administrer une prémédication procédurale d’atropine (0,04 mg/kg), de midazolam (0,2 mg/kg) et de kétamine (2 mg/kg) par injection intramusculaire. Administrez également une préparation à libération lente de buprénorphine (0,01 mg/kg) par voie sous-cutanée pour l’analgésie périopératoire.
  7. Sur la table d’opération, placez une couverture d’eau à recirculation et réglez initialement la température de l’eau à environ 40 °C. Ajustez la température de la couverture d’eau pour maintenir la température corporelle centrale entre 38,0 et 39,5 °C chez le porcelet.
  8. Une fois que la mâchoire est complètement détendue, vaporisez le larynx avec 1 % de lidocaïne. Effectuez une intubation endotrachéale standard avec surveillance par oxymètre de pouls portable.
  9. Vérifier, fixer et assurer le bon fonctionnement des équipements de surveillance : oxymètre de pouls, capnographe, cordons de télémétrie ECG et sonde de température.
  10. Donnez au porcelet de l’isoflurane inhalé (2-5 %) pour l’anesthésie pendant l’intervention chirurgicale, ajusté en fonction de la profondeur de l’anesthésie. Surveillez la profondeur de l’anesthésie en évaluant la fréquence cardiaque, la fréquence respiratoire et le schéma respiratoire, la saturation en oxygène, la paupière et le réflexe de retrait.
  11. Utilisez les réglages initiaux suivants du ventilateur : PEP de 4 cmH2O, volume courant entre 8 et 10 mL/kg et rapport inspiratoire/expiratoire de 1:1. Le débit du ventilateur varie entre 26 et 36/min, ajusté pour atteindre une pCO2 comprise entre 35 et 42 mmHg sur une émission gazeuse artérielle analysée à l’aide d’un analyseur de gaz du sang au point d’intervention.
  12. Placez le porcelet en position couchée. Appliquez une pommade ophtalmique stérile sur les deux yeux pour la lubrification pendant la procédure.
  13. Rasez les poils sur le site chirurgical. À l’aide d’une gaze stérile et d’un gommage désinfectant (povidone iodée 7,5 %), désinfectez la poitrine en effectuant trois mouvements circulaires de l’intérieur vers l’extérieur. Essuyez l’excès de solution de gommage avec de la gaze stérile. À l’aide d’une technique aseptique, drapez les sites chirurgicaux (cou et côté gauche de la poitrine) et la zone environnante.
  14. À l’aide d’une technique Seldinger modifiée, placez des cathéters centraux dans l’artère carotide (cathéter français à lumière unique 3,5 ou cathéter IV de calibre 24) et la veine jugulaire interne (cinq ou six cathéters français à double ou triple lumière) pour la surveillance de la pression, le prélèvement sanguin et l’accès veineux pendant la procédure d’administration du médicament.
  15. Administrer une dose intraveineuse de céfazoline (30 mg/kg) pour la prophylaxie périopératoire du sepsis et de ranitidine (1 mg/kg) pour la prophylaxie des ulcères de stress. Initiez le liquide d’entretien intraveineux (D5WNS) par le cathéter veineux central.

2. Perturbation du bioptome des cuspides de la valve pulmonaire

  1. Après confirmation du plan chirurgical, effectuer une thoracotomie gauche au troisième espace intercostal pour assurer une exposition adéquate pour visualiser l’artère pulmonaire principale.
  2. À l’aide d’un gel stérile et d’un manchon, effectuer une étude échocardiographique épicardique à travers la thoracotomie gauche pour évaluer la présence d’une communication interauriculaire, d’une persistance du canal artériel, puis balayer les valves pulmonaire et tricuspide pour évaluer les anomalies congénitales.
  3. À travers l’incision de la thoracotomie gauche, placez des sutures de cordon de bourse sur l’artère pulmonaire principale (AMP) et fixez-les à un collet.
  4. À l’aide d’une aiguille introductrice, percez le MPA au milieu des sutures du cordon de bourse et avancez un fil. Sur le fil, faites passer une gaine de cathéter à sept français à bride conçue sur mesure à travers l’incision MPA. Ancrez solidement le cathéter à la surface de l’amp en enroulant des sutures de cordon de bourse autour de la bride du cathéter, et le collet peut être serré (Figure 1).
  5. Introduire un bioptome dans la gaine et avancer sous guidage échocardiographique épicardique jusqu’à la valve pulmonaire.
  6. Sous visualisation échocardiographique épicardique directe, utilisez le bioptome pour sécuriser les occlusions dans les cuspides de la valve pulmonaire. Retirer le bioptome entraîner des déchirures de la cuspide et perturber la valve pulmonaire.
    1. Répétez ce processus au besoin pour obtenir une régurgitation pulmonaire modérée à sévère. Ceci est évalué à l’aide d’une interrogation Doppler à ondes pulsées dans les artères pulmonaires de la branche. Nous visons à obtenir un rapport intégral de temps de vitesse inverse à vitesse directe (VTI) compris entre 0,6 et 0,7 au moment de la procédure. Une fois satisfait, retirez le bioptome.
  7. Au cours de l’intervention, administrer des perfusions intraveineuses d’épinéphrine (0,05 à 0,15 μg/kg/min) et/ou de noradrénaline (0,05 à 0,15 μg/kg/min) au besoin pour maintenir une pression artérielle normale pendant l’intervention (pression artérielle systémique moyenne entre 60 et 80 mmHg).

3. Mise en place de l’anneau de l’artère pulmonaire

  1. Insérez un cathéter ombilical à cinq français à lumière unique dans la gaine précédemment placée et faites-le avancer dans le ventricule droit (VD) pour la surveillance de la pression VD lors de la mise en place d’un anneau artériel pulmonaire.
  2. Tissez de la soie ou une suture synthétique tressée non résorbable au milieu d’une bande silastique pour le renforcer et la force. Enroulez cette bande silastique autour de l’amp entre la valve pulmonaire et à proximité du site de ponction du cathéter.
  3. Grâce à la mesure directe de la pression du VD, resserrez la bande de l’artère pulmonaire et ajustez-la à l’aide d’un clip vasculaire pour atteindre une pression systolique systémique de ≥60 %. Une fois la pression souhaitée atteinte, attachez des sutures pour fixer la bande artérielle pulmonaire.
  4. Faites avancer le cathéter ombilical à travers la bande artérielle pulmonaire et dans le MPA distal pour un gradient de bande artérielle pulmonaire de retrait. Retirez le cathéter ombilical et la gaine.
  5. Attachez la suture du cordon de la bourse pour fermer le site de ponction de l’AMP (figure 2).
  6. Fermez l’incision de la thoracotomie gauche en trois couches à l’aide de sutures non résorbables pour la première couche, puis de sutures résorbables pour fermer les couches musculaires. Appliquez des agrafes cutanées pour fermer la couche de peau.
  7. Infiltrer autour de l’incision cutanée avec de la bupivacaïne (0,5 %, dose maximale de 2 mg/kg) pour une analgésie locale. Administrer une dose intraveineuse unique de méloxicam (0,2 mg/kg) pour l’analgésie postopératoire en plus de la buprénorphine sous-cutanée à libération lente précédemment administrée.
  8. Retirez les cathéters centraux artériels et veineux et attachez les vaisseaux pour assurer l’hémostase.
  9. Appliquez de la crème Hibitane (1 % de chlorhexidine) sur les incisions et fixez un pansement pour couvrir l’incision.
  10. Éteignez l’isoflurane inhalé. Une fois que le porcelet respire par lui-même avec des mécanismes de protection des voies respiratoires adéquats, il extuber avec surveillance et soins de récupération postopératoire.
  11. Pour la prophylaxie de l’infection incisionnelle, administrer au porcelet un traitement empirique de cinq jours à base de céphalexine orale 30 mg/kg deux fois par jour.

4. Évaluation échocardiographique

  1. Évaluer qualitativement la régurgitation pulmonaire par Doppler couleur et la note de 0 à 4 [0 = aucune, 1 = triviale (jet étroit unique), 2 = légère (jet unique légèrement plus large avec une longueur de jet de < 10 mm, rapport largeur de jet proximal / voie d’éjection RV < 0,25), 3 = modérée (jet unique ou multiple avec le rapport combiné largeur de jet proximal / voie d’éjection RV entre 0,25 et 0,65), et 4 = sévère (jet large avec rapport entre la largeur du jet proximal et la voie d’évacuation du VR > 0,65)].
    1. Dans le groupe d’intervention, semi-quantifiez la régurgitation pulmonaire en mesurant un rapport inverse à l’intégrale de vitesse vers l’avant (VTI) à l’aide d’un Doppler à ondes pulsées dans la branche de l’artère pulmonaire (Figure 3).
    2. Classer qualitativement la gravité de la régurgitation tricuspide de 0 à 4 grâce à l’évaluation Doppler couleur [0 = aucune, 1 = triviale (jet étroit unique), 2 = légère (plusieurs jets étroits), 3 = modérée (jet large atteignant la partie médiane de l’oreillette droite) et 4 = sévère (jet large atteignant la paroi arrière de l’oreillette droite)]. Les systèmes de classification de la régurgitation valvulaire pulmonaire et tricuspide sont conformes aux directives actuelles 14,15,16,17,18,19.
  2. Évaluer la fonction systolique ventriculaire droite à l’aide de la variation de la surface fractionnelle du ventricule droit (RV FAC), qui a été mesurée en traçant la zone délimitée par les bords endocardiques du ventricule droit à la fin de la diastole et à la fin de la systole dans la vue apicale à quatre chambres. Calculez la FAC du VD comme la différence entre les deux aires, exprimée en pourcentage de la surface du VD de fin de diastolique. Une valeur RVFAC < 35 % représente une fonction systolique anormale du VD20.

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Résultats

Pour la validation du modèle, dix porcelets (5 mâles et 5 femelles) qui ont subi une thoracotomie gauche avec rupture de la valve pulmonaire et mise en place d’une bande artérielle pulmonaire (groupe d’intervention, IP) ont été comparés à dix porcelets témoins du même âge et du même sexe qui ont subi une thoracotomie gauche (groupe témoin, CP). Au départ, avant l’intervention, tous les porcelets n’avaient aucune régurgitation pulmonaire ou une régurgitation pulmonaire insignifiante avec une géométrie et une fonction vent...

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Discussion

Au cours du développement de ce nouveau modèle cardiaque, plusieurs considérations ont eu un impact sur la conception finale du modèle.

Âge des porcelets et exposition chirurgicale
Avant de formuler le modèle actuel de porcelets, l’équipe a travaillé sur des cadavres de porcelets âgés d’une à six semaines dans le but de déterminer la tranche d’âge où l’instrumentation procédurale et l’exposition sont adéquates. Comme l’intervention chirurgi...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont aucune divulgation.

Remerciements

Ces travaux de recherche ont été financés grâce à de généreuses subventions accordées par la Fondation de l’Hôpital pour enfants Stollery par l’intermédiaire de l’Institut de recherche de l’Hôpital pour femmes et enfants.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
1 % lidocaïne en sprayWDDC103365Lidodan 30 mL
injection d’atropine sodiqueWDDC/Rafter 8 Produits0,5 mg/mL
bupivacaïneWDDC/Sterimax5 mg/mL
buprénorphine HCl injection à libération lenteChiron Compounding Pharmacy1 mg/mL
buprénorphine régulièreWDDC/Champion Alstoe121378Vetergesic 0,3 mg/mL
céfazolineWDDC/Fresenius Kabi1020161 g/fiole
capsule de céphalexineWDDC/NovopharmNovo-Lexin 250 mg/capsule
épinéphrineWDDCAdrénaline (1:1000) 1 mg/mL
de furosémideWDDC/NovopharmComprimé de 10 mg
Gommage/Spray à l’iodeCardinal HealthKF22422marque Bétadine
injection WDDC/Vetoquinol131771Narketan 100 mg/mL
midazolamWDDC/Sandoz1011005 mg/mL
noradrénalineWDDC1 mg/mL
pentobarbital sodiqueWDDC/Bimeda-MTC127189Euthanyl 240 mg/mL
ranitidine injectableWDDC25 mg/mL
comprimé de ranitidineSanis300 mg comprimé
Éponge de gommage chirurgicalStevens333-3774794 % CHG Savon chirurgical brosse à récurer
Equipment
24G peripehral IV cathéterBDInsyte-N
Cathéter veineux central à double lumière 5FrArrowCS-1450220cm
5Fr Cathéters pour vaisseaux ombilicaux à lumière uniqueCovidien/Kendall8888160333Argyle 15 pouces
6" Écarteur de poitrineRRSMRI
6Fr cathéter veineux central à triple lumièreArrowJR-42063-HPHNM20cm
7Fr gaine de cathéter avec brideDr. Coe sur
Pince AdsonRRSMRI
Aestiva/5 VentilateurGE Datex Ohmeda
Pince atraumatiqueTeleflex351865
bioptomeDr. Coe labMansfield Pince à biopsie
Hémostat incurvéRRSMRI
Hémostatincurvé moustiqueRRSMRI
Pince Debakey (Long)Pinceà351804
à dubakey Teleflex (étroite)Pince à351802
Debakey (Rg)Teleflex351800
Couvercle de sonde d’échoCivco
EndotracheotubeStevens180-112082055Rusch Murphy Eye Low Press. Manchette
Ciseaux à ressort IrisFisher ScientificNC0127560
iSTAT 1 analyseur de gaz du sangAbbott LaboratoriesMN :300-G
iSTAT CG4+ cartouchesAbbott Laboratories03P85-50
Kelly HemostatFine Science Tools1301914
Kocher forcepsRRSMRI
Large Army/Navy RetractorRRSMRI
LaryngoscopeMACO CE Miller#4 BladeLA6226-4Macolaryngoscope.com
Applicateur Liga-clip LEthiconLC430
Applicateur Liga-clip MEthiconLX210
Applicateur Liga-clip SEthiconLX110
Embout d’aspiration en métalRRSMRI
Ciseaux Metzenbaum (Lg)RRSMRI
Ciseaux Metzenbaum (Md)RRSMRI
Mixter - long/moyen-largeRRSMRI
Mixter - long/étroitRRSMRI
Mixter - long/largeRRSMRI
Mixter - court/étroitRRSMRI
Tournevis à aiguille 10"RRSMRI
Tourne-aiguille 6"RRSMRI
Tourne-aiguille 7"RRSMRI
Philips iE33 Appareil d’échocardiographiePhilipsX7 et S12 Sondes
pression tubulaire et robinet d’arrêt à 3 voiesDr. Freed lab
Pince à dents de ratRRSMRI
silastic feuille renforcéeBioplexusSH-21001-0406 » x 8 » x .040 » Gloss
Small Army/Navy RetractorRRSMRI
Hémostat droitRRSMRI
Mosquito hemostat droitRRSMRI
Sutures : 4-0 et 5-0 synthétiques, non résorbables, 2-0 soieDr. Freed lab
Towel pinceRRSMRI
garrot vasculaireDr. Freed lab
Weitlaner retractor (Md)RRSMRI
Weitlaner retractor (Sm)RRSMRI
Zoll R Series Monitor DefibrillatorZoll technologies
comprimé Chlorhydrate de kétamine de mesure de

Références

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