Il protocollo fornisce un'introduzione dettagliata all'esperienza dell'utilizzo del metodo di cateterismo cardiaco destro per rilevare la pressione dell'arteria polmonare nei ratti, il che aiuterà a ottenere dati accurati in modo più efficiente e a migliorare il tasso di successo dell'esperimento. Questo metodo migliora anche la riproducibilità degli esperimenti tra diversi laboratori.
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Articolo metodologico
Misurazione della pressione dell'arteria polmonare nei ratti tramite cateterismo cardiaco destro
In questo articolo
Sommario
Abstract
La pressione dell'arteria polmonare (PAP) misurata tramite cateterismo cardiaco destro è considerata lo standard d'oro per la diagnosi dell'ipertensione polmonare. I ratti sono stati utilizzati per stabilire modelli di ipertensione polmonare. Tuttavia, quando i principianti eseguono un cateterismo cardiaco destro per misurare la PAP nei modelli ratti di ipertensione polmonare, il catetere spesso entra involontariamente nella vena cava inferiore o rimane bloccato nel ventricolo destro senza raggiungere l'arteria polmonare, portando a un cateterismo prolungato, che diminuisce la frequenza cardiaca nei ratti e fornisce letture di pressione distorte. Inoltre, c'è il rischio di perforare l'atrio destro, causando il fallimento dell'esperimento. Questo studio mira a condividere l'esperienza del nostro laboratorio nella misurazione della PAP tramite cateterismo cardiaco destro attraverso una presentazione video. Elenchiamo le fasi chirurgiche coinvolte nel cateterismo del cuore destro, così come gli strumenti necessari per l'intervento. Abbiamo migliorato la selezione dei cateteri in base alle proprietà dei materiali del catetere e descritto il metodo di preparazione del catetere. Abbiamo anche spiegato il processo di inserimento del catetere nell'arteria polmonare e la determinazione della posizione del catetere. Crediamo che questo protocollo sarà utile per i principianti nella misurazione della pressione dell'arteria polmonare.
Introduzione
Attualmente, la pressione dell'arteria polmonare misurata tramite cateterismo cardiaco destro è il punto di riferimento per la diagnosi dell'ipertensionepolmonare 1. Negli esseri umani e negli animali di grandi dimensioni, il catetere galleggiante è utilizzato principalmente per la cateterizzazione del cuoredestro 2. Tuttavia, nei piccoli animali (come i ratti), a causa della mancanza di cateteri galleggianti adatti, l'applicazione di questa tecnica è limitata, il che comporta disagi alla ricerca scientifica sulla replicazione di modelli di ipertensione polmonare utilizzandoratti 3. I ratti tipicamente utilizzati per modellare l'ipertensione polmonare hanno generalmente un peso compreso tra 300 e 400 g. Una dimensione corporea più piccola significa che hanno vasi sanguigni più fini e pareti cardiache più sottili, il che rende difficile la cateterizzazione. Sebbene siano stati riportati rapporti letterari sul metodo di realizzazione di un catetere al cuore destro con un tubo in polietilene (PE) con un diametro esterno di 0,9 mm e un diametro interno di 0,5 mm, e sulla tecnica diintubazione 3,4,5, la forma d'onda di pressione dell'arteria polmonare è stata monitorata con successo. Ma nell'operazione reale, ci sono ancora molti problemi: il catetere probabilmente entrerà per errore nella vena cava inferiore o rimanga a lungo nel ventricolo destro senza entrare nell'arteria polmonare. Un tempo prolungato di inserimento del catetere può anche portare a una diminuzione della frequenza cardiaca del ratto e a una misurazione distorta della pressione. Il catetere può persino perforare l'atrio destro a causa di un funzionamento improprio, causando il fallimento dell'esperimento 4,5,6. Analizzando le ragioni, potrebbe essere che la tenacità e la durezza del catetere influenzino la curvatura della punta del catetere, rendendo quindi difficile l'ingresso nell'arteria polmonare.
Per risolvere questo problema, in questo studio è stato scelto un tubo di cloruro di polivinile aggiunto con plastificante (diametro esterno 1,6 mm, diametro interno 1,0 mm, lunghezza 25 cm, adatto alle vene giugulari di ratti superiori a 150 g) con maggiore elasticità e tenacità come materiale per la realizzazione del catetere. Abbiamo proposto una serie di schemi operativi sistematici, tra cui la realizzazione della coda alla punta del catetere, la dissezione della vena giugulare esterna, l'inserimento del catetere e la determinazione della posizione del catetere. Grazie ai miglioramenti dei metodi precedenti, riusciamo a ottenere un passaggio più facile all'arteria polmonare e un tasso di successo piùelevato 7,8. Pertanto, possiamo fornire un supporto tecnico più affidabile per la ricerca sui modelli di ipertensione polmonare nei piccoli animali.
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Protocollo
Tutte le procedure sono state condotte secondo le linee guida del Comitato Istituzionale per la Cura degli Animali dell'Università Medica dell'Esercito. Le procedure seguite sono state eseguite secondo le linee guida istituzionali. A causa dell'invasività della cateterizzazione cardiaca destra, gli animali dovrebbero essere eutanasiati immediatamente dopo l'acquisizione dei dati. L'eutanasia dovrebbe essere eseguita secondo le linee guida sugli studi sugli animali dell'istituzione. Qui sono stati utilizzati maschi sani di ratti Sprague-Dawley (SD), grado specifico senza patogeno (SPF), peso corporeo 300 ± 20 g.
1. Preparazione del catetere
- Seleziona un ago venoso per infusione (tubo in PVC) con un diametro esterno di 1,6 mm, un diametro interno di 1,0 mm e una lunghezza di 25 cm. Taglia la punta dell'ago. Infila un filo di rame con un diametro inferiore a 1,0 mm nel tubo.
- Formare la coda in un cerchio con un diametro di 7 mm (Figura 1A). L'esperante può utilizzare un oggetto cilindrico di dimensioni appropriate (come una matita) per aiutare a piegare il catetere. Immergi l'estremità circolare nell'acqua a 100 °C per 10 minuti e poi toglila. Rimuovi il filo di rame. La coda è simile a una coda, mentre l'altra estremità può essere collegata a un rubinetto di fermata a tre vie (Figura 1B).
Figura 1: Fabbricazione del catetere. (A) Infila un filo di rame attraverso il tubo in PVC e piega l'estremità del tubo in un cerchio di 7 mm di diametro. (B) Dopo aver immerso l'estremità circolare in acqua a 100 °C per 10 minuti, rimuovere il filo di rame. Il tubo ha una forma, simile a quella di una coda. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
2. Preparazione degli animali
- Controllo della temperatura: Accendi la borsa riscaldante e imposta la temperatura a 37 °C. Mantieni la temperatura a 37°C durante tutto l'intervento.
- Anestetizzare il ratto con iniezione intraperitoneale di 0,3 mL di Pentobarbital Sodio al 2% per 100 g di peso corporeo. Per verificare che l'animale sia anestetizzato, verifica la mancata risposta della pizzicatura della zampa o della coda. Evita situazioni in cui gli animali si svegliano durante l'intervento a causa di un'anestesia insufficiente, così come decessi o altri effetti avversi causati da un'anestesia eccessiva. Durante l'intervento, monitorare continuamente la frequenza cardiaca e la respirazione del ratto sono normali.
- Posiziona il ratto in posizione supina sul cuscinetto riscaldante di un tavolo operatorio e fissa incisivi e arti posteriori al tavolo operatorio usando elastici.
3. Procedura operativa
- Rasi la zona cervicale destra e disinfetta la zona con un cotton fioc imbevuto di alcol denaturato. Usa forbici tessutali per fare un'incisione di 2 cm sulla pelle sul lato destro del collo. Usa una pinza oftalmica curva per sezionare in modo semplice la vena giugulare esterna sul lato destro.
- Libera circa 1 cm della vena. Lega l'estremità distale della vena con un filo di sutura 5-0. Fai un nodo scorrevole all'estremità prossimale. Stringi il filo della sutura all'estremità distale con un emostato e tiralo delicatamente verso la testa per tendere moderatamente il vaso sanguigno.
- Per la velenomia, piega l'ago n. 7 preparato di 45° nella direzione opposta alla punta dell'ago (Figura 2A) e perfora la vena giugulare esterna verso l'estremità prossimale (Figura 2B).
ATTENZIONE: Gli aghi sono considerati strumenti affilati. Evita il contatto diretto con l'estremità appuntita quando li usi.
Figura 2: Strumento di Venotomia. (A) Piega l'ago n. 7 di 45° nella direzione opposta alla punta dell'ago. (B) Perforare la vena giugulare esterna verso l'estremità prossimale. A causa della precedente piegatura dell'ago, l'operazione dell'esperatore sarà più comoda. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
- Riempi il catetere cardiaco collegato al rubinetto a tre vie con soluzione di eparina sodica e chiudi il rubinetto a tre vie.
NOTA: L'eparina, in quanto anticoagulante, può prevenire la formazione di coaguli di sangue durante la cateterizzazione. Prepara 500 mL di soluzione di eparina sodica a 1000 IU/mL mescolando eparina di sodio e soluzione salina normale. - Inserisci la punta piegata dell'ago n. 7 autocostruito nella vena, sollevala e inserisci le pinze oftalmiche curve nella vena lungo il percorso per aprirla (Figura 3A). Ritira l'ago. Inserire il catetere nella vena attraverso lo spazio aperto dalla pinza (Figura 3B).
- Ritira le pinze ophtalmiche curve. Sciogli il nodo scorrevole, spingi il catetere in avanti e poi lega un nuovo nodo scorrevole per fissare il catetere e impedirne di cadere (Figura 3C). Non legare troppo stretto il nodo scorrevole, assicurandoti che non ci siano perdite di sangue e che il catetere possa essere spinto liberamente allo stesso tempo.
Figura 3: Cateterizzazione. (A) Inserire le pinze oftalmiche curve nella vena per aprirla. (B) Inserire il catetere nella vena attraverso l'apertura aperta dalla pinça. (C) Legare un nuovo nodo scorrevole per fissare il catetere e evitare che cada. Assicurati che non ci siano perdite di sangue e che il catetere possa essere spinto liberamente allo stesso tempo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
- Accendi il poligrafo, collega il trasduttore di pressione e svuota il trasduttore con soluzione salina normale per assicurarti che non ci siano bolle d'aria.
- Apri il software di registrazione, azzeralo esponendolo all'atmosfera e poi esegue la calibrazione a due punti con uno sfigmomanometro a mercurio. Nel software, imposta il tipo di filtro su passa-basso, la frequenza di taglio a 40 Hz e la frequenza di campionamento a 1000 SPS.
- Misurazione della forma d'onda e giudizio della posizione: collegare il rubinetto a tre vie collegato al catetere al trasduttore di pressione, assicurandosi che non ci siano bolle d'aria nel rubinetto a tre vie. Poi apri e ruota l'interruttore del rubinetto a tri vie per far comunicare il catetere con il trasduttore di pressione, e si può vedere la forma d'onda venosa (Figura 4A).
- Ruota il catetere mentre lo spingi in avanti. Se c'è resistenza, non costringerlo ad avanzare. Alza il pad (realizzato con una lama chirurgica), tira fuori un po' il catetere, poi ruota e spingi di nuovo. Quando si percepisce un senso di vuoto, si può vedere la forma d'onda ventricolare (Figura 4B).
- Spingila di nuovo in avanti per raggiungere l'arteria polmonare. Durante l'avanzamento si percepisce lo scivolamento della punta del catetere contro la parete cardiaca. Apparirà la forma d'onda dell'arteria polmonare (Figura 4C).
- Se compare la forma d'onda ventricolare mostrata nella Figura 4D , potrebbe significare che è difficile per il catetere entrare nell'arteria polmonare in questa posizione. Ritira leggermente il catetere, ruotalo e spingilo in avanti finché non appare la forma d'onda ventricolare mostrata nella Figura 4B , e allora è molto facile entrare nell'arteria polmonare. Allo stesso tempo, i principianti possono anche consultare Sarkar et al. per una migliore comprensione delle forme d'onda in diversi stadi9.
Figura 4: Forma d'onda della pressione. (A) L'onda venosa. (B) L'onda ventricolare. (C) La forma d'onda dell'arteria polmonare. (D) L'onda anormale ventricolare. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
4. Raccolta dati
- Una volta confermata la forma d'onda caratteristica della pressione dell'arteria polmonare e la forma d'onda rimane stabile per 1 minuto, posizionare delicatamente il catetere e mantenerlo stabile. Ora, misura il PAP.
- Registra una forma d'onda stabile per almeno 10 cicli cardiaci consecutivi. Se l'esperimento richiede una misurazione continua e a lungo termine del PAP, posizionare delle garze sulla pelle esposta per prevenire secchezza o reazioni avverse causate da un'esposizione prolungata all'ambiente.
- Imposta le pressioni dell'atrio destro, del ventricolo destro e dell'arteria polmonare rispettivamente a 2-6 mmHg, 0-25 mmHg e 10-25 mmHg, ciascuno con i suoi caratteristici picchi 7,8,9,10,11,12,13. Quando il picco sistolico della forma d'onda di pressione del ventricolo destro presenta una taca, il catetere ha maggiori probabilità di entrare nell'arteria polmonare.
- Dopo la raccolta dei dati, si sopprimono gli animali secondo le linee guida sugli studi sugli animali dell'istituzione. Pulisci i cateteri dopo che tutta la raccolta dati è completata.
NOTA: Tutti i rifiuti generati dalle procedure devono essere gestiti correttamente. Gli aghi usati e gli altri oggetti taglienti devono essere immediatamente messi in contenitori dedicati per lo smaltimento di oggetti taglienti. I tessuti biologici (inclusi i cadaveri degli animali) dovrebbero essere resi innocui. I reagenti chimici usati devono essere versati nei serbatoi di rifiuti liquidi e scaricati dopo una purificazione centralizzata.
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Risultati
Abbiamo pubblicato i dati sulla pressione arteriosa polmonare media di ratti con ipertensione polmonare indotta da ipossia cronica e dei ratti di controllo normali delle pianure misurate con questometodo 7,8. I risultati sono sostanzialmente coerenti con i dati riportati nella letteratura 9,10,11,12....
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Discussione
Nel 1970, Swan e Ganz riportarono l'uso di un catetere galleggiante per misurare la pressione polmonare13, stabilendo la cateterizzazione cardiaca destra invasiva come il punto di riferimento per la diagnosi dell'ipertensionepolmonare 14,15. Tuttavia, negli studi che coinvolgono piccoli animali come i ratti, la dimensione del catetere limita la fattibilità della cateterizzazione a torace chiuso. Nel 1984, ...
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Dichiarazioni
Gli autori dichiarano che non c'è conflitto di interessi legato alla pubblicazione di questo articolo.
Ringraziamenti
Questo lavoro fu sostenuto dalla Natural Science Foundation of China (n. 81971784, 81830062).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Filo per suture 5-0 | Zhongke Huida | 23030306 | |
| Disinfettante al 75% di alcol | Shandong Zhuojian Medical Technology Co., LTD. | Q/371402SDZJ005 | |
| Becher | Fabbrica di Strumenti in Vetro di Chengdu | GG-17 | 250mL |
| Filo di rame | ThermoFisher | 000098.G2 | |
| Cuscina riscaldante | Tigergene Technology Inc | TG-TP-BS | 20 e volte; 35cm |
| Pinze emostatice | Beyotime | FS245 | |
| Ago per infusione endovenosa | Fabbrica di Attrezzature Mediche della Grande Muraglia della Contea di Hanjiang | GB 18671-2002 | |
| LabChart Pro Upgrade v7 per Windows | AD Instruments | GR85-XNCB-MEDA | |
| Cotton cotton fioc medico | Huatai Medical Equipment Co., LTD. | YY/T 10330-2015 | |
| Sistema di registrazione fisiologica multicanale (PowerLab 35/4, AD Instruments) | AD Instruments | PowerLab 35/4 | |
| Ago | Shanghai Kindly Enterprise Development Group Co., LTD. | 0,7 e volte; 32 TW LB | |
| Soluzione fisiologica normale | Servicebio | G4702-500ML | solvente? Liquido per la pulizia |
| Pinze curve oftalmiche | Beyotime | FS229 | |
| Trasduttori di pressione | AD Instruments | SP 844 | |
| Tavolo operatorio per ratti | STRUMENTI YUYAN | 30351 | |
| Eparina sodica | biosharp | BS145 | Effetto anticoagulante |
| Pentobarbital Sodio | Sigma-Aldrich | P3761 | Viene usato per anestetizzare i ratti |
| Siringa sterile | Shanghai Kindly Enterprise Development Group Co., LTD. | 5ml | |
| Lama chirurgica | Beyotime | FS205 | Usata per realizzare il pad |
| Rubinetto di fermamento a tre vie | B.Braun | 409511CN | |
| Forbici tessuti | Beyotime | FS209 |
Riferimenti
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- Zou, L., Chen, M., Huang, X., Wang, L. A meliorative technique to measure pulmonary artery pressure by right heart catheterization in rats. Chinese J Pathophysiol. 30 (4), 757-762 (2014).
- Yan, H., et al. Optimization of the Method for Measuring Rat Pulmonary Artery Pressure via Right Heart Catheterization. Chinese J Integrative Med Cardio-Cerebrovasc Dis. 20 (11), 1986-1988 (2022).
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- Sarkar, T., et al. Catheterization of Pulmonary and Carotid Arteries for Concurrent Measurement of Mean Pulmonary and Systemic Arterial Pressure in Rat Models of Pulmonary Arterial Hypertension. Bio Protoc. 13 (16), e4737(2023).
- Neelakantan, S., et al. Dissecting contributions of pulmonary arterial remodeling to right ventricular afterload in pulmonary hypertension. Bioeng Transl Med. 10 (4), e70035(2025).
- Neelakantan, S., et al. Right Ventricular Stiffening and Anisotropy Alterations in Pulmonary Hypertension: Mechanisms and Relations to Right Heart Failure. J Am Heart Assoc. 14 (5), e037126(2025).
- Mendiola, E. A., et al. Right Ventricular Architectural Remodeling and Functional Adaptation in Pulmonary Hypertension. Circ Heart Fail. 16 (2), e009768(2023).
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- Ruopp, N. F., Cockrill, B. A. Diagnosis and Treatment of Pulmonary Arterial Hypertension: A Review. JAMA. 327 (14), 1379-1391 (2022).
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