Qui presentiamo un protocollo per valutare l'ipertensione polmonare tramite cateterismo cardiaco in un modello di Lamb pretermine di ipertensione polmonare associata alla displasia broncopolmonare in evoluzione. Il metodo descritto consente la misurazione diretta delle pressioni medie delle arteria polmonare e dei capili polmonari e il calcolo della resistenza vascolare polmonare.
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Articolo metodologico
Cateterismo cardiaco per la valutazione dell'ipertensione polmonare negli agnelli prematuri
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In questo articolo
Sommario
Abstract
La displasia broncopolmonare con ipertensione polmonare (BPD-PH) è una complicanza devastante del parto pretermine associata a un aumento della morbilità e mortalità. Il parto pretermine interrompe lo sviluppo normale dei polmoni e dei vascoli, e le esposizioni postnatali come la ventilazione meccanica e la terapia con ossigeno possono ulteriormente compromettere la crescita dei polmoni e dei vasi polmonari, contribuendo allo sviluppo della BPD-PH. Nel modello pre-termine dell'agnello in evoluzione del BPD, gli agnelli vengono consegnati prematuramente e ventilati meccanicamente per fino a 21 giorni, incorporando uno sviluppo polmonare interrotto insieme a lesioni dovute alla ventilazione meccanica e allo stress ossidativo, riassumendo caratteristiche chiave dell'evoluzione del BPD-PH.
L'obiettivo del protocollo di cateterismo cardiaco è valutare direttamente l'emodinamica polmonare negli agnelli neonati pretermine e a termine. Gli agnelli vengono intubati, ventilati meccanicamente e sedati durante tutto lo studio. Al momento della cateterizzazione cardiaca, un catetere di Swan-Ganz viene avanzato attraverso la vena giugulare esterna fino alla vena cava superiore e poi attraverso l'atrio destro, il ventricolo destro e l'arteria polmonare principale. La posizione di Cather è confermata dall'identificazione di forme d'onda di pressione caratteristiche ottenute durante l'avanzamento attraverso le camere cardiache sul lato destro. La pressione media dell'arteria polmonare e quella del cneo capillare polmonare vengono misurate tramite trasduzione di pressione, mentre la gittata cardiaca è determinata tramite termodiluizione per consentire il calcolo della resistenza vascolare polmonare.
Il protocollo fornisce misurazioni riproducibili dell'emodinamica polmonare parallele a quelle ottenute durante la cateterizzazione cardiaca clinica nei neonati umani. Consentendo la valutazione diretta delle pressioni e della resistenza vascolare polmonare, questo metodo aumenta l'utilità traslazionale del modello di Lamb pretermine per la valutazione meccanicistica delle potenziali terapie per BPD-PH.
Introduzione
La displasia broncopolmonare (BPD) si verifica in fino al 45% dei neonati prematuri nati prima delle 28 settimane di gestazione, è in aumento negli Stati Uniti e può essere complicata dall'ipertensione polmonare (PH, BPD-PH)1,2,3. Il processo di malattia cardiopolmonare cronica inizia quando la maturazione polmonare normale viene interrotta dal parto pretermine ed è aggravato da lesioni postnatali dovute alla ventilazione meccanica e allo stress ossidativo. La lesione polmonare persistente porta a un rimodellamento vascolare polmonare e allo sviluppo di PH 4,5.
Il pH pediatrico è definito come la pressione media dell'arteria polmonare (mPAP) ≥20 mmHg nei bambini >3 mesi di età. Se l'indice di resistenza vascolare polmonare (PVR) è anch'esso >3 unità di Wood (WU) xm 2 e la pressione del cneo capillare polmonare (PCWP) < 15 mmHg, allora i pazienti sono definiti con PH pre-capillare, presumibilmente secondario a malattia vascolare polmonare nel contesto del BPD-PH6. La resistenza vascolare polmonare viene calcolata a partire dalle misurazioni emodinamiche ottenute durante la cateterizzazione cardiaca utilizzando l'equazione
L'incidenza del BPD-PH aumenta con la gravità del disturbo borderline, colpendo dal 25 al 41% dei neonati con disturbo borderlinegrave 7,8. Il BPD-PH è associato a un aumento sostanziale della morbilità e della mortalità. Le meta-analisi riportano un odds ratio per la mortalità di 4,4–6,4 rispetto al BPD senza PH, e tassi di mortalità del 40–47% entro due anni per neonati con BPD e PH9 grave e persistente. Il BPD-PH porta anche a ricovero più lunghi, maggiore necessità di ossigeno domiciliare, aumento del rischio di tracheostomia e tassi più elevati di compromissioneneuroevolutiva 7,10,11.
Data l'elevata morbilità e mortalità associate al BPD-PH, valutazioni accurate della PH sono essenziali per informare la stratificazione del rischio, il monitoraggio e la gestione terapeutica, nonché per facilitare la selezione ottimale dei candidati per gli studi clinici al fine di migliorare i risultati. Sebbene l'ecocardiografia sia spesso utilizzata per lo screening iniziale dell'HP, il cateterismo cardiaco destro è lo standard d'oro per la diagnosi della PH in tutte le fasce d'età, inclusi i neonati, perché consente la misurazione diretta di mPAP, PCWP e CO12. La cateterizzazione cardiaca determina con precisione e precisione il PVR ed è quindi essenziale da integrare nella ricerca clinica e traslazionale, specialmente in modelli animali di grandi dimensioni che testano potenziali agenti terapeutici per PH12,13.
Il modello di Lamb pretermine è un modello unico su grandi animali dell'evoluzione del BPD-PH che può essere utilizzato per approfondire la comprensione dei meccanismi della malattia e testare nuoveterapie 14. Gli agnelli prematuri vengono partoriti durante la fase canalicolare avanzata o quella iniziale dello sviluppo polmonare (equivalente a circa 24-28 settimane di gestazione) tramite taglio cesareo dopo l'esposizione a steroidi prenatali. Gli agnelli vengono intubati e rianimati, utilizzando una tecnica standardizzata basata sulle linee guida neonatali. Ricevono surioattivi esogeni, caffeina e nutrizione enterale precoce (oltre al destrosio endovenoso (IV)) come standard di cura nell'unità di terapia intensivaneonatale 15. Studi precedenti che utilizzavano questo modello hanno dimostrato che, dopo 21 giorni di ventilazione meccanica con bersagli fisiologici simili a quelli usati nei neonati prematuri, le misurazioni delle pressioni vascolari polmonari e dell'istologia polmonare post-mortem hanno rivelato un PVR elevato, una semplificazione alveolare e altri cambiamenti istologici coerenti con l'evoluzione del BPD-PH15,16. Tuttavia, approcci precedenti prevedevano toracotomie per inserire direttamente un filo termistore e un catetere nel tronco polmonare, che di per sé potrebbero aver contribuito allo sviluppo del BPD-PH.
Qui viene descritto un protocollo meno invasivo per la cateterizzazione del cuore destro tramite la vena giugulare esterna, al fine di misurare direttamente l'emodinamica polmonare e calcolare il PVR negli agnelli neonatali pretermine e a termine. La tecnica fornisce misurazioni riproducibili delle pressioni vascolari polmonari e del CO che sono parallele a quelle ottenute durante il cateterismo cardiaco clinico nei neonati umani. Il protocollo migliora l'utilità traslazionale del modello di Lamb pretermine per studi meccanicistici e test terapeutici preclinici nel BPD-PH.
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Protocollo
Tutte le procedure sperimentali sono state approvate prospetticamente e eseguite in conformità con gli standard di gestione e addestramento degli animali del Comitato per la Cura e l'Uso Animale dell'Università dello Utah.
1. Configurazione della posizione
- Posiziona l'agnello prono in una fascia e assicurati che l'accesso vascolare precedentemente posizionato funzioni (catetere venoso centrale ombelicale o giugulare).
- Mantieni l'infusione di dexmedetomidina a 0,2-1,0 mcg/kg/h per la sedazione e regola la velocità di infusione per raggiungere la profondità desiderata.
- Fornire ulteriore sedazione e analgesia ad azione più rapida con pentobarbital (1 mg/kg/dose di spinta endovenosa) e buprenorfina (5 μg/kg/dose di spinta endovenosa) secondo necessità.
- Radere il collo destro o sinistro sopra la vena giugulare esterna e iniettare sottocutaneamente 0,5 mL di lidocaina all'1% sul sito. Sterilizza il sito con tre scrub alternati tra betadine e alcol.
- Indossa guanti sterili e attrezzature di protezione individuale adeguate. Smaltire tutti gli aghi e gli altri oggetti appuntiti immediatamente dopo l'uso in un contenitore approvato per articoli pungenti.
- Preparare un catetere Swan-Ganz con soluzione salina eparinizzata al 2% e collegare la porta distale a un trasduttore di pressione per una registrazione continua in LabChart.
- Azzera il trasduttore di pressione.
- Monitorare la saturazione di ossigeno (SpO2), la pressione arteriosa e la frequenza cardiaca durante tutta la procedura. Interrompere la procedura per permettere ai parametri vitali di stabilizzarsi o interrompere la procedura se SpO2 <90% per 2 minuti, frequenza cardiaca <60 battiti al minuto o frequenza respiratoria >100 respiri al minuto nonostante le regolazioni della frazione di ossigeno inalato o se la pressione arteriosa è diminuita del >15% rispetto al valore di base pre-procedura.
2. Introduzione e avanzamento del catetere
- Usa una lama 11 per fare un'incisione di 1 cm sopra la vena giugulare esterna ed esporre il vaso.
- Dissezionare la vena giugulare esterna, poi isolarla passando una sutura di seta 3.0 sotto la vena. Utilizzare questa sutura per mantenere il controllo prossimale del vaso in caso di sanguinamento durante l'introduzione del catetere.
- Inserisci un ago da 18 G, 2,5 pollici nel recipiente.
- Fai avanzare un filo guida attraverso l'ago usando la tecnica di Seldinger.
- Avanza un introduttore a 6 Fr (riempito di soluzione salina eparinizzata) nel recipiente attraverso il filo guida.
- Rimuovi il filo guida mentre l'introduttore è ancora in posizione.
- Sutura l'introduttore per assicurarne la posizione all'interno del recipiente a una profondità di circa 3,0 cm a 3,5 cm, utilizzando il nodo di seta precedentemente posizionato.
- Confermare il ritorno ematico dall'introduttore tramite aspirazione e poi lavare l'introduttore con soluzione salina eparinizzata.
- Fai passare il catetere Swan-Ganz precedentemente preparato attraverso l'introduttore e avanza gradualmente monitorando la forma d'onda di pressione trasdotta.
NOTA: Controlla e ricontrolla il livellamento e lo zero del trasduttore prima di introdurre il catetere. Piccoli errori nel livellamento del trasduttore possono alterare la pressione dell'arteria polmonare, PCWP, mPAP e PVR. Anche un errore di livellamento di 1–2 cm può alterare significativamente i risultati.
3. Misurazione delle pressioni e della gittata cardiaca (CO)
- Avanzare il catetere di Swan-Ganz finché il tipico tracciamento a pressione venosa non viene sostituito da un tipico tracciamento a pressione dell'atrio destro (Figura 1). Nota che la pressione dell'atrio destro di solito non raggiunge lo zero (anche se ciò può verificarsi in caso di ipovolemia grave). Record di pressioni trasdotte.
- Avanza ulteriormente il catetere di Swan-Ganz fino a vedere una tipica tracciatura della pressione del ventricolo destro (ventricolare) (Figura 1). Osserva che la pressione ventricolare destra arriva a zero. Record di pressioni trasdotte.
NOTA: L'artefatto della frusta del catetere causato dal movimento della punta del catetere con il flusso sanguigno può causare picchi sistolici spuri e elevati. - Avanzare lentamente il catetere di Swan-Ganz fino a ottenere una tracciatura arteriosa polmonare. Nota che la pressione polmonare (arteria) non raggiunge lo zero. Record di pressioni trasdotte.
NOTA: Se ci sono difficoltà a far avanzare il catetere nell'arteria polmonare, il palloncino può essere brevemente gonfiato per incoraggiare la punta del catetere a muoversi verso la valvola polmonare. Un'altra tecnica di risoluzione dei problemi è riposizionare l'animale. L'over-ammortizzamento della forma d'onda può verificarsi a causa di pieghe nel tubo e produrre una lettura di pressione falsamente bassa. - Avanzare ulteriormente il catetere e gonfiare il palloncino per creare un cuneo contro la parete del vaso, permettendo la misurazione del PCWP. Limitare il gonfiaggio del palloncino a un massimo di 10 secondi una volta confermata la forma d'onda.
NOTA: Il gonfiaggio dei palloncini dovrebbe essere accompagnato da una sensazione di resistenza. Se non si apprezza alcuna resistenza, considera la possibilità che il palloncino si sia rotto e non infondere aria aggiuntiva. - Misura la gittata cardiaca tramite termodiluizione, facendo riferimento alle istruzioni della macchina per la gittata cardiaca (i passaggi esatti possono variare leggermente a seconda del modello utilizzato).
- Collega la macchina per la gittata cardiaca alla porta del catetere Swan-Ganz.
- Metti il cavo del termistore in un contenitore con acqua ghiacciata.
- Inserire la costante computazionale appropriata basata sul modello del catetere e iniettare la temperatura per calcolare la gittata cardiaca.
- Riempi otto siringhe da 5 mL con soluzione salina allo 0,9% e metti in acqua ghiacciata.
- Iniettare un sistema di iniezione fredda da 3–5 mL (a seconda del modello di catetere Swan-Ganz utilizzato) tramite il catetere.
- Registra la gittata cardiaca dalla macchina.
- Segui le indicazioni della macchina per la gittata cardiaca per ripetere l'iniezione a freddo 5–6 volte.
- Sgonfia il palloncino e ritira il catetere Swan-Ganz. Se il cateterismo cardiaco non viene eseguito nell'ultimo giorno dello studio, rimuovere l'introduttore e legare la vena giugulare esterna usando suture di seta 3.0. Monitora l'animale per eventuali complicazioni.
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Risultati
Le tracce di pressione attese dalle posizioni dell'atrio destro, del ventricolo destro, dell'arteria polmonare e del cuneo capillare polmonare sono illustrate nella Figura 1. All'ingresso in una vena centrale, il tracciamento a pressione dovrebbe mostrare una forma d'onda ondulante a bassissima pressione (non mostrata nella foto). Può essere presente variazione respiratoria. Non dovrebbero essere presenti colpi bruschi verso l'alto (caratteristica del tracci...
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Discussione
La cateterizzazione cardiaca fornisce misurazione diretta dell'mPAP e il calcolo del CO nel modello di agnello pretermine dell'evoluzione del BPD-PH. La procedura è tecnica e richiede attrezzature specializzate, ma fornisce misurazioni accurate e riproducibili, motivo per cui è la procedura diagnostica preferita nell'uomo ed è considerata un endpoint superiore per uno studio clinico. Quando la cateterizzazione cardiaca viene eseguita nel modello di Con pretermine, i passaggi critici dell...
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno conflitti di interesse rilevanti da divulgare.
Ringraziamenti
Riconosciamo i numerosi studenti universitari dell'Università dello Utah che hanno assistito nella gestione dell'agnello e hanno reso possibili questi studi. Ringraziamo inoltre il Dipartimento di Pediatria dell'Università dello Utah per il continuo supporto al nostro laboratorio.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 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 |
Riferimenti
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Ristampe e permessi
