このプロトコルは、V0 を固定し単一拍のEesを計算することで、負荷に依存しないLV収縮率を連続的に定量化する実行可能な胸部豚プロトコルを提供し、繰り返しのIVC閉塞を排除して血行動態的に脆弱で急性な実験における安全性と安定性を高めることを目的としています。
方法論記事
このプロトコルは、V0 を固定し単一拍のEesを計算することで、負荷に依存しないLV収縮率を連続的に定量化する実行可能な胸部豚プロトコルを提供し、繰り返しのIVC閉塞を排除して血行動態的に脆弱で急性な実験における安全性と安定性を高めることを目的としています。
収縮末期圧力-体積関係(ESPVR)は、左心室(LV)収縮力のゴールドスタンダードであり、負荷に依存しない記述子として広く認識されています。実際には、ESPVRはその傾斜(収縮末期エラスタンス、収縮状態の直接指標)と、ゼロ圧時の理論的LV容積(V₀)によって定義される直線として近似されることが多いです。 生体内では、ESPVRは古典的に、同時のLV圧-容積(PV)カテーテルモニタリングを伴う連続的な下腔静脈(IVC)閉塞から導出されます。しかし、心原性ショックなどの疾患状態では、必要な前負荷の枯渇が反射性頻拍リズムや一過性または持続的な血行動態の不安定性を引き起こし、実現可能性や解釈性を制限することがあります。したがって、血行動態的に脆弱な状態におけるイノトロピーの in vivo 評価方法が求められます。
このプロトコルは、安定した基線条件下で一度V₀を測定し、その後のLV PVループからの単一拍Ees推定のために固定したままにする実践的な実験モデルを記述することを目的としています。このアプローチは急性大型動物研究向けに詳細に段階的に提供されており、繰り返しのIVC閉塞なしに収縮力の連続的な連続評価を可能にします。豚の心原性ショックモデルでは、負荷に依存しない心筋機能の変化を信頼性高く追跡しつつ、前負荷減少による不整脈や血行動態の不安定性を回避しました。したがって、この手法は心室の形状が変化せず、収縮力が主にESPVRの切片ではなく傾きを調節する急性閉鎖胸部実験に適しています。それにもかかわらず、固定V₀仮定は意図的な系統誤差を導入する方法論的単純化であり、繰り返しのプリロード操作が非現実的または安全でない場合にのみ適用すべきです。構造の再構築、著しい左室拡張、または胸部圧力の顕著な変化が発生した場合は、V₀の再評価が必要です。全体として、このプロトコルは不安定な大型動物モデルにおける連続収縮性評価において、方法論的厳密さと実験の安全性および実用性のバランスを取る、実現可能かつ生理学的に妥当なアプローチを提供します。
左心室収縮率(LV)とは、負荷条件に依存しない心筋が内在的に圧力を発生させる能力のことです。1,2,3。これは心拍量、心拍出量、血圧の重要な決定要因です。したがって、急性心筋虚血を患うと、心臓は急速に収縮力を失うことがあります4。したがって、心筋収縮力の低下は急性心不全や心源性ショック(CS)を引き起こす可能性があります5。心筋収縮力の低下は低血圧と不十分な臓器灌流を引き起こし、積極的な治療にもかかわらず高い死亡率(入院率30%–50%)をもたらします5,6。一般的な医療療法には、ノルエピネフリン、ドブタミン、ミルリノンなどのイノロピクス系薬が用いられ、収縮力を高める一方で血管張力に直接影響を与えることもあります。収縮力の評価は、新しい薬理学的治療法の調査、疾患の重症度評価、または実験モデルの運用において特に重要です。
LV駆出率やdP/dt(max)などの従来の指標は負荷依存であり、前後負荷の変化時に真の収縮状態を誤って表現することがあります。これは収縮末期弾力(Ees)のような負荷に依存しない収縮率指数の価値を強調しており、これらは心筋のパフォーマンスをより確実に追跡できます。
したがって、収縮性を評価するin vivo法が開発されており、圧力-体積(PV)解析は実験研究でゴールドスタンダードとされています。EESを定量化する古典的なin vivoアプローチは、下静脈閉塞(IVC)を行って徐々にかつ一時的に前負荷を減少させることです。この前負荷減少中に同時に収縮末期血圧(ESP)と収縮末期容積(ESV)の点を記録することで、ESPVRの回帰線を適合させ、その傾きEesを決定し、その線のx切片はV₀(ゼロ圧力生成時の理論体積)として定義されます。しかし、割乳のような脆弱な状態では、短い下腔閉塞でも重度の低血圧、不整脈、あるいはすでに極めて低い心拍出量の状態で末端の灌流をさらに損なう可能性があり、実現可能性や解釈性を制限します。
本研究プロトコルでは、急性閉鎖胸部実験における従来のIVC閉塞法の実用的な代替案が提示されており、安定した基線条件下で単一のIVC閉塞を行い、体積軸切片V₀を決定する。この値はその後の単拍Ees推定において一定と仮定される。このアプローチは、急性イノトロピック変化が主にESPVR傾き(Ees)を変化させ、切片はほぼ安定していることを示す孤立した完全な動物実験の証拠に基づいている。繰り返す閉塞を避けることで、不整脈や血行動態の不安定性を最小限に抑えつつ、LVの収縮率の正確かつ負荷に依存しない評価を維持できる。本プロトコルでは、過去の研究4,8,11,12,13,14,15,16の経験に基づき、入院ベースのPVカテーテルを用いた閉鎖胸部豚モデルのCSにこの戦略を適用しています。この固定切断アプローチは、安定した心室幾何学を持つ急性閉鎖胸部実験を想定していますが、変化するチャンバーサイズ、胸圧の変化、構造再構築の環境では適用が限られています。これらの実用的な制約は、特定の研究における方法の適合性を評価する際に考慮すべきです。従来の単一拍やモデルベースのアプローチとは異なり、このプロトコルは安定したベースライン条件下で経験的にV₀を決定し、実験全体を通じて適用することで、血行力学的に脆弱な大型動物モデルにおける連続的かつ負荷に依存しない収縮性評価において、より安全かつ実現可能な代替手段を提供します。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
このプロトコルはデンマーク動物研究検査局(許可番号:2023–15–0201–01466、2023年6月19日発行)によって承認されています。約60kgの雌のデンマークランドレース豚が使用されました。試薬および使用機器は 材料表に記載されています。
1. 麻酔と人工呼吸
2. 超音波ガイドによる血管内アクセス
3. 左心室圧容カテーテルおよび下腔静脈バルーン挿入
4. ベースライン測定とV0の決定
5. 虚血性心原性ショックの誘発
注:このプロトコルは、虚血性CSモデル(4,11,12,13,14)において追加のIVC閉塞なしにEESを推定する方法を説明しています。この疾患モデルの詳細なプロトコルは本プロトコルの範囲外であり、他の場所で見つかることがあります。簡単に言えば、CSは以下のように誘導されます。
6. 研究全体を通じてEesの連続単一ビート決定
注意:PVデータは LabChart 8 Pro または専用のPVループ解析モジュールを含む類似ソフトウェアで解析される場合があります。すべての記録は、洞調律の安定と信号ドリフトの有無を確認するために目視で確認してください。個々の心拍周期はソフトウェアによって自動的に区分され、その後手動で確認する必要があります。心室外収縮期および異所性周期直前の拍動は除外すべきで、3回の拍子すべてにまたがる負荷条件が一時的に変化するためです。

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
上記の指示は、ゼロ圧発生V0の理論体積を一定に保ち、単一のビートベースでEesを導出するプロトコルを示しています。このセクションでは、当研究室で実施された2つの研究データを示します。第一に、CS誘導後のV0 とEesの発生を調べる別のパイロット研究が行われました。第二に、既に発表された研究に含まれた30頭の豚の大規模なデータセットにおいて、CSの虚血モデルが提示されています。
研究1
この未発表のパイロットシリーズでは、CSが誘発され、心拍出量が32.5%減少しました。CS誘導後、IVCバルーンとPVカテーテルが挿入されました。IVC閉塞を用いたPV測定を行い、V0の時間経過による安定性を評価しました。被験者のランダム切片を用いた線形混合効果モデリングでは、V0に有意な時間的変化は認められず(P=0.61)、これはCS誘導後...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
このプロトコルは、虚血性CSなどの急性心疾患でも有効な、LV収縮率の連続的かつ負荷に依存しない評価のための実用的で再現可能かつ実行可能な戦略を説明しています。プロトコルは固定体積軸切片V0を用いて単一拍からEesを推定し、繰り返しのIVC閉塞を回避することで、脆弱な心血管疾患における不整脈や低血圧のリスクを低減します。本プロトコルの方法論的新規性は、IVC閉塞から得られる経験的に決定された被験者特異的なV0 と、その後の連続単一拍Ees推定を明示的に組み合わせている点にあります。既存の単拍エラスタンス手法は数学的にV₀を推定しています。単一ビートのエラスタンス推定を実験的に測定された動物特有のV₀に固定することで、本プロトコルは古典的なマルチビートESPVR導出と純粋にモデルベースのシングルビート手法との実用的な妥協を提供します。
急性実験でV0が一定であると仮定する根拠は、単離心臓研究と生体観察の両方に由来します。実際、切除された...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
著者たちは利益相反がないと宣言しています。
OKHは、オーフス大学大学院保健学部、そしてノボ・ノルディスク財団(助成金番号NNF20SA0067242)およびデンマーク心臓財団の資金提供を受けるデンマーク心血管アカデミーの支援を受けています。データ取得への自主的な貢献をしてくださったカスパー・リッケ・ウェテルン氏(オーフス大学)氏とハルヴォル・グルドブランドセン氏に感謝申し上げます。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 0.9% サリン | Fresenius Kabi, Germany | 921046 | マイクロ球体サスペンションおよびフラッシュ |
| 10 mL シリンジ | BD, USA | BD Plastipak 302143 | マイクロ球体注射 |
| 12 Fr 股静脈鞘 | Terumo, Japan | Radifocus Introducer II | IVC 閉塞バルーン挿入用 |
| 20 G 静脈カテーテル | BD, USA | BD Insyte 381223 | 耳静脈 IV アクセス |
| 7 Fr 股動脈鞘 | Terumo, Japan | Radifocus Introducer II | 侵襲的動脈圧モニタリング |
| 8 Fr 頸動脈鞘 | Terumo, Japan | Radifocus Introducer II | LV PV カテーテルアクセス用 |
| 8 Fr 頸静脈鞘 | Terumo, Japan | Radifocus Introducer II | 肺動脈カテーテルアクセス用 |
| Contour PVA マイクロ球体 | Boston Scientific, USA | Contour 355–500 µm | 虚血性心原性ショック誘導 |
| 冠動脈ガイドカテーテル | Boston Scientific, USA | JL 3.5 / JR 4.0 | マイクロ球体注射用冠動脈アクセス |
| ECG 電極(3リード) | Ambu, Denmark | BlueSensor P | 継続的 ECG モニタリング |
| 気管チューブ 7.5–8.0 mm | Smiths Medical, UK | Portex ETT | 気管挿管 |
| フェンタニル(IV) | Hameln Pharma, Germany | Fentanyl Hameln | 継続的 IV 鎮痛 |
| 蛍光透視システム | - | - | カテーテル誘導 |
| 温熱ブランケット | 3M, USA | Bair Hugger Warming Unit | 正常体温維持 |
| ヘパリン | Leo Pharma, Denmark | Innohep | 使用時の抗凝固 |
| Iomeron 造影剤 | Bracco Imaging, Italy | Iomeron 350 | 冠動脈造影およびマイクロ球体サスペンション |
| IVC 閉塞バルーンカテーテル | Fogarty / Edwards Lifesciences, USA | Fogarty Occlusion Balloon | 一時的前負荷低減 |
| LabChart 8 Pro ソフトウェア | ADInstruments, New Zealand | LabChart 8 Pro | PV ループの取得と分析 |
| LV PV カテーテル(アドミッタンス) | Millar Inc., USA | MPVS Ultra PV Loop Catheter | アドミッタンスベースの LV 圧容量測定 |
| 人工呼吸器 | GE Healthcare, USA | Datex Ohmeda S/5 | 陽圧換気 |
| MPVS モジュール | ADInstruments, New Zealand | MPVS Ultra/Duo | PV カテーテル用インターフェース |
| PowerLab データ取得システム | ADInstruments, New Zealand | PowerLab 16/35 | 信号取得 |
| プロポフォール(IV) | Fresenius Kabi, Germany | Diprivan / Propofol-Lipuro | 継続的 IV 麻酔 |
| 肺動脈カテーテル 7.5 Fr | Edwards Lifesciences, USA | Swan-Ganz 131HF7 | 熱希釈法 CO および PA 圧 |
| パルスオキシメータ | - | - | 末梢酸素飽和度モニタリング |
| 直腸温度プローブ | - | - | 核心体温モニタリング |
| Seldinger ガイドワイヤー | Terumo, Japan | Radifocus Guide Wire M | 血管アクセス |
| 無菌サリンフラッシュ | Fresenius Kabi, Germany | 0.9% NaCl | 鞘フラッシュ |
| 縫合材料 | Ethicon, USA | Vicryl 3-0 | 鞘固定 |
| シリンジポンプ | Becton Dickinson (BD), USA | BD Alaris | 継続的麻酔薬注入 |
| 超音波システム | - | - | 血管アクセス誘導 |
| 尿道カテーテル | Teleflex, USA | Rüsch Foley catheter | 膀胱ドレナージ |
| Zoletil(チレタミン/ゾレタム) | Virbac, France | Zoletil 100 | 麻酔前薬として使用; プロトコルに従ってブトルファノール、ケタミン、キシラジンと混合 |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
このJoVE記事のテキストまたは図の再利用許可をリクエスト
許可をリクエスト