Hier presenteren we een protocol om pulmonale hypertensie te beoordelen door cardiale katheterisatie in een model van vroeggeboren lam van evoluerende bronchopulmonale dysplasie-geassocieerde pulmonale hypertensie. De beschreven methode maakt directe meting mogelijk van de gemiddelde longarterie- en pulmonaire capillairwigdrukken en de berekening van de pulmonale vasculaire weerstand.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Cardiale katheterisatie voor beoordeling van pulmonale hypertensie bij vroeggeboren lammeren
* These authors contributed equally
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Bronchopulmonale dysplasie met pulmonale hypertensie (BPD-PH) is een verwoestende complicatie van vroeggeboorte die gepaard gaat met verhoogde morbiditeit en sterfte. Vroeggeboorte verstoort de normale long- en vaatontwikkeling, en postnatale blootstellingen zoals mechanische ventilatie en zuurstoftherapie kunnen de long- en pulmonale vaatgroei verder belemmeren, wat bijdraagt aan de ontwikkeling van BPD-PH. In het model van vroeggeboorte lam met evoluerende BPD worden lammeren vroeggeboren geboren en mechanisch geventileerd gedurende maximaal 21 dagen, waarbij onderbroken longontwikkeling en letsel door mechanische ventilatie en oxidatieve stress worden opgenomen om belangrijke kenmerken van evoluerende BPD-PH te herhalen.
Het doel van het hartkatheterisatieprotocol is om de pulmonale hemodynamica direct te beoordelen bij vroeggeboren en voldragen neonatale lammeren. Lammeren worden gedurende het hele onderzoek geïntubeerd, mechanisch geventileerd en gesedeerd. Op het moment van hartkatheterisatie wordt een Swan-Ganz-katheter via de externe jugularis naar de superieure vena cava geleid en vervolgens door het rechter atrium, rechterventrikel en de hoofd-pulmonale arterie. De positie van de kater wordt bevestigd door de identificatie van karakteristieke drukgolfvormen die worden verkregen tijdens het voortbewegen door de rechterzijdige hartkamers. De gemiddelde bloeddruk in de slagader pulmonaal en de klemdruk van de pilaire wig worden gemeten via druktransductie, en het hartvolume wordt bepaald door thermodilusie om de berekening van de pulmonale vasculaire weerstand mogelijk te maken.
Het protocol biedt reproduceerbare metingen van pulmonale hemodynamica die parallel lopen aan die tijdens klinische hartkatheterisatie bij menselijke neonaten. Door directe beoordeling van pulmonale vasculaire drukken en weerstand mogelijk te maken, vergroot deze methode het translationele nut van het premature lammodel voor mechanistische evaluatie van potentiële therapieën voor BPD-PH.
Inleiding
Bronchopulmonale dysplasie (BPD) komt voor bij tot 45% van de premature baby's die vóór 28 weken zwangerschap worden geboren, neemt toe in de Verenigde Staten en kan worden gecompliceerd door pulmonale hypertensie (PH, BPD-PH)1,2,3. Het chronische cardiopulmonale ziekteproces begint wanneer de normale longrijping wordt onderbroken door vroeggeboorte en verergert door postnatale schade door mechanische beademing en oxidatieve stress. Aanhoudende longschade leidt tot pulmonale vasculaire remodellering en de ontwikkeling van PH 4,5.
De pediatrische pH wordt gedefinieerd als de gemiddelde pulmonale arteriedruk (mPAP) ≥20 mmHg bij kinderen >3 maanden oud. Als de pulmonale vasculaire weerstand (PVR) index ook >3 Wood units (WU) x m2 is en pulmonale capillaire wigdruk (PCWP) < 15 mmHg, dan worden patiënten gedefinieerd als mensen met precapillaire PH, vermoedelijk secundair aan pulmonale vasculaire ziekte in de context van BPD-PH6. Pulmonale vasculaire weerstand wordt berekend op basis van hemodynamische metingen die tijdens de hartkatheterisatie zijn verkregen met behulp van de vergelijking
De incidentie van BPD-PH neemt toe met de ernst van BPS, en komt voor bij 25–41% van de baby's met ernstige BPD 7,8. BPD-PH wordt geassocieerd met aanzienlijk verhoogde morbiditeit en mortaliteit. Meta-analyses rapporteren een odds ratio voor mortaliteit van 4,4–6,4 vergeleken met BPD zonder pH, en sterftecijfers van 40–47% binnen twee jaar voor pasgeborenen met BPS en ernstige, aanhoudende pH9. BPD-PH leidt ook tot langere ziekenhuisopnames, een grotere behoefte aan zuurstof thuis, een verhoogd risico op tracheostomie en hogere percentages neuro-ontwikkelingsstoornissen 7,10,11.
Gezien de hoge morbiditeit en mortaliteit die gepaard gaan met BPD-PH, zijn nauwkeurige beoordelingen van PH essentieel om risicostratificatie, monitoring en therapeutisch beheer te ondersteunen, evenals om de optimale selectie van kandidaten voor klinische onderzoeken te bevorderen om de uitkomsten te verbeteren. Hoewel echocardiografie vaak wordt gebruikt voor de eerste screening van PH, is katheterisatie van het rechterhart de gouden standaard voor het diagnosticeren van PH bij alle leeftijdsgroepen, inclusief neonaten, omdat het directe metingen van mPAP, PCWP en CO12 mogelijk maakt. Cardiale katheterisatie bepaalt PVR nauwkeurig en precies en is daarom essentieel om te integreren in klinisch en translationeel onderzoek, vooral in grote diermodellen die potentiële therapeutische middelen testen voor PH12,13.
Het prematur lammodel is een uniek grootdiermodel van evoluerende BPD-PH dat kan worden gebruikt om het begrip van ziektemechanismen te vergroten en nieuwe therapieën te testen14. Te vroeg geboren lammeren worden geboren tijdens het late kanaal- tot vroege sacculaire stadium van de longontwikkeling (gelijk aan ongeveer 24 tot 28 weken zwangerschap) via een keizersnede na blootstelling aan antnatale steroïden. Lammeren worden geïntubeerd en gereanimeerd, met behulp van een gestandaardiseerde techniek gebaseerd op neonatale richtlijnen. Zij krijgen exogeen surfactieve stof, cafeïne en vroege enterale voeding (naast intraveneuze (IV) dextrose) als standaardzorg op de neonatale intensive careafdeling 15. Eerdere studies met dit model toonden aan dat, na 21 dagen mechanische ventilatie met fysiologische doelen vergelijkbaar met die bij premature baby's, metingen van pulmonale vasculaire drukken en postmortem longhistologie verhoogde PVR, alveolaire vereenvoudiging en andere histologische veranderingen aantoonden die consistent zijn met evoluerende BPD-PH15,16. Eerdere benaderingen maakten thoracotomieën om direct een thermistordraad en katheter in de longstam in te brengen, wat op zichzelf mogelijk heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van BPD-PH.
Hier wordt een minder invasief protocol beschreven voor rechterhartkatheterisatie via de externe halsvena om direct de pulmonale hemodynamica te meten en PVR te berekenen bij vroeggeboren en voldragen neonatale lammeren. De techniek levert reproduceerbare metingen van pulmonale vasculaire drukken en CO die parallel lopen aan die tijdens klinische cardiale katheterisatie bij menselijke neonaten. Het protocol verbetert de translationele bruikbaarheid van het premature lamsmodel voor mechanistische studies en preklinische therapeutische tests in BPD-PH.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Alle experimentele procedures werden prospectief goedgekeurd en uitgevoerd in overeenstemming met de normen voor het omgaan en trainen van de University of Utah Institutional Animal Care and Use Committee.
1. Positie-indeling
- Plaats het lam in een draagdoek en zorg ervoor dat de eerder geplaatste vasculaire toegang functioneert (navel- of jugulaire centrale veneuze katheter).
- Houd de dexmedetomidine-infusie aan op 0,2 tot 1,0 mcg/kg/u voor sedatie en pas de infusiesnelheid aan om de gewenste sedatiediepte te bereiken.
- Geef extra sneller werkende sedatie en analgesie met pentobarbital (1 mg/kg/dosis IV push) en buprenorfine (5 μg/kg/dosis IV push) indien nodig.
- Scheer de rechter- of linkerhals boven de externe halsslagvena en injecteer 0,5 ml 1% lidocaïne subcutaan over de site. Steriliseer de plek met drie afwisselende betadine- en alcoholscrubs.
- Draag steriele handschoenen en passende persoonlijke beschermingsmiddelen. Gooi alle naalden en andere scherpe middelen direct na gebruik weg in een goedgekeurde container voor scherpe voorwerpen.
- Prime een Swan-Ganz-katheter met 2% heparinisatie zoutoplossing en verbind de distale poort met een druktransducer voor continue opname in LabChart.
- Zet de druktransducer op nul.
- Controleer de zuurstofsaturatie (SpO2), de arteriële bloeddruk en de hartslag gedurende de procedure. Stop de procedure om vitale functies te stabiliseren of stop de procedure als SpO2 <90% gedurende 2 minuten, hartslag <60 slagen per minuut, of ademhalingsfrequentie >100 ademhalingen per minuut ondanks aanpassingen van de zuurstoffractie door beademing en inademing, of als de arteriële bloeddruk >15% daalt ten opzichte van de pre-procedure basislijn.
2. Introductie en ontwikkeling van de katheter
- Gebruik een 11-mesje om een incisie van 1 cm over de externe halsslagader te maken en het vat bloot te leggen.
- Dissectie de externe halsslagader en isoleer deze vervolgens door een 3,0 zijden hechting onder de ader te steken. Gebruik deze hechting om proximale controle over het vat te behouden bij het geval van bloeding terwijl de katheter wordt ingebracht.
- Breng een naald van 18 G, 2,5 inch in het vat.
- Voer een geleidedraad door de naald met behulp van de Seldinger-techniek.
- Voer een 6 Fr inleider (gevuld met heparinized zoutoplossing) over de geleidedraad in het vat.
- Verwijder de geleidedraad terwijl de introductor nog op zijn plaats blijft.
- Hecht de inleider om zijn positie in het vat op een diepte van ongeveer 3,0 cm tot 3,5 cm te bevestigen, met behulp van de eerder geplaatste zijden band.
- Controleer of het bloed uit de introductor terugkomt door aspiratie en spoel de injector vervolgens door met heparinisatiezoutoplossing.
- Voer de eerder voorbereide Swan-Ganz-katheter door de introductor en schuif geleidelijk naar voren terwijl je de getransduceerde drukgolf monitort.
OPMERKING: Controleer en controleer de nivellering en nulstelling van de transducer opnieuw voordat je de katheter introduceert. Kleine fouten in het levelen van de transducer kunnen de bloeddruk van de longslagader, PCWP, mPAP en PVR veranderen. Zelfs een nivelleringsfout van 1–2 cm kan de resultaten aanzienlijk veranderen.
3. Meting van drukken en hartvolume (CO)
- Schuif de Swan-Ganz-katheter naar voren totdat de typische veneuze druktracering is vervangen door een typische rechter atriumdruktracering (Figuur 1). Let op dat de rechter atriumdruk doorgaans niet nul bereikt (hoewel dit kan voorkomen bij ernstige hypovolemie). Record-overgezette drukken.
- Schuif de Swan-Ganz-katheter verder naar voren totdat een typische rechter ventrikel (ventrikel) drukmeting zichtbaar is (Figuur 1). Let op dat de rechterventrikeldruk nul bereikt. Record-overgezette drukken.
OPMERKING: Katheter whip-artefact, veroorzaakt door beweging van de kathetertip bij de bloedtoevoer, kan leiden tot schijnbaar hoge systolische pieken. - Schuif de Swan-Ganz-katheter langzaam naar voren totdat een pulmonale arteriële tracering is verkregen. Let op dat de bloeddruk van de longslagader (arterië) niet tot nul komt. Record-overgezette drukken.
OPMERKING: Als het moeilijk is om de katheter naar de longslagader te brengen, kan de ballon kort worden opgeblazen om de kathetertip naar de longklep te laten bewegen. Een andere probleemoplossingstechniek is het verplaatsen van het dier. Overmatige demping van de golfvorm kan optreden door knikken in de buis en een vals lage drukmeting veroorzaken. - Schuif de katheter verder naar voren en blaas de ballon op om een wig tegen de vatwand te creëren, waardoor de PCWP kan worden gemeten. Beperk de ballonopblasie tot maximaal 10 seconden zodra de golfvorm is bevestigd.
OPMERKING: Ballonopblazing moet gepaard gaan met een gevoel van weerstand. Als er geen weerstand wordt waargemaakt, overweeg dan de mogelijkheid dat de ballon is gesprongen en laat geen extra lucht toe. - Meet de hartoutput door thermodilutie, waarbij je de instructies op de hartuitgangsmachine verwijst (exacte stappen kunnen enigszins verschillen afhankelijk van het gebruikte model).
- Sluit de hartuitvoermachine aan op de poort van de Swan-Ganz-katheter.
- Plaats de thermistorkabel in een container met ijswater.
- Voer de juiste rekenconstante in op basis van het kathetermodel en injecteer temperatuur om het hartvolume te berekenen.
- Vul acht 5 mL spuiten met 0,9% zoutoplossing en plaats ze in ijswater.
- Voer een 3–5 mL (afhankelijk van het gebruikte model van de Swan-Ganz-katheter) koude injectie (0–5°C) in via de katheter.
- Neem de hartminuut van de machine op.
- Volg de instructies van de hartuitvoermachine om de koude injectie 5–6 keer te herhalen.
- Laat de ballon leeg en haal de Swan-Ganz-katheter terug. Als de hartkatheterisatie niet op de laatste dag van het onderzoek wordt uitgevoerd, verwijder dan de introductor en bind de externe jugularvena met 3,0 zijden hechtingen. Houd het dier in de gaten op complicaties.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Verwachte druksporen vanaf de posities van het rechter atrium, rechterventrikel, longslagader en pulmonale capillaire wig zijn geïllustreerd in Figuur 1. Bij binnenkomst in een centrale ader zou de druktracking een zeer laagdruk, golvende golfvorm moeten tonen (niet op de foto). Ademhalingsvariatie kan aanwezig zijn. Er mogen geen scherpe opwaartse slagen aanwezig zijn (kenmerkend voor arteriële tracering). Bij binnenkomst van het rechter atrium wordt de gol...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Cardiale katheterisatie biedt directe meting van mPAP en berekening van CO in het premature lammetjesmodel van evoluerende BPD-PH. De procedure is technisch en vereist gespecialiseerde apparatuur, maar levert nauwkeurige en reproduceerbare metingen, waardoor het de voorkeursdiagnostische procedure bij mensen is en wordt het beschouwd als een superieur eindpunt van klinische onderzoeken. Wanneer hartkatheterisatie wordt uitgevoerd in het vroeggeboorte lamsmodel, zijn de cruciale stappen v...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben geen relevante belangenconflicten om te melden.
Dankbetuigingen
Wij erkennen de talrijke bachelorstudenten aan de University of Utah die hebben geholpen bij het omgaan met het lam en deze studies mogelijk hebben gemaakt. We erkennen ook de afdeling kindergeneeskunde van de Universiteit van Utah voor haar voortdurende ondersteuning van ons laboratorium.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 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 |
Referenties
- Lee, S. M., et al. Evaluation of trends in bronchopulmonary dysplasia and respiratory support practice for very low birth weight infants: a population-based cohort study. J Pediatr. 243, 47-52.e2 (2022).
- Lapcharoensap, W., et al. Hospital variation and risk factors for bronchopulmonary dysplasia in a population-based cohort. JAMA Pediatr. 169 (2), e143676 (2015).
- Moreira, A., et al. Rates of bronchopulmonary dysplasia in very low birth weight neonates: a systematic review and meta-analysis. Respir Res. 25 (1), 219 (2024).
- Mourani, P. M., et al. Early pulmonary vascular disease in preterm infants at risk for bronchopulmonary dysplasia. Am J Respir Crit Care Med. 191 (1), 87-95 (2015).
- Altit, G., et al. Pathophysiology, screening and diagnosis of pulmonary hypertension in infants with bronchopulmonary dysplasia: a review of the literature. Paediatr Respir Rev. 23, 16-26 (2017).
- Hansmann, G., et al. 2019 updated consensus statement on the diagnosis and treatment of pediatric pulmonary hypertension: the European Pediatric Pulmonary Vascular Disease Network (EPPVDN), endorsed by AEPC, ESPR, and ISHLT. J Heart Lung Transplant. 38 (9), 879-901 (2019).
- Arjaans, S., et al. Identification of gaps in the current knowledge on pulmonary hypertension in extremely preterm infants: a systematic review and meta-analysis. Paediatr Perinat Epidemiol. 32 (3), 258-267 (2018).
- Hansmann, G., et al. Pulmonary hypertension in bronchopulmonary dysplasia. Pediatr Res. 89 (3), 446-455 (2021).
- Mascarenhas, D., et al. Pulmonary hypertension in preterm neonates with bronchopulmonary dysplasia: a meta-analysis. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 110 (4), 344-352 (2025).
- Abman, S. H., et al. Pediatric pulmonary hypertension: guidelines from the American Heart Association and American Thoracic Society. Circulation. 132 (21), 2037-2099 (2015).
- Khemani, E., et al. Pulmonary artery hypertension in formerly premature infants with bronchopulmonary dysplasia: clinical features and outcomes in the surfactant era. Pediatrics. 120 (6), 1260-1269 (2007).
- Abman, S. H., Ivy, D. D., Archer, S. L., Wilson, K. Executive summary of the American Heart Association and American Thoracic Society joint guidelines for pediatric pulmonary hypertension. Am J Respir Crit Care Med. 194 (7), 898-906 (2016).
- Sirajuddin, A., et al. ACR appropriateness criteria suspected pulmonary hypertension: 2022 update. J Am Coll Radiol. 19 (11 Suppl), S502-S512 (2022).
- Albertine, K. H. Utility of large-animal models of BPD: chronically ventilated preterm lambs. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 308 (10), L983-L1001 (2015).
- Albertine, K. H., et al. Chronic lung disease in preterm lambs: effect of daily vitamin A treatment on alveolarization. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 299 (1), L59-L72 (2010).
- Bland, R. D., et al. Inhaled nitric oxide effects on lung structure and function in chronically ventilated preterm lambs. Am J Respir Crit Care Med. 172 (7), 899-906 (2005).
- Nasr, V. G., DiNardo, J. A. Sedation and analgesia in pediatric cardiac critical care. Pediatr Crit Care Med. 17 (8 Suppl 1), S225-S231 (2016).
- Odegard, K. C., et al. SCAI/CCAS/SPA expert consensus statement for anesthesia and sedation practice: recommendations for patients undergoing diagnostic and therapeutic procedures in the pediatric and congenital cardiac catheterization laboratory. Anesth Analg. 123 (5), 1201-1209 (2016).
- But, A. K., et al. The effects of pre-operative dexmedetomidine infusion on hemodynamics in patients with pulmonary hypertension undergoing mitral valve replacement surgery. Acta Anaesthesiol Scand. 50 (10), 1207-1212 (2006).
- Lazol, J. P., et al. Effect of dexmedetomidine on pulmonary artery pressure after congenital cardiac surgery: A pilot study. Pediatr Crit Care Med. 11 (5), 589-592 (2010).
- Ebert, T. J., et al. The effects of increasing plasma concentrations of dexmedetomidine in humans. Anesthesiology. 93 (2), 382-394 (2000).
- Janda, S., Shahidi, N., Gin, K., Swiston, J. Diagnostic accuracy of echocardiography for pulmonary hypertension: a systematic review and meta-analysis. Heart. 97 (8), 612-622 (2011).
- Nawaytou, H., et al. Clinical utility of echocardiography in former preterm infants with bronchopulmonary dysplasia. J Am Soc Echocardiogr. 33 (3), 378-388.e1 (2020).
- Douglass, M., et al. Folic acid, either solely or combined with L-citrulline, improves NO signaling and ameliorates chronic hypoxia-induced pulmonary hypertension in newborn pigs. Physiol Rep. 9 (21), e15096 (2021).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
Dit artikel is gepubliceerd
Video binnenkort beschikbaar