Kateteryzacji tętniczej w ocenie nadciśnienia płucnego u wcześniaków jagniąt

Podsumowanie

Przedstawiamy protokół oceny nadciśnienia płucnego poprzez kateterizację serca w wcześniackim modelu owieczki ewoluującego nadciśnienia płucnego związanego z dysplazją płatkowo-pęcherzykową. Opisana metoda umożliwia bezpośrednie pomiary średniego ciśnienia tętnicy płucnej oraz ciśnienia klinowego kapilarnego płucnego i obliczanie oporu naczyń płucnych.

Streszczenie

Dysplazja bronchopulmonalna z nadciśnieniem płucnym (BPD-PH) jest niszczycielskim powikłaniem przedwczesnego porodu, które wiąże się ze zwiększoną morbidytetem i mortalitetem. Przedwczesny poród zakłóca normalny rozwój płuc i układu krążenia, a ekspozycje pooperacyjne takie jak wentylacja mechaniczna i terapia tlenową mogą dalsze upośledzać wzrost płuc i naczyń płucnych, przyczyniając się do rozwoju BPD-PH. W przedwczesnym modelu owieczek ewoluującej BPD, owieczki są rodzone przedwcześnie i wentylowane mechanicznie przez do 21 dni, łącząc przerwany rozwój płuc z uszkodzeniem związanym z wentylacją mechaniczną i stresem oksydacyjnym, aby naśladować kluczowe cechy ewoluującego BPD-PH.

Celem protokołu cewnikowania sercowego jest bezpośrednia ocena hemodynamicznej sytuacji płucnej u przedwcześnie urodzonych i pełnoletnich owieczek. Owczki są intubatowane, wentylowane mechanicznie i sedowane przez cały czas trwania badania. W czasie cewnikowania sercowego, cewnik Swan-Ganz jest przesuwany przez zewnętrzną żyłę szyjną do żyły głównej i następnie przez prawe przedsionek, prawe komorę i główną tętnicę płucną. Pozycja cewnika jest potwierdzana przez identyfikację charakterystycznych fali ciśnienia uzyskanych podczas przesuwania przez komory po prawej stronie serca. Średnie ciśnienie tętnicy płucnej i ciśnienie klinowe węzła kapilarnego są mierzone za pomocą transdukcji ciśnienia, a wydalanie sercowe jest określane przez termodylucję, aby umożliwić obliczenie oporu naczyń płucnych.

Protokół zapewnia reproduktywalne pomiary hemodynamicznej sytuacji płucnej, które są zgodne z tymi uzyskanymi podczas klinicznego cewnikowania sercowego u ludzkich noworodków. Umożliwiając bezpośrednią ocenę ciśnienia i oporu naczyń płucnych, ta metoda zwiększa przydatność przedwczesnego modelu owieczkowego do ewaluacji mechanyzmu potencjalnych terapii dla BPD-PH.

Wprowadzenie

Dysplazja oskrzelowo-płucna (BPD) występuje u maksymalnie 45% wcześniaków urodzonych przed 28. tygodniem ciąży, jej zapadalność w Stanach Zjednoczonych rośnie, a schorzeniu temu może towarzyszyć nadciśnienie płucne (PH, BPD-PH)^1,2,3. Przewlekły proces choroby sercowo-płucnej rozpoczyna się w momencie przerwania prawidłowego dojrzewania płuc wskutek przedwczesnego urodzenia i jest potęgowany przez postnatalne uszkodzenia wynikające z wentylacji mechanicznej oraz stresu oksydacyjnego. Utrwalające się uszkodzenie płuc prowadzi do przebudowy naczyń płucnych i rozwoju PH^4,5.

Pediatryczne nadciśnienie płucne (PH) definiuje się jako średnie ciśnienie w tętnicy płucnej (mPAP) ≥20 mmHg u dzieci w wieku >3 miesięcy. Jeśli wskaźnik oporu naczyniowego płuc (PVR) wynosi również >3 jednostek Wooda (WU) x m², a ciśnienie zaklinowane w tętniczkach płucnych (PCWP) < 15 mmHg, u pacjentów rozpoznaje się przedkapilarne PH, prawdopodobnie wtórne do choroby naczyniowej płuc w kontekście BPD-PH⁶. Opór naczyniowy płuc oblicza się na podstawie pomiarów hemodynamicznych uzyskanych podczas cewnikowania serca, stosując równanie

Częstość występowania BPD-PH wzrasta wraz z ciężkością BPD, występując u 25–41% niemowląt z ciężką postacią BPD^7,8. BPD-PH wiąże się ze znacznie zwiększoną zachorowalnością i śmiertelnością. Metaanalizy wskazują na iloraz szans dla śmiertelności na poziomie 4,4–6,4 w porównaniu do BPD bez PH, a wskaźniki śmiertelności w ciągu dwóch lat dla noworodków z BPD i ciężkim, uporczywym PH wynoszą 40–47%⁹. BPD-PH prowadzi również do dłuższych hospitalizacji, większego zapotrzebowania na tlen domowy, zwiększonego ryzyka tracheostomii oraz wyższego wskaźnika zaburzeń neurorozwojowych^7,10,11.

Z uwagi na wysoką zapadalność i śmiertelność związaną z BPD-PH, dokładna ocena nadciśnienia płucnego (PH) jest niezbędna w celu przeprowadzenia stratyfikacji ryzyka, monitorowania i zarządzania terapeutycznego, a także w celu ułatwienia optymalnego doboru kandydatów do badań klinicznych mających na celu poprawę wyników leczenia. Chociaż echokardiografia jest często stosowana do wstępnego przesiewu w kierunku PH, cewnikowanie prawej komory serca pozostaje złotym standardem w diagnozowaniu PH we wszystkich grupach wiekowych, w tym u noworodków, ponieważ umożliwia bezpośredni pomiar mPAP, PCWP i CO¹². Cewnikowanie serca pozwala na dokładne i precyzyjne określenie PVR, dlatego jest niezbędne w badaniach klinicznych i translacyjnych, zwłaszcza w modelach na dużych zwierzętach, w których testowane są potencjalne środki terapeutyczne na PH^12,13.

Model przedwcześnie urodzonych jagniąt jest unikalnym modelem dużego zwierzęcia w badaniach nad rozwijającym się BPD-PH, który może być wykorzystywany do pogłębienia zrozumienia mechanizmów choroby oraz testowania nowych terapii¹⁴. Jagnięta przedwcześnie urodzone są wyciągane w późnej fazie kanalikowej lub wczesnej fazie pęcherzykowej rozwoju płuc (co odpowiada około 24 do 28 tygodniom ciąży) poprzez cięcie cesarskie po podaniu sterydów prenatalnych. Jagnięta są intubowane i reanimowane przy użyciu zstandaryzowanej techniki opartej na wytycznych neonatologicznych. W ramach standardowej opieki na oddziale intensywnej terapii noworodków otrzymują one egzogenny surfaktant, kofeinę oraz wczesne żywienie enteralne (dodatkowo do dożylnego (IV) podawania glukozy)¹⁵. Wcześniejsze badania z wykorzystaniem tego modelu wykazały, że po 21 dniach wentylacji mechanicznej z parametrami fizjologicznymi zbliżonymi do tych stosowanych u wcześniaków, pomiary ciśnień w naczyniach płucnych oraz pośmiertna histologia płuc ujawniły podwyższone PVR, uproszczenie pęcherzyków płucnych oraz inne zmiany histologiczne zgodne z rozwijającym się BPD-PH^15,16. Jednakże we wcześniejszych podejściach wykonywano torakotomie w celu bezpośredniego wprowadzenia przewodu termistora i cewnika do pnia płucnego, co samo w sobie mogło przyczynić się do rozwoju BPD-PH.

W niniejszym materiale opisano mniej inwazyjny protokół cewnikowania prawego serca poprzez zewnętrzną żyłę szyjną w celu bezpośredniego pomiaru hemodynamiki płucnej i obliczenia PVR u przedwcześnie i w terminie urodzonych jagniąt. Technika ta pozwala na uzyskanie powtarzalnych pomiarów ciśnień w naczyniach płucnych oraz CO, które odpowiadają wynikom uzyskiwanym podczas klinicznego cewnikowania serca u noworodków ludzi. Protokół ten zwiększa użyteczność translacyjną modelu przedwcześnie urodzonych jagniąt w badaniach mechanistycznych i przedklinicznych testach terapeutycznych w przypadku BPD-PH.

Protokół

Wszystkie procedury eksperymentalne zostały zatwierdzone z góry i przeprowadzane zgodnie ze standardami dotyczącymi postępowania z zwierzętami i szkoleń Komitetu Opieki nad Zwierzętami Instytucjonalnymi Uniwersytetu Utah.

1. Ustawienie pozycji

1. Umieść jagnięte na brzuchu w smyczy i upewnij się, że wcześniej umieszczony dostęp naczyniowy działa (pępkowy lub żyła szyjna centralna).
2. Utrzymuj infuzję deksymedetomidyny na poziomie 0,2 do 1,0 mcg/kg/h w celu sedacji i dostosuj szybkość infuzji, aby osiągnąć pożądany poziom sedacji.
3. Zastosuj dodatkową szybko działającą sedacje i analgezję za pomocą pentobarbitalu (1 mg/kg/dawka w trybie IV) i buprenorfiny (5 μg/kg/dawka w trybie IV) w razie potrzeby.
4. Ogolić prawą lub lewą szyję nad zewnętrzną żyłą szyjną i wstrzyknąć 0,5 ml 1% lidokainy podskórnie nad miejscem. Wysterylizuj miejsce za pomocą trzech na przemian robionych roztworów betadyny i alkoholu.
5. Założyć sterylne rękawiczki i odpowiednie środki ochrony osobistej. Usuwać wszystkie igły i inne ostre narzędzia natychmiast po użyciu do zatwierdzonego pojemnika na ostre przedmioty.
6. Napełnij kateter Swan-Ganz 2% heparynowym roztworem fizjologicznym i podłącz dystalne gniazdo do przetwornika ciśnienia dla ciągłego rejestrowania w LabChart.
7. Wyzeruj przetwornik ciśnienia.
8. Monitoruj nasycenie tlenem (SpO2), ciśnienie tętnicze i częstość akcji serca podczas całego zabiegu. Wstrzymaj zabieg, aby pozwolić na ustabilizowanie się wskaźników życiowych lub przerwij zabieg, jeśli SpO2 <60% przez 2 min, częstość akcji serca <60 uderzeń na minutę lub częstość oddechu >100 oddechów na minutę pomimo dostosowań wentylatora i frakcji tlenu wdechowego lub jeśli ciśnienie tętnicze spada >15% w porównaniu z poziomem wyjściowym przed zabiegiem.

2. Wprowadzenie i wprowadzenie katetrum

1. Użyj ostrza nr 11, aby wykonać nacięcie 1 cm nad zewnętrzną żyłą szyjną i odsłoń naczynie.
2. Zdziel zewnętrzną żyłę szyjną, a następnie izoluj ją, przepuszczając 3,0 jedwabny sznurek pod żyłą. Użyj tego sznurka, aby utrzymać kontrolę nad naczyniem w przypadku krwawienia podczas wprowadzania katetrum.
3. Wprowadź 18 G, 2,5-calową igłę do naczynia.
4. Wprowadź drut prowadzący przez igłę za pomocą techniki Seldingera.
5. Wprowadź 6 Fr wprowadzacz (napełniony heparynowym roztworem fizjologicznym) do naczynia nad drutem prowadzącym.
6. Wyjmij drut prowadzący, podczas gdy wprowadzacz pozostaje na miejscu.
7. Zszyj wprowadzacz, aby zabezpieczyć jego pozycję w naczyniu na głębokości około 3,0 cm do 3,5 cm, używając wcześniej umieszczonego jedwabnego węzła.
8. Potwierdź powrót krwi z wprowadzacza poprzez aspirację, a następnie spłucz wprowadzacz heparynowym roztworem fizjologicznym.
9. Przeprowadź wcześniej przygotowane katetr Swan-Ganz przez wprowadzacz i stopniowo wprowadzaj, monitorując przetworzone fale ciśnienia.
   UWAGA: Sprawdź i ponownie sprawdź wypoziomowanie i zero przetwornika przed wprowadzeniem katetrum. Małe błędy w wypoziomowaniu przetwornika mogą zmienić ciśnienie w tętnicy płucnej, PCWP, mPAP i PVR. Nawet 1-2 cm błąd wypoziomowania może znacząco zmienić wyniki.

3. Pomiar ciśnień i wydału serca (CO)

1. Wprowadź katetr Swan-Ganz, aż do charakterystycznego śladu ciśnienia żylnego zostanie zastąpiony charakterystycznym śladem ciśnienia w prawym przedsionku (Rysunek 1). Zauważ, że ciśnienie w prawym przedsionku zwykle nie sięga zera (choć może to wystąpić w przypadku ciężkiego niedokrwienia). Rejestruj przetworzone ciśnienia.
2. Wprowadź katetr Swan-Ganz dalej, aż zostanie zobaczony charakterystyczny ślad ciśnienia w prawej komorze (komorowy) (Rysunek 1). Zauważ, że ciśnienie w prawej komorze sięga zera. Rejestruj przetworzone ciśnienia.
   UWAGA: Artefakt biczenia katetrum spowodowany ruchem końcówki katetrum z przepływem krwi może powodować fałszywie wysokie wzrosty skurczowe.
3. Powoli wprowadź katetr Swan-Ganz, aż uzyskany zostanie ślad tętnicy płucnej. Zauważ, że ciśnienie w tętnicy płucnej (tętnicowej) nie sięga zera. Rejestruj przetworzone ciśnienia.
   UWAGA: Jeśli istnieją trudności z wprowadzaniem katetrum do tętnicy płucnej, balon może być krótkotrwale napompowany, aby zachęcić końcówkę katetrum do ruchu w kierunku zastawki płucnej. Inną techniką rozwiązywania problemów jest przemieszczenie zwierzęcia. Przetłumienie fali może wystąpić z powodu zgięć w przewodzie i wyprodukować fałszy

Wyniki

Przewidywane zapisy ciśnień z prawego przedsionka, prawej komory, tętnicy płucnej oraz z miejsca pomiaru ciśnienia zaklinowania w naczyniach płucnych przedstawiono na Rysunku 1. Po wprowadzeniu do żyły centralnej zapis ciśnienia powinien wykazywać falujący przebieg o bardzo niskim ciśnieniu (nieprzedstawiony na rysunku). Możliwe są zmienności oddechowe. Nie powinny występować gwałtowne wzrosty ciśnienia (charakterystyczne dla zapisu tętniczego). Po wprowadzeniu do prawego przedsionka przebie...

Dyskusja

Kateteryzacji serca zapewnia bezpośrednie pomiary mPAP i obliczanie CO w modelu wcześniaka owieczki ewoluującego BPD-PH. Procedura jest technicznie skomplikowana i wymaga specjalistycznego sprzętu, ale zapewnia dokładne i możliwe do powtórzenia pomiary, dlatego jest preferowaną procedurą diagnostyczną u ludzi i jest uważana za lepszy punkt końcowy badania klinicznego. Kiedy kateteryzacji serca dokonuje się w modelu wcześniaka owieczki, kluczowe kroki procedury to pomyślne przesunięcie katetra do prawej komory, dokładna o...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
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