Cateterismo Cardíaco para Avaliação de Hipertensão Pulmonar em Cordeiros Prematuros

Resumo

Aqui, apresentamos um protocolo para avaliar a hipertensão pulmonar por cateterismo cardíaco em um modelo de cordeiro prematuro de hipertensão pulmonar associada à displasia broncopulmonar em evolução. O método descrito permite a medição direta das pressões médias das artérias pulmonares e capilares pulmonares e o cálculo da resistência vascular pulmonar.

Resumo

A displasia broncopulmonar com hipertensão pulmonar (BPD-HP) é uma complicação devastadora do parto prematuro associada ao aumento da morbidade e mortalidade. O parto prematuro interrompe o desenvolvimento normal dos pulmões e dos vasos vasculares, e exposições pós-natais como ventilação mecânica e oxigenoterapia podem prejudicar ainda mais o crescimento pulmonar e pulmonar, contribuindo para o desenvolvimento do TPB-PH. No modelo de cordeiro prematuro da evolução do BPD, os cordeiros são entregues prematuros e ventilados mecanicamente por até 21 dias, incorporando o desenvolvimento pulmonar interrompido juntamente com lesões causadas pela ventilação mecânica e estresse oxidativo para recapitular características-chave da evolução do BPD-PH.

O objetivo do protocolo de cateterismo cardíaco é avaliar diretamente a hemodinâmica pulmonar em cordeiros neonatais prematuros e a termo. Os cordeiros são intubados, ventilados mecanicamente e sedados durante todo o estudo. No momento da cateterização cardíaca, um cateter de Swan-Ganz é avançado pela veia jugular externa até a veia cava superior e depois pelo átrio direito, ventrículo direito e artéria pulmonar principal. A posição de Cather é confirmada pela identificação de formas de onda de pressão características obtidas durante o avanço pelas câmaras cardíacas do lado direito. A pressão média da artéria pulmonar e a pressão da cunha capilar pulmonar são medidas por transdução de pressão, e o débito cardíaco é determinado por termodiluição para permitir o cálculo da resistência vascular pulmonar.

O protocolo fornece medições reprodutíveis da hemodinâmica pulmonar que se assemelham às obtidas durante cateterismo cardíaco clínico em neonatos humanos. Ao permitir a avaliação direta das pressões e resistência vascular pulmonar, esse método aumenta a utilidade translacional do modelo de Lamb prematuro para avaliação mecanicista de potenciais terapias para BPD-PH.

Introdução

A displasia broncopulmonar (DBP) ocorre em até 45% dos bebês prematuros nascidos antes das 28 semanas de gestação, está aumentando nos Estados Unidos e pode ser complicada pela hipertensão pulmonar (PH, BPD-PH^)1,2,3. O processo da doença cardiopulmonar crônica começa quando a maturação pulmonar normal é interrompida pelo parto prematuro e é agravado por lesão pós-natal causada pela ventilação mecânica e pelo estresse oxidativo. A lesão pulmonar contínua leva à remodelação vascular pulmonar e ao desenvolvimento de PH ^4,5.

O HP pediátrico é definido como a pressão média das artérias pulmonares (mPAP) ≥20 mmHg em crianças >3 meses de idade. Se o índice de resistência vascular pulmonar (PVR) também for >3 unidades de Wood (WU) x^{m 2} e a pressão de cunha capilar pulmonar (PCWP) < 15 mmHg, então os pacientes são definidos como tendo PH pré-capilar, presumivelmente secundário à doença vascular pulmonar no contexto do BPD-PH⁶. A resistência vascular pulmonar é calculada a partir de medições hemodinâmicas obtidas durante o cateterismo cardíaco usando a equação

A incidência de TPB-PH aumenta com a gravidade do TPL, ocorrendo em 25–41% dos bebês com TPL^{grave 7,8}. O TPL-PH está associado a um aumento substancial da morbidade e mortalidade. Meta-análises relatam uma razão de chances para mortalidade de 4,4–6,4 em comparação com TPB sem HP, e taxas de mortalidade de 40–47% em dois anos para recém-nascidos com TPB e PH⁹ grave e persistente. O BPD-PH também leva a hospitalizações mais longas, maior necessidade de oxigênio domiciliar, aumento do risco de traqueostomia e maiores taxas de comprometimento^{neurodesenvolvimental 7,10,11}.

Dada a alta morbidade e mortalidade associadas ao BPD-HP, avaliações precisas da HP são essenciais para informar a estratificação de riscos, o monitoramento e o manejo terapêutico, além de facilitar a seleção ideal de candidatos para ensaios clínicos a fim de melhorar os resultados. Embora a ecocardiografia seja frequentemente usada para triagem inicial de HP, o cateterismo no coração direito é o padrão ouro para o diagnóstico da HP em todas as faixas etárias, incluindo neonatos, pois permite a medição direta de mPAP, PCWP e CO¹². A cateterização cardíaca determina com precisão e precisão o PVR e, portanto, é essencial para ser incorporada em pesquisas clínicas e translacionalistas, especialmente em grandes modelos animais que testam potenciais agentes terapêuticos para PH^12,13.

O modelo de cordeiro prematuro é um modelo único em animais grandes que evolui o BPD-PH que pode ser usado para avançar na compreensão dos mecanismos da doença e testar terapias^{inovadoras 14}. Cordeiros prematuros são entregues durante o estágio terminal do canal até o início do desenvolvimento sacucular (equivalente a aproximadamente 24 a 28 semanas de gestação) por cesariana após exposição a corticoides pré-natais. Cordeiros são intubados e ressuscitados, utilizando uma técnica padronizada baseada em diretrizes neonatais. Eles recebem surfactante exógeno, cafeína e nutrição enteral precoce (além da dextrose intravenosa (IV)) como padrão de cuidado na unidade de terapia intensiva^{neonatal 15}. Estudos anteriores usando esse modelo demonstraram que, após 21 dias de ventilação mecânica com alvos fisiológicos semelhantes aos usados em bebês prematuros, medições de pressões vasculares pulmonares e histologia pulmonar pós-morte revelaram PVR elevado, simplificação alveolar e outras alterações histológicas consistentes com a evolução do^{BPD-PH 15,16}. No entanto, abordagens anteriores previam toracotomias para inserir diretamente um fio e cateter de termistor no tronco pulmonar, o que por si só pode ter contribuído para o desenvolvimento do BPD-PH.

Aqui, é descrito um protocolo menos invasivo para cateterismo do coração direito via veia jugular externa, para medir diretamente a hemodinâmica pulmonar e calcular o PVR em cordeiros neonatais prematuros e a termo. A técnica fornece medições reprodutíveis de pressões vasculares pulmonares e CO que se assemelham às obtidas durante cateterismo cardíaco clínico em neonatos humanos. O protocolo melhora a utilidade translacional do modelo de Lamb pré-termo para estudos mecanicistas e testes terapêuticos pré-clínicos no BPD-PH.

Protocolo

Todos os procedimentos experimentais foram aprovados prospectivamente e realizados em conformidade com os padrões de manuseio e treinamento de animais do Comitê Institucional de Cuidado e Uso de Animais da Universidade de Utah.

1. Configuração da posição

1. Posicione o cordeiro deitado em uma tipoia e certifique-se de que o acesso vascular previamente colocado esteja funcionando (cateter venoso central umbilical ou jugular).
2. Mantenha a infusão de dexmedetomidina entre 0,2 e 1,0 mcg/kg/h para sedação e ajuste a taxa de infusão para alcançar a profundidade desejada de sedação.
3. Administre sedação e analgésia adicionais de ação mais rápida com pentobarbital (1 mg/kg/dose de emissão intravenosa) e buprenorfina (5 μg/kg/dose de emissão intravenosa) conforme necessário.
4. Raspe o pescoço direito ou esquerdo sobre a veia jugular externa e injete 0,5 mL de lidocaína a 1% subcutânea sobre o local. Esterilize o local com três esfoliantes alternados de betadine e álcool.
5. Vista luvas estéreis e equipamentos de proteção individual apropriados. Descarte todas as agulhas e outros objetos cortantes imediatamente após o uso em um recipiente aprovado.
6. Prepare um cateter Swan-Ganz com 2% de soro fisiológico heparinizado e conecte a porta distal a um transdutor de pressão para registro contínuo no LabChart.
7. Zere o transdutor de pressão.
8. Monitore a saturação de oxigênio (SpO2), pressão arterial e frequência cardíaca durante todo o procedimento. Interrompa o procedimento para permitir que os sinais vitais se estabilizem ou aborte o procedimento se SpO2 <90% por 2 minutos, frequência cardíaca <60 batimentos por minuto, ou frequência respiratória >100 respirações por minuto, apesar dos ajustes na fração de ventilador e oxigênio inalado, ou se a pressão arterial cair >15% em relação ao início do procedimento.

2. Introdução e avanço do cateter

1. Use uma lâmina 11 para fazer uma incisão de 1 cm sobre a veia jugular externa e expor o vaso.
2. Disseca a veia jugular externa e depois isole-a passando um ponto de seda 3.0 sob a veia. Use esse ponto para manter o controle proximal do vaso em caso de sangramento durante a introdução do cateter.
3. Introduza uma agulha de 18 G, 2,5 polegadas no recipiente.
4. Avance um fio-guia pela agulha usando a técnica de Seldinger.
5. Avance um introdutor de 6 Fr (cheio de soro fisiológico heparinizado) para dentro do recipiente por cima do fio guia.
6. Remova o fio-guia enquanto o introdutor permanece no lugar.
7. Suture o introdutor para garantir sua posição no recipiente a uma profundidade de aproximadamente 3,0 cm a 3,5 cm, usando a gravata de seda previamente colocada.
8. Confirme o retorno sanguíneo do introdutor por aspiração e depois lave o introdutor com soro fisiológico heparinizado.
9. Passe o cateter Swan-Ganz previamente preparado pelo introdutor e avance gradualmente enquanto monitora a forma de onda de pressão transduzida.
   NOTA: Verifique e reverifique o nivelamento e o zeramento do transdutor antes de introduzir o cateter. Pequenos erros no nivelamento do transdutor podem alterar a pressão da artéria pulmonar, PCWP, mPAP e PVR. Mesmo um erro de nivelamento de 1–2 cm pode alterar significativamente os resultados.

3. Medição de pressões e débito cardíaco (CO)

1. Avance o cateter de Swan-Ganz até que o traçado típico de pressão venosa seja substituído por um rastreamento típico da pressão do atrial direito (Figura 1). Observe que a pressão do atrio direito normalmente não chega a zero (embora isso possa ocorrer em situações de hipovolemia grave). Recorde pressões transduzidas.
2. Avance o cateter de Swan-Ganz ainda mais até que se observe um traçado típico de pressão no ventrículo direito (ventricular) (Figura 1). Observe que a pressão ventricular direita chega a zero. Recorde pressões transduzidas.
   NOTA: Artefato do chicote do cateter causado pelo movimento da ponta do cateter com o fluxo sanguíneo pode resultar em picos sistólicos espurios e altos.
3. Avance lentamente o cateter de Swan-Ganz até que seja obtido um traço arterial pulmonar. Observe que a pressão arterial da artéria pulmonar não chega a zero. Recorde pressões transduzidas.
   NOTA: Se houver dificuldade em avançar o cateter para dentro da artéria pulmonar, o balão pode ser brevemente inflado para incentivar a ponta do cateter a se mover em direção à válvula pulmonar. Outra técnica de solução de problemas é reposicionar o animal. O amortecimento excessivo da forma de onda pode ocorrer devido a dobras no tubo e produzir uma leitura de pressão falsamente baixa.
4. Avance ainda mais o cateter e enche seu balão para criar uma cunha contra a parede do vaso, permitindo a medição do PCWP. Limite a inflação do balão a um máximo de 10 s assim que a forma de onda for confirmada.
   NOTA: A inflação do balão deve ser acompanhada de uma sensação de resistência. Se não houver resistência, considere a possibilidade de o balão ter se rompido e não injete ar adicional.
5. Meça o débito cardíaco por termodiluição, consultando as instruções da máquina de débito cardíaco (os passos exatos podem variar ligeiramente dependendo do modelo utilizado).
   1. Conecte a máquina de débito cardíaco à porta do cateter Swan-Ganz.
   2. Coloque o cabo do termistor em um recipiente com água gelada.
   3. Insira a constante computacional apropriada baseada no modelo do cateter e injete a temperatura para calcular o débito cardíaco.
   4. Encha oito seringas de 5 mL com 0,9% de soro fisiológico e coloque em água gelada.
   5. Injete um cateter a frio de 3–5 mL (dependendo do modelo de cateter de Swan-Ganz utilizado) (0–5°C) via cateter.
   6. Registre o débito cardíaco da máquina.
   7. Siga as instruções da máquina de débito cardíaco para repetir a injeção a frio 5 a 6 vezes.
6. Desinche o balão e retire o cateter Swan-Ganz. Se o cateterismo cardíaco não for realizado no último dia do estudo, remova o introdutor e ligue a veia jugular externa usando pontos de seda 3.0. Monitore o animal para complicações.

Resultados

Os traços de pressão esperados a partir do átrio direito, ventrículo direito, artéria pulmonar e cunha capilar pulmonar são ilustrados na Figura 1. Ao entrar em uma veia central, o traçado de pressão deve mostrar uma forma de onda ondulante de pressão muito baixa (não mostrada na imagem). Pode haver variação respiratória. Não devem haver movimentos bruscos para cima (característico do traço arterial). Ao entrar no átrio direito, a forma de onda torna-se orga...

Discussão

A cateterização cardíaca fornece medição direta do mPAP e cálculo do CO no modelo de cordeiro prematuro da evolução do BPD-PH. O procedimento é técnico e requer equipamentos especializados, mas fornece medições precisas e reprodutíveis, razão pela qual é o procedimento diagnóstico preferido em humanos e considerado um desfecho superior para ensaios clínicos. Quando a cateterização cardíaca é realizada no modelo de cordeiro prematuro, as etapas críticas do procedimento são o avanço bem-su...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
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