Ecocardiografia Avaliação da Função Cardíaca e Hipertensão Pulmonar em Cordeiros

Resumo

Este protocolo descreve a avaliação ecocardiográfica da estrutura, função e hipertensão pulmonar cardíaca em um modelo de Lamb de displasia broncopulmonar em evolução. O método permite a avaliação serial de doenças cardiopulmonares e pode ser aplicado a outros modelos de grandes animais de doenças cardiovasculares neonatais e adultas.

Resumo

O parto prematuro está fortemente associado à disfunção cardíaca, incluindo função ventricular comprometida e alteração da estrutura cardíaca, o que pode levar a insuficiência cardíaca progressiva e outras morbidades de curto e longo prazo. No entanto, a história natural da disfunção cardíaca em bebês prematuros não é bem definida. No modelo de cordeiro da displasia broncopulmonar com hipertensão pulmonar associada (BPD-PH), os cordeiros nascem entre 110 e 128 dias de gestação (termo completo é aproximadamente 145 dias) e ventilados mecanicamente. Os cordeiros desenvolvem complicações cardiopulmonares da prematuridade, incluindo simplificação alveolar na histologia pulmonar, característica marcante do TPB e sinais de aumento da resistência vascular pulmonar na ecocardiografia, consistente com evolução do BPD-PH. Este artigo descreve um protocolo para avaliação seriada da morfometria cardíaca e função por ecocardiografia em cordeiros prematuros e ex-prematuros (até aproximadamente dois meses de idade pós-natal). O protocolo foi desenvolvido adaptando diretrizes da Sociedade Americana de Ecocardiografia. A ecocardiografia é realizada em série em cordeiros intubados e moderadamente sedados, utilizando um sistema de ultrassom ao lado do leito. Dimensões auriculares e ventriculares, função ventricular direita e esquerda, e medições relacionadas à HP são obtidas em cada avaliação ecocardiográfica. As medições são reprodutíveis e correlacionam com o estado clínico. Esse protocolo de ecocardiografia para avaliação da estrutura e função cardíaca em cordeiros permite a caracterização do TPB-HP e a avaliação de abordagens terapêuticas.

Introdução

O modelo de Lamb da evolução da displasia broncopulmonar e hipertensão pulmonar (BPD-HP) replica tanto o estágio pulmonar do desenvolvimento quanto o ambiente de cuidados clínicos vividos por bebês prematuros na unidade de terapia intensiva neonatal (UTI neonatal). No modelo de cordeiro da evolução da BPD-PH, os cordeiros são entregues em uma faixa de idades gestacionais, desde 110 dias de gestação (fase canalicular tardia do desenvolvimento pulmonar, equivalente a 22–24 semanas de gestação) até o termo (145 dias) e ventilados mecanicamente. Cordeiros são acompanhados por até seis meses para o desenvolvimento de doença cardiopulmonar. Este modelo recapitula a fisiopatologia e a histopatologia resultantes da ventilação mecânica com gás rico em oxigênio em recém-nascidos prematuros, incluindo simplificação alveolar e septos¹ espessados. A força do modelo de cordeiro do BPD-PH é sua semelhança com os estágios de desenvolvimento pulmonar humano e o tamanho relativamente grande dos cordeiros, o que permite coletas frequentes de sangue e o uso de ferramentas clínicas importadas diretamente da^{UTI neonatal 2}. Aqui, relatamos um protocolo para ecocardiografia serial para avaliação da função cardíaca e hipertensão pulmonar (HP) em cordeiros.

O TPB-PH é uma complicação cardiopulmonar comum e significativa em sobreviventes de parto ^{prematuro 3,4,5}. Bebês nascidos em idades gestacionais e pesos de nascimento mais baixos têm maior risco de TPL e TPL-PH³. A BPD-PH ocorre quando o desenvolvimento pulmonar anormal é secundário à prematuridade e ao estresse mecânico e oxidativo leva à remodelação vascular ao longo de vários^meses. Isso contribui para o aumento da resistência vascular pulmonar, resultando em distensão no ventrículo direito e, em casos graves, falha, aumentando a morbidade e mortalidade na infância avançada^{e na primeira infância 5}.

A ecocardiografia permite a avaliação seriada não invasiva de várias características anatômicas e fisiológicas tanto dos ventrículos direito quanto esquerdo. A Sociedade Americana de Ecocardiografia publicou diretrizes para ecocardiogramas transtorácicos^{pediátricos 6,7}. Diretrizes semelhantes não existem para modelos pré-clínicos, como o modelo neonatal de cordeiro do BPD-PH. Aqui, apresentamos um protocolo de ecocardiografia modificado para o modelo neonatal de cordeiro. Embora a anatomia do tórax e do compartimento abdominal do cordeiro limite a capacidade de obter visões subcostais, as visões apical e parasternal são facilmente obtidas. Essas visões permitem uma avaliação abrangente da função cardíaca e do HP usando múltiplos parâmetros, incluindo posição do septo ventricular, tempo de aceleração da artéria pulmonar (PAAT), excursão sistólica do plano anel tricúspide (TAPSE), regurgitação tricúspide, área fracionária de mudança do ventrículo direito (VD), área fracionária de mudança (FAC) e fração de ejeção do ventrículo esquerdo (VE). Além disso, correlacionamos medições ecocardiográficas com o status clínico e os resultados de cateterismo cardíaco, validando a utilidade da ecocardiografia como método não invasivo de avaliação cardíaca no modelo de Lamb do BPD-PH.

Protocolo

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

1. Configuração do procedimento

1. Posicione o cordeiro em uma tipoia na posição deitada.
2. Posicione o ecocardiografista no lado esquerdo do cordeiro para a maioria das visões ecocardiográficas descritas neste protocolo, salvo indicação em contrário.
3. Coloque a máquina de ultrassom em direção à cabeça do sistema de bandoleira para que o ecocardiografista possa se conectar aos controles usando a mão esquerda e segurar o transdutor com a mão direita.
4. Use um assistente para ajudar a posicionar o cordeiro, com o assistente posicionado do lado oposto do cordeiro. Consulte a Figura 1 para a configuração experimental e o posicionamento do cordeiro usados para a aquisição de imagens ecocardiográficas transtorácicas.
5. Monitore a saturação de oxigênio (SpO₂), pressão arterial e frequência cardíaca durante todo o procedimento. Suspenda o procedimento para permitir que os sinais vitais se estabilizem ou aborte se SpO₂ permanecer <90% por 2 minutos, a frequência cardíaca for <60 batimentos/min, ou a frequência respiratória for >100 respirações/min apesar dos ajustes inspirados na fração de oxigênio, ou se a pressão arterial diminuir >15% em relação ao valor inicial pré-procedimento.

Figura 1. Configuração experimental para aquisição de imagem ecocardiográfica transtorácica no cordeiro. Configuração representativa demonstrando o posicionamento do cordeiro dentro da tipoia. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

2. Configuração da máquina de ultrassom

1. Registre informações do sujeito, incluindo identificadores, peso e pressão arterial (sistólica, diastólica e média).
2. Selecione o transdutor desejado. Para cordeiros, use um transdutor cardíaco de matriz faseada de 12S (5–11 MHz).
3. Selecione presets de ultrassom para imagem cardíaca, se disponíveis.
   NOTA: Mantenha condições fisiológicas consistentes (por exemplo, frequência cardíaca, status respiratório e nível de sedação) durante a aquisição ecocardiográfica, pois esses fatores podem influenciar medições derivadas do Doppler.

3. Posicionamento do cordeiro e posição do transdutor

1. A posição precisa do cordeiro e a posição do transdutor necessárias para obter as visões ecocardiográficas transtorácicas padrão podem variar dependendo da idade gestacional ao nascer, pós-natal, inflação pulmonar e distensão abdominal.
2. Comece na posição deitada, com a perna esquerda do cordeiro naturalmente dobrada contra o tórax e repousando na tipoia, expondo a axila e o tórax esquerdos por baixo. Manipule a posição do cordeiro na tipoia conforme necessário para obter a melhor visão. Se necessário, posicione o cordeiro em uma posição de decúbito lateral direito parcial a total dentro da tipoia.
3. Aplique gel ultrassônico na ponta do transdutor e na parede torácica do cordeiro para garantir a condução ideal das ondas de ultrassom.
   NOTA: As vistas descritas abaixo são tipicamente obtidas entre o 3º e o 6º espaço intercostais na face mais ventral do tórax (ou seja, em direção ao esterno).

4. Obter vistas apicais padrão

NOTA: As vistas apicais são mais facilmente obtidas em cordeiros prematuros e a termo. Em nossa experiência, à medida que cordeiros envelhecem além de 2 meses, o tórax aumenta e o ápice do coração se afasta da parede torácica, tornando essas percepções difíceis de obter a partir do tórax esquerdo.

1. Posicione o transdutor no espaço intercostal 5º–6º.
2. Aponte o transdutor em direção ao ombro direito.
3. Comece com o indicador transdutor apontando dorsalmente em direção à orelha esquerda do cordeiro.
4. Para obter a visão padrão apical de quatro câmaras (A4C), abane-se a cauda do transdutor e gire o transdutor no sentido horário ou anti-horário conforme necessário até que as margens externas máximas dos ventrículos direito e esquerdo fiquem visíveis e os átrios direito e esquerdo sem encurtamento. Na visão ótima da A4C, as válvulas tricúspide e mitral são visíveis, mas o trato de saída ventricular esquerdo (LVOT) não é (Figura 2A^)6,7.
5. Uma vez obtida a visão A4C, obtenha-se os seguintes parâmetros:
   1. Registre um ciclo de cinéleste de pelo menos 3 ciclos cardíacos (5–7 ciclos é preferível) para medir as dimensões da AR e LA, dimensões do RV, FAC do RV, avaliação subjetiva da posição septal e fração de ejeção do VE (que também requer a visão apical focada no VE em duas câmaras descrita abaixo^)6,7.
   2. Meça o TAPSE alinhando o cursor com o anel tricúspide lateral e registrando um traçado em modo^{M 6,7,8}.
   3. Meça a Excursão Sistólica do Plano Anular Mitral (MAPSE) alinhando o cursor com o anel mitral lateral e registrando um traçado em modo^{M 9}.
6. Mantendo a visão A4C, adicione Doppler colorido e obtenha os seguintes parâmetros posicionando o cursor o mais paralelo possível ao fluxo Doppler (idealmente com um ângulo de insonação de <20°):
   1. Avalie a presença de regurgitação tricúspide e a velocidade máxima colocando a caixa de região de interesse sobre a válvula tricúspide, alinhando o cursor paralelamente ao sinal de cor através da válvula tricúspide e registrando um traçado Doppler de onda^{contínua 6,7}.
   2. Avalie a presença de regurgitação mitral e a velocidade máxima colocando a caixa de região de interesse sobre a válvula mitral, alinhando o cursor paralelamente ao sinal de cor através da válvula mitral e registrando um traçado Doppler de onda^{contínua 6,7,10}.
   3. Meça as ondas de entrada E e A (razão E/A) da válvula mitral colocando a caixa de interesse da região sobre a válvula mitral, alinhando o cursor paralelamente ao sinal de cor através do fluxo de entrada da válvula mitral, posicionando a comporta da amostra nas pontas dos folíolos abertos da válvula mitral durante a diástole, e registrando um traçado Doppler de onda^{pulsada 6,7, 10}.
7. Obtenha a visão A2C focada em LV:
   1. Mantendo a visão A4C e a posição apical do transdutor, gire o transdutor no sentido anti-horário ao redor do eixo do VE (aproximadamente 45°–90°) até que o RA e o RV desapareçam e a visão A2C do LV mostrando o LV e o LA fique visível (Figura 2B).
   2. Grave um loop de cinema de pelo menos 3 ciclos cardíacos (5–7 ciclos é preferível) na visão A2C focada no VE, que é necessária para a fração de ejeção do VE pelo método ^6,7,11 de Simpson.
      NOTA: Avaliações adicionais de regurgitação mitral e entrada podem ser obtidas na visão A2C focada em LV, utilizando os métodos descritos nos Passos 4.6.2 e 4.6.3.
8. Obtenha a visão apical de cinco câmaras (A5C) focada em LVOT:
   1. Retorne à visão padrão da A4C e incline o transdutor para frente com pequenos ajustes rotacionais até que a LVOT fique visível (Figura 2C).
   2. Meça a integral de tempo de velocidade do LVOT alinhando o cursor paralelamente ao fluxo de saída do LV, posicionando o portão logo proximal ao anel da válvula aórtica e obtendo um traçado Doppler por onda pulsada para determinar o VTI do LVOT. Use VTI e diâmetro do anel da válvula aórtica (obtido no PLAX e descrito abaixo no Passo 6.2.2) para estimar o débito cardíaco (CO) do ventriculo esquerdo, conforme descrito em adultos, usando a seguinte fórmula 6,7,12,13:
      

Figura 2. Vistas representativas de ecocardiografia de eixo longo apical e paraesternal no cordeiro. (A) Vista apical padrão de quatro câmaras (A4C) no final da sístole. (B) Vista apical de duas câmaras (A2C) focada no LV, destacando o LV e o LA no final da sístole. (C) Vista apical de cinco câmaras (A5C) focada em LVOT demonstrando o trato de saída ventricular esquerdo. (D) Vista do eixo longo paraesternal (PLAX) incluindo a válvula aórtica e a aorta ascendente. Ao, aorta; LA, átrio esquerdo; VV, ventrículo esquerdo; LVOT, trato de saída ventricular esquerdo; AR, átrio direito; RV, ventrículo direito. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

5. Obter vistas de eixo curto parasternal (PSAX)

1. Coloque o transdutor entre o quarto e o quinto espaço intercostais próximos ao esterno, com o indicador orientado dorsalmente e levemente caudalmente.
2. Ajuste fino a visualização do PSAX deslizando o transdutor para longe do esterno, aplicando uma leve rotação em ambas as direções e/ou abanando a cauda do transdutor de forma craniana ou caudal até que uma visão PSAX da face e da válvula aórtica fique visível (Figura 3A).
3. Com a válvula aórtica voltada para o centro da visão, abane-se a cauda do transdutor até que o trato de saída ventricular direito (RVOT) e a artéria pulmonar (PA) fiquem visíveis (Figura 3B). Adicione Doppler colorido e obtenha o seguinte:
   1. Mede o PAAT usando Doppler colorido para avaliar a direção do fluxo e a qualidade da imagem, alinhando o cursor paralelo ao fluxo, posicionando a porta logo proximal à válvula pulmonar e obtendo um traço Doppler de onda pulsada (Figura 3D)^13,14.
   2. Avalie o ducto arterioso patente avaliando sua presença e direção do fluxo usando Doppler colorido e Doppler de onda^{pulsada 15}.
4. Retorne à visão PSAX da válvula aórtica na face e ventile a cauda do transdutor em direção à cabeça para obter a visão PSAX no nível da válvula mitral. Continue abanar até atingir o nível dos músculos papilares médios (Figura 3C).
   1. Grave um ciclo cine-loop de pelo menos 3 ciclos cardíacos (preferido 5–7 ciclos) para avaliar a posição e espessura do septo intraventricular e medir o índice de excentricidade da extremidade sistólica do ventrículo esquerdo (LVesEI) e a razão de diâmetro final sistólico VE:^{VE 6,7}.

Figura 3. Vistas representativas de ecocardiografia do eixo curto parasternal no cordeiro. (A) Vista do eixo curto parasternal ao nível da válvula aórtica. (B) Vista de eixo curto paraesternal demonstrando o trato de saída ventricular direito (RVOT) e a artéria pulmonar após o abanamento do transdutor. (C) Visão parasternal de curto eixo obtida no nível dos músculos médio-papilares. (D) Rastreamento Doppler representativo de ondas pulsadas da artéria pulmonar usado para medir o tempo de aceleração da artéria pulmonar (PAAT). Ao, aorta; AV, válvula aórtica; LA, átrio esquerdo; PA, artéria pulmonar; PAAT, tempo de aceleração da artéria pulmonar; RV, ventrículo direito; RVOT, trato de saída do ventrículo direito. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

6. Obter vistas do longo eixo parasternal (PLAX)

1. Ventile o transdutor de volta para a visão PSAX da válvula aórtica na face e gire o transdutor aproximadamente 90° para que o indicador fique posicionado cranialmente para obter uma visão PLAX (Figura 2D).
   NOTA: Balançar a cauda do transdutor expõe mais do ápice do VE, enquanto balançar a cauda caudal expõe mais do LVOT e da aorta ascendente.
   NOTA: Em qualquer uma das posições, abanar a cauda do transdutor para cima (em direção às vértebras) expõe o fluxo do VE, enquanto abanar a cauda do transdutor para baixo (em direção às pernas) expõe mais do LVOT, da válvula aórtica e da aorta ascendente.
2. Na visualização PLAX, obtenha os seguintes parâmetros:
   1. Meça a fração de encurtamento do VE alinhando o cursor perpendicular ao eixo longo do VE de modo que ele cruze o eixo menor do VE no ventrículo médio e registrando um traço em modo^{M 6,7}.
   2. Meça o diâmetro do anel da válvula aórtica otimizando a visão PLAX para visualizar o LVOT e a válvula aórtica. Grave um ciclo de pelo menos um ciclo cardíaco para medir o diâmetro do anel da válvula aórtica no ponto de dobradiça da válvula no final da sístole. Use esse valor junto com o VTI para estimar o débito cardíaco, conforme descrito^{anteriormente} 6,7,12,13.

7. Obter vistas adicionais do tórax direito

1. Obtenha visualizações adicionais de PSAX e PLAX do tórax direito conforme necessário, usando métodos semelhantes aos descritos acima.

Resultados

A maioria das visões padrão recomendadas nas diretrizes de ecocardiografia pediátrica da American Society of Echocardiography (ASE) pode ser obtida em cordeiros. As visualizações padrão A4C, A2C e A5C, incluindo o LVOT, podem ser visualizadas (Figuras 2A–2C). A visão do eixo longo parasternal, incluindo a LVOT, também é viável (Figura 2D). É possível obter um conjunto completo de visualizações paraesternais de c...

Discussão

A ecocardiografia oferece um método não invasivo para avaliar a estrutura, função e HP cardíaca em cordeiros, incluindo prematuros e ex-prematuros (até aproximadamente dois meses corrigidos para idade gestacional) com evolução do BPD-HP. Um aspecto crítico da ecocardiografia em cordeiros neonatais é o uso de um protocolo padronizado baseado em diretrizes estabelecidas e a aplicação do mesmo rigor e melhores práticas para aquisição e medição de imagem usadas clinicamente em bebês humanos....

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Phased-array cardiac transducer	GE	H44901AB	12S-RS probe; 4.5–12.0 MHz
Sling for animal positioning	Made on site from heavy-duty fabric	N/A	Used to support lamb in prone position during imaging
Ultrasound gel	Parker Laboratories, Inc.	PLI 01-08	Aquasonic 100 ultrasonic transmission gel
Ultrasound imaging system	GE	H48232DM	Vivid iq Vet v208