Summary
Apresentamos um protocolo de criação de disfunção ventricular direita em um modelo de porco através da indução de SDRA. Demonstramos que a monitorização invasiva da esquerda e da direita de débito cardíaco ventricular usando fluxo de sondas ao redor da aorta e a artéria pulmonar, bem como medições de pressão arterial na aorta e artéria pulmonar.
Abstract
Uma das principais causas de morbidade e mortalidade em pacientes com insuficiência cardíaca é a disfunção do ventrículo direito (RV), especialmente se é devido a hipertensão pulmonar. Para uma melhor compreensão e tratamento desta doença, Monitorização hemodinâmica precisa dos parâmetros de ventrículo direito e esquerdos é importante. Por esta razão, é essencial estabelecer modelos de porco experimental de hemodinâmica cardíaca e medições para efeito de pesquisa.
Este artigo mostra a indução de SDRA usando ácido oleico (OA) e consequente disfunção ventricular direita, bem como a instrumentação de suínos e o processo de aquisição de dados que é necessário para avaliar parâmetros hemodinâmicos. Para atingir a disfunção ventricular direita, usamos ácido oleico (OA) para causar SDRA e isto acompanhado com hipertensão arterial pulmonar (HAP). Com este modelo de PAH e disfunção ventricular direita consecutiva, muitos parâmetros hemodinâmicos podem ser medidos, e carga de volume ventricular direita pode ser detectada.
Todos os parâmetros vitais, incluindo a taxa respiratória (RR), frequência cardíaca (FC) e a temperatura do corpo foram gravados ao longo de todo o experimento. Parâmetros hemodinâmicos, incluindo pressão de artéria femoral (FAP), pressão da aorta (AP), pressão de ventrículo direito (pico final sistólica, sistólica e diastólica de ventrículo direito final), pressão venosa central (PVC), pressão de artéria pulmonar (PAP) e pressão arterial esquerda (LAP) foram medidos, bem como parâmetros de perfusão, incluindo crescente fluxo da aorta (AAF) e fluxo da artéria pulmonar (PAF). Foram realizadas medidas hemodinâmicas usando transcardiopulmonary termodiluição para fornecer o débito cardíaco (CO). Além disso, o sistema de PiCCO2 (Pulse Contour cardíaca saída sistema 2) foi usado para receber parâmetros tais como a variação de volume de curso (SVV), pulso variação de pressão (PPV), bem como água extravascular pulmonar (EVLW) e o volume diastólico final global (GEDV). Nosso procedimento de controlo é adequado para detectar a disfunção ventricular direita e monitorização hemodinâmicos resultados antes e após a administração de volume.
Introduction
Disfunção ventricular direita (RV) é das principais causas de morbidade e mortalidade em pacientes com insuficiência cardíaca1, especialmente se a causa é a hipertensão pulmonar2. O RV bombeia sangue para o sistema de baixa resistência pulmonar, que é normalmente associado com alta conformidade. Portanto, o RV é caracterizada por pressão sistólica de pico baixo. Ele também gera um sexto o trabalho de curso, em comparação com o ventrículo esquerdo (LV)3. Devido ao seu músculo mais fino, o RV é muito vulnerável a uma mudança no pré e pós-carga4,5. As fases de isovolumic de contração e relaxamento durante a sístole e a diástole no trailer não são tão distintas como a LV. O exame do ventrículo direito e esquerdos parâmetros hemodinâmicos é altamente importante na terapia de criticamente doentes com coração bem aguda aflição4,7, porque falha RV aumenta significativamente a mortalidade a curto prazo 6.
Pré-carga parâmetros como a pressão venosa central (CVP) e parâmetros de pré-carga ventriculares esquerdos como pressão de encravamento capilar pulmonar (PECP) tem sido usados por um longo tempo para determinar o status do volume de pacientes. Ultimamente, ficou demonstrado que esses parâmetros sozinhos não são adequados para detectar a necessidade de um paciente de fluidos8,9,10. Reconhecendo responsividade fluida é essencial para detectar e tratar volume privação e volume de sobrecarga em pacientes com disfunção de RV. Evitando a sobrecarga de volume é essencial para diminuir a mortalidade e o tempo de permanência de unidade de terapia intensiva (UTI) nesses pacientes.
Com este estudo, estabelecemos um modelo de porco de disfunção ventricular direita consistente e replicável. Devido a sua semelhança com os humanos, é necessário estabelecer consistentes e reproduzíveis grandes animais modelos experimentais de hemodinâmica cardíaca e medições para efeito de pesquisa.
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Protocol
Este julgamento experimental em perspectiva com 21 anestesiados masculinos e femininos suínos domésticos (landrace alemão) na idade de 3-6 meses com peso entre 45-55 kg foi aprovado pela Comissão governamental sobre os cuidados e uso de animais da cidade de Hamburgo ( Reference-No. 18/17). De acordo com as diretrizes de chegada, todos os experimentos foram realizados e todos os animais receberam cuidados em conformidade com o "Guia para o cuidado e o uso de animais de laboratório" (publicação de NIH n º 86-23, 1996 revisada)11.
1. fluxo sonda calibração de dois pontos
- Coloque sondas de fluxo em água desionizada e conectar a sonda ao sistema de sonda de fluxo Transônico, colocando a ficha para o módulo de fluxo perivascular.
- Abra o software de análise de dados (ex., LabChart-8).
- Para uma calibração de dois pontos, inicie uma medição, definindo o sistema de sonda de fluxo para Zero e depois de alguns segundos a escala.
- Na janela de software análise de dados, vá para Conversão de unidades e escolher dois pontos de calibração. Marca uma linha de base para definir como zero. Em seguida, marcar uma área com 10 L/min e definido como 1 V como um valor predefinido.
- Repita o procedimento para a outra sonda.
2. calibração de cateter millar
- Antes do ajuste e calibração, pre-mergulhe a ponta do cateter na água morna da temperatura corpo estéril por 30 min.
- Conecte o cateter Millar o amplificador em ponte, colocando a ficha no módulo amplificador de ponte.
- Inicie o software de análise de dados.
- Coloque a ponta do cateter na ferramenta pneumática truncatura, defina o valor como 0 mmHg e iniciar uma medição clicando Iniciar no programa.
- Manter a medida de execução e definir a ferramenta pneumática e ajuste a 100 mmHg. Pare a medição clicando em parar.
- Executar o software de análise de dados pressionando Iniciar e pressione parar. Clique em amplificar na janela da ponte e escolher unidades. Defina a linha de base de 0 a 100 mmHg, de acordo. De acordo com o valor predefinido para a calibração que fornece o software, o cateter é agora calibrado para todas as pressões do corpo.
- Repita o procedimento para o outro cateter Millar.
3. preparação do porco
- Medicar o porco pela injeção de 20 mg/kg de Ketanest, 4 mg/kg de Azaperon e Midazolam de 0,1 mg/kg por via intramuscular e coloque uma linha IV 20 G em uma veia do ouvido.
- Adesivos de lugar ECG a sonda no peito e oxigênio na cauda.
- Administrar oxigênio puro (15 – 18 L/min) através do nariz do porco usando uma máscara e cirurgicamente, prepare-se para baixo para a traqueia.
- Colocar um laço em torno da traqueia, usar um bisturi (lâmina 11) para fazer uma incisão na traqueia e coloque um tubo de Mallinckrodt 8,5 nele por uma via aérea segura. Fixe o tubo com o loop predefinido e fechar a pele com suturas.
- Começa a anestesia com sevoflurano usando um MAC de 0,9 (em porcos adolescentes equivalentes a uma concentração de endexpiratory de 2.0%) e infusão de 0,01 mg/(kg∙h) fentanil. Iniciar ventilação mecânica com um volume corrente de 10 mL/kg, uma taxa de 14/min, e acabar com um positivo pressão expiratória (PEEP) de 7 mmHg. Defina a taxa de oxigênio inspiratória (fiO2) de 0,3. Após 10 min a profundidade da anestesia é profunda o suficiente para realizar a cirurgia com segurança. Sem elevação de RH e BP deve ser detectada.
- Manter o balanço hídrico, a taxa de volume basal de 10 cristalloid de mL/(kg∙h), usando uma bomba de infusão.
- Limpe delicadamente a pele do porco usando água de sabão. Use uma solução de desinfecção de pele contendo iodo-povidona para diminuir a contaminação da pele.
4. as medições do parâmetro vital
- Use um ultra-som para inserir um termistor de F 5 ponta de cateter arterial na artéria femoral direita, uma bainha de introdução 8 F em artéria femoral esquerda, um cateter venoso central e uma bainha de introdução 8 F na veia jugular (Figura 1).
- Lugar a colocação de cateter através de de técnica de Seldinger12.
- Coloque uma agulha no vaso alvo sob visão do ultra-som.
- Coloque um fio através da agulha no vaso, verificar a correcta colocação do fio usando o ultra-som e manter o fio no vaso durante todo o processo. Retire a agulha e coloque um dilatador sobre o fio.
- Com uma pressão suave, colocar o dilatador através da pele para o recipiente usando o fio como orientação. Retire o dilatador, colocar o cateter sobre o fio, certifique-se que a extremidade do fio é visto na extremidade do cateter e o local do cateter dentro do vaso.
- Retire o fio puxando-a delicadamente fora o cateter.
- Inserir um cateter de artéria pulmonar (PAC) 7F 8F bainha introdutora e colocá-lo no trailer. Se necessário para tomar misturado com amostras de gás do sangue venoso, introduza o PAC ainda mais o PA até uma curva de artéria pulmonar é mostrada para o monitor e puxar de volta depois de receber as amostras.
- Insira o primeiro cateter Millar-ponta do 8F introdutor na artéria femoral esquerda e colocando-o na aorta.
- Realizar uma mini laparotomia (aproximadamente 5 a 10 cm é o suficiente) acima da sínfise púbica, usando o eletrocautério para preparar até o linea alba.
- Abra o linea alba com tesoura e puxe para fora da bexiga muito suavemente.
- Colocar uma sutura em bolsa na bexiga usando uma sutura 3/0 e fazer uma incisão na bexiga com um bisturi (lâmina 11).
- Inserir um cateter urinário na bexiga, insufle o balão do cateter com água e fixe-a com a sutura em bolsa. Feche o abdômen com uma sutura 3/0.
5. cirúrgica preparação do coração
- Antes de abrir o peito aumentar o fiO2 1.0 e administrar 0,1 mg kg(-1) pancurônio inicial bolus intravenoso13.
- Execute uma esternotomia mediana.
- Use o eletrocautério para preparar até o esterno. Delicadamente, disse o esterno do tecido circundante antes dividindo o osso com uma serra oscilatória.
- Use o eletrocautério para reduzir o sangramento e selar com cera para osso esterno. Coloque um propagador de costela esternal entre as duas metades do esterno aberto e amplamente Abra o baú, tanto quanto necessário para cirurgia de torcer o punho no dispositivo.
- Abrir o pericárdio delicadamente, usando uma tesoura e pinça e corrigi-lo para a pele com uma sutura 2/0.
- Disse a pulmonar e a artéria ascendente aorta com muito cuidado para evitar sangramento. Coloque cuidadosamente as pontas de ultra-som fluxo ao redor de ambas as artérias, respectivamente (Figura 2).
- Coloque 2 suturas de sequência de caracteres de bolsa na artéria pulmonar, usando uma sutura de 5/0. Use um bisturi (lâmina 11) para fazer uma pequena incisão (aproximadamente 1 mm) no meio os cordões do ponto e coloque o Millar cateter na artéria pulmonar antes de fixá-lo (Figura 3).
- Cuidadosamente fixar o LAA e coloque 2 suturas de sequência de caracteres de bolsa dentro dele usando uma sutura 4/0. Faça uma pequena incisão e colocar um cateter venoso central para o átrio esquerdo, antes de fixá-lo usando as suturas de sequência de caracteres de bolsa (Figura 3).
- Feche o pericárdio por sutura uma luva estéril para ele, para manter a confiança de hemodinâmica (Figura 4). Executar o fechamento esternal com fios e fechar a pele com uma sutura 3/0.
6. avaliação e aquisição de dados
- Comece cada medição com 2 min de AO e medições de fluxo do PA, bem como as medições de pressão AO e PA usando o software de análise de dados, clicando o botão de Iniciar e parar no programa.
- Execute transcardiopulmonary termodiluição para fornecer o débito cardíaco (CO), bem como a variação de pressão de pulso (PPV) e variação de volume de curso (SVV) usando o sistema de PiCCO2. Para iniciar a medição, clique o TD | Iniciar.
- Consecutivos injetar 15 mL de soro fisiológico frio de 10 ° C em um termistor na linha venosa central em veia jugular por termodiluição em cada etapa de medição por três vezes.
- Tome uma amostra de gás central e arterial, venosa e mista sangue venoso após cada etapa de medição de termodiluição de transcardiopulmonary.
7. otimizando o volume
- Depois de uma medida de referência M0 (etapas 6.1 – 6.4) de todos os parâmetros, administre um volume de carga passo usando 5ml/kg de infusão coloidal (Voluven) usando uma bomba de infusão que está conectada à linha venosa central.
- Depois de 5 min de equilibração, inicie outra etapa de medição M1 (etapas 6.1 – 6.4). Se o débito cardíaco recém-gerado medido por termodiluição usando o PICCO2 sistema (ver passo 6.2-6.3) não aumenta em comparação com o CO medido anteriormente pelo menos 10%, começa outro volume carregando step (passo 7.1).
- Continue com etapas de carregamento e equilíbrio de volume até há não mais aumento no CO de mais de 10%. Agora, um status de fluido equilibrado é alcançado.
8. indução de SDRA com Disfunção Ventricular direita
- Aumente o fiO2 pelo menos 0.5 a 0.8 conforme necessário para manter uma spO2 pelo menos 90%.
- Induzir uma SDRA com disfunção ventricular direita consecutiva por infusão de ácido oleico (OA) (0,03 – 0,06 mL/kg para cerca de 2 h).
- Use a administração contínua de adrenalina usando um perfusor (3 mg de adrenalina em 50 mL de solução salina) para manter a Hemodinâmica estável. Aumente a taxa de infusão conforme necessário para manter uma pressão arterial média de 50 mmHg.
- Adicionar cálcio, magnésio e antiarrítmicos (1% Lidocain) conforme necessário durante a infusão de OA para manter um ritmo sinusal estável.
9. otimizando o volume
- Após a indução de leve a moderada SDRA, execute outra medição de todos os parâmetros (M2) completando etapas 6.1 – 6.4.
Nota: Agora, encontra-se o modelo de linha de base para as medidas hemodinâmicas na SDRA em um modelo de porco. Para outras investigações na responsividade de volume na SDRA e disfunção ventricular direita começar a reduzir a carga de volume por tomar tanto sangue como necessidade por protocolo ou aumentar o volume de carga, adicionando uma quantidade definida de infusão.
10. finalização
- Depois de terminar as medições euthanize os porcos enquanto sob anestesia por injeção de cloreto de potássio de 1mmol/kg por via intravenosa.
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Representative Results
Nosso modelo de animais mostra uma ampla variedade de parâmetros hemodinâmicos em porcos. Devido à sua semelhança no tamanho e hemodinâmica, um pode facilmente usar o exato mesmo equipamento utilizado em seres humanos para obter resultados semelhantes. No entanto, valores de anestesia são baseadas na experiência e pode mudar com base no peso / idade / tensão de porco. Um veterinário deve ser consultado para avaliar o plano anestésico.
Resultados da anterior OA induzida por modelos de (ALI) de lesão pulmonar aguda foram inconsistentes13,14,15,16. Protocolos antigos afirmou que a OA tem sido administrada misturá-lo com sangue, solução salina normal, ou puramente administra no coração, uma veia central ou uma veia periférica em doses de 0,6 – 2 mL/kg de peso corporal17,18. Tentamos todos os métodos acima e descobri que puramente administração de baixas doses de OA (0,03 – 0,06 mL/kg para cerca de 2 h) alcançou os resultados mais consistentes de SDRA sem perder quaisquer animais devido à insuficiência respiratória ou insuficiência cardíaca aguda certa de grave.
Primeiro, fomos capazes de mostrar que a infusão intravenosa de OA é um modelo fácil e bom para induzir a SDRA conforme mostrado antes. Dependendo da quantidade de OA administrado, tem-se uma ligeira a lesão pulmonar grave até morte13. Tem sido demonstrado que uma quantidade de sobre 0,1 mL/kg OA é usada principalmente para ter uma moderada ALI16,18.
Para obter uma ligeira a moderada SDRA que pode ser usada para maiores investigações, é suficiente injetar 0,03-0,06 mL/kg OA. Após a administração desta pequena quantidade de OA, o índice de oxigenação diminuiu de 516.83 ± 50.25 mmHg para 181.19 ± 32.25 mmHg (p = 0,0006) (Figura 6). A diminuição de sangue oxigenado é acompanhada de um aumento estatisticamente significativo no sangue acima de 36.71 mmHg ± 4,51 a 46.50 ± 6,87 mmHg (p = 0,008) (Figura 7).
Hipertensão pulmonar é definida como um PAP de mais de 25 mmHg, uma PECP (que é igual a pressão arterial esquerda) de ≤ 15 mmHg e uma resistência vascular pulmonar (PVR) dyn > 240 × s cm ×5 19,20,21. Há uma prevalência de cerca de 1%17 com esta doença comum em todo o mundo. O PECP reflete com precisão normal e elevado colo e vice versa18. Em nosso modelo animal de coração aberto, usamos um cateter colocado no canto esquerdo atrial para medir esse valor, porque um PAC colocado na artéria pulmonar através da sonda de fluxo pulmonar pode causar medições de fluxo incorreto (Figura 5).
Para uma medição correta e consistente especialmente do PAP, foi utilizado um cateter Millar, que é diretamente no PA e colocado na principal artéria pulmonar (MPA) cerca de 2 cm após a válvula pulmonar.
Figura 1: para gerenciamento fácil e segura das vias aéreas durante a cirurgia toda, realizar uma traqueotomia e colocação de um tubo 8.5 diretamente na traqueia. Quanto maior o diâmetro interno do tubo, melhor para a ventilação mecânica durante a SDRA. Os cateteres em veia jugular direita e ambas as artérias femoral são colocados por ultra-som usando a técnica de Seldinger. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: depois de abrir o pericárdio, empurre o RV e RAA embora levemente para melhor visualização da aorta e artéria pulmonar. Hemodinâmica deve ser acompanhada de perto durante estas etapas devido a um débito cardíaco reduzido. Disse o tecido conjuntivo do esqueleto cardíaco entre o PA e a aorta suavemente, especialmente como o PA é muito predisposto para hemorragia devido a sua parede mais fina. Escolha que o direito de porte sondas baixas forradas Crônicas (principalmente de 18-20 mm) para colocar em torno da aorta e a artéria pulmonar. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: usar uma pinça vascular para corrigir o LAA e para evitar sangramento. Para cirurgia segura e protegida, coloque duas suturas de sequência de caracteres de bolsa em torno de uma borda de LAA, fazendo uma pequena incisão e colocando o cateter no coração. Rapidamente, abra o grampo para posicionar o cateter aproximadamente 5 cm profundidade para o átrio esquerdo enquanto monitora a curva de pressão. Reposicione o cateter conforme necessário. Fixe o cateter utilizando as suturas de sequência de caracteres de bolsa. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: muito gentilmente colocou duas bolsa de suturas de sequência de caracteres para o PA Para evitar sangramento desnecessários, use um torniquete em uma das sequências de bolsa. Faça uma pequena incisão e colocar o Millar cateter na artéria pulmonar e imediatamente puxar para baixo o torniquete. Fixe-o com ambas as suturas. Impor o shell de sonda em ambas as sondas de fluxo pulmonar e vou. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: usar um patch para fechar o pericárdio. Porque a abertura do pericárdio durante cirurgia cardíaca vai junto com um aumento no CO e derrame trabalham índice, optamos por fechar o pericárdio usando um patch para manter condições hemodinâmicas similares aos antes da cirurgia,19. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6: Uma vez que aumentamos a fração de oxigênio devido a perturbação pulmonar da SDRA, o índice de oxigenação foi calculado para cada etapa de medição. Fomos capazes de ver uma diminuição de 516.83 ± 50.25 mmHg para a medição de referência (1) a 181.19 ± 32.25 mmHg (p = 0,0006) após a administração de OA (5). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 7: Juntamente com a diminuição do sangue arterial oxigenado vai um aumento estatisticamente significativo no sangue acima após a indução da SDRA. A medida de referência estava no 36.71 mmHg ± 4,51 e aumentou a 46.50 ± 6,87 mmHg (p = 0,008) após a administração de OA. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Discussion
SDRA, complicada por hipertensão pulmonar, é uma doença muito letal. Para pacientes que sofrem desta condição, mais informações sobre o tratamento são necessárias. Quando trabalhando e pesquisando com criaturas vivas, é muito importante ser tão sensível quanto possível. Neste caso é necessário reunir o máximo de informações possíveis em um experimento.
Existem alguns passos cirúrgicos críticos em um modelo de coração aberto-batendo assim. Para não usar porcos desnecessariamente, deve haver um cirurgião experiente para dissecar o esqueleto de coração entre a aorta ascendente e a artéria pulmonar, enquanto hemodinâmica são instáveis devido a pressão sobre o RV e ra Outro passo fundamental é colocar o cateter ponta Millar na artéria pulmonar. Para obter uma melhor exposição do campo cirúrgico, o trato de saída do ventrículo direito (RVOT) precisa ser empurrado muito suavemente. Com a quantidade certa de pressão, é possível ter boa visualibility e estabilidade de PA. Isto torna mais fácil dar pequenas mordidas com a sutura 5.0 e diminui o risco de sangramento de PA ou lesão.
Quando se mede a hemodinâmica, perdendo uma grande quantidade de sangue e alterando assim o hematócrito significativamente podem influenciar as medições e os resultados de20. Quando da colocação do cateter na artéria, usando um torniquete primeiro e fazendo uma pequena incisão para corrigir o cateter rapidamente poderia evitar qualquer perda de sangue. Certifique-se de que todos os pequenos sangramentos são interrompidos antes da inserção do cateter Millar, porque o eletrocautério pode danificar o cateter (conforme descrito no manual de cateteres). Após o fechamento do pericárdio e o esterno pequenas hemorragias podem acumular ao longo do tempo e causar alterações no hematócrito ou causar um Tamponamento pericárdico com mudanças significativas na hemodinâmica. Isso pode causar um encerramento do experimento.
Quando cortar a LA, um deve ter cuidado. O LA é o marcapasso do coração e pode reagir com os distúrbios do ritmo cardíaco quando tocá-lo com instrumentos de metal frios. Antes de colocar a braçadeira suavemente ao redor da LAA, administração de magnésio poderia prevenir fibrilação atrial (FA). Distúrbios do ritmo como AF têm grande impacto na hemodinâmica à esquerda, bem como o ventrículo direito21.
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Disclosures
Daniel A. Reuter é um membro do Conselho Consultivo médico de pulsão. Constantin J.C. Trepte recebeu o prêmio honorário para palestras pela Maquet. Todos os outros autores declaram sem conflitos de interesse.
Acknowledgments
Os autores têm sem agradecimentos.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Animal Bio Amp | ADInstruments | FE136 | |
| Quad BridgeAmp | ADInstruments | FE224 | |
| Power Lab 16/35 | ADInstruments | 5761-E | |
| LabChart 8.1.8 Windows | ADInstruments | ||
| Pulmonary artery catheter 7 F | Edwards Lifesciences Corporation | 131F7 | |
| Prelude Sheath Introducer 8 F | Merit Medical Systems, Inc. | SI-8F-11-035 | |
| COnfidence Cardiac Output Flowprobes | Transonic | AU-IFU-PAUProbes-EN Rev. A 4/13 | |
| Adrenalin | Sanofi | 6053210 | |
| Oleic acid | Sigma Aldrich | 112-80-1 | |
| Magnesium Verla | Verla | 7244946 | |
| Ketamin | Richter Pharma AG | BE-V433246 | |
| Azaperon | Sanochemia Pharmazeutika AG | QN05AD90 | |
| Midazolam | Roche Pharma AG | 3085793 |
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