Summary
我们提出了一个方案, 创造右心室功能障碍的猪模型诱导 ards。我们展示了使用主动脉和肺动脉周围的流动探针对左心室和右心室输出量进行侵入性监测, 以及主动脉和肺动脉的血压测量。
Abstract
心力衰竭患者发病和死亡的主要原因之一是右心室 (rv) 功能障碍, 特别是由于肺动脉高压。为了更好地了解和治疗这种疾病, 对左心室和右心室参数进行精确的血流动力学监测很重要。因此, 有必要建立心脏血流动力学的实验猪模型和测量的研究目的。
本文介绍了利用油酸 (oa) 诱导 ards 和随后的右心室功能障碍, 以及猪的仪器和数据采集过程, 需要评估血流动力学参数。为了实现右心室功能障碍, 我们使用油酸 (oa) 引起 ards, 并伴有肺动脉高压 (pah)。利用该模型可以检测 pah 和连续右心室功能障碍, 可以测量许多血流动力学参数, 并可检测右心室体积负荷。
在整个实验过程中, 包括呼吸率 (rr)、心率 (hr) 和体温在内的所有重要参数都被记录。血流动力学参数, 包括股动脉压力 (fap)、主动脉压 (ap)、右心室压力 (收缩峰值、终末期收缩期和终末期右心室压力)、中心静脉压力 (cvp)、肺动脉压 (pap) 和测量了左动脉压力 (lap) 以及包括主动脉上血流 (aaf) 和肺动脉血流 (paf) 在内的灌注参数。血流动力学测量是使用经心肺热稀释, 以提供心脏输出量 (co)。此外, picc2 系统 (脉冲轮廓心脏输出系统 2) 被用来接收参数, 如中风体积方差 (svv), 脉冲压力方差 (ppv), 以及血管外肺水 (evlw) 和全球终末期舒张体积 (gedv)。我们的监测程序适用于检测右心室功能障碍和监测体积给药前后的血流动力学结果。
Introduction
右心室 (rv) 功能障碍是心力衰竭1患者发病和死亡的主要原因, 特别是如果其根本原因是肺动脉高压 2。rv 将血液注入低阻力肺系统, 这通常与高依从性有关。因此, rv 的特点是收缩压峰值低。与左心室 (lv)3相比, 它还产生六分之一的中风工作。由于其肌肉较薄, rv 很容易受到前后负荷 4,5的变化。rv 收缩和舒张期收缩和松弛的等压相并不像 lv 中那样明显。左心室和右心室血流动力学参数的检查在急性右心窘迫危重患者的治疗中非常重要,4、7, 因为 rv 衰竭会显著增加短期死亡率6。
在确定患者体积状态方面, 使用了心脏静脉压力 (cvp) 和左心室预紧参数 (如肺毛细血管楔形压力 (pcwp) 等预紧参数。最近, 事实表明, 仅有这些参数并不适合检测患者对液体的需求 8、9、10.认识到液体反应能力对于检测和治疗 rv 功能障碍患者的体积剥夺和体积过载至关重要。避免体积超载对于降低这些患者的重症监护室 (icu) 的死亡率和停留时间至关重要。
通过这项研究, 我们建立了一个猪的右心室功能障碍模型, 是一致的和可复制的。由于它与人类的相似性, 有必要建立一致和可重复的实验大型动物模型的心脏血流动力学和测量的研究目的。
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Protocol
汉堡市动物护理和使用委员会批准了这项前瞻性的试验, 在3-6个月大的时候, 有21名麻醉的家养猪 (德国陆地), 体重在40-55 公斤之间 (编号 18/17)。根据 arrive 准则, 所有实验都按照《实验室动物护理和使用指南》 (国家卫生研究院第86-23 出版物, 1996年修订)11进行了护理。
1. 流量探头两点校准
- 将流动探头放入去离子水中, 并将探头连接到跨音速流动探针系统, 将插头插入血管周围的流动模块中。
- 打开数据分析软件 (例如, labchart 8)。
- 对于两点校准, 请通过将流量探头系统设置为零并在几秒钟后进行缩放来开始测量。
- 在数据分析软件窗口中, 转到"设备转换" 并选择两点校准。将基线标记为为零。然后, 标记具有 10 l/min 的区域, 并将其设置为 1 v 作为预设值。
- 对另一个探测器重复此过程。
2. 万级导管校准
- 在归零和校准之前, 将导管的尖端预浸泡在无菌体温温水中30分钟。
- 通过将插头插入桥式放大器模块, 将 millar 导管连接到桥放大器。
- 启动数据分析软件。
- 将导管的尖端放入气动归零工具中, 将值设置为0毫米汞柱, 并通过单击程序中的"开始"开始进行测量。
- 保持测量运行, 并将气动归零工具设置为100毫米汞柱。通过单击 "停止"停止测量。
- 按 "开始", 然后按"停止" , 运行数据分析软件。单击桥的窗口中的 "放大" , 然后选择"单位"。相应地将基准基准设置为0和100毫米汞柱。根据软件提供的校准预设值, 现在将针对所有身体压力对导管进行校准。
- 对另一个 millar 导管重复此过程。
3. 猪的制备
- 注射 20 mg/kg ketanest、4 mg/kg azaperon 和 0.1 mgkg medazolam 肌肉注射, 并将 20 g iv 线放入耳朵静脉。
- 将心电图贴纸贴在胸部, 将氧气探头贴在尾巴上。
- 使用面罩通过猪的鼻子管理纯氧 (15–18 lmmin), 并通过手术准备到气管。
- 在气管周围放置一个循环, 使用手术刀 (11 刀片) 在气管中做一个切口, 并将 8.5 mallinckrodt 管放入气管中, 以实现安全的气道。用预设的循环固定管, 用缝合线关闭皮肤。
- 开始使用己氟醚麻醉使用 mac 0.9 (在青少年猪相当于呼吸浓度为 2.0%) 和注入 0.01 mg/(kg ·h) 芬太尼。开始机械通风, 潮汐体积为 10 ml/kg, 速率为 14/min, 正端呼气压力 (peep) 为7毫米汞柱。将吸气氧率 (fio2)设置为0.3。10分钟后, 麻醉深度足够深, 可以安全地进行手术。不应检测到 hr 和 bp 的升高。
- 使用输液泵保持液底体积率为 10 mL/(k· h) 的液体平衡。
- 用肥皂水轻轻清洗猪的皮肤。使用含有聚维酮碘的皮肤消毒液, 以减少皮肤污染。
4. 重要参数测量
- 使用超声波将 5 f 热敏电阻动脉导管插入右股动脉、将 8 f 引导鞘插入左股动脉、中心静脉导管和颈静脉 8 f 引导鞘 (图 1)。
- 使用 seldinger 的技术12放置导管。
- 在超声视觉下, 将针头放入目标血管。
- 将电线穿过针头插入容器中, 使用超声波验证电线的正确位置, 并在整个过程中将电线保存在容器中。取下针头, 并将扩张器放在电线上。
- 用温和的压力, 用电线作为引导, 将扩张器通过皮肤进入容器。取出扩张器, 将导管放在电线上, 确保在导管末端看到电线的末端, 并将导管放入导管。
- 轻轻地将电线从导管中拉出, 将其拔出。
- 将7f 肺动脉导管 (pac) 插入8f 导入器护套中, 并将其放入 rv 中。如果需要采集混合静脉血气样本, 请将 pac 进一步插入 pa, 直到在监视器上显示肺动脉曲线, 并在收到样本后将其拉回。
- 将第一根 mill性导管插入左股动脉的8f 引导鞘中, 并将其放置在主动脉中。
- 在联合上方进行小型剖腹手术 (约5-10 厘米即可), 使用电烧准备到白纹。
- 用剪刀打开亚麻布, 轻轻拉出膀胱。
- 用一个用0缝合在膀胱里缝合钱包线, 用手术刀 (11 片) 在膀胱做一个切口。
- 将导尿管插入膀胱, 用水充气导管的球囊, 并使用包绳缝合将其固定。用缝合线缝合腹部。
5. 心脏的外科准备
- 在打开胸部增加fio2 到 1.0, 并给出0.1 毫克千克 (-1) 全核细胞静脉注射前 13个.
- 做胸骨切开术的中位。
- 使用电烧准备下到胸骨。在用振荡锯分割骨骼之前, 从周围的组织中轻轻解剖胸骨。
- 使用电烧减少出血, 用骨蜡密封胸骨。在打开的胸骨的两半之间放置一个胸骨肋骨摊铺机, 并通过扭动设备上的手柄, 根据手术需要广泛打开胸部。
- 用剪刀和钳子轻轻打开心包, 用2/0 缝合将其固定在皮肤上。
- 非常温和地解剖肺和动脉上升主动脉, 以避免出血。小心地将超声波流动探针分别放置在两个动脉周围 (图 2)。
- 用 \ 0 缝合线将2个钱包线缝合在肺动脉中。使用手术刀 (11 刀片), 使一个小针切口 (约1毫米) 在钱袋字符串中间, 并将米勒导管进入肺动脉, 然后再固定它 (图 3)。
- 小心地夹紧 laa, 并使用缝合线将2个钱包线缝合在其中。做一个小切口, 并将中心静脉线放置到左心房, 然后使用钱包线缝合 (图 3) 固定它。
- 通过将无菌手套缝合在心包上, 以保持血流动力学的可靠性 (图 4)。用电线进行胸骨闭合, 用缝合线缝合皮肤。
6. 评估和数据采集
- 通过使用程序中的 "开始" 和"停止" 按钮, 使用数据分析软件开始每次测量, 并使用 ao 和 pa 压力测量。
- 使用 picc2 系统进行经心肺热洗, 以提供心脏输出量 (co) 以及脉压方差 (ppv) 和中风体积方差 (svv)。要开始测量, 请单击道明开始吧, 开始吧
- 在颈静脉中心静脉线的热敏电阻中连续三次注射15ml 的10°c 冷盐水, 在每个测量步骤中进行热洗。
- 在每个心肺热稀释测量步骤后, 取一个动脉、中心静脉和混合静脉血气样本。
7. 音量优化
- 在对所有参数进行基线测量 m0 (步骤 6.1-6.4) 后, 使用连接到中心静脉线的输液泵, 使用 5 mll 千克胶体输液 (voluven) 来管理体积加载步骤。
- 平衡5分钟后, 开始另一个测量步骤 m1 (步骤 6.1–6.4)。如果使用 picco2 系统通过热稀释法测量的新产生的心脏输出量 (见步骤 6.2-6.3) 与以前测量的 co 相比没有增加至少 10%, 则开始另一个体积加载步骤 (步骤 7.1)。
- 继续进行体积加载和平衡步骤, 直到 co 的增加不会超过10%。现在, 达到了平衡的流体状态。
8. 右室功能障碍的 ards 诱导
- 根据需要将 fio2 提高到至少0.5 到 0.8, 以保持至少90% 的 spo2.
- 通过输注油酸 (oa) (0.03–0.06 ml/2 约 2小时), 产生连续右心室功能障碍的 ards。
- 使用灌注剂 (3 毫克肾上腺素在50毫升的盐水) 持续给药肾上腺素, 以保持血流动力学稳定。根据需要提高输液速率, 以保持平均动脉压力为50毫米汞柱。
- 在 oa 输注过程中, 根据需要添加钙、镁和抗心律失常药 (1% 利多卡素), 以保持稳定的窦性心律。
9. 音量优化
- 在诱导轻度至中度 ards 后, 通过完成步骤 6.1-6.4 来执行所有参数 (m2) 的另一次测量。
注: 现在, 在猪模型中的 ards 中的血流动力学测量的基线模型已设置。为了进一步研究 ards 和右心室功能障碍中的体积反应能力, 开始减少体积负荷, 根据需要根据需要服用, 或增加一定数量的输液增加体积负荷。
10. 最后确定
- 完成测量后, 在麻醉下注射1莫尔/千克氯化钾静脉注射, 对猪进行安乐死。
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Representative Results
我们的动物模型显示了猪血流动力学参数的广泛变化。由于它的大小和血流动力学相似, 人们可以很容易地使用完全相同的设备, 在人类使用, 以获得类似的结果。然而, 麻醉值是基于经验, 并可能改变的基础上, 体重/年龄/应变的猪。 应咨询兽医来评估麻醉方案。
以往 oa 诱导的急性肺损伤 (ali) 模型结果不一致 13、14、15、16。以前的协议指出, oa 已使用混合它与血液, 正常的盐水, 或纯粹给它到心脏, 中央静脉或外周静脉的剂量为 0.6–2 mll 体重17,18。我们尝试了上述所有方法, 发现纯低剂量 oa (0.03–0.06 mllgkg 约 2小时) 在不因呼吸衰竭或严重急性右衰竭而失去任何动物的情况下, 达到了 ards 最一致的结果。
首先, 我们能够证明, 静脉输注 oa 是一个简单和良好的模型诱导 ards 如前所示。根据给予 oa 的量, 你得到一个轻微到严重的肺损伤, 直到死亡13。事实表明, 约 0.1 mll 千克 oa 主要用于具有中等 ali16,18。
为了得到一个轻度至中度 ards, 可用于进一步的调查, 它是足以注入 0.03-0.06 ml/kg oa。在给出少量 oa 后, 氧合指数从516.83 ±50.25 毫米汞柱下降到181.19±32.25 毫米汞柱 (p = 0.0006) (图 6)。含氧血液的减少伴随着羧化血液的统计显著增加, 从37.71 ±4.51 毫米汞柱增加到 46.50±6.87mmhg (p = 0.008) (图 7)。
肺动脉高压的定义是超过25毫米汞柱的 pap、≤15毫米汞柱的 pcwp (等于左动脉压力) 和 240 dynxxcmcp-5 19,20, 21。全世界有大约 1% 17 的流行率与这种常见病。pcwp 准确地反映了正常和升高的 lap, 反之亦然18。在我们的心脏直视动物模型中, 我们使用放置在左心房的导管来测量此值, 因为通过肺流量探头放置在肺动脉中的 pac 可能会导致不正确的流量测量 (图 5)。
为了正确和特别一致的测量 pap, 我们使用了 millar 导管, 它直接放在 pa 中, 放置在肺动脉 (mpa) 约2厘米后的肺动脉 (mpa)。
图 1: 为了在整个手术过程中安全和方便的气道管理, 请进行气管切开术, 并将8.5 管直接放置在气管中.管内径越大, 在 ards 期间机械通气越好。采用塞尔丁格的技术, 采用超声波将右颈静脉和两股动脉的导管放置在一起。请点击这里查看此图的较大版本.
图 2: 打开心包后, 轻轻地将 rv 和 raa 推开, 以便更好地显示主动脉和肺动脉.由于心脏输出量减少, 在这些步骤中必须密切监测血流动力学。轻轻地解剖 pa 和主动脉之间的心脏骨骼结缔组织, 特别是当 pa 由于其更薄的壁非常容易出血时。选择合适尺寸的慢性内衬低探针 (主要为18–20毫米), 放在主动脉和肺动脉周围。请点击这里查看此图的较大版本.
图 3: 使用血管夹固定 laa 并避免出血.为了安全和有保障的手术, 在 laa 边缘周围放置两个钱包线, 做一个小切口, 并将导管插入心脏。快速打开夹子, 将导管放置在大约5厘米深的左心房, 同时监测压力曲线。根据需要重新定位导管。使用钱包线缝合来固定导管。请点击这里查看此图的较大版本.
图 4: 非常温和地将两个钱包线缝合到 pa 中.为了避免不必要的出血, 使用止血带在一个钱袋字符串。做一个小切口, 把米勒导管进入肺动脉, 并立即拉下止血带。用两个缝线修复它。将探针壳固定在主动脉和肺流动探针上。请点击这里查看此图的较大版本.
图 5: 使用补丁关闭心包.由于心脏手术中心包的打开伴随着 co 和中风工作指数的增加, 我们选择使用补丁来关闭心包, 以维持与手术前相似的血流动力学条件19。请点击这里查看此图的较大版本.
图 6:由于 ards 的肺损伤增加了氧分数, 因此计算了每个测量步骤的氧合指数。在 oa (5) 给药后, 我们能够从基准测量 (1) 下的516.83 ±50.25 毫米汞柱减少到181.19±32.25 毫米汞柱 (p = 0.0006)。请点击这里查看此图的较大版本.
图 7:随着氧动脉血液的减少, 在诱导 ards 后, 羧基化血液有统计学意义的增加。在 oa 给药后, 基线测量值为37.71±4.51 毫米汞柱, 增加到 46.50±6. 87 毫米汞柱 (p = 0.008)。请点击这里查看此图的较大版本.
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Discussion
ards, 加上肺动脉高压, 是一种非常致命的疾病。对于患有这种疾病的患者, 有必要提供更多关于治疗的信息。在与生物合作和研究时, 尽可能理智是非常重要的。在这种情况下, 有必要在一个实验中收集尽可能多的信息。
在这样的开放跳动的心脏模型中, 有一些关键的手术步骤。为了不不必要地使用猪, 必须有一个经验丰富的外科医生来解剖心脏骨架之间的上升主动脉和肺动脉, 而血流动力学是不稳定的, 由于对 rv 和 ra 的压力。另一个关键的步骤是将米勒尖端导管插入肺动脉。为了更好地暴露手术领域, 右心室流出道 (rvot) 需要非常温和地推开。有了适当的压力, 就有可能具有良好的视觉和稳定性。这使得它更容易采取小叮咬与5.0 缝合, 并减少 pa 出血或受伤的风险。
在测量血流动力学时, 失血过多, 从而显著改变红细胞压积, 会影响测量结果20。当将导管放入动脉时, 首先使用止血带, 并做一个非常小的切口来快速修复导管, 可以防止任何失血。确保在插入 millar 导管之前停止所有小出血, 因为电烧会损坏导管 (如导管手册中所述)。心包和胸骨闭合后, 小出血会随着时间的推移而累积, 并导致红细胞压积的变化, 或导致心包增压, 血流动力学发生显著变化。这可能会导致实验终止。
切入洛杉矶时, 一定要小心。la 是心脏的心脏起搏器, 它可以反应与心脏节律干扰时, 触摸它与冷金属仪器。在将夹子轻轻地放在 laa 周围之前, 镁的使用可以防止心房颤动 (af)。像 af 这样的节律障碍对左心室和右心室血流动力学有很大的影响。
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Disclosures
丹尼尔·路达是普迪德医疗咨询委员会的成员。康斯坦丁·特雷普特获得了 maquet 讲座的荣誉奖。所有其他作者声明没有利益冲突。
Acknowledgments
提交人没有得到任何承认。
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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