Summary
Presentamos un protocolo de crear disfunción ventricular derecha en un modelo de cerdo mediante la inducción de SDRA. Demostramos la monitorización invasiva del gasto cardíaco ventricular mediante flujo sondas alrededor de la aorta y la arteria pulmonar, así como mediciones de presión arterial en la aorta y la arteria pulmonar derecha e izquierda.
Abstract
Una de las principales causas de morbilidad y mortalidad en pacientes con insuficiencia cardiaca es la disfunción del ventrículo derecho (RV), especialmente si es debido a la hipertensión pulmonar. Para una mejor comprensión y tratamiento de esta enfermedad, es importante el monitoreo hemodinámico precisa de parámetros ventriculares izquierdos y derecha. Por esta razón, es esencial para establecer modelos de cerdo experimental de hemodinámica cardiaca y mediciones para fines de investigación.
Este artículo muestra la inducción del SDRA mediante el uso de ácido oleico (OA) y consecuente disfunción ventricular derecha, así como la instrumentación de los cerdos y el proceso de adquisición de datos que se necesita para evaluar parámetros hemodinámicos. Para lograr la disfunción ventricular derecha, se utilizó ácido oleico (OA) como causantes de SDRA y había acompañado de hipertensión de arteria pulmonar (PAH). Con este modelo de PAH y disfunción ventricular derecha consecutiva, pueden medir muchos parámetros hemodinámicos, y carga de volumen del ventrículo derecho puede detectarse.
Todos los parámetros vitales, incluyendo la frecuencia respiratoria (RR), frecuencia cardiaca (FC) y temperatura del cuerpo se registran a lo largo del experimento todo. Parámetros hemodinámicos como la presión de la arteria femoral (FAP), la presión aórtica (AP), la presión ventricular derecha (pico sistólico, final sistólica y presión diastólica ventricular derecha), presión venosa central (PVC), presión de arteria pulmonar (PAP) y se midieron presión arterial izquierda (vuelta) así como parámetros de perfusión incluyendo ascendente flujo aórtico (AAF) y el flujo de la arteria pulmonar (PAF). Las mediciones hemodinámicas se realizaron mediante termodilución transcardiopulmonary para proporcionar el gasto cardiaco (CO). Además, el sistema PiCCO2 (pulso contorno cardiaco salida sistema 2) se utilizó para recibir parámetros tales como la variación de volumen de movimiento (SVV), pulso variación de presión (PPV), así como agua pulmonar extravascular (EVLW) y volumen global telediastólico (GEDV). Nuestro procedimiento de control es conveniente para detectar disfunción ventricular derecha y monitoreo de resultados hemodinámicos antes y después de la administración de volumen.
Introduction
Ventrículo derecho (RV) es una causa importante de morbilidad y mortalidad en pacientes con insuficiencia cardíaca1, especialmente si la causa es la hipertensión pulmonar2. La RV bombea la sangre en el sistema pulmonar de baja resistencia, que normalmente está asociado con alto cumplimiento. Por lo tanto, la RV se caracteriza por la presión sistólica pico bajo. También genera un sexto trabajo de accidente cerebrovascular en comparación con el ventrículo izquierdo (VI)3. Debido a su músculo más delgado, la RV es muy vulnerable a un cambio en la pre y poscarga4,5. Las fases isovolumétrica de contracción y relajación durante la sístole y diástole en la RV no son tan distintas como en VI. El examen de los parámetros hemodinámicos ventriculares izquierdos y derecha es muy importante en el tratamiento de pacientes críticamente enfermos con corazón derecho agudo sufrimiento4,7, porque falta RV aumenta significativamente la mortalidad a corto plazo 6.
Precarga como la presión venosa central (CVP) y parámetros de precarga ventriculares izquierdos como presión de cuña capilar pulmonar (PCWP) se han utilizado durante mucho tiempo para determinar el estado del volumen de pacientes. Últimamente, se ha demostrado que estos parámetros solo no son adecuados para detectar la necesidad del paciente de fluidos8,9,10. Reconocimiento respuesta líquido es esencial para detectar y tratar volumen privación y volumen de la sobrecarga en pacientes con disfunción. Evitar sobrecarga de volumen es esencial para disminuir la mortalidad y la duración de la estancia de la unidad de cuidados intensivos (UCI) en estos pacientes.
Con este estudio, hemos establecido un modelo de cerdo de la disfunción ventricular derecha que es consistente y reproducible. Debido a su semejanza a los seres humanos, es necesario establecer consistente y reproducibles grandes animales modelos experimentales de hemodinámica cardiaca y mediciones para fines de investigación.
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Protocol
Este ensayo experimental prospectivo con 21 anestesiados masculinos y femeninos nacionales cerdos (landrace alemán) a la edad de 3 a 6 meses con un peso entre 45-55 kg fue aprobado por la Comisión gubernamental sobre el cuidado y uso de animales de la ciudad de Hamburgo ( Reference-No. 18/17). Según las directrices de la llegada, todos los experimentos se llevaron a cabo y todos los animales recibieron atención en el cumplimiento de la «Guía para el cuidado y uso de animales de laboratorio» (publicación de NIH No. 86-23, revisado 1996)11.
1. caudal punta de prueba de calibración de punto doble
- Poner sondas de flujo en agua desionizada y conecte la sonda al sistema de sonda de flujo transónicos colocando el enchufe en el módulo de flujo perivascular.
- Abra el software de análisis de datos (por ej., LabChart 8).
- Para una calibración de dos puntos, iniciar una medición estableciendo el sistema de sensor de flujo a cero y después de algunos segundos a escala.
- En la ventana de software de análisis de datos, vaya a la Conversión de unidades y seleccione calibración de punto doble. Marque una línea de base para fijar a cero. A continuación, marcar una zona con 10 L/min y en 1 V como un valor prefijado.
- Repita el procedimiento para la otra sonda.
2. calibración del catéter millar
- Antes de la puesta a cero y calibración, pre-moje la punta de la sonda en agua caliente de la temperatura corporal estéril durante 30 minutos.
- Conectar el catéter Millar del amplificador puente colocando el enchufe en el módulo de amplificador de puente.
- Inicie el software de análisis de datos.
- Coloque la punta del catéter en la puesta a cero de la herramienta neumática, establezca el valor en 0 mmHg e iniciar una medición haciendo clic en Inicio en el programa.
- Mantener la medición de corriente y ajustar la puesta a cero de la herramienta neumática a 100 mmHg. Haga clic en detenerpara detener la medición.
- Ejecutar el software de análisis de datos pulsando Start y pulse parar. Haga clic en la opción de amplificar en la ventana de bridge y elija unidades. Establecer la línea base de 0 y 100 mmHg, en consecuencia. Según el valor prefijado para la calibración que proporciona el software, el catéter está ahora calibrado para todas las presiones del cuerpo.
- Repita el procedimiento para el otro catéter Millar.
3. preparación del cerdo
- Medicar el cerdo por inyección intramuscular 20 mg/kg de Ketanest, 4 mg/kg de Azaperon y 0.1 mg/kg Midazolam y colocar la línea IV de 20 G en una vena de la oreja.
- Pegatinas de ECG de lugar la sonda de tórax y el oxígeno en la cola.
- Administrar oxígeno puro (15-18 L/min) a través de la nariz de cerdo usando una máscara y preparar quirúrgicamente hasta la tráquea.
- Poner un bucle alrededor de la tráquea, usar un bisturí (hoja 11) para hacer una incisión en la tráquea y coloque un tubo de Mallinckrodt 8,5 en él para una vía aérea segura. Fijar el tubo con el lazo preestablecido y cerrar la piel con suturas.
- Comenzar la anestesia con sevoflurano con una MAC de 0.9 (en cerdos adolescentes equivalentes a una concentración de endexpiratory de 2.0%) y la infusión de 0.01 mg/(kg∙h) fentanilo. Iniciar la ventilación mecánica con un volumen tidal de 10 mL/kg, una tasa de 14/min, y un positivo fin de presión espiratoria (PEEP) de 7 mmHg. Establecer la tasa inspiratoria de oxígeno (fiO2) a 0.3. Después de 10 min profundidad de la anestesia es lo suficientemente profundo como para realizar la cirugía con seguridad. No debe detectarse ninguna elevación de HR y BP.
- Mantener el equilibrio flúido en el índice de volumen basal de 10 cristalloid de mL/(kg∙h) con una bomba de infusión.
- Limpie suavemente la piel de cerdo utilizando agua jabonosa. Utilice una solución de desinfección de la piel con povidona-yodo para reducir la contaminación de la piel.
4. mediciones de parámetro vital
- Usar un ultrasonido para insertar un termistor F 5 punta catéter arterial en la arteria femoral derecha, un introductor de F 8 a la izquierda de la arteria femoral un catéter venoso central y un introductor F 8 en la vena yugular (figura 1).
- Lugar la colocación del catéter con técnica de Seldinger12.
- Coloque una aguja en el recipiente de destino bajo visión de ecografía.
- Ponga un alambre a través de la aguja en el recipiente, verificar la colocación correcta del alambre mediante ecografía y mantener el alambre en el recipiente a lo largo de todo el procedimiento. Retire la aguja y colocar un dilatador sobre el alambre.
- Con una ligera presión, coloque el dilatador a través de la piel en el recipiente con el alambre como una guía. Retire el dilatador, colocó el catéter en el cable, asegúrese de que el extremo del alambre es visto en el extremo del catéter y el lugar del catéter dentro del vaso.
- Retire el cable tirando suavemente de la sonda.
- Insertar un catéter de arteria pulmonar de 7F (PAC) en el introductor 8F y colóquelo en la RV Si es necesario para tomar la mezcla de muestras de gas de sangre venosa, inserte el PAC más el PA hasta que una curva de arteria pulmonar se muestra en el monitor y tire atrás después de recibir las muestras.
- Inserte el catéter con punta de Millar primer 8F introductor en la arteria femoral izquierda y colocándola en la aorta.
- Realizar una mini laparotomía (aproximadamente 5-10 cm es suficiente) por encima de la sínfisis utilizando el electrocauterio para preparación a la linea alba.
- Abrir la linea alba con unas tijeras y extraer la vejiga muy suavemente.
- Poner una sutura de cadena del monedero en la vejiga mediante una sutura 3/0 y realizar una incisión en la vejiga con un bisturí (hoja 11).
- Inserte un catéter urinario en la vejiga, inflar el balón del catéter con agua y fijarlo con la sutura en jareta. Cerrar el abdomen con una sutura 3/0.
5. quirúrgico preparación del corazón
- Antes de abrir el pecho aumentando la fiO2 1.0 y administrar por vía intravenosa bolo inicial de 0,1 mg kg(-1) pancuronio13.
- Realizar un sternotomy mediano.
- Utilizar el electrocauterio para rectificado hasta el esternón. Disecar cuidadosamente el esternón del tejido circundante antes de dividir el hueso con una sierra oscilante.
- Utilizar el electrocauterio para reducir el sangrado y sellar el esternón con la cera de hueso. Coloque un separador esternal de la costilla entre las dos mitades del esternón abierto y abrir ampliamente el pecho tanto como necesario para la cirugía girando la manija en el dispositivo.
- Abrir el pericardio con cuidado usando tijeras y pinzas y fijarla a la piel con una sutura 2/0.
- Diseccionar la pulmonar y la arteria ascendente aorta muy suavemente para evitar sangrado. Con cuidado coloque las sondas de ultrasonido flujo en ambas arterias, respectivamente (figura 2).
- Coloque 2 suturas de cadena del monedero en la arteria pulmonar mediante una sutura 5/0. Utilice un bisturí (hoja 11) para hacer una pequeña incisión (de aproximadamente 1 mm) en medio de las secuencias del monedero de la puntada y coloque el catéter Millar en la arteria pulmonar antes de fijación (figura 3).
- Cuidadosamente la OAI de la abrazadera y 2 suturas de cadena monedero en utilizando una sutura 4/0. Hacer una pequeña incisión y colocar una vía venosa central en la aurícula izquierda antes de fijar con las suturas de cadena del monedero (figura 3).
- Cerrar pericardio suturando un guante estéril sobre el mismo, para mantener la hemodinamia confiable (figura 4). Realizar el cierre esternal con alambres y cerrar la piel con una sutura 3/0.
6. evaluación y adquisición de datos
- Iniciar cada medida con 2 min de AO y mediciones del flujo de PA, así como mediciones de presión AO y PA utilizando el software de análisis de datos haciendo clic en el botón de arranque y parada en el programa.
- Realizar transcardiopulmonary de termodilución para proporcionar el gasto cardiaco (CO) así como variación de la presión de pulso (PPV) y variación de volumen de movimiento (SVV) mediante el sistema PiCCO2. Para iniciar la medición, haga clic en el TD | Inicio.
- Consecutiva inyectan 15 mL de solución salina fría de 10 ° C en un termistor en la línea venosa central en la vena yugular tres veces para termodilución en cada paso de la medida.
- Tomar una muestra de gas arterial, central venoso y mezcla la sangre venosa después de cada paso de medición de termodilución transcardiopulmonary.
7. optimización de volumen
- Después de una inicial medición M0 (pasos 6.1-6.4) de todos los parámetros, administrar un volumen de carga del paso utilizando 5 mL/kg de infusión coloidal (Voluven) usando una bomba de infusión que está conectada a la línea venosa central.
- Después de 5 minutos de conseguir el equilibrio, empieza otro paso de medición M1 (pasos 6.1-6.4). Si el recién generado gasto cardíaco medido por termodilución mediante el PICCO2 sistema (consulte el paso 6.2-6.3) no aumenta en comparación con el CO anteriormente medido por al menos 10%, iniciar otro volumen de carga (paso 7.1).
- Continuar con pasos de volumen de carga y equilibrado hasta que hay no más aumento de CO de más del 10%. Ahora, se llega a un estado líquido equilibrado.
8. inducción del SDRA con disfunción Ventricular derecha
- Incrementar la fiO2 a menos de 0,5 a 0,8 según sea necesario para mantener una spO2 de al menos 90%.
- Inducir a un SDRA consecutivos disfunción ventricular derecha por infusión de ácido oleico (OA) (0.03 – 0.06 mL/kg por aproximadamente 2 h).
- Utilice la administración continua de adrenalina mediante un perfusor (3 mg de adrenalina en 50 mL de solución salina) para mantener hemodinamia estable. Aumentar la velocidad de infusión según lo requerido para mantener una presión arterial media de 50 mmHg.
- Añadir calcio, magnesio y antiarrítmicos (1% lidocaína) como sea necesario durante la infusión de OA para mantener un ritmo sinusal estable.
9. optimizar el volumen
- Después de la inducción de leve a moderada ARDS, realizar otra medición de todos los parámetros (M2) al completar pasos 6.1-6.4.
Nota: Ahora, se establece el modelo de referencia para la medición hemodinámica en SDRA en un modelo de cerdo. Para más investigación sobre sensibilidad volumen en SDRA y disfunción ventricular derecha comience a reducir la carga de volumen por tomar tanta sangre como necesidad por protocolo o aumentar el volumen de carga mediante la adición de una cantidad definida de la infusión.
10. finalización
- Después de terminar las mediciones eutanasia los cerdos mientras que bajo anestesia mediante la inyección de cloruro de potasio de 1mmol/kg por vía intravenosa.
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Representative Results
Nuestro modelo animal muestra una amplia variedad de parámetros hemodinámicos en cerdos. Debido a su similitud en tamaño y hemodinámica, fácilmente se puede utilizar el mismo equipo exacto según lo utilizado en seres humanos para obtener resultados similares. Sin embargo, valores de anestesia se basan en la experiencia y puede cambiar en base a peso / edad / tensión del cerdo. Un veterinario debe consultarse para evaluar plan anestésico.
Resultados de la anterior OA inducida por modelos de pulmonar aguda (ALI) de lesiones fueron inconsistentes13,14,15,16. Protocolos anteriores declaró que los OA se ha administrado mezclado con sangre, solución salina normal, o puramente administrarla en el corazón, una vena central o en una vena periférica, en dosis de 0.6 a 2 mL/kg peso corporal17,18. Hemos intentado todos los métodos anteriores y descubrió que dosis bajas puramente administradora de OA (0.03 – 0.06 mL/kg por aproximadamente 2 h) logró los resultados más consistentes del SDRA sin perder los animales debido a insuficiencia respiratoria o insuficiencia cardíaca derecha aguda severa.
En primer lugar, hemos sido capaces de demostrar que la infusión intravenosa de la OA es un modelo fácil y bueno para inducir el SDRA como mostramos antes. Dependiendo de la cantidad de OA administrado, uno obtiene una leve lesión pulmonar severa hasta la muerte13. Se ha demostrado que una cantidad de alrededor de 0,1 mL/kg OA se utiliza sobre todo para tener un moderado ALI16,18.
Para obtener un suave a la SDRA moderado que puede ser utilizado para Investigaciones ulteriores, es suficiente inyectar 0,03-0.06 mL/kg OA. Después de la administración de esta pequeña cantidad de OA, el índice de oxigenación disminuyó de 516.83 mmHg ± 50.25 a 181.19 ± 32,25 mmHg (p = 0.0006) (figura 6). La disminución de la sangre oxigenada se acompaña con un aumento estadísticamente significativo en la sangre de carboxylated de 36.71 mmHg ± 4.51 a 46.50 ± 6.87 mmHg (p = 0,008) (figura 7).
La hipertensión pulmonar se define como un PAP de más de 25 mmHg, una PCWP (que es igual a la presión arterial izquierda) ≤ 15 mmHg y una resistencia vascular pulmonar (PVR) > 240 dyn × s × cm−5 19,20,21. Hay una prevalencia de alrededor del 1%17 con esta enfermedad común en todo el mundo. El PCPE refleja con precisión normal y elevada vuelta y vice versa18. En nuestro modelo animal a corazón abierto, utilizamos un catéter colocado en la izquierda atrial para medir este valor, ya que un PAC colocada en la arteria pulmonar a través de la sonda de flujo pulmonar puede causar mediciones del flujo incorrecto (figura 5).
Para una medición correcta y sobre todo consistente de la PAP, se utilizó un catéter Millar, que se pone directamente en el PA y colocado en la arteria pulmonar principal (MPA) cerca de 2 cm después de la válvula pulmonar.
Figura 1: para la administración fácil y segura la vía aérea durante la cirugía todo, realizar una traqueotomía y la colocación de un tubo 8,5 directamente en la tráquea. Cuanto mayor sea el diámetro interno del tubo, mejor será para la ventilación mecánica en ARDS. Se colocan los catéteres en la vena yugular derecha y en ambas arterias femorales por ultrasonido mediante técnica de Seldinger. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: después de abrir el pericardio, empuje la RV y RAA lejos suavemente para mejor visualización de la aorta y la arteria pulmonar. Hemodinámica debe ser supervisada de cerca durante estos pasos debido a un gasto cardiaco disminuido. Disecar el tejido conectivo del esqueleto cardiaco entre el PA y la aorta, especialmente cuando el PA está muy predispuesto hacia el sangrado debido a su pared más delgada. Elegir que el derecho tamaño crónica alineados bajo las puntas de prueba (sobre todo de 18-20 mm) para poner alrededor de la aorta y la arteria pulmonar. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: utilizar una pinza vascular para fijar el LAA y para evitar hemorragia. Para una cirugía segura, coloque dos suturas de la cadena del monedero alrededor un borde del LAA, haciendo una pequeña incisión y colocar el catéter en el corazón. Rápidamente Abra la pinza para colocar el catéter aproximadamente de 5 cm en el atrio izquierdo mientras la curva de presión. Vuelva a colocar el catéter según sea necesario. Fijar el catéter con las suturas de cadena del monedero. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: muy suavemente poner monedero dos suturas de cadena en el PA Para evitar el sangrado innecesario, use un torniquete en una de las secuencias del monedero. Hacer una pequeña incisión y poner el catéter Millar en la arteria pulmonar y baje inmediatamente el torniquete. Fijarlo con dos suturas. Imponer la cáscara de la sonda en ambas puntas de prueba de flujo aortal y pulmonar. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: utilizar un parche para cerrar pericardio. Debido a apertura de pericardio durante la cirugía cardíaca va junto con un aumento en CO y movimiento trabajo índice, decidimos cerrar el pericardio mediante un parche para mantener condiciones hemodinámicas similares a las que antes de la cirugía19. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6: Ya que hemos aumentado la fracción de oxígeno debido a la alteración pulmonar de la SDRA, se calculó el índice de oxigenación para cada paso de medición. Pudimos ver una disminución de 516.83 ± 50.25 mmHg en la medición de línea de base (1) a 181.19 ± 32,25 mmHg (p = 0.0006) después de la administración de OA (5). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 7: Junto con la disminución de la sangre arterial oxigenada va un aumento estadísticamente significativo de carboxylated sangre después de la inducción del SDRA. La medición basal fue 36.71 mmHg ± 4.51 y aumentó a 46.50 ± 6.87 mmHg (p = 0,008) después de la administración de la OA. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
SDRA, complicada por hipertensión pulmonar, es una enfermedad muy mortal. Para pacientes que sufren de esta condición, más información acerca de tratamiento es necesario. Cuando trabajando e investigando con los seres vivos, es muy importante ser tan razonable como sea posible. En este caso es necesario reunir tanta información como sea posible en un experimento.
Hay algunos pasos quirúrgicos fundamentales en un modelo de centro abierto-paliza como esta. Para no utilizar innecesariamente los cerdos, debe ser un cirujano experimentado para disecar el esqueleto del corazón entre la aorta ascendente y la arteria pulmonar y hemodinámica son inestables debido a la presión en la RV y la RA. Otro paso fundamental es poner el catéter con punta de Millar en la arteria pulmonar. Para obtener una mejor exposición del campo quirúrgico, el tracto de salida de ventrículo derecho (RVOT) necesita ser empujado lejos muy suavemente. Con la cantidad correcta de presión, es posible tener buena visualibility y estabilidad del PA. Esto hace más fácil a tomar pequeños bocados con la sutura 5.0 y disminuye el riesgo de PA sangrado o lesiones.
La medición hemodinámica, perdiendo una gran cantidad de sangre y así cambiar significativamente el hematocrito pueden influir en las mediciones y los resultados20. Al colocar el catéter en la arteria, usando primero un torniquete y hacer una incisión muy pequeña para fijar el catéter rápidamente podría evitar cualquier pérdida de sangre. Asegúrese de que todos los bleedings pequeñas son detenidos antes de la inserción del catéter Millar, electrocauterización puede dañar el catéter (como se describe en el manual de catéteres). Después del cierre del pericardio y el esternón bleedings pequeñas puede acumular con el tiempo y causar cambios en el hematocrito o causa un taponamiento con cambios significativos en la hemodinámica. Esto podría causar una interrupción del experimento.
Al cortar en la LA, uno debe tener cuidado. El LA es el marcapasos del corazón y puede reaccionar con alteraciones del ritmo cardiaco al tocar con instrumentos de metal frío. Antes de poner la abrazadera suavemente alrededor de la LAA, la administración de magnesio podría prevenir la fibrilación auricular (FA). Alteraciones del ritmo como AF tienen gran impacto en la hemodinámica ventricular derecha izquierda, así como21.
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Disclosures
Daniel A. Reuter es un miembro del Consejo Asesor médico de pulsión. Constantin J.C. Trepte ha recibido el premio honorífico para conferencias de Maquet. Otros autores no declaran conflictos de interés.
Acknowledgments
Los autores no tienen ninguna agradecimientos.
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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