Summary
אנו מציגים פרוטוקול כדי לגרום פנוטיפ אי ספיקת לב ימנית חריפה במודל בעלי חיים גדול עם יתר לחץ דם ריאתי כרוני. מודל זה יכול לשמש כדי לבדוק התערבויות טיפוליות, לפתח מדדי לב נכון או כדי לשפר את ההבנה של פתולוגיה אי ספיקת לב ימנית חריפה.
Abstract
ההתפתחות של אי ספיקת לב ימנית חריפה (ARHF) בהקשר של יתר לחץ דם ריאתי כרוני (PH) קשורה לתוצאות גרועות לטווח קצר. פנוטיפינג מורפולוגי ותפקודי של החדר הימני הוא בעל חשיבות מיוחדת בהקשר של פשרה המודינמית בחולים עם ARHF. כאן, אנו מתארים שיטה כדי לגרום ARHF במודל בעלי חיים גדול שתואר בעבר של PH כרונית, וכדי פנוטיפ, באופן דינמי, פונקציית חדר ימין באמצעות שיטת תקן הזהב (כלומר, לולאות PV נפח לחץ) ועם שיטה לא פולשנית זמינה קלינית (כלומר, אקוקרדיוגרפיה). PH כרוני הוא המושרה לראשונה חזירים על ידי קשירת עורק הריאות השמאלי ותסחיף האונה התחתונה הימנית עם דבק ביולוגי פעם בשבוע במשך 5 שבועות. לאחר 16 שבועות, ARHF מושרה על ידי טעינת נפח רצופה באמצעות תמיסת מלח ואחריו תסחיף ריאתי איטרטיבי עד היחס של לחץ ריאתי סיסטולי על לחץ מערכתי מגיע 0.9 או עד הלחץ המערכתי הסיסטולי יורד מתחת 90 מ"מ כספית. המודינמיקה משוחזרת עם עירוי dobutamine (מ 2.5 מיקרוגרם / קילוגרם / דקה ל 7.5 מיקרוגרם / קילוגרם / דקה). לולאות PV ואקוקרדיוגרפיה מבוצעות במהלך כל תנאי. כל תנאי דורש כ -40 דקות עבור אינדוקציה, ייצוב המודינמי ורכישת נתונים. מתוך 9 בעלי חיים, 2 מתו מיד לאחר תסחיף ריאתי ו -7 השלימו את הפרוטוקול, הממחיש את עקומת הלמידה של המודל. המודל גרם לעלייה של פי 3 בלחץ העורק הריאתי הממוצע. ניתוח לולאת PV הראה כי צימוד פיתום-עורקי נשמר לאחר טעינת נפח, ירד לאחר תסחיף ריאתי חריף ושוחזר עם dobutamine. רכישות אקוקרדיוגרפיות מותר לכמת פרמטרים חדריים ימניים של מורפולוגיה ותפקוד באיכות טובה. זיהינו נגעים איסכמיים בחדר הימני במודל. המודל יכול לשמש כדי להשוות טיפולים שונים או כדי לאמת פרמטרים לא פולשניים של מורפולוגיה בחדר הימני ותפקוד בהקשר של ARHF.
Introduction
אי ספיקת לב ימנית חריפה (ARHF) הוגדרה לאחרונה כתסמונת מתקדמת במהירות עם גודש מערכתי הנובע ממילוי חדר ימני לקוי (RV) ו/או תפוקת זרימת קרוואנים מופחתת1. ARHF עלול להתרחש במספר מצבים כגון אי ספיקת לב בצד שמאל, תסחיף ריאתי חריף, אוטם שריר לב חריף או יתר לחץ דם ריאתי (PH). במקרה של PH, הופעת ARHF קשורה לסיכון של 40% לתמותה לטווח קצר או השתלת ריאות דחופה2,3,4. כאן, אנו מתארים כיצד ליצור מודל בעלי חיים גדול של ARHF בסביבה של יתר לחץ דם ריאתי כרוני וכיצד להעריך את החדר הימני באמצעות אקוקרדיוגרפיה ולולאות נפח לחץ.
תכונות פתופיזיולוגיות של ARHF כוללות עומס יתר של לחץ קרוואנים, עומס יתר בנפח, ירידה בתפוקת הקרוואנים, עלייה בלחץ ורידי מרכזי ו/או ירידה בלחץ המערכתי. ב PH כרונית, יש עלייה ראשונית התכווצות קרוואנים המאפשרת לשמר את תפוקת הלב למרות העלייה בהתנגדות כלי הדם הריאתיים. לכן, בהקשר של ARHF על PH כרונית, החדר הימני יכול ליצור לחצים כמעט isosystemic, במיוחד תחת תמיכה inotropic. יחד, ARHF על PH כרונית ושיקום המודינמי עם אינוטרופים להוביל להתפתחות של נגעים איסכמיים קרוואנים חריפים, כפי שתואר לאחרונה במודל החי הגדול שלנו 5. העלייה באינוטרופים יוצרת ביקוש אנרגטי מוגבר שעלול לפתח עוד יותר נגעים איסכמיים, ולבסוף להוביל להתפתחות של תפקוד לקוי של איברי קצה ותוצאות קליניות גרועות. עם זאת, אין קונצנזוס על איך לנהל חולים עם ARHF על PH, בעיקר לגבי ניהול נוזלים, inotropes ואת התפקיד של תמיכה במחזור הדם חוץ גשמי. כתוצאה מכך, מודל בעלי חיים גדול של אי ספיקת לב ימנית חריפה עשוי לעזור לספק נתונים פרה-קליניים על ניהול קליני ARHF.
כצעד ראשון לכימות התגובה לטיפול, יש צורך בשיטות פשוטות וניתנות לשחזור כדי פנוטיפ החדר הנכון. עד כה, אין קונצנזוס על איך פנוטיפ טוב יותר מורפולוגיה קרוואנים ותפקוד של חולים עם ARHF. השיטה הסטנדרטית לזהב להערכת התכווצות הקרוואנים (כלומר, יכולת מהותית להתכווץ) והצימוד הפיתום-עורקי (כלומר, התכווצות מנורמלת על ידי עומס חדרי; אינדקס של הסתגלות חדרית) היא ניתוח של לולאות נפח לחץ (PV). שיטה זו היא פולשנית פעמיים מכיוון שהיא דורשת צנתור לב ימין וירידה חולפת בטעינת קרוואנים באמצעות בלון המוחדר לוונה קאווה הנחותה. בפרקטיקה הקלינית, יש צורך בשיטות לא פולשניות וחוזרות על עצמן כדי להעריך את החדר הימני. תהודה מגנטית לבבית (CMR) נחשבת לתקן הזהב להערכה לא פולשנית של החדר הימני. בחולים עם ARHF על PH כרוני המנוהלים ביחידה לטיפול נמרץ (טיפול נמרץ), השימוש ב- CMR עשוי להיות מוגבל בגלל מצבו המודינמי הלא יציב של המטופל; יתר על כן, הערכות CMR חוזרות ונשנות, מספר פעמים ביום, כולל בלילה, עשויות להיות מוגבלות בגלל עלותו וזמינותו המוגבלת. לעומת זאת, אקוקרדיוגרפיה מאפשרת מורפולוגיה של קרוואנים לא פולשניים, ניתנים לשחזור ובעלות נמוכה והערכות תפקוד בחולי טיפול נמרץ.
מודלים גדולים של בעלי חיים הם אידיאליים לביצוע מחקרים פרה-קליניים המתמקדים בקשר בין פרמטרים המודינמיים פולשניים לבין פרמטרים לא פולשניים. האנטומיה הגדולה של החזיר הלבן קרובה לבני אדם. כתוצאה מכך, רוב הפרמטרים האקוקרדיוגרפיים המתוארים בבני אדם ניתנים לכימות בחזירים. כמה וריאציות קלות קיימות בין לב אדם וחזיר שיש לקחת בחשבון עבור מחקרים אקוקרדיוגרפיים. חזירים מציגים דקסטרוקרדיה חוקתית וסיבוב מעט נגד כיוון השעון של ציר הלב. כתוצאה מכך, הנוף האפוי בן 4 החדרים הופך לנוף אפיקלי של 5 תאים והחלון האקוסטי ממוקם מתחת לנספח ה-xiphoid. בנוסף, ציר ארוך וקצר תצוגות חלונות אקוסטיים ממוקמים בצד ימין של עצם החזה.
כאן, אנו מתארים שיטה חדשנית כדי לגרום ARHF במודל בעלי חיים גדול של PH תרומבואמבולי כרוני כדי לשחזר המודינמי באמצעות dobutamine. אנו מדווחים גם נגעים איסכמיים קרוואנים הנמצאים במודל בתוך 2−3 שעות לאחר שיקום המודינמי עם dobutamine. יתר על כן, אנו מתארים כיצד לרכוש RV PV-לולאות ופרמטרים RV echocardiographic בכל תנאי מתן תובנות על השינויים הדינמיים במורפולוגיה RV ותפקוד. כמו המודל החייתי הגדול של PH תרומבואמבולי כרוני ושיטות לולאת PV תוארו בעבר6, קטעים אלה יתוארו בקצרה. כמו כן, דיווחנו על תוצאות של הערכות אקוקרדיוגרפיות אשר נחשבות קשות פוטנציאלית במודלים חזיריים. אנו נסביר את השיטות להשגת אקוקרדיוגרפיה חוזרת במודל.
המודל של ARHF על PH כרונית שדווח במחקר זה יכול לשמש כדי להשוות אסטרטגיות טיפוליות שונות. השיטות של פנוטיפינג קרוואנים ניתן להשתמש במודלים אחרים של בעלי חיים גדולים המחקים מצבים רלוונטיים קלינית כגון תסחיף ריאתי חריף7, אוטם שריר הלב RV8, תסמונת מצוקה נשימתית חריפה9 או אי ספיקת לב ימנית הקשורה לאי ספיקת חדר שמאל10 או תמיכה במחזור הדם המכני בחדר שמאל11.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
המחקר עמד בעקרונות הטיפול בבעלי חיים במעבדה על פי האגודה הלאומית למחקר רפואי ואושר על ידי הוועדה האתית המקומית לניסויים בבעלי חיים בבית החולים מארי לנלונג.
1. PH טרומבומבולי כרוני
- לגרום PH תרומבואמבולי כרוני כפי שתואר בעבר 6,12.
- בקצרה, לגרום מודל של PH תרומבו-תסחיף כרוני בסביבות 20 ק"ג חזירים לבנים גדולים (sus scrofa). בצע קשירה של קשירת עורק הריאות השמאלית דרך בית החזה השמאלי בשבוע 0 (קרום הלב סגור); ולבצע אמבוליזציה שבועית של עורק הריאות של האונה התחתונה הימנית (0.2 מ"ל עד 0.4 מ"ל בשבוע) עם פתרון מעורב המורכב עם 1 מ"ל של דבק רקמות רכות כולל N-butyl-2-2-cyanoacrylate ו 2 מ"ל של צבע ניגודיות שומנים (lipiodol) במשך 5 שבועות.
- בצע כריתת קסייפוידטומיה בשבוע 0 בזמן קשירת עורק הריאות השמאלי כדי לשפר את היתכנות אקוקרדיוגרפיה. כדי לעשות זאת, לבצע חתך אורך 4 ס"מ מול תהליך xiphoid. הסר את תהליך xyphoid באמצעות סכין diathermy. סגור את התוכנית התת עורית ואת העור עם תפר פועל.
- בצע תסחיף ריאתי נוסף של האונה התחתונה הימנית התחתונה בשבוע 10 באמצעות אותו פרוטוקול המוסבר לעיל (שלב 1.2).
- בצע את אינדוקציה ARHF (סעיף 6) מודל 6 שבועות לאחר אמבוליזציה האונה התחתונה הימנית האחרונה (שבוע 16) על מנת למנוע נגעים לב ימין חריפים הנגרמים על ידי תסחיף ריאתי חריף.
הערה: ניתן להשתמש במודלים בעלי חיים גדולים אחרים של אי ספיקת לב ימנית, או שניתן לגרום לתנאים פתולוגיים אחרים במודל PH כרוני-תרומבומבולי.
2. מיקום בעלי חיים ומיקומי קטטר
- בצע הרדמה כללית כפי שתואר בעבר6.
- בקצרה, תן לחיה לצום במשך 12 שעות. לאחר מכן לבצע הזרקה תוך שרירית של קטמין הידרוכלוריד (30 מ"ג/ק"ג) עבור premedication. בצע בולוס תוך ורידי של פנטניל (0.005 מ"ג /ק"ג), Propofol (2 מ"ג / קילוגרם) ו cisatracurium (0.3 מ"ג / קילוגרם) דרך הווריד דרך וריד האוזן לצנרר באופן לא סלקטיבי החזיר עם 7 בדיקה צרפתית.
- שמור על הרדמה כללית עם 2% איזופלוריין בשאיפה, עירוי מתמשך של פנטניל (0.004 מ"ג/ק"ג) ופרופופול (3 מ"ג/ק"ג).
- לאחר אינדוקציה הרדמה כללית, למקם את החזיר על גבו עם הרגליים הקדמיות שלה במצב מעט להתפשט כדי לאפשר רכישה אקוקרדיוגרפית parasternal (סעיף 3).
- הנח את האלקטרודות של ההתקן על הידיים והרגליים (אקוקרדיוגרפיה, תחנת עבודה לרכישות המודינמיות) לפני מיקום השדות הסטריליים.
- מניחים נדן 8-צרפתי לתוך וריד הצוואר באמצעות שיטת סלדינגר13.
- הכניסו צנתר IV 18 G (1.3 מ"מ x 48 מ"מ) לתוך וריד הצוואר.
- בצע נקב מלעורי על הקו האמצעי ב 2 ס"מ מעל המנובריום עם כיוון 45°.
- לאחר קבלת ריפלוקס ורידים, הכנס חוט מדריך לצנתר (0.035 אינץ ' / 0.089 מ"מ, 180 ס"מ, זוויתי).
- ודא את המיקום הנכון של guidewire לתוך vena cava מעולה עם פלואורוסקופיה ולהיפטר נדן 8-צרפתי על guidewire לתוך vena cava מעולה.
הערה: חוט המדריך ממוקם כראוי כאשר הוא עובר דרך הוורידים הנחותים לאורך הגבול הימני של עמוד השדרה.
- הכניסו צנתר IV 18 G (1.3 מ"מ x 48 מ"מ) לתוך וריד הצוואר.
- בצע חלוקה של כלי הירך הימניים כדי להכניס קטטר מלא נוזל לתוך עורק הירך הימני לניטור לחץ מערכתי מתמשך צנתר התרחבות בלון לתוך הווריד התחתון דרך הווריד הירך כדלקמן כדלקמן.
- בצע חתך רוחבי של 4 ס"מ במפשעה.
- מניחים מפסק בקמן ומחלקים את הפנים הקדמיות של וריד הירך ושל עורק הירך באמצעות מלקחיים Debackey ומספריים מצנבאום.
- מניחים קטטר 20 G לתוך עורק הירך תחת שליטה חזותית ישירה ולחבר אותו מתמר חד פעמי עם קטטר מלא נוזלים כדי לקבל ניטור לחץ דם מערכתי רציף.
הערה: לחץ הדם הממוצע צריך להיות ברציפות מעל 60 מ"מ כספית. - השתמש צנתר 18 G כדי להכניס guidewire (0.035 אינץ ' / 0.089 מ"מ, 180 ס"מ, זוויתי) לתוך וריד הירך דרך הווריד הנבוב התחתון תחת שליטה פלואורוסקופית.
- הכנס צנתר התרחבות בלון על חוט המדריך דרך הווריד התחתון קאווה ברמה התוך-חדרית תחת שליטה פלואורוסקופית.
- בצע את השליטה הפלואורוסקופית באמצעות זרוע C באמצעות תצוגה אנטרופוסטריורית. מניחים את הסמנים הגלויים של הבלון מיד מעל רמת הסרעפת תחת שליטה פלואורוסקופית. הסר את חוט העזר בעת מיקום הבלון.
- לתפור ארנק עם 5.0 פוליפרופילן monofilament תפר סביב צנתר בלון התרחבות ורידים כדי למנוע דימום מן הווריד הירך.
3. אקוקרדיוגרפיה
- בצע את אקוקרדיוגרפיה מיד לאחר מיקום בעלי החיים ואת מיקום הצנתר (סעיף 2) בבעלי חיים עדיין תחת הרדמה כללית ואוורור מכני.
- לרכוש כל תצוגה אקוקרדיוגרפית בתבנית לולאת cine עבור לפחות 3 מחזורי לב במהלך דום נשימה תפוגה סוף.
- רכשו את כל התצוגות במצבים דו-ממדיים ו-Tissue Doppler.
- לרכוש את הנוף האפיקלי 5-תאים תחת תהליך xiphoid.
- רכשו את תצוגות הציר הקצר והארוך בצד ימין של עצם החזה.
- לרכוש זרימה valvular באמצעות מצבי דופלר רציף פעמו.
- לרכוש אותות דופלר רקמה של annulus tricuspid לרוחב ואנולוס מיטרלי לרוחב מחיצה.
הערה: השתמש בקווים המנחים העדכניים ביותר להערכה אקוקרדיוגרפית בבני אדם לרכישות אקוקרדיוגרפיות ופרשנויות14.
4. צנתור לב ימין
- בצע את צנתור הלב הנכון לאחר הד הלב (סעיף 3) ולפני רכישות לולאת נפח הלחץ (סעיף 5)
- קשרו את צנתר הברבור-גנץ למתמר החד פעמי.
- הציגו את צנתר הברבור-גנץ לתוך נדן הצוואר 8-צרפתי שהוכנס בעבר לווריד הצוואר (סעיף 2.4) ורכשו לחצים מתכוונים של פרוזדורים ימניים, חדר ימין ועורק ריאות. מניחים את הצנתר תחת פלואורוסקופיה במידת הצורך.
הערה: בדוק כי צנתרים מלאים בנוזל מטוהרים היטב עם תמיסת מלח ולהסיר בועות אוויר כדי למנוע שיכוך אות לחץ. - לאחר הצבת צנתר הברבור-גנץ בעורק הריאות, למדוד את תפוקת הלב עם שיטת thermodilution כפי שמוסבר על ידי הוראות היצרן; מדוד בו-זמנית את הדופק עבור חישוב נפח הקו.
- ודא כי מלוחים הוא ב 4 °C (65 °F) כדי למנוע הערכת יתר של תפוקת הלב.
- חבר את המתמר החד פעמי לתחנת העבודה של לולאת PV לרכישות חיות של לחצים שמקורם בצנתרים מלאים בנוזלים.
5. רכישת לולאת נפח לחץ בשיטת ההולכה
הערה: סעיף זה פורסם בעבר15.
- הציגו את קטטר ההולכה לחדר הימני תחת שליטה פלואורוסקופית.
- אמת את אות האיכות באמצעות רכישה " בשידור חי" של לולאות נפח לחץ.
- הפעל אלקטרודות נאותות כדי לקבל אות אופטימלי (כלומר, לולאות PV נגד כיוון השעון עם צורה פיזיולוגית).
- מעקב אחר שלבי הלחץ וכיול הנפח של זרימת העבודה בהתאם להוראת היצרן (מוליכות דם, נפח מקביל, כיול עוצמת משיכה = כיול אלפא).
הערה: שבץ חיצוני עם קטטר ברבור-גנץ ניתן לחזור על כל תנאי; ואילו את שלבי הכיול האחרים ניתן לבצע פעם אחת בלבד. - לרכוש משפחות לולאת PV במצבים יציבים ובמהלך הפחתת עומס מראש חריפה (כלומר, חסימה חריפה של הווריד התחתון קאווה) במהלך דום נשימה תפוגה בסוף.
- בצע לפחות 3 רכישות לכל תנאי (חסימה יציבה + IVC).
6. אינדוקציה של אי ספיקת לב ימנית חריפה על ידי עומס נפח ולחץ (איור 1).
- לגרום לעומס יתר בנפח באמצעות עירוי תמיסת מלח 3 שלבים (סביב 2 שעות).
- התחל את העירוי הראשון של 15 מ"ל / קילוגרם של תמיסת מלח עם תפוקת עירוי זרימה חופשית.
- בצע את המדידות (צנתור לב ימין, לולאות PV ו echocardiographic) 5 דקות לאחר ייצוב המודינמי לאחר סיום כל עירוי.
- התחל עירוי נפח שני של 15 מ"ל / קילוגרם מיד לאחר סיום המדידות.
- התחל את עירוי נפח שלישי של 30 מ"ל / קילוגרם של מלוחים מיד לאחר סיום המדידות.
אזהרה: טעינת נפח יכולה לגרום לפשרה המודינמית או לבצקת ריאות בהתאם למודל החייתי שבו נעשה שימוש. במודל זה, טעינת נפח חשפה תגובה אדפטיבית המאופיינת בהגדלת תפוקת הלב, לחץ פרוזדורים ימני יציב ושימור צימוד פיתום-עורקי.
הערה: ניתן לעצור את טעינת עוצמת הקול במקרה של סובלנות לקויה לנשימה או המודינמית.
- לגרום לעומס יתר של לחץ עם תסחיף ריאתי איטרטיבי.
- הכנס צנתר אנגיוגרפי צרפתי 5 צרפתי דרך נדן הצוואר לעורק הריאה הימני התחתון תחת שליטה פלואורוסקופית.
- תסחפו את עורק הריאות של האונה התחתונה הימנית עם בולוס של 0.15 מ"ל של תמיסה מעורבת המורכבת מ-1 מ"ל של דבק רקמות רכות, כולל N-butyl-2-cyanoacrylate ו-2 מ"ל של צבע ניגודיות שומנים בדם. לשטוף את הצנתר עם 10 מ"ל של תמיסת מלח.
- להעריך את התגובה המודינמית 2 דקות לאחר האמבוליזציה באמצעות הלחץ המערכתי ולחץ עורק הריאות.
- חזור על תסחיפים של 0.15 מ"ל כל 2 דקות עד לקבלת פשרה המודינמית, (כלומר, לחץ מערכתי סיסטולי <90 מ"מ כספית או לחץ ריאות סיסטולי על יחס לחץ מערכתי סיסטולי >0.9).
אזהרה: תסחיף ריאתי עלול לגרום לפשרה המודינמית חמורה, לעתים בלתי הפיכה, המובילה למוות מיידי. לפני תחילת שלב אמבוליזציה, להיות מוכן להתחיל תמיכה המודינמית (פרוטוקול dobutamine או אפינפרין במקרה של מעצר במחזור הדם). היו מוכנים להתחיל לולאות PV וניטור אקו-קרדיוגרפיה. מכיוון שצעד זה עשוי להיות קשור לפשרה המודינמית חמורה, ניתן להימנע מצנתור לב ימין באמצעות צנתור הברבור-גנץ כדי להתחיל לתמוך בדובוטמין מוקדם יותר.
7. לגרום לשיקום המודינמיקה המערכתית עם דובוטמין
- לאחר הגעה לפשרה המודינמית וביצוע לולאות PV ורכישות אקוקרדיוגרפיות, התחל עירוי dobutamine ב 2.5 מיקרוגרם / קילוגרם / דקה.
הערה: תרופות או טיפולים אחרים ניתן להתחיל בשלב זה. - המתן 10 עד 15 דקות לייצוב המודינמי.
- בצע צנתור לב ימין, לולאות PV ורכישות אקוקרדיוגרפיות.
- להגדיל את המינון של עירוי dobutamine ל 5 מיקרוגרם / קילוגרם / דקה.
- המתן 15 דקות לייצוב המודינמי ורכישות חוזרות.
- חזור על צנתור לב ימין, לולאות PV ורכישות אקוקרדיוגרפיות.
- להגדיל את המינון של עירוי dobutamine ל 7.5 מיקרוגרם / קילוגרם / דקה.
הערה: ניתן ליזום מינונים, תרופות או טיפולים אחרים.
8. המתת חסד וקצירת רקמת לב
- בסוף הפרוטוקול, בצעו כריתת עצם החזה החציונית באמצעות מסור מתנדנד.
- פתח את קרום הלב והזריק תמיסה קטלנית של אשלגן כלורי (0.2 גרם/ק"ג).
- לקצור את הלב; בחר דגימות של הקירות החופשיים של החדר הימני והשמאלי להערכות פתולוגיות ומולקולריות.
הערה: השיטות להערכות הפתולוגיות של החדר הימני ולסטטיסטיקה דווחו בעבר5.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
היתכנות
אנו מתארים את התוצאות של 9 הליכים רצופים של אינדוקציה ARHF במודל גדול של בעלי חיים CTEPH שדווח בעבר5. משך הפרוטוקול היה כ -6 שעות כדי להשלים, כולל אינדוקציה הרדמה, התקנה, גישה לכלי דם / מיקומי קטטר, אינדוקציה של עומס נפח / לחץ ושיקום המודינמי, רכישת נתונים והמתת חסד. כל מצב המודינמי דורש כ -40 דקות כדי להשיג אינדוקציה של המצב, ייצוב המודינמי ורכישות נתונים.
הפרוטוקול הושג ב-7 מתוך 9 בעלי חיים, המייצגים את עקומת הלמידה. שלושה פרוטוקולים נוספים הושגו בהצלחה לאחר שאלו תוארו (לא פורסמו). הגורם לשני כשלים בפרוטוקול היה אינדוקציה של כשל המודינמי בלתי הפיך לאחר שלב תסחיף הריאות.
לולאות PV לא נרכשו ב 1 מתוך 7 בעלי חיים בזמן פשרה המודינמית בגלל הצורך לספק שיקום המודינמי מערכתי מהיר עם בולוס אפינפרין לאחר צנתור הלב הנכון ואת הד הלב. במקרה זה, dobutamine התחיל מיד לאחר שיקום המודינמיקה המערכתית עם אפינפרין.
ההשפעות של נפח ועומס יתר על לחץ על המודינמיקה ותפקוד קרוואנים
טעינת נפח חריפה לא גרמה ל-ARHF אלא הדגישה את הפנוטיפ האדפטיבי של מודל ה-PH הכרוני. עם טעינת נפח, תפוקת הלב גדלה ללא עלייה בלחץ הפרוזדורים הימני, בעוד צימוד הפיתום-עורקים נשאר יציב (איור 2).
קריטריונים פשרה המודינמית הושגו לאחר 1 תסחיף ב 1 חיה, 2 תסחיף ב 2 בעלי חיים, 3 תסחיף ב 5 בעלי חיים ו 4 תסחיף ב 1 בעלי חיים. שני בעלי חיים מתו מיד לאחר PE (חיה אחת עם תסחיף אחד וחיה אחת עם 4 תסחיף). בחיה אחרת, לחץ דם חמור נדרש בולוס אפינפרין והתחלה מיידית של dobutamine לפני PV-לולאה ורכישות נתונים אקוקרדיוגרפיים. שני מקרי המוות שהתרחשו מיד לאחר תסחיף ריאתי חריף נקשרו לפקקת חריפה של חללי הלב הימניים (כפי שמודגם באיור 3).
פשרה המודינמית נקשרה לירידה משמעותית בתפוקת הלב, בנפח השבץ ובצימוד פיתום-עורקי (Ees/ea), ואילו התכווצות הקרוואנים נותרה יציבה (איור 2); הייתה עלייה של פי שניים בלחץ הפרוזדורים הימני ובלחץ עורקי הריאות הממוצע.
אפקט דובוטמין על ARHF
Dobutamine שיחזר תפוקת לב, נפח שבץ, צימוד עורקי פיתום בטווח הנורמלי (איור 2).
אקוקרדיוגרפיה
אקוקרדיוגרפיה הייתה אפשרית וסיפקה כימות של שינויים דינמיים בגודל הקרוואן ובתפקודו במהלך הפרוטוקול (איור 4). פרמטרים אקוקרדיוגרפיים לא הוערכו ב 1 בעלי חיים עם פשרה המודינמית חמורה לאחר תסחיף ריאתי הדורש בולוס אפינפרין והתחלה מיידית של dobutamine.
לולאות PV של קרוואנים
ניתוח לולאת עוצמת הלחץ אפשר כימות דינמי של אלגנטיות סיסטולית של קרוואן וצימוד פיתום-עורקי (איור 2 ואיור 5).
נגעים איסכמיים בחדר ימין
לאחר הכתמת המטין, האאוזין והזעפרן, ראינו נגעים איסכמיים של קרוואנים בתת-הלב ובשכבות התת-אפיקליות של הקיר החופשי של הקרוואנים (איור 6). הנגעים האיסכמיים התאפיינו באשכולות של קרדיומיוציטים היפראוסינופיליים עם גרעין פיקנוטי.
איור 1: סיכום פרוטוקול. PH, יתר לחץ דם ריאתי; VL1, טעינת נפח עם 15 מ"ל / ק"ג של תמיסת מלח; VL2, 15 מ"ל / ק"ג של תמיסת מלח; VL3, 30 מ"ל / ק"ג של תמיסת מלח; ARHF, אי ספיקת לב ימנית חריפה; PE, תסחיף ריאתי. *לחץ סיסטולי מערכתי <90 מ"מ כספית או יחס לחצים ריאתיים/מערכתיים סיסטוליים >0.9. נתון זה שונה מ- 5. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: שינויים דינמיים בודדים של הלולאה המודינמית ונפח הלחץ. MPAP, לחץ עורק ריאות ממוצע; MAP, לחץ עורקי ממוצע; ראפ, לחץ פרוזדורים ימני; משאבי אנוש, קצב לב; SV, עוצמת שבץ; CO, תפוקת לב; אייס; אלגנטיות סוף-סיסטולית בחדר ימין; אה, אלגנטיות עורקים. חלקות הן טווח חציוני ובין-שוויוני. *P<0.05 בהשוואה לקו הבסיס; ההשוואות בוצעו באמצעות וילקוקסון תואם-זוגות חתומים בדיקות דרגה עם גרפפד פריזמה 6. נתון זה שונה מ- 5. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: דוגמה לכשל בפרוטוקול: פקקת לב ימנית חריפה (חץ) לאחר תסחיף ריאתי האחראי לפשרה המודינמית בלתי הפיכה, מוות מיידי וכשל בפרוטוקול. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: חלונות אקוקרדיוגרפיים מייצגים ותוצאות. (א) מיקום לרכישת תצוגת 5 התאים האפקטיבית (A5C). (ב) מיקום לרכישת תצוגת הציר הקצר הפרסטרלי (PSSAX). (ג) הערכות אקוקרדיוגרפיות דינמיות של תצוגות A5C ו- PSSAX במהלך השלבים השונים של הפרוטוקול. VL, טעינת עוצמת קול; PE, תסחיף ריאתי; דובו 2.5, דובוטמין 2.5 מיקרוגרם/ק"ג/דקה; דובו 7.5, דובוטמין 7.5 מיקרוגרם/ק"ג/דקה. **חדר שמאלי. נתון זה שונה מ- 5. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 5: לולאות RV מרובות הילוכים דינמיות מייצגות. PH, יתר לחץ דם ריאתי; PE, תסחיף ריאתי; Ees, אלגנטיות סוף-סיסטולית (קו שחור שכותרתו *); Ea, אלגנטיות עורקים (קו שחור שכותרתו **); Ees/Ea, צימוד פיתום עורקי. נתון זה שונה מ- 5. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 6: נגעים איסכמיים של קרוואנים מייצגים בתת-הקרדיום ובשכבות התת-אפיקרדיום. (א) נגע איסכמי תת-אפיקרדיאלי; (ב) נגעים איסכמיים תת-קרדיאליים; (ג) הגדלה של גבול של נגע איסכמי תת-אפיקרדיאלי עם גרעינים רגילים (1), vacuolization intracytoplasmic (2) וגרעיני פיכנוטי (3). (D) מספרים בודדים של נגעים איסכמיים תת-לביים ותת-אפיקארדיים בדגימות באורך 2 ס"מ של קיר חופשי של קרוואנים מבעלי חיים עם אי ספיקת לב ימנית חריפה (ARHF) על יתר לחץ דם ריאתי כרוני (PH), בעלי חיים עם PH כרוני ובקרות בריאות; חלקות הן חציונים. ההשוואות בוצעו באמצעות מבחן מאן-ויטני עם פריזמה GraphPad 6. *P<0.05. נתון זה שונה מ- 5. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
אנו מתארים שיטה לדגמן תכונות פתופיזיולוגיות עיקריות של ARHF על PH כרוני במודל בעלי חיים גדול כולל עומס נפח ולחץ ושיקום המודינמי עם dobutamine. דיווחנו גם כיצד לרכוש נתונים המודינמיים והדמיה כדי פנוטיפ השינויים הדינמיים של החדר הימני בכל תנאי שנוצר במהלך הפרוטוקול. שיטות אלה יכולות לספק נתוני רקע לבניית פרוטוקולי מחקר עתידיים בתחום ARHF, במיוחד לגבי ניהול נוזלים ותמיכה אינוטרופית.
גרימת פשרה המודינמית הייתה צעד קריטי במודל בגלל הסיכון למוות בלתי צפוי ומיידי של החיה. כתוצאה מכך, אנו ממליצים לגרום תסחיף ריאתי מתקדם עם נפחי תסחיף קטנים. בזמן של תסחיף ריאתי, החוקרים צריכים להיות מוכנים להתחיל מיד רכישות נתונים ותמיכה המודינמית. מניסיוננו, הצלחנו לממש את רכישות לולאת PV ואת אקוקרדיוגרפיה לפני תחילת dobutamine ב 6 מתוך 7 בעלי חיים שבהם הפרוטוקול הושלם.
הצעד הקריטי פנוטיפ החדר הימני הוא להשיג המודינמיקה מקיפה, לולאת PV ונתונים אקוקרדיוגרפיים. צנתור לב ימין מאפשר להעריך את תפוקת הלב ושינויים בנפח השבץ עבור כל מצב. שינויים בתפוקת הלב ובנפח השבץ ניתן להעריך עוד יותר עם אקוקרדיוגרפיה. ניתוח רב-מודולרי זה של תפוקת הלב ונפח השבץ משנה טוב יותר את כיול אמצעי האחסון החיצוני של לולאות PV. חשוב לציין, ערכים מוחלטים ושיעורים של שינויים של פרמטרים לולאת PV ניתן לכמת בצורה מדויקת יותר על ידי הכללת תפוקת לב ושינויים נפח שבץ עם שיטות חיצוניות המבוצעות עבור כל מצב.
ראינו כי טעינת נפח לא לגרום לפשרה המודינמית אלא חשפנו את הפנוטיפ האדפטיבי של מודל PH כפי שראינו עלייה בתפוקת הלב, נפח שבץ ולחץ מערכתי עם צימוד פיתום-עורקי שמור. לכן, במודל שלנו, טעינת נפח ראשונית סיפקה את התנאים כדי לצפות בירידה משמעותית בתפוקת הלב ובנפח השבץ לאחר תסחיף ריאתי חריף, ובכך להגדיל את הרגישות של המודל. מחקרים עתידיים צריכים לקבוע את ההשפעה של טעינת נפח או דלדול נוזלים בזמן פשרה המודינמית.
לפרוטוקול שלנו יש מספר מגבלות. פרוטוקול זה לא נבנה כדי לנתח את הגורם לבצקת, אבל זה עשוי לייצג אזור מחקר מעניין. מגבלה נוספת של הפרוטוקול היא צריכת הזמן והכישורים הנדרשים לביצוע כל השלבים. ניתן לקצר או להסיר את שלב טעינת עוצמת הקול מהפרוטוקול, אך הדבר עלול לגרום לירידה נמוכה יותר בערך המוחלט של פלט הלב ונפח השבץ לאחר תסחיפי ריאות חריפים. הכישורים הנדרשים לביצוע הפרוטוקול דורשים שיתוף פעולה של מספר חוקרים כדי למקם את הצנתר תחת פלואורוסקופיה, לבצע את אקוקרדיוגרפיה, ולנתח בזמן אמת את איכות לולאת PV. אנו מכירים בכך שלא ביצענו הערכות תלת מימדיות של נפחי הקרוואנים. אנו שואפים לפתח הערכות תלת מימדיות של נפחי קרוואנים מכיוון שהם עשויים לספק דיוק רב יותר בכיול עוצמת הקול של RV עבור הערכות לולאת PV של RV. אחד הצעדים הראשונים יהיה להעריך את ההיתכנות של השיטה. יתר על כן, הפרוטוקול שלנו דורש מתקנים ספציפיים כגון חדר ניתוח ופלואורוסקופיה להערכות קרוואנים פולשניות.
למיטב ידיעתנו, תיארנו את המודל החייתי הראשון של ARHF עם PH כרוני. מחקרים קודמים דיווחו על שינויים דינמיים בחדר הימני עם dobutamine ו levosimendan לאחר התכווצות עורק ריאות חריפה7. בקבוצה שלנו, אנחנו גם כימתנו את שמורת הקרוואנים באמצעות עירוי dobutamine ב PH כרוני ללא פשרה המודינמית15. לולאות PV מרובות ביט נחשבות לשיטה הסטנדרטית לזהב לכמת את האלגנטיות הסיסטולית הסופית, המייצגת את התכווצות החדר ללא תלות בתנאי הטעינה16. אלגנטיות קרוואנים (Ees = סוף אלגנטיות סיסטולית) ערכים מוחלטים יש לפרש בזהירות שכן ישנם מספר גבולות מתודולוגיים. הגבולות העיקריים הם ההגדרה של הנקודה הסופית-סיסטולית ואת הדיוק של כיול עוצמת הקול בשיטות חיצוניות (thermodilution ו echocardiography)17. היחס בין אלגנטיות קצה-סיסטולית על פני אלגנטיות עורקים (Ea =end-systolic pressure over Stroke Ratio), המכונה יחס צימוד פיתום-עורקי (Ees/Ea), מפחית את השגיאות עקב כיול נפח חיצוני. צימוד פיתום-עורקים הוא עניין מרכזי בתחום של יתר לחץ דם ריאתי כפי שהוא לוכד את ההסתגלות של התכווצות קרוואנים לעומס מוגבר. שיטות מדידת הסתגלות קרוואנים לעומס לאחריות זכו להתעניינות רבה בשנים האחרונות מכיוון שיש לו פנוטיפינג טוב יותר של חולים עם PH18,19,20.
השיטות שלנו סיפקו ערכים של צימוד פיתום-עורקי (כלומר, Ees/Ea) בקנה אחד עם ערכים שפורסמו בעבר21 ועם הערכת פונקציית RV באמצעות אקוקרדיוגרפיה. בפרוטוקול זה, אנו מראים כי חסימת vena cava חריפה היא בטוחה כאשר מבוצע בהקשר של פשרה המודינמית. יתר על כן, הערכה אקוקרדיוגרפית RV במודל בעלי החיים הגדול היה משלים מהערכה אקוקרדיוגרפית RV במודלים של בעלי חיים קטנים כפי שהוא אפשר לכמת פרמטרים שונים פונקציית RV לעומת מודלים עכברים שדווחו בעבר עם שיפוץ RV222.
השיטות המתוארות במחקר זה יכולות לשמש לפרוטוקולי מחקר שונים שמטרתם לענות על שאלות מרכזיות בתחום ה- ARHF. ראשית, שיטות אלה יכולות לשמש לביצוע פרוטוקולי מחקר שמטרתם להשוות אסטרטגיות טיפול שונות בהקשר של ARHF על PH כרונית. שנית, איטרטיבי בו זמנית PV-לולאה והערכה אקוקרדיוגרפית יכול לאפשר לאמת מדדים אקוקרדיוגרפיים במצבים שונים של עניין קליני.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
למחברים אין מה לחשוף.
Acknowledgments
עבודה זו נתמכת על ידי מענק ציבורי בפיקוח סוכנות המחקר הלאומית הצרפתית (ANR) כחלק מתוכנית Investissements d'Avenir (התייחסות: ANR-15RHUS0002).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Radiofocus Introducer II | Terumo | RS+B80K10MQ | catheter sheath |
| Equalizer, Occlusion Ballon Catheter | Boston Scientific | M001171080 | ballon for inferior vena cava occlusion |
| Guidewire | Terumo | GR3506 | 0.035; angled |
| Vigilance monitor | Edwards | VGS2V | Swan-Ganz associated monitor |
| Swan-Ganz | Edwards | 131F7 | Swan-Ganz catheter 7 F; usable lenghth 110 cm |
| Echocardiograph; Model: Vivid 9 | General Electrics | GAD000810 and H45561FG | Echocardiograph |
| Probe for echo, M5S-D | General Electrics | M5S-D | Cardiac ultrasound transducer |
| MPVS-ultra Foundation system | Millar | PL3516B49 | Pressure-volume loop unit; includes a powerLab16/35, MPVS-Ultra PV Unit, bioamp and bridge amp and cables |
| Ventricath 507 | Millar | VENTRI-CATH-507 | conductance catheter |
| Lipiodol ultra-fluid | Guerbet | 306 216-0 | lipidic contrast dye |
| BD Insyte Autoguard | Becton, Dickinson and Company | 381847 | IV catheter |
| Arcadic Varic | Siemens | A91SC-21000-1T-1-7700 | C-arm |
| Prolene 5.0 | Ethicon | F1830 | polypropilene monofil |
References
- Harjola, V. P., et al. Contemporary management of acute right ventricular failure: a statement from the Heart Failure Association and the Working Group on Pulmonary Circulation and Right Ventricular Function of the European Society of Cardiology. European Journal of Heart Failure. 18 (3), 226-241 (2016).
- Haddad, F., et al. Characteristics and outcome after hospitalization for acute right heart failure in patients with pulmonary arterial hypertension. Circulation: Heart Failure. 4 (6), 692-699 (2011).
- Sztrymf, B., et al. Prognostic factors of acute heart failure in patients with pulmonary arterial hypertension. European Respiratory Journal. 35 (6), 1286-1293 (2010).
- Huynh, T. N., Weigt, S. S., Sugar, C. A., Shapiro, S., Kleerup, E. C. Prognostic factors and outcomes of patients with pulmonary hypertension admitted to the intensive care unit. Journal of Critical Care. 27 (6), 739 (2012).
- Boulate, D., et al. Early Development of Right Ventricular Ischemic Lesions in a Novel Large Animal Model of Acute Right Heart Failure in Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension. Journal of Cardiac Failure. 23 (12), 876-886 (2017).
- Noly, P. E., et al. Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension and Assessment of Right Ventricular Function in the Piglet. Journal of Visualized Experiments. (105), e53133 (2015).
- Kerbaul, F., et al. Effects of levosimendan versus dobutamine on pressure load-induced right ventricular failure. Critical Care Medicine. 34 (11), 2814-2819 (2006).
- Ratliff, N., Peter, R., Ramo, B., Somers, W., Morris, J. A model for the production of right ventricular infarction. The American journal of pathology. 58 (3), 471 (1970).
- Ballard-Croft, C., Wang, D., Sumpter, L. R., Zhou, X., Zwischenberger, J. B. Large-animal models of acute respiratory distress syndrome. The Annals of Thoracic Surgery. 93 (4), 1331-1339 (2012).
- Dixon, J. A., Spinale, F. G. Large animal models of heart failure: a critical link in the translation of basic science to clinical practice. Circulation: Heart Failure. 2 (3), 262-271 (2009).
- Letsou, G. V., et al. Improved left ventricular unloading and circulatory support with synchronized pulsatile left ventricular assistance compared with continuous-flow left ventricular assistance in an acute porcine left ventricular failure model. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 140 (5), 1181-1188 (2010).
- Mercier, O., et al. Piglet model of chronic pulmonary hypertension. Pulmonary Circulation. 3 (4), 908-915 (2013).
- Seldinger, S. I. Catheter replacement of the needle in percutaneous arteriography: a new technique. Acta Radiologica. (5), 368-376 (1953).
- Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 16 (3), 233-270 (2015).
- Guihaire, J., et al. Right ventricular reserve in a piglet model of chronic pulmonary hypertension. European Respiratory Journal. 45 (3), 709-717 (2015).
- Burkhoff, D. Pressure-volume loops in clinical research: a contemporary view. Journal of the American College of Cardiology. 62 (13), 1173-1176 (2013).
- Sagawa, K. The end-systolic pressure-volume relation of the ventricle: definition, modifications and clinical use. Circulation. 63 (6), 1223-1227 (1981).
- Amsallem, M., et al. Load Adaptability in Patients With Pulmonary Arterial Hypertension. The American Journal of Cardiology. 120 (5), 874-882 (2017).
- Dandel, M., Knosalla, C., Kemper, D., Stein, J., Hetzer, R. Assessment of right ventricular adaptability to loading conditions can improve the timing of listing to transplantation in patients with pulmonary arterial hypertension. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 34 (3), 319-328 (2015).
- Vanderpool, R. R., et al. RV-pulmonary arterial coupling predicts outcome in patients referred for pulmonary hypertension. Heart. 101 (1), 37-43 (2015).
- Boulate, D., et al. Pulmonary Hypertension. , Springer. 241-253 (2016).
- Cheng, H. W., et al. Assessment of right ventricular structure and function in mouse model of pulmonary artery constriction by transthoracic echocardiography. Journal of Visualized Experiments. (84), e51041 (2014).
