Slutna bröstbiventrikulära tryckvolymslinginspelningar med intagningskatetrar i en svinmodell
Summary
Här presenterar vi en stängd bröstet strategi för att medger-baserade bi-ventrikulärt tryck-volym loop inspelningar hos grisar med akut rätt ventrikulärt dysfunktion.
Abstract
Registrering av tryckvolymslinga (PV) möjliggör den senaste undersökningen av belastningsoberoende variabler för ventrikulär prestanda. Uni-ventrikulär utvärdering utförs ofta i preklinisk forskning. Höger och vänster Ventriklar utövar dock funktionella ömsesidigt beroende på grund av att deras parallella och seriella anslutningar, uppmuntra samtidig utvärdering av båda Ventriklarna. Dessutom kan olika farmakologiska ingrepp påverka ventriklarna och deras för- och efterladdningar på olika sätt.
Vi beskriver vår slutna bröstet strategi för att medger-baserade bi-ventrikulära PV loop inspelningar i en svin modell av akut rätt ventrikulärt (RV) överbelastning. Vi använder minimalt invasiva tekniker med alla vaskulär åtkomster styrs av ultraljud. PV-katetrar placeras, under fluoroskopisk vägledning, för att undvika thoracotomy hos djur, eftersom den slutna bröstmetoden upprätthåller relevant kardiopulmonell fysiologi. Intagningstekniken ger pv-loopinspelningar i realtid utan behov av post hoc-bearbetning. Dessutom förklarar vi några viktiga felsökningssteg under kritiska tidpunkter för den presenterade proceduren.
Det presenterade protokollet är en reproducerbar och fysiologiskt relevant strategi för att erhålla en bi-ventrikulärt hjärt PV loop inspelning i en stor djur modell. Detta kan tillämpas på ett stort antal kardiovaskulära djurforskningar.
Introduction
Tryckvolymsslingor (PV) innehåller ett stort antal hemodynamisk information, inklusive endsystoliska och enddiastoliska tryck och volymer, utmatningsfraktion, slagvolym och slagarbete1. Dessutom skapar tillfällig förladdnings minskning en familj av slingor från vilka belastningsoberoende variabler kan härledas2,3. Denna belastning-oberoende utvärdering av ventrikulärt funktion gör PV loop inspelningar state-of-the-art i hemodynamic utvärdering. PV-loopinspelning kan utföras på människor men används främst och rekommenderas i preklinisk forskning4,5,6.
Tryckvolymslingor kan erhållas från både höger ventrikel (RV) och vänster kammare (LV). De flesta forskningshypoteser är fokuserade på en enda ventrikel, vilket resulterar i att endast univentricular PV-slingor registreras7,8,9,10. Höger och vänster Ventriklar utövar dock systolisk och diastolisk ömsesidigt beroende på grund av att deras seriell och parallella anslutningar inom den snäva hjärtsäcken11. Förändringar i utgången eller storleken på en ventrikel kommer att påverka storleken, belastningsförhållandena eller perfusionen av den andra ventrikeln. Således ger bi-ventrikulära PV loop inspelningar en mer omfattande utvärdering av den totala hjärt prestanda. Farmakologiska interventioner kan också påverka de två Ventriklarna och deras belastning villkor annorlunda, ytterligare betonar vikten av bi-ventrikulär utvärdering.
PV-katetrar kan föras fram i antingen ventrikeln genom flera inflygningar, inklusive öppen bröstmetod med åtkomst från hjärtats spets eller genom RV-utflödessystemet7,10,12,13,14. Öppningen av bröstkorgen kommer dock att påverka de fysiologiska förhållandena och kan införa partiskhet.
Baserat på vår erfarenhet från tidigare studier15,16,17,18, strävar vi efter att presentera vår slutna bröstmetod för dubbel-ventrikulära PV-loopinspelningar i en stor djurmodell av akut RV-misslyckande med minimal påverkan på kardiopulmonär fysiologi (figur 1).
Protocol
Representative Results
Discussion
Detta dokument beskriver en reproducerbar minimalt invasiva stängda bröstet strategi för bi-ventrikulärt tryck-volym loop inspelningar.
Utvecklingen av PV-katetern från RA till husbilen är det mest kritiska steget i detta protokoll. Den komplexa sammansättningen av RV och styvheten hos katetern komplicerar införandet i den lätt distended och geometriskt utmanande RV. Denna svårighet kan förklara varför öppen bröst instrumentering ofta föredras. Under pilotstudier, många accesse…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av Laerdal Foundation for Acute Medicine (3374), Holger och Ruth Hesses Minnesstiftelse, Søster och Verner Lipperts Stiftelse, Novo Nordisk Foundation (NNF16OC0023244, NFF17CO0024868) och Alfred Benzons Stiftelse.
Materials
| 12L-RS | GE Healthcare Japan | 5141337 | Ultrasound probe |
| Adhesive Aperature Drape (OneMed) | evercare | 1515-01 | 75 x 90 cm (hole: 6 x 8 cm) |
| Alaris GP Guardrails plus | CareFusion | 9002TIG01-G | Infusion pump |
| Alaris Infusion set | BD Plastipak | 60593 | |
| Alkoholswap | MEDIQ Danmark | 3340012 | 82% ethanol, 0,5% chlorhexidin, skin disinfection |
| Amplatz Support Wire Guide Extra-Stiff | Cook Medical | THSF-25-260-AES | diameter: 0.025 inches, length: 260 cm |
| BD Connecta | BD | 394601 | Luer-Lock |
| BD Emerald | BD | 307736 | 10 mL syringe |
| BD Luer-Lock | BD Plastipak | 300865 | BD = Becton Dickinson, 50 mL syringe |
| BD Platipak | BD | 300613 | 20 mL syringe |
| BD Venflon Pro | Becton Dickinson Infusion Therapy | 393204 | 20G |
| BD Venflon Pro | Becton Dickinson Infusion Therapy | 393208 | 17G |
| Butomidor Vet | Richter Pharma AG | 531943 | 10 mg/mL |
| Check-Flo Performer Introducer | Cook Medical | RCFW-16.0P-38-30-RB | 16 F sheath, 30 cm long |
| Cios Connect S/N 20015 | Siemens Healthineers | C-arm | |
| D-LCC12A-01 | GE Healthcare Finland | Pressure measurement monitor | |
| Durapore | 3M | – | Adhesive tape |
| E-PRESTIN-00 | GE Healthcare Finland | 6152932 | Respirator tubes |
| Exagon vet | Richter Pharma AG | 427931 | 400 mg/mL |
| Fast-Cath Hemostasis Introducer 12F | St. Jude Medical | 406128 | L: 12 cm |
| Favorita II | Aesculap | Type: GT104 | |
| Fentanyl | B. Braun | 71036 | 50 mikrogram/mL |
| Ketaminol Vet | MSD/Intervet International B.V. | 511519 | 100 mg/mL |
| LabChart | ADInstruments | Data aquisition software | |
| Lawton 85-0010 ZK1 | Lawton | Laryngoscope | |
| Lectospiral | VYGON | 1159.90 | 400 cm (Luer-LOCK) |
| Lubrithal eye gel | Dechra, Great Britain | ||
| MBH qufora | MBH-International A/S | 13853401 | Urine bag |
| Natriumklorid | Fresenius Kabi | 7340022100528 | 9 mg/ml Isotonic saline |
| PICO50 Aterial Blood Sampler | Radiometer | 956-552 | 2 mL |
| Portex Tracheal Tube | Smiths Medical | 100/150/075 | "Cuffed Clear Oral/Nasal Murphy Eye" |
| PowerLab 16/35 | ADInstruments | PL3516 | Serial number: 3516-1841 |
| Pressure Extension set | CODAN | 7,14,020 | Tube for anesthetics, 150 cm long, inner diameter 0.9 mm |
| Propolipid | Fresenius Kabi | 21636 | Propofol, 10 mg/mL |
| PTS-X | NuMED Canada Inc. | PTSX253 | Inferior vena cava balloon |
| Radiofocus Introducer II | Radiofocus/Terumo | RS+B80N10MQ | 6+7+8F sheaths |
| Rompun Vet | Beyer | 86450917 | Xylazin, 20 mg/mL |
| Rüsch Brilliant AquaFlate Glycerine | Teleflex | 178000 | Bladder catheter, size 14 |
| S/5 Avance | Datex-Ohmeda | – | Mechanical ventilator |
| Safersonic Conti Plus & Safergel | SECMA medical innovation | SAF.612.18120.WG.SEC | 18 x 120 cm (Safersonic Sterile Transducer Cover with Adhesive Area and Safergel) |
| Scisense Catheter | Transonic Scisense | FDH-5018B-E245B | Serial number: 50-533. Pressure-volume catheter |
| Scisense Pressure-Volume Measurement System | Transonic Scisense | ADV500 | Model: FY097B. Pressure-volume box |
| Swan-Ganz CCOmbo | Edwards Lifesciences | 744F75 | 110 cm |
| TruWave Pressure Monitoring Set | Edwards Lifesciences | T434303A | 210 cm |
| Vivid iq | GE Medical Systems China | Vivid iq | |
| Zoletil 50 Vet (tiletamin 125 mg and zolazepam 125 mg) | Virbac | 83046805 | Zoletil Mix for pigs: 1 vial of Zoletil 50 Vet (dry matter); add 6.25 mL Xylozin (20 mg/mL), 1.25 mL ketamin (100 mg/mL) and 2.5 mL Butorphanol (10 mg/mL). Dose for pre-anesthesia: 10 mL/10 kg as intramuscular injection |
References
- Burkhoff, D., Mirsky, I., Suga, H. Assessment of systolic and diastolic ventricular properties via pressure-volume analysis: a guide for clinical, translational, and basic researchers. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 289 (2), 501-512 (2005).
- Sagawa, K., Suga, H., Shoukas, A. A., Bakalar, K. M. End-systolic pressure/volume ratio: A new index of ventricular contractility. American Journal of Cardiology. 40 (5), 748-753 (1977).
- Chantler, P. D., Lakatta, E. G., Najjar, S. S. Arterial-ventricular coupling: mechanistic insights into cardiovascular performance at rest and during exercise. Journal of Applied Physiology. 105 (4), 1342-1351 (2008).
- Axell, R. G., et al. Ventriculo-arterial coupling detects occult RV dysfunction in chronic thromboembolic pulmonary vascular disease. Physiological Reports. 5 (7), 13227 (2017).
- Houser, S. R., et al. Animal models of heart failure. Circulation Research. 111 (1), 131-150 (2012).
- Lahm, T., et al. Assessment of right ventricular function in the research setting: knowledge gaps and pathways forward. An official american thoracic society research statement. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 198 (4), e15-e43 (2018).
- Morimont, P., et al. Effective arterial elastance as an index of pulmonary vascular load. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 294 (6), 2736-2742 (2008).
- Kutty, S., et al. Validation of admittance computed left ventricular volumes against real-time three-dimensional echocardiography in the porcine heart. Experimental Physiology. 98 (6), 1092-1101 (2013).
- Bove, T., et al. Acute and chronic effects of dysfunction of right ventricular outflow tract components on right ventricular performance in a porcine model: Implications for primary repair of tetralogy of fallot. Journal of the American College of Cardiology. 60 (1), 64-71 (2012).
- Townsend, D. Measuring pressure volume loops in the mouse. Journal of Visualized Experiments. (111), e53810 (2016).
- Belenkie, I., Smith, E. R., Tyberg, J. V. Ventricular interaction: From bench to bedside. Annals of Medicine. 33 (4), 236-241 (2009).
- LaCorte, J. C., et al. Correlation of the TIE index with invasive measurements of ventricular function in a porcine model. Journal of the American Society of Echocardiography. 16 (5), 442-447 (2003).
- Amà, R., Leather, H. A., Segers, P., Vandermeersch, E., Wouters, P. F. Acute pulmonary hypertension causes depression of left ventricular contractility and relaxation. European Journal of Anaesthesiology. 23 (10), 824-831 (2006).
- Missant, C., Rex, S., Segers, P., Wouters, P. F. Levosimendan improves right ventriculovascular coupling in a porcine model of right ventricular dysfunction. Critical Care Medicine. 35 (3), 707-715 (2007).
- Mortensen, C. S., et al. Impact of preload on right ventricular hemodynamics in acute pulmonary embolism. Critical Care Medicine. 48 (12), 1306-1312 (2020).
- Kramer, A., et al. Inhaled nitric oxide has pulmonary vasodilator efficacy both in the immediate and prolonged phase of acute pulmonary embolism. European Heart Journal: Acute Cardiovascular Care. , 204887262091871 (2020).
- Lyhne, M. D., et al. Oxygen therapy lowers right ventricular afterload in experimental acute pulmonary embolism. Critical Care Medicine. , (2021).
- Lyhne, M. D., et al. Right ventricular adaptation in the critical phase after acute intermediate-risk pulmonary embolism. European Heart Journal: Acute Cardiovascular Care. , 204887262092525 (2020).
- Dietrichs, E. S., Tveita, T., Smith, G. Hypothermia and cardiac electrophysiology: a systematic review of clinical and experimental data. Cardiovascular Research. 115 (3), 501-509 (2018).
- 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).
- Haney, M. F., et al. Myocardial systolic function increases during positive pressure lung inflation. Anesthesia and Analgesia. 101 (5), 1269-1274 (2005).
- Gorcsan, J., Strum, D. P., Mandarino, W. A., Gulati, V. K., Pinsky, M. R. Quantitative assessment of alterations in regional left ventricular contractility with color-coded tissue doppler echocardiography: Comparison with sonomicrometry and pressure-volume relations. Circulation. 95 (10), 2423-2433 (1997).
- Pinsky, M. R. Dynamic right and left ventricular interactions in the pig. Experimental Physiology. 105 (8), 1293-1315 (2020).
- Mitchell, J. R., et al. RV filling modulates LV function by direct ventricular interaction during mechanical ventilation. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 289 (2), 549-557 (2005).
- Larson, E. R., Feldman, M. D., Valvano, J. W., Pearce, J. A. Analysis of the spatial sensitivity of conductance/admittance catheter ventricular volume estimation. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 60 (8), 2316-2324 (2013).
- Hout, G. P. J., et al. Admittance-based pressure-volume loops versus gold standard cardiac magnetic resonance imaging in a porcine model of myocardial infarction. Physiological Reports. 2 (4), 00287 (2014).
- Baker, A. E., Dani, R., Smith, E. R., Tyberg, J. V., Belenkie, I. Quantitative assessment of independent contributions of pericardium and septum to direct ventricular interaction. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 275 (2), 476-483 (1998).
- Sanz, J., Sánchez-Quintana, D., Bossone, E., Bogaard, H. J., Naeije, R. Anatomy, function, and dysfunction of the right ventricle. Journal of the American College of Cardiology. 73 (12), 1463-1482 (2019).
- Gavazzoni, M., et al. Prognostic value of right ventricular free wall longitudinal strain in a large cohort of outpatients with left-side heart disease. European Heart Journal: Cardiovascular Imaging. 21 (9), 1013-1021 (2019).
- Berglund, F., Piña, P., Herrera, C. J. Right ventricle in heart failure with preserved ejection fraction. Heart. 106 (23), 1798-1804 (2020).
