Kronik Kardiyak Pacing'in Translasyonel Tavşan Modeli

Summary

Bu çalışmada, preklinik çalışmalarda yapay pacing ve kalp yetmezliği gelişimi için kullanılabilecek uzun süreli kardiyak pacing’in minimal invaziv leporin modeli sunulmaktadır.

Abstract

Kardiyak pacing’in hayvan modelleri, yeni cihazları test etmek, yapay olarak tempolu kalp ritimlerinin patofizyolojisini incelemek ve aritmi kaynaklı kardiyomiyopatileri ve müteakip kalp yetmezliğini incelemek için faydalıdır. Şu anda, bu tür modellerden sadece birkaçı mevcuttur ve çoğunlukla kapsamlı kaynaklar gerektirir. Küçük memelilerde aritmi kaynaklı kalp yetmezliğini inceleme potansiyeline sahip yeni bir deneysel kardiyak pacing modeli sunuyoruz.

Altı Yeni Zelanda beyaz tavşanında (ortalama ağırlık: 3.5 kg) genel inhalasyonel anestezi altında juguler bölge diseke edildi ve sağ eksternal juguler ven yoluyla tek bir pacing lead yerleştirildi. Floroskopik kılavuzluk kullanılarak, kurşun sağ ventrikül tepesine daha da geliştirildi ve burada pasif fiksasyon kullanılarak stabilize edildi. Daha sonra bir kalp pili bağlandı ve deri altı cebine gömüldü.

Kalp pili implantasyonu iyi iyileşme ile başarılı oldu; Tavşan anatomisi, kurşun yerleştirme için elverişlidir. Aralıklı pacing ile 6 aylık takip sırasında, ortalama algılanan miyokard potansiyeli 6.3 mV (min: 2.8 mV, max: 12 mV) ve ölçülen ortalama kurşun empedansı 744 Ω (min: 370 Ω, max: 1014 Ω) idi. Pacing eşiği başlangıçta 0.8 V ± 0.2 V idi ve takip sırasında sabit kaldı.

Bu çalışma, küçük memeli modelinde başarılı transvenöz kardiyak pacing sunan ilk çalışmadır. Boyut ve doku kırılganlığına rağmen, ayarlamalarla insan boyutunda enstrümantasyon kronik kardiyak pacing için güvenle kullanılabilir ve bu nedenle, bu yenilikçi model aritmi kaynaklı kardiyomiyopati gelişimini ve bunun sonucunda ortaya çıkan kalp yetmezliği patofizyolojisini incelemek için uygundur.

Introduction

Kalp yetmezliği araştırmalarında ve kardiyak pacing geliştirmede, preklinik testler için sıklıkla translasyonel modellere ihtiyaç duyulmaktadır¹. Ayrıca, yeni cihazlar, malzemeler ve kurşun arıtmaları, klinik kullanımlarından önce potansiyel komplikasyonları açısından test edilmelidir. Bu nedenle, kardiyak pacing modelleri, yapay olarak tempolu kalp ritimlerinin analizi ve kardiyak fonksiyon üzerindeki patofizyolojik etkilerinin incelenmesi de dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalara sahiptir ^2,3. Kardiyak pacing veya taşikardi kaynaklı kardiyomiyopati deneyleri, yüksek oranlı pacing 1,3,4,5’ten sonraki haftalarda kalp yetmezliğinin gelişmesiyle çeşitli hayvan boyutlarındaki modelleri kullanabilir.

Önceki çalışmalar, bu tür uygulamalarda büyük hayvan modellerinin – domuz, köpek ve küçükbaş hayvan – kullanımını bildirmiştir ^2,3,6. Bununla birlikte, bu modellerin kullanılabilirliği sınırlıdır ve hayvan cerrahisi ve kullanımı için kapsamlı kaynaklar gerektirir. Buna karşılık, küçük memelilerin kullanımı yukarıda belirtilen endişeleri giderebilir ve sonuç olarak optimal ve uygun fiyatlı bir araştırma modeli olarak hizmet edebilir. Bununla birlikte, küçük memeliler üzerinde yapılan kardiyak pacing çalışmaları nadiren bildirilmiştir ve bunun nedeni hassas anatomileri, doku kırılganlıkları ve 7,8,9,10,11,12 gerektiren daha yüksek pacing oranı olabilir.

Küçük memeli kalp pili çalışmalarında sadece eksternal kalp pilleri^11,12 veya kablosuz mikroskobik pacing cihazları 5,7,8,9 ile kısmen implante edilmiş pacing derivasyonlarının cerrahi modelleri kullanılmıştır, ancak bildiğimiz kadarıyla tam implante edilmiş, insan boyutunda^, transvenöz kalp pili sistemlerinin kullanımı bugüne kadar bildirilmemiştir. Leporin modellerindeki önceki kanıtlar, haftalar boyunca hızlı kalp atış hızlarında ilerlemenin miyokard depresyonuna yol açtığını göstermektedir^11,12. Bu makale, tavşanlara insan boyutunda bir kalp pilinin başarılı bir şekilde implante edildiğini gösteren, pratik olarak uygulanabilir ilk küçük memeli modelini sunmaktadır. Tanımlanan metodoloji, klinik olarak ilgili bir kardiyak pacing modeli sunmayı amaçlamaktadır ve taşikardi veya pacing’e bağlı kardiyomiyopati ve bunun sonucunda ortaya çıkan kalp yetmezliği patofizyolojisi 2,11,12 ile ilgili insan çalışmalarına yakından çevrilebilir.

Protocol

Bu deneysel protokol, Charles Üniversitesi Birinci Tıp Fakültesi’ndeki Kurumsal Hayvan Uzman Komitesi tarafından gözden geçirilmiş ve onaylanmıştır ve Çek Cumhuriyeti, Prag’daki Charles Üniversitesi, Birinci Tıp Fakültesi, Fizyoloji Anabilim Dalı, Üniversite deney laboratuvarında, hayvanların zulme karşı korunmasına ilişkin 246/1992 sayılı Kanun uyarınca gerçekleştirilmiştir. Tüm hayvanlar, National Academies Press tarafından 2011 yılında yayınlanan Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu, 8. baskıya uygun olarak tedavi edilmiş ve bakımı yapılmıştır. Tüm prosedürler, lisanslı bir veterinerin varlığında ve rehberliğinde standart veterinerlik sözleşmelerine göre gerçekleştirildi. Bu deney serisine altı Yeni Zelanda beyaz tavşanı dahil edildi. Ortalama vücut ağırlıkları kalp pili implantasyonu gününde 3.5 kg ± 1 kg idi. Tüm değerler SEM± ortalama olarak ve uygunsa minimum ve maksimum ölçülen değer aralıklarıyla ifade edilir. 0.05 < bir P değeri anlamlı olarak kabul edildi. Tekniğin başarılı bir şekilde ustalaşması için, hayvan anestezisi ve cerrahisinde temel beceriler gereklidir; Kardiyak pacing ile ilgili önceki deneyim tavsiye edilir, ancak gerekli değildir. 1. Preoperatif bakım Tavşanların en az 2 hafta boyunca barınma tesislerine alışmalarına izin verin ve ameliyat gününde hayvanların taşınmasını ve yönetimini kolaylaştırmak için insan dokunuşu ve manipülasyonu ile rahat olun. Hayvanları saman ve saman bazlı peletlenmiş tavşan diyetiyle besleyin. Düzenli aralıklarla tatlı su sağlayın. Optimal diyet alımı ve sıkıntı olmaması da dahil olmak üzere hayati önemlerinin (vücut ısısı, solunum hızı) ve genel durumunun kısa bir günlük kontrolünü yapın. 2. Anestezi, premedikasyon ve izleme 30 dakikalık açlıktan sonra, premedikasyon uygulayın: buprenorfin (0.01-0.04 mg / kg IM), midazolam (0.3-0.6 mg / kg IM), medetomidin (0.03-0.06 mg / kg IM) ve ketamin (5-10 mg / kg IM). İntravenöz ilaç uygulaması için marjinal kulak damarına bir kanül yerleştirin. Hematolojik ve biyokimyasal analizler için düşük hacimli tüpler (0,5 mL) kullanarak kan örnekleri toplayın. EKG izleme için elektrotları takmak için boynun sağ juguler bölgesinde – cerrahi bölgede – ve uzuvlarda bir tıraş makinesi kullanarak tavşanın derisini tıraş edin. Tavşanların derisi tahrişe karşı kolayca hassas olduğundan ve küçük gözyaşları yaygın olarak görüldüğünden dikkatli tıraş edin. Hipotermiyi önlemek için hayvanı bir ısıtma yastığına yerleştirin. Anestezi protokolüne göre EKG, rektal vücut ısısı ve oksijen doygunluğu dahil olmak üzere hayati fonksiyonları bir nabız oksimetresi ile izleyin. Hayvanın ağzına ve burnuna bir maske yerleştirin ve hayvanın yüzünün etrafına lastik bir conta ile sabitleyin. Hayvanın gözlerini kuruluktan korumak için merhem kullanın. Yeterli sedasyon elde etmek için, hayvanlara yüz maskesi aracılığıyla izofluran (oksijenle karıştırılmış) sağlayın. % 3.5’lik bir konsantrasyonla başlayın ve bastırılmış kornea refleksi ve motorik ağrı yanıtı açısından hayvanın tepkilerine göre gerektiğinde azaltın.NOT: Anestezi sırasında akciğer hasarı riskini azaltmak için spontan ventilasyon önerilir, ancak hipoventilasyon durumunda yenidoğan manuel veya otomatik ventilatör hazır tutulmalıdır. Tüm steril enstrümantasyonu hazırlayın. Hayvanı floroskopi masasına yerleştirin. Tam röntgen kişisel koruyucu ekipman giyin. 3. Ventriküler kurşun implantasyonu Dış juguler damarı bulun ve cilt üzerindeki konumunu işaretleyin. Povidon-iyot kullanarak tüm bölgeyi sterilize edin ve ameliyat bölgesini işaretli juguler alan üzerinde bir delik bulunan steril bir örtü ile örtmeye devam edin. Deride belirgin juguler ven üzerinde paralel bir kesi yapın. Dış juguler veni bulun ve bitişik fibröz dokudan ve vasküler demetten 1 cm uzunluğunda izole edin. Oryantasyon için karotis arteri bulun ve yaralanmasını önleyin. Kalp pilini yerleştirmek için deri altı dokusunda bir cep oluşturun. Aşırı kanama ve doku hasarını önlemek için künt diseksiyon için makas kullanın. İzole damar segmentinin her iki ucunda kauçuk bir bağ kullanarak damarı sabitleyin ve kan akışını engelleyin (Şekil 1). Standart kesme tekniğini kullanarak, damar duvarının çevresinin yaklaşık 1 / 3’ünü bir bıçakla kesin. Kesimi geniş bir şekilde açmak ve lümene tek bir pasif pacing kablosu sokmak için bir kap toplama kullanın. Floroskopik kılavuzluk altında, ucunu sağ ventrikülün tepesine kadar ilerletin (Şekil 2). Bir stiliti bir eğriye önceden şekillendirin ve triküspid anulusu geçmek için kurşunu yönlendirmek için kullanın. Kurşunun ucunun stilt tarafından desteklenmediğinden emin olun, böylece dokuya dokunurken kurşun esnek ve atravmatik kalır. İlerleme hızı parametrelerini test edin. Ventriküler kurşun algılanan sinyal ve empedans stabil olmalı ve pacing eşiği düşük olmalıdır. Bitişik kaslarda fasikülasyon olmamalıdır (Şekil 3). Kurşun pozisyonunu, koruyucu bir kauçuk manşon üzerinden altta yatan fibröz dokuya dikerek sabitleyin ve bir ipek kravat kullanarak kurşunun etrafındaki damar lümenini kapatın (Şekil 4). 4. Kalp pili implantasyonu Kalp pilini hız besleme kablosuna bağlayın ve IS-1 konektörünü bir vida kullanarak sabitleyin. Takip sırasında non-invaziv pacing çalışma fonksiyonu (bkz. adım 6) kullanılacaksa, kalp pilini atriyal kanal soketine bağlayın. Kalp pilini ve kurşunun ekstra uzunluğunu önceden oluşturulmuş deri altı cebine gömün (Şekil 5). Cebi povidon-iyot ile yıkayın. Cilt yarasını bir monofilament iplik kullanarak dikin. İstediğiniz pacing programını ayarlayın ve pacing parametrelerinin son kontrolünü yapın (Şekil 3). 5. Postoperatif bakım Anestezikleri geri çekin ve yeterli bilinci yeniden kazanana kadar hayvanı dikkatlice gözlemleyin. Medetomidin etkisini geri döndürmek için atipamezol (0.01-0.03 mg / kg IM) uygulayın. Bilinç geri kazanıldıktan ve optimal vücut ısısı elde edildikten sonra, ağrı kesici için deri altından meloksikam (0.4-0.6 mg / kg) uygulayın. Ağrı kesici geçerli bir ağrı değerlendirme ölçeğine göre yeterli değilse 6-8 saat sonra buprenorfin ekleyin (örneğin, Tavşan buruşturma ölçeği). Daha fazla gastrointestinal stazı önlemek ve gastrik motiliteyi uyarmak için metoklopramid (0.5-1 mg / kg IV) uygulayın ve yeterli gıda alımı ve dışkı üretimi geri gelene kadar günde 3 kez devam edin. Yaralar iyileşene kadar geniş spektrumlu bir intravenöz antibiyotik rejimi uygulayın (3-7 gün boyunca günde 10-20 mg / kg 2x’te enrofloksasin). Hayvanı rahat ve tanıdık bir ortama aktarın ve yeterli bilinci yeniden kazanana kadar gözlemleyin. Tamamen iyileşene kadar tavşanı diğer hayvanların şirketine iade etmeyin. Meloksikam (0.4-0.6 mg / kg SC) uygulamasını en az 5 gün boyunca günlük olarak sürdürün. Güvenli ve zamanında iyileşmeyi sağlamak için yaraları düzenli olarak izleyin ve giydirin. Tamamen iyileştiğinde, işlemden yaklaşık 14 gün sonra, emilemeyen cilt dikişlerini çıkarın. Uzaktan sorgulama yapın ve pacing parametrelerini düzenli olarak kontrol edin (yani, pacing eşiği, miyokard algılama ve kurşun empedansı).NOT: Elde edilen değerler istikrarlı bir eğilim izlemelidir. 6. Pacing protokolü ve veri toplama Kalp pilini sorgulayın ve Parametreler menüsünde minimum taban oranı seçerek yedekleme hızı modunu ayarlayın.NOT: Yüksek kalp atış hızı ve küçük hayvanlara özgü yüksek değişkenliği nedeniyle, belirtilen gereksinimlere göre 300-400 bpm hızında sürekli yapay tempo elde edilebilir. Her kalp pili sorgulaması sırasında aralıklı ilerleme hızı elde edilebilir (adım 6.4 ve Şekil 6’yı izleyin). Tempolu kurşun empedansını sürekli olarak kaydedin; Kalp pili programcısı Tanılama menüsünde, veri toplamayı başlatın. Miyokard potansiyelini sürekli olarak kaydedin ve kalp pilini sorgulayarak her hafta manuel olarak kontrol edin; Algılama sekmesinin altındaki kalp pili programcısı Test menüsünde, unipolar ve bipolar miyokard potansiyel genliklerini ölçün. Sorgulama yoluyla ilerleme eşiğini düzenli olarak (haftalık) değerlendirin. Yeterli bir tempo hızıyla pacing eşiğini ölçmek için non-invaziv pacing etüdü (Test menüsü altında NIPS’yi seçin) işlevini kullanın (Şekil 6). Çeşitli uyaran süreleri (0,1 ms ila 1,5 ms arası) için ilerleme eşiğini değerlendirin ve volt cinsinden ifade edin. İntrakardiyak elektrogramları veya yüzey EKG’sini, pacing uyaran çıkışı eşik altı olduğunda yakalama kaybının belirlenmesi için kullanın. Tüm prosedürleri standart veterinerlik sözleşmelerine göre gerçekleştirin, her çalışmanın tamamlanmasında hayvanı kurumsal düzenlemelere göre kurban edin ve bir nekropsi yapın. Kalp pilini ekstraktif hale getirin ve enflamatuar yanıtlar, biyofilm oluşumu ve fibroz açısından yönlendirin ve inceleyin.NOT: Bu protokoldeki hayvanları ötenazi yapmak için derin anestezi altında bir potasyum doz aşımı verildi.

Representative Results

Çalışmaya toplam altı hayvan dahil edildi. Tüm hayvanlarda, pacing lead eksternal juguler ven yoluyla sağ ventrikül tepesine başarıyla implante edildi (Ek Şekil S1). Pozisyon floroskopi ile doğrulandı ve kurşun lastik bir manşon üzerinde bitişik dokulara dikildi. X-ışını görüntülemeye göre, kurşun tüm pacing protokolü süresi boyunca konumunu korudu. Takılan kalp pili lateral boyun bölgesinde palpe edilebilir ve hayvana belirgin bir sorun çıkarmadı. Tüm yaralar tamamen ve lokal komplikasyonlar olmadan iyileşti. Kurşun uç, iki titanyum-platin elektrot ile donatılmıştı – distal yarım küre şeklinde bir halka ve proksimal silindirik bir halka elektrodu – 25 mm’lik bir elektrot mesafesi ile (Şekil 2). Uçlar serbestçe tepeye doğru ilerletildi ve silikon sabitleme çatalları ile pasif olarak oraya tutturuldu. Bu, uç elektrottan tek kutuplu pacing’e ve sağ ventrikülde bulunan her iki elektrot arasında bipolar pacing’e izin verdi. Temsili bir ventriküler miyokard potansiyeli algılanan sinyal Şekil 3’te gösterilmiştir ve ölçülen pacing parametreleri Tablo 1 ve Şekil 7’de ayrıntılı olarak verilmiştir. İşlem sırasında, ortalama algılanan miyokard potansiyeli 5.6 V ± 0.8 mV (min: 2.8 mV, max: 8 mV), kurşun empedansı 675 Ω ± 74 Ω (min: 468 Ω, max: 951 Ω) ve hız eşiği 0.8 V ± 0.26 V (min: 0.2 V, max: 2.2 V) idi ve uyaran süresi standart 0.4 ms’ye ayarlandı. Aralıklı pacing ile 3 ay ve 6 aylık takipten sonra ortalama algılanan miyokard potansiyeli sırasıyla 7.4 mV ± 1.2 mV (min: 4.0 mV, max: 12.0 mV) ve 6.3 mV ± 1.0 mV (min: 4.2 mV, max: 10.3 mV) idi. Ölçülen ortalama kurşun empedansı sırasıyla 869 Ω ± 32 Ω (min: 760 Ω, max: 975 Ω) ve 725 Ω ± 96 Ω (min: 370 Ω, max: 1014 Ω) idi ve pacing eşiği 1,2 V ± 0,3 V (min: 0,2 V, max: 2,2 V) ve 1,4 V ± 0,3 V (min: 0,5 V, max: 2,3 V) olarak değiştirildi, sırasıyla. Tüm parametre değişiklikleri bu dönemde istatistiksel olarak anlamlı değildi (P > 0.05) ve bipolar ve unipolar parametreler karşılaştırılabilir eğilimleri takip etti (Şekil 7 ve Tablo 1). Bir olgu, implantasyondan sonraki ikinci günde gözlenen ani empedans düşüşü ile başvuran kısmi kurşun penetrasyonu nedeniyle erken sonlandırıldı. Daha sonra, takibin ikinci ayında, kademeli bir eşik artışı fark edildi ve yüksek çıkışta tempo kas fasikülasyonuna neden oldu. Hayvan asemptomatik kaldı, ancak nekropsi sırasında, pacing kurşununun ucunun miyokard inferior duvarından perikarda yaklaşık 3 mm uzunluğunda nüfuz ettiği bulundu. Kanama ve enfeksiyon belirtisi gözlenmedi. İşlemden önce, işlem sonrası 1. günde ve işlem sonrası 7. günde ortalama beyaz küre sayıları sırasıyla 5.9 × 10 9/L, 7.37 × 10 9/L ve 7.42 × 10 9/L idi, ortalama hemoglobin düzeyleri sırasıyla 105 g / L, 113 g / L ve 110 g / L idi ve ortalama trombosit sayıları 317 × 10 9 / L idi. Sırasıyla 274 × 10 9/L ve 219 × 109/L. Laboratuvar değerleri işlemden sonraki ilk hafta içinde anlamlı değişiklikler göstermedi (herkes için P > 0.05). Mikroskobik değerlendirme altında, pacing kurşun silikon yüzeyi fibröz doku (yaklaşık 100 μm kalınlığında) ile kaplandı, ancak hiçbir hücre bulunamadı (Şekil 8). Resim 1: Cerrahi juguler ven diseksiyonu. Cilt kesildikten sonra, deri altı bir cep oluşur ve juguler ven açığa çıkar, distal olarak bağlanır ve proksimal olarak mavi bir lastik bant ile desteklenir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 2: Kalp pili kurşun implantasyonu sırasında floroskopi. Dış juguler ven yoluyla bir pacing ucu verilir ve önceden şekillendirilmiş bir stilt kullanılarak, kurşun sağ ventrikül tepesine ilerler ve burada silikon çatalları tarafından pasif fiksasyon ile sabitlenir. Takılı bir kalp pili, boyun bölgesindeki deri altı cebine gömülür. Ok, distal yarım küre halkasına (yeşil) ve proksimal silindirik halka (kırmızı) elektrotlarına işaret eder. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 3: Algılanan ventriküler miyokard potansiyellerinin temsili ölçümleri. Ventriküler algılama ve genlik ölçümleri, akut fazda, pacing kurşun pozisyonundan sonra (solda) ve kalp pili implantasyonundan sonra (sağda) gösterilmiştir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 4: İlerleme hızı kablosunun güvenliğini sağlama. Kurşunun kauçuk bir manşon (ok) üzerinden emilemeyen iki dikişle altta yatan dokuya sabitlenmesi onu yerine sabitler ve yerinden çıkmasını önler. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 5: Kalp pilinin yerleştirilmesi. Kalp pili deri altı cebine gömülür ve povidon-iyot ile yıkanır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 6: Pacing eşiği ölçümü. Kalp pilinin non-invaziv pacing çalışma fonksiyonu kullanılarak, doğal kalp atış hızından daha yüksek pacing yapılır. Pacing uyaranları P ile işaretlenmiştir. Hız eşiği, değişen uyaran çıktılarıyla değerlendirilir. (A) Ventriküler yakalamanın endokardiyal potansiyelinin temsili bir örneği, 0,4 ms’de 0,8 V’luk bir çıkış için gösterilmiştir, (B) ancak çıkış 0,4 ms’de 0,6 V’a düşürüldüğünde bir yakalama kaybı görülür. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 7: Leporin kardiyak pacing modeli pacing parametrelerinin takibi. Tüm denekler için (A) pacing eşiği, (B) pacing empedansı ve (C) miyokard algılama eğilimleri çizilmiştir. Ortalama tek kutuplu (tam çizgi) ve bipolar değerler (noktalı çizgi) kalın olarak gösterilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 8: Ekilen pacing kurşun örneği. Ekilen pacing kurşununun ventriküler kısmı kesildi. (A) Toluidin mavisi ile boyanmış makroskobik görüntü ve (B) mikroskobik görüntü, fibröz doku tabakası ile kaplı silikon yüzeyi ortaya çıkarır. Ölçek çubukları = (A )1 cm, (B) 10 μm. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 9: Ventriküler algılama ve kurşun empedans eğilimleri. (A) sürekli ve stabil ventrikül miyokard algılaması ve (B) 236 günlük bir takip boyunca ventriküler kurşun empedans eğilimlerinin temsili bir örneği. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 10: Ventriküler endomiyokardiyal elektrogramlar. Kalp pili sorgulamasında algılanan ventrikül potansiyelleri (A) unipolar ve (B) bipolar bağlantılar ile resmedilmiştir. T dalgası potansiyeli tek kutuplu bağlantıda daha belirgindir, ancak aşırı algılamaya neden olmaz. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın. Tek kutuplu Periprosedürel takip 3 ay 6 ay Algılanan miyokard potansiyeli [mV] 5,6 ± 0,8 7.4 ± 1.2 6.3 ± 1.0 Hız eşiği [0,4 ms’de V] 0,8 ± 0,3 1.2 ± 0.3 1.4 ± 0.3 Kurşun empedansı [Ω] 675 ± 74 869 ± 32 725 ± 96 Tablo 1: Leporin kardiyak pacing modeli pacing parametrelerinin takibi. Algılanan miyokard potansiyeli, pacing eşiği ve kurşun empedansının değerleri, 3 aylık takip ve 6 aylık takip için ortalama ± SEM olarak ifade edilir. Ek Şekil S1: Bir tavşanda implante edilen insan boyutundaki transvenöz pacing sisteminin şeması. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Discussion

Özel kısıtlamalarına rağmen, küçük memeli modelleri klinik araştırmalar için avantajlar sunar¹³. Yerleşik bir metodoloji ile, kardiyak pacing modelleri, büyük hayvan modellerine veya klinik çalışmalara kıyasla önemli ölçüde daha düşük kaynak gereksinimleri ile çok çeşitli kardiyovasküler hastalıkların ve dolaşım patolojik durumlarının simülasyonu için en uygun platformu sağlayabilir ^7,14. Bu yazıda tavşanlarda uzun süreli kardiyak pacing’in yenilikçi, minimal invaziv bir modeli sunulmaktadır. Bu protokolü izleyerek, küçük bir memeli modelinde, tam uzunlukta bir pacing kablosu da dahil olmak üzere, tamamen implante edilmiş, tam boyutlu bir insan kalp pili sistemi kullanmak mümkündür.

Kalp pili implantasyonu sırasında, tüm hayvanlarda kurşunu sağ ventrikülün tepesinde stabil, optimal bir konuma yerleştirebildik. İnvaziv olarak ölçülen pacing parametreleri, büyük hayvan deneylerinde veya insan tıbbında yaygın olan değerlere benzer şekilde normal aralıklardaydı ^2,3. Sağ tavşan ventrikülünde ölçülen ortalama 6.5 mV ± 1.9 mV miyokard potansiyeli, standart implante edilebilir bir kalp pili tarafından açıkça tanınır. Ölçülen maksimum pacing eşiği, 0.4 ms’lik bir uyaran süresi ile 2.5 V idi ve takip sırasında empedans normal aralıklarda kaldı. Genel olarak, bunlar optimum hız parametrelerini temsil eder.

Takip sırasında, implante edilen kalp pili sorgulanarak pacing parametreleri non-invaziv olarak doğrulandı ve bu parametreler Şekil 7, Şekil 9 ve Tablo 1’de özetlendi. Ventriküler algılama ve kurşun empedansı 6 ay boyunca önemli bir değişiklik göstermedi. Tüm deneklerde ortalama pacing eşiğinde artan bir eğilime rağmen, tüm çalışma boyunca pacing’in güvenli bir şekilde yürütülmesine izin veren önemli bir değişiklik gözlenmemiştir. Pacing parametrelerindeki küçük dalgalanma, lokal enflamatuar yanıtlara veya fibrozise bağlanabilir ve steroid salınımlı materyaller kullanılarak hafifletilebilir. Uzun süreli pacing etütlerinde kullanım için, pacing parametreleri sık sık izlenmeli ve ayarlanmalıdır.

Kan analizi, implantasyondan sonraki ilk hafta boyunca sistemik inflamasyon veya anemi önermedi. İşlemden önce trombosit sayılarının artma eğilimi, takip sırasında değerler sabit kaldığı için hayvan kullanımı ve sedasyonun neden olduğu akut strese bağlanabilir. Kalp pili implantasyonunun korkulan bir komplikasyonu kurşun penetrasyonudur. Özellikle küçük memeli dokularının kırılganlığı ile, pacing parametreleri aniden değiştiğinde penetrasyondan şüphelenilmeli ve kurşunun her zaman uygun konumuna dikkatlice manipüle edilmesi gerektiği vurgulanmalıdır. Bir X-ışını görüntüsü kurşun penetrasyonunu doğrulayabilir. Akut kardiyak implante edilebilir elektronik cihaz (CIED) ile ilişkili bakteriyel enfeksiyon, mortalite ve morbidite oranlarına önemli ölçüde katkıda bulunan potansiyel olarak ciddi bir komplikasyondur¹⁵. Bu nedenle, enfeksiyon oranlarını azaltmak ve pacing sistemlerinin dayanıklılığını artırmak için yeni materyalleri, pacing tekniklerini ve kurşun arıtmalarını incelemek son derece önemlidir. Sunulan metodoloji, bu tür hayati deneysel araştırmalar için uygun bir hayvan modeli sunmaktadır.

Ryu ve ark. cerrahi olarak implante edilmiş atriyal pacing derivasyonları ve eksternal nabız jeneratörü kullanarak progresif kalp yetmezliği ile kardiyomiyopatiye neden oldular¹². Benzer şekilde, Freeman ve ark. sürekli ventrikül pacinginin tavşanlarda 3-4 hafta boyunca miyokard depresyonuna yol açtığı sonucuna varmışlardır¹¹. Küçük hayvanların yüksek doğal kalp atış hızı nedeniyle, kalp pili tam tempolu bir ritmi korumak için 300-400 bpm civarında frekansları hızlandırabilmelidir. Bu yüksek pacing frekansları^11,12. haftalarda ilerleyici kalp yetmezliğine yol açtığından^, sunulan leporin modeli ortaya çıkan kardiyomiyopatinin gelişimi ve araştırılması için idealdir. Boyutları göz önüne alındığında, bu küçük modeller humoral veya miyokard doku değişikliklerinin değerlendirilmesi gibi spesifik uygulamalar için idealdir^11,16. Ekokardiyografi, leporin kalbinin boyutlarını ve kontraktilitesini değerlendirmek için de kullanılabilir^12,17. Buna karşılık, kalp yetmezliğinin daha büyük hayvan modelleri, koroner dolaşım veya basınç-hacim değerlendirmeleri de dahil olmak üzere ayrıntılı invaziv hemodinamik değerlendirme olasılığı gibi başka avantajlara da sahiptir².

Pacing çalışmaları için leporin modelinin spesifik seçimi, çoklu avantajlarına dayanıyordu. Tavşanlar prosedürü iyi tolere eder, insan boyutunda bir kalp pili sistemi alma kapasitesini gösteren en küçük memelilerden biridir ve diğer büyük hayvanlardan daha az kaynağın kullanılmasını gerektirir. Bazı yazarlar¹⁸, küçük memelilerin fizyolojisinin insanlarınkini yansıtmayabileceğine inanmaktadır, ancak bu küçük memelilerde gözlemlenen pacing parametrelerinin insanlarda veya büyük hayvanlarda görülenlere oldukça benzer olduğunu bulduk 1,2,3,19^, yani çeviri araştırması için kolayca kullanılabilirler.

Bu küçük memeli modelinde kurşun yerleştirme ve kalp pili implantasyonu sırasında, büyük hayvan modellerinde önceki deneylerle benzerliklerle karşılaştık, ancak önemli farklılıklara dikkat edilmelidir. Leporin dokuları kırılgandır ve damar ve ventrikül duvarları incedir. Tüm prosedür sırasında nazik manipülasyon gereklidir; Kurşun ucu her zaman stilt tarafından desteklenmemeli ve bu nedenle esnek olmalıdır. Özellikle triküspid anulustan geçerken ve kurşun ucu sağ ventrikülün tepesine yerleştirirken, yaralanmayı önlemek için manipülasyon son derece dikkatli ve floroskopik kılavuz altında yapılmalıdır. Ucu başka yerlere konumlandırmak da mümkün olmalıdır. Sağ atriyal apendiks ve ventrikül çıkış yolu pozisyonlarını optimal periprosedürel parametrelerle test ettik, ancak kurşun stabilitesi sınırlı olabilir ve mevcut veriler alternatif pacing bölgelerini destekleyemez. Tavşanın dış juguler damarı, tek bir pacing lead’in yerleştirilmesi için uygun şekilde boyutlandırılmıştır. Birden fazla kurşunun implantasyonu amaçlanıyorsa, daha büyük bir hayvanın kullanılması önerilebilir.

Miyokard trabekülasyonunda kurşun fiksasyonu, kurşun ucundaki silikon çatallarla pasif olarak gerçekleştirildi. Deneyimlerimize dayanarak, tamponad veya göğüs kanamasına bağlı doku hasarını önlemek için ince miyokard tabakasına vidalanmış bir sarmal ile aktif fiksasyonun kullanılmasından kaçınılmalıdır. Tavşan sağ ventrikülünün küçük boyutuna rağmen, 25 mm aralıklı pacing elektrot çifti hem unipolar hem de bipolar algılama ve pacing konfigürasyonlarına izin vermiştir (Şekil 10). Bu, kardiyak pacing çalışmaları için çok yönlülük sağlayabilir.

Küçük memelilerin yüksek doğal kalp atış hızı¹⁸ nedeniyle, implante edilebilir kalp pilinin özel olarak programlanmasıyla sürekli tempo elde edilebilir. Alternatif olarak, ortak bir insan sertifikalı pacing sisteminin basit bir kurum içi modifikasyonu yöntemi, daha önce ^2,20’de ayrıntılı olarak açıklandığı gibi, yüksek hızlı pacing frekansları elde etmek için kullanılabilir. Yakalama kaybı, yüksek doğal kalp atış hızı koşullarında bile teste izin veren benzersiz bir yaklaşım olan non-invaziv pacing çalışma fonksiyonu kullanılarak değerlendirildi. Bildirilen pacing parametreleri düzenli olarak ölçüldü. İmplante edilen kalp pili, miyokard potansiyellerinin algılanmasını ve kurşun empedansını otomatik ve sürekli olarak kaydedebildi, ancak yüksek doğal kalp atış hızı nedeniyle pacing eşiğinin manuel olarak ölçülmesi gerekiyordu. Bu nedenle, sürekli ilerleme hızı gerekiyorsa, yakalama kaybını önlemek için sık sık değerlendirmeler önerilir.

Gutruf ve ark. daha önce küçük hayvan modellerinde son derece minyatürleştirilmiş, kablosuz, pilsiz kalp pillerinin kullanıldığını bildirmişlerdir⁷. Çalışmalarıyla karşılaştırıldığında, burada açıklanan insan boyutunda bir kalp pilinin implantasyonu, yenilikçi kurşun testi, klinik araştırmalara yakın çeviri ve genel olarak mevcut malzemelerle daha geniş uygulamalar için olanak sağlayan farklı bir yaklaşımı temsil etmektedir. Zhou ve ark., atriyoventriküler bloğu tedavi etmek için fetal kalbe perkütan olarak implante edilmek üzere tasarlanmış minyatür bir kalp pilinin geliştirilmesini sundu. Böyle bir cihazın fizibilitesini doğrulamak için yetişkin tavşan deneylerinin kullanıldığını bildirdiler⁹. Diğerleri daha önce invaziv prosedürler için tavşan entübasyonunun avantajlarını bildirmiştir. Deneyimlerimize dayanarak, bir oro-nazal maske ile spontan solunumu sürdürme yaklaşımı, hava yollarının manipülasyonundan kaynaklanan komplikasyon riskini en aza indirdiği için bu tür kısa prosedürler için daha fazla faydaya sahiptir. Ayrıca akciğer yaralanmaları da önlenebilir.

Çalışma protokolü dikkatli bir şekilde hazırlanmış olmasına ve dahil edilen toplam hayvan sayısının yeterli olmasına rağmen, birkaç sınırlamaya dikkat çekmek gerekir. Tavşan sağ ventrikülünün küçük boyutu, çoklu kurşun yerleşimlerine izin vermedi. Kurşun ucun sağ ventrikül çıkış kanalındaki pozisyonunu test etmeye çalışmamıza rağmen, stabilitesi hakkında sınırlı bilgiye sahibiz ve oldukça sınırlı olmasını bekliyoruz. Tempo empedansı eğilimi, lider yerleştirmeden sonraki ilk hafta içinde bir düşüş gösterdi. Bunun nedeni lokal inflamasyon ve hafif fibroz olabilir, ancak kısa bir süre sonra kurşun empedansı restore edildi ve sürekli olarak stabilite eğilimi korundu. Bu çalışmada tek odacıklı pacing sistemi kullanılmıştır. Gelecekteki çalışmalarda, tek taraflı juguler ven boyunca bir çift pacing derivasyonunun ilerlemesi de araştırılmalıdır. Bu çalışmada test edilmemiş olmasına rağmen, sağ atriyumda ikinci bir kurşunun sokulabileceğine ve stabilize edilebileceğine inanıyoruz.

Genel olarak, kardiyak pacing’in hayvan modellerinin kardiyovasküler araştırmalarda çok sayıda uygulaması vardır. İlk olarak, birkaç hafta boyunca fizyolojik olmayan yüksek frekanslarda ilerleme, daha önce bildirildiği gibi taşikardiye bağlı kardiyomiyopatiye yol açar ve kronik kalp yetmezliğinin patofizyolojisinin ve tedavisinin incelenmesine izin verir^2,3,11,12. Ayrıca, rafine edilmiş malzemeler ve teknolojiler üzerine yapılan araştırmalar, orta vadeli pacing çalışmaları için önerilebilecek sunulan leporin modelini kullanabilir. Bildiğimiz kadarıyla, bu çalışma karmaşık kardiyak pacing deneyleri için bu kadar küçük bir memeli modelinin faydalarını gösteren ilk çalışmadır²¹. Sonuç olarak, açıklanan metodoloji ile, doku kırılganlığına ve hassas anatomiye rağmen, küçük memelilere insan boyutunda bir pacing sistemi başarıyla implante edilebilir. Eğitimden sonra, bu teknik kolayca tekrarlanabilir ve kardiyovasküler araştırmalarda geniş uygulamalara sahip tempolu taşikardi modelleri için bir temel sağlar.

Materials

Medication
atipamezole	Eurovet Animal Health, B.V.	Atipam	anesthetic
buprenorphine	Vetoquinol	Bupaq	analgetic
enrofloxacin	Krka	Enroxil	antibiotic
isoflurane	Baxter	Aerrane	anesthetic
ketamine hydrochloride	Richter Gedeon	Calypsol	anesthetic
medetomidine	Orion Corp.	Domitor	anesthetic
meloxicam	Cymedica	Melovem	analgetic
povidone iodine	Egis Praha	Betadine	disinfection
Silver Aluminium Aerosol	Henry Schein	9003273	tincture
Surgical materials
2-0 Perma-Hand Silk	Ethicon	A185H	silk tie suture
2-0 Vicryl	Ethicon	V323H	absorbable braided suture
4-0 Monocryl	Ethicon	MCP494G	monofilament
BearHugger	3M	BearHugger	heating pad
cauterizer
Metzenbaum scissors, lancet with #22 blade, DeBakey forceps, needle driver			basic surgical equipment
sterile drapes
Diagnostic devices
Acuson VF10-5	Siemens Healthcare		sonographic vascular probe
Acuson x300	Siemens Healthcare		ultrasound system
ESP C-arm	GE Healthcare	ESP	X-ray fluoro C-arm
Pacing devices
400	Medico	CAT400	bipolar pacing lead
Effecta DR	Biotronic	371199	implantable pacemaker
ERA 3000	Biotronic	128828	external pacemaker
ICS 3000	Biotronic	349528	pacemaker programmer