Записи с закрытым грудным бивентрикулярным давлением и объемом с помощью катетеров допуска в модели свиньи
Summary
Здесь мы представляем закрытый грудной подход к записи бивентрикулярной петли давления и объема на основе приема у свиней с острой дисфункцией правого желудочка.
Abstract
Запись контура давления-объема (PV) позволяет проводить современные исследования независимых от нагрузки переменных производительности желудочков. Одножелудочковая оценка часто проводится в доклинических исследованиях. Однако правый и левый желудочки оказывают функциональную взаимозависимость из-за их параллельных и последовательных соединений, поощряя одновременную оценку обоих желудочков. Кроме того, различные фармакологические вмешательства могут по-разному влиять на желудочки и их преднагрузки и перегрузки.
Мы описываем наш подход к закрытой грудной клетке к бивентрикулярным записям PV-петли на основе допуска в свиной модели острой перегрузки правого желудочка (RV). Мы используем минимально инвазивные методы со всеми сосудистыми выходами под ультразвуком. Фотоэлектрические катетеры расположены под флюороскопическим руководством, чтобы избежать торакотомии у животных, поскольку закрытый грудной подход поддерживает соответствующую сердечно-легочную физиологию. Технология допуска обеспечивает запись фотоэлектрических циклов в режиме реального времени без необходимости пост-специальной обработки. Кроме того, мы объясняем некоторые важные шаги по устранению неполадок в критические моменты времени представленной процедуры.
Представленный протокол представляет собой воспроизводимый и физиологически значимый подход к получению записи бивентрикулярной сердечной фотоэлектрической петли на большой животной модели. Это может быть применено к большому разнообразию сердечно-сосудистых исследований на животных.
Introduction
Контуры под давлением (PV) содержат большое количество гемодинамической информации, включая конечное систолическое и конечное диастолическое давления и объемы, фракцию выброса, ударный объем и ходовую работу1. Кроме того, временное уменьшение преднагрузки создает семейство циклов, из которых могут быть получены независимые от нагрузки переменные2,3. Эта независимая от нагрузки оценка функции желудочков делает записи фотоэлектрических петель самыми современными в гемодинамической оценке. Запись фотоэлектрической петли может быть выполнена на людях, но в основном используется и рекомендуется в доклинических исследованиях4,5,6.
Объемные петли давления могут быть получены как из правого желудочка (RV), так и из левого желудочка (LV). Большинство исследовательских гипотез сосредоточены на одном желудочке, в результате чего регистрируются только одновентрикулярные фотоэлектрические петли 7,8,9,10. Однако правый и левый желудочки оказывают систолическую и диастолическую взаимозависимость из-за их последовательных и параллельных соединений внутри плотного перикарда11. Изменения в выходе или размере одного желудочка будут влиять на размер, условия нагрузки или перфузию другого желудочка. Таким образом, записи бивентрикулярных фотоэлектрических петель обеспечивают более полную оценку общей сердечной деятельности. Фармакологические вмешательства могут также по-разному влиять на два желудочка и условия их нагрузки, что еще больше подчеркивает важность бивентрикулярной оценки.
Фотоэлектрические катетеры могут быть продвинуты в любой желудочек несколькими подходами, включая открытый грудной подход с доступом из вершины сердца или через тракт оттока RV7,10,12,13,14. Тем не менее, открытие грудной клетки повлияет на физиологические условия и может внести смещение.
Основываясь на нашем опыте предыдущих исследований15,16,17,18, мы стремимся представить наш закрытый грудной подход к записям бивентрикулярной фотоэлектрической петли в большой животной модели острой недостаточности RV, оказывающей минимальное влияние на сердечно-легочную физиологию (рисунок 1).
Protocol
Representative Results
Discussion
В этой статье описывается воспроизводимый минимально инвазивный подход к закрытой грудной клетке для записи бивентрикулярных циклов давления и объема.
Продвижение фотоэлектрического катетера из РА в RV является наиболее важным шагом в этом протоколе. Сложный состав RV и…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана Фондом острой медицины Laerdal (3374), Мемориальным фондом Хольгера и Рут Гессе, Фондом Сёстера и Вернера Липперта, Фондом Ново Нордиск (NNF16OC0023244, NFF17CO0024868) и Фондом Альфреда Бензона.
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).
