Registros cerrados de bucle de presión-volumen biventricular torácico con catéteres de admisión en un modelo porcino
Summary
Aquí presentamos un enfoque de tórax cerrado para los registros de bucle de presión-volumen biventricular basados en la admisión en cerdos con disfunción ventricular derecha aguda.
Abstract
El registro de bucle presión-volumen (PV) permite la investigación de vanguardia de variables independientes de la carga del rendimiento ventricular. La evaluación univentricular a menudo se realiza en la investigación preclínica. Sin embargo, los ventrículos derecho e izquierdo ejercen interdependencia funcional debido a sus conexiones paralelas y seriales, fomentando la evaluación simultánea de ambos ventrículos. Además, varias intervenciones farmacológicas pueden afectar a los ventrículos y sus precargas y poscargas de manera diferente.
Describimos nuestro enfoque de tórax cerrado para los registros de bucle PV biventricular basado en la admisión en un modelo porcino de sobrecarga aguda del ventrículo derecho (RV). Utilizamos técnicas mínimamente invasivas con todos los accesos vasculares guiados por ultrasonido. Los catéteres fotovoltaicos se colocan, bajo guía fluoroscópica, para evitar la toracotomía en animales, ya que el abordaje torácico cerrado mantiene la fisiología cardiopulmonar relevante. La tecnología de admisión proporciona grabaciones de bucle fotovoltaico en tiempo real sin la necesidad de procesamiento post-hoc. Además, explicamos algunos pasos esenciales de solución de problemas durante los puntos de tiempo críticos del procedimiento presentado.
El protocolo presentado es un enfoque reproducible y fisiológicamente relevante para obtener un registro de bucle PV cardíaco biventricular en un modelo animal grande. Esto se puede aplicar a una gran variedad de investigaciones cardiovasculares en animales.
Introduction
Los bucles presión-volumen (PV) contienen una gran cantidad de información hemodinámica, incluidas las presiones y volúmenes sistólicas finales y diastólicas finales, la fracción de eyección, el volumen sistólico y el trabajo de carrera1. Además, la reducción transitoria de la precarga crea una familia de bucles de los que se pueden derivar variables independientes de la carga2,3. Esta evaluación independiente de la carga de la función ventricular hace que los registros de bucle PV sean de última generación en la evaluación hemodinámica. El registro de bucle fotovoltaico se puede realizar en humanos, pero se utiliza y recomienda principalmente en la investigación preclínica4,5,6.
Los bucles presión-volumen se pueden obtener tanto del ventrículo derecho (RV) como del ventrículo izquierdo (VI). La mayoría de las hipótesis de investigación se centran en un solo ventrículo, lo que resulta en que solo se registren asas PV univentriculares7,8,9,10. Sin embargo, los ventrículos derecho e izquierdo ejercen interdependencia sistólica y diastólica debido a sus conexiones seriales y paralelas dentro del pericardio apretado11. Los cambios en la salida o el tamaño de un ventrículo afectarán el tamaño, las condiciones de carga o la perfusión del otro ventrículo. Por lo tanto, los registros de bucle pv biventricular proporcionan una evaluación más completa del rendimiento cardíaco total. Las intervenciones farmacológicas también pueden afectar los dos ventrículos y sus condiciones de carga de manera diferente, enfatizando aún más la importancia de la evaluación biventricular.
Los catéteres fotovoltaicos pueden avanzar en cualquiera de los dos tramos mediante varios enfoques, incluido el abordaje de tórax abierto con acceso desde el ápice del corazón o a través del tracto de salida de RV7,10,12,13,14. Sin embargo, la apertura del tórax afectará las condiciones fisiológicas y puede introducir sesgos.
Basándonos en nuestra experiencia de estudios previos15,16,17,18, nuestro objetivo es presentar nuestro enfoque de tórax cerrado para los registros de bucle PV biventricular en un modelo animal grande de insuficiencia aguda de RV que tiene una influencia mínima en la fisiología cardiopulmonar (Figura 1).
Protocol
Representative Results
Discussion
Este artículo describe un enfoque de tórax cerrado mínimamente invasivo reproducible para los registros de bucle de presión-volumen biventricular.
El avance del catéter PV de la AR al RV es el paso más crítico en este protocolo. La compleja composición del RV y la rigidez del catéter complican la inserción en el RV fácilmente distendido y geométricamente desafiante. Esta dificultad puede explicar por qué a menudo se prefiere la instrumentación de tórax abierto. Durante los estud…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Laerdal para la Medicina Aguda (3374), la Fundación Memorial de Holger y Ruth Hesse, la Fundación Søster y Verner Lippert, la Fundación Novo Nordisk (NNF16OC0023244, NFF17CO0024868) y la Fundación Alfred Benzon.
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 |
Referências
- 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).
