经胸超声心动图评估猪急性心肌梗死和心脏骤停后复苏后左心室功能障碍

摘要

经胸超声心动图是复苏后左心室功能障碍和猪心脏骤停模型中结构变化的一线诊断性检查。

摘要

院外心脏骤停的主要原因之一是急性心肌梗死（AMI）。心脏骤停复苏成功后，约70%的患者在出院前因复苏后心肌和脑功能障碍而死亡。在实验模型中，心脏骤停后的心肌功能障碍（以左心室（LV）收缩和舒张功能受损为特征）已被描述为可逆的，但在与猪AMI相关的心脏骤停模型中可用的数据很少。经胸超声心动图是评估心肌功能障碍、结构改变和/或 AMI 扩展的一线诊断性检查。在这种缺血性心脏骤停的猪模型中，超声心动图在基线和复苏后2-4和96小时进行。在急性期，检查在麻醉，机械通气的猪（体重39.8±0.6kg）中进行，并连续记录心电图。获取单维和二维、多普勒和组织多普勒记录。测量主动脉和左心房直径、收缩末期和舒张末期左心室壁厚度、舒张末期和收缩末期直径以及缩短分数 （SF）。采集心尖 2 腔、3 腔、4 腔和 5 腔室视图，计算左心室体积和射血分数。进行节段室壁运动分析以检测定位并估计心肌梗死的程度。脉冲波多普勒超声心动图用于记录 4 腔室视图的经二尖瓣流速和 5 腔室视图的经主动脉流速，以计算左心室心输出量 （CO） 和每击输出量 （SV）。记录左心室外侧和间隔二尖瓣的组织多普勒成像（TDI）（TDI间隔和外侧s'，e'，a'速度）。所有记录和测量均根据美国和欧洲超声心动图学会指南的建议进行。

引言

心脏骤停经常发生在典型胸痛发作后几分钟，在某些情况下，这是冠状动脉疾病的首发表现¹。事实上，48% 的院外心脏骤停幸存者在血管造影² 中出现冠状动脉闭塞。此外，对于心脏骤停后恢复自主循环（ROSC）的患者，心功能不全是发病率和死亡率的最重要决定因素之一³。

经胸超声心动图 （TTE） 是一种非侵入性诊断和预后工具，用于评估复苏后心肌功能障碍、结构变化和/或 AMI 扩展 ROSC 后和随后几天。在猪的实验性缺血性和非缺血性心脏骤停模型中，TTE 常用于无创连续评估心脏收缩功能、血流动力学和对治疗的反应。2008年，舒张功能障碍的变化表现为二尖瓣E速度和组织多普勒（TDI）e'速度比（E / e'）的增加以及复苏后不久二尖瓣E速度和A速度比（E / A）的^降低4。

本研究描述了在缺血性猪心脏骤停模型中，TTE在不同时间点评估左心室（LV）结构以及左心室收缩和舒张功能所遵循的不同方法学步骤。

研究方案

所有涉及动物及其护理的程序均符合国家和国际法律和政策。该研究已获得米兰大学和政府机构的机构审查委员会的批准（卫生部批准号84/2014-PR）。支持本研究结果的数据可根据合理要求从通讯作者处获得。实验模型和超声心动图方案图详见图 1 和 图2。

1. 动物制备

1. 快速雄性家猪（体重39.8±0.6公斤）在实验前过夜8小时。提供免费供水。

2.麻醉维持诱导、抗生素预防

1. 通过肌内注射氯胺酮（20mg / kg）然后静脉注射（iv）丙泊酚（2mg / kg）诱导全身麻醉。检查麻醉深度是否足够，包括下颌张力丧失、角膜反射丧失伴肌肉松弛和需要机械通气。
2. 将导管插入右颈静脉，并将其推进到上腔静脉。
3. 通过连续静脉输注丙泊酚（4-8mg / kg / h）维持麻醉。
4. 注射舒芬太尼（0.3微克/千克），然后通过静脉注射氨苄西林（1克）。

3.机械通气心电图及血流动力学监测

1. 放置带囊的气管插管，使猪机械通气，潮气量为15 mL/kg，FiO₂ 为0.21。
2. 用红外二氧化碳计调节呼吸频率并将二氧化碳（EtCO₂）的潮气末分压保持在35-40 mmHg之间。
3. 用机械剃须刀在整个胸部和左腿上剃猪（将通过手术插入用于血流动力学测量的血管内导管）。
4. 使用三个心电图垫将额平面心电图 （ECG） 斑块涂在剃光的脚和下腹部。将其中两个放在前脚上，第三个放在腹部左侧。
5. 将充满液体的导管插入右股动脉，用于测量平均动脉压和动脉血样，以检测动脉血氧张力 （PO₂）、二氧化碳张力 （PCO₂） 和 pH 值。
6. 将 7 F 五腔热稀释导管从右股静脉推进到肺动脉，以测量右心房压、核心温度和心输出量。
7. 从右颈总动脉插入 5 F 球囊尖端导管。在血管造影的帮助下将其推进到主动脉，然后进入第一对角线分支以外的左前降冠状动脉。通过注射射线造影剂确认正确定位。
8. 将 5 F 起搏导管从右锁骨下静脉推进到右心室 （RV） 以诱导心室颤动 （VF）。

4.基线经胸超声心动图

注意:超声心动图平均需要20-30分钟。对于TTE，使用相控阵多频2.5至5 MHz探头，同时连续记录ECG。存储由至少三个连续心动周期组成的帧和电影环组，用于离线分析。

1. 在主动脉水平和左心室水平拍摄单维（M 模式）和二维 （2D） 超声心动图短轴和长轴图像，以评估壁厚、主动脉、心房和左心室尺寸、左心室功能和节段壁运动。
   1. 在主动脉水平拍摄 2D 短轴视图。此视图显示左心房（LA，底部中心）、主动脉瓣（中）、右心房（左下）、三尖瓣（左）、右心室流出道（顶部）和肺动脉瓣（右侧）。将光标放在主动脉和LA的中间以记录相应的M模式图像。
   2. 拍摄 2D 胸骨旁长轴视图。此视图允许主动脉根部和主动脉瓣叶、室间隔、左心室和 LA 的可视化。主动脉必须与室间隔处于同一水平面和连续体中;主动脉瓣需要清晰可见。将探头放置在左肋间隙的第三或第四处，其指示器朝向右侧，对探头角度进行微小的改变，以获得标准化的视图。
      注意:胸骨旁短轴和长轴视图用于测量主动脉根部的宽度和LA的前后尺寸。M模式图像可以从主动脉瓣水平的长轴或短轴拍摄（参见步骤4.1）。
   3. 在状水平拍摄左心室的 2D 短轴视图。使用状或脊索水平的短轴视图进行左心室尺寸测量;这样，在通风动物中，与长轴视图中相比，更容易获得标准化图像。
      注意:左心室必须呈圆形，两个肌需要清晰可见。肌通常称为前外侧肌和后内侧肌。如果二尖瓣叶可见且右心室游离壁不是连续体，则图像不标准化。
   4. 将光标放在左心室的中间，并在状水平记录左心室的M模式图像。
   5. 重复步骤4.1.3和4.1.4，寻找左心室的下和顶端水平。
2. 获取 2D 顶端 4 腔室视图 （AP4CH）。左心室、LA、右心室 （RV） 和右心房 （RA） 与二尖瓣和三尖瓣以及心房间和室间隔一起可见。将探头放置在心尖水平（第四肋间隙;探头上的标记物需要朝向左侧）。有助于标准化视图的结构是室间隔，应平行于超声束显示。这可以通过向内侧或横向移动换能器来实现。
   注意: 当成像平面未穿过真正的左心室顶点时，会发生透视收缩，导致左心室腔的斜视图。透视收缩低估了左心室体积，并高估了左心室EF。通过改变探头位置和/或将其移动到较低的肋间隙和横向来避免透视缩短。体重33-35公斤的猪的LV长轴需要大于4.8厘米。
3. 采取顶端双室视图 （AP2CH）。从AP4CH开始，将传感器逆时针旋转45-60°;只有 LA 和左心室必须可见，因此请避开室间隔并验证光标是否通过 LA 和左心室的中间。
4. 采用顶端三腔室 （AP3CH） 视图或顶端长轴视图。从AP4CH开始，逆时针旋转换能器45-60°。在 AP3CH 中，左心室顶点与左心室前隔和后外侧左心室节段一起可见。其他可见结构是LVOT，LA和主动脉瓣。
5. 拍摄顶端五室视图 （AP5CH）。从 AP4CH 视图开始，将探头向腹侧倾斜，然后横向倾斜以可视化斜隔、主动脉与 LVOT、LV、RHV 和两个心房。
6. 脉冲多普勒 （PW） 超声心动图
   注意:该方法允许:（1）测量经瓣流速，心输出量和每相量;（2）测量间隔，例如肺动脉加速时间，以及（3）评估左心室舒张功能。
   注意:通过降低基线脉冲重复频率或在出现新的干扰频率时增加频率来避免混叠现象。
   1. 要获得标准化的AP4CH视图，请使用彩色多普勒并记录电影循环。
   2. 将PW样品体积放在二尖瓣小叶的尖端，并使用彩色多普勒将光标与二尖瓣流正交放置并与LV长轴对齐。然后，切换到PW并记录至少三个心动周期。
   3. 要获得标准化的 AP5CH 视图，请使用彩色多普勒并记录至少三个心动周期的电影环。
   4. 使用彩色多普勒将光标与主动脉血流正交放置。将样品体积移向主动脉瓣，直到流速加快。记录至少三个心动周期。
7. 使用组织多普勒成像 （TDI）:PW TDI 通过 2D 标准化 AP4CH 测量单个段的峰值纵向心肌速度。
   注意:TDI 的主要限制是其角度依赖性。如果入射角超过 15°，则速度被低估约 4%。

5.诱导心肌梗死

1. 用 0.7 mL 空气充气左前降冠状动脉导管球囊。通过快速进行性心电图 ST 段抬高⁵ 确认闭塞。

6. 心脏骤停

1. 心脏骤停的定义是一旦发生心室颤动。闭塞10分钟后，心室颤动可能自发发生。否则，通过起搏导管诱导，将 1 至 2 mA 交流电 （AC） 输送到右心室心内膜。
2. 心室颤动发作后停止通气，球囊尖端导管放气⁵.

7. 心肺复苏

1. 未经治疗的心室颤动 12 分钟后，开始心肺复苏 （CPR） 操作。这些包括使用机械胸部压缩机进行胸部按压和用氧气进行机械通气（潮气量 500 mL，每分钟 10 次呼吸）。
2. 2分钟后，每5分钟CPR一次，通过位于右心房的导管注射肾上腺素（30μg/ kg）。
3. 心肺复苏术 5 分钟后，使用除颤器尝试用 150 焦耳电击进行除颤。
   注意:成功复苏定义为恢复有组织的心律，平均动脉压>60 mmHg⁵。

8. 心脏骤停后支持治疗

1. 复苏成功后，保持麻醉，给左前降冠状动脉球囊充气。
2. 复苏后45分钟，放气球囊并取出左前降冠状动脉导管⁵（图1）。
3. 如果未立即实现复苏，请恢复心肺复苏术并在随后的除颤前继续 1 分钟。
4. 如果心室颤动复发，请立即进行除颤治疗。
5. 除肾上腺素外，不使用任何支持性措施。

9. 四小时（h）观察

1. 复苏成功后，保持麻醉。
2. 在4小时（短期）观察期内监测动物的血流动力学。
3. 将动物的温度保持在38±0.5°C。
4. 在复苏后2小时和4小时，按照第4节中所述的步骤重复完整的超声心动图检查。
   注意:肋骨骨折可能是胸外按压的结果。在这种情况下，重要的是移动探头，将其轻轻压在肋间隙处。
5. 观察4小时后，拔管猪并将它们放回笼子。
6. 肌内注射 （IM） 或按照机构动物护理指南的建议给予布托酚 （0.1 mg/kg） 镇痛。
7. 然后，通过IM注射氨苄西林（1g）。

10. 96小时观察和安乐死

1. 在AMI心脏骤停后96小时结束时（中期），重新麻醉动物（步骤2）以进行超声心动图检查（步骤4）。如前所述连续监测心电图（步骤3）。

11. 超声心动图测量

注意:根据美国和欧洲超声心动图学会指南^6，7的建议进行所有记录和测量。通过远程桌面连接发送所有超声心动图记录，以存储在本地数据库中进行分析。对研究组不知情的心脏病专家对每个变量平均至少三次测量。

1. 对于主动脉直径和 LA 直径，使用前缘到前缘法从主动脉窦水平的短轴视图的 M 模式测量。
2. 对于左心室流出道 （LVOT） 直径，从胸骨旁长轴位测量主动脉尖（近端）下方 0.5-1 cm。
3. 对于状水平的舒张末期前壁和舒张后壁厚度，应从心肌壁和腔之间的边界以及心肌壁和心包之间的边界在舒张末期测量。
4. 对于左心室射血分数 （LVEF），计算公式为:（左心室舒张末期容积 （EDV）-左心室收缩末期容积 （ESV）） / （LVEDV） * 100。将舒张末期定义为二尖瓣关闭后的第一个框架或左心室尺寸最常见的框架。将收缩末期定义为主动脉瓣闭合后的框架或心脏尺寸最小的框架。跟踪心肌和左心室腔之间边界处的左心室面积测量轨迹。测量左心室面积，并通过从 AP4CH 视图修改辛普森单平面规则计算左心室体积。
5. 在 AP2CH 视图中对双平面辛普森方法重复步骤 11.4，该方法使用舒张末期和收缩末期 AP4CH 和 AP2CH 视图来计算左心室体积和 LVEF。
6. 对于PW峰值二尖瓣流入速度（E vel）（cm/s），A速度（A vel）和E波减速时间（DT），请从二尖瓣流谱中测量这些（图6）。
7. 对于 TDI 收缩压 s 的速度和舒张压 e' 和 a' 速度，从隔膜或外侧环的 AP4CH 视图的 TDI 光谱图像中测量这些，并计算基线和冠状动脉闭塞后 96 小时的平均值。
   注意:E vel 与 TDI 得出的 e' 速度比 （cm/sec） （E/e'） 是舒张功能的指标。正常的 E/e′ 比应为 9 或小于或大于 15;介于 8-14 之间的值表示未定义的显著性。
8. 计算每搏量 （SV） 为每次收缩时从左心室泵出的血液量。SV 公式为:SV = π * [LVOT 直径/2]² * LVOT VTI。
9. 计算心输出量 （CO， mL/min） 为每分钟流经流出道的血流。它是使用公式计算的:CO = SV * HR。
10. 为了分析左心室区域运动，将左心室分为 16 个部分（在短轴视图和/或顶端 2、3、4 腔室视图中可视化）。使用以下标准对每个部分进行评分:正常壁增厚和偏移的正常运动（1 分）;运动功能减退（2 分）可减少壁厚和壁偏移;运动不能（3分）无壁厚或壁偏移;运动障碍（4分）;收缩期向外或左心室壁变薄包括动脉瘤壁运动，收缩期和舒张期均出现离心性隆起。使用以下公式计算墙壁运动得分指数 （WMSI）:总分/16。在正常动力学心室中，WMSI为1。

12. 统计分析

1. 将数据表示为 SEM ±平均值。 使用单因子方差分析，用于重复测量和Tukey的事后测试。*p < 0.05 与基线 （BL）;§ p < 0.05 AMI-心脏骤停-ROSC 后 2 小时 vs AMI-心脏骤停后 96 小时;# p < 0.05 AMI-心脏骤停-ROSC 后 4 小时 vs AMI-心脏骤停-ROSC 后 96 小时。

结果

12头猪行冠状动脉闭塞，随后进行12 min心室颤动和5 min心肺复苏术。8头猪成功复苏，7头猪在AMI心脏骤停-ROSC后96 h存活。 表1总结了研究期间不同时间点的所有超声心动图变量。

心率 （HR） 和收缩期超声心动图参数的变化
与基线（BL）相比，AMI心脏骤停-ROSC后2小时和4小时HR显着增加（平均±SEM:+64 ± 9和+56±12 bpm，p < 0.001和p < 0.01）与ESV一起（+15 ± 3和+1...

讨论

在猪 AMI 实验模型中进行完整的超声心动图检查、心脏骤停和复苏可能会提供有关左心室功能演变和左心室结构变化的不同信息，尽管文献中有一定数量的数据^5，8。在实验性心脏骤停的"纯"模型中（仅限于诱导心室颤动），心肌功能损害在ROSC后的头几天逆转，但对AMI是心脏骤停的原因时会发生什么知之甚少。

这项针对猪的研究调?...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aquasonic	Parker	-	ultrasound gel
Adult foam ECG disposable monitoring and stress testing, wet gel, non-invasive patien	Philips	40493E	ECG electrode
Bellavista 1000	Bellavista	MB230000	ventilator with infrared capnometer
ComPACS	Medimatic SRL	-	local database and software
CX50	Philips	-	Echocardiographic machine
InTube Tracheal tube	Intersurgical Ltd	8040080	cuffed tracheal tube
LUCAS2	Phisio-Control Inc	-	mechanical chest compressor
MRx defibrillator	Philips	-	defibrillator
S5-1	Philips	-	Phased array probe
Swan-Ganz catheter 2 lumen 5fr	Edwards	110F5	for the coronary artery occlusion
Swan-Ganz catheter 2 lumen 7fr	Edwards	111F7	for mean arterial pressure measurement
Swan-Ganz catheter for thermodiluition 7fr	Edwards	131F7	to measure right atrial pressure, core temperature and cardiac output