Échocardiographie transthoracique pour évaluer la dysfonction ventriculaire gauche post-réanimation après un infarctus aigu du myocarde et un arrêt cardiaque chez le porc

Résumé

L’échocardiographie transthoracique est le test diagnostique de première intention pour la dysfonction ventriculaire gauche post-réanimation et les changements structurels dans un modèle porcin d’arrêt cardiaque.

Résumé

L’une des principales causes d’arrêt cardiaque hors de l’hôpital est l’infarctus aigu du myocarde (IAM). Après une réanimation réussie à la suite d’un arrêt cardiaque, environ 70 % des patients meurent avant leur sortie de l’hôpital en raison d’un dysfonctionnement myocardique et cérébral post-réanimation. Dans les modèles expérimentaux, le dysfonctionnement myocardique après un arrêt cardiaque, caractérisé par une altération de la fonction systolique et diastolique du ventricule gauche (VG), a été décrit comme réversible, mais très peu de données sont disponibles dans les modèles d’arrêt cardiaque associés à l’IAM chez les porcs. L’échocardiographie transthoracique est le test diagnostique de première intention pour l’évaluation de la dysfonction myocardique, des changements structurels et/ou de l’extension de l’IAM. Dans ce modèle porcin d’arrêt cardiaque ischémique, l’échocardiographie a été effectuée au départ et 2 à 4 et 96 heures après la réanimation. Dans la phase aiguë, les examens sont effectués sur des porcs anesthésiés et ventilés mécaniquement (poids 39,8 ± 0,6 kg) et l’ECG est enregistré en continu. Des enregistrements Doppler mono- et bidimensionnels, Doppler et tissulaires sont acquis. Le diamètre de l’oreillette aortique et gauche, l’épaisseur de la paroi ventriculaire gauche en fin systolique et en fin diastolique, les diamètres diastolique et systolique final et la fraction raccourcissante (SF) sont mesurés. Les vues apicales à 2, 3, 4 et 5 chambres sont acquises, les volumes BT et la fraction d’éjection sont calculés. L’analyse du mouvement de la paroi segmentaire est effectuée pour détecter la localisation et estimer l’étendue de l’infarctus du myocarde. L’échocardiographie Doppler à ondes pulsées est utilisée pour enregistrer les vitesses d’écoulement transmitrale à partir d’une vue de chambre apicale à 4 et le flux transaortique à partir d’une vue à 5 chambres pour calculer le débit cardiaque (CO) et le volume de l’AVC (SV). L’imagerie Doppler tissulaire (TDI) de l’anulus mitral latéral et septal LV est enregistrée (vitesses septales et latérales TDI s', e', a'). Tous les enregistrements et mesures sont effectués conformément aux recommandations des directives des sociétés américaine et européenne d’échocardiographie.

Introduction

L’arrêt cardiaque survient souvent quelques minutes après l’apparition d’une douleur thoracique typique et, dans certains cas, il s’agit de la première manifestation de la maladie coronarienne¹. En fait, 48% des survivants d’un arrêt cardiaque hors hôpital présentent une occlusion d’une artère coronaire à l’angiographie². De plus, pour les patients qui retournent à la circulation spontanée (ROSC) après un arrêt cardiaque, le dysfonctionnement cardiaque est l’un des déterminants les plus importants de la morbidité et de la mortalité³.

L’échocardiographie transthoracique (TTE) est un outil diagnostique et pronostique non invasif utilisé chez les patients pour évaluer la dysfonction myocardique post-réanimation, les changements structurels et / ou l’extension de l’IAM après ROSC et dans les jours qui suivent. Dans les modèles expérimentaux d’arrêt cardiaque ischémique et non ischémique chez les porcs, la TTE est fréquemment utilisée pour évaluer de manière non invasive en série la fonction systolique cardiaque, l’hémodynamique et la réponse au traitement. En 2008, des changements dans la dysfonction diastolique ont été décrits en termes d’augmentation de la vitesse mitrale E et du rapport de vitesse E' (TDI) du Doppler tissulaire (TDI) (E/e') et de diminution de la vitesse mitrale E et du rapport de vitesse A (E/A) peu après la réanimation dans un modèle d’arrêt cardiaque non ischémique chez le porc⁴.

La présente étude décrit les différentes étapes méthodologiques suivies pour évaluer la structure ventriculaire gauche (VG) et la fonction systolique et diastolique du VG par TTE à différents moments dans un modèle d’arrêt cardiaque sur porc ischémique.

Protocole

Toutes les procédures impliquant les animaux et leurs soins étaient conformes aux lois et politiques nationales et internationales. L’approbation de l’étude a été obtenue auprès du comité d’examen institutionnel de l’Université de Milan et de l’institution gouvernementale (approbation du ministère de la Santé n° 84/2014-PR). Les données qui appuient les conclusions de cette étude sont disponibles auprès de l’auteur correspondant sur demande raisonnable. Le modèle expérimental et les diagrammes du protocole échocardiographique sont détaillés à la figure 1 et à la figure 2.

1. Préparation des animaux

1. Porcs domestiques mâles rapides (poids 39,8 ± 0,6 kg) pendant 8 heures pendant la nuit avant l’expérience. Fournir un accès gratuit à l’eau.

2. Induction de l’anesthésie et de l’entretien, antibioprophylaxie

1. Induire une anesthésie générale par injection intramusculaire de kétamine (20 mg/kg) suivie d’une injection intraveineuse (iv) de propofol (2 mg/kg). Vérifiez une profondeur suffisante de l’anesthésie par perte de tonus de la mâchoire, perte du réflexe cornéen avec relaxation musculaire et nécessité d’une ventilation mécanique.
2. Insérez un cathéter dans la veine jugulaire droite et avancez-le dans la veine cave supérieure.
3. Maintenir l’anesthésie avec perfusion IV continue de propofol (4-8 mg / kg / h).
4. Injecter du sufentanyl (0,3 μg/kg), puis de l’ampicilline (1 g) à IV.

3. Ventilation mécanique surveillance électrocardiographique et hémodynamique

1. Placer un tube trachéal à manchettes de manière à ce que les porcs soient ventilés mécaniquement avec un volume courant de 15 mL/kg et une FiO₂ de 0,21.
2. Ajustez la fréquence respiratoire et maintenez la pression partielle de fin de marée du dioxyde de carbone (EtCO₂) entre 35 et 40 mmHg avec un capnomètre infrarouge.
3. Rasez le porc avec un rasoir mécanique sur toute la poitrine et la jambe gauche (où des cathéters endovasculaires pour les mesures hémodynamiques seront insérés chirurgicalement).
4. Appliquez des plaques d’électrocardiogramme du plan frontal (ECG) sur les pieds rasés et le bas-ventre, à l’aide de trois tampons ECG. Placez deux d’entre eux sur les pieds avant et le troisième sur le côté gauche de l’abdomen.
5. Insérez un cathéter rempli de liquide dans l’artère fémorale droite pour les mesures de la pression artérielle moyenne et pour le prélèvement sanguin artériel pour la tension artérielle en oxygène du sang (PO 2), la tension de dioxyde de carbone (PCO₂) et le pH.
6. Faire avancer un cathéter de thermodilution de pentalumen 7 F de la veine fémorale droite dans l’artère pulmonaire pour mesurer la pression auriculaire droite, la température centrale et le débit cardiaque.
7. Insérez un cathéter à ballonnet 5 F de l’artère carotide commune droite. Avancez-le dans l’aorte, puis dans l’artère coronaire antérieure descendante gauche au-delà de la première branche diagonale à l’aide de l’angiographie. Confirmer le positionnement correct par injection de produit de contraste radiographique.
8. Avancez un cathéter de stimulation 5 F de la veine sous-clavière droite dans le ventricule droit (RV) pour induire la fibrillation ventriculaire (FV).

4. Échocardiographie transthoracique de base

REMARQUE: En moyenne, l’échocardiographie dure 20-30 min. Pour le TTE, une sonde multifréquence multifréquence multifréquence de 2,5 à 5 MHz est utilisée, tandis que l’ECG est enregistré en continu. Des ensembles de trames et de boucles de ciné-glace composés d’au moins trois cycles cardiaques consécutifs sont stockés pour une analyse hors ligne.

1. Prenez des images échocardiographiques monodimensionnelles (mode M) et bidimensionnelles (2D) à axe court et long au niveau aortique et au niveau BT pour évaluer l’épaisseur de la paroi, les dimensions aortiques, auriculaires et BT, la fonction BT et le mouvement segmentaire de la paroi.
   1. Prenez une vue 2D à axe court au niveau aortique. Cette vue montre l’oreillette gauche (LA, en bas au centre), la valve aortique (au centre), l’oreillette droite (en bas à gauche), la valve tricuspide (à gauche), la voie d’écoulement ventriculaire droite (en haut) et la valve pulmonaire (à droite). Placez le curseur au milieu de l’aorte et de LA pour enregistrer les images respectives en mode M.
   2. Prenez une vue parasternale 2D à grand axe. Cette vue permet la visualisation de la racine aortique et des feuillets valvulaires aortiques, du septum interventriculaire, du VG et de la LA. L’aorte doit être dans le même plan horizontal et dans un continuum avec le septum interventriculaire; Les folioles aortiques doivent être clairement visibles. Placez le transducteur dans le troisième ou quatrième espace intercostal gauche, avec son indicateur vers le flanc droit, en apportant de petits changements dans l’angulation de la sonde afin d’obtenir une vue normalisée.
      NOTE: Les vues parasternales à axes courts et longs sont utilisées pour mesurer la largeur de la racine aortique et la dimension antéropostérieure de l’AL. Les images en mode M peuvent être prises à partir d’un axe long ou d’un axe court au niveau de la valve aortique (voir étape 4.1).
   3. Prenez une vue 2D à axe court du VG au niveau papillaire. Utiliser une vue à axe court au niveau papillaire ou cordée pour les mesures de dimensions BT; De cette façon, chez un animal ventilé, il est plus facile d’obtenir une image standardisée que dans la vue à axe long.
      REMARQUE: Le VG doit apparaître circulaire et les deux muscles papillaires doivent être clairement visibles. Les muscles papillaires sont appelés, par convention, antérolatéraux et postéromédiaux. Si les feuillets mitraux sont visibles et que la paroi libre ventriculaire droite n’est pas un continuum, l’image n’est pas normalisée.
   4. Placez le curseur au milieu du VG et enregistrez une image en mode M du VG au niveau papillaire.
   5. Répétez les étapes 4.1.3 et 4.1.4 en recherchant le niveau sous-papillaire et apical du LV.
2. Prenez une vue apicale 2D à 4 chambres (AP4CH). Le VG, le LA, le ventricule droit (RV) et l’oreillette droite (PR) sont visibles avec les valves mitrale et tricuspide et le septum interauriculaire et interventriculaire. Positionnez la sonde au niveau de l’apex cardiaque (quatrième espace intercostal; le marqueur sur la sonde doit être orienté vers la gauche). La structure qui aide à normaliser la vue est le septum interventriculaire, qui doit être affiché parallèlement au faisceau d’ultrasons. Ceci est possible en déplaçant le transducteur médialement ou latéralement.
   REMARQUE : Le raccourcissement se produit lorsque le plan d’imagerie ne traverse pas le véritable sommet du BT, ce qui entraîne une vue oblique de la cavité BT. Le raccourcissement sous-estime les volumes BT et surestime la FEVG. Le raccourcissement est évité en changeant la position de la sonde et/ou en la déplaçant vers un espace intercostal inférieur et latéral. Le grand axe LV doit être supérieur à 4,8 cm chez les porcs pesant entre 33 et 35 kg.
3. Prenons une vue apicale à deux chambres (AP2CH). À partir de l’AP4CH, faites pivoter le transducteur de 45 à 60° dans le sens inverse des aiguilles d’une montre; seuls le LA et le VG doivent être visibles, évitez donc le septum interventriculaire et vérifiez que le curseur passe au milieu du LA et du LV.
4. Prenez une vue apicale à trois chambres (AP3CH) ou un axe long apical. À partir de l’AP4CH, faites pivoter le transducteur de 45 à 60° dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Dans AP3CH, l’apex du VG est visible, ainsi que le septum antérieur et les segments postérolatéraux du VG. Les autres structures visibles sont LVOT, LA et la valve aortique.
5. Prenons une vue apicale à cinq chambres (AP5CH). Commencez à partir de la vue AP4CH et inclinez la sonde ventralement, puis latéralement afin de visualiser un septum oblique, l’aorte avec LVOT, LV, RV et les deux oreillettes.
6. Échocardiographie Doppler pulsé (PW)
   REMARQUE : Cette méthode permet : (1) de mesurer les vitesses d’écoulement transvalvulaire, le débit cardiaque et le volume de l’AVC; (2) la mesure des intervalles, par exemple, le temps d’accélération de l’artère pulmonaire, et (3) l’évaluation de la fonction diastolique du VG.
   REMARQUE: Le phénomène de repliement est évité en abaissant la fréquence de répétition des impulsions de base ou en l’augmentant lorsque de nouvelles fréquences perturbatrices apparaissent.
   1. Pour obtenir une vue AP4CH standardisée, utilisez un Doppler couleur et enregistrez une boucle ciné.
   2. Placez le volume de l’échantillon PW à la pointe des feuillets mitrales et utilisez le Doppler de couleur pour placer le curseur orthogonalement au flux mitral et aligné sur le grand axe BT. Ensuite, passez à PW et enregistrez au moins trois cycles cardiaques.
   3. Pour obtenir une vue AP5CH standardisée, utilisez un Doppler couleur et enregistrez une boucle cinéma avec au moins trois cycles cardiaques.
   4. Utilisez le Doppler couleur pour placer le curseur orthogonalement au flux aortique. Déplacez le volume de l’échantillon vers la valve aortique jusqu’à ce que la vitesse d’écoulement s’accélère. Enregistrer au moins trois cycles cardiaques.
7. Utiliser l’imagerie Doppler tissulaire (TDI) : à partir d’un AP4CH standardisé 2D, PW TDI mesure la vitesse myocardique longitudinale maximale à partir d’un seul segment.
   REMARQUE : La principale limitation du TDI est sa dépendance à l’angle. Si l’angle d’incidence dépasse 15°, il y a une sous-estimation de la vitesse d’environ 4%.

5. Induction de l’infarctus du myocarde

1. Gonfler le ballonnet du cathéter dans l’artère coronaire antérieure descendante gauche avec 0,7 mL d’air. Confirmer l’occlusion par l’élévation progressive rapide du segment ST^{ECG 5}.

6. Arrêt cardiaque

1. L’arrêt cardiaque est défini dès la fibrillation ventriculaire. Après 10 min d’occlusion, une fibrillation ventriculaire peut survenir spontanément. Sinon, induisez-le à travers un cathéter de stimulation avec un courant alternatif (CA) de 1 à 2 mA délivré à l’endocarde ventriculaire droit.
2. Interrompre la ventilation après le début de la fibrillation ventriculaire et dégonfler le cathéter à ballonnet⁵.

7. Réanimation cardiorespiratoire

1. Après 12 minutes de fibrillation ventriculaire non traitée, commencez les manœuvres de réanimation cardiorespiratoire (RCR). Il s’agit notamment de la compression thoracique avec le compresseur thoracique mécanique et de la ventilation mécanique avec de l’oxygène (volume courant 500 mL, 10 respirations par minute).
2. Après 2 minutes et toutes les 5 minutes de RCR, injecter de l’épinéphrine (30 μg/kg) à travers le cathéter placé dans l’oreillette droite.
3. Après 5 minutes de RCR, essayez la défibrillation avec un choc de 150 joules, à l’aide d’un défibrillateur.
   REMARQUE : Une réanimation réussie est définie comme la restauration du rythme cardiaque organisé avec une pression artérielle moyenne >60 mmHg⁵.

8. Soins de soutien après un arrêt cardiaque

1. Après une réanimation réussie, maintenez l’anesthésie et gonflez le ballonnet dans l’artère coronaire descendante antérieure gauche.
2. Quarante-cinq minutes après la réanimation, dégonflez le ballonnet et retirez le cathéter de l’artère coronaire descendante antérieure^{gauche 5} (Figure 1).
3. Si la réanimation n’est pas immédiatement réalisée, reprendre la RCR et la poursuivre pendant 1 min avant la défibrillation ultérieure.
4. Si la fibrillation ventriculaire se reproduit, traitez-la par défibrillation immédiate.
5. N’utilisez aucune mesure de soutien autre que l’épinéphrine.

9. Observation de quatre heures (h)

1. Après une réanimation réussie, maintenez l’anesthésie.
2. Surveiller les animaux de manière hémodynamique pendant la période d’observation de 4 h (à court terme).
3. Maintenir la température des animaux entre 38 ± 0,5 °C.
4. À 2 h et 4 h après la réanimation, répéter un examen échocardiographique complet, en suivant les étapes décrites à la rubrique 4.
   REMARQUE: Les côtes cassées peuvent être une conséquence de la compression thoracique. Dans ce cas, il est important de déplacer la sonde en la pressant doucement sur les espaces intercostaux.
5. Après une observation de 4 heures, extuber les porcs et les remettre dans leur cage.
6. Administrer une analgésie avec du butorphanol (0,1 mg/kg) par injection intramusculaire (IM) ou selon les recommandations des lignes directrices de l’établissement en matière de soins aux animaux.
7. Ensuite, injectez de l’ampicilline (1 g) par voie IM.

10. Observation et euthanasie de 96 heures

1. À la fin des 96 h post-AMI-arrêt cardiaque-ROSC (à mi-parcours), réanesthésier les animaux (étape 2) pour un examen échocardiographique (étape 4). Surveillez l’ECG en continu comme décrit précédemment (étape 3).

11. Mesures échocardiographiques

NOTE: Prenez tous les enregistrements et mesures conformément aux recommandations des directives américaines et européennes des sociétés d’échocardiographie ^6,7. Envoyez tous les enregistrements échocardiographiques par une connexion de bureau à distance pour les stocker dans une base de données locale pour analyse. Un cardiologue en aveugle des groupes d’étude effectue en moyenne au moins trois mesures pour chaque variable.

1. Pour le diamètre aortique et LA, mesurer à partir du mode M les vues à axe court au niveau des sinus aortiques en utilisant la méthode du bord d’attaque au bord d’attaque.
2. Pour le diamètre du tube sortant du VG (VOV), mesurez-le de 0,5 à 1 cm sous la cuspide aortique (proximale) à partir d’une vue parasternale à grand axe.
3. Pour l’épaisseur de la paroi antéroseptale et diastolique postérieure en fin de diastolique au niveau papillaire, mesurer à l’extrémité de la diastole à partir de la frontière entre la paroi myocardique et la cavité et la frontière entre la paroi du myocarde et le péricarde.
4. Pour la fraction d’éjection BT (FEVG), calculez-la comme suit: (volume diastolique terminal BT (EDV)-volume systolique terminal (ESV)) / (LVEDV) * 100. Définir la diastole terminale comme la première image après la fermeture de la valve mitrale ou le cadre dans lequel la dimension BT est le plus grande. Définissez la systole terminale comme le cadre après la fermeture de la valve aortique ou le cadre où les dimensions cardiaques sont les plus petites. Suivez les tracés des mesures de surface VG à la limite entre le myocarde et la cavité VG. Mesurez les surfaces BT et calculez les volumes BT à l’aide de la règle du plan unique modifiée de Simpson à partir de la vue AP4CH.
5. Répétez l’étape 11.4 dans la vue AP2CH pour la méthode Simpson biplan qui utilise les vues AP4CH et AP2CH diastolique et systolique terminale pour calculer les volumes BT et la FEVG.
6. Pour la vitesse maximale d’entrée mitrale PW (E vel) (cm/s), les vitesses A (A vel) et le temps de décélération de l’onde E (DT), mesurez-les à partir du spectre du flux mitral (Figure 6).
7. Pour les vitesses systoliques TDI s et diastolique e' et a', mesurez-les à partir des images du spectre TDI à la vue AP4CH de l’anneau septal ou latéral et calculez les moyennes à l’inclusion et 96 h après l’occlusion coronaire.
   NOTE: Le rapport e à e' dérivée de TDI (cm/sec) (E/e') est un indicateur de la fonction diastolique. Le rapport E/e′ normal doit être de 9 ou moins ou plus de 15; Les valeurs comprises entre 8 et 14 présentent une signification non définie.
8. Calculez le volume de l’AVC (SV) comme le volume de sang pompé hors du ventricule gauche avec chaque systole. La formule SV est la suivante : SV = π * [diamètre LVOT/2]² * LVOT VTI.
9. Calculer le débit cardiaque (CO, mL/min) comme le flux sanguin traversant le tractus de sortie toutes les minutes. Il est calculé à l’aide de la formule: CO = SV * HR.
10. Pour l’analyse de la motilité régionale du VG, divisez le VG en 16 segments (visualisés dans les vues de l’axe court et/ou les vues apicales de 2, 3, 4 chambres). Noter chaque segment en utilisant les critères suivants: normo-kinésie (1 point) pour l’épaississement normal de la paroi et l’excursion; hypokinésie (2 points) pour réduire l’épaississement des parois et réduire l’excursion des parois; Akinesia (3 points) pas d’épaississement des murs ou d’excursion murale; dyskinésie (4 points); l’amincissement systolique de la paroi externe ou VG comprend le mouvement de la paroi anévrysmale, avec des renflements excentriques pendant la systole et la diastole. Calculez l’indice de score de mouvement mural (WMSI) à l’aide de la formule : score total/16. Dans un ventricule normo-cinétique, le WMSI est égal à 1.

12. Analyse statistique

1. Exprimez les données sous forme de moyenne ± SEM. Utilisez l’ANOVA unidirectionnelle, pour les mesures répétées et le test post-hoc de Tukey. *p < 0,05 par rapport à la ligne de base (BL); § p < 0,05 2 h après l’AMI-arrêt cardiaque-ROSC vs 96 h après l’AMI-arrêt cardiaque-ROSC; # p < 0,05 4 h après AMI-arrêt cardiaque-ROSC vs 96 h après AMI-arrêt cardiaque-ROSC.

Résultats

Douze porcs ont subi une occlusion de l’artère coronaire suivie de 12 min de fibrillation ventriculaire et de 5 min de RCR. Huit porcs ont été réanimés avec succès et sept ont survécu 96 heures après l’AMI-arrêt cardiaque-ROSC. Toutes les variables échocardiographiques à différents moments de l’étude sont résumées dans le tableau 1.

Changements dans la fréquence cardiaque (FC) et les paramètres échocardiographiques systoliques
La HR ...

Discussion

Un examen échocardiographique complet dans un modèle expérimental porcin d’IAM, d’arrêt cardiaque et de réanimation peut donner des informations différentes sur l’évolution de la fonction VG et des changements structurels du VG, bien qu’un certain nombre de données soient disponibles dans la littérature ^5,8. Dans les modèles « purs » d’arrêt cardiaque expérimental (limité à la fibrillation ventriculaire induite), la déficience de la fon...

matériels

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