Monitoraggio emodinamico invasivo dell'emodinamica dell'arteria aortica e polmonare in un modello animale grande di ARDS

Riepilogo

Vi presentiamo un protocollo di creazione di giusta disfunzione ventricolare in un modello di maiale inducendo ARDS. Dimostriamo che il monitoraggio invasivo della gittata cardiaca ventricolare tramite flusso sonde intorno l'aorta e l'arteria polmonare, nonché misurazioni della pressione arteriosa nell'aorta e arteria polmonare destra e sinistra.

Abstract

Una delle principali cause di morbilità e mortalità nei pazienti con insufficienza cardiaca è disfunzione ventricolare destra (RV), soprattutto se è a causa di ipertensione polmonare. Per una migliore comprensione e trattamento di questa malattia, monitoraggio emodinamico preciso dei parametri ventricolari destra e sinistro è importante. Per questo motivo, è essenziale stabilire modelli di maiale sperimentale dell'emodinamica cardiaca e misurazioni per scopi di ricerca.

Questo articolo viene illustrato l'induzione di ARDS utilizzando acido oleico (OA) e conseguente disfunzione ventricolare destra, come pure la strumentazione di maiali e il processo di acquisizione di dati che è necessario per valutare i parametri emodinamici. Per ottenere la giusta disfunzione ventricolare, abbiamo usato l'acido oleico (OA) per causare ARDS e accompagnato questo con ipertensione arteriosa polmonare (PAH). Con questo modello di PAH e disfunzione ventricolare destra consecutiva, molti parametri emodinamici possono essere misurati, e carico del volume ventricolare destro possa essere rilevato.

Tutti i parametri vitali, tra cui la frequenza respiratoria (RR), la frequenza cardiaca (HR) e la temperatura corporea sono stati registrati in tutta l'intero esperimento. I parametri emodinamici, tra cui la pressione dell'arteria femorale (FAP), pressione aortica (AP), pressione ventricolare destra (picco sistolico, fine sistolica e diastolica pressione ventricolare destro di fine), pressione venosa centrale (CVP), dell'arteria polmonare (PAP) di pressione e pressione arteriosa sinistra (LAP) sono stati misurati così come i parametri di perfusione tra cui crescente flusso aortico (AAF) e flusso dell'arteria polmonare (PAF). Misure emodinamiche sono state eseguite utilizzando transcardiopulmonary termodiluizione per fornire la gittata cardiaca (CO). Inoltre, il sistema PiCCO2 (Pulse Contour Cardiac Output System 2) è stato utilizzato per ricevere parametri quali varianza di stroke volume (SVV), impulso varianza di pressione (PPV), così come acqua polmonare extravascolare (EVLW) e volume end-diastolic globale (GEDV). La nostra procedura di controllo è adatto a rilevare la disfunzione ventricolare destra e monitorare i risultati emodinamici prima e dopo la somministrazione di volume.

Introduzione

Disfunzione ventricolare destra (RV) è delle principali cause di morbilità e mortalità nei pazienti con insufficienza cardiaca¹, soprattutto se la causa è l'ipertensione polmonare². RV pompa il sangue nell'apparato polmonare bassa resistenza, che è normalmente associato con elevata compliance. Di conseguenza, la RV è caratterizzata da pressione sistolica di punta bassa. Esso genera anche un sesto il lavoro di colpo confrontato con il ventricolo sinistro (LV)³. A causa del suo muscolo più sottile, la RV è molto vulnerabile a un cambiamento in pre- e postcarico^4,5. Le fasi di isovolumic di contrazione e rilassamento durante la sistole e diastole nel camper non sono così distinte come in LV. L'esame dei parametri emodinamici ventricolari destra e sinistro è altamente importante nella terapia dei pazienti criticamente malati con cuore destro acuto afflizione^4,7, perché il fallimento di RV aumenta notevolmente la mortalità a breve termine ⁶.

Precarico parametri come la pressione venosa centrale (CVP) e parametri di precarico ventricolari sinistro come pressione di cuneo capillare polmonare (PCWP) sono stati utilizzati per lungo tempo per determinare lo stato del volume di pazienti. Ultimamente, è stato dimostrato che questi parametri da soli non sono adatti per rilevare la necessità di un paziente di fluidi^8,9,10. Riconoscere la risposta ai fluido è essenziale per rilevare e trattare volume privazione e volume di sovraccarico in pazienti con disfunzione di RV. Evitare sovraccarico di volume è essenziale per fare diminuire la mortalità e la durata del soggiorno di cure intensive (ICU) in questi pazienti.

Con questo studio, abbiamo stabilito un modello di maiale di disfunzione ventricolare di destra che è coerente e replicabile. A causa della sua somiglianza con gli esseri umani, è necessario stabilire costanti e riproducibili grandi modelli sperimentali animali dell'emodinamica cardiaca e misurazioni per scopi di ricerca.

Protocollo

Questa prova sperimentale futura con 21 anestetizzati maschili e femminili suini domestici (tedesco landrace) all'età di 3 – 6 mesi con un peso corporeo tra i 45-55 kg è stata approvata dalla Commissione governativa sull'uso degli animali della città di Amburgo (e manutenzione Reference-No. 18/17). Secondo le linee guida ARRIVE, tutti gli esperimenti sono stati effettuati e tutti gli animali hanno ricevuto cure in conformità con la 'Guida per la cura e l'uso di animali da laboratorio' (pubblicazione NIH n. 86-23, riveduta 1996)¹¹.

1. flusso sonda di calibrazione a due punti

1. Mettere il flusso sonde in acqua deionizzata e collegare la sonda al sistema sonda di flusso transonico inserendo la spina nel modulo flusso perivascolare.
2. Aprire il software di analisi dati (ad es., LabChart 8).
3. Per una calibrazione a due punti, è necessario avviare una misurazione impostando il sistema sonda di flusso a Zero e dopo pochi secondi per scala.
4. Nella finestra del software di analisi dati, andare alla Conversione di unità e scegliere calibrazione a due punti. Segnare una linea di base per impostare su zero. Contrassegnare un'area con 10 L/min, quindi impostare su 1 V come un valore preimpostato.
5. Ripetere la procedura per l'altra sonda.

2. millar catetere calibrazione

1. Prima dell'azzeramento e calibrazione, pre-immergere la punta del catetere in acqua calda di temperatura corpo sterile per 30 min.
2. Collegare il catetere Millar all'amplificatore ponte inserendo la spina nel modulo amplificatore bridge.
3. Avviare il software di analisi dati.
4. Mettere la punta del catetere nell'azzeramento utensile pneumatico, impostare il valore su 0 mmHg e avviare una misurazione facendo clic su Start nel programma.
5. Mantenere la misura in esecuzione e impostato l'azzeramento utensile pneumatico a 100 mmHg. Interrompere la misurazione facendo clic su Stop.
6. Eseguire il software di analisi dati premendo Start e premere Stop. Fare clic su Amplify nella finestra di bridge e scegliere unità di misura. Impostare la linea di base di 0 e 100 mmHg, di conseguenza. In base al valore preimpostato per la calibrazione che fornisce il software, il catetere è ora calibrato per tutte le pressioni del corpo.
7. Ripetere la procedura per l'altro catetere Millar.

3. preparazione del maiale

1. Medicare il maiale iniettando 20 mg/kg di Ketanest, 4 mg/kg di Azaperon e 0,1 mg/kg di Midazolam per via intramuscolare e posizionare una 20 G IV-linea in una vena dell'orecchio.
2. Adesivi di ECG posto sulla sonda toracica e dell'ossigeno sulla coda.
3. Somministrare ossigeno puro (15 – 18 L/min) tramite naso del maiale utilizzando una maschera e preparare chirurgicamente giù per la trachea.
4. Inserire un ciclo intorno alla trachea, utilizzare un bisturi (lama 11) per fare un'incisione nella trachea e inserirvi un tubo Mallinckrodt 8.5 per una sicura delle vie respiratorie. Fissare il tubo con il ciclo preimpostato e chiudere la pelle con punti di sutura.
5. Iniziare l'anestesia con Sevoflurane utilizzando un MAC di 0,9 (nei suini adolescente equivalenti a una concentrazione di endexpiratory di 2,0%) e l'infusione di 0,01 mg/(kg∙h) fentanil. Iniziare la ventilazione meccanica con un volume corrente di 10 mL/kg, una velocità di 14/min, e un positivo fine pressione espiratoria (PEEP) di 7 mmHg. Impostare la percentuale di ossigeno inspiratorio (fiO₂) 0,3. Dopo 10 min profondità dell'anestesia è abbastanza profonda per eseguire un intervento chirurgico in modo sicuro. Non dovrebbe essere rilevata alcuna elevazione di HR e BP.
6. Mantenere l'equilibrio fluido al basale per volume di 10 mL/(kg∙h) cristalloid, utilizzando una pompa di infusione.
7. Pulire delicatamente la pelle del maiale, utilizzando acqua e sapone. Utilizzare una soluzione di disinfezione di pelle contenente povidone-iodio per ridurre la contaminazione cutanea.

4. parametro vitale misurazioni

1. Utilizzare un ultrasuono per l'inserimento di un termistore F 5 punta catetere arterioso nell'arteria femorale destra, un introduttore F 8 in arteria femorale di sinistra, un catetere venoso centrale e un introduttore di F 8 nella vena giugulare (Figura 1).
2. Luogo il posizionamento del catetere mediante tecnica di Seldinger¹².
   1. Inserire un ago nel vaso dell'obiettivo nell'ambito della visione di ultrasuono.
   2. Mettere un filo attraverso l'ago nel vaso, verificare il corretto posizionamento del filo facendo uso dell'ultrasuono e tenere il filo nel vaso durante l'intera procedura. Rimuovere l'ago e inserire un dilatatore sul filo.
   3. Con una leggera pressione, mettere il dilatatore attraverso la pelle nel recipiente utilizzando il filo guida. Rimuovere il dilatatore, mettere il catetere sul filo, assicurarsi che l'estremità del filo sono visto all'estremità del catetere e del luogo del catetere nel vaso.
   4. Rimuovere il cavo tirandolo delicatamente fuori il catetere.
3. Inserire l'introduttore 8F un catetere arterioso polmonare per 7F (PAC) e posizionarlo nel camper. Se necessario per presa mista campioni di gas del sangue venoso, inserire la PAC ulteriormente il PA fino a quando una curva dell'arteria polmonare è visualizzata sul monitor e tirarlo indietro dopo aver ricevuto i campioni.
4. Inserire il primo catetere Millar-punta l'introduttore 8F in arteria femorale di sinistra e posizionarlo nell'aorta.
5. Eseguire una mini-laparotomia (circa 5 – 10 cm è sufficiente) sopra la sinfisi usando l'elettrocauterio per prepping giù per la linea alba.
   1. Aprire la linea alba con le forbici e tirare fuori la vescica molto delicatamente.
   2. Mettere una sutura stringa borsa nella vescica utilizzando una sutura 3/0 e fare un'incisione nella vescica con un bisturi (lama 11).
   3. Inserire un catetere urinario nella vescica, gonfiare il palloncino del catetere con acqua e fissarlo con la sutura. Chiudere l'addome con una sutura 3/0.

5. chirurgico preparazione del cuore

1. Prima di aprire il petto aumentando il fiO₂ 1.0 e somministrare per via endovenosa bolo iniziale di 0,1 mg kg(-1) pancuronio¹³.
2. Eseguire uno sternotomy mediano.
   1. Utilizzare l'elettrocauterizzazione per prepping verso lo sterno. Delicatamente la dissezione dello sterno dal tessuto circostante prima di dividere l'osso con una sega oscillante.
   2. Utilizzare l'elettrocauterizzazione per ridurre il sanguinamento e sigillare lo sterno con cera dell'osso. Posizionare un divaricatore sternale tra le due metà dello sterno aperto e ampiamente aperto la cassa quanto necessario per la chirurgia ruotando l'impugnatura sul dispositivo.
3. Aprire il pericardio delicatamente con delle forbici, pinze e fissarlo alla pelle con una sutura 2/0.
4. Sezionare giù la polmonare e l'arteria aorta ascendente molto delicatamente per evitare il sanguinamento. Posizionare le sonde di flusso ad ultrasuoni nei dintorni di entrambe le arterie, rispettivamente (Figura 2).
5. Posto 2 suture di stringa borsa in arteria polmonare utilizzando una sutura 5/0. Utilizzare un bisturi (lama 11) per fare una piccola incisione (circa 1mm) nel mezzo i cordoni della borsa del cucito e collocare il Millar catetere nell'arteria polmonare prima di fissarlo (Figura 3).
6. Attentamente morsetto la LAA e inserire 2 suture di stringa borsa in esso utilizzando una sutura 4/0. Praticare una piccola incisione e posizionare una linea venosa centrale nell'atrio di sinistra prima di fissarla utilizzando le suture di stringa di borsa (Figura 3).
7. Chiudere il pericardio suturando un guanto sterile su di esso, per mantenere emodinamica affidabile (Figura 4). Eseguire la chiusura sternale con fili e chiudere la pelle con una sutura 3/0.

6. valutazione e acquisizione dati

1. Iniziare ogni misura con 2 min di AO e misure di flusso di PA, nonché a misure di pressione AO e PA utilizzando il software di analisi di dati facendo clic sul pulsante Start e Stop nel programma.
2. Eseguire transcardiopulmonary termodiluizione per fornire la gittata cardiaca (CO) così come variazione di pressione di impulso (PPV) e varianza di stroke volume (SVV) utilizzando il sistema di PiCCO2. Per iniziare la misurazione, clicca il TD | Avviare.
3. Consecutiva iniettare un termistore presso la linea venosa centrale nella vena giugulare di tre volte per termodiluizione a ogni passaggio di misurazione di 15 mL di soluzione fisiologica fredda 10 ° C.
4. Prendere un campione di sangue venoso arterioso, centrale venoso e misti gas dopo ogni passaggio di misurazione di termodiluizione transcardiopulmonary.

7. ottimizzazione del volume

1. Dopo una misurazione di base M0 (passi 6.1-6.4) di tutti i parametri, è necessario somministrare un volume di caricamento passo utilizzando 5 mL/kg di infusione colloidale (Voluven) utilizzando una pompa di infusione che è collegata alla linea venosa centrale.
2. Dopo 5 min di equilibrazione, iniziare un altro passo di misura M1 (passi 6.1-6.4). Se l'output cardiaco appena generato misurata di termodiluizione utilizzando il PICCO2 sistema (Vedi punto 6.2 – 6.3) non aumenta di almeno il 10% rispetto al CO precedentemente misurato, avviare un altro volume caricamento passo (punto 7.1).
3. Continuare con la procedura di caricamento e l'equilibratura di volume finché non ci sarà non più aumento CO di oltre il 10%. Ora, si raggiunge un equilibrato stato fluido.

8. induzione di ARDS con disfunzione ventricolare destra

1. Aumentare il fiO₂ ad almeno 0,5 a 0,8 come richiesto per mantenere un spO₂ pari ad almeno il 90%.
2. Indurre un ARDS con disfunzione ventricolare destra consecutiva dall'infusione di acido oleico (OA) (0,03 – 0,06 mL/kg per circa 2 h).
3. Utilizzare la somministrazione continua di adrenalina utilizzando un perfusore (3 mg di adrenalina in 50 mL di soluzione fisiologica) per mantenere emodinamica stabile. Aumentare la velocità di infusione come richiesto per mantenere una pressione arteriosa media di 50 mmHg.
4. Aggiungere calcio, magnesio e antiaritmici (1% Lidocain) come richiesto durante l'infusione di OA a mantenere un ritmo sinusale stabile.

9. ottimizzazione del volume

1. Dopo induzione di delicato per moderare la ARDS, eseguire un'altra misurazione di tutti i parametri (M2) completando Procedura 6.1-6.4.
   Nota: Ora, è impostato il modello di base per misure emodinamiche nell'ARDS in un modello di maiale. Per ulteriori indagini sulla risposta di volume in ARDS e disfunzione ventricolare destra start per ridurre il carico del volume prendendo tanto sangue come necessità per protocollo o aumentando il volume di carico con l'aggiunta di una quantità definita di infusione.

10. finalizzazione

1. Dopo aver terminato le misurazioni eutanasia i maiali mentre sotto anestesia iniettando 1 mmol/kg di cloruro di potassio per via endovenosa.

Risultati

Il nostro modello animale Mostra un'ampia varietà di parametri emodinamici in maiali. Dovuto la relativa somiglianza in dimensione e l'emodinamica, si può facilmente utilizzare la stessa apparecchiatura esatta come usato in esseri umani per ottenere risultati simili. Tuttavia, valori di anestesia sono basati sull'esperienza e possono cambiare riferito al peso / età / ceppo del maiale.  Un veterinario dovrebbe essere consultato per valutare il piano di anestetico.

Discussione

ARDS, complicata da ipertensione polmonare, è una malattia molto mortale. Per i pazienti affetti da questa condizione, ulteriori informazioni circa il trattamento sono necessari. Quando si lavora e si sta occupando con le creature viventi, è molto importante essere più sensibile possibile. In questo caso è necessario raccogliere quante più informazioni possibili in un esperimento.

Ci sono alcuni passaggi critici chirurgiche in un modello di cuore aperto-pestaggio come questo. Per non util...

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Animal Bio Amp	ADInstruments	FE136
Quad BridgeAmp	ADInstruments	FE224
Power Lab 16/35	ADInstruments	5761-E
LabChart 8.1.8 Windows	ADInstruments
Pulmonary artery catheter 7 F	Edwards Lifesciences Corporation	131F7
Prelude Sheath Introducer 8 F	Merit Medical Systems, Inc.	SI-8F-11-035
COnfidence Cardiac Output Flowprobes	Transonic	AU-IFU-PAUProbes-EN Rev. A 4/13
Adrenalin	Sanofi	6053210
Oleic acid	Sigma Aldrich	112-80-1
Magnesium Verla	Verla	7244946
Ketamin	Richter Pharma AG	BE-V433246
Azaperon	Sanochemia Pharmazeutika AG	QN05AD90
Midazolam	Roche Pharma AG	3085793