ブタの急性心筋梗塞および心停止後の蘇生後の左心室機能障害を評価するための経胸壁心エコー検査

要約

経胸壁心エコー検査は、心停止のブタモデルにおける蘇生後の左心室機能障害および構造変化の第一選択の診断検査です。

要約

院外心停止の主な原因の1つは急性心筋梗塞(AMI)です。心停止からの蘇生に成功した後、患者の約70%が蘇生後の心筋および脳機能障害のために退院前に死亡します。実験モデルでは、左心室(LV)収縮期機能と拡張期機能の両方の障害を特徴とする心停止後の心筋機能障害は可逆的であると説明されていますが、ブタのAMIに関連する心停止モデルで利用可能なデータはほとんどありません。経胸壁心エコー検査は、心筋機能障害、構造変化および/またはAMI拡張を評価するための第一選択の診断検査です。虚血性心停止のこのブタモデルでは、心エコー検査はベースライン時および蘇生後2〜4時間および96時間で行われた。急性期では、検査は麻酔をかけられた機械的に換気されたブタ(体重39.8±0.6kg)で行われ、ECGは継続的に記録されます。単次元および二次元、ドップラーおよび組織ドップラー記録が取得されます。大動脈および左心房の直径、収縮末期および拡張末期の左心室壁の厚さ、拡張末期および収縮末期の直径、および短縮率(SF)が測定されます。頂端の2、3、4、および5チャンバービューが取得され、LV体積と排出率が計算されます。セグメント壁運動解析は、局在を検出し、心筋梗塞の程度を推定するために行われます。パルス波ドップラー心エコー検査は、4つの頂端室ビューからの経僧帽弁流速度と5室ビューからの経大動脈流を記録し、LV心拍出量(CO)と脳卒中量(SV)を計算するために使用されます。LV外側および中隔僧帽弁肛門の組織ドップラーイメージング(TDI)が記録されます(TDI中隔および外側s'、e'、a'速度)。すべての記録と測定は、アメリカとヨーロッパの心エコー検査ガイドライン協会の推奨事項に従って行われます。

概要

心停止は、典型的な胸痛の発症から数分後に頻繁に起こり、場合によっては冠状動脈疾患の最初の症状です¹。実際、院外心停止の生存者の48%が血管造影で冠動脈の閉塞を示しています²。さらに、心停止後に自然循環(ROSC)に戻る患者にとって、心機能障害は罹患率と死亡率の最も重要な決定要因の1つです³。

経胸壁心エコー検査(TTE)は、ROSC後およびその後の数日間に蘇生後の心筋機能障害、構造変化および/またはAMI延長を評価するために患者に使用される非侵襲的な診断および予後ツールです。ブタの実験的虚血性および非虚血性心停止モデルでは、TTEは、心臓収縮機能、血行動態、および治療への反応を非侵襲的に連続的に評価するために頻繁に使用されます。2008年に、心停止の非虚血性ブタモデルにおいて、蘇生直後の僧帽弁E速度と組織ドップラー(TDI)e'速度比(E/e')の増加と僧帽弁E速度とA速度比(E/A)の減少の観点から拡張期機能障害の変化が説明されました⁴。

本研究では、左心室(LV)構造を評価するために従ったさまざまな方法論的ステップについて説明します 心停止の虚血性ブタモデルのさまざまな時点でのTTEによるLV収縮期および拡張期機能。

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プロトコル

動物とその世話を含むすべての手順は、国内および国際的な法律と方針に準拠していました。研究の承認は、ミラノ大学および政府機関の施設内審査委員会から取得されました(保健省承認番号84/2014-PR)。この研究の結果を裏付けるデータは、合理的な要求に応じて対応する著者から入手できます。実験モデルと心エコープロトコル図は、図 1 と 図2に詳述されています。

1.動物の準備

1. 実験前に一晩8時間高速雄性家畜ブタ(体重39.8±0.6kg)。水への無料アクセスを提供します。

2.麻酔と維持の誘導、抗生物質の予防

1. ケタミン(20 mg / kg)の筋肉内注射とそれに続く静脈内(iv)プロポフォール(2 mg / kg)による全身麻酔を誘発します。.顎の緊張の喪失、筋肉の弛緩を伴う角膜反射の喪失、および機械的換気の必要性によって、十分な麻酔の深さを確認します。
2. カテーテルを右頸静脈に挿入し、上大静脈に進めます。
3. プロポフォール(4-8 mg / kg / h)の連続静脈内注入で麻酔を維持します。.
4. スフェンタニル(0.3μg / kg)を注射し、次にアンピシリン(1g)を静脈内注射します。

3.機械的換気心電図および血行動態モニタリング

1. カフ付き気管チューブを配置して、ピグが15 mL / kgの一回換気量と0.21のFiO₂ で機械的に換気されるようにします。
2. 呼吸周波数を調整し、赤外線カプノメーターを使用して二酸化炭素(EtCO₂)の潮汐終末分圧を35〜40mmHgに維持します。
3. 胸全体と左脚(血行動態測定用の血管内カテーテルが外科的に挿入される場所)に機械式かみそりでブタを剃ります。
4. 3つのECGパッドを使用して、剃った足と下腹部に前頭面心電図(ECG)プラークを適用します。そのうちの2つを前足に、3番目を腹部の左側に置きます。
5. 液体で満たされたカテーテルを右大腿動脈に挿入して、平均動脈圧を測定し、動脈血酸素圧(PO 2)、二酸化炭素圧(PCO₂)、およびpHの動脈採血を行います。
6. 7Fペンタルーメン熱希釈カテーテルを右大腿静脈から肺動脈に進めて、右心房圧、深部温度、および心拍出量を測定します。
7. 右総頸動脈から5Fバルーン先端カテーテルを挿入します。それを大動脈に進め、次に血管造影の助けを借りて最初の斜めの枝を越えて左前下行冠状動脈に進めます。X線造影剤の注入により、正しい位置決めを確認します。
8. 5Fペーシングカテーテルを右鎖骨下静脈から右心室(RV)に進めて、心室細動(VF)を誘発します。

4.ベースライン経胸壁心エコー検査

注:平均して心エコー検査には20〜30分かかります。TTEの場合、フェーズドアレイ多周波2.5〜5MHzプローブが使用され、ECGは連続的に記録されます。少なくとも3つの連続した心周期からなるフレームおよびシネループのセットは、オフライン分析のために格納される。

1. 大動脈レベルとLVレベルで1次元(Mモード)および2次元(2D)の心エコーの短軸および長軸画像を撮影して、壁の厚さ、大動脈、心房およびLVの寸法、LV機能、およびセグメント壁の動きを評価します。
   1. 大動脈レベルで2D短軸ビューを取ります。左心房(LA、中央下)、大動脈弁(中央)、右心房(左下)、三尖弁(左)、右心室流出路(上)、肺動脈弁(右)を示しています。大動脈とLAの中央にカーソルを置いて、それぞれのMモード画像を記録します。
   2. 2D 傍胸骨長軸ビューを作成します。このビューは、大動脈根および大動脈弁尖、心室中隔、LVおよびLAの視覚化を可能にする。大動脈は、同じ水平面にあり、心室中隔と連続体でなければなりません。大動脈弁尖ははっきりと見える必要があります。トランスデューサーを3番目または4番目の左肋間腔に配置し、インジケーターを右側面に向け、プローブの角度を少し変更して、標準化されたビューを取得します。
      注:胸骨傍短軸および長軸ビューは、大動脈根の幅とLAの前後寸法を測定するために使用されます。Mモード画像は、大動脈弁レベルで長軸または短軸のいずれかから取得できます(ステップ4.1を参照)。
   3. 乳頭レベルでLVの2D短軸ビューを取得します。LV寸法測定には、乳頭または脊索レベルで短軸ビューを使用します。このように、換気された動物では、長軸ビューの場合と比較して、標準化された画像を取得することが容易になります。
      注意: LVは円形に見える必要があり、両方の乳頭筋がはっきりと見える必要があります。乳頭筋は、慣例により、前外側および後方と呼ばれます。僧帽弁尖が見え、右心室自由壁が連続体でない場合、画像は標準化されません。
   4. LVの中央にカーソルを置き、乳頭レベルでLVのMモード画像を記録します。
   5. 手順4.1.3と4.1.4を繰り返して、LVの乳頭下レベルと頂端レベルを探します。
2. 2D 頂端 4 チャンバー ビュー (AP4CH) を撮影します。LV、LA、右心室(RV)、および右心房(RA)は、僧帽弁および三尖弁、心房中隔および心室中隔とともに見えます。心臓の頂点(4番目の肋間腔、プローブのマーカーを左に向ける必要がある)の高さにプローブを配置します。ビューの標準化に役立つ構造は心室中隔であり、超音波ビームと平行に表示する必要があります。これは、トランスデューサを内側または横方向に動かすことによって可能になります。
   注:縮み率は、イメージングプレーンが真のLV頂点を通過しない場合に発生します。縮み率の低減はLVボリュームを過小評価し、LVEFを過大評価します。短縮は、プローブの位置を変更したり、プローブをより低い肋間腔および横方向に移動したりすることで回避されます。LV長軸は、体重33〜35 kgのブタでは4.8 cmより大きくする必要があります。
3. 頂端の2室ビュー(AP2CH)を取ります。AP4CHから、トランスデューサーを反時計回りに45〜60°回転させます。LAとLVのみが見える必要があるため、心室中隔を避け、カーソルがLAとLVの中央を通過することを確認します。
4. 頂端3チャンバー(AP3CH)ビューまたは頂端長軸を取ります。AP4CHから、トランスデューサーを反時計回りに45〜60°回転させます。AP3CHでは、前中隔および後外側LVセグメントとともに、LV頂点が見えます。他の目に見える構造は、LVOT、LA、および大動脈弁です。
5. 頂端5室ビュー(AP5CH)を撮影します。AP4CHビューから始めて、プローブを腹側に傾け、次に横方向に角度を付けて、斜めの中隔、LVOT、LV、RV、および両方の心房を持つ大動脈を視覚化します。
6. パルスドップラー(PW)心エコー検査
   注:この方法では、(1)経弁流速、心拍出量、脳卒中量の測定が可能です。(2)間隔の測定、例えば肺動脈加速時間、および(3)LV拡張機能の評価。
   メモ: エイリアシング現象は、ベースラインパルス繰り返し周波数を下げるか、新しい妨害周波数が現れたときに上げることで回避されます。
   1. 標準化されたAP4CHビューを取得するには、カラードップラーを使用してシネループを記録します。
   2. PWサンプルボリュームを僧帽弁尖の先端に配置し、カラードップラーを使用してカーソルを僧帽弁の流れに直交させ、LV長軸に揃えます。次に、PWに切り替えて、少なくとも3つの心周期を記録します。
   3. 標準化されたAP5CHビューを取得するには、カラードップラーを使用し、少なくとも3つの心周期を持つシネループを記録します。
   4. カラードップラーを使用して、カーソルを大動脈の流れに直交して配置します。流速が加速するまで、サンプルボリュームを大動脈弁に向かって移動します。少なくとも3つの心周期を記録します。
7. 組織ドップラーイメージング(TDI)を使用する:2D標準化されたAP4CHから、PW TDIは単一のセグメントからピーク縦方向心筋速度を測定します。
   注:TDIの主な制限は、角度依存性です。入射角が15°を超えると、速度の約4%の過小評価があります。

5.心筋梗塞の誘発

1. 左前下行冠状動脈のカテーテルのバルーンを0.7mLの空気で膨らませます。急速進行心電図STセグメント上昇5による閉塞^{を確認する。}

6.心停止

1. 心停止は、心室細動が発生するとすぐに定義されます。閉塞の10分後、心室細動が自然に起こることがあります。それ以外の場合は、右心室心内膜に供給される1〜2mAの交流(AC)を備えたペーシングカテーテルを介して誘導します。
2. 心室細動の発症後に換気を中止し、バルーン先端カテーテル⁵を収縮させる。

7.心肺蘇生法

1. 未治療の心室細動が12分続いた後、心肺蘇生法(CPR)操作を開始します。これらには、機械式胸部圧縮機による胸部圧迫と酸素による機械的換気(一回換気量500 mL、毎分10回の呼吸)が含まれます。
2. 2分後、5分のCPRごとに、右心房に配置されたカテーテルからエピネフリン(30μg/ kg)を注入します。
3. CPRの5分後、除細動器を使用して150ジュールショックで除細動を試みます。
   注:蘇生の成功は、平均動脈圧>60mmHg⁵の組織化された心臓リズムの回復として定義されます。

8.心停止後の支持療法

1. 蘇生が成功したら、麻酔を維持し、左前下行冠状動脈のバルーンを膨らませます。
2. 蘇生後45分でバルーンを収縮させ、左前下行冠動脈カテーテル⁵を抜く(図1)。
3. 蘇生がすぐに達成されない場合は、CPRを再開し、その後の除細動の前に1分間続けます。
4. 心室細動が再発する場合は、即時除細動で治療してください。
5. エピネフリン以外の支援策は使用しないでください。.

9. 4時間(h)観測

1. 蘇生が成功したら、麻酔を維持します。
2. 4時間(短期)の観察期間中に動物を血行動態的に監視する。
3. 動物の体温を38±0.5°Cに保ちます。
4. 蘇生後2時間および4時間で、セクション4で説明されている手順に従って、完全な心エコー検査を繰り返します。
   注意: 肋骨の骨折は、胸骨圧迫の結果である可能性があります。この場合、プローブを肋間腔で静かに押して動かすことが重要です。
5. 4時間の観察の後、ブタを抜管し、ケージに戻します。
6. 筋肉内注射(IM)または施設の動物飼育ガイドラインで推奨されているように、ブトルファノール(0.1 mg / kg)で鎮痛を行います。.
7. その後、IMによりアンピシリン(1g)を注入する。

10. 96時間の観察と安楽死

1. AMI心停止-ROSC後96時間(中期)の終わりに、心エコー検査(ステップ4)のために動物を再麻酔します(ステップ2)。前述のようにECGを継続的に監視します(ステップ3)。

11.心エコー検査

注意: の推奨事項に従って、すべての記録と測定を行います 心エコー検査ガイドライン^{のアメリカ}およびヨーロッパ学会 ^6,7。すべての心エコー記録をリモートデスクトップ接続で送信し、分析のためにローカルデータベースに保存します。研究グループを知らされていない心臓専門医は、各変数について少なくとも3つの測定値を平均します。

1. 大動脈とLAの直径については、前縁から前縁までの方法を使用して、大動脈洞のレベルでの短軸ビューのMモードから測定します。
2. LV流出路(LVOT)の直径については、胸骨傍長軸から大動脈尖頭(近位)から0.5〜1 cm下に測定します。
3. 乳頭レベルでの拡張末期前壁および後部拡張期壁の厚さについては、心筋壁と腔の境界および心筋壁と心膜の間の境界から拡張末期を測定します。
4. LV駆出率(LVEF)については、(LV拡張末期容積(EDV)-LV収縮末期容積(ESV))/(LVEDV)* 100として計算します。拡張末期を、僧帽弁閉鎖後の最初のフレーム、またはLV寸法が最も頻繁に最大になるフレームとして定義します。収縮末期を、大動脈弁閉鎖後のフレーム、または心臓の寸法が最も小さいフレームとして定義します。心筋とLV腔の境界でのLV面積測定のトレースに従います。LV面積を測定し、AP4CHビューからシンプソンの単一平面ルールを修正してLVボリュームを計算します。
5. 拡張末期および収縮期末期のAP4CHおよびAP2CHビューを使用してLVボリュームとLVEFを計算する複葉シンプソン法について、AP2CHビューで手順11.4を繰り返します。
6. PWピーク僧帽弁流入速度(E vel)(cm/s)、A速度(A vel)、E波減速時間(DT)について、これらを僧帽弁流スペクトルから測定します(図6)。
7. TDI収縮期s'速度および拡張期e'およびa'速度については、中隔または外側環状からのAP4CHビューでTDIスペクトル画像からこれらを測定し、ベースライン時および冠状動脈閉塞後96時間の平均を計算します。
   注意: TDIから派生したe'速度比(cm /秒)(E / e ')は、拡張期の機能の指標です。通常のE / e′比は9以下または15以上である必要があります。8 から 14 の間の値は、定義されていない意味を示します。
8. 各収縮期で左心室から送り出される血液の量として一回換気量(SV)を計算します。SV 式は、SV = π * [LVOT 直径/2]² * LVOT VTI です。
9. 毎分流出管を通過する血流として心拍出量(CO、mL / min)を計算します。これは、式CO = SV * HRを使用して計算されます。
10. LVの局所運動性を分析するには、LVを16のセグメントに分割します(短軸ビューおよび/または頂端2、3、4チャンバービューで視覚化)。次の基準を使用して各セグメントをスコアリングします:通常の壁の肥厚とエクスカーションのためのノルモキネシア(1ポイント)。壁の肥厚の減少と壁の逸脱の減少のための運動低下(2ポイント)。無動症(3ポイント)壁の肥厚や壁の遠足はありません。ジスキネジア(4ポイント)。収縮期外向きまたはLV壁の菲薄化には、動脈瘤壁の動きが含まれ、収縮期と拡張期の両方に偏心した膨らみがあります。合計スコア/16 という式を使用して、壁モーション スコア インデックス (WMSI) を計算します。正常運動性心室では、WMSIは1です。

12.統計分析

1. SEM±平均値としてデータを表現し、反復測定とテューキーの事後検定には一元配置分散分析を使用します。*p < 0.05 対ベースライン (BL);§p < 0.05 AMIの2時間後-心停止-ROSC対AMIの96時間後-心停止-ROSC;#p < 0.05 AMIの4時間後-心停止-ROSC対AMIの96時間後-心停止-ROSC。

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結果

12頭のブタが冠動脈閉塞を受け、続いて12分間の心室細動および5分間のCPRを受けた。8頭のブタが首尾よく蘇生され、7頭はAMI心停止-ROSC後96時間で生存した。研究中のさまざまな時点でのすべての心エコー統計変数を 表1に要約します。

心拍数(HR)および収縮期心エコーパラメータの変化
HRは、ベースライン(BL)と比較して、AMI心停止-ROSC後2時間お?...

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ディスカッション

AMIのブタ実験モデルにおける完全な心エコー検査、心停止および蘇生は、LV機能の進化およびLV構造変化に関する異なる情報を与えるかもしれないが、文献^5,8にはある程度のデータがある。実験的心停止(誘発された心室細動に限定される)の「純粋な」モデルでは、心筋機能障害はROSC後の最初の数日で逆転するが、AMIが心停止の原因である場合に何?...

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資料

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