돼지의 급성 심근경색 및 심정지 후 소생술 후 좌심실 기능 장애를 평가하기 위한 경흉부 심초음파

요약

경흉부 심초음파는 심정지 돼지 모델의 소생술 후 좌심실 기능 장애 및 구조적 변화에 대한 1차 진단 검사입니다.

초록

병원 밖 심정지의 주요 원인 중 하나는 급성 심근경색증(AMI)입니다. 심정지에서 성공적으로 소생술을 한 후 환자의 약 70%가 소생술 후 심근 및 뇌 기능 장애로 인해 퇴원 전에 사망합니다. 실험 모델에서 좌심실(LV) 수축기 및 이완기 기능 모두의 손상을 특징으로 하는 심정지 후 심근 기능 장애는 가역적인 것으로 설명되었지만 돼지의 AMI와 관련된 심정지 모델에서는 사용할 수 있는 데이터가 거의 없습니다. 경흉부 심초음파는 심근 기능 장애, 구조적 변화 및/또는 AMI 확장을 평가하기 위한 1차 진단 검사입니다. 허혈성 심정지의 이 돼지 모델에서 심초음파는 기준선과 소생술 후 2-4시간 및 96시간에 수행되었습니다. 급성기에는 마취되고 기계적으로 환기 된 돼지 (체중 39.8 ± 0.6 kg)에서 검사를 실시하고 ECG를 지속적으로 기록합니다. 단차원 및 이차원, 도플러 및 조직 도플러 기록이 획득됩니다. 대동맥 및 좌심방 직경, 수축기말 및 이완기말 좌심실 벽 두께, 확장기말 및 수축기말 직경 및 단축률(SF)을 측정합니다. 정점 2, 3, 4 및 5 챔버 뷰가 획득되고 LV 부피 및 배출률이 계산됩니다. 분절 벽 운동 분석은 국소화를 감지하고 심근 경색의 정도를 추정하기 위해 수행됩니다. 맥파 도플러 심초음파는 4-정점 챔버 보기에서 승모판 경유 속도를 기록하고 5-챔버 보기에서 경대동맥 흐름을 기록하여 좌심실용 심박출량(CO) 및 박출량(SV)을 계산하는 데 사용됩니다. 좌심실 측면 및 중격 승모판 항문의 조직 도플러 영상(TDI)이 기록됩니다(TDI 중격 및 측면 s', e', a' 속도). 모든 기록 및 측정은 미국 및 유럽 심초음파 학회 지침의 권장 사항에 따라 수행됩니다.

서문

심정지는 전형적인 흉통이 시작된 후 몇 분 후에 자주 발생하며, 경우에 따라 관상동맥 질환의 첫 징후이기도^하다1. 실제로 병원 밖 심정지 생존자의 48%가 혈관 조영술에서 관상동맥 폐색을 나타냈다². 또한, 심정지 후 자발순환(ROSC)으로 복귀한 환자의 경우, 심장기능 장애는 이환율과 사망률을 결정하는 가장 중요한 요인 중 하나이다³.

경흉부 심초음파(TTE)는 소생술 후 심근 기능 장애, 구조적 변화 및/또는 ROSC 후 및 그 이후의 AMI 확장을 평가하기 위해 환자에게 사용되는 비침습적 진단 및 예후 도구입니다. 돼지의 실험적 허혈성 및 비허혈성 심정지 모델에서 TTE는 심장 수축기 기능, 혈역학 및 치료에 대한 반응을 비침습적으로 연속적으로 평가하는 데 자주 사용됩니다. 2008년, 심정지의 비허혈성 돼지 모델에서 소생술 직후 승모판 E 속도 및 조직 도플러(TDI) e' 속도 비율(E/e')의 증가와 승모판 E 속도 및 A 속도 비율(E/A)의 감소로 이완기 기능 장애의 변화를 설명했습니다⁴.

본 연구는 심정지의 허혈성 돼지 모델에서 서로 다른 시점에서 TTE에 의한 좌심실(LV) 구조와 좌심실 수축기 및 이완기 기능을 평가하기 위해 따라야 하는 다양한 방법론적 단계를 설명합니다.

프로토콜

동물과 동물 보호와 관련된 모든 절차는 국내 및 국제법과 정책을 준수했습니다. 이 연구의 승인은 밀라노 대학의 기관 검토 위원회와 정부 기관(보건부 승인 번호 84/2014-PR)에서 얻었습니다. 이 연구의 결과를 뒷받침하는 데이터는 합당한 요청에 따라 교신 저자로부터 얻을 수 있습니다. 실험 모델 및 심초음파 프로토콜 다이어그램은 그림 1 과 그림 2에 자세히 설명되어 있습니다.

1. 동물 준비

1. 빠른 수컷 국내 돼지(체중 39.8 ± 0.6 kg)를 실험 전 하룻밤 동안 8시간 동안 처리하였다. 물에 대한 자유로운 접근을 제공하십시오.

2. 마취 및 유지, 항생제 예방의 유도

1. 케타민(20mg/kg)을 근육주사한 후 프로포폴(2mg/kg)을 정맥주사하여 전신마취를 유도한다. 턱 긴장도 상실, 근육 이완으로 인한 각막 반사 상실 및 기계적 환기의 필요성으로 충분한 마취 깊이를 확인하십시오.
2. 카테터를 오른쪽 경정맥에 삽입하고 상대정맥으로 전진시킵니다.
3. 프로포폴(4-8 mg/kg/h)의 지속적인 IV 주입으로 마취를 유지하십시오.
4. 수펜타닐(0.3μg/kg)을 주사한 다음 암피실린(1g)을 iv까지 주입합니다.

3. 기계적 환기, 심전도 및 혈역학 모니터링

1. 돼지가 15mL/kg의 일회 호흡량과 0.21의 FiO₂ 로 기계적으로 환기되도록 커프가 달린 기관 튜브를 놓습니다.
2. 적외선 카프노 미터로 호흡 빈도를 조정하고 이산화탄소 (EtCO 2)의 호기말 분압 (EtCO₂)을 35-40 mmHg 사이로 유지하십시오.
3. 가슴과 왼쪽 다리 전체에 기계식 면도기로 돼지를 면도하십시오 (혈역학 적 측정을위한 혈관 내 카테터가 외과 적으로 삽입됩니다).
4. 3개의 ECG 패드를 사용하여 면도한 발과 하복부에 전두엽 심전도(ECG) 플라크를 적용합니다. 그 중 두 개는 앞발에, 세 번째는 복부 왼쪽에 놓습니다.
5. 평균 동맥압 측정 및 동맥혈 산소 장력(PO 2), 이산화탄소 장력(PCO₂) 및 pH에 대한 동맥혈 샘플링을 위해 유체가 채워진 카테터를 오른쪽 대퇴 동맥에 삽입합니다.
6. 우심방 정맥에서 폐동맥으로 7F 펜타루멘 열희석 카테터를 전진시켜 우심방압, 심부 온도 및 심박출량을 측정합니다.
7. 오른쪽 총경동맥에서 5F 풍선 팁 카테터를 삽입합니다. 그것을 대동맥으로 전진시킨 다음 혈관 조영술의 도움을 받아 첫 번째 대각선 가지를 넘어 왼쪽 전방 하행 관상 동맥으로 전진시킵니다. 방사선 조영제를 주입하여 올바른 위치를 확인하십시오.
8. 심실 세동(VF)을 유도하기 위해 우측 쇄골하 정맥에서 우심실(RV)로 5F 페이싱 카테터를 전진시킵니다.

4. 기준선 경흉부 심초음파

참고: 평균적으로 심초음파는 20-30분이 소요됩니다. TTE의 경우 위상 배열 다중 주파수 2.5-5MHz 프로브가 사용되며 ECG는 지속적으로 기록됩니다. 최소 3개의 연속적인 심장 주기로 구성된 프레임 및 시네 루프 세트는 오프라인 분석을 위해 저장됩니다.

1. 대동맥 수준과 좌심실 수준에서 단차원(M-모드) 및 2차원(2D) 심초음파 단축 및 장축 영상을 촬영하여 벽 두께, 대동맥, 심방 및 좌심실 치수, 좌심실 기능 및 분절 벽 움직임을 평가합니다.
   1. 대동맥 수준에서 2D 단축 보기를 촬영합니다. 이 보기는 좌심방(LA, 하단 중앙), 대동맥 판막(중앙), 우심방(왼쪽 하단), 삼첨판 판막(왼쪽), 우심실 유출로(상단) 및 폐동맥 판막(오른쪽)을 보여줍니다. 대동맥과 LA의 중간에 커서를 놓아 각각의 M 모드 이미지를 기록합니다.
   2. 2D 흉골 주위 장축 뷰를 촬영합니다. 이 보기를 통해 대동맥근 및 대동맥 판막 소엽, 심실 중격, LV 및 LA를 시각화할 수 있습니다. 대동맥은 동일한 수평면에 있어야 하며 심실 중격과 연속체에 있어야 합니다. 대동맥 전단지는 명확하게 볼 수 있어야합니다. 변환기를 세 번째 또는 네 번째 왼쪽 늑간 공간에 배치하고 표시기가 오른쪽 측면을 향하도록 하여 표준화된 view를 얻기 위해 프로브 각도를 약간 변경합니다.
      참고: 흉골주위 단축 및 장축 보기는 대동맥근의 너비와 LA의 전후 치수를 측정하는 데 사용됩니다. M-모드 이미지는 대동맥 판막 수준의 장축 또는 단축에서 촬영할 수 있습니다(4.1단계 참조).
   3. 유두 수준에서 LV의 2D 단축 뷰를 촬영합니다. LV 치수 측정을 위해 유두 또는 척 수준에서 단축 보기를 사용하십시오. 이러한 방식으로 환기가 잘되는 동물에서는 장축 보기에 비해 표준화된 이미지를 얻는 것이 더 쉽습니다.
      참고: 좌심실은 원형으로 보여야 하며 양쪽 유두근이 선명하게 보여야 합니다. 유두 근육은 관례에 따라 전외측 및 후내측이라고 합니다. 승모판 소엽이 보이고 우심실 자유 벽이 연속체가 아닌 경우 이미지가 표준화되지 않습니다.
   4. 커서를 LV의 중앙에 놓고 유두 수준에서 LV의 M 모드 이미지를 기록합니다.
   5. 4.1.3 및 4.1.4 단계를 반복하여 LV의 유두 하 및 정점 수준을 찾습니다.
2. 2D 정점 4챔버 뷰(AP4CH)를 촬영합니다. 좌심실, LA, 우심실(RV) 및 우심방(RA)은 승모판 및 삼첨판 판막, 심방 및 심실 중격과 함께 볼 수 있습니다. 프로브를 심장 정점 수준(네 번째 늑간 공간, 프로브의 마커가 왼쪽을 향해야 함)에 배치합니다. 보기를 표준화하는 데 도움이되는 구조는 심실 중격이며 초음파 빔과 평행하게 표시되어야합니다. 이것은 변환기를 내측 또는 측면으로 움직여 가능합니다.
   알림: 단축법은 이미징 평면이 실제 LV 정점을 통과하지 않을 때 발생하며, 그 결과 비스듬한 view좌심 공동의 ed. 단축법은 LV 볼륨을 과소평가하고 LVEF를 과대평가합니다. 단축법은 프로브 위치를 변경하거나 더 낮은 늑간 공간 및 측면으로 이동하여 피할 수 있습니다. LV 장축은 체중이 33-35kg 인 돼지에서 4.8cm보다 커야합니다.
3. 정점 2챔버 뷰(AP2CH)를 취하십시오. AP4CH에서 변환기를 시계 반대 방향으로 45-60° 회전합니다. LA와 LV만 보여야 하므로 심실 중격을 피하고 커서가 LA와 LV의 중간을 통과하는지 확인하십시오.
4. 정점 3챔버(AP3CH) 뷰 또는 정점 장축을 취합니다. AP4CH에서 변환기를 시계 반대 방향으로 45-60° 회전합니다. AP3CH에서는 전방 중격 및 후외측 좌심실 분절과 함께 좌심실 정점을 볼 수 있습니다. 다른 눈에 보이는 구조는 LVOT, LA 및 대동맥 판막입니다.
5. 정점 5챔버 뷰(AP5CH)를 촬영합니다. AP4CH 보기에서 시작하여 프로브를 복부로 기울인 다음 측면으로 기울여 비스듬한 중격, LVOT, LV, RV 및 양쪽 심방이 있는 대동맥을 시각화합니다.
6. 펄스 도플러(PW) 심초음파
   참고: 이 방법을 사용하면 (1) 판막 유속, 심박출량 및 박출량 측정; (2) 간격 측정(예: 폐동맥 가속 시간) 및 (3) 좌심실 이완기 기능 평가.
   알림: 앨리어싱 현상은 베이스라인 펄스 반복 주파수를 낮추거나 새로운 방해 주파수가 나타날 때 증가시켜 피할 수 있습니다.
   1. 표준화된 AP4CH 보기를 얻으려면 컬러 도플러를 사용하고 시네 루프를 기록합니다.
   2. PW 샘플 부피를 승모판 소엽의 첨단에 놓고 컬러 도플러를 사용하여 커서를 승모판에 직각으로 배치하고 LV 장축에 정렬합니다. 그런 다음 PW로 전환하고 최소 3번의 심장 주기를 기록합니다.
   3. 표준화된 AP5CH 보기를 얻으려면 컬러 도플러를 사용하고 최소 3번의 심장 주기로 시네 루프를 기록합니다.
   4. 컬러 도플러를 사용하여 커서를 대동맥 흐름에 직각으로 놓습니다. 유속이 가속될 때까지 샘플 부피를 대동맥 판막 쪽으로 이동합니다. 적어도 세 번의 심장 주기를 기록하십시오.
7. 조직 도플러 이미징(TDI) 사용: 2D 표준화된 AP4CH에서 PW TDI는 단일 세그먼트에서 최대 세로 심근 속도를 측정합니다.
   알림: TDI의 주요 한계는 각도 의존성입니다. 입사각이 15°를 초과하면 속도가 약 4% 과소평가됩니다.

5. 심근경색의 유도

1. 왼쪽 전하행 관상 동맥에 있는 카테터의 풍선을 0.7mL의 공기로 팽창시킵니다. 빠른 진행성 ECG ST 분절 상승⁵에 의한 폐색을 확인합니다.

6. 심장 마비

1. 심정지는 심실세동이 발생하자마자 정의됩니다. 폐색 10분 후 저절로 심실세동이 발생할 수 있습니다. 그렇지 않으면 우심실 심내막에 전달되는 1-2mA 교류(AC)로 페이싱 카테터를 통해 유도합니다.
2. 심실 세동이 시작된 후 환기를 중단하고 풍선 팁 카테터⁵를 수축시킵니다.

7. 심폐소생술

1. 치료되지 않은 심실 세동 12 분 후 심폐 소생술 (CPR) 조작을 시작하십시오. 여기에는 기계식 흉부 압축기를 사용한 흉부 압박과 산소를 사용한 기계적 환기(일회 호흡량 500mL, 분당 10회 호흡)가 포함됩니다.
2. 심폐소생술 2분 및 5분마다 우심방(CPR) 2분 후 우심방에 위치한 카테터를 통해 에피네프린(30μg/kg)을 주사합니다.
3. 심폐소생술 5분 후 제세동기를 사용하여 150줄 충격으로 제세동을 시도합니다.
   참고: 성공적인 소생술은 평균 동맥압이 >60mmHg인 조직화된 심장 리듬의 회복으로 정의됩니다⁵.

8. 심정지 후 지지 치료

1. 성공적인 소생술 후 마취를 유지하고 왼쪽 전방 하행 관상 동맥의 풍선을 팽창시킵니다.
2. 소생술 후 45분 후에 풍선을 수축시키고 왼쪽 전방 하행 관상동맥 카테터(⁵)를 빼냅니다(그림 1).
3. 소생술이 즉시 이루어지지 않으면 심폐소생술을 재개하고 이후 제세동을 하기 전에 1분 동안 계속하십시오.
4. 심실 세동이 재발하면 즉시 제세동으로 치료하십시오.
5. 에피네프린 이외의 지지 조치를 사용하지 마십시오.

9. 4시간(h) 관찰

1. 성공적인 소생술 후 마취를 유지하십시오.
2. 4시간(단기) 관찰 기간 동안 동물을 혈역학적으로 모니터링합니다.
3. 동물의 체온을 38 ± 0.5 °C로 유지하십시오.
4. 소생술 후 2시간 및 4시간에 섹션 4에 설명된 단계에 따라 완전한 심초음파 검사를 반복합니다.
   알림: 갈비뼈가 부러진 것은 흉부 압박의 결과일 수 있습니다. 이 경우 늑간 공간에서 부드럽게 눌러 프로브를 움직이는 것이 중요합니다.
5. 4시간 관찰 후 돼지를 발관하고 케이지로 되돌립니다.
6. 부토르파놀(0.1 mg/kg)을 근육주사(IM)로 진통제를 투여하거나 기관 동물 관리 지침에서 권장하는 대로 진통제를 투여합니다.
7. 그런 다음 IM으로 암피실린(1g)을 주입합니다.

10. 96시간 관찰 및 안락사

1. AMI-심정지-ROSC(중기) 후 96시간이 끝나면 심초음파 검사(4단계)를 위해 동물을 다시 마취합니다(2단계). 앞서 설명한 대로 ECG를 지속적으로 모니터링합니다(3단계).

11. 심초음파 측정

알림: 미국 및 유럽 심초음파 학회 지침 ^6,7의 권장 사항에 따라 모든 기록 및 측정을 수행하십시오. 원격 데스크톱 연결을 통해 모든 심초음파 기록을 보내 분석을 위해 로컬 데이터베이스에 저장합니다. 연구 그룹에 대해 눈이 먼 심장 전문의는 각 변수에 대해 평균적으로 최소 3개의 측정값을 측정합니다.

1. 대동맥 및 LA 직경의 경우, 리딩 엣지에서 리딩 엣지 방법을 사용하여 대동맥동 수준에서 단축 뷰의 M-모드에서 측정합니다.
2. 좌심실 유출로(LVOT) 직경의 경우 흉골주위 장축 보기에서 대동맥 교두(근위부) 아래 0.5-1cm를 측정합니다.
3. 유두 수준에서 이완기말 전중격 및 후확장기 벽 두께의 경우, 심근벽과 공동 사이의 경계 및 심근벽과 심낭 사이의 경계에서 확장기말에서 측정합니다.
4. 좌심실 박출률(LVEF)의 경우 (좌심실 이완기말 용적(EDV)-좌심실 수축기말 용적(ESV)) / (LVEDV) * 100으로 계산합니다. 이완기말 수술을 승모판 폐쇄 후 첫 번째 프레임 또는 좌심실 치수가 가장 큰 프레임으로 정의합니다. 수축기말기를 대동맥 판막 폐쇄 후의 프레임 또는 심장 치수가 가장 작은 프레임으로 정의합니다. 심근과 좌심실 구멍 사이의 경계에서 좌심실 면적 측정의 추적을 따르십시오. AP4CH 보기에서 수정된 Simpson의 단일 평면 규칙에 따라 LV 영역을 측정하고 LV 부피를 계산합니다.
5. 이완기말 및 수축기말 AP4CH 및 AP2CH 보기를 사용하여 좌심실 용적과 LVEF를 계산하는 복엽기 Simpson 방법에 대해 AP2CH 보기에서 11.4단계를 반복합니다.
6. PW 피크 승모판 유입 속도(E vel)(cm/s), A 속도(A vel) 및 E-파 감속 시간(DT)의 경우 승모판 스펙트럼에서 측정합니다(그림 6).
7. TDI 수축기 s' 속도와 이완기 e' 및 a' 속도의 경우 중격 또는 외측 고리의 AP4CH 보기에서 TDI 스펙트럼 이미지에서 이를 측정하고 기준선 및 관상동맥 폐색 후 96시간에서 평균을 계산합니다.
   알림: E vel 대 TDI 파생 e' 속도 비율(cm/sec)(E/e')은 이완기 기능의 지표입니다. 정상적인 E/e' 비율은 9 이하 또는 15 이상이어야 합니다. 8-14 사이의 값은 정의되지 않은 유의성을 나타냅니다.
8. 박출량(SV)을 각 수축기와 함께 좌심실에서 펌핑되는 혈액의 양으로 계산합니다. SV 공식은 SV = π * [LVOT 직경/2]² * LVOT VTI입니다.
9. 심박출량량(CO, mL/min)을 매분 유출로를 통과하는 혈류로 계산합니다. CO = SV * HR 공식을 사용하여 계산됩니다.
10. 좌심실 국소 운동성 분석을 위해 좌심실을 16개 세그먼트로 나눕니다(단축 보기 및/또는 정점 2, 3, 4 챔버 보기로 시각화됨). 다음 기준을 사용하여 각 세그먼트에 점수를 매깁니다: 정상적인 벽 비후 및 편위를 위한 normo-kinesia(1점); 벽 두꺼움 감소 및 벽 편위 감소를 위한 저산소증(2점); 무운동증(3점) 벽이 두꺼워지거나 벽이 소풍되지 않습니다. 운동 이상증 (4 점); 수축기 바깥쪽 또는 좌심실 벽 얇아짐에는 수축기와 이완기 모두에서 편심 돌출이 있는 동맥류 벽 운동이 포함됩니다. 총 점수/16 공식을 사용하여 벽 운동 점수 지수(WMSI)를 계산합니다. 정상 운동 심실에서 WMSI는 1입니다.

12. 통계 분석

1. 데이터를 평균 ± SEM으로 표현합니다. 반복 측정 및 Tukey의 사후 검정을 위해 일원 분산 분석을 사용합니다. *p < 0.05 대 기준선(BL); § p < 0.05 2시간 후 AMI-심정지-ROSC 대 96시간 후 AMI-심정지-ROSC; # p < 0.05 4 시간 후 AMI-심장 마비-ROSC 대 96 시간 후 AMI-심장 마비-ROSC.

결과

12마리의 돼지가 관상동맥 폐색을 받은 후 12분의 심실세동과 5분의 심폐소생술을 받았습니다. 여덟 마리의 돼지가 성공적으로 소생되었고, 7마리는 AMI-심정지-ROSC 후 96시간에 생존했습니다. 연구 동안 서로 다른 시점의 모든 심초음파 변수는 표 1에 요약되어 있습니다.

심박수(HR) 및 수축기 심초음파 매개변수의 변화
HR은 기준선(BL)과 비교하여 AMI-?...

토론

AMI, 심정지 및 소생술의 돼지 실험 모델에서 완전한 심초음파 검사는 문헌 ^5,8에서 일부 데이터를 사용할 수 있지만 좌심실 기능의 진화 및 좌심실 구조 변화에 대한 다른 정보를 제공할 수 있습니다. 실험적 심정지의 "순수한" 모델(유도된 심실 세동으로 제한됨)에서 심근 기능 손상은 ROSC 후 첫날에 역전되지만 AMI가 심정지의 원인일 때 어떤 일이 일어?...

자료

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Swan-Ganz catheter 2 lumen 7fr	Edwards	111F7	for mean arterial pressure measurement
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