Трансторакальная эхокардиография для оценки постреанимационной дисфункции левого желудочка после острого инфаркта миокарда и остановки сердца у свиней

Резюме

Трансторакальная эхокардиография является диагностическим тестом первой линии для постреанимационной дисфункции левого желудочка и структурных изменений в модели остановки сердца свиньи.

Аннотация

Одной из основных причин внебольничной остановки сердца является острый инфаркт миокарда (ОИМ). После успешной реанимации от остановки сердца примерно 70% пациентов умирают до выписки из стационара из-за постреанимационной дисфункции миокарда и головного мозга. В экспериментальных моделях дисфункция миокарда после остановки сердца, характеризующаяся нарушением как систолической, так и диастолической функции левого желудочка (ЛЖ), была описана как обратимая, но в моделях остановки сердца, связанных с ОИМ у свиней, имеется очень мало данных. Трансторакальная эхокардиография является диагностическим тестом первой линии для оценки дисфункции миокарда, структурных изменений и/или расширения ОИМ. В этой модели ишемической остановки сердца свиньи эхокардиографию проводили на исходном уровне и через 2-4 и 96 часов после реанимации. В острой фазе обследования проводятся у анестезированных, находящихся на искусственной вентиляции легких свиней (вес 39,8 ± 0,6 кг) и непрерывно регистрируется ЭКГ. Получены моно- и двумерные, допплеровские и тканевые допплеровские записи. Измеряют диаметр стенки аорты и левого предсердия, толщину стенки левого желудочка в конце систолического и конечного диастола, диаметры конечного диастолического и конечного систолического отделов и фракцию укорочения (SF). Получены апикальные 2-, 3-, 4- и 5-камерные виды, рассчитаны объемы НН и фракция выброса. Анализ движения сегментарной стенки проводится для выявления локализации и оценки степени инфаркта миокарда. Импульсно-волновая допплеровская эхокардиография используется для регистрации скоростей трансмитрального потока с 4-апикальной камеры и трансаортального потока с 5-камерного вида для расчета сердечного выброса (CO) ЛЖ и ударного объема (SV). Регистрируется тканевая допплерография (TDI) латерального и септального митрального анулуса ЛЖ (септальная и латеральная скорости s', e', a' TDI). Все записи и измерения проводятся в соответствии с рекомендациями Американского и Европейского обществ эхокардиографии.

Введение

Остановка сердца часто происходит через несколько минут после начала типичной боли в груди, а в некоторых случаях это первое проявление ишемической болезни сердца¹. Фактически, у 48% выживших после внебольничной остановки сердца наблюдается окклюзия коронарной артерии на ангиографии². Кроме того, для пациентов, которые возвращаются к спонтанному кровообращению (ROSC) после остановки сердца, сердечная дисфункция является одним из наиболее важных факторов, определяющих заболеваемость и смертность³.

Трансторакальная эхокардиография (ТТЭ) является неинвазивным диагностическим и прогностическим инструментом, используемым у пациентов для оценки постреанимационной дисфункции миокарда, структурных изменений и/или расширения ОИМ после ROSC и в последующие дни. В экспериментальных моделях ишемической и неишемической остановки сердца у свиней ТТЭ часто используется для неинвазивной серийной оценки систолической функции сердца, гемодинамики и ответа на терапию. В 2008 году изменения диастолической дисфункции были описаны с точки зрения увеличения скорости митрального Е и тканевого допплеровского (TDI) отношения скорости (E/e') и снижения митральной скорости E и отношения скоростей A (E / A) вскоре после реанимации в неишемической модели остановки сердца^{свиньи 4}.

В настоящем исследовании описываются различные методологические шаги, применяемые для оценки структуры левого желудочка (ЛЖ) и систолической и диастолической функции ЛЖ с помощью ТТЭ в разные моменты времени в ишемической модели остановки сердца свиньи.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

протокол

Все процедуры, связанные с животными и уходом за ними, соответствуют национальным и международным законам и политике. Одобрение исследования было получено от институционального наблюдательного совета Миланского университета и государственного учреждения (одобрение Министерства здравоохранения No 84/2014-PR). Данные, подтверждающие результаты этого исследования, можно получить у соответствующего автора по обоснованному запросу. Экспериментальная модель и диаграммы эхокардиографического протокола подробно описаны на рисунках 1 и 2.

1. Подготовка животных

1. Быстрые домашние свиньи-самцы (вес 39,8 ± 0,6 кг) в течение 8 часов на ночь перед экспериментом. Обеспечьте свободный доступ к воде.

2. Индукция анестезии и поддержание, антибиотикопрофилактика

1. Индуцируют общую анестезию внутримышечной инъекцией кетамина (20 мг / кг) с последующим внутривенным (в/в) пропофолом (2 мг / кг). Проверьте достаточную глубину анестезии при потере тонуса челюсти, потере роговичного рефлекса с мышечной релаксацией и необходимости искусственной вентиляции легких.
2. Вставьте катетер в правую яремную вену и продвиньте его в верхнюю полую вену.
3. Поддерживайте анестезию непрерывной внутривенной инфузией пропофола (4-8 мг / кг / ч).
4. Вводят суфентанил (0,3 мкг/кг), а затем ампициллин (1 г) через внутривенно.

3. Искусственная вентиляция легких, электрокардиографический и гемодинамический мониторинг

1. Поместите трахеальную трубку с манжетой, чтобы свиньи находились в механической вентиляции с дыхательным объемом 15 мл / кг и FiO₂ 0,21.
2. Отрегулируйте частоту дыхания и поддерживайте парциальное давление углекислого газа (EtCO₂) в пределах 35-40 мм рт.ст. с помощью инфракрасного капнометра.
3. Побрейте свинью механической бритвой всю грудь и левую ногу (куда хирургическим путем будут вставлены эндоваскулярные катетеры для измерения гемодинамики).
4. Нанесите бляшки электрокардиограммы (ЭКГ) в лобной плоскости на бритые ноги и нижнюю часть живота с помощью трех подушечек ЭКГ. Две из них поставьте на передние лапы, а третью на левую сторону живота.
5. Вставьте заполненный жидкостью катетер в правую бедренную артерию для измерения среднего артериального давления и для забора артериальной крови на напряжение кислорода в артериальной крови (PO 2), напряжение углекислого газа (PCO₂) и pH.
6. Переместите катетер с термодилюменом 7 F из правой бедренной вены в легочную артерию для измерения давления в правом предсердии, внутренней температуры и сердечного выброса.
7. Вставьте катетер с баллонным наконечником 5 F из правой общей сонной артерии. Продвигают его в аорту, а затем в левую переднюю нисходящую коронарную артерию за первую диагональную ветвь с помощью ангиографии. Подтвердите правильное позиционирование введением рентгенографического контрастного вещества.
8. Продвиньте катетер для стимуляции 5 F из правой подключичной вены в правый желудочек (ПЖ), чтобы вызвать фибрилляцию желудочков (ФЖ).

4. Базовая трансторакальная эхокардиография

ПРИМЕЧАНИЕ: В среднем эхокардиография занимает 20-30 минут. Для TTE используется многочастотный датчик с фазированной решеткой от 2,5 до 5 МГц, при этом непрерывно регистрируется ЭКГ. Наборы кадров и кинопетель, состоящие как минимум из трех последовательных сердечных циклов, сохраняются для автономного анализа.

1. Сделайте мономерные (М-режим) и двумерные (2D) эхокардиографические изображения с короткой и длинной осями на уровне аорты и на уровне ЛЖ, чтобы оценить толщину стенки, размеры аорты, предсердий и ЛЖ, функцию ЛЖ и сегментарное движение стенки.
   1. Сделайте 2D-снимок короткой оси на уровне аорты. На этом снимке показано левое предсердие (LA, внизу в центре), аортальный клапан (в центре), правое предсердие (внизу слева), трехстворчатый клапан (слева), выходной тракт правого желудочка (вверху) и легочный клапан (справа). Поместите курсор в середину аорты и LA, чтобы записать соответствующие изображения в М-режиме.
   2. Сделайте 2D-вид парастернальной длинной оси. Этот вид позволяет визуализировать корень аорты и створки аортального клапана, межжелудочковую перегородку, ЛЖ и ЛЖ. Аорта должна находиться в одной горизонтальной плоскости и в континууме с межжелудочковой перегородкой; Створки аорты должны быть хорошо видны. Поместите датчик в третье или четвертое левое межреберье так, чтобы его индикатор был направлен к правому флангу, внося небольшие изменения в угол наклона зонда, чтобы получить стандартизированное представление.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Парастернальные виды с короткой и длинной осью используются для измерения ширины корня аорты и переднезаднего размера ЛА. Изображения M-режима могут быть получены как с длинной, так и с короткой оси на уровне аортального клапана (см. шаг 4.1).
   3. Сделайте 2D-снимок короткой оси LV на папиллярном уровне. Используйте вид короткой оси на уровне сосочков или хорд для измерения размеров LV; Таким образом, у вентилируемого животного легче получить стандартизированное изображение по сравнению с изображением на длинной оси.
      ПРИМЕЧАНИЕ: ЛЖ должна казаться круглой, и обе сосочковые мышцы должны быть хорошо видны. Папиллярные мышцы называются, по соглашению, переднелатеральными и заднемедиальными. Если видны митральные створки, а свободная стенка правого желудочка не является континуумом, изображение не стандартизируется.
   4. Поместите курсор в середину LV и запишите изображение LV в М-режиме на папиллярном уровне.
   5. Повторите шаги 4.1.3 и 4.1.4 в поисках субпапиллярного и апикального уровня ЛЖ.
2. Сделайте 2D-апикальный 4-камерный вид (AP4CH). ЛЖ, ЛЖ, правый желудочек (ПЖ) и правое предсердие (РА) видны вместе с митральным и трехстворчатым клапанами, межпредсердной и межжелудочковой перегородками. Расположите зонд на уровне верхушки сердца (четвертое межреберье; маркер на зонде должен быть ориентирован влево). Структурой, которая помогает стандартизировать вид, является межжелудочковая перегородка, которая должна отображаться параллельно ультразвуковому лучу. Это возможно путем перемещения датчика медиально или сбоку.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Ракурс возникает, когда плоскость изображения не проходит через истинную вершину ЛЖ, что приводит к косому виду полости ЛЖ. Ракурс недооценивает объемы ЛЖ и переоценивает ФВЛЖ. Ракурса можно избежать, изменив положение зонда и/или переместив его в более низкое межреберье и латерально. Длина оси LV должна быть больше 4,8 см у свиней с массой тела 33-35 кг.
3. Сделайте апикальный двухкамерный вид (AP2CH). От AP4CH поверните преобразователь на 45-60° против часовой стрелки; должны быть видны только LA и LV, поэтому избегайте межжелудочковой перегородки и убедитесь, что курсор проходит в середине LA и LV.
4. Возьмем апикальный трехкамерный (AP3CH) вид или апикальный вид с длинной осью. От AP4CH поверните датчик на 45-60° против часовой стрелки. При AP3CH видна верхушка ЛЖ вместе с передней перегородкой и заднелатеральными сегментами ЛЖ. Другими видимыми структурами являются LVOT, LA и аортальный клапан.
5. Возьмите апикальный пятикамерный вид (AP5CH). Начните с вида AP4CH и наклоните зонд вентрально, а затем сбоку, чтобы визуализировать косую перегородку, аорту с LVOT, LV, RV и оба предсердия.
6. Импульсная допплерография (ПВ) эхокардиография
   ПРИМЕЧАНИЕ: Этот метод позволяет: (1) измерять скорости трансклапанного потока, сердечный выброс и ударный объем; (2) измерение интервалов, например, времени ускорения легочной артерии, и (3) оценка диастолической функции ЛЖ.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Явления сглаживания можно избежать, уменьшив частоту повторения базовых импульсов или увеличив ее при появлении новых возмущающих частот.
   1. Чтобы получить стандартизированный вид AP4CH, используйте цветной допплер и запишите кинопетлю.
   2. Поместите объем образца PW на куспид митральных листочков и используйте цветной допплер, чтобы поместить курсор ортогонально митральному потоку и выровнять по длинной оси ЛЖ. Затем переключитесь на PW и запишите не менее трех сердечных циклов.
   3. Чтобы получить стандартизированный вид AP5CH, используйте цветной допплер и запишите кинопетлю как минимум с тремя сердечными циклами.
   4. Используйте цветной допплер, чтобы поместить курсор ортогонально к аортальному потоку. Переместите объем образца к аортальному клапану до тех пор, пока скорость потока не ускорится. Запишите не менее трех сердечных циклов.
7. Используйте тканевую допплерографию (TDI): с помощью стандартизированного 2D AP4CH PW TDI измеряет пиковую продольную скорость миокарда из одного сегмента.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Основным ограничением TDI является его угловая зависимость. Если угол падения превышает 15°, то занижение скорости происходит примерно на 4%.

5. Индукция инфаркта миокарда

1. Надуйте баллон катетера в левой передней нисходящей коронарной артерии 0,7 мл воздуха. Подтвердите окклюзию быстрым прогрессирующим подъемом сегмента ST^{ЭКГ 5}.

6. Остановка сердца

1. Остановка сердца определяется, как только происходит фибрилляция желудочков. После 10 минут окклюзии фибрилляция желудочков может возникнуть спонтанно. В противном случае индуцируйте его через кардиостимулятор с переменным током (AC) от 1 до 2 мА, доставляемым к эндокарду правого желудочка.
2. Прекратите вентиляцию легких после начала фибрилляции желудочков и сдуйте катетер с баллонным наконечником⁵.

7. Сердечно-легочная реанимация

1. После 12 минут нелеченной фибрилляции желудочков начните маневры сердечно-легочной реанимации (СЛР). К ним относятся компрессия грудной клетки с помощью механического грудного компрессора и искусственная вентиляция легких с кислородом (дыхательный объем 500 мл, 10 вдохов в минуту).
2. Через 2 минуты и каждые 5 минут сердечно-легочной реанимации вводите адреналин (30 мкг/кг) через катетер, расположенный в правом предсердии.
3. После 5 минут сердечно-легочной реанимации попытайтесь провести дефибрилляцию с помощью шока 150 джоулей с помощью дефибриллятора.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Успешная реанимация определяется как восстановление организованного сердечного ритма со средним артериальным давлением >60 мм рт.ст.⁵.

8. Поддерживающая терапия после остановки сердца

1. После успешной реанимации поддерживают наркоз и надувают баллон в левую переднюю нисходящую коронарную артерию.
2. Через сорок пять минут после реанимации сдуйте баллон и извлеките катетер 5 левой передней нисходящей коронарной артерии⁵ (рис. 1).
3. Если реанимация не достигается немедленно, возобновите сердечно-легочную реанимацию и продолжайте ее в течение 1 минуты до последующей дефибрилляции.
4. Если фибрилляция желудочков рецидивирует, лечите ее немедленной дефибрилляцией.
5. Не используйте никаких поддерживающих мер, кроме адреналина.

9. Четырехчасовое (ч) наблюдение

1. После успешной реанимации поддерживают наркоз.
2. Наблюдение за животными гемодинамически в течение 4-часового (краткосрочного) периода наблюдения.
3. Поддерживайте температуру животных на уровне 38 ± 0,5 °C.
4. Через 2 ч и 4 ч после реанимации повторить полное эхокардиографическое исследование, выполнив действия, описанные в разделе 4.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Сломанные ребра могут быть следствием компрессии грудной клетки. В этом случае важно перемещать зонд, аккуратно нажимая им на межреберье.
5. После 4-часового наблюдения экстубируют свиней и возвращают их в клетку.
6. Дайте анальгезию буторфанолом (0,1 мг / кг) путем внутримышечной инъекции (IM) или в соответствии с рекомендациями по уходу за животными.
7. Затем вводят ампициллин (1 г) внутримышечно.

10. 96-часовое наблюдение и эвтаназия

1. В конце 96 ч после ОИМ - остановки сердца - ROSC (в середине срока) повторно анестезируют животных (шаг 2) для эхокардиографического исследования (шаг 4). Непрерывно контролируйте ЭКГ, как описано ранее (шаг 3).

11. Эхокардиографические измерения

ПРИМЕЧАНИЕ: Проводите все записи и измерения в соответствии с рекомендациями Американского и Европейского обществ эхокардиографии Guidelines ^6,7. Отправляйте все эхокардиографические записи по подключению к удаленному рабочему столу для хранения в локальной базе данных для анализа. Кардиолог, слепой к исследуемым группам, в среднем проводит не менее трех измерений для каждой переменной.

1. Для диаметра аорты и LA измерьте из М-режима видов короткой оси на уровне пазух аорты, используя метод от переднего края к переднему краю.
2. Для диаметра выходного тракта ЛЖ (LVOT) измерьте его на 0,5-1 см ниже аортального бугорка (проксимального) с парастернальной длинной оси.
3. Для конечной диастолической антеросептальной и задней диастолической стенки на папиллярном уровне измеряют в конце диастолы от границы между стенкой миокарда и полостью и границы между стенкой миокарда и перикардом.
4. Для фракции выброса ЛЖ (ФВЛЖ) рассчитайте ее как: (конечный диастолический объем ЛЖ (EDV)-конечный систолический объем LV (ESV)) / (LVEDV) * 100. Определите конечную диастолу как первую рамку после закрытия митрального клапана или раму, в которой размер ЛЖ чаще всего является наибольшим. Определите конечную систолу как рамку после закрытия аортального клапана или раму, в которой размеры сердца наименьшие. Следите за трассировкой измерений площади ЛЖ на границе между миокардом и полостью ЛЖ. Измерьте площади LV и рассчитайте объемы LV с помощью модифицированной линейки одиночной плоскости Симпсона из представления AP4CH.
5. Повторите шаг 11.4 в представлении AP2CH для бипланного метода Симпсона, который использует конечные диастолические и конечные систолические представления AP4CH и AP2CH для расчета объемов LV и ФВЛЖ.
6. Для пиковой скорости митрального притока PW (E vel) (см/с), скоростей A (A vel) и времени замедления зубца E (DT) измерьте их по спектру митрального потока (рис. 6).
7. Для систолических скоростей S TDI и диастолических скоростей e' и a' измерьте их по изображениям спектра TDI на снимке AP4CH с перегородки или бокового кольца и рассчитайте средние значения на исходном уровне и через 96 часов после окклюзии коронарных артерий.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Отношение скорости e', полученное из E vel и TDI, (см/сек) (E/e') является показателем диастолической функции. Нормальное соотношение E/e′ должно быть 9 или меньше или больше 15; Значения от 8 до 14 представляют собой неопределенную значимость.
8. Рассчитайте ударный объем (SV) как объем крови, откачиваемой из левого желудочка с каждой систолой. Формула SV: SV = π * [диаметр LVOT/^2]2 * LVOT VTI.
9. Рассчитайте сердечный выброс (CO, мл / мин) как кровоток, проходящий через выходной тракт каждую минуту. Он рассчитывается по формуле: CO = SV * HR.
10. Для анализа регионарной подвижности ЛЖ разделите ЛЖ на 16 сегментов (визуализируется в виде короткой оси и/или апикальных 2, 3, 4-камерных видах). Оцените каждый сегмент по следующим критериям: нормокинезия (1 балл) за нормальное утолщение стенки и экскурсию; гипокинезия (2 балла) для уменьшения утолщения стенок и уменьшения отклонения стенок; акинезия (3 балла) отсутствие утолщения стенок или смещения стенок; дискинезия (4 балла); Систолическое истончение стенки наружу или стенки ЛЖ включает движение аневризматической стенки с эксцентрическими выпячиваниями как во время систолы, так и во время диастолы. Рассчитайте индекс оценки движения стены (WMSI) по формуле: общий балл/16. В нормо-кинетическом желудочке WMSI равен 1.

12. Статистический анализ

1. Выражайте данные как среднее значение ± SEM. Используйте одностороннюю ANOVA для повторных измерений и пост-хк теста Тьюки. *p < 0,05 по сравнению с исходным уровнем (BL); § p < 0,05 через 2 ч после ОИМ - остановка сердца - ROSC против 96 ч после ОИМ - остановка сердца - ROSC; # p < 0,05 через 4 ч после ОИМ - остановка сердца - ROSC против 96 ч после ОИМ - остановка сердца - ROSC.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Результаты

Двенадцати свиньям была выполнена окклюзия коронарных артерий, за которой последовала 12-минутная фибрилляция желудочков и 5-минутная сердечно-легочная реанимация. Восемь свиней были успешно реанимированы, а семеро выжили через 96 ч после остановки сердца. Все эхокардиографические пер?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Обсуждение

Полное эхокардиографическое исследование на экспериментальной модели ОИМ, остановки сердца и реанимации свиньи может дать различную информацию об эволюции функции ЛЖ и структурных изменениях ЛЖ, хотя в литературе имеется некоторое количество данных ^5,8

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Материалы

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