Triküspit kapak fonksiyonunun incelenmesi için yeni bir sağ ventrikül hacmi ve basınç yüklü domuz yavrusu kalp modeli.

Özet

Triküspit kapak fonksiyonunun incelenmesi için sağ ventrikül üzerinde birleşik basınç ve hacim aşırı yüklenmesine sahip yeni bir kurtarma piglet kalp modeli tanımlanmıştır.

Özet

Triküspit kapağın (TV) artan hacim veya basınç stresörleri ile karşı karşıya olduğu kalp rahatsızlıkları, erken kapak yetmezliği ile ilişkilidir. Prematüre TV yetmezliğinin gelişiminden sorumlu olan altta yatan patofizyolojiyi daha iyi anlamamızı sağlayacak mekanik çalışmalar eksiktir. Bu çalışmaların insanlarda yapılamaması nedeniyle, bir hayvan modeline ihtiyaç duyulmaktadır. Bu yazıda, birleşik hacim ve basınç stresi altına yerleştirildiğinde TV'deki değişikliklerin incelenmesi için yeni bir kronik iyileşme bebek domuz yavrusu kalp modelinin protokollerini açıklıyoruz. Bu modelde, sağ ventrikül ve TV'nin hacim yüklemesi, pulmoner kapağın bozulması yoluyla sağlanır. Daha sonra bir pulmoner arter bandının yerleştirilmesiyle basınç yüklemesi gerçekleştirilir. Bu modelin başarısı, ekokardiyografi, intrakardiyak basınç ölçümü ve kalp örneklerinin patolojik incelemesi ile girişim cerrahisinden dört hafta sonra değerlendirilir.

Giriş

Normal TV, düşük ses ve basınç stresi ortamında çalışır. Bununla birlikte, TV'nin doğuştan yanlış biçimlendirildiği veya kardiyak fizyolojinin, sağ ventrikül ve TV'nin artan hacim (ön yük) ve/veya basınç (son yük) stresi ile karşı karşıya olduğu pediatrik ve yetişkin kalp durumları vardır, örneğin Fallot Tetralojisi, Ebstein anomalisi, büyük arterlerin konjenital olarak düzeltilmiş transpozisyonu, atriyal anahtar prosedürünü takiben büyük arterlerin transpozisyonu olan hastalar, idiyopatik pulmoner hipertansiyon ve hipoplastik sol kalp sendromu. Bu kardiyak koşullarda, TV erken kapak yetmezliğine eğilimlidir, bu da morbidite ve mortaliteyi artırır 1,2,3,4,5. Bu kardiyak lezyonlarda erken TV başarısızlığının, TV'nin artan ses seviyesine ve/veya basınç stresörlerine maruz kalmasıyla ilişkili olabileceği varsayılabilirse de, kesin etiyoloji bilinmemektedir. Son on yılda yapılan araştırmalar, diğer atriyoventriküler kapak olan mitral kapağın, stres faktörlerine yanıt olarak yapısal değişiklikler ortaya çıkarabildiğini göstermiştir ^6,7,8. Bununla birlikte, mevcut literatür, TV'nin stresörlere adaptasyonunu değerlendiren mekanik çalışmalardan yoksundur. Bu husus, kısmen, bu tür çalışmalara izin verecek yeterli bir hayvan kalbi modelinin olmamasından kaynaklanıyor olabilir.

Literatürde sağ ventriküle bireysel olarak hacim veya basınç yükleyen modeller mevcuttur. Bununla birlikte, sağ ventrikülün kronik basınç ve hacim yüklemesinin kombinasyonunun elde edilmesi daha zor olmuştur. Literatürde, sağ ventriküle basınç yüklemek için bir pulmoner arter bandının yerleştirilmesini ve sağ ventriküle hacim yüklemesi için bir atriyal septal defekt oluşturmayı kullanan hayvan modelleri vardır⁹. Bu teknik, sıkı bir pulmoner arter bandının varlığı atriyal septal defekt boyunca sağdan sola şant ile sonuçlanabileceğinden, sağ ventrikülün kronik eşzamanlı basınç ve hacim yüklemesi hedefine ulaşamadı. Bu, atriyal septal defektin artık sağ ventriküle hacimsel bir yük sağlamamasına neden olur. Atriyal septal sağdan sola şant, siyanotik bir hayvanla^{sonuçlanacaktır 10}. Bu komplikasyonun üstesinden gelmek için model, doğal olarak var olan atriyal septal defektleri olan hayvanların dışlanmasını gerektirir.

Diğer modeller, domuz yavrularında hipoplastik sol kalp sendromu için hibrit evre I palyasyon cerrahisini kullanmıştır¹¹. Bu, sağ ventrikülün birleşik basınç ve hacim yüklemesine izin veren bir kurtarma modelidir. Bununla birlikte, prosedür, finansal olarak engelleyici olabilen pahalı balonla genişletilebilir stentler gerektirir. Zeltser ve ^ark.12 ve Lambert ve ^ark.13 tarafından yapılan çalışmalar, sağ ventrikül çıkış yolunu ve pulmoner kapağı kesmeyi ve daha sonra sağ ventrikülü hacimsel olarak yüklemek için Fallot onarım tekniğinin transanüler yama tetralojisini taklit eden bir politetrafloretilen yamanın üstüne dikilmesini içerir. Daha sonra bir pulmoner arter bandının yerleştirilmesiyle sağ ventrikülün basınç yüklemesi sağlanır. Bu model teknik olarak zorlayıcı olabilir ve sağ ventrikül çıkış yolunda bir ventrikülotomi izi bırakarak dezavantajlıdır, bu da RV fonksiyonunu ve dolayısıyla TV fonksiyonunu etkileyebilir.

Bu çalışma, ventrikülotomi olmadan sağ ventrikül üzerinde birleşik artan basınç ve hacim stresini ortaya çıkaran yenilikçi bir kronik iyileşme domuz yavrusu kalp modelini tanımlamaktadır. Bu model, basınç ve hacim stresörlerinde eşzamanlı kronik artışa TV adaptif değişikliklerinin mekanik çalışmalarını mümkün kılacaktır.

Protokol

Bu yazıdaki protokol ve prosedürler bir veteriner hekimin gözetiminde geliştirilmiş ve Kanada Hayvan Bakımı Konseyi'nin yönergelerine ve laboratuvar hayvanlarının bakımı ve kullanımına ilişkin kılavuza uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Protokol, Alberta Üniversitesi'ndeki kurumsal hayvan bakım komitesi tarafından onaylandı. Makale prosedürlerinde yer alan tüm bireylere uygun biyogüvenlik eğitimi verildi.

1. İşlem öncesi hazırlık, anestezi ve erişim

1. Hayvan dahil etme ve dışlama kriterleri.
   1. Dahil etme kriterleri: Bu model için dört ila beş haftalık arasında hem dişi hem de erkek Duroc melez domuz yavrularını kullanın. Bu yaştaki domuz yavruları, dört ila altı aylık bebeklere eşdeğer bir insan olgunluğuna sahiptir.
   2. Dışlama kriterleri: Atriyal septal defekt ve / veya patent duktus arteriozus (ekokardiyografi ile değerlendirilir), kardiyak veya ekstrakardiyak malformasyon veya bulaşıcı hastalıktan şüphelenilen domuz yavrularını hariç tutun.
2. İklimlendirme için ameliyattan en az beş ila yedi gün önce domuz yavrularını barınma tesisine aktarın.
3. Ameliyattan bir gün önce, ameliyata uygun olduğundan ve öksürük, kusma, ishal, solgunluk, halsizlik, uyuşukluk veya cilt lezyonları gibi hastalık belirtilerinin olmadığından emin olmak için domuz yavrusunu inceleyin.
4. Ameliyattan en az üç saat önce katı yemden hızlı domuz yavruları, ameliyat zamanına kadar suya erişim sağlar.
5. Domuz yavrusunu cerrahi işlem odasına aktarın.
6. Kas içi enjeksiyon yoluyla atropin (0.04 mg / kg), midazolam (0.2 mg / kg) ve ketamin (2 mg / kg) prosedürel premedikasyonunu uygulayın. Ayrıca, perioperatif analjezi için deri altından yavaş salınan bir buprenorfin (0.01 mg / kg) preparatı uygulayın.
7. Ameliyat masasına bir devridaim su battaniyesi yerleştirin ve su sıcaklığını başlangıçta yaklaşık 40 °C'ye ayarlayın. Domuz yavrusunda çekirdek gövde sıcaklığını 38.0 ila 39.5 °C arasında tutmak için su battaniyesi sıcaklığını ayarlayın.
8. Çene tamamen gevşediğinde, gırtlağa% 1 lidokain püskürtün. Portatif nabız oksimetresi monitörizasyonu ile standart endotrakeal entübasyon gerçekleştirin.
9. İzleme ekipmanının düzgün çalıştığını kontrol edin, takın ve emin olun: nabız oksimetresi, kapnograf, EKG telemetri uçları ve sıcaklık probu.
10. Anestezi derinliğine bağlı olarak ayarlanan cerrahi prosedür sırasında anestezik için domuz yavrusuna inhale izofluran (% 2-5) verin. Kalp atış hızı, solunum hızı ve solunum paterni, oksijen satürasyonu, göz kapağı ve geri çekilme refleksinin değerlendirilmesi yoluyla anestezi derinliğini izleyin.
11. Aşağıdaki başlangıç ventilatör ayarlarını kullanın: 4 cmH₂O PEEP, 8-10 mL / kg arasında tidal hacim ve 1: 1 ekspiratuar ekspiratuar oran. Ventilatör hızı 26-36/dk arasında değişir ve bir bakım noktası kan gazı analizörü kullanılarak analiz edilen bir arteriyel kan gazında 35-42 mmHg arasında pCO₂ elde etmek için ayarlanır.
12. Domuz yavrusunu sırtüstü pozisyona getirin. İşlem sırasında yağlama için her iki göze steril oftalmik merhem sürün.
13. Ameliyat bölgesinin üzerindeki saçları tıraş edin. Steril gazlı bez ve dezenfektan ovma (povidon-iyot% 7.5) kullanarak, göğsü içeriden dışarıya üç kez dairesel hareketlerle dezenfekte edin. Fazla ovma solüsyonunu steril gazlı bezle silin. Aseptik teknik kullanarak, cerrahi bölgeleri (boyun ve göğsün sol tarafı) ve çevresini örtün.
14. Modifiye edilmiş bir Seldinger tekniği kullanarak, merkezi kateterleri hem karotis artere (3.5 Fransız tek lümenli kateter veya 24 gauge IV kateter) hem de iç juguler vene (beş veya altı Fransız çift veya üç lümenli kateter) yerleştirin.
15. Perioperatif sepsis profilaksisi için intravenöz dozda sefazolin (30 mg / kg) ve stres ülseri profilaksisi için ranitidin (1 mg / kg) uygulayın. Merkezi venöz kateterden intravenöz bakım sıvısını (D5WNS) başlatın.

2. Pulmoner kapak tüberküllerinin biyoptom bozulması

1. Cerrahi düzlemin onaylanmasından sonra, ana pulmoner arteri görselleştirmek için yeterli maruziyeti sağlamak için üçüncü interkostal boşlukta sol torakotomi yapın.
2. Steril jel ve bir manşon kullanarak, atriyal septal defekt, patent duktus arteriozus varlığını değerlendirmek için sol torakotomi boyunca epikardiyal ekokardiyografik çalışma yapın ve ardından konjenital anormallikleri değerlendirmek için pulmoner ve triküspit kapakları tarayın.
3. Sol torakotomi kesisinden ana pulmoner artere (MPA) çanta ipi dikişleri yerleştirin ve bir trampete takın.
4. Bir iğne tanıtıcı kullanarak, MPA'yı çanta ipi dikişlerinin ortasında delin ve bir tel ilerletin. Telin üzerinden, MPA kesisinden özel olarak tasarlanmış flanşlı yedi Fransız kateter kılıfını ilerletin. Kateter flanşının etrafına çanta ipi dikişlerini sararak kateteri MPA'nın yüzeyine güvenli bir şekilde sabitleyin ve trampet sıkılabilir (Şekil 1).
5. Kılıfın içine bir biyopm yerleştirin ve epikardiyal ekokardiyografik kılavuzluk altında pulmoner kapağa ilerleyin.
6. Doğrudan epikardiyal ekokardiyografik görselleştirme altında, pulmoner kapak tüberküllerindeki ısırıkları sabitlemek için biyoptomu kullanın. Biyoptomu geri çekin, doruk yırtıklarına neden olur ve pulmoner kapağı bozar.
   1. Orta ila şiddetli pulmoner yetmezlik elde etmek için bu işlemi gerektiği kadar tekrarlayın. Bu, dal pulmoner arterlerinde nabız dalgası Doppler sorgulaması kullanılarak değerlendirilir. İşlem sırasında 0,6 ila 0,7 arasında bir geri / ileri hız zaman integrali (VTI) oranı elde etmeyi amaçlıyoruz. Memnun kaldığınızda, biyoptomu geri çekin.
7. İşlem sırasında, işlem sırasında normal kan basıncını korumak için gerektiği gibi intravenöz epinefrin (0.05 - 0.15 μg / kg / dak) ve / veya norepinefrin (0.05 - 0.15 μg / kg / dak) infüzyonları uygulayın (ortalama sistemik arteriyel kan basıncı 60 - 80 mmHg arasında).

3. Pulmoner arter bandının yerleştirilmesi

1. Önceden yerleştirilmiş kılıftan tek lümenli beş Fransız göbek kateteri yerleştirin ve bir pulmoner arter bandının yerleştirilmesi sırasında RV basıncının izlenmesi için sağ ventriküle (RV) ilerletin.
2. Takviye ve güç için silastik bir bandın ortasından ipek veya sentetik, örgülü emilmeyen bir sütür örün. Bu silastik bandı, pulmoner kapak arasında ve kateter delinme bölgesinin proksimalinde MPA'nın etrafına sarın.
3. Doğrudan RV basınç ölçümü ile pulmoner arter bandını sıkın ve %≥60 sistemik RV sistolik basıncı elde etmek için vasküler bir klips kullanarak ayarlayın. İstenilen basınca ulaşıldığında, pulmoner arter bandını sabitlemek için dikişler atın.
4. Göbek kateterini pulmoner arter bandı boyunca ilerletin ve geri çekilmiş pulmoner arter bandı gradyanı için distal MPA'ya ilerletin. Göbek kateterini ve kılıfını çıkarın.
5. MPA delinme bölgesini kapatmak için çanta ipi dikişini bağlayın (Şekil 2).
6. Sol torakotomi kesisini ilk kat için emilmeyen dikişler ve daha sonra kas tabakalarını kapatmak için emilebilir dikişler kullanarak üç kat halinde kapatın. Cilt tabakasını kapatmak için cilt zımbaları uygulayın.
7. Lokal analjezi için Bupivakain (% 0.5, maksimum doz 2 mg / kg) ile cilt insizyonunun etrafına sızın. Daha önce verilen deri altı yavaş salınan buprenorfine ek olarak postoperatif analjezi için tek bir intravenöz meloksikam dozu (0.2 mg / kg) uygulayın.
8. Hem arteriyel hem de venöz merkezi hatları çıkarın ve hemostazı sağlamak için damarları bağlayın.
9. Kesilere Hibitane kremi (% 1 klorheksidin) uygulayın ve insizyonu kapatmak için bir bandaj pansumanı yapın.
10. Solunan izofluranı kapatın. Domuz yavrusu yeterli hava yolu koruma mekanizmaları ile kendi kendine nefes aldığında, ameliyat sonrası toparlanma izleme ve bakım ile ekstübe edin.
11. İnsizyonel enfeksiyonun profilaksisi için, domuz yavrusuna ampirik beş günlük oral sefaleksin 30 mg / kg BID kürünü verin.

4. Ekokardiyografik değerlendirme

1. Pulmoner yetersizliği renkli Doppler ile kalitatif olarak değerlendirin ve 0 ila 4 arasında derecelendirin [0 = yok, 1 = önemsiz (tek dar jet), 2 = hafif (jet uzunluğu < 10 mm olan tek, biraz daha geniş jet, proksimal jet genişliği - RV çıkış yolu oranı < 0.25), 3 = orta (birleşik proksimal jet genişliği / RV çıkış yolu oranı 0.25 ila 0.65 arasında olan tek veya çoklu jetler), ve 4 = şiddetli (proksimal jet genişliğine sahip geniş jet / RV çıkış yolu oranı > 0.65)].
   1. Müdahale grubunda, dal pulmoner arterde nabız dalgası Doppler kullanarak ters-ileri hız zaman integrali (VTI) oranını ölçerek pulmoner yetersizliği yarı niceliksel hale getirin (Şekil 3).
   2. Renkli Doppler değerlendirmesi ile triküspit yetersizliğinin şiddetini kalitatif olarak 0'dan 4'e derecelendirin [0 = yok, 1 = önemsiz (tek dar jet), 2 = hafif (çoklu dar jetler), 3 = orta (sağ atriyumun orta kısmına ulaşan geniş jet) ve 4 = şiddetli (sağ atriyumun arka duvarına ulaşan geniş jet)]. Hem pulmoner hem de triküspit kapak yetersizliği derecelendirme sistemleri^{mevcut yönergelere uygundur} 14,15,16,17,18,19.
2. Apikal dört odacıklı görünümde diyastol sonu ve sistol sonunda sağ ventrikülün endokardiyal sınırlarına bağlı alanın izlenmesiyle ölçülen sağ ventrikül fraksiyonel alan değişikliği (RV FAC) kullanarak sağ ventrikül sistolik fonksiyonunu değerlendirin. RV FAC'yi, diyastol sonu RV alanının yüzdesi olarak ifade edilen iki alan arasındaki fark olarak hesaplayın. %3520 temsil eder.

Sonuçlar

Model validasyonu için, pulmoner kapak bozulması ve pulmoner arter bandının yerleştirilmesi ile sol torakotomi uygulanan on domuz yavrusu (5 erkek ve 5 dişi) (müdahale grubu, IP), sol torakotomi uygulanan on yaş ve cinsiyet eşleştirme kontrol domuz yavrusu (kontrol grubu, CP) ile karşılaştırıldı. Başlangıçta, müdahaleden önce, tüm domuz yavrularında normal sağ ventrikül geometrisi ve fonksiyonu ile ya hiç yoktu ya da önemsiz pulmoner yetersizliği vardı. Kontr...

Tartışmalar

Bu yeni kalp modelinin geliştirilmesi sırasında, nihai model tasarımını etkileyen çeşitli hususlar olmuştur.

Domuz yavrusu yaşı ve cerrahi maruziyet
Mevcut domuz yavrusu modelinin formülasyonundan önce, ekip, prosedürel enstrümantasyon ve maruz kalmanın yeterli olduğu yaş aralığını belirlemek amacıyla bir ila altı haftalık domuz yavrusu kadavraları üzerinde çalıştı. Cerrahi prosedür doğrudan ekokardiyografik...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Drugs
1% lidocaine spray	WDDC	103365	Lidodan 30 mL
atropine sodium injection	WDDC/Rafter 8 Products		0.5 mg/mL
bupivacaine	WDDC/Sterimax		5 mg/mL
buprenorphine HCl slow release injection	Chiron Compounding Pharmacy		1 mg/mL
buprenorphine regular	WDDC/Champion Alstoe	121378	Vetergesic 0.3 mg/mL
cefazolin	WDDC/Fresenius Kabi	102016	1 g/vial
cephalexin capsule	WDDC/Novopharm		Novo-Lexin 250 mg/capsule
epinephrine	WDDC		Adrenalin (1:1000) 1 mg/mL
furosemide tablet	WDDC/Novopharm		10 mg tablet
Iodine Scrub/Spray	Cardinal Health	KF22422	Betadine brand
ketamine hydrochloride injection	WDDC/Vetoquinol	131771	Narketan 100 mg/mL
midazolam	WDDC/Sandoz	101100	5 mg/mL
norepinephrine	WDDC		1 mg/mL
pentobarbital sodium	WDDC/Bimeda-MTC	127189	Euthanyl 240 mg/mL
ranitidine injection	WDDC		25 mg/mL
ranitidine tablet	Sanis		300 mg tablet
Surgical Scrub Sponge	Stevens	333-377479	4% CHG Surgical Soap scrub brush
Equipment
24G peripehral IV catheter	BD		Insyte-N
5Fr double lumen central venous catheter	Arrow	CS-14502	20cm
5Fr single lumen umbilical vessel catheters	Covidien/Kendall	8888160333	Argyle 15 inches
6" Chest retractor	RRSMRI
6Fr triple lumen central venous catheter	Arrow	JR-42063-HPHNM	20cm
7Fr catheter sheath with flange	Dr. Coe custom designed
Adson forceps	RRSMRI
Aestiva/5 Ventilator	GE Datex Ohmeda
Atraumatic forceps	Teleflex	351865
bioptome	Dr. Coe lab		Mansfield Biopsy Forceps
Curved hemostat	RRSMRI
Curved mosquito hemostat	RRSMRI
Debakey Forceps (Long)	Teleflex	351804
Debakey Forceps (Narrow)	Teleflex	351802
Debakey Forceps (Rg)	Teleflex	351800
Echo probe cover	Civco
Endotracheotube	Stevens	180-112082055	Rusch Murphy Eye Low Press. Cuff
Iris Spring scissors	Fisher Scientific	NC0127560
iSTAT 1 blood gas analyzer	Abbott Laboratories		MN:300-G
iSTAT CG4+ cartridges	Abbott Laboratories	03P85-50
Kelly Hemostat	Fine Science Tools	1301914
Kocher forceps	RRSMRI
Large Army/Navy Retractor	RRSMRI
Laryngoscope	MACO CE Miller#4 Blade	LA6226-4	Macolaryngoscope.com
Liga-clip applicator L	Ethicon	LC430
Liga-clip applicator M	Ethicon	LX210
Liga-clip applicator S	Ethicon	LX110
Metal suction tip	RRSMRI
Metzenbaum Scissors (Lg)	RRSMRI
Metzenbaum Scissors (Md)	RRSMRI
Mixter - long/mid wide	RRSMRI
Mixter - long/narrow	RRSMRI
Mixter - long/wide	RRSMRI
Mixter - short/narrow	RRSMRI
Needle Driver 10"	RRSMRI
Needle Driver 6"	RRSMRI
Needle Driver 7"	RRSMRI
Philips iE33 Echocardiography machine	Philips		X7 and S12 probes
pressure line tubing and 3-way stopcock	Dr. Freed lab
Rat tooth forcep	RRSMRI
silastic reinforced sheeting	Bioplexus	SH-21001-040	6" x 8" x .040" Gloss
Small Army/Navy Retractor	RRSMRI
Straight hemostat	RRSMRI
Straight mosquito hemostat	RRSMRI
Sutures: 4-0 and 5-0 synthetic, non-absorbable suture, 2-0 silk	Dr. Freed lab
Towel clamp	RRSMRI
vascular tourniquet	Dr. Freed lab
Weitlaner retractor (Md)	RRSMRI
Weitlaner retractor (Sm)	RRSMRI
Zoll R Series Monitor Defibrillator	Zoll technologies