Method Article
热稀释法、压力-容积环导管和造影剂心室造影是在实验室环境中确定猪心脏生理学(例如每搏输出量和心输出量)的可靠且准确的方法。
猪经常用于医学研究,因为它们的心脏生理机能与人类相似。在此类研究中,测量心脏参数(如每搏输出量和心输出量)是必不可少的。造影剂心室造影、热稀释和压力-体积环 (PV-loop) 导管可用于准确获取心脏功能数据,具体取决于可用的资源和专业知识。在这项研究中,对 5 只约克夏猪进行了麻醉和插管。获得中心静脉和动脉通路以放置必要的测量仪器。将温度探头放置在主动脉根部。将冷盐水推注至右心房并记录温度偏转曲线。对曲线下面积进行积分,可以计算当前的心输出量。将尾纤导管经皮放置在左心室中,并在 2 秒内注射 30 mL 碘造影剂。将数字减影血管造影图像上传到容量分析软件,以计算每搏输出量和心输出量。将压力容积环导管放置在左心室 (LV) 中,并提供 LV 的连续压力和容量数据,从而可以计算每搏输出量和心输出量。所有 3 种方法都显示出良好的相关性。PV 环导管和热稀释法表现出最佳相关性,误差为 3%,皮尔逊系数为 0.99,95% CI = 0.97 至 1.1,(p = 0.002)。PV 环导管与心室造影也显示出良好的相关性,误差为 6%,皮尔逊系数为 0.95,95% CI = 0.96 至 1.1 (p = 0.01)。最后,针对心室造影的热稀释法有 2% 的误差,r=0.95,95% CI =0.93 至 1.11,(p=0.01)。总之,我们指出 PV 环导管、造影剂心室造影和热稀释法都提供了一定的优势,具体取决于研究人员的要求。每种方法对于测量猪的各种心脏参数(如每搏输出量和心输出量)都是可靠和准确的。
猪因其与人类的生理机能相似而经常用于出血控制和复苏研究。复苏研究不可或缺的是持续的心输出量监测,以评估对干预的生理反应。存在多种临床系统,例如肺动脉 (PA) 导管和基于脉搏轮廓分析的系统1。此外,超声心动图 (echo)、计算机断层扫描 (CT) 和磁共振成像 (MRI) 都可用于捕获血流动力学数据。舒张末期和收缩期获得的图像可用于确定该心动周期期间射出的血容量。虽然这些技术是微创的,但它们只提供在成像时获得的数据,不提供连续测量2。它们要么在很大程度上依赖于作员(回声),要么需要先进、昂贵的设备(CT 和 MRI)。鉴于不同实验室的能力和资源,在每种情况下都有各种替代方法可以最佳地测量心输出量。
热稀释法是在临床环境中使用 Swan-Ganz 导管测量心输出量的常用方法3。这种方法可以在猪的实验室环境中重现,以直接测量心输出量。如果透视能力很容易获得,也可以使用造影剂心室造影4。最后,压力-容积环形导管提供了一种在逐次跳动的基础上直接测量心室压力和容积的方法,并且可以产生更细致的数据5。该方法利用电导纳和 Wei 方程来测量腔室体积。与旧的基于电导的导管相比,导纳导管消除了血液和心肌之间的平行电导现象,从而产生更准确的测量,而无需重复校准6。
本研究的目的是验证这三种方法在健康猪模型中测量心搏输出量和输出量方面的准确性。最终,每个研究者都可以根据他们的研究要求和可用的资源,选择最适合他们需求的方法。
程序已获得马里兰大学巴尔的摩机构动物护理和使用委员会 (Approval #0320017) 的批准,并符合美国国立卫生研究院的伦理动物研究指南。该研究招募了 5 头体重在 50 至 70 公斤之间的成年雄性约克夏猪。本研究利用数字数据收集系统和配对软件来记录所有血流动力学和体温数据。在猪模型中测量心脏参数包括以下步骤:准备、热稀释、心室造影、PV 环导管插入,最后安乐死。所有 5 只动物都接受了三种心输出量测量方案中的每一种。
1. 动物选择和饲养
2. 全身麻醉的镇静和诱导
3. 手术部位消毒和准备
4. 颈外静脉插管
注意:在热稀释手术期间,右心房静脉插管插入可获得颈静脉通路。
5. 颈动脉插管
注意:进行颈动脉插管是为了在热稀释、造影剂脑室造影和 PV 环导管插入期间提供进入 LV 和主动脉根部的通路。
6. 心输出量测量
注意:以下所有方法均在本研究中使用的 5 只动物中依次进行。
7. 安乐死
猪的体重从 51.4 公斤到 61.5 公斤不等,平均体重为 56.6 ± 3.6 公斤。所有 5 名受试者通过 PV 环导管、心室造影和热稀释法测量的平均每搏输出量分别为 58.0 ± 12.0 mL、57.6 ± 8.5 mL 和 53.0 ± 9.8 mL。所有五名受试者通过 PV 环导管、心室造影和热稀释法测量的平均心输出量分别为 5.0 ± 1.1 L/min、5.3 ± 1.2 L/min 和 5.2 ± 1.0 L/min(表 1)。 图 3 显示了三种方法中每一种与其他两种方法相比的心输出量测量散点图。同一行表示如果每个测试之间完全一致,则所有点都将落在何处。所有三种方法的标识线都在 95% 置信区间范围内。在测量心输出量时,与热稀释法相比,PV 环导管与 r=0.99 的 Pearson 系数显示出最佳相关性(图 3A)。回归线的斜率为 1.03,表明 3% 的误差,95% CI = 0.97 至 1.1,p = 0.002。如图 3B 所示,PV 环导管与心室造影相比也表现出良好的相关性,皮尔逊系数 r=0.95 回归线的斜率为 1.06,表明 6% 误差,95% CI =0.96 至 1.1,p=0.01。最后,心室造影与热稀释法相比也显示出一致性,皮尔逊系数为 r=0.93(图 3C)。回归线的斜率为 1.02,表明 2% 的误差,95% CI = 0.93 至 1.1,p = 0.01。
图 1:热稀释法曲线示例。 单个代表性动物的热稀释曲线示例,显示了当冷盐水推注时温度曲线的偏转。曲线下面积用于计算心输出量。 请单击此处查看此图的较大版本。
图 2:心室造影和 PV 环。 (A) 左心室造影。(B) 在 LV 根尖成功放置 PV 环导管。(C) 高质量 PV 环示例。 请单击此处查看此图的较大版本。
图 3:心输出量测量值的线性回归。 使用 (A) PV 环导管对 5 只不同动物的心输出量测量值进行线性回归。热稀释法,(B) PV 环导管与心室造影法,以及 (C) 热稀释法与心室造影法。在所有三种方法中,标识线(红色)位于最佳拟合线(黑色)的 95% 置信度范围(虚线)内。 请单击此处查看此图的较大版本。
方法 | 每搏输出量 (mL) | 心输出量 (L/min) |
PV 回路 | 58.0 ± 12.0 | 5.0 ± 1.1 |
造影剂心室造影 | 57.6 ± 8.5 | 5.3 ± 1.2 |
热稀释法 | 53.0 ± 9.8 | 5.2 ± 1.0 |
表 1:使用 PV 环、造影剂心室造影和热稀释法的心脏参数平均结果。
本研究详细介绍了一种标准化方法,其中包含三种不同方法来准确测量猪的心输出量。猪的心血管解剖学和生理学与人类相似,通常用作人类心脏生理学的模型,特别是用于手术和介入过程的临床前评估10。这使得猪成为心血管生理学、病理学和新兴生物技术的主要模型11。为了评估这些概念,血流动力学监测必须成为猪模型的可访问且可靠的工具。
由于心室插管时间延长的固有风险(即心律失常、血栓形成和心肌损伤),PV 环导管在人类医学中不常用。尽管如此,它们偶尔会在心导管插入术中短期用于测量每搏输出量和每冲程工作13。然而,在健康的非存活动物研究中,PV 环导管的好处和多功能性通常超过上述风险。其他临床工具包括肺动脉导管。然而,该技术假设右心输出量与左心输出量匹配,并忽略两个腔室之间输出的心跳间变化12。本研究中描述的热稀释法通过同时测量心脏两个心室的热稀释度而不仅仅是右心室来减轻这些变化14。鉴于这些局限性,造影剂心室造影、PV 环导管或热稀释法可用于在实验室环境中可靠地获得心脏功能数据。
在血管插管方面,本研究采用了 Seldinger 技术而不是血管切割。使用 Seldinger 技术是因为它具有新手水平技能和很少并发症的快速血管通路。相反,开放性血管夹层需要更大的技能,并且具有更大的并发症风险,这可能会延迟甚至禁止对动物进行进一步的实验15。此外,本研究使用颈动脉插管而不是股动脉插管。这主要是由于易于进入心腔,无需穿过主动脉弓即可进入 LV。这些方案选择允许更高效的血管通路和血管内导航,使这些方法在实验室环境中的各种方案中具有多功能性和易用性。
这项研究表明,在健康猪中,不同测量方法之间的心脏参数具有良好的相关性,包括造影剂脑室造影与定量体积分析、热稀释和 PV 环导管。当直接比较两种方法之间的测量数据时,同一线表示如果两种方法之间存在完全一致,则所有测量都将落在何处16。PV 环导管、心室造影和热稀释法均产生了同一线位于置信区间范围内的测量值,这表明每种方法在相互比较时测量准确。
根据可用的资源和专业知识,可以选择最佳方法。如果可以使用一套测量探针和数据采集,则根据方案需要,PV 环导管或热稀释液是理想的选择。PV 环导管在整个实验方案中提供实时、连续的数据采集,并提供无数的心脏参数,包括每搏输出量、射血分数、舒张末期容积、收缩末期容积和每搏功。热稀释法可在需要时提供快速简便的快速测量,并且无需心室插管。本研究中描述的方法还具有测量心脏两个心室的心输出量的优势。最后,如果高级测量工具的机会有限,带有体积分析软件的造影剂心室造影是现成的,并且需要相对较少的专业知识来使用。
这些方法中的每一种都存在一些限制。也就是说,在进行测量时,它们都需要现成的透视来确认各种导管位置。麻醉剂的选择也会影响心脏功能,但只要使用相同的麻醉剂,每种方法都会提供一致的测量结果。最后,本研究针对没有心脏病理的健康动物。鉴于不同的慢性疾病状态,例如心力衰竭、瓣膜反流或心肌病,这些方法之间的一致性和准确性可能会有所不同。尽管如此,这三种方法为研究人员提供了灵活性,让他们可以选择最适合给定实验的方法,同时提供可靠和准确的健康猪标本心脏功能测量。
作者声明不存在利益冲突。
没有
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.9% sodium chloride injection | Hospira | 0409-4888-50 | |
7 Fr Introducer Kit | Terumo | RCFW-5.0-35 | |
Anesthesia Machine | Drager | Fabius Tiro | |
Contrast Power Injector | GEHealthcare | E8004N | |
Fluoroscope | GEHealthcare | OEC 9800 | |
Heating/Cooling T/pump | Gaymar | Tp-700 | |
Isoflurane | Baxter | 10019-360-40 | |
Jackie catheter | Terumo | 40-5023 | |
Omnipaque | GEHealthcare | 559289 | |
PowerChart | ADinstruments | ML866/P | Software |
PowerLab | ADinstruments | PL3516 | |
PV-loop catheter | Transonic | Prefer pigtail tip to straight tip | |
PV-loop module | Transonic | FFS-097-A004 | |
Surgical suture, black braided silk, 3.0 | Surgical Speciaties Corp. | ||
Thermocouple probe | ADinstruments | MLT1401 | |
Ultrasound probe | Philips | L12-4 | |
Various-sized syringes | |||
ViewPlus | Sanders Data Systems | Software |
请求许可使用此 JoVE 文章的文本或图形
请求许可This article has been published
Video Coming Soon
版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。