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La termodilución, los catéteres de bucle de presión-volumen y la ventriculografía con contraste son métodos fiables y precisos para determinar la fisiología cardíaca, como el volumen sistólico y el gasto cardíaco en un entorno de laboratorio en cerdos.
Los cerdos se utilizan con frecuencia en la investigación médica dada su fisiología cardíaca similar a la de los humanos. La medición de parámetros cardíacos, como el volumen sistólico y el gasto cardíaco, es esencial en este tipo de investigación. Los catéteres de ventriculografía con contraste, termodilución y bucle de presión-volumen (PV-loop) se pueden utilizar para obtener datos de rendimiento cardíaco con precisión, según los recursos y la experiencia disponibles. Para este estudio, cinco cerdos de Yorkshire fueron anestesiados e intubados. Se obtuvo acceso venoso y arterial central para colocar los instrumentos de medición necesarios. Se colocó una sonda de temperatura en la raíz aórtica. Se administró un bolo de solución salina fría en la aurícula derecha y se registró la curva de deflexión de la temperatura. La integración del área bajo la curva permitió el cálculo del gasto cardíaco actual. Se colocó un catéter flexible por vía percutánea en el ventrículo izquierdo y se inyectaron 30 mL de contraste yodado durante 2 segundos. Las imágenes de angiografía por sustracción digital se cargaron en el software de análisis volumétrico para calcular el volumen sistólico y el gasto cardíaco. Se colocó un catéter de volumen de presión en el ventrículo izquierdo (VI) y proporcionó datos continuos de presión y volumen del VI, lo que permitió el cálculo tanto del volumen sistólico como del gasto cardíaco. Los tres métodos demostraron una buena correlación entre sí. El catéter PV-asa y la termodilución presentaron la mejor correlación con un error del 3% y un coeficiente de Pearson de 0,99, con IC=0,97 a 1,1 del 95% (p=0,002). El catéter PV-loop frente a la ventriculografía también mostró buena correlación con un error del 6% y un coeficiente de Pearson de 0,95, IC95%=0,96 a 1,1 (p=0,01). Finalmente, la termodilución frente a ventriculografía tuvo un error del 2% con r=0,95, IC95%=0,93 a 1,11, (p=0,01). En conclusión, afirmamos que el catéter de asa PV, la ventriculografía con contraste y la termodilución ofrecen ciertas ventajas en función de las necesidades del investigador. Cada método es fiable y preciso para medir diversos parámetros cardíacos en cerdos, como el volumen sistólico y el gasto cardíaco.
Los cerdos se utilizan con frecuencia en el control de hemorragias y en la investigación de reanimación debido a su fisiología similar a la de los humanos. Una parte integral de la investigación en reanimación es la monitorización continua del gasto cardíaco para evaluar la respuesta fisiológica a las intervenciones. Existen varios sistemas clínicos, como los catéteres de arteria pulmonar (AP) y los sistemas basados en el análisis del contorno del pulso1. Además, la ecocardiografía (eco), la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (RM) se pueden utilizar para capturar datos hemodinámicos. Las imágenes obtenidas durante la diástole final y la sístole se pueden utilizar para determinar el volumen de sangre expulsada durante ese ciclo cardíaco. Si bien estas técnicas son mínimamente invasivas, solo presentan datos adquiridos en el momento de la obtención de imágenes y no proporcionan medidas continuas2. También dependen en gran medida del operador (eco) o requieren equipos avanzados y costosos (TC y RM). Dadas las capacidades y recursos de los diferentes laboratorios, existen varios métodos alternativos para medir el gasto cardíaco de manera óptima en cada caso.
La termodilución es un método común para medir el gasto cardíaco en el entorno clínico utilizando un catéter Swan-Ganz3. Este método se puede recrear en un entorno de laboratorio en cerdos para medir directamente el gasto cardíaco. La ventriculografía con contraste también se puede utilizar si la capacidad fluoroscópica está fácilmente disponible4. Por último, los catéteres de bucle presión-volumen ofrecen un medio para medir directamente la presión y el volumen ventricular latido a latido y pueden generar datos más matizados5. Este método utiliza la admitancia eléctrica y la ecuación de Wei para medir el volumen de la cámara. En comparación con los catéteres basados en conductancia más antiguos, los catéteres de admisión eliminan el fenómeno de conductancia paralela entre la sangre y el músculo cardíaco, produciendo así mediciones más precisas sin necesidad de calibración repetida6.
El objetivo de este estudio es validar la precisión de estos tres métodos entre sí en términos de medición del volumen y el gasto cardíaco sistólico en un modelo de cerdos sanos. En última instancia, cada investigador puede elegir el enfoque que mejor se adapte a sus necesidades, en función de los requisitos de su estudio y de los recursos de los que disponga.
Los procedimientos fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Maryland, Baltimore (Aprobación #0320017) y se ajustaron a las pautas de los Institutos Nacionales de Salud para la investigación ética con animales. Se incluyeron en el estudio cinco cerdos Yorkshire machos adultos con un peso de entre 50 y 70 kg. Este estudio utilizó un sistema de recolección de datos digitales y un software emparejado para registrar todos los datos hemodinámicos y de temperatura. La medición de los parámetros cardíacos en el modelo porcino consistió en las siguientes etapas: preparación, termodilución, ventriculografía, inserción del catéter PV-loop y, finalmente, eutanasia. Los cinco animales se sometieron a cada uno de los tres protocolos de medición del gasto cardíaco.
1. Selección y alojamiento de animales
2. Sedación e inducción de anestesia general
3. Esterilización y preparación del sitio quirúrgico
4. Canulación de la vena yugular externa
NOTA: Se obtiene acceso venoso yugular para la inserción de la cánula venosa auricular derecha durante el procedimiento de termodilución.
5. Canulación de la arteria carótida
NOTA: La canulación de la arteria carótida se realiza para proporcionar acceso al VI y a la raíz aórtica durante la termodilución, la ventriculografía con contraste y la inserción del catéter con asa VP.
6. Medición del gasto cardíaco
NOTA: Todos los siguientes métodos se realizan secuencialmente en cada uno de los 5 animales utilizados en este estudio.
7. Eutanasia
El peso de los cerdos osciló entre 51,4 kg y 61,5 kg, con un peso medio de 56,6 ± 3,6 kg. Los volúmenes sistólicos promedio medidos por catéter PV-asa, ventriculografía y termodilución en los cinco sujetos fueron 58,0 ± 12,0 mL, 57,6 ± 8,5 mL y 53,0 ± 9,8 mL, respectivamente. Los gastos cardíacos medios medidos por un catéter de bucle PV, ventriculografía y termodilución en los cinco sujetos fueron de 5,0 ± 1,1 L/min, 5,3 ± 1,2 L/min y 5,2 ± 1,0 L/min, respectivamente (Tabla 1). La Figura 3 muestra los diagramas de dispersión de las mediciones del gasto cardíaco por cada uno de los tres métodos en comparación con los otros dos. La línea de identidad demuestra dónde caerían todos los puntos si hubiera un acuerdo perfecto entre cada prueba. La línea de identidad de los tres métodos se encuentra dentro del intervalo de confianza del 95%. Al medir el gasto cardíaco, el catéter PV-loop comparado con la termodilución demostró la mejor correlación con un coeficiente de Pearson de r=0,99 (Figura 3A). La pendiente de la línea de regresión fue de 1,03, indicando un error del 3% con IC=0,97 a 1,97 a 1,1, p=0,002. Como se observa en la Figura 3B, el catéter PV-asa comparado con la ventriculografía también mostró una buena correlación con un coeficiente de Pearson r=0,95 La pendiente de la línea de regresión fue de 1,06, lo que indica un error del 6% con IC=0,96 del 95% a 1,96 a 1,1, p=0,01. Por último, la ventriculografía comparada con la termodilución también demostró concordancia con un coeficiente de Pearson de r=0,93 (Figura 3C). La pendiente de la línea de regresión fue de 1,02, indicando un error del 2% con IC=95%=0,93 a 1,1 y p=0,01.
Figura 1: Ejemplo de curva de termodilución. Se proporciona un ejemplo de curva de termodilución en un solo animal representativo que demuestra la deflexión de la curva de temperatura como un bolo de solución salina fría. El área debajo de la curva se utiliza para calcular el gasto cardíaco. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Ventriculograma y asas VP. (a) Ventriculograma izquierdo. (B) Colocación exitosa del catéter PV en el ápice del VI. (C) Ejemplo de asas PV de alta calidad. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: Regresión lineal de las mediciones de gasto cardíaco. Regresión lineal de las mediciones de gasto cardíaco en cinco animales diferentes utilizando (A) catéter PV-loop vsus. termodilución, (B) catéter de asa PV frente a ventriculografía, y (C) termodilución frente a ventriculografía. La línea de identidad (rojo) se encuentra dentro del rango de confianza del 95% (punteado) de la línea de mejor ajuste (negro) entre los tres métodos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Método | Volumen sistólico (mL) | Gasto cardíaco (L/min) |
Bucle PV | 58,0 ± 12,0 | 5.0 ± 1.1 |
Ventriculografía con contraste | 57,6 ± 8,5 | 5.3 ± 1.2 |
Termodilución | 53,0 ± 9,8 | 5.2 ± 1.0 |
Tabla 1: Resultados promedio de los parámetros cardíacos mediante asa PV, ventriculografía con contraste y termodilución.
Este estudio detalla un método estandarizado de tres formas diferentes de medir con precisión el gasto cardíaco en cerdos. El ganado porcino tiene una anatomía y fisiología cardiovascular análoga a la de los seres humanos y se utiliza comúnmente como modelo para la fisiología cardíaca humana, específicamente para las evaluaciones preclínicas de los procesos quirúrgicos e intervencionistas10. Esto permite que los cerdos sirvan como modelo principal para la fisiología cardiovascular, la patología y la biotecnología emergente11. Para evaluar estos conceptos, la monitorización hemodinámica debe ser una herramienta accesible y fiable para los modelos porcinos.
Los catéteres de asa PV no se usan comúnmente en medicina humana debido a los riesgos inherentes a la canulación ventricular prolongada (es decir, arritmia, formación de trombos y lesión miocárdica). A pesar de esto, ocasionalmente se utilizan durante períodos cortos durante los procedimientos de cateterismo cardíaco para medir el volumen sistólico y el trabajo sistólico13. Sin embargo, en estudios con animales sanos que no sobreviven, el beneficio y la versatilidad de los catéteres de bucle PV generalmente superan los riesgos antes mencionados. Otras herramientas clínicas incluyen catéteres de arteria pulmonar. Sin embargo, esta técnica asume que la salida del corazón derecho coincide con la salida del corazón izquierdo e ignora las variaciones de latido a latido en la salida entre las dos cámaras12. El método de termodilución descrito en este estudio mitiga estas variaciones midiendo la termodilución en ambos ventrículos del corazón simultáneamente en lugar de solo en el ventrículo derecho14. Dadas estas limitaciones, la ventriculografía con contraste, el catéter de bucle PV o la termodilución se pueden utilizar para obtener datos de rendimiento cardíaco de forma fiable en el entorno de laboratorio.
En cuanto a la canulación vascular, este estudio empleó la técnica de Seldinger en lugar de un corte vascular. Se utilizó la técnica de Seldinger debido a su rápido acceso vascular con habilidad a nivel de principiante y pocas complicaciones. Por el contrario, la disección vascular abierta requiere un mayor conjunto de habilidades y conlleva un mayor riesgo de complicaciones que pueden retrasar o incluso prohibir nuevos experimentos en el animal15. Además, este estudio utiliza la canulación carotídea en lugar de la canulación femoral. Esto se debe en gran medida a la facilidad de acceso a las cámaras cardíacas, lo que impide la necesidad de navegar por el arco aórtico para acceder al VI. Estas opciones de protocolo permitieron un acceso vascular y una navegación endovascular más eficientes, lo que confiere a estos métodos versatilidad y facilidad de uso en varios protocolos en el entorno de laboratorio.
Este estudio demuestra que en cerdos sanos, existe una buena correlación de los parámetros cardíacos entre los diferentes métodos de medición, incluida la ventriculografía de contraste con análisis volumétrico cuantitativo, la termodilución y un catéter de bucle PV. Cuando los datos de medición entre dos métodos se comparan directamente, la línea de identidad indica dónde caerían todas las mediciones si existiera una concordancia perfecta entre los dos métodos16. El catéter de bucle PV, la ventriculografía y la termodilución produjeron mediciones en las que la línea de identidad se encuentra dentro del rango de intervalo de confianza, lo que indica mediciones precisas por cada método cuando se comparan entre sí.
En función de los recursos y la experiencia disponibles, se puede elegir el método óptimo. Si hay acceso a un conjunto de sondas de medición y adquisición de datos, los catéteres de bucle PV o la termodilución son opciones ideales en función de las necesidades del protocolo. Los catéteres de bucle PV ofrecen una adquisición de datos continua en tiempo real durante todo el protocolo experimental y proporcionan una gran variedad de parámetros cardíacos, incluido el volumen sistólico, la fracción de eyección, el volumen diastólico final, el volumen telesistólico y el trabajo sistólico. La termodilución ofrece mediciones rápidas y sencillas siempre que sea necesario, y evita la necesidad de canulación ventricular. El método descrito en este estudio también tiene la ventaja de medir el gasto cardíaco en ambos ventrículos del corazón. Por último, si hay un acceso limitado a herramientas de medición avanzadas, la ventriculografía de contraste con software de análisis volumétrico está fácilmente disponible y requiere comparativamente poca experiencia para emplearla.
Cada uno de estos métodos tiene varias limitaciones. Es decir, todos requerirán fluoroscopia fácilmente disponible para confirmar varias posiciones del catéter al obtener mediciones. La elección del anestésico también influirá en el rendimiento cardíaco, pero cada método proporcionará mediciones consistentes siempre que se utilice el mismo anestésico. Por último, este estudio está dirigido a animales sanos sin patología cardíaca. La concordancia y la precisión entre estos métodos pueden diferir dados los diferentes estados de enfermedades crónicas, como la insuficiencia cardíaca, la regurgitación valvular o la miocardiopatía. Sin embargo, estos tres métodos ofrecen a los investigadores flexibilidad para elegir el método más idóneo para un experimento determinado, al tiempo que proporcionan mediciones fiables y precisas del rendimiento cardíaco en especímenes porcinos sanos.
Los autores declaran que no existe conflicto de intereses.
Ninguno
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 |
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