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Termodiluição, cateteres de alça de pressão-volume e ventriculografia com contraste são métodos confiáveis e precisos para determinar a fisiologia cardíaca, como volume sistólico e débito cardíaco em um ambiente laboratorial em suínos.
Os suínos são frequentemente usados em pesquisas médicas devido à sua fisiologia cardíaca semelhante à dos humanos. A medição de parâmetros cardíacos, como volume sistólico e débito cardíaco, é essencial nesse tipo de pesquisa. Os cateteres de ventriculografia com contraste, termodiluição e alça de pressão-volume (PV-loop) podem ser usados para obter dados de desempenho cardíaco com precisão, dependendo de quais recursos e conhecimentos estão disponíveis. Para este estudo, cinco suínos de Yorkshire foram anestesiados e intubados. O acesso venoso central e arterial foi obtido para colocar os instrumentos de medida necessários. Uma sonda de temperatura foi colocada na raiz da aorta. Um bolus de soro fisiológico frio foi entregue no átrio direito e a curva de deflexão da temperatura foi registrada. A integração da área sob a curva permitiu o cálculo do débito cardíaco atual. Um cateter pigtail foi colocado por via percutânea no ventrículo esquerdo e 30 mL de contraste iodado foram injetados durante 2 segundos. As imagens de angiografia por subtração digital foram carregadas no software de análise volumétrica para calcular o volume sistólico e o débito cardíaco. Um cateter de pressão volêmico foi colocado no ventrículo esquerdo (VE) e forneceu dados contínuos de pressão e volume do VE, o que permitiu o cálculo do volume sistólico e do débito cardíaco. Todos os três métodos demonstraram boa correlação entre si. O cateter PV-loop e a termodiluição apresentaram a melhor correlação com erro de 3% e coeficiente de Pearson de 0,99, com IC95%=0,97 a 1,1, (p=0,002). O cateter PV-loop contra ventriculografia também apresentou boa correlação com erro de 6% e coeficiente de Pearson de 0,95, IC 95%=0,96 a 1,1 (p=0,01). Por fim, a termodiluição contra ventriculografia apresentou erro de 2% com r=0,95, IC 95%=0,93 a 1,11, (p=0,01). Em conclusão, afirmamos que o cateter PV-loop, a ventriculografia com contraste e a termodiluição oferecem certas vantagens, dependendo das necessidades do pesquisador. Cada método é confiável e preciso para medir vários parâmetros cardíacos em suínos, como o volume sistólico e o débito cardíaco.
Os suínos são frequentemente usados no controle de hemorragias e pesquisas de ressuscitação devido à sua fisiologia semelhante à dos humanos. Parte integrante da pesquisa de ressuscitação é o monitoramento contínuo do débito cardíaco para avaliar a resposta fisiológica às intervenções. Existem vários sistemas clínicos, como cateteres de artéria pulmonar (AP) e sistemas baseados em análise de contorno de pulso1. Além disso, ecocardiografia (eco), tomografia computadorizada (TC) e ressonância magnética (RM) podem ser usadas para capturar dados hemodinâmicos. Imagens obtidas durante a diástole final e a sístole podem ser usadas para determinar o volume de sangue ejetado durante esse ciclo cardíaco. Embora essas técnicas sejam minimamente invasivas, elas apresentam apenas dados adquiridos no momento da imagem e não fornecem medidas contínuas2. Eles também dependem em grande parte do operador (eco) ou requerem equipamentos avançados e caros (TC e RM). Dadas as capacidades e recursos de diferentes laboratórios, existem vários métodos alternativos para medir o débito cardíaco de forma otimizada em cada instância.
A termodiluição é um método comum de medir o débito cardíaco no ambiente clínico usando um cateter de Swan-Ganz3. Este método pode ser recriado em um ambiente de laboratório em suínos para medir diretamente o débito cardíaco. A ventriculografia com contraste também pode ser utilizada se a capacidade fluoroscópica estiver prontamente disponível4. Finalmente, os cateteres de alça de pressão-volume oferecem um meio de medir diretamente a pressão e o volume ventricular batimento a batimento e podem gerar dados mais sutis5. Este método utiliza admitância elétrica e a equação de Wei para medir o volume da câmara. Em comparação com os cateteres baseados em condutância mais antigos, os cateteres de admissão eliminam o fenômeno de condutância paralela entre o sangue e o músculo cardíaco, produzindo medições mais precisas sem exigir calibração repetida6.
O objetivo deste estudo é validar a precisão desses três métodos entre si em termos de medição do volume sistólico cardíaco e do débito em um modelo suíno saudável. Em última análise, cada investigador pode escolher qual abordagem atende melhor às suas necessidades, dependendo dos requisitos do estudo e dos recursos disponíveis para eles.
Os procedimentos foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Universidade de Maryland, Baltimore (Aprovação # 0320017) e em conformidade com as diretrizes do National Institutes of Health para pesquisa ética com animais. Cinco suínos Yorkshire machos adultos pesando entre 50 e 70 kg foram incluídos no estudo. Este estudo utilizou um sistema digital de coleta de dados e um software pareado para registrar todos os dados hemodinâmicos e de temperatura. A mensuração dos parâmetros cardíacos no modelo suíno consistiu nas seguintes etapas: preparo, termodiluição, ventriculografia, inserção do cateter PV-loop e, finalmente, eutanásia. Todos os cinco animais foram submetidos a cada um dos três protocolos de medição do débito cardíaco.
1. Seleção e alojamento dos animais
2. Sedação e indução de anestesia geral
3. Esterilização e preparação do local cirúrgico
4. Canulação da veia jugular externa
NOTA: O acesso venoso jugular é obtido para a inserção da cânula venosa atrial direita durante o procedimento de termodiluição.
5. Canulação da artéria carótida
NOTA: A canulação da artéria carótida é realizada para fornecer acesso ao VE e à raiz da aorta durante a termodiluição, ventriculografia com contraste e inserção do cateter de alça fotovoltaica.
6. Medição do débito cardíaco
NOTA: Todos os métodos a seguir são realizados sequencialmente em cada um dos 5 animais usados neste estudo.
7. Eutanásia
O peso dos suínos variou de 51,4 kg a 61,5 kg, com peso médio de 56,6 ± 3,6 kg. Os volumes sistólicos médios medidos por cateter PV-loop, ventriculografia e termodiluição em todos os cinco indivíduos foram de 58,0 ± 12,0 mL, 57,6 ± 8,5 mL e 53,0 ± 9,8 mL, respectivamente. Os débitos cardíacos médios medidos por um cateter PV-loop, ventriculografia e termodiluição em todos os cinco indivíduos foram de 5,0 ± 1,1 L/min, 5,3 ± 1,2 L/min e 5,2 ± 1,0 L/min, respectivamente (Tabela 1). A Figura 3 mostra os gráficos de dispersão das medidas de débito cardíaco por cada um dos três métodos em comparação com os outros dois. A linha de identidade demonstra onde todos os pontos cairiam se houvesse uma concordância perfeita entre cada teste. A linha de identidade para todos os três métodos está dentro do intervalo de intervalo de confiança de 95%. Ao medir o débito cardíaco, o cateter PV-loop comparado à termodiluição demonstrou a melhor correlação com um coeficiente de Pearson de r = 0,99 (Figura 3A). A inclinação da reta de regressão foi de 1,03, indicando um erro de 3% com IC 95% = 0,97 a 1,1, p = 0,002. Como visto na Figura 3B, o cateter PV-loop comparado com a ventriculografia também apresentou boa correlação com um coeficiente de Pearson r = 0,95 A inclinação da linha de regressão foi de 1,06, indicando um erro de 6% com IC 95% = 0,96 a 1,1, p = 0,01. Por fim, a ventriculografia comparada à termodiluição também demonstrou concordância com um coeficiente de Pearson de r = 0,93 (Figura 3C). A inclinação da reta de regressão foi de 1,02, indicando um erro de 2% com IC95% = 0,93 a 1,1 e p = 0,01.
Figura 1: Exemplo de curva de termodiluição. Um exemplo de curva de termodiluição em um único animal representativo demonstrando a deflexão da curva de temperatura à medida que um bolus salino frio é administrado. A área sob a curva é usada para calcular o débito cardíaco. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: Ventriculograma e alças PV. (A) Ventriculograma esquerdo. (B) Colocação bem-sucedida do cateter PV-loop no ápice do VE. (C) Exemplo de loops PV de alta qualidade. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: Regressão linear das medidas de débito cardíaco. Regressão linear das medidas de débito cardíaco em cinco animais diferentes usando (A) cateter PV-loop versus. termodiluição, (B) cateter PV-loop versus ventriculografia e (C) termodiluição versus ventriculografia. A linha de identidade (vermelha) está dentro da faixa de confiança de 95% (pontilhada) da linha de melhor ajuste (preta) entre os três métodos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Método | Volume sistólico (mL) | Débito cardíaco (L/min) |
Loop fotovoltaico | 58.0 ± 12.0 | 5,0 ± 1,1 |
Ventriculografia com contraste | 57,6 ± 8,5 | 5,3 ± 1,2 |
Termodiluição | 53,0 ± 9,8 | 5,2 ± 1,0 |
Tabela 1: Resultados médios dos parâmetros cardíacos usando alça de VP, ventriculografia com contraste e termodiluição.
Este estudo detalha um método padronizado de três maneiras diferentes de medir com precisão o débito cardíaco em suínos. Os suínos têm anatomia e fisiologia cardiovascular análogas aos humanos e são comumente usados como modelo para a fisiologia cardíaca humana, especificamente para avaliações pré-clínicas de processos cirúrgicos e intervencionistas10. Isso permite que os suínos sirvam como modelo primário para fisiologia cardiovascular, patologia e biotecnologia emergente11. Para avaliar esses conceitos, a monitorização hemodinâmica deve ser uma ferramenta acessível e confiável para modelos suínos.
Os cateteres PV-loop não são comumente usados na medicina humana devido aos riscos inerentes de canulação ventricular prolongada (ou seja, arritmia, formação de trombo e lesão miocárdica). Apesar disso, eles são ocasionalmente usados por curtos períodos durante procedimentos de cateterismo cardíaco para medir o volume sistólico e o trabalho sistólico13. No entanto, em estudos com animais saudáveis de não sobrevivência, o benefício e a versatilidade dos cateteres PV-loop geralmente superam os riscos acima mencionados. Outras ferramentas clínicas incluem cateteres de artéria pulmonar. No entanto, essa técnica assume que o débito cardíaco direito corresponde ao débito cardíaco esquerdo e ignora as variações batimento a batimento no débito entre as duas câmaras12. O método de termodiluição descrito neste estudo atenua essas variações medindo a termodiluição em ambos os ventrículos do coração simultaneamente, e não apenas no ventrículo direito14. Dadas essas limitações, a ventriculografia com contraste, o cateter de alça PV ou a termodiluição podem ser usados para obter dados de desempenho cardíaco de forma confiável no ambiente laboratorial.
Em termos de canulação vascular, este estudo empregou a técnica de Seldinger em vez de um corte vascular. A técnica de Seldinger foi utilizada devido ao seu rápido acesso vascular com habilidade de nível iniciante e poucas complicações. Por outro lado, a dissecção vascular aberta requer um conjunto de habilidades maior e apresenta maior risco de complicações que podem atrasar ou mesmo proibir novos experimentos no animal15. Além disso, este estudo utiliza canulação carotídea em vez de canulação femoral. Isso se deve em grande parte à facilidade de acesso às câmaras cardíacas, impedindo a necessidade de navegar pelo arco aórtico para acesso ao VE. Essas opções de protocolo permitiram acesso vascular e navegação endovascular mais eficientes que conferem a esses métodos versatilidade e facilidade de uso em vários protocolos no ambiente laboratorial.
Este estudo demonstra que, em suínos saudáveis, há uma boa correlação de parâmetros cardíacos entre diferentes métodos de medição, incluindo ventriculografia contrastada com análise volumétrica quantitativa, termodiluição e cateter PV-loop. Quando os dados de medição entre dois métodos são comparados diretamente, a linha de identidade indica onde todas as medições cairiam se existisse uma concordância perfeita entre os dois métodos16. O cateter PV-loop, a ventriculografia e a termodiluição produziram medições em que a linha de identidade está dentro da faixa do intervalo de confiança, o que indica medições precisas por cada método quando comparadas entre si.
Com base nos recursos e conhecimentos disponíveis, o método ideal pode ser escolhido. Se houver acesso a um conjunto de sondas de medição e aquisição de dados, cateteres PV-loop ou termodiluição são escolhas ideais, dependendo das necessidades do protocolo. Os cateteres PV-loop oferecem aquisição de dados contínua em tempo real durante todo o protocolo experimental e fornecem uma infinidade de parâmetros cardíacos, incluindo volume sistólico, fração de ejeção, volume diastólico final, volume sistólico final e trabalho sistólico. A termodiluição oferece medições rápidas e fáceis sempre que necessário e evita a necessidade de canulação ventricular. O método descrito neste estudo também tem a vantagem de medir o débito cardíaco em ambos os ventrículos do coração. Finalmente, se houver um acesso limitado a ferramentas avançadas de medição, a ventriculografia contrastada com o software de análise volumétrica está prontamente disponível e requer comparativamente pouca experiência para ser empregada.
Existem várias limitações para cada um desses métodos. Ou seja, todos eles exigirão fluoroscopia prontamente disponível para confirmar várias posições do cateter ao obter medições. A escolha do anestésico também influenciará o desempenho cardíaco, mas cada método fornecerá medições consistentes, desde que o mesmo anestésico seja usado. Finalmente, este estudo é direcionado para animais saudáveis sem patologia cardíaca. A concordância e a acurácia entre esses métodos podem divergir devido a diferentes estados de doença crônica, como insuficiência cardíaca, regurgitação valvar ou cardiomiopatia. No entanto, esses três métodos oferecem aos pesquisadores flexibilidade na escolha de qualquer método que seja o mais ideal para um determinado experimento, ao mesmo tempo em que fornecem medições confiáveis e precisas do desempenho cardíaco em espécimes suínos saudáveis.
Os autores declaram não haver conflito de interesses.
Nenhum
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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