Method Article
Термодилюция, петлевые катетеры и контрастная вентрикулография являются надежными и точными методами определения физиологии сердца, такой как ударный объем и сердечный выброс в лабораторных условиях у свиней.
Свиньи часто используются в медицинских исследованиях, учитывая их схожую физиологию сердца с физиологией человека. Измерение сердечных параметров, таких как ударный объем и сердечный выброс, имеет важное значение в этом типе исследований. Контрастная вентрикулография, термодилюция и петля давления (PV-петля) могут использоваться для точного получения данных о работе сердца в зависимости от имеющихся ресурсов и опыта. Для этого исследования пять йоркширских свиней были обезболены и интубированы. Получен центральный венозный и артериальный доступ для размещения необходимых измерительных приборов. Температурный зонд был помещен в корень аорты. В правое предсердие был доставлен холодный физиологический ком, и была зарегистрирована кривая температурного отклонения. Интегрирование площади под кривой позволило рассчитать текущий сердечный выброс. Катетер с косичкой был чрескожно помещен в левый желудочек и 30 мл йодсодержащего контраста был введен в течение 2 секунд. Изображения цифровой субтракционной ангиографии были загружены в программное обеспечение для объемного анализа для расчета ударного объема и сердечного выброса. В левый желудочек (ЛЖ) был помещен объемный катетер давления, который обеспечивал непрерывные данные о давлении и объеме ЛЖ, что позволило рассчитать как ударный объем, так и сердечный выброс. Все три метода продемонстрировали хорошую корреляцию друг с другом. Катетер PV-петли и термодилюция показали наилучшую корреляцию с ошибкой 3% и коэффициентом Пирсона 0,99, с 95% ДИ = 0,97 до 1,1 (p = 0,002). Катетер ПВ-петли в сравнении с вентрикулографией также показал хорошую корреляцию с ошибкой 6% и коэффициентом Пирсона 0,95, 95% ДИ = 0,96 до 1,1 (p = 0,01). Наконец, термодилюция на фоне вентрикулографии имела 2% ошибку при r=0,95, 95% ДИ=0,93 до 1,11, (p=0,01). В заключение мы заявляем, что катетер с PV-петлей, контрастная вентрикулография и термодилюция имеют определенные преимущества в зависимости от требований исследователя. Каждый метод надежен и точен для измерения различных сердечных параметров у свиней, таких как ударный объем и сердечный выброс.
Свиньи часто используются в исследованиях по контролю кровотечения и реанимации из-за их схожей физиологии с человеком. Неотъемлемой частью реанимационных исследований является непрерывный мониторинг сердечного выброса для оценки физиологической реакции на вмешательства. Существует несколько клинических систем, таких как катетеры легочной артерии (ПА) и системы на основе анализа пульсового контура1. Кроме того, эхокардиография (эхокардиография), компьютерная томография (КТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ) могут использоваться для сбора гемодинамических данных. Изображения, полученные во время конечной диастолы и систолы, могут быть использованы для определения объема крови, выбрасываемой во время этого сердечного цикла. Несмотря на то, что эти методы являются минимально инвазивными, они представляют только данные, полученные во время визуализации, и не обеспечивают непрерывных измерений2. Они также либо в значительной степени зависят от оператора (эхокардиография), либо требуют современного, дорогостоящего оборудования (КТ и МРТ). Учитывая возможности и ресурсы различных лабораторий, существуют различные альтернативные методы оптимального измерения сердечного выброса в каждом конкретном случае.
Термодилюция является распространенным методом измерения сердечного выброса в клинических условиях с использованием катетера Свана-Ганца3. Этот метод может быть воссоздан в лабораторных условиях на свиньях для непосредственного измерения сердечного выброса. Контрастная вентрикулография также может быть использована, если рентгеноскопические возможности легко доступны4. Наконец, петлевые катетеры давления-объема предлагают средства прямого измерения давления и объема желудочков на основе удара к удару и могут генерировать более тонкие данные5. Этот метод использует электрический адмиттанс и уравнение Вэя для измерения объема камеры. По сравнению со старыми катетерами на основе проводимости, катетеры с адмиттансом устраняют явление параллельной проводимости между кровью и сердечной мышцей, тем самым производя более точные измерения без необходимостиповторной калибровки.
Целью данного исследования является проверка точности этих трех методов в сравнении друг с другом с точки зрения измерения объема и выхода сердечного удара в модели здоровой свиньи. В конечном счете, каждый исследователь может выбрать, какой подход лучше всего соответствует его потребностям, в зависимости от его требований к исследованию и имеющихся у него ресурсов.
Процедуры были одобрены Университетом штата Мэриленд, Балтиморским комитетом по уходу за животными и их использованию (Одобрение #0320017) и соответствуют рекомендациям Национальных институтов здравоохранения по этическим исследованиям на животных. В исследование были включены пять взрослых самцов йоркширских свиней весом от 50 до 70 кг. В этом исследовании использовалась цифровая система сбора данных и сопряженное программное обеспечение для записи всех гемодинамических и температурных данных. Измерение сердечных параметров на модели свиньи состояло из следующих этапов: подготовка, термодилюция, вентрикулография, установка PV-петлевого катетера и, наконец, эвтаназия. Все пять животных прошли каждый из трех протоколов измерения сердечного выброса.
1. Отбор и содержание животных
2. Седация и индукция общей анестезии
3. Стерилизация и подготовка хирургического поля
4. Канюляция наружной яремной вены
ПРИМЕЧАНИЕ: Доступ к яремным венам достигается при введении канюли правой венозной вены предсердия во время процедуры термодилюции.
5. Канюляция сонной артерии
ПРИМЕЧАНИЕ: Канюляция сонной артерии проводится для обеспечения доступа к ЛЖ и корню аорты во время термодилюции, контрастной вентрикулографии и введения катетера PV-петли.
6. Измерение сердечного выброса
Примечание: Все следующие методы выполняются последовательно на каждом из 5 животных, использованных в этом исследовании.
7. Эвтаназия
Вес свиней варьировался от 51,4 кг до 61,5 кг при среднем весе 56,6 ± 3,6 кг. Средние инсультные объемы, измеренные с помощью катетера PV-петли, вентрикулографии и термодилюции у всех пяти субъектов, составили 58,0 ± 12,0 мл, 57,6 ± 8,5 мл и 53,0 ± 9,8 мл соответственно. Средние сердечные выбросы, измеренные с помощью PV-петлевого катетера, вентрикулографии и термодилюции у всех пяти пациентов, составили 5,0 ± 1,1 л/мин, 5,3 ± 1,2 л/мин и 5,2 ± 1,0 л/мин соответственно (таблица 1). На рисунке 3 показаны диаграммы рассеяния измерений сердечного выброса с помощью каждого из трех методов в сравнении с двумя другими. Линия тождества показывает, куда упали бы все баллы, если бы между каждым тестом было полное согласие. Линия идентичности для всех трех методов находится в пределах 95% доверительного интервала. При измерении сердечного выброса катетер PV-петли по сравнению с термодилюцией показал наилучшую корреляцию с коэффициентом Пирсона r=0,99 (рис. 3А). Наклон линии регрессии составил 1,03, что указывает на ошибку в 3% с 95% ДИ=0,97 до 1,1, p=0,002. Как видно на рисунке 3B, катетер PV-loop по сравнению с вентрикулографией также показал хорошую корреляцию с коэффициентом Пирсона r=0,95. Наклон линии регрессии составил 1,06, что указывает на ошибку 6% с 95% ДИ=0,96 до 1,1, p=0,01. Наконец, вентрикулография по сравнению с термодилюцией также показала согласие с коэффициентом Пирсона r=0,93 (рис. 3C). Наклон линии регрессии составил 1,02, что указывает на ошибку 2% с 95% ДИ=0,93 до 1,1 и p=0,01.
Рисунок 1: Пример кривой терморазбавления. Приведен пример кривой терморазбавления на одном репрезентативном животном, демонстрирующий отклонение температурной кривой при воздействии холодного солевого болюса. Площадь под кривой используется для расчета сердечного выброса. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 2: Вентрикулограмма и петли ЛВ. (А) Левый вентрикулограмма. (B) Успешная установка катетера PV-loop в верхушке LV. (C) Пример высококачественных PV-петель. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 3: Линейная регрессия измерений сердечного выброса. Линейная регрессия измерений сердечного выброса у пяти различных животных с использованием (A) катетера PV-петли против (A). термодилюция, (В) катетер PV-петли в сравнении с вентрикулографией и (В) термодилюция в сравнении с вентрикулографией. Линия идентичности (красная) находится в пределах 95% доверительного диапазона (пунктирная) линии наилучшего соответствия (черная) среди всех трех методов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Метод | Объем удара (мл) | Сердечный выброс (л/мин) |
PV-петля | 58,0 ± 12,0 | 5,0 ± 1,1 |
Контрастная вентрикулография | 57,6 ± 8,5 | 5.3 ± 1.2 |
Терморазбавление | 53,0 ± 9,8 | 5.2 ± 1.0 |
Таблица 1: Средние результаты сердечных показателей с помощью петли ЛВ, контрастной вентрикулографии и термодилюции.
В этом исследовании подробно описан стандартизированный метод, состоящий из трех различных способов точного измерения сердечного выброса у свиней. Свиньи имеют анатомию и физиологию сердечно-сосудистой системы, аналогичную человеческой, и обычно используются в качестве модели для физиологии сердца человека, в частности, для доклинической оценки хирургических и интервенционныхпроцессов. Это позволяет свиньям служить основной моделью для сердечно-сосудистой физиологии, патологии и новых биотехнологий. Для того чтобы оценить эти концепции, гемодинамический мониторинг должен быть доступным и надежным инструментом для моделей свиней.
Катетеры с PV-петлей обычно не используются в медицине из-за неотъемлемого риска длительной канюляции желудочков (т.е. аритмии, образования тромбов и повреждения миокарда). Несмотря на это, они иногда используются в течение короткого времени во время процедур катетеризации сердца для измерения ударного объема и ударной работы13. Тем не менее, в исследованиях на здоровых животных, не выживающих, польза и универсальность катетеров PV-loop обычно перевешивают вышеупомянутые риски. Другие клинические инструменты включают катетеры легочной артерии. Однако этот метод предполагает, что выход правого сердца совпадает с выходом левого сердца, и игнорирует вариации на выходе между двумя камерами12. Метод термодилюции, описанный в этом исследовании, смягчает эти вариации путем измерения термодилюции в обоих желудочках сердца одновременно, а не только в правомжелудочке. Учитывая эти ограничения, для надежного получения данных о работе сердца в лабораторных условиях можно использовать контрастную вентрикулографию, катетер с ПВ-петлей или термодилюцию.
Что касается канюляции сосудов, в этом исследовании использовалась техника Сельдингера, а не сосудистая канюляция. Техника Сельдингера была использована благодаря быстрому сосудистому доступу с навыками новичка и небольшим количеством осложнений. И наоборот, открытое расслоение сосудов требует большего набора навыков и сопряжено с большим риском осложнений, которые могут либо задержать, либо даже запретить дальнейшие эксперименты на животном. Кроме того, в этом исследовании используется канюляция сонной артерии, а не бедренная канюляция. Во многом это связано с легкостью доступа к камерам сердца, исключающей необходимость навигации по дуге аорты для доступа к ЛЖ. Такой выбор протоколов позволил обеспечить более эффективный сосудистый доступ и эндоваскулярную навигацию, что придает этим методам универсальность и простоту использования в различных протоколах в лабораторных условиях.
Это исследование демонстрирует, что у здоровых свиней наблюдается хорошая корреляция сердечных параметров между различными методами измерения, включая контрастную вентрикулографию с количественным объемным анализом, термодилюцию и катетер PV-петли. Когда данные измерений между двумя методами сравниваются напрямую, тождественная линия указывает, куда попали бы все измерения, если бы междудвумя методами существовало полное согласие. Катетер ПВ-петли, вентрикулография и термодилюция производили измерения, в которых линия идентичности попадала в диапазон доверительных интервалов, что указывает на точность измерений каждым методом при сравнении друг с другом.
Исходя из имеющихся ресурсов и опыта, можно выбрать оптимальный метод. Если есть доступ к набору измерительных зондов и сбора данных, в зависимости от потребностей протокола идеальным выбором являются катетеры PV-петли или термодилюирование. Катетеры PV-loop обеспечивают непрерывный сбор данных в режиме реального времени на протяжении всего экспериментального протокола и обеспечивают множество сердечных параметров, включая ударный объем, фракцию выброса, конечный диастолический объем, конечный систолический объем и работу при инсульте. Термодилюция обеспечивает быстрые и простые, мгновенные измерения при необходимости и позволяет избежать необходимости канюляции желудочков. Метод, описанный в этом исследовании, также имеет преимущество в измерении сердечного выброса в обоих желудочках сердца. Наконец, при ограниченном доступе к передовым измерительным инструментам бентрикулография с контрастным вентрикулографией с программным обеспечением для объемного анализа легко доступна и требует сравнительно небольшого опыта для использования.
У каждого из этих методов есть несколько ограничений. А именно, все они потребуют легкодоступной рентгеноскопии для подтверждения различных положений катетеров при получении измерений. Выбор анестетика также влияет на работу сердца, но каждый метод будет обеспечивать последовательные измерения при условии использования одного и того же анестетика. Наконец, данное исследование ориентировано на здоровых животных без сердечной патологии. Согласованность и точность между этими методами могут различаться с учетом различных состояний хронического заболевания, таких как сердечная недостаточность, клапанная регургитация или кардиомиопатия. Тем не менее, эти три метода предлагают исследователям гибкость в выборе метода, который является наиболее идеальным для данного эксперимента, обеспечивая при этом надежные и точные измерения сердечной деятельности у здоровых свиней.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Никакой
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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены