Kardiologia - Umieszczenie cewnika ciśnieniowo-objętościowego w lewej komorze serca – dostęp szyjny vs. koniuszkowy

Tekst Mel Knottenbelt

Zależności ciśnienie-objętość (z ang. pressure-volume, PV) w komorze są dobrze ugruntowanym i kompleksowym sposobem oceny funkcji serca w wielu modelach zwierzęcych.

Technika została pierwotnie opracowana do stosowania u dużych ssaków i ludzi; jednak dzięki miniaturyzacji cewników konduktancyjnych i optymalizacji procedur chirurgicznych, analiza komorowej zależności PV została z powodzeniem przełożona na małe gryzonie, otwierając możliwość oceny funkcji serca w genetycznie zmodyfikowanych modelach myszy i badaniach nad wpływem leków.¹

Prawidłowe umieszczenie cewnika ciśnieniowo-objętościowego w komorze ma zasadnicze znaczenie dla gromadzenia dokładnych danych o wysokiej jakości. Istnieją dwa główne podejścia chirurgiczne do wprowadzania cewnika ciśnieniowo-objętościowego do lewej komory (LV); dostęp poprzez tętnicę szyjną (zamknięta klatka piersiowa) i dostęp koniuszkowy (otwarta klatka piersiowa).

Poniżej fizjolog układu sercowo-naczyniowego DeWayne Townsend (DVM, Ph.D.) z University of Minnesota Medical School omawia zalety i ograniczenia dostępu poprzez tętnicę szyjną i dostępu koniuszkowego oraz odpowiednie sytuacje, w których można z nich korzystać.

Dostęp przez tętnicę szyjną (zamknięta klatka piersiowa)

Dostęp poprzez tętnicę szyjną to dostęp z zamkniętą klatką piersiową, który polega na wprowadzeniu cewnika PV przez prawą tętnicę szyjną do lewej komory. Poniżej przedstawimy kilka kluczowych zalet i ograniczeń, które należy wziąć pod uwagę podczas korzystania z tego podejścia chirurgicznego.

Zalety

• Dostęp przy zamkniętej klatce piersiowej — Główną zaletą podejścia z zamkniętą klatką piersiową jest to, że zapobiega ona poważnym urazom spowodowanym torakotomią, które mogą wpływać na fizjologię serca. W związku z tym dostęp poprzez tętnicę szyjną jest bardziej odpowiedni do długotrwałych eksperymentów, takich jak testowanie leków, które wymagają cewnikowania myszy przez dłuższy czas. ^1,2
   
• Pomiary ciśnienia tętniczego są łatwe do uzyskania — ponieważ cewnik jest wprowadzany przez prawą tętnicę szyjną, ciśnienie tętnicze można łatwo uzyskać na początku i na końcu doświadczenia. Jest to szczególnie przydatne podczas badania modeli chorób, takich jak niewydolność serca, gdzie ważnym miernikiem jest całkowity opór obwodowy (z ang. total peripheral resistance, TPR). ¹
• Wentylacja nie jest wymagana — ponieważ klatka piersiowa jest zamknięta, wentylacja nie jest wymagana. Należy jednak pamiętać, że wentylacja pozwala na lepszą kontrolę oddechu i pomaga w analizie danych PV. Dlatego niektórzy ludzie mogą nadal rozważać wentylację swoich zwierząt podczas korzystania z dostępu poprzez tętnicę szyjną

Ograniczenia

• Umieszczenie cewnika jest zdefiniowane przez anatomię aorty — ponieważ cewnik jest kierowany w dół przez aortę do lewej komory, po wprowadzeniu, regulacja pozycji może być trudna. Może to stwarzać problemy, jeśli umiejscowienie cewnika nie jest do końca właściwe lub jeśli występuje wewnętrzna struktura serca, która okluduje lub uciska na cewnik.
• Wymagana jest laparotomia do wykonania okluzji żyły głównej — Aby wykonać okluzję żyły głównej dolnej (z ang. inferior vena cava, IVC) przy dostępie poprzez tętnicę szyjną, należy wykonać drugie nacięcie chirurgiczne w jamie brzusznej w celu odsłonięcia żyły głównej.
• Możliwość uniedrożnienia drogi odpływu w mniejszych sercach – Kolejnym zastrzeżeniem przy dostępie poprzez tętnicę szyjną jest możliwość uniedrożnienia drogi odpływu. Podczas pracy z sercami mniejszych myszy, wielkość cewnika w stosunku do aorty może rzutować na wypływ krwi z komory, wpływając na hemodynamikę serca, powodując wzrost obciążenia następczego.
• Nieodpowiednie dla modeli chorobowych skrajnego nadciśnienia lub ciężkiej miażdżycy.

Zobacz Pál Pacher et al. (2008) Nature Protocol dla uzyskania więcej informacji.

Powiązane: Zapoznaj się z pełną gamą cewników konduktancyjnych firmy Millar przeznaczonych do małych i dużych modeli zwierzęcych.

Dostęp koniuszkowy (otwarta klatka piersiowa)

Dostęp koniuszkowy (lub metoda komorowo-koniuszkowa) to dostęp z otwartą klatką piersiową. W tym celu wykonuje się małe nacięcie przez przeponę zwierzęcia, aby odsłonić koniuszek serca. Następnie używa się igły o rozmiarze 25 G do wykonania nacięcia kłutego w środku koniuszka, przez które zostanie wprowadzony cewnik.^2,3 Podejście koniuszkowe jest uważane za najmniej wymagające z tych dwóch technik, ponieważ prawidłowe umieszczenie cewnika w komorze jest łatwiejsze do osiągnięcia.

Zalety

• Można zoptymalizować umieszczenie cewnika— Jedną z głównych zalet dostępu koniuszkowego z otwartą klatką piersiową jest możliwość większej kontroli nad położeniem i orientacją cewnika w komorze.
• Brak przeszkód w drodze odpływu — ponieważ cewnik jest wprowadzany przez podstawę komory, nie trzeba się martwić niedrożnością w ścieżce odpływu.
• W celu wykonania okluzji żyły głównej dolnej (z ang. inferior vena caval occlusion, IVCO) nie jest wymagana dodatkowa operacja — jak wspomniano, dostęp koniuszkowy jest techniką na otwartej klatce piersiowej, dzięki czemu dostęp do żyły głównej w celu modulowania obciążenia serca jest łatwy.
• Dowiedz się więcej: Wskazówki dotyczące modulowania obciążenia serca za pomocą okluzji IVC i kompresji brzucha.

 Ograniczenia

• Wymaga wentylacji - ponieważ otwierasz klatkę piersiową zwierzęcia, wymagana jest wentylacja. Jednak wentylacja nie zawsze jest uważana za wadę. Może zapewnić większą kontrolę nad zdrowiem zwierzęcia i pomóc w poprawie jakości danych. Dlatego niektórzy badacze zdecydowali się na wentylację swoich zwierząt, nawet stosując dojście poprzez tętnicę szyjną.
• Dowiedz się więcej - Postępowanie z artefaktami oddechowymi podczas wentylacji dodatnim ciśnieniem »
• Rozległa manipulacja chirurgiczna — dostęp koniuszkowy wymaga znacznej modyfikacji ściany klatki piersiowej w celu uzyskania dostępu do serca w celu cewnikowania, co może wpływać na właściwości hemodynamiczne układu sercowo-naczyniowego.
• Możliwość uszkodzenia mięśnia sercowego – Jednym z głównych wyzwań na początku stosowania dostępu koniuszkowego jest uniknięcie uszkodzenia serca podczas otwierania jamy klatki piersiowej. Z biegiem czasu, gdy staniesz się bardziej biegły w tej technice, stanie się to mniejszym problemem.

Mamy nadzieję, że to podsumowanie pomogło ci zdecydować, które podejście chirurgiczne jest najlepsze dla twoich badań zależności PV. Aby uzyskać więcej informacji na temat akwizycji i analizy danych z pętli PV, zapoznaj się z pełnym webinarem prowadzonym przez dr. DeWayne Townsenda i dr. Adama Goodwillsa na temat porad i wskazówek dotyczących analizy sercowej pętli PV – lub skontaktuj się z Animalab.

Oryginalny tekst dostępny na stronie ADInstruments tutaj.

Referencje:

1.  Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P., Bátkai, S., & Kass, D. A. (2008). Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats. Nature protocols, 3(9), 1422–1434. https://doi.org/10.1038/nprot.2008.138

2. Abraham, D., & Mao, L. (2015). Cardiac Pressure-Volume Loop Analysis Using Conductance Catheters in Mice. Journal of visualized experiments : JoVE, (103), 52942. https://doi.org/10.3791/52942

3.  Townsend D. (2016). Measuring Pressure Volume Loops in the Mouse. Journal of visualized experiments : JoVE, (111), 53810. https://doi.org/10.3791/53810