Un nuovo modello di cuore di suinetto carico di volume ventricolare destro e pressione per lo studio della funzione della valvola tricuspide.

Per lo studio della funzione della valvola tricuspide viene descritto un nuovo modello di cuore di suinetto di recupero con sovraccarico combinato di pressione e volume sul ventricolo destro.

Le condizioni cardiache in cui la valvola tricuspide (TV) deve affrontare un aumento del volume o dei fattori di stress della pressione sono associate a un'insufficienza valvolare prematura. Mancano studi meccanicistici per migliorare la nostra comprensione della fisiopatologia sottostante responsabile dello sviluppo del fallimento prematuro della TV. A causa dell'impossibilità di condurre questi studi sull'uomo, è necessario un modello animale. In questo manoscritto, descriviamo i protocolli per un nuovo modello di cuore di suinetto neonato a recupero cronico per lo studio dei cambiamenti nella TV quando posto sotto stress combinato di volume e pressione. In questo modello, il carico di volume del ventricolo destro e del televisore si ottiene attraverso la rottura della valvola polmonare. Quindi il carico di pressione viene effettuato attraverso il posizionamento di una fascia dell'arteria polmonare. Il successo di questo modello viene valutato a quattro settimane dall'intervento chirurgico attraverso l'ecocardiografia, la misurazione della pressione intracardiaca e l'esame patologico dei campioni cardiaci.

Il normale televisore funziona in un ambiente a basso volume e stress da pressione. Tuttavia, ci sono condizioni cardiache pediatriche e adulte in cui la TV è congenitamente malformata o la fisiologia cardiaca è tale che il ventricolo destro e la TV sono sfidati da un aumento del volume (precarico) e/o della pressione (postcarico) stress, come la tetralogia di Fallot, l'anomalia di Ebstein, la trasposizione congenitamente corretta delle grandi arterie, i pazienti con trasposizione delle grandi arterie a seguito di una procedura di commutazione atriale, ipertensione polmonare idiopatica e sindrome del cuore sinistro ipoplasico. In queste condizioni cardiache, la TV è soggetta a insufficienza valvolare prematura, che aumenta la morbilità e la mortalità 1,2,3,4,5. Sebbene si possa ipotizzare che l'insufficienza TV prematura in queste lesioni cardiache possa essere correlata al fatto che la TV sia sottoposta a un aumento del volume e/o dei fattori di stress pressorio, l'eziologia esatta è sconosciuta. La ricerca dell'ultimo decennio ha dimostrato che la valvola mitrale, l'altra valvola atrioventricolare, è in grado di provocare cambiamenti strutturali in risposta a fattori di stress ^6,7,8. Tuttavia, la letteratura attuale manca di studi meccanicistici che valutino l'adattamento della TV ai fattori di stress. Questo aspetto può essere in parte dovuto alla mancanza di un adeguato modello di cuore animale che consenta tali studi.

In letteratura, ci sono modelli che individualmente caricano il volume o la pressione del ventricolo destro. Tuttavia, la combinazione di pressione cronica e carico di volume del ventricolo destro è stata più difficile da raggiungere. Ci sono modelli animali in letteratura che utilizzano il posizionamento di una fascia arteriosa polmonare per caricare la pressione del ventricolo destro e creare un difetto del setto interatriale per caricare il volume del ventricolo destro⁹. Questa tecnica non è stata in grado di raggiungere l'obiettivo di un carico cronico simultaneo di pressione e volume del ventricolo destro, poiché la presenza di una fascia arteriosa polmonare stretta può provocare uno shunt da destra a sinistra attraverso il difetto del setto interatriale. Ciò fa sì che il difetto del setto interatriale non fornisca più un carico di volume al ventricolo destro. Uno shunt del setto interatriale da destra a sinistra si tradurrà in un animale cianotico¹⁰. Per superare questa complicanza, il modello richiede l'esclusione di animali con difetti del setto interatriale presenti in natura.

Altri modelli hanno utilizzato la chirurgia palliativa ibrida di stadio I per la sindrome del cuore sinistro ipoplasico nei suinetti¹¹. Si tratta di un modello di recupero che consente il carico combinato di pressione e volume del ventricolo destro. Tuttavia, la procedura richiede costosi stent espandibili con palloncino che possono essere finanziariamente proibitivi. Gli studi di Zeltser et ^al.12 e Lambert et ^al.13 prevedono il taglio del tratto di efflusso ventricolare destro e della valvola polmonare e la cucitura di un cerotto in politetrafluoroetilene sopra, imitando il cerotto transanulare Tetralogia della tecnica di riparazione di Fallot, per caricare il volume del ventricolo destro. Quindi il carico di pressione del ventricolo destro si ottiene attraverso il posizionamento di una fascia dell'arteria polmonare. Questo modello può essere tecnicamente impegnativo ed è svantaggiato lasciando una cicatrice da ventricolotomia sul tratto di efflusso ventricolare destro, che può influenzare la funzione RV e quindi la funzione TV.

Questo studio descrive un innovativo modello di cuore di suinetto a recupero cronico che suscita un aumento combinato della pressione e dello stress di volume sul ventricolo destro senza ventricolotomia. Questo modello consentirà studi meccanicistici dei cambiamenti adattativi della TV all'aumento cronico simultaneo dei fattori di stress di pressione e volume.

Il protocollo e le procedure in questo manoscritto sono stati sviluppati sotto la supervisione di un veterinario ed eseguiti in conformità con le linee guida del Canadian Council on Animal Care e la guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio. Il protocollo è stato approvato dal comitato istituzionale per la cura degli animali dell'Università di Alberta. Tutte le persone coinvolte nelle procedure del manoscritto hanno ricevuto un'adeguata formazione sulla biosicurezza.

1. Preparazione pre-procedura, anestesia e accesso

1. Criteri di inclusione ed esclusione degli animali.
   1. Criteri di inclusione: Utilizzare suinetti incrociati Duroc femmine e maschi di età compresa tra le quattro e le cinque settimane per questo modello. I suinetti di questa età hanno una maturità umana equivalente ai neonati di età compresa tra i quattro e i sei mesi.
   2. Criteri di esclusione: escludere i suinetti con difetto del setto interatriale e/o dotto arterioso pervio (valutato mediante ecocardiografia), malformazioni cardiache o extracardiache o in cui si sospettava una malattia infettiva.
2. Trasferire i suinetti nella struttura di stabulazione almeno cinque-sette giorni prima dell'intervento chirurgico per l'acclimatazione.
3. Un giorno prima dell'intervento, esaminare il suinetto per assicurarsi dell'idoneità all'intervento chirurgico e dell'assenza di segni di malattia, come tosse, vomito, diarrea, pallore, debolezza, letargia o lesioni cutanee.
4. Suinetti veloci da mangime solido per almeno tre ore prima dell'intervento, consentendo l'accesso all'acqua fino al momento dell'intervento.
5. Trasferire il suinetto nella sala operatoria.
6. Somministrare la premedicazione procedurale di atropina (0,04 mg/kg), midazolam (0,2 mg/kg) e ketamina (2 mg/kg) attraverso un'iniezione intramuscolare. Inoltre, somministrare una preparazione a lento rilascio di buprenorfina (0,01 mg/kg) per via sottocutanea per l'analgesia perioperatoria.
7. Sul tavolo operatorio posizionare una coperta di ricircolo dell'acqua e impostare la temperatura dell'acqua inizialmente a circa 40 °C. Regolare la temperatura della coperta d'acqua per mantenere la temperatura corporea interna tra 38,0 e 39,5 °C nel suinetto.
8. Una volta che la mascella è completamente rilassata, spruzzare la laringe con lidocaina all'1%. Eseguire l'intubazione endotracheale standard con il monitoraggio del pulsossimetro portatile.
9. Controllare, collegare e garantire il corretto funzionamento delle apparecchiature di monitoraggio: pulsossimetro, capnografo, elettrocateteri per telemetria ECG e sonda di temperatura.
10. Somministrare al suinetto isoflurano inalato (2-5%) come anestetico durante la procedura chirurgica, regolato in base alla profondità dell'anestesia. Monitora la profondità dell'anestesia attraverso la valutazione della frequenza cardiaca, della frequenza respiratoria e del modello di respirazione, della saturazione di ossigeno, della palpebra e del riflesso di sospensione.
11. Utilizzare le seguenti impostazioni iniziali del ventilatore: PEEP di 4 cmH₂O, volume corrente compreso tra 8 e 10 ml/kg e un rapporto inspiratorio/espiratorio di 1:1. La frequenza del ventilatore varia tra 26-36/min, regolata per ottenere pCO₂ tra 35-42 mmHg su un emogasanalisi arterioso analizzato utilizzando un analizzatore di emogasanalisi point-of-care.
12. Metti il maialino in posizione supina. Applicare un unguento oftalmico sterile su entrambi gli occhi per lubrificare durante la procedura.
13. Radere i peli sul sito chirurgico. Utilizzando una garza sterile e uno scrub disinfettante (povidone-iodio 7,5%), disinfettare il torace con un movimento circolare dall'interno verso l'esterno per tre volte. Rimuovere la soluzione di scrub in eccesso con una garza sterile. Utilizzando una tecnica asettica, drappeggiare i siti chirurgici (collo e lato sinistro del torace) e l'area circostante.
14. Utilizzando una tecnica di Seldinger modificata, posizionare i cateteri centrali sia nell'arteria carotide (catetere francese a lume singolo da 3,5 o catetere IV calibro 24) che nella vena giugulare interna (catetere a cinque o sei gradi francesi a doppio o triplo lume) per il monitoraggio della pressione, il prelievo di sangue e l'accesso venoso durante la procedura per la somministrazione dei farmaci.
15. Somministrare una dose endovenosa di cefazolina (30 mg/kg) per la profilassi della sepsi perioperatoria e di ranitidina (1 mg/kg) per la profilassi delle ulcere da stress. Iniziare il fluido di mantenimento per via endovenosa (D5WNS) attraverso il catetere venoso centrale.

2. Interruzione del bioptome delle cuspidi della valvola polmonare

1. Dopo la conferma del piano chirurgico, eseguire una toracotomia sinistra nel terzo spazio intercostale per garantire un'esposizione adeguata per visualizzare l'arteria polmonare principale.
2. Utilizzando un gel sterile e un manicotto, eseguire lo studio ecocardiografico epicardico attraverso la toracotomia sinistra per valutare la presenza di difetto del setto interatriale, dotto arterioso pervio, quindi passare attraverso le valvole polmonare e tricuspide per valutare le anomalie congenite.
3. Attraverso l'incisione della toracotomia sinistra, posizionare le suture del cordone della borsa sull'arteria polmonare principale (MPA) e fissarle a una trappola.
4. Utilizzando un introduttore di aghi, forare l'MPA al centro delle suture del cordone della borsa e far avanzare un filo. Sul filo, far avanzare una guaina flangiata a sette cateteri francesi progettata su misura attraverso l'incisione MPA. Ancorare saldamente il catetere sulla superficie dell'MPA avvolgendo le suture del cordino della borsa attorno alla flangia del catetere e la trappola può essere serrata (Figura 1).
5. Introdurre un bioptome nella guaina e avanzare sotto guida ecocardiografica epicardica fino alla valvola polmonare.
6. Sotto la visualizzazione ecocardiografica epicardica diretta, utilizzare il bioptome per fissare i morsi nelle cuspidi della valvola polmonare. Ritirare il bioptome provoca lacerazioni della cuspide e interrompe la valvola polmonare.
   1. Ripetere questo processo secondo necessità per ottenere un rigurgito polmonare da moderato a grave. Questo viene valutato utilizzando l'interrogatorio Doppler a onde pulsate nelle arterie polmonari di ramo. Miriamo a raggiungere un rapporto tra l'integrale del tempo (VTI) della velocità inversa a quella in avanti compreso tra 0,6 e 0,7 al momento della procedura. Una volta soddisfatto, prelevare il bioptoma.
7. Durante la procedura, somministrare infusioni endovenose di adrenalina (0,05 - 0,15 μg/kg/min) e/o noradrenalina (0,05 - 0,15 μg/kg/min) come richiesto per mantenere la normale pressione sanguigna durante la procedura (pressione arteriosa sistemica media tra 60 e 80 mmHg).

3. Posizionamento della fascia arteriosa polmonare

1. Inserire un catetere ombelicale a cinque French a lume singolo attraverso la guaina precedentemente posizionata e farlo avanzare nel ventricolo destro (RV) per il monitoraggio della pressione RV durante il posizionamento di una fascia arteriosa polmonare.
2. Intreccia seta o una sutura sintetica intrecciata non assorbibile attraverso il centro di una fascia silastica per rinforzo e resistenza. Avvolgere questa fascia silastica attorno all'MPA tra la valvola polmonare e prossimalmente al sito di puntura del catetere.
3. Attraverso la misurazione diretta della pressione del ventricolo destro, stringere la fascia dell'arteria polmonare e regolare utilizzando una clip vascolare per raggiungere una pressione sistolica sistemica del ventricolo destro del ≥60%. Una volta raggiunta la pressione desiderata, legare i punti di sutura per fissare la fascia dell'arteria polmonare.
4. Far avanzare il catetere ombelicale attraverso la fascia dell'arteria polmonare e nell'MPA distale per ottenere un gradiente della fascia dell'arteria polmonare pull-back. Rimuovere il catetere ombelicale e la guaina.
5. Legare la sutura del cordone della borsa per chiudere il sito di puntura dell'MPA (Figura 2).
6. Chiudere l'incisione della toracotomia sinistra in tre strati utilizzando suture non assorbibili per il primo strato e poi suture riassorbibili per chiudere gli strati muscolari. Applicare le graffette per chiudere lo strato cutaneo.
7. Infiltrate intorno all'incisione cutanea con Bupivacaina (0,5%, dose massima 2 mg/kg) per l'analgesia locale. Somministrare una singola dose endovenosa di meloxicam (0,2 mg/kg) per l'analgesia postoperatoria in aggiunta alla buprenorfina a lento rilascio per via sottocutanea precedentemente somministrata.
8. Rimuovere entrambe le linee centrali arteriose e venose e legare i vasi per garantire l'emostasi.
9. Applicare la crema Hibitane (clorexidina all'1%) sulle incisioni e fissare una benda per coprire l'incisione.
10. Spegnere l'isoflurano inalato. Una volta che il suinetto respira da solo con adeguati meccanismi di protezione delle vie aeree, estubare con il monitoraggio e la cura del recupero postoperatorio.
11. Per la profilassi dell'infezione incisionale, somministrare al suinetto un ciclo empirico di cinque giorni di cefalexina orale 30 mg/kg BID.

4. Valutazione ecocardiografica

1. Valutare qualitativamente il rigurgito polmonare mediante color Doppler e grado da 0 a 4 [0 = nessuno, 1 = banale (singolo getto stretto), 2 = lieve (singolo getto leggermente più largo con lunghezza del getto < 10 mm, rapporto tra larghezza del getto prossimale e tratto di efflusso RV < 0,25), 3 = moderato (getti singoli o multipli con il rapporto combinato tra larghezza del getto prossimale e tratto di efflusso RV compreso tra 0,25 e 0,65), e 4 = grave (getto largo con rapporto tra larghezza del getto prossimale e tratto di deflusso RV > 0,65)].
   1. Nel gruppo di intervento, semi-quantificare il rigurgito polmonare misurando un rapporto tra l'integrale del tempo (VTI) della velocità inversa a quella in avanti utilizzando il Doppler a onde pulsate nell'arteria polmonare di branca (Figura 3).
   2. Classificare qualitativamente la gravità del rigurgito tricuspidale da 0 a 4 attraverso la valutazione color Doppler [0 = nessuno, 1 = banale (getto stretto singolo), 2 = lieve (getti stretti multipli), 3 = moderata (getto largo che raggiunge la porzione centrale dell'atrio destro) e 4 = grave (getto largo che raggiunge la parete posteriore dell'atrio destro)]. Sia i sistemi di classificazione del rigurgito della valvola polmonare che quella della valvola tricuspide sono conformi alle attuali linee guida 14,15,16,17,18,19.
2. Valutare la funzione sistolica del ventricolo destro utilizzando la variazione dell'area frazionaria del ventricolo destro (RV FAC), che è stata misurata tracciando l'area delimitata dai bordi endocardici del ventricolo destro alla fine della diastole e alla fine della sistole nella vista apicale a quattro camere. Calcola il FAC del ventricolo destro come la differenza tra le due aree, espressa come percentuale dell'area del ventricolo destro telediastolico. Un valore RVFAC < 35% rappresenta una funzione sistolica RV anomala²⁰.

Per la convalida del modello, dieci suinetti (5 maschi e 5 femmine) sottoposti a toracotomia sinistra con rottura della valvola polmonare e posizionamento della fascia dell'arteria polmonare (gruppo di intervento, IP) sono stati confrontati con dieci suinetti di controllo con corrispondenza di età e sesso sottoposti a toracotomia sinistra (gruppo di controllo, CP). Al basale, prima dell'intervento, tutti i suinetti presentavano rigurgito polmonare nullo o banale con geometria e funzione ventricolare destra normali. C'era un suinetto nel gruppo di controllo con lieve rigurgito tricuspide. Tutti i suinetti rimanenti non presentavano rigurgito tricuspidale o banale. Non c'è stata alcuna modifica acuta della tricuspide o del rigurgito polmonare nel gruppo di controllo dopo toracotomia. Dopo l'intervento, tutti i suinetti del gruppo di intervento hanno avuto rigurgito polmonare da moderato a grave e il rigurgito tricuspidale è aumentato da banale a lieve in un suinetto. La funzione sistolica del ventricolo destro era normale in entrambi i gruppi. Nel gruppo di intervento, non c'era differenza tra i sessi in termini di fattibilità o facilità di ottenere un intervento chirurgico di successo.

Dopo un periodo di recupero di quattro settimane, i suinetti sono stati sottoposti a seconda anestesia per la misurazione intracardiaca diretta della pressione del ventricolo destro e all'imaging ecocardiografico epicardico attraverso un'incisione sternotomica con imaging ecocardiografico tridimensionale (3DE) della valvola tricuspide utilizzando un trasduttore transtoracico a matrice X-7 su un sistema a ultrasuoni. Segue l'eutanasia e il prelievo del cuore per l'analisi. Un grave rigurgito polmonare persisteva nei suinetti del gruppo di intervento (Tabella 1). All'ecocardiografia, durante la seconda anestesia, il rapporto mediano tra rigurgito e VTI a flusso diretto era di 0,72 (IQR: 0,60, 0,76). Il gruppo interventistico RV era dilatato, come dimostrato da un'area telediastolica RV più ampia (RVEDA). Con la valutazione diretta della pressione, la pressione sistolica mediana del ventricolo destro nei suinetti del gruppo di intervento era del 78% (IQR: 64,8, 82,5) della pressione sistemica. All'esame del campione, i suinetti di intervento avevano una parete libera da ventricolo destro e un muscolo papillare anteriore più spessi (Figura 4, Tabella 1). Questi indici hanno confermato il successo del modello nel raggiungere un efficace carico cronico di pressione e volume sul ventricolo destro. C'è stato un peggioramento della gravità del rigurgito della valvola tricuspide e evidenza di disfunzione sistolica del ventricolo destro in alcuni dei suinetti del gruppo di intervento (Tabella 1).

I parametri della valvola tricuspide da otto set di dati 3DE di suinetti (quattro dal gruppo di intervento e quattro dal gruppo di controllo) sono stati analizzati utilizzando un software MATLAB progettato su misura²¹ come descritto in precedenza²². In breve, la telediastole è stata definita come il frame dopo la chiusura della valvola tricuspide e l'end-sistole è stata definita come il frame prima dell'apertura della valvola tricuspide. È stato contato il numero di fotogrammi tra l'estremità diastole e l'estremità della sistole e la sistole media è stata definita come il punto medio. Sono stati ottenuti nove piani radiali (separati da 20°) che attraversano il centro dell'anulus TV (Figura 5A) e l'anulus è stato delineato nei punti di cerniera del lembo nella sistole media (Figura 5B punto giallo). Per delineare la superficie 3D dei volantini, sono stati posizionati punti di coordinamento lungo il foglietto da un anello all'altro su ciascun piano (Figura 5B linea rossa). Tutti i punti sono stati convertiti in coordinate spaziali (x, y e z) e un software proprietario è stato utilizzato per sviluppare modelli 3D del televisore e del suo apparato per l'analisi, come descritto nelle precedenti pubblicazioni^15,23. In breve, utilizzando le coordinate spaziali x, y e z estratte, il software ha definito due superfici separate, una che si adatta ai volantini TV e una che si adatta all'anulus (Figura 5C). L'angolo di flessione anulare è stato misurato dividendolo in sezioni anteriori e posteriori, come definito dai punti di flessione. I punti anulari in ciascuna di queste sezioni sono stati adattati con un piano (minimi quadrati non negativi), da cui l'angolo di curvatura è stato misurato come l'angolo tra le linee normali per ciascun piano (Figura 5D). I nostri risultati preliminari 3DE sono che i suinetti del gruppo di intervento, rispetto ai suinetti del gruppo di controllo, presentavano una dilatazione anulare della valvola tricuspide, specialmente nella dimensione della larghezza laterale. Ciò ha portato a un anello di forma più circolare. L'angolo di curvatura anulare è stato preservato. L'area totale dei lembi tricuspidi era significativamente maggiore nei suinetti del gruppo di intervento (Tabella 2). All'esame del campione, i lembi della valvola tricuspide nel gruppo di intervento erano soggettivamente più opachi con corde tendinee più spesse (Figura 6).

I dati preliminari supportano l'efficacia del modello nell'indurre cambiamenti ventricolari destri coerenti con la pressione cronica e il sovraccarico di volume. Inoltre, il modello è stato in grado di dimostrare cambiamenti significativi nella geometria della valvola tricuspide e nei lembi della valvola tricuspide all'esame patologico macroscopico.

Figura 1: Immagine intraoperatoria attraverso la toracotomia laterale che dimostra l'esposizione e il posizionamento del catetere specializzato sull'arteria polmonare principale per consentire la rottura del bioptome della valvola polmonare. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Immagine intraoperatoria dopo la rottura della valvola polmonare e il posizionamento della fascia dell'arteria polmonare. Tutti i cateteri e le guaine sono stati rimossi. Il sito principale di puntura dell'arteria polmonare è stato suturato chiuso. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Immagine ecocardiografica di un Doppler a onde pulsate ottenuto nell'arteria polmonare di ramo. Il flusso anterogrado è delineato in blu e il flusso retrogrado è delineato in rosso. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: La parete libera anteriore del ventricolo destro viene esposta attraverso un'incisione ventricolotomica standard per la fotografia e la misurazione dello spessore della parete. Spessore libero della parete del suinetto campione del gruppo di controllo (A) e del gruppo di intervento (B). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5: Analisi di dataset ecocardiografici tridimensionali di una valvola tricuspide. Il set di dati è diviso da nove piani di transsezione distanti 20° (A) con la cerniera dell'anulus e la linea del lembo tracciata su ciascun settore (B). Superfici separate montate sull'anulus della valvola tricuspide (giallo) e sui lembi (blu) (C) e piani separati montati sulle sezioni anteriore e posteriore divise dell'anulus della valvola tricuspide per derivare l'angolo di flessione anulare (D). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 6: Valvole tricuspidi con anulus aperte con un taglio attraverso la commessura posterosettale e posizionate sul tavolino di imaging in uno stato rilassato esponendo la superficie ventricolare per la fotografia. Campione della valvola tricuspide dal gruppo di controllo (A) e dal gruppo di intervento (B). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Tabella 1. Confronti di parametri patologici emodinamici ed ecocardiografici tra gruppi di suinetti di intervento e di controllo per la validazione del modello. I valori dei dati sono espressi come mediana (25°, 75° percentile) con i valori p del test U di Mann-Whitney riportati.

Tabella 2. Confronti dei parametri ecocardiografici 3D della valvola tricuspide tra gruppi di suinetti di intervento e di controllo. Valori espressi come mediana (25°, 75° percentile) con i valori p del test di Mann-Whitney riportati.

Durante lo sviluppo di questo nuovo modello di cuore, diverse considerazioni hanno influenzato la progettazione finale del modello.

Età dei suinetti ed esposizione chirurgica
Prima della formulazione dell'attuale modello di suinetto, il team ha lavorato su cadaveri di suinetti di età compresa tra una e sei settimane con l'obiettivo di determinare la fascia di età in cui la strumentazione procedurale e l'esposizione sono adeguate. Poiché la procedura chirurgica richiedeva una guida ecocardiografica diretta, il suinetto doveva essere di dimensioni adeguate per consentire il posizionamento di una sonda ecocardiografica sull'epicardio, nonché di uno spazio adeguato per manovrare le apparecchiature procedurali. Da questo lavoro, abbiamo determinato che una toracotomia laterale sinistra ha fornito la migliore esposizione all'arteria polmonare principale per la procedura. Inoltre, abbiamo scoperto che un suinetto di circa 3 o 4 settimane di età era di dimensioni adeguate per la procedura chirurgica. Discutendo con il veterinario ricercatore e i colleghi del Centro di ricerca e tecnologia suina (SRTC) dell'Università di Alberta, dove sono stati allevati i suinetti, è stato stabilito che un suinetto di quattro settimane aveva le caratteristiche di sopravvivenza ottimali per la procedura chirurgica, il recupero e la crescita intermedia, poiché questa era la prima età in cui i suinetti venivano costantemente svezzati dalla scrofa e nutriti da soli. La capacità di autoalimentarsi era essenziale per il successo delle cure postoperatorie e per evitare la nutrizione parentale supplementare, che avrebbe richiesto strumentazione e tubi aggiuntivi per rimanere attaccati al suinetto dopo l'intervento, con un potenziale rischio di infezione.

Inoltre, i suinetti a circa quattro settimane di età hanno la maturità equivalente ai neonati umani a quattro-sei mesi di età, fornendo così un modello di lattante con un rapido potenziale di crescita. Inoltre, quando abbiamo utilizzato un suinetto più anziano a sei settimane di età, abbiamo scoperto che con la diminuzione della resistenza vascolare polmonare, il ventricolo destro diventava rapidamente inaddestrato a gestire l'aumento acuto della pressione applicata dalla fascia arteriosa polmonare. I suinetti di sei settimane erano più emodinamicamente instabili a lievi cambiamenti nella tenuta della fascia dell'arteria polmonare e siamo stati in grado di raggiungere solo circa la metà della pressione sistolica sistemica del ventricolo destro. Qualsiasi ulteriore irrigidimento della fascia dell'arteria polmonare ha provocato insufficienza acuta del ventricolo destro e bassa gittata cardiaca.

Digiuno e analgesia perioperatoria
Digiuniamo abitualmente i suinetti dal loro mangime strisciante circa tre ore prima dell'intervento chirurgico. Abbiamo scoperto che periodi di digiuno prolungati a questa età erano associati a ipoglicemia perioperatoria. Poiché il campo chirurgico si trova al di sopra del diaframma, non abbiamo riscontrato problemi significativi con l'aspirazione, l'emesi postoperatoria o l'ileo.

Per l'analgesia perioperatoria, abbiamo utilizzato una buprenorfina a rilascio lento appositamente composta che è stata efficace per 72 ore. La buprenorfina regolare richiederebbe un'iniezione intramuscolare o endovenosa una volta ogni tre o quattro ore. Abbiamo scoperto che la somministrazione della formulazione a lento rilascio di buprenorfina ha migliorato notevolmente la nostra analgesia postoperatoria. L'aggiunta di dosi orali programmate di meloxicam (0,2-0,3 mg/kg al giorno) e paracetamolo (15 mg/kg BID-TID) per il dolore intenso ha fornito un'eccellente analgesia perioperatoria.

Supporto circolatorio durante la procedura
Durante la rottura della valvola polmonare e il posizionamento della fascia arteriosa polmonare, possono verificarsi periodi di ipotensione con la manipolazione cardiaca. Per mantenere la pressione sanguigna è stata utilizzata una combinazione di infusione di adrenalina (0,05-0,15 μg/kg/min) e noradrenalina (0,05-0,15 μg/kg/min). Prima dell'interruzione della valvola polmonare, è importante assicurarsi che la pressione sanguigna rientri nell'intervallo normale, poiché il carico di volume acuto dovuto al rigurgito polmonare può essere scarsamente tollerato. Inoltre, abbiamo scoperto che il mantenimento della pressione sanguigna in un intervallo normale elevato (pressione arteriosa sistolica 80 – 90 mmHg, pressione arteriosa media 70 – 80 mmHg) consente una migliore tolleranza al posizionamento della fascia arteriosa polmonare.

Durante la manipolazione cardiaca si è verificata una frequente ectopia atriale e ventricolare non sostenuta. Queste ectopie possono progredire in tachicardia atriale o ventricolare; Pertanto, è importante disporre di piastre per defibrillatori disponibili in loco per il trattamento delle tachiaritmie instabili.

Morbilità e mortalità nel follow-up
Durante lo sviluppo del modello, abbiamo avuto un suinetto morto un'ora dopo la procedura di intervento a causa di un'emorragia da una lacerazione del tratto di efflusso ventricolare destro che non è stata identificata al momento della procedura. La lacerazione era secondaria all'uso di un bioptomo lungo e rigido. Abbiamo anche avuto un suinetto nel gruppo di intervento che ha sviluppato una pericardite infettiva in ritardo ed è morto nella seconda settimana postoperatoria secondaria a versamento pericardico con tamponamento.

Durante il periodo di follow-up, la morbilità più comune riscontrata è stata un'infezione superficiale localizzata della ferita nel sito di incisione della toracotomia. Ciò si è verificato in circa il 40% degli animali. Fortunatamente, tutti gli animali sono stati trattati con successo con un ciclo di dieci giorni di cefalexina orale. Nella terza settimana dopo la procedura, alcuni suinetti nel gruppo di intervento hanno sviluppato lievi sintomi di insufficienza cardiaca manifestati come aumento della frequenza respiratoria e del lavoro respiratorio dopo l'attività di gioco. I sintomi dell'insufficienza cardiaca sono migliorati con 10 mg di furosemide una o due volte al giorno.

Descriviamo un nuovo modello di suinetto che consente di combinare la pressione cronica e il carico di volume sul ventricolo destro attraverso l'interruzione della valvola polmonare e il posizionamento di una fascia arteriosa polmonare. Le sfide comuni incontrate durante la procedura e il follow-up sono descritte con suggerimenti per la risoluzione dei problemi. Questo modello di suinetto consentirà di valutare l'impatto del carico combinato di volume e pressione sul ventricolo destro e sulla valvola tricuspide.

Gli autori non hanno divulgazioni.

Questo lavoro di ricerca è stato sostenuto attraverso generosi finanziamenti forniti dalla Stollery Children's Hospital Foundation attraverso il Women and Children's Hospital Research Institute.