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El pericardio afecta el volumen paralelo usando catéter conductimétrico

Herrera Myriam C; Olivera Juan M; Martínez Roberto J; Ruiz Estela; Valentinuzzi Máximo

Dpto Bioingeniería (INSIBIO, UNT)
Tucumán, Argentina

Abstract
Introducción
Objetivos
Material y Métodos
Resultados
Discusión
Conclusiones

Abstract
Introducción: Al evaluar el volumen ventricular izquierdo (VVI) usando esta técnica, los tejidos del tórax generan un volumen no real; el volumen paralelo (Vp).
Objetivo: Analizar la influencia de las estructuras del tórax - músculo cardíaco (MC), pericardio (P) y otros tejidos (pulmonar, muscular y óseo) (OS)- sobre VVI.
Materiales y métodos: Se midió Vp a tórax: a) cerrado; b) abierto; c) cerrado sin pericardio; d) abierto sin pericardio; e) reemplazando el pericardio por bolsa aislante. Se registraron VVI, presión intraventricular y ECG en 8 perros sanos.
Resultados: No hubo diferencias significativas en Vp entre a) y b) ni entre c) y d) (p<0.05); las diferencias en Vp entre e) y tanto a) como b) fueron altamente significativas (p<0.005). Cuando la condición e) se comparó con c) y d), las diferencias fueron menos significativas y más variables. Los Vp promedio en a) y b) fueron mayores que los de c) y d) (14 al 27%) mientras que en e) fueron menores que en c) y d) (18%). Las pérdidas disminuyeron desde la situación a) a la e) (63% vs. 33% promedios, respect.); ello tiene relación directa con las conductividades de las distintas estructuras y la de la sangre incluyendo su ubicación espacial. Los resultados indican: 1- las pérdidas por OS no se modifican al abrir el tórax; son despreciables frente a pérdidas por MC y P; 2- sin P, las pérdidas se limitan al MC -menos conductor que el conjunto MC+P-, por lo tanto, hay menos pérdidas ; 3- con bolsa aislante, las pérdidas se concentran en MC; Vp cae significativamente.
Conclusiones: 1- P genera pérdidas significativas; 2- OS contribuyen con 10% a las pérdidas totales; 3- Vp necesita una evaluación adicional en patologías que involucran el pericardio.

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Introducción: La exactitud en la determinación del volumen ventricular izquierdo usando catéter conductimétrico está fuertemente ligada a una correcta evaluación del volumen paralelo (Vp) generado por el establecimiento de líneas de campo eléctrico en las estructuras que circundan la cavidad ventricular. No se han realizado estudios experimentales que cuantifiquen los posibles componentes de este volumen ya que se podría teorizar que el mismo resulta de la circulación de corriente por más de una estructura anatómica.

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Objetivos: Evaluar las alteraciones en Vp bajo diferentes condiciones experimentales buscando separar las influencias relativas del tejido miocárdico (CM), el pericardio (PC) y otras estructuras torácicas (OS), como los pulmones, el músculo esquelético y huesos; estos últimos considerados en un único elemento concentrado.

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Material y Métodos: En 5 perros mestizos anestesiados (18-28 kg) se midieron la presión arterial e intra ventricular (microtip Mod: SPC-360, Millar Instruments, Houston, Texas) y el volumen intraventricular Vt usando un sistema conductimétrico1. Se monitorean ECG de superficie, gases en sangre (AADE Gas Analyzer, model CCI-Q, Buenos Aires, Argentina), hematocrito y temperatura rectal. La conductividad de la sangre se determinó usando una celda de conductividad sumergida en un baño termostatizado. Vp se calculó según el procedimiento descripto por Baan y col.2 ,y modificado por Herrra y col.3, mediante maniobras de dilución salina hipertónica inyectada en arteria pulmonar con catéter Swan-Ganz. El volumen real de sangre dentro del ventrículo se calcula Vb =Vt -Vp. Se define como el porcentaje de pérdidas p% = 100.( Vp/ Vt) como la razón del volumen no aparente al volumen total medido. Se plantearon 5 situaciones experimentales consecutivas: a- pericardio intacto a tórax cerrado (+P a CT); b- pericardio intacto a tórax abierto (+P a OT); c- sin pericardio a tórax cerrado (-P a CT); d- sin pericardio a tórax abierto (-P a OT) y e- reemplazando el pericardio con una bolsa no-conductora a tórax cerrado (BA). +P a CT se utiliza como control mientras que en BA se coloca una tela plástica aislante alrededor del corazón a modo de pericardio. Se promediaron al menos 5 maniobras de dilución para cada situación experimental calculándose Vp±SD.

Todas las señales se digitalizaron a una frecuencia de muestreo de 200Hz (LAB PC+ acquisition board) y el software de adquisición se desarrolló en LabVIEW (version 3.1.1, National Instruments) procesándose los datos off-line en una PC IBM compatible. Se registraron la frecuencia cardíaca (HR) y las presiones en el ventrículo izquierdo al final de la diástole y de la sístole, respectivamente (LVEDP y LVESP). Se definió como presión de fin de diástole a la presión del ventrículo izquierdo inmediatamente anterior a un crecimiento de 100mmHg/seg en dP/dt. Los puntos de fin de sístole se determinaron calculando la máxima relación presión-volumen en el ventrículo izquierdo.

Modelo: Un circuito eléctrico simple con conductancias agrupadas modeliza los componentes del tórax con el objeto de determinar la relación entre el volumen obtenido a partir de la conductancia total y el volumen real del ventrículo izquierdo. El sistema puede representarse con dos conductancias (Figura 1); la del volumen real de sangre, Gb, dentro del ventrículo y la conductancia de los tejidos circundantes, Gp, ambas en paralelo tal que Gt = Gb + Gp. La corriente I del modelo se divide en las dos ramas: Ib, es la fracción de la corriente a traves de Gb e Ip es la corriente que circula por Gp. Luego, I = Ib + Ip lo cual, en términos de volumen se expresa como Vt = Vb + Vp.

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Fig. 1

Por otro lado, la conductancia paralelo Gp puede ser considerada como la suma de conductancias parciales que representan diferentes estructuras torácicas; Gp= GCM + GPC + GOS, representan respectivamente a las conductancias del miocardio (CM), del pericardio (PC) y de los pulmones y el resto de los tejidos dentro de la cavidad torácica (OS). Luego, el modelo de la conductancia paralelo Gp se presenta en la Figura 2, donde, Ip = ICM + IPC + IOS.

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Fig. 2

Nos interesa conocer la distribución relativa de las corrientes por las ramas del modelo y en especial, la fracción porcentual de pérdida p% = 100.(Ip / I) = 100.( Vp/ Vt) por la rama que representa las estructuras circundantes. Dicha fracción sufre modificaciones cuando el volumen paralelo cambia en cada una de las situaciones experimentales planteadas (desde la situación b- a la e-). En la condición (+P a OT), la apertura del tórax produce una redistribución de las líneas de corriente debido a cambios en GOS (Figura 3a). En la condición (-P a CT), las líneas de corriente eléctrica que antes se derivaban por el pericardio, ahora se redistribuyen por las demás estructuras incluyendo el miocardio (Figura 3b). En la condición (-P a OT), debido a la apertura del tórax se producen nuevos cambios en GOS, mostrando solamente el efecto de músculos y huesos del tórax respecto de la situación anterior (Figura 3c). Finalmente, en la condición BA, una cubierta plástica (de material aislante) sobre el miocardio concentra las líneas de corriente en el mismo haciendo Gp = GCM (Figura 3d). Todas las mediciones se realizaron durante apnea espiratoria.

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Fig. 3 a-b

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Fig.3 c-d

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Resultados: La Tabla 1 presenta los parámetros hemodinámicos antes (+P) y después de la remoción del pericardio (-P), a tórax cerrado (CT) y a tórax abierto (OT), y finalmente con una cubierta plástica (BA). No hubo diferencias significativas en la frecuencia cardíaca HR ni en la presión de fin de sístole LVESP. El único parámetro que mostró diferencias significativas con respecto a la situación de control (+P a CT) fue la presión de fin de diástole LVEDP, especialmente en la situación BA -cubierta aislante- (p<0.005). LVEDV y SV no se modificaron significativamente entre +P y -P.

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Table 1. Hemodynamic parameters in different conditions. +P, pericardium intact. -P, without pericardium. CT, closed thorax. OT, open thorax. BA, with a non-conducting bag. Average and standard deviations (SD) are given. *p<0.05 and **p<0.005 vs +P at CT. HR, cardiac frequency in [beat/min]. LVESP and LVEDP left ventricular end-systolic and end-diastolic pressures in [mmHg]. LVEDV, left ventricular end-diastolic volume in [mL]. SV, stroke volume in [mL].

 

La Tabla 2 presenta los valores de Vp y sus desviaciones standard SD, para cada animal y en cada situación. La última fila de ésta muestra los Vp promedios de todos los animales y sus SD para cada condición.

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Table 2. Parallel volume (average and standard deviations), Vp and SD, in different experimental conditions. *p<0.05 and **p<0.005 vs +P and CT. The last row shows the average for each column and their respective standard deviations. +P, pericardium intact. -P, without pericardium. CT, closed thorax. OT, open thorax. BA, with a non-conducting bag.

La prueba-t para muestras apareadas no mostró diferencias significativas entre los valores obtenidos en las situaciones a- y b- en 4 de los 5 animales. Resultados similares se obtuvieron en las comparaciones entre las situaciones c- y d-. Los Vp con pericardio fueron siempre mayores que los obtenidos sin pericardio decreciendo en promedio, 14% y 27% (Tabla 2). En la situación e-, Vp disminuyó significativamente con respecto al valor obtenido en la situación control (p<0.005, prueba-t para muestras apareadas) con una caída promedio del 39% y, con respecto a la situación c-, la disminución también fue significativa, pero en menor grado (p<0.05, prueba-t para muestras apareadas), con un promedio de disminución del 18%. Aceptando el riesgo de promediar con una variabilidad inter-animal elevada, el Vp promedio en la Tabla 2 (última fila) indica una disminución mantenida del volumen paralelo cuando nos desplazamos desde a- hasta e-.

La Figura 4 grafica la pérdida porcentual promedio (p%) para los 5 animales y en cada una de las situaciones. En concordancia con los resultados de la Tabla 2, se observa una clara y sostenida disminución de las pérdidas desde a- hasta e-. Esta pérdida es, en promedio, menor sin pericardio que con pericardio (52% vs. 63%, respectivamente). Sin embargo, el efecto más notable se presenta cuando comparamos las pérdidas con la cubierta aislante frente a la situación control (33% vs. 63%, valores promedios).

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Fig. 4

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Discusión: Vp obviamente depende de las estructuras que circundan la cavidad ventricular izquierda; la posición espacio-temporal de estas estructuras, así como, la relación entre sus conductividades y la de la sangre, definen la distribución de líneas de corriente en la caja torácica. Nuestros resultados indican que la apertura del tórax no produce variaciones importantes en la corriente que se deriva por las estructuras circundantes; existe una predominancia de las conductancias miocárdica y pericárdica respecto de la conductancia de las otras estructuras en el tórax. En el modelo (Figura 2), GOS es relativamente pequeño frente a GCM o GPC. Cuando se remueve el pericardio, Vp disminuye; las líneas de corriente –que se derivaban por esta estructura antes de la remoción- se redistribuyen por el músculo cardíaco (-P a CT) o por el músculo cardíaco y otras estructuras (-P a OT) conduciendo, finalmente, a valores de Vp menores. El modelo de conductancias presenta un comportamiento similar; las pérdidas decrecen y MC+OS resultan menos conductores que el sistema completo. Luego, el pericardio debe ser considerado un buen conductor, derivando un número significativo de líneas de corriente, las que no están afectadas por la apertura o el cierre del tórax. Al colocar la cubierta plástica –BA- decididamente se fuerza la concentración de líneas de corriente a través del miocardio; de allí, la conductancia paralelo Gp debería ser igual a GCM. Los resultados muestran que, a pesar de que las líneas de corriente estarían limitadas al músculo cardíaco, Vp presenta una neta disminución -respecto de c- y d-. Podría explicarse diciendo que la cubierta plástica redistribuye la corriente a través de estructuras menos conductoras que en la situación normal con pericardio. No obstante, también encontramos que las otras estructuras anatómicas de la cavidad torácica no tenían efecto significativo (desde a- hasta d-), luego, la diferencia está en el pericardio.

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Conclusiones: 1- Una fracción importante de las líneas de corriente en el tórax se deriva por el pericardio. Este actúa como una superficie equipotencial cubriendo el miocardio; 2- El músculo ventricular solo (cubierto con un plástico aislante) es menos conductor que el mismo músculo con el pericardio intacto; 3- Las demás estructuras anatómicas del tórax (tejido pulmonar, tejido óseo y músculo esquelético) contribuyen al volumen paralelo con no más del 10% de su valor máximo.

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Bibliografía:
[1] Herrera MC, Clavin OE, Spinelli JC, Valentinuzzi ME, Cabrera Fischer EI, Pichel R (1986): Multichannel tetrapolar admittance meter for intracardiac volume measurements in animals. Med Prog Technol; 11:43-49.
[2] Baan J, Van Der Velde ET, De Bruin HG, Smeenk GT, Koops J, Van Dijk AD, Temmerman D, Senden J, Buis B (1984): Continuous measurement of left ventricular volume in animals and humans by conductance catheter. Circulation; 70(5):812-823.
[3] Herrera MC, Olivera JM, Valentinuzzi ME (1999): Parallel Conductance Estimation by Hypertonic Dilution Method with Conductance Catheter: Effects of the bolus concentration and temperature. IEEE Transactions on Biomedical Eng., 46 (7):830-837.

 

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Oct/30/99


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