نموذج الأرنب الانتقالي لسرعة القلب المزمنة

على الرغم من القيود المحددة ، تقدم نماذج الثدييات الصغيرة مزايا للبحث السريري¹³. مع منهجية راسخة ، يمكن أن توفر نماذج تنظيم ضربات القلب منصة مثالية لمحاكاة مجموعة واسعة من أمراض القلب والأوعية الدموية والحالات المرضية للدورة الدموية ^7,14 مع متطلبات موارد أقل بكثير مقارنة بالنماذج الحيوانية الكبيرة أو التجارب السريرية. تقدم هذه الورقة نموذجا مبتكرا وطفيف التوغل لسرعة القلب طويلة الأمد في الأرانب. باتباع هذا البروتوكول ، من الممكن استخدام نظام جهاز تنظيم ضربات القلب البشري بالحجم الكامل المزروع بالكامل ، بما في ذلك سلك السرعة الكامل الطول ، في نموذج الثدييات الصغيرة.

في وقت زرع جهاز تنظيم ضربات القلب ، تمكنا من وضع الرصاص في مكان مستقر ومثالي في قمة البطين الأيمن في جميع الحيوانات. كانت معلمات السرعة المقاسة الغازية ضمن النطاقات الطبيعية ، على غرار القيم الشائعة في التجارب على الحيوانات الكبيرة أو الطب البشري ^2,3. يتم التعرف بوضوح على متوسط إمكانات عضلة القلب المقاسة البالغة 6.5 مللي فولت ± 1.9 مللي فولت في البطين الأيمن للأرنب بواسطة جهاز تنظيم ضربات القلب القياسي القابل للزرع. كان الحد الأقصى لعتبة السرعة المقاسة 2.5 فولت ، مع مدة تحفيز تبلغ 0.4 مللي ثانية ، وظلت المقاومة ضمن النطاقات الطبيعية أثناء المتابعة. بشكل عام ، تمثل هذه معلمات السرعة المثلى.

أثناء المتابعة ، تم التحقق من معلمات السرعة بشكل غير جراحي عن طريق استجواب جهاز تنظيم ضربات القلب المزروع ، وتم تلخيص هذه المعلمات في الشكل 7 والشكل 9 والجدول 1. لم يظهر استشعار البطين ومقاومة الرصاص أي تغييرات كبيرة على مدى 6 أشهر. على الرغم من الاتجاه المتزايد في متوسط عتبة السرعة في جميع الموضوعات ، لم تلاحظ أي تغييرات كبيرة ، مما يسمح بإجراء السرعة بأمان طوال فترة الدراسة بأكملها. يمكن أن يعزى التذبذب الصغير في معلمات السرعة إلى الاستجابات الالتهابية المحلية أو التليف ويمكن تخفيفه عن طريق استخدام مواد محملة بالستيرويد. للاستخدام في دراسات السرعة طويلة الأجل ، يجب مراقبة معلمات السرعة وتعديلها بشكل متكرر.

لم يقترح تحليل الدم التهابا جهازيا أو فقر الدم خلال الأسبوع الأول بعد الزرع. يمكن أن يعزى اتجاه زيادة عدد الصفائح الدموية قبل الإجراء إلى الإجهاد الحاد الناجم عن التعامل مع الحيوانات والتخدير ، حيث ظلت القيم مستقرة أثناء المتابعة. من المضاعفات المخيفة لزرع جهاز تنظيم ضربات القلب تغلغل الرصاص. خاصة مع هشاشة أنسجة الثدييات الصغيرة ، يجب الاشتباه في الاختراق عندما تتغير معلمات السرعة فجأة ، ويجب التأكيد على أنه يجب دائما التلاعب بالرصاص بعناية في موضعه الصحيح. يمكن أن تؤكد صورة الأشعة السينية تغلغل الرصاص. تعد العدوى البكتيرية الحادة المرتبطة بجهاز إلكتروني قابل للزرع في القلب (CIED) من المضاعفات الشديدة المحتملة الأخرى التي تساهم بشكل كبير في معدلات الوفيات والمراضة¹⁵. وبالتالي ، من المهم للغاية دراسة المواد الجديدة وتقنيات السرعة وتحسينات الرصاص لتقليل معدلات الإصابة وإطالة متانة أنظمة السرعة. توفر المنهجية المقدمة نموذجا حيوانيا مناسبا لمثل هذه الأبحاث التجريبية الحيوية.

Ryu et al. اعتلال عضلة القلب المستحث مع قصور القلب التدريجي باستخدام خيوط تنظيم الأذين المزروعة جراحيا ومولد نبض خارجي¹². وبالمثل ، خلص فريمان وآخرون إلى أن سرعة البطين المستمرة تؤدي إلى اكتئاب عضلة القلب لدى الأرانب على مدى 3-4 أسابيع¹¹. نظرا لارتفاع معدل ضربات القلب الأصلي للحيوانات الصغيرة ، يجب أن يكون جهاز تنظيم ضربات القلب قادرا على تنظيم الترددات حوالي 300-400 نبضة في الدقيقة للحفاظ على إيقاع كامل الخطى. نظرا لأن هذه الترددات ذات السرعة العالية تؤدي إلى قصور القلب التدريجي على مدار الأسابيع^11,12 ، فإن نموذج الليبورين المقدم هو الأمثل لتطوير والتحقيق في اعتلال عضلة القلب الناتج. بالنظر إلى حجمها ، تعد هذه النماذج الصغيرة مثالية لتطبيقات محددة مثل تقييم تغيرات الأنسجة الخلطية أو عضلة القلب^11,16. يمكن استخدام تخطيط صدى القلب أيضا لتقييم أبعاد وانقباض قلب ليبورين^12,17. وبالمقارنة ، فإن النماذج الحيوانية الأكبر حجما لفشل القلب لها مزايا أخرى ، مثل إمكانية إجراء تقييم مفصل لدورة الدورة الدموية الغازية ، بما في ذلك الدورة الدموية التاجية أو تقييمات حجم^{الضغط 2}.

استند الاختيار المحدد لنموذج الليبورين لدراسات السرعة إلى مزاياه المتعددة. تتحمل الأرانب الإجراء جيدا ، وهي واحدة من أصغر الثدييات التي تثبت القدرة على تلقي نظام تنظيم ضربات القلب بحجم الإنسان ، وتتطلب نشر موارد أقل من الحيوانات الكبيرة الأخرى. يعتقد بعض المؤلفين¹⁸ أن فسيولوجيا الثدييات الصغيرة قد لا تعكس فسيولوجيا البشر ، ومع ذلك وجدنا أن معلمات السرعة التي لوحظت في هذه الثدييات الصغيرة تشبه إلى حد كبير تلك التي شوهدت في البشر أو الحيوانات الكبيرة¹،^2،3،^{19 ،} مما يعني أنه يمكن استخدامها بسهولة للبحث الانتقالي.

أثناء وضع الرصاص وزرع جهاز تنظيم ضربات القلب في هذا النموذج من الثدييات الصغيرة ، واجهنا أوجه تشابه مع التجارب السابقة في النماذج الحيوانية الكبيرة ، ولكن يجب الإشارة إلى الاختلافات الكبيرة. أنسجة Leporine هشة ، وجدران الأوعية والبطين رقيقة. التلاعب اللطيف ضروري أثناء الإجراء بأكمله ؛ يجب أن يكون طرف الرصاص دائما غير مدعوم من قبل stylet ، وبالتالي فهو مرن. خاصة عند المرور عبر الحلقة ثلاثية الشرف ووضع طرف الرصاص في قمة البطين الأيمن ، يجب إجراء التلاعب بحذر شديد وتحت توجيه التنظير الفلوري لتجنب الإصابة. يجب أن يكون وضع الطرف في مواقع أخرى ممكنا أيضا. لقد اختبرنا مواضع الزائدة الأذينية اليمنى ومجرى التدفق البطيني مع المعلمات المحيطة بالإجراء الأمثل ، ولكن قد يكون استقرار الرصاص محدودا ، ولا يمكن للبيانات الحالية دعم مواقع السرعة البديلة. يتم تحديد حجم الوريد الوداجي الخارجي للأرنب بشكل مناسب لإدخال سلك سرعة واحد. إذا كان المقصود زرع خيوط متعددة ، فقد ينصح باستخدام أكبر.

تم تحقيق تثبيت الرصاص في ترابيق عضلة القلب بشكل سلبي مع أسنان السيليكون في طرف الرصاص. بناء على تجربتنا ، يجب تجنب استخدام التثبيت النشط بواسطة حلزون مشدود في طبقة عضلة القلب الرقيقة لمنع إصابة الأنسجة بسبب السدادة أو نزيف الصدر. على الرغم من صغر حجم البطين الأيمن للأرنب ، إلا أن زوج أقطاب السرعة المتباعدة بمقدار 25 مم سمح لكل من تكوينات الاستشعار والسرعة أحادية القطب وثنائية القطب (الشكل 10). هذا يمكن أن يوفر براعة لدراسات تنظيم ضربات القلب.

نظرا لارتفاع معدل ضربات القلب الأصلي للثدييات الصغيرة¹⁸ ، يمكن تحقيق السرعة المستمرة عن طريق البرمجة المخصصة لجهاز تنظيم ضربات القلب القابل للزرع. بدلا من ذلك ، يمكن استخدام طريقة التعديل الداخلي البسيط لنظام سرعة مشترك معتمد من الإنسان للحصول على ترددات سرعة عالية المعدل ، كما هو موضح بالتفصيل^{سابقا 2,20}. تم تقييم فقدان الالتقاط باستخدام وظيفة دراسة السرعة غير الغازية ، وهي طريقة فريدة تسمح بالاختبار حتى في حالة ارتفاع معدل ضربات القلب الأصلي. تم قياس معلمات السرعة المبلغ عنها بانتظام. كان جهاز تنظيم ضربات القلب المزروع قادرا على تسجيل استشعار إمكانات عضلة القلب ومقاومة الرصاص تلقائيا وبشكل مستمر ، ولكن كان لا بد من قياس عتبة السرعة يدويا بسبب ارتفاع معدل ضربات القلب الأصلي. لذلك ، إذا كانت السرعة المستمرة مطلوبة ، يوصى بإجراء تقييمات متكررة لمنع فقدان الالتقاط.

أبلغ Gutruf et al. سابقا عن استخدام أجهزة تنظيم ضربات القلب المصغرة للغاية واللاسلكية والخالية من البطاريات في نماذج الحيوانات الصغيرة⁷. بالمقارنة مع دراساتهم ، فإن زرع جهاز تنظيم ضربات القلب بحجم الإنسان الموصوف هنا يمثل نهجا مختلفا يوفر إمكانية اختبار الرصاص المبتكر ، والترجمة الوثيقة للبحوث السريرية ، والتطبيقات الأوسع مع المواد المتاحة بشكل عام. قدم Zhou et al. تطوير جهاز تنظيم ضربات القلب المصغر المصمم ليتم زرعه عن طريق الجلد في قلب الجنين لعلاج الإحصار الأذيني البطيني. أبلغوا عن استخدام تجارب الأرانب البالغة لتأكيد جدوى مثل هذا الجهاز⁹. أبلغ آخرون سابقا عن مزايا تنبيب الأرانب للإجراءات الغازية. بناء على تجربتنا ، فإن نهج الحفاظ على التنفس التلقائي باستخدام قناع الفم والأنف له فوائد أكثر لمثل هذه الإجراءات القصيرة لأنه يقلل من خطر حدوث مضاعفات ناجمة عن التلاعب في الشعب الهوائية. علاوة على ذلك ، يمكن أيضا منع إصابات الرئة الضغطية.

على الرغم من أن بروتوكول الدراسة قد تم إعداده بعناية وكان العدد الإجمالي للحيوانات المدرجة كافيا ، إلا أنه يجب الإشارة إلى العديد من القيود. لم يسمح الحجم الصغير للبطين الأيمن للأرنب بمواضع الرصاص المتعددة. على الرغم من أننا حاولنا اختبار موضع طرف الرصاص في مجرى تدفق البطين الأيمن ، إلا أن لدينا معرفة محدودة حول ثباته ونتوقع أن يكون محدودا إلى حد ما. أظهر اتجاه مقاومة السرعة انخفاضا خلال الأسبوع الأول بعد وضع العميل المتوقع. قد يكون هذا بسبب الالتهاب الموضعي والتليف الخفيف ، ولكن بعد فترة وجيزة ، تمت استعادة مقاومة الرصاص ، وتم الحفاظ على اتجاه الاستقرار باستمرار. تم استخدام نظام سرعة غرفة واحدة في هذه الدراسة. في الدراسات المستقبلية ، يجب أيضا التحقيق في تطوير زوج من خيوط السرعة عبر الوريد الوداجي الأحادي. على الرغم من أن هذا لم يتم اختباره في هذه الدراسة ، إلا أننا نعتقد أنه يمكن إدخال سلك ثان واستقراره في الأذين الأيمن.

بشكل عام ، النماذج الحيوانية لتنظيم ضربات القلب لها تطبيقات عديدة في أبحاث القلب والأوعية الدموية. أولا ، يؤدي الإيقاع بترددات عالية غير فسيولوجية على مدى عدة أسابيع إلى اعتلال عضلة القلب الناجم عن عدم انتظام دقات القلب ، كما تم الإبلاغ عنه سابقا ، ويسمح بدراسة الفيزيولوجيا المرضية وعلاج قصور القلب المزمن²،³،^11،12. علاوة على ذلك ، يمكن للبحوث المتعلقة بالمواد والتقنيات المكررة استخدام نموذج leporine المقدم ، والذي يمكن اقتراحه لدراسات السرعة متوسطة الأجل. على حد علمنا ، هذه الدراسة هي الأولى التي توضح فوائد مثل هذا النموذج الصغير للثدييات لتجارب تنظيم ضربات القلب المعقدة²¹. في الختام ، مع المنهجية الموصوفة ، يمكن زرع نظام سرعة بحجم الإنسان بنجاح في الثدييات الصغيرة ، على الرغم من هشاشة الأنسجة والتشريح الدقيق. بعد التدريب ، يمكن تكرار هذه التقنية بسهولة ، وتوفر أساسا لنماذج عدم انتظام دقات القلب مع تطبيقات واسعة في أبحاث القلب والأوعية الدموية.