Η επίδραση της υποβοήθησης με παραορτική αντλία αντιώθησης (PULVAD) στους δείκτες συστολικής και διαστολικής λειτουργίας της αριστεράς κοιλίας σε χοίρειο μοντέλο οξείας καρδιακής ανεπάρκειας

Abstract

Introduction: We have developed the Pressure Unloading Left Ventricular Assist Device (PULVAD), a novel implantable counterpulsation device, designed to provide left ventricular (LV) pressure unloading with augmentation of LV performance and retention of pulsatility. We assessed the effects of PULVAD on hemodynamics, LV mechanoenergetics and myocardial perfusion in a porcine model of acute heart failure. Methods: PULVAD comprises a pneumatically-driven pumping chamber implanted in the thoracic cavity and connected to the ascending aorta. PULVAD is ECG-synchronized and operates under the counterpulsation principle: deflation of the device air chamber just prior and during systole draws blood from the aorta into the device blood chamber, while inflation of the device air chamber during diastole ejects blood from the device blood chamber into the aorta. Seven farm pigs (80-90 kg) were instrumented with Millar catheter, sonomicrometry crystals and a Doppler flow probe placed around the left anterior descending artery (LAD). Pigs underwent PULVAD implantation and induction of acute heart failure by LAD ligation for 60 minutes, followed by reperfusion. PULVAD was driven by a standard intra-aortic balloon pump console. Hemodynamics and indices of LV mechanoenergetics were measured without and after brief (<60 secs) PULVAD support during reperfusion. Results: PULVAD support induced a profound reduction of LV afterload (systolic aortic pressure decreased by 19.2 mmHg and end-diastolic aortic pressure decreased by 22.3 mmHg). PULVAD support improved the mechanical performance of the failing LV (increased ejection fraction by 4.2%, cardiac output by 7% and stroke volume by 16%) as well as the systolic function (increased maximum elastance by 50%). The PULVAD concurrently decreased LV energy consumption (stroke work decreased by 16% and pressure volume area decreased by 25%) and optimized LV energetic performance (improved the ratio of stroke work to pressure volume area from 52.8% to 59.0%). Conclusions: The PULVAD unloads the failing LV and optimizes LV mechanoenergetics, by decreasing LV energy consumption, while concomitantly improves LV mechanical perfoermance and efficiency. These salutary effects of short-term PULVAD support provide the foundation for long-term testing.

Εισαγωγή: Η PULVAD είναι μια νέα συσκευή υποβοήθησης της αριστερής κοιλίας που λειτουργεί βάσει την αρχή της αντιώθησης. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η διερεύνηση της επίδρασης της PULVAD στην αιμοδυναμική και μηχανοενεργητική της αριστερής κοιλίας σε χοίρειο πειραματικό μοντέλο οξείας ισχαιμικής καρδιακής ανεπάρκειας. Μέθοδοι: Επτά χοίροι βάρους 80-90 κιλών υποβλήθηκαν σε πρόκληση οξείας καρδιακής ανεπάρκειας μέσω απολίνωσης της πρόσθιας κατιούσας στεφανιαίας αρτηρίας για διάστημα 60 λεπτών, ακολουθούμενο από επαναιμάτωση. Η PULVAD εμφυτεύτηκε στην ανιούσα αορτή διαμέσου ενός αγγειακού μοσχεύματος, συγχρονίζονταν βάσει του ηλεκτροκαρδιογραφήματος και λειτουργούσε με βάση την αρχή της αντιώθησης. Μετρήσεις της αρτηριακής πίεσης, καθώς και της πίεσης και του όγκου της ΑΚ πραγματοποιούνταν χωρίς μηχανική υποστήριξη και μετά από ένα λεπτό μηχανικής υποστήριξης με PULVAD. Αποτελέσματα: Η υποστήριξη με PULVAD οδήγησε σε ελάττωση του μεταφόρτιου της αριστερής κοιλίας, μειώνοντας τη ΣΑΠ κατά 19.2 mmHg και τη ΤΔΑΠ κατά 22.3 mmHg. Επιπλέον η PULVAD αύξησε τη μηχανική απόδοση της αριστερής κοιλίας ( αύξηση του Κ.Ε κατά 4,2%, της καρδιακής παροχής κατά 7% και του όγκου παλμού κατά 16%), βελτιώνοντας παράλληλα τη συστολική της λειτουργία (σχετική αύξηση του Εmaχ κατά 50%). Επίσης η υποβοήθηση με PULVAD μείωσε την ενεργειακή κατανάλωση της αριστερής κοιλίας (σχετική ελάττωση έργου παλμού κατά 16% και της ολικής κατανάλωσης εκφραζόμενης από τη PVA κατά 19%) ενώ ταυτόχρονα αύξησε τη μηχανική αποδοτικότητα της (αύξηση του λόγου SW/PVA από 52.8% σε 59.0%). Συμπεράσματα: H υποβοήθηση με PULVAD αποφορτίζει την αριστερή κοιλία και βελτιστοποιεί τη μηχανοενεργητική της, μειώνοντας την ενεργειακή κατανάλωση, ενώ παράλληλα αυξάνει τη μηχανική της απόδοση και συσταλτικότητα, σε χοίρειο μοντέλο οξείας ισχαιμικής καρδιακής ανεπάρκειας.