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Estudio electrocardiográfico en perros sometidos a oxigenación por membrana extracopórea (ECMO) sin auxilio de bomba

La oxigenación por membrana extracorpórea (ECMo) es una técnica de soporte cardiopulmonar prolongado, que tiene por objetivo auxiliar a los pulmones o el corazón, cuando éstos presentan procesos de insuficiencia, que no responden a los tratamientos convencionales no invasivos. Esta técnica representa un gran desafío para la medicina veterinaria, que busca perfeccionar la ECMo, a fin de tornarla un procedimento más seguro. De esta forma, se procedió con este experimento con el objetivo de evaluar el comportamiento electrocardiográfico de 4 perros sometidos a ECMo por un período de 3 horas. Se utilizaron perros sin raza definida, de diferente edad, peso y sexo. los animales fueron sometidos a ECMo por canulación femoral (arteria y vena), a través de un desvío arteriovenoso (Av). las variables fueron evaluadas cada 30 minutos. los datos fueron analizados estadísticamente con los tests AnovA, de Tukey y de correlación de Pearson (α= 5%). los resultados demuestran un aumento del consumo de oxígeno por el miocardio, además de alteraciones en los intervalos PR y QT. Asimismo, indican que la ECMo induce una respuesta fisiológica orgánica semejante a aquella causada por shock hipovolémico, sobre todo con una activación simpática. Se concluye que la ECMo es una técnica viable de soporte ventilatorio prolongado, pero que necesita de adaptaciones para su uso clínico.

30 de Junio de 2011: Por Felipp Da Silveira Ferreira1; Lara Lages Da Silvei

Introducción

A partir de 1934, la pareja integrada por john y Mary Gibbon lanzó un proyecto que intentaba sustituir las funciones cardiorrespiratorias de un animal, a través del desarrollo de un circuito de circulación extracorpórea. 1 Sin embargo, recién en 1953, este circuito pudo ser empleado satisfactoriamente, cuando una joven portadora de una comunicación interatrial entró en la historia como la primera paciente operada con éxito mediante la utilización de un sistema de corazón-pulmón artificial, para conseguir acceso al interior del corazón.2-5

Si bien desde los años `70 se realizaron numerosas tentativas para usar la circulación extracorpórea fuera del ambiente de la sala de operaciones, con la finalidad de proveer asistencia respiratoria, cabe a Don Hill la primacía de aplicar con éxito el método en un paciente adulto.6

Por definición, la oxigenación extracorpórea por membrana, una variable de circulación extracorpórea, es una técnica de soporte cardiopulmonar prolongado, con el objetivo de auxiliar al pulmón o el corazón, cuando éstos presentan procesos de insuficiencia, que no responden a los tratamientos convencionales no invasivos.4,7-13

Esta asistencia respiratoria extracorpórea puede ser aplicada a un grupo específico de pacientes, en los que la insuficiencia respiratoria es causada por una enfermedad potencialmente reversible.1

La ECMO es recomendada para pacientes con respiración perjudicada de forma aguda, que no responde a terapias convencionales. Es también efectiva para el tratamiento de pacientes con disfunción miocárdica grave reversible, como cardiomiopatías o shock cardiogénico posquirúrgico.10,11

En Brasil, la ECMO viene siendo integrada gradualmente en medicina veterinaria, por un grupo de científicos,14 en perros con insuficiencia respiratoria aguda potencialmente reversible y en estudios experimentales.

Por su carácter invasivo, la ECMO determina alteraciones sanguíneas y en los tejidos perfundidos, y genera un cuadro general de inflamación o autoagresión. Inicialmente, éste se denominó síndrome posperfusión o pulmón de bomba, pero luego pasó a ser conocido como reacción inflamatoria generalizada del organismo. Sus manifestaciones clínicas incluyen alteraciones funcionales leves a graves de órganos (pulmones, riñones,), acúmulo de líquidos en el espacio intersticial, fiebre, leucocitosis, vasoconstricción y mayor susceptibilidad a infecciones.15

Datos publicados recientemente sugieren que el uso de la ECMO puede estar asociado al aumento del riesgo a sufrir de infartos y sangrado.16 Por esta razón, los signos vitales necesitan ser observados en todo momento. la monitorización hemodinámica invasiva y la electrocardiografía son frecuentemente utilizadas en conjunto con la ECMO, para evaluar la función cardíaca y volumétrica. la observación de los signos vitales no sólo refleja la función cardiovascular y la perfusión, sino también la adecuada o inadecuada sedación.17

En relación con la actividad eléctrica cardíaca a lo largo del procedimiento, las arritmias son mencionadas después de retirar los pacientes del circuito, y la bibliografía describe apenas un ritmo no sinusal.18

Como se ha mencionado, la circulación extracorpórea y sus variables son procedimientos no fisiológicos. En todos los pacientes sometidos a ella, los efectos de la hipotermia, la redistribución irregular del flujo sanguíneo a los tejidos, la hemodilución, los desvíos del equilibrio ácido-base, las microembolias y las respuestas inflamatorias del organismo representan un desafío para la medicina.19

De esa forma, se justifica la realización de este experimento con el objetivo de evaluar perros sometidos a ECMo sin auxilio de bomba, y reducir las posibles complicaciones relacionadas con el procedimiento, sobre todo aquellas vinculadas con los patrones electrocardiográficos (variables de frecuencia cardíaca, intervalo PR, intervalo QT y onda T), a lo largo del ensayo experimental. Asimismo, se busca una mejor comprensión de la técnica, con el fin de tornarla más segura, aumentando la sobrevida de los animales y, por extensión, de los humanos sometidos a ECMO.

Método

Este trabajo fue aprobado por el Comité de Ética para Uso de Animales de la Universidad Estatal del norte Fluminense Darcy Ribeiro, bajo registro CEUA-UEnF 038/2008.

Se utilizaron 4 perros mestizos, sin restricción de sexo y edad, presuntamente adultos jóvenes, con peso corporal de entre 15 y 20 kg. Los animales fueron cedidos por el Centro de Control de Zoonosis de Campos dos Goytacazes (Río de janeiro).

Los animales fueron admitidos en el hospital veterinario, donde se les realizaron exámenes clínicos, laboratoriales (hemograma y bioquímica sérica) y complementarios cardiológicos (electrocardiografía convencional y ecocardiografía en modos B y M), con el fin de detectar alguna alteración orgánica. Aquellos dignos de ser descartados fueron retirados del experimento.

En un segundo momento, los perros fueron colocados en caniles tipo jaula, y recibieron alimentación especializada, agua ad libitum, limpieza y baños de sol, con el objetivo de procurar su bienestar.

Para el inicio del procedimiento, todos los animales fueron anestesiados con el mismo protocolo anestésico, constituido por 0,1 mg/kg de acepromacina (Acepran – Univet S.A.) por vía Iv, seguida de 2 mg/kg de ketamina (Ketamina – Agener União Química Farmacêutica nacional) por vía Iv, y posteriormente 7 mg/kg de lidocaína (lidovet – laboratório Bravet lTDA) por vía epidural. El mantenimiento anestésico se realizó con isoflurano (Isoforine – Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos ltda) al 2,5%.

El protocolo de anticoagulación incluyó heparina (Heparin – Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos ltda), en dosis única de 4 mg/kg Iv.

Con el fin de evitar mayores complicaciones en la presión, se utilizaron un volumen de repleción del circuito llamado “prime” o “priming”, y oxigenadores, en forma de solución salina fisiológica al 0,9%.

Una vez anestesiados e intubados, los animales fueron posicionados en decúbito dorsal y sometidos a ECMO por medio de la utilización de la técnica de desvío arteriovenoso, con retiro de sangre por la arteria femoral y reinfusión por la vena femoral (fig. 1). Esta sangre siguió el siguiente trayecto: arteria femoral, tubo conector, oxigenador de membranas y, tras la remoción de Co2 y el recibimiento del o2, reingreso en el organismo por otro tubo conector, a través de la vena femoral (fig. 2). los animales permanecieron bajo ECMO durante 180 minutos, con el oxigenador de membrana Masterflo Infant (Dideco®, Italia).

Se utilizó un soporte ventilatorio mínimo, con presión positiva al final de la espiración (PEEP) de 10 cm H2o y Fio2 de 21%, en forma concomitante a la terapia de soporte promovida por la ECMo, con el objetivo de evitar atelectasias, y las funciones de los pulmones fueron parcialmente sustituidas por el órgano artificial. Los animales también recibieron dopamina (Cloridrato de Dopamina – laboratório Teuto Brasileiro S.A.), a una dosis de 5 μg/kg/minuto, como soporte vasopresor e inotrópico.

Los trazados electrocardiográficos se realizaron de acuerdo con el patrón establecido por la bibliografía.20

Se empleó alcohol como medio conductor y se efectuó la evaluación en derivación bipolar II con calibración de 10 mm/mv y velocidad del papel de 50 mm/s. Para ello, se utilizó un módulo para adquisición de electrocardiografía digital, marca Tecnología Electrónica Brasileira (TEB®), a intervalos de 30 minutos, durante 3 horas, lo que totalizó 7 muestras por animal, durante la ECMO. Se realizó también el registro de un trazado electrocardiográfico de cada paciente, antes del procedimiento, para control.

Luego del estudio, los perros fueron sometidos a eutanasia con administración de tiopental sódico, a una dosis de 40 mg/kg Iv, y cloruro de potasio, a una dosis de 100 mg/kg Iv, respetándose los principios éticos de uso de animales de experimentación.

Los resultados fueron anotados en fichas individuales (8 para cada animal) y las diferencias entre los momentos fueron analizadas con el programa estadístico GraphPad Prism versión 4.03 para Windows (GraphPad Software), a través de los tests one-way AnovA (Friedman y Kruskal-Wallis) y, luego, el test de comparaciones múltiples de Tukey (α= 5%).

Entre las variables aplicó el test de correlación de Pearson (α= 5%).

Para la variable tiempo de ECMO, se utilizó el cálculo de media simple y desviación estándar.

Los datos reunidos en este estudio fueron analizados en conjunto, con el objetivo de interpretar la viabilidad del uso de la ECMO sin auxilio circulatorio, en perros con compromiso pulmonar grave, aunque reversible.

Resultados y discusión

Tiempo de oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO)

La figura 3 representa el tiempo de ECMO, por animal, durante 3 horas. A través de la interpretación de los gráficos, se puede observar que el grupo de perros presentó un tiempo medio de ECMO de 152,5 ± 55 minutos (tabla 1).

El éxito del mantenimiento bajo esta técnica, durante este período, tal vez pueda justificarse por el empleo de la terapia intensiva, la cual mostró ser de suma importancia para el prolongado tiempo en el que estos perros fueron sometidos a ECMO.

Eletrocardiograma

Los variables evaluadas a través de la electrocardiografía fueron frecuencia cardíaca, intervalo PR, intervalo QT y onda T.

Frecuencia cardíaca

La figura 4 muestra el comportamiento de la frecuencia cardíaca, por animal, durante las 3 horas de ECMO.

Nótese que la frecuencia cardíaca presentó una variación significativa durante el período evaluado. El análisis estadístico de los datos muestra que aquélla sufrió unaumento significativo (AnovA y Tukey α= 5%) entre los momentos 0 y 1 (fig. 5), y una reducción gradual en los momentos consecuentes (fig. 6). La descripción de los valores medios de las frecuencias cardíacas por tiempo y muestras se presenta en la tabla 2.

Esta variación en la frecuencia cardíaca puede ser explicada por la alteración de la presión arterial media. De acuerdo con la bibliografía,21-23 esta elevación de la frecuencia cardíaca en el momento 1 (M1), respecto de los demás momentos, se debe a la activación simpática observada luego de la reducción de la presión arterial media en M1. Este mecanismo compensatorio fisiológico tiene por objetivo el mantenimiento del gasto cardíaco en niveles normales, a partir del aumento de la frecuencia cardíaca, con el fin de suplir las demandas de oxígeno y demás nutrientes para los tejidos. Entretanto, según otro autor,24 durante un largo período de ECMO, la frecuencia cardíaca tiende, luego del aumento, a una reducción inducida por un mecanismo de adaptación de los barorreceptores.

Estos resultados están de acuerdo con lo que describe la bibliografía,25 al estudiar las respuestas hemodinámicas de la ECMO sin uso de bomba. Los autores citados observan el comportamiento descrito para la frecuencia cardíaca y la presión arterial media, y concluyen que una actúa en forma compensadora por la variación significativa de la otra.

Intervalos PR y QT

El comportamiento de los intervalos PR y QT en relación con la frecuencia cardíaca de los animales, se presenta en la figura 7.

A través de un análisis estadístico hecho con correlación de Pearson “r”, se pudo establecer que durante el período del experimento con ECMO, los intervalos PR y QT se comportaron conforme al patrón descrito en la bibliografía.20

El intervalo QT tiende a aumentar en los casos de baja frecuencia cardíaca y a disminuir en las taquicardias. Esta correlación inversamente proporcional entre la frecuencia cardíaca y el intervalo QT puede observarse en la figura 7 y se estimó a través del resultado del coeficiente de correlación r = -0,8672.

De forma semejante, el intervalo PR también siguió el patrón descrito por la bibliografía.20,26 Dicho intervalo refleja la conducción eléctrica a través del nodo atrioventricular, y no está relacionado de forma clara con la frecuencia cardíaca. Como confirmación, en este estudio, el coeficiente de correlación para las variables frecuencia cardíaca e intervalo PR presentó un valor de r = -0,0425.

Onda T

El comportamiento de los valores medios de onda T de los animales se presenta en la figura 8.

A través de la interpretación de los datos observados a lo largo del tiempo, y el análisis con los test AnovA y de Tukey (α= 5%), se pudo determinar que la amplitud de la onda T aumentó significativamente durante el momento 1 (M1) de ECMo (fig. 5), en relación con los tiempos evaluados (fig. 6).

La descripción de los valores medios de la onda T en el tiempo se presenta en la tabla 3.

Según distintas fuentes,20,26,27 la onda T inicialmente puede ser bastante variable (positiva, negativa o bifásica) en los perros, mientras que el aumento en su amplitud a lo largo de determinados tipos de actividado procedimientos puede representar un estado de hipoxia miocárdica.

Esto concuerda con la alteración de la frecuencia cardíaca que se obsevó en el momento 1 (M1). Este punto (M1) en el que la frecuencia cardíaca se presentó más elevada, coincidió exactamente con el punto (M1) en el que la onda T tuvo su mayor amplitud; es decir, el aumento de la frecuencia cardíaca provocó un excesivo consumo de oxígeno miocárdico, que se evidenció claramente por el aumento de la onda T del electrocardiograma.

Según la bibliografía, en respuesta a la circulación extracorpórea o la hipotensión, el organismo tiende a la activación de barorreceptores, que por sí mismos desencadenan una serie de reacciones que tienen por objetivo el restablecimiento de la presión arterial. Entre esos mecanismos, la activación del sistema simpático también resulta en elevación de la frecuencia cardíaca, aumento consecuente de las demandas de oxígeno por parte del miocardio, y tentativas de elevación de la presión arterial media y la resistencia vascular periférica. Esto torna reducida la velocidad del flujo sanguíneo para algunas regiones, lo que ocasiona un déficit en el aporte de oxígeno y nutrientes necesarios para el mantenimiento de las funciones fisiológicas de los tejidos. Paralelamente a tal hecho, ocurre una redistribución accesoria del flujo de sangre para los órganos nobles. En detrimento de esto, otros órganos, como riñones, hígado y masas musculares, reciben flujos sanguíneos insuficientes para sus necesidades.19

Se cree que, frente a los resultados presentados, la ECMO constituye un elemento importante y viable para el soporte respiratorio prolongado, aunque necesita algún perfeccionamiento o adaptación para su utilización en la práctica clínica en medicina veterinaria, sobre todo en lo que se refiere a la prevención o reducción del exceso de consumo de oxígeno por parte del miocardio, para evitar daños a la integridad de la célula miocárdica o desencadenamiento de posibles arritmias cardíacas.

Conclusiones

La ECMO se comportó como una técnica viable de soporte respiratorio en perros, por un período de 3 horas, aunque puso en evidencia una taquicardia transitoria con elevación del consumo de oxígeno por parte de miocardio.

Por lo expuesto, se concluye que la ECMO necesita adaptaciones para su uso clínico, en la práctica de rutina de la medicina veterinaria.

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