Abstract
Background: In order to develop the acute heart failure model for the animal experiment of the pneumatic ventricular assist device, we decided to use young pig whose coronary artery distribution is almost the same as humans and also very cheap in price. The purpose of this study is to develop stable, reproducible acute ischemic heart failure model in swine using coronary artery ligation method. Material and Method: Five young pigs whose weights are the same as adult humans are under experiment. Each pig was under endotracheal intubation and connected to a mechanical ventilator. Through left lateral thoracotomy, we exposed the heart and induced ischemic heart failure by coronary artery ligation. The ligation began at the distal part of the left anterior descending coronary artery. After 5 minutes of initial ligation we reperfused the artery and then re-ligated. Before and after each ligation-reperfusion procedure we assessed the left ventricular end-diastolic pressure, arterial pressure, and cardiac index. We also measured left ventricular end-diastolic dimension, end-systolic dimension, fractional shortening, ejection fraction using intraoperative epicardial echocardiography. After appropriate heart failure was established with sequential (from distal part of LAD to proximal location) ligation-reperfusion-ligation procedure, we inserted the ventricular assist device and operated. Result: We established stable acute ischemic heart failure in 3 of 5 young pigs with this sequential ligation-reperfusion-ligation procedure, and could maintained 50% less ejection fraction before the procedure according to intraoperative epicardial echocardiography. We also observed no ventricular arrhythmia usually associated with simple coronary artery ligation in large animals and no cardiac arrest associated with ventricular arrhythmia or myocardial stunning. In pathologic specimen, we observed scattered ischemic myocardium in all around the ischemic field induced by coronary artery ligation. Conclusion: Under the concept of ischemic preconditioning, we developed safe and reproducible acute ischemic heart failure model in swine using sequential coronary artery ligation-reperfusion-ligation method.
배경: 공압식 심실보조기의 실험을 위한 심부전 모델을 개발하는 데 있어서 사람의 심장구조와 유사하고 저렴하며 일관되게 반복적으로 급성심부전을 유발할 수 있는 방법을 찾기 위해 본 연구진은 사람의 심장구조와 가장 유사하며 저렴한 돼지를 사용하여 관상동맥의 좌전하행지를 결찰하는 방법으로 급성심부전을 유발시키고자 하였다. 대상 및 방법: 성인의 몸무게에 해당하는 5마리의 돼지를 사용하여 전신마취 후 좌측개흉술을 통하여 심장을 노출시키고 관상동맥의 좌전하행지의 원위부에서 시작하여 근위부로 올라오면서 결찰, 재관류, 결찰의 방법으로 심부전을 유발시켰다. 각 과정의 전, 후에 좌심실확장기말기압력, 동맥압, 심박출계수를 측정하였고, 심외막 심에코도를 통하여 좌심실확장기내경, 좌심실수축기내경, 분획단축, 심구혈률을 측정하였다. 이와 같은 과정을 좌전하행지의 원위부부터 근위부까지 충분한 심부전이 달성될 때까지 반복하였으며 목표달성 후 심실보조기를 장착하여 구동시켰다. 결과: 5마리 중 3마리에서 안정적인 심부전을 달성할 수 있었으며 3마리 모두에서 심외막 심에코도상 심구혈률을 기준으로 관상동맥 결찰 전에 비하여 50% 정도의 심기능 저하를 유지 할 수 있었다. 또한 결찰, 재관류, 결찰의 방법을 통하여 심근에 대해 허혈성 전처치를 시행한 후 완전 결찰을 시행하였을 때 대동물의 관상동맥 결찰 시 흔히 발생하는 심실성 부정맥이나 심관기절에의한 심정지도 관찰되지 않았으며 병리조직학적 소견상 심근허혈을 유발시킨 좌, 우심실의 심첨부에서 중간부위까지 광범위한 허혈성 손상을 입은 심근세포들을 확인할 수 있었다. 결론: 허혈성 전처치의 개념을 관상동맥 결찰을 통한 심부전 모델에 적용하여 좌전하행지의 원위부에서부터 근위부 까지 순차적으로 결찰, 재관류, 결찰을 시도한 결과 안정적이고 반복 가능한 급성 심부전 모델을 얻을 수 있었다.
