Padronização de modelo experimental para estimulação elétrica artificial atrial em coelhos

Standadization of an experimental model for artificial atrial pacing in rabbits

Resumos

O presente estudo teve por objetivo padronizar modelo experimental de estimulação cardíaca artificial atrial em coelhos. Foram utilizados 20 coelhos raça Norfolk-2000 de ambos os sexos com peso mínimo de 2200g. Após anestesia endovenosa com pentobarbital(30mg/Kg), foi dissecada a veia jugular externa esquerda e introduzido eletrodo Ethicon<FONT FACE="Symbol">Ò</font> especialmente preparado, até átrio direito via veia cava esquerda. Foram realizadas leituras dos parâmetros elétricos(ondaP, resistência e limiar de comando) no ato cirúrgico e com 7, 14 e 21 dias denominados M1,M2, M3 e M4 respectivamente. Observamos diferença significativa em todos as variáveis analisadas entre M1 e demais momentos. Os resultados são compatíveis com o que se conhece de estimulação cardíaca artificial em outras espécies animais e no homem. O presente modelo mostrou ser viável para estudos de estimulação cardíaca artificial.

Estimulação cardíaca artificial; Marca-passo artificial; Cirurgia experimental

The aim of the present study was to standardize an experimental model for artificial atrial heart pacing in rabbits. Twenty rabbits(Norfolk-2000, both sexes with minimum weigth of 2200g) were studied. After endovenous anesthesia with pentobarbital sodium(30mg/Kg) the external jugular vein was dissected and a pacemaker lead(Ethicon<FONT FACE="Symbol">â</font> ) was introduced through left cava vein until the rigth atriun. The eletric parameters(P wave, resistance and threshold) were accomplished at surgical time and at 7, 14 and 21 post-operative day. These experimental moments were denominated M1, M2, M3 and M4 respectively. The statistical analisys showed significant difference between M1 and all others experimental moments. The results are compatible with the actual knowlodge of artificial heart pacing in others animal species and in human beings. The present model showed to be viable for artificial pacing studies.

Cardiac pacing artificial; Pacemaker artificial; Experimental surgery

Padronização de modelo experimental para estimulação elétrica artificial atrial em coelhos¹

Fabio Papa Taniguchi²

Antonio Sérgio Martins³

Carlos R. Padovani⁴

Marcos A Moraes Silva⁵

Taniguchi FP, Martins AS, Padovani CR, Silva AM. - Padronização de modelo experimental para estimulação eleétrica artificial atrial em coelhos. Acta Cir Bras [serial online] 1999 Jul-Sept;14(3). Available from: URL: http://www.scielo.br/acb .

RESUMO: O presente estudo teve por objetivo padronizar modelo experimental de estimulação cardíaca artificial atrial em coelhos. Foram utilizados 20 coelhos raça Norfolk-2000 de ambos os sexos com peso mínimo de 2200g. Após anestesia endovenosa com pentobarbital(30mg/Kg), foi dissecada a veia jugular externa esquerda e introduzido eletrodo EthiconÒ especialmente preparado, até átrio direito via veia cava esquerda. Foram realizadas leituras dos parâmetros elétricos(ondaP, resistência e limiar de comando) no ato cirúrgico e com 7, 14 e 21 dias denominados M1,M2, M3 e M4 respectivamente. Observamos diferença significativa em todos as variáveis analisadas entre M1 e demais momentos. Os resultados são compatíveis com o que se conhece de estimulação cardíaca artificial em outras espécies animais e no homem. O presente modelo mostrou ser viável para estudos de estimulação cardíaca artificial.

DESCRITORES: Estimulação cardíaca artificial. Marca-passo artificial. Cirurgia experimental.

INTRODUÇÃO

Desde a primeira estimulação realizada por ZOLL¹ e o uso cliníco por SENNING², até a era da informática, a estimulação cardíaca artificial teve espantoso progresso. Novos sistemas são desenvolvidos a cada ano.

O modo de estimulação de Dupla Câmara(DDD) é o mais utilizado nos EUA e Europa porém falhas na estimulação atrial são relatadas entre 5 e 20%³. Para que novas tecnologias cheguem até o homem, modelos experimentais confiáveis devem ser desenvolvidos.

Foi objetivo deste trabalho padronizar modelo animal experimental de estimulação cardíaca artificial atrial o qual possa ser utilizado no desenvolvimento e teste de novas tecnologias.

MÉTODO

Foram utilizados 20 coelhos da raça Norfolk-2000, fornecidos pelo Biotério Central da Unesp, de ambos os sexos e com peso mínimo de 2200g. Os animais receberam cuidados baseados no "Guide for Care Use of Laboratory Animals."⁴ elaborado pela Academia Nacional de Ciências dos EUA. Os animais foram anestesiados com pentobarbital sódico(30mg/Kg, i.v.). Em ambiente cirúrgico estéril, a veia jugular externa esquerda foi dissecada e introduzido eletrodo Ethiconâ especialmente preparado. Este progrediu pela veia cava esquerda até o átrio direito próximo a região da crista terminalis. Neste momento eletrocardiograma de 12 derivações foi registrado e iniciou-se a estimulação elétrica com largura de pulso de 0,5milisegundos(mseg), saída de 5 volts e freqüência de estímulos 10% acima da freqüência do animal. Se não houvesse captura do átrio, novas posições eram tentadas. Foram realizadas leituras de onda P, resistência elétrica do sistema ( R ) e limiar elétrico de comando( L ). Exame radiológico simples foi realizado para identificar posição do eletrodo. Este foi chamado de Momento experimental 1(M1) e novas leituras elétricas foram realizadas com 7, 14 e 21 dias do implante, denominados M2, M3 e M4 respectivamente. Ao final de M4 novo controle radiológico foi realizado e o animal foi sacrificado sendo o coração dissecado e verificado a posição do eletrodo.

A análise das variáveis elétricas foi realizada com o uso do analisador ERA-20 da BIOTRONIKâ

Análise estatística: O estudo estatístico da evolução da onda P, resistência elétrica(R) e limiar(L) nos 4 momentos de avaliação, foi realizado através da análise de medidas repetidas em um mesmo grupo experimental⁵. Os resultados foram expressos em tabelas das médias e respectivos desvios-padrão e de resultados multivariados, complementados com gráficos. Todas as conclusões foram realizadas ao nível de 5% de significância.

RESULTADOS

Os valores da média e os respectivos desvios-padrão da onda P se encontram na tabela 1 e representados bidimensionalmente na figura 1.

Fig.1 – representação bidimensional dos valores de P nos diversos momentos experimentais

Os valores da média e os respectivos desvios-padrão da resistência elétrica ( R )

Se encontram na tabela 2 e representados bidimensionalmente na figura 2.

Fig. 2
–Representação bidimensional dos valores de R nos diversos momentos experimentais.

Os valôres das médias e respectivos devios-padrão do limiar de comando( L ) se encontram na tabela 3 e representados bidimansionalmente na figura 3.

Fig. 3
–Representação bidimensional dos valores de L nos diversos momentos experimentais.

O resultado do teste estatístico multivariado, para as diversas variáveis analisadas, se encontra na tabela 4.

DISCUSSÃO

O valor da onda P é parâmetro de importância no ato do implante do eletrodo, tanto a nível atrial como ventricular⁶. No presente estudo realizamos leitura da onda P em milivolts(mV) no ato do implante(M1), com 7 dias(M2), 14 dias(M3) e com 21 dias(M4). O resultado do teste estatístico multivariado mostrou diferença significativa entre M1 e os demais momentos analisados(M1>M2=M3=M4). Os valores menores de P, nos momentos posteriores a M1, são condizentes com a literatura e podem ser explicados pela reação inflamatória resultante do contato do eletrodo com o coração⁷. Assim numa fase inicial(7dias) temos a fase aguda da inflamação na qual o valor da leitura de P diminui devido ao fator "barreira" especialmente o edema. Com 14 dias temos a diminuição do edema e inicio da fibrose, a qual é melhor condutora elétrica do que o edema, porém inferior ao tecido miocárdio normal.

A resistência elétrica do sistema foi medida em ohms utilizando-se o analisador ERA 20 Biotronikâ . O método consiste na emissão de um estímulo de voltagem(5Volts) e largura de pulso(0,5mseg) conhecidos e a respectiva análise da resistência total(RT)⁸.

A resistência total do sistema pode ser decomposta em R1-resistência imposta pelo eletrodo, R2-resistência imposta pela interface eletrodo/sangue/coração e R3-resultante do músculo cardíaco propriamente dito⁹. A resistência do eletrodo(R1) pode ser representada por um circuito composto de um capacitor e uma resistência em linha reta. Ela foi constante pois o eletrodo foi sempre do mesmo material, espessura e comprimento. A resistência da interface(R2) é a que mais suscita controvérsias e mudanças rápidas, porém do ponto de vista prático, R2 representa menos de 20% da RT e no presente estudo não houve variação do hematócrito ou freqüência respiratória o que nos permite inferir na estabilidade do animal de experimentação. A R2 pode ser representada por um circuito consistindo de um capacitor de HELMHOLTZ e uma resistência de FARADAY em paralela. Ela vai depender do metal do eletrodo e sua interação com o meio de eletrólitos, no caso sangue do animal. Fatores outros como o pH também influenciam, porém o fator de maior importância parece ser a distância que o eletrodo fica da superfície do miocárdio. Essa problema, do ponto de vista teórico , foi tratado pela equação de IRNICH que determina a relação entre energia(E) necessária no comando do marcapasso com o diâmetro do eletrodo e sua distância do músculo cardíaco^9,10.

No presente estudo não tivemos alterações da distância do eletrodo e músculo cardíaco(deslocamentos) como mostraram os controles radiológicos.

O resultado do teste estatístico multivariado mostrou diferença entre M1 e os demais momentos(M1<M2=M3=M4). Este resultado é compatível com a literatura e pode ser explicado pelo processo inflamatório que se processa no contato eletrodo/superfície do músculo cardíaco.

São bem conhecidos os estudos clássicos que determinam a evolução do limiar de comando e sua relação com a largura de pulso e saída de energia. Neste modelo padronizamos uma largura de pulso fixa para evitar leituras equivocadas no limiar de comando. Em todos os momentos experimentais tentamos capturar o átrio com freqüência de estímulos 10% acima da freqüência basal do animal. Iniciamos com 5Volts e íamos decrescendo até perda de comando, para logo a seguir iniciar em valores crescentes até nova captura. Utilizamos o critério clinico de considerar o mínimo valor de comando como o valor de limiar. A análise estatística multivariada, mostrou diferença significativa entre o momento M1 e os demais(M1<M2=M3=M4), sendo o aumento progressivo do limiar compatível com o exposto anteriormente, ou seja, a reação inflamatória na sua fase aguda piora a transmissão elétrica com queda nos valores de P e aumento da Resistência e limiar de comando. Na fase de formação de fibrose a transmissão do impulso elétrico melhora, porém sem jamais retornar aos valores iniciais.

A análise radiológica foi realizada em M1 e M4. Devido as limitações técnicas não foi possível a elaboração de um "escore" para uma análise mais apurada do eletrodo. Nos limitamos a comparar M1 e M4 animal por animal. O fato de não termos evidenciado sinais de deslocamento do eletrodo no período do estudo fala a favor da confiabilidade das leituras acima realizadas. Na análise patológica macroscópica todos os eletrodos estavam no átrio direito próximo a área da crista terminalis. A introdução do eletrodo por meio da jugular esquerda leva a cava esquerda, que é característica presente em muitos roedores, esta permite que o eletrodo fique estável no átrio direito.

CONCLUSÕES

O modelo desenvolvido foi satisfatório em reproduzir condições de estimulação elétrica artificial atrial, com resultados comparáveis aos da literatura para outras espécies e para o homem.

Taniguchi FP, Martins AS, Padovani C, Silva AM. - Standadization of an experimental model for artificial atrial pacing in rabbits. Acta Cir Bras [serial online] 1999 Jul-Sept;14(3). Available from: URL: http://www.scielo.br/acb .

SUMMARY: The aim of the present study was to standardize an experimental model for artificial atrial heart pacing in rabbits. Twenty rabbits(Norfolk-2000, both sexes with minimum weigth of 2200g) were studied. After endovenous anesthesia with pentobarbital sodium(30mg/Kg) the external jugular vein was dissected and a pacemaker lead(Ethiconâ ) was introduced through left cava vein until the rigth atriun. The eletric parameters(P wave, resistance and threshold) were accomplished at surgical time and at 7, 14 and 21 post-operative day. These experimental moments were denominated M1, M2, M3 and M4 respectively. The statistical analisys showed significant difference between M1 and all others experimental moments. The results are compatible with the actual knowlodge of artificial heart pacing in others animal species and in human beings. The present model showed to be viable for artificial pacing studies.

SUBJECT HEADINGS:Cardiac pacing artificial. Pacemaker artificial. Experimental surgery.

Endereço para correspondência:

Fábio Taniguchi

Rua Oscar Freire, 1811/63

05409-011 São Paulo- SP

Data do recebimento: 15/07/99

Data da revisão: 23/08/99

Data da aprovação: 25/09/99

• 1.Jeffrey K. Invençăo e reinvençăo da estimulaçăo cardíaca. In: Crawford MH. Clínicas cardiológicas. Rio de Janeiro: Interlivros; 1992. p.565-75.
• 2.Senning A. Cardiac pacing in retrospect. Am J Surg 1983;227:84-92.
• 3.Kristensson BE , Arnman K, Smedgard P. Physiological versus single-rate ventricular pacing: a double-blind croos-over study. Pacing Clin Electrophysiol 1985; 10:437-46.
• 4.Wolfle TL. Guide for the care and use of laboratory animals. Washington,D.C.: National Academy Press; 1996.
• 5.Berquó ES. Bioestatística. Săo Paulo: EDUSP; 1981.
• 6.Naito M, Dreifus LS, David D. Reevaluation of the role of atrial systole to cardiac hemodynamics: evidence for pulmonary venous regurgitation during abnormal atrioventricular sequencing. Am Heart J 1983;105:295-302 .
• 7.Thalen HJT, Van den Berg JW. Threshold measurements and electrodes of the cardiac pacemaker. Acta Physiol Pharmacol Neder 1966;14:227-32.
• 8. Lucchese FA . Estimulaçăo cardíaca artificial: os marcapassos: In: Nesralla I. Tratamento cirúrgico das cardiopatias. Rio de Janeiro: Fundo Editorial BYK-Procienx;1982. p. 259-67.
• 9.Fontaine G. The electrode-biointerface: stimulation: In: Barold, SS. New perspectives in cardiac pacing. New York: Futura Publishing Company; 1988. p. 3-15.
• 10.Irnich W. Sensing properties of pacemaker leads. Pacing Clin Electrophysiol 1987;10:546-53.

¹

Trabalho realizado no setor Cirurgia Experimental Depto Cirurgia e Ortopedia FM Botucatu-UNESP.

²

Residente Cirurgia Cardíaca INCOR-SP.

³

Professor Assistente Doutor Depto. Cirurgia e Ortopedia FM Botucatu-UNESP.

⁴

Professor Titular Depto Estatística e Matemática IB-UNESP-BOTUCATU.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  28 Out 1999
• Data do Fascículo
  Set 1999

Histórico

• Aceito
  25 Set 1999
• Revisado
  23 Ago 1999
• Recebido
  15 Jul 1999