Nel presente studio è stata valutata la performance del PPM usando dati forniti da esperimenti su cani, in condizioni normali e con l'occlusione totale dell'aorta in quattro differenti posizioni. Poichè nell'animale la complianza è sconosciuta in senso assoluto, si è scelto di comparare il PPM al DTM, questo generalmente accettato come metodo standard per misurare la complianza arteriosa totale. I risultati sono stati utilizzati per: testare l'applicabilità del PPM in vivo, e valutare il contributo dell'aorta prossimale sulla complianza totale del sistema arterioso. Le forme d'onda di pressione e flusso usate in questo studio sono state ottenute in sette cani precedentemente anestetizzati a torace chiuso. I cani pesavano dai 16.3 ai 22.7 Kg (media 19 Kg). Il flusso è stato misurato con una sonda impiantabile elettromagnetica sull'aorta ascendente. La pressione è stata misurata con un catetere con un manometro sulla punta introdotto dall'arteria femorale e portato nello stesso punto aortico in cui si trovava la sonda per il flusso al momento dell'esperimento. Un tipico esempio di misure simultanee di pressione e flusso in aorta, in condizioni standard, è mostrato nella tabella 3.
Tabella 3 - Esempi dati emodinamici in condizioni standard. Riprodotta da [10].
Cane 𝐇𝐇𝐇𝐇 𝐛𝐛𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬 /𝐦𝐦𝐬𝐬𝐦𝐦 𝐏𝐏𝐦𝐦 𝐦𝐦𝐦𝐦𝐇𝐇𝐦𝐦 𝐂𝐂𝐂𝐂 𝐦𝐦𝐫𝐫/𝐬𝐬 𝐇𝐇 𝐦𝐦𝐦𝐦𝐇𝐇𝐦𝐦 ∙ 𝐦𝐦𝐫𝐫−𝟏𝟏∙ 𝐬𝐬 𝐂𝐂𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏 𝐦𝐦𝐫𝐫 𝐦𝐦𝐦𝐦𝐇𝐇𝐦𝐦⁄ 1 153±3.3 104±2.9 20.2±0.5 5.17±0.21 0.197±0.005 2 130±6.5 56±7.9 24.7±0.7 2.27±0.32 0.176±0.009 3 100±3.9 73.4±3.8 21.9±1.0 3.38±0.15 0.149±0.009 4 129±6.0 67.8±2.8 17.3±0.5 3.92±0.18 0.135±0.004 5 149±0.7 90.6±15 18.4±0.8 4.92±0.77 0.157±0.024 6 85.1±4.1 85.7±1.5 19.7±0.8 4.40±0.25 0.247±0.005 7 115±2.6 82.5±1.8 15±0.3 5.51±0.82 0.112±0.002 41
Pressione e flusso in aorta sono stati anche misurati in condizioni differenti. L'aorta addominale e toracica sono state occluse da un palloncino gonfiabile in quattro posizioni: nella triforcazione aortica (A), tra la triforcazione ed il diaframma (B), nel diaframma (C) e al livello dell'aorta toracica prossimale discendente (D). Le posizioni delle occlusioni sono mostrate schematicamente in figura 19.
Figura 19 - Rappresentazione schematica di aorta e delle posizioni di occlusione Riprodotta da [10].
Lo scopo delle occlusioni aortiche era quello di aumentare le riflessioni d'onda e modificare la topologia dei siti di origine di queste. La complianza è una grandezza che dipende non linearmente dalla pressione a causa delle proprietà elastiche non lineari della parete dei vasi arteriosi. In un range di pressioni fisiologico la complianza decresce all'aumentare della pressione. Tenendo conto della dipendenza della complianza dalla pressione, è stato considerato il valore della complianza stimata col PPM alla pressione media (𝑃𝑃𝑚𝑚) sull'intero ciclo cardiaco. La complianza stimata col DTM è invece considerata alla pressione media della parte diastolica della forma d'onda (𝑃𝑃𝑎𝑎𝑣𝑣,𝑑𝑑𝑖𝑖𝑎𝑎𝑑𝑑𝑑𝑑) sul quale la funzione monoesponenziale del decadimento è aggiustata in accordo col tempo di decadimento e della corrispondente complianza 𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑚𝑚 (12). Questo è illustrato schematicamente in figura 20.
Figura 20 - Tipica forma d'onda di pressione in condizioni standard. Riprodotta da [10].
Si è scelto di applicare il DTM sull'ultimo terzo di impulso. Sono stati analizzati 78 cicli cardiaci (n=78 cicli), 46 dei quali in condizioni standard (rappresentati dal simbolo X) e i restanti con una occlusione dell'aorta (A: n=6; B: n=11; C: n=6; D: n=9; riferimento a figura 19). Un grafico cumulativo mostra il paragone tra la complianza stimata col PPM (𝐶𝐶𝑝𝑝𝑝𝑝𝑚𝑚) e la complianza stimato col DTM (𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑚𝑚) per tutti i battiti sia in condizioni standard che in presenza di occlusioni (figura 21).
Figura 21 - Paragone tra complianza stimata con il DTM e con il PPM, stimata per tutti i cani. Riprodotta da [10].
Le figure seguenti mostrano invece, rispettivamente, la complianza stimata con il DTM e il PPM e i valori pressori medi sul periodo di diastole 𝑃𝑃𝑎𝑎𝑣𝑣,𝑑𝑑𝑖𝑖𝑎𝑎𝑑𝑑𝑑𝑑 e sull'intero ciclo cardiaco, sempre nei casi sopracitati (X senza occlusioni, A-D in presenza di occlusioni).
Figura 22 - Complianza stimata con il PPM e con il DTM (preesente anche indicazione dell'errore standard). Riprodotta da [10].
Figura 23 - Pressione media della porzione diastolica e pressione media. Riprodotta da [10].
La Tabella 4 fornisce i parametri emodinamici e i valori di complianza con e senza le occlusioni aortiche.
Tabella 4 - Parametri emodinamici in condizioni standard e in presenza di occlusioni . Riprodotta da [10]. Tipo 𝐦𝐦 𝐇𝐇 𝐦𝐦𝐦𝐦𝐇𝐇𝐦𝐦 ∙ 𝐦𝐦𝐫𝐫−𝟏𝟏∙ 𝐬𝐬 𝐏𝐏𝐦𝐦 𝐦𝐦𝐦𝐦𝐇𝐇𝐦𝐦 𝐂𝐂𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏𝐏 𝐦𝐦𝐫𝐫 𝐦𝐦𝐦𝐦𝐇𝐇𝐦𝐦⁄ 𝐏𝐏𝐬𝐬𝐚𝐚,𝐝𝐝𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬 𝐦𝐦𝐦𝐦𝐇𝐇𝐦𝐦 𝐂𝐂𝐃𝐃𝐃𝐃𝐏𝐏 𝐦𝐦𝐫𝐫/𝐦𝐦𝐦𝐦𝐇𝐇𝐦𝐦 A 6 4.0±0.4 72±6.7 0.170±0.020 62±81 0.172±0.023 B 11 5.3±0.5 96±5.6 0.147±0.013 77±7.8 0.160±0.017 C 6 6.0±0.9 104±10 0.119±0.013 84±11.1 0.127±0.015 D 9 6.0±0.8 102±7.5 0.100±0.007 78±8.6 0.112 ±0.013 X 46 4.2±0.2 81±3.3 0.169±0.007 67±3.6 0.186±0.010
La complianza decresce quando la posizione di occlusione si sposta più prossimalmente. Ma anche al sito più prossimale (D), la complianza è ancora al 60% del proprio valore originale. Questo mostra che l'aorta prossimale da il contributo maggiore della complianza arteriosa totale. La complianza arteriosa è significativamente diversa tra la condizione standard (X) e i casi con occlusioni a C e D, ma non ad A e B. La complianza totale arteriosa stimata col PPM è sempre un po' più bassa della complianza stimata col DTM. Le stime per gli interventi A-D, comuque, non sono molto diverse. Parte della differenza delle stime ottenute coi metodi PPM e DTM può essere attribuita alla dipendenza della complianza dalla pressione. La figura mostra i valori medi di 𝑃𝑃𝑚𝑚 e 𝑃𝑃𝑎𝑎𝑣𝑣,𝑑𝑑𝑖𝑖𝑎𝑎𝑑𝑑𝑑𝑑 per condizioni controllate e occlusioni aortiche. In assenza di
occlusioni 𝑃𝑃𝑚𝑚 era 80.9+-3.32 mmHg, e la 𝑃𝑃𝑚𝑚 usata nel DTM era 67.1+-3.6 mmHg. La 𝑃𝑃𝑚𝑚 era significativamente aumentata a confronto con il caso X solo per le occlusioni B,C e D. Per l'occlusione iliaca (gruppo A) la 𝑃𝑃𝑚𝑚 decresce lentamente (78+-6.8 mmHg), ma la differenza con il caso X non era significante. Come previsto, la differenza tra 𝑃𝑃𝑚𝑚 e 𝑃𝑃𝑎𝑎𝑣𝑣,𝑑𝑑𝑖𝑖𝑎𝑎𝑑𝑑𝑑𝑑 aumenta spostandosi dai siti di occlusione dell'aortaverso al cuore a causa di una perdita di capacità e aumento delle riflessioni d'onde. La dipendenza dalla pressione della complianza può essere provata in condizioni standard, in cui sono disponibili più misure indipendenti, in figura 24.
Figura 24 - Evidenzia possibili differenze sui campioni e la somiglianza dei valori dei due metodi proposti. Riprodotta da [10].
Si osserva che quando le complianze stimate dal PPM e dal DTM vengono riportate sulle loro pressioni corrispondenti 𝑃𝑃𝑚𝑚 e 𝑃𝑃𝑎𝑎𝑣𝑣,𝑑𝑑𝑖𝑖𝑎𝑎𝑑𝑑𝑑𝑑, giacciono su una singola curva. E' chiaro, tuttavia, che ogni cane ha la propria curva complianza- pressione. In questo particolare esempio, i cani 71 e 78 hanno curve simili complianza-pressione, mentre il cane 79 opera su una curva complianza- pressione completamente diversa. Questo rende il confronto tra animali difficile. La complianza media in condizioni standard stimata dal PPM era 0,169+-0,007 ml / mmHg. Con l'occlusione totale sull'arteria iliaca, la complianza totale rimane essenzialmente invariata (0.170+-0.020). Questo suggerisce che gli arti inferiori contribuiscono ben poco alla complianza totale. La complianza è diminuita progressivamente con lo spostarsi del sito di occlusione verso la posizione centrale. Quando l'aorta del cane è stata occlusa al livello dell'aorta discendente prossimale (punto D), la complianza si è ridotta da 0,169 ml / mmHg, in condizione standard, a 0,100 ml / mmHg, con una diminuzione del 41% in valore. Allo stesso tempo però, c'è stato un aumento della pressione media da 80,9 mmHg a 102,3 mmHg. Una buona stima di complianza con l'occlusione al punto D per Pm = 80,9 mmHg può essere ottenuta per interpolazione lineare dei dati misurati nei casi D e X. Questa fornisce un valore di complianza per tale valore pressorio di 0,11 ml/mmHg. Tale valore, confrontato con il caso X, permette di concludere che circa il 65% del contributo alla complianza totale è dato da aorta prossimale e nei vasi sanguigni della testa e degli arti superiori (risultati forniti da [10] ).