Advanced approaches for blood pressure regulation assessment. Application in a porcine model of cardiac arrest

Previous studies proved that the baroreceptor reflex (baroreflex) control of heart rate can be used for stratification of post-infarction population and, in general, cardiovascular diseases populations. The baroreflex can be assessed by different methods either invasive, by means of pharmacological manoeuvre, or non-invasive, i.e. in spontaneous conditions. Those methods provide the baroreflex estimate known as baroreflex sensitivity (BRS) expressed as ms/mmhg. Most of the studies that exploits BRS are focused mainly on acute myocardial infarction (AMI) and there are no important literature works which investigate the role of BRS during and immediately after cardiac arrest (CA). The analysis of the CA effects on the BRS could provide further knowledge about the mechanisms involved in the CV system response and thus paves the way for a more effective treatment. The present work is a prosecution of the published work of Ristagno et al. (2014). In particular, the objectives of this thesis are (1) to study the evolution of BRS after CA and following CPR as in previous studies and to verify if the recovery of CV stability and arterial blood pressure is accompanied by a recovery of BRS values in porcine model; (2) to verify if the BRS values and recovery are different in a pig group ventilated with a mixture gas composed by argon compared with a group ventilated with common procedure; (3) to investigate the causes of the BRS variations in response to CA and following CPR. All the estimators adopted in this study show a significant decrease of the baroreflex after cardiac arrest (CA). However, a partial recovery is obtained in the last hours of post resuscitation. On one hand, this result could be explained by an increase of the vagal stimulation with a faster dynamics of baroreflex which drives the baroreflex gain recovery and, on the other, this recovery trend could be enhanced by a reduction of the cardiac electric instability, which however remains sustained in post-resuscitation. The same analyses applied on the two groups (argon and control) do not show significant differences in any considered indexes.

Studi precedenti hanno dimostrato che il controllo della frequenza cardiaca da parte del riflesso barocettivo può essere impiegato per classificare la popolazione post-infarto e, in generale, quelle popolazioni affette da malattie cardiovascolari. L'attività barocettiva può essere valutata attraverso metodiche sia invasive, ossia per mezzo di farmaci, o non-invasive, ossia in condizioni spontanee. Questi metodi forniscono una stima dell'attività barocettiva misurata come sensitività di baroriflesso(BRS), che è espressa in ms/mmhg. Tuttavia, buona parte degli studi che utilizzano la BRS si concentrano sull'infarto miocardico (AMI) e non esistono studi di letteratura di significativa importanza, che investigano il ruolo della BRS durante e immediatamente dopo l'arresto cardiaco (CA). L'analisi degli effetti del CA sulla BRS potrebbe fornire un quadro più chiaro riguardo ai meccanismi coinvolti nella risposta del sistema cardiovascolare (CV) e quindi permettere di sviluppare un trattamento più efficace dei pazienti. Il presente lavoro si inserisce come prosecuzione del lavoro precedentemente pubblicato da Ristagno et al. (2014). In particolare, gli obiettivi di questa tesi sono: (1) studiare l'evoluzione della BRS dopo CA e nel successivo trattamento di CPR, come già fatto in maniera simile in precedenti studi, allo scopo di verificare il recupero della stabilità cardiovascolare e della pressione arteriosa è accompagnata da un recupero dei valori di sensitività barocettiva in un modello animale di suino; (2) verificare se i valori di BRS e il loro recupero sono differenti in un gruppo di animali ventilati con una miscela di argon rispetto ad un gruppo con ventilazione meccanica con una miscela standard; (3) investigare le cause delle variazioni della BRS in risposta al CA e al successivo trattamento di rianimazione. Tutti gli stimatori della sensitività barocettiva mostrano un decremento significativo dopo l'arresto cardiaco. Tuttavia viene osservato un parziale recupero nel periodo successivo alla CPR. Da un lato, questo risultato può essere spiegato con l'aumento della stimolazione vagale mostrato anche da una dinamica più veloce del baroriflesso e che permette un parziale recupero della BRS, ma, dall'altro, questo recupero parziale dei valori di BRS potrebbe essere anche favorito dalla riduzione dell'instabilità elettrica cardiaca, che rimane significativa anche dopo la rianimazione. Le stesse analisi applicate sui gruppi distintamente trattati con argon e controllo non hanno prodotto differenze significative in nessuno degli indici analizzati.