Analisi dei parametri emodinamici e del fenomeno di vascular decoupling durante lo sviluppo dello stato di shock settico

Sepsis and septic shock represent currently a primary clinical emergency at global level. This thesis focuses on the effects of such pathological conditions on the vascular system during the transition from the inflammatory phase to the shock development. The focus of this study is to evaluate how these pathologies affect the hemodynamic parameters and to study the peripheral vascular decoupling phenomenon, which is associated to an alteration on the waves propagation into the arterial tree. The aim is to assess whether the changes on the arterial tree, already studied and detected in late shock phase and after resuscitation, occur even during the phase of septic shock development and not a consequence of the shock itself. Nine pigs were considered in the study and divided in two groups: the control group (3 pigs) and the septic shock group (6 pigs), in which sepsis was induced by autologous fecis inoculation into the abdomen. Pressure waves signals were measured at three sampling sites, in the aorta and in the radial and femoral arteries. The hemodynamic indices were computed for each arterial blood pressure signal, in particular, the systolic arterial pressure (SAP), the diastolic arterial pressure (SAP), the pulse pressure (PP) and the heart period (HP). In addition, the time constant τ, representing the vascular mechanical properties according to the Windkessel model, was assessed by means of the method named Long Time Interval Analysis (LTIA). The time series of the hemodynamic indices were analysed both in the time and in the frequency domain. The analysis in the time domain confirms the typical trends observed in septic shock, such as hypotension, the compensatory mechanism of tachycardia, the phenomenon of PP inversion and the peripheral vascular decoupling. The spectral analysis underlies the decrease of the sympathetic nervous system regulation on the vascular system. In conclusion, the alterations in the arterial tree contributes to the shock development and are not consequences of the prolonged inflammation.

La sepsi e lo shock settico rappresentano attualmente un’importante emergenza sanitaria a livello mondiale. Il presente lavoro di tesi si focalizza sugli effetti di tali patologie sul sistema circolatorio nella transizione da fase infiammatoria all’entrata in shock. Lo scopo del presente lavoro è quello di valutare in tale transizione il cambiamento dei parametri emodinamici e il fenomeno del ‘peripheral vascular decoupling’, ossia un alterazione della propagazione dell’onda pressoria lungo l’albero arterioso, al fine di identificare se i cambiamenti già studiati e identificati nelle fasi di shock avanzato e dopo rianimazione siano correlati ai fenomeni che portano allo shock e non una sua diretta conseguenza. Lo studio è stato condotto su nove maiali, di cui sei hanno costituito il gruppo di shock settico, indotto tramite iniezione di feci autologhe nel peritoneo, e tre il gruppo di controllo. Sono stati misurati i valori di pressione con tre diverse misurazioni a livello aortico, femorale e radiale, da cui sono stati ricavati gli andamenti degli indici emodinamici, quali pressione arteriosa sistolica (SAP), pressione arteriosa diastolica (DAP), pressione pulsatoria (PP) e periodo cardiaco (HP). La costante temporale τ, rappresentativa delle proprietà meccaniche dei vasi, è stata inoltre calcolata tramite il metodo recentemente proposto e denominato Long Time Interval Analysis (LTIA) e che si basa sul modello di Windkessel. II parametri sono stati sottoposti ad un’analisi sia nel dominio del tempo sia nel dominio delle frequenze. L’analisi dei trend dei parametri emodinamici evidenzia l’innescarsi già in fase di ingresso in shock dei meccanismi tipici dello shock, quali ipotensione, meccanismi compensativi come la tachicardia e il delinearsi del fenomeno di inversione della pressione pulsatoria associata al peripheral vascular decoupling. L’analisi spettrale evidenzia la riduzione della regolazione del sistema nervoso autonomo simpatico nella regolazione dei vasi. In conclusione, le alterazioni dell’albero arterioso concorrono allo svilupparsi della condizione di shock.