Effects of lung recruitment maneuvers on splanchnic organ perfusion during endotoxin-induced pulmonary arterial hypertension

Lung recruitment maneuvers (RMs), used to reopen atelectatic lung units and to improve oxygenation during mechanical ventilation, may result in hemodynamic impairment. We hypothesize that pulmonary arterial hypertension aggravates the consequences of RMs in the splanchnic circulation. Twelve anesthetized pigs underwent laparotomy and prolonged postoperative ventilation. Systemic, regional, and organ blood flows were monitored. After 6 h (= baseline), a recruitment maneuver was performed with sustained inflation of the lungs. Thereafter, the pigs were randomly assigned to group C (control, n = 6) or group E with endotoxin-induced pulmonary arterial hypertension (n = 6). Endotoxemia resulted in a normotensive and hyperdynamic state and a deterioration of the oxygenation index by 33%. The RM was then repeated in both groups. Pulmonary artery pressure increased during lipopolysaccharide infusion from 17 ± 2 mmHg (mean ± SD) to 31 ± 10 mmHg and remained unchanged in controls (P < 0.05). During endotoxemia, RM decreased aortic pulse pressure from 37 ± 14 mmHg to 27 ± 13 mmHg (mean ± SD, P = 0.024). The blood flows of the renal artery, hepatic artery, celiac trunk, superior mesenteric artery, and portal vein decreased to 71% ± 21%, 69% ± 20%, 76% ± 16%, 79% ± 18%, and 81% ± 12%, respectively, of baseline flows before RM (P < 0.05 all). Organ perfusion of kidney cortex, kidney medulla, liver, and jejunal mucosa in group E decreased to 65% ± 19%, 77% ± 13%, 66% ± 26%, and 71% ± 12%, respectively, of baseline flows (P < 0.05 all). The corresponding recovery to at least 90% of baseline regional blood flow and organ perfusion lasted 1 to 5 min. Importantly, the decreases in regional blood flows and organ perfusion and the time to recovery of these flows did not differ from the controls. In conclusion, lipopolysaccharide-induced pulmonary arterial hypertension does not aggravate the RM-induced significant but short-lasting decreases in systemic, regional, and organ blood flows.

von Willebrand factor-mediated platelet adhesion is critical for deep vein thrombosis in mouse models

Deep vein thrombosis (DVT) and its complication, pulmonary embolism, are frequent causes of disability and mortality. Although blood flow disturbance is considered an important triggering factor, the mechanism of DVT initiation remains elusive. Here we show that 48-hour flow restriction in the inferior vena cava (IVC) results in the development of thrombi structurally similar to human deep vein thrombi. von Willebrand factor (VWF)-deficient mice were protected from thrombosis induced by complete (stasis) or partial (stenosis) flow restriction in the IVC. Mice with half normal VWF levels were also protected in the stenosis model. Besides promoting platelet adhesion, VWF carries Factor VIII. Repeated infusions of recombinant Factor VIII did not rescue thrombosis in VWF(-/-) mice, indicating that impaired coagulation was not the primary reason for the absence of DVT in VWF(-/-) mice. Infusion of GPG-290, a mutant glycoprotein Ib?-immunoglobulin chimera that specifically inhibits interaction of the VWF A1 domain with platelets, prevented thrombosis in wild-type mice. Intravital microscopy showed that platelet and leukocyte recruitment in the early stages of DVT was dramatically higher in wild-type than in VWF(-/-) IVC. Our results demonstrate a pathogenetic role for VWF-platelet interaction in flow disturbance-induced venous thrombosis.

Fatal pulmonary embolism in a premature neonate after twin-to-twin transfusion syndrome

Thrombotic events are being increasingly recognized during the neonatal period. An infant girl was born at 29 weeks' gestation after a pregnancy complicated by twin-to-twin transfusion syndrome. After an initial uncomplicated clinical course, her oxygen requirement increased, which was interpreted as an early sign of bronchopulmonary dysplasia. At 3 weeks of age, she suddenly collapsed and died of severe pulmonary hypertension. At autopsy, multiple pulmonary artery emboli and several older renal vein thromboses were found. Results of genetic analyses of the infant and her family were negative for thrombophilia. Although embolism represents a frequent emergency in adults, fatal pulmonary embolism has never, to our knowledge, been described for premature infants. This case suggests that thrombotic events are underdiagnosed and that additional studies are needed to define infants at risk and optimal treatment strategies.

Inverse thermodilution with conventional pulmonary artery catheters for the assessment of cerebral, hepatic, renal, and femoral blood flow

Assessment of regional blood flow changes is difficult in the clinical setting. We tested whether conventional pulmonary artery catheters (PACs) can be used to measure regional venous blood flows by inverse thermodilution (ITD). Inverse thermodilution was tested in vitro and in vivo using perivascular ultrasound Doppler (USD) flow probes as a reference. In anesthetized pigs, PACs were inserted in jugular, hepatic, renal, and femoral veins, and their measurements were compared with simultaneous USD flow measurements from carotid, hepatic, renal, and femoral arteries and from portal vein. Fluid boluses were injected through the PAC's distal port, and temperature changes were recorded from the proximally located thermistor. Injectates of 2 and 5 mL at 22 degrees C and 4 degrees C were used. Flows were altered by using a roller pump (in vitro), and infusion of dobutamine and induction of cardiac tamponade, respectively. In vitro: At blood flows between 400 mL . min-1 and 700 mL . min-1 (n = 50), ITD and USD correlated well (r = 0.86, P < 0.0001), with bias and limits of agreement of 3 +/- 101 mL . min-1. In vivo: 514 pairs of measurements had to be excluded from analysis for technical reasons, and 976 were analyzed. Best correlations were r = 0.87 (P < 0.0001) for renal flow and r = 0.46 (P < 0.0001) for hepatic flow. No significant correlation was found for cerebral and femoral flows. Inverse thermodilution using conventional PAC compared moderately well with USD for renal but not for other flows despite good in vitro correlation in various conditions. In addition, this method has significant technical limitations.

Noninvasive electrocardiographic mapping for prediction of tachycardia mechanism and origin of atrial tachycardia following bilateral pulmonary transplantation

This is a case of atrial tachycardia 2 years after pulmonary transplantation. After excluding right atrial involvement, tachycardia origin was located in a scar region medial to the anastomosis of the left inferior pulmonary donor vein. Tachycardia mechanism was microreentry. Noninvasive electrocardiographic mapping performed before the ablation procedure matched with results of invasive Carto mapping and predicted both tachycardia mechanism and origin. We discuss arrhythmia mechanism found after pulmonary transplantation and benefit of noninvasive electrocardiographic mapping for procedure planning.

Pulmonary thromboembolism as cause of death on unenhanced postmortem 3T MRI

OBJECTIVES: To investigate unenhanced postmortem 3-T MR imaging (pmMRI) for the detection of pulmonary thrombembolism (PTE) as cause of death. METHODS: In eight forensic cases dying from a possible cardiac cause but with homogeneous myocardium at cardiac pmMRI, additional T2w imaging of the pulmonary artery was performed before forensic autopsy. Imaging was carried out on a 3-T MR system in the axial and main pulmonary artery adapted oblique orientation in situ. In three cases axial T2w pmMRI of the lower legs was added. Validation of imaging findings was performed during forensic autopsy. RESULTS: All eight cases showed homogeneous material of intermediate signal intensity within the main pulmonary artery and/or pulmonary artery branches. Autopsy confirmed the MR findings as pulmonary artery thrombembolism. At lower leg imaging unilateral dilated veins and subcutaneous oedema with or without homogeneous material of intermediate signal intensity within the popliteal vein were found. CONCLUSIONS: Unenhanced pmMRI demonstrates pulmonary thrombembolism in situ. PmMR may serve as an alternative to clinical autopsy, especially when consent cannot be obtained. KEY POINTS: • Postmortem MRI (pmMRI) provides an alternative to clinical autopsy • Fatal pulmonary thrombembolism (PTE) can now be diagnosed using postmortem MRI (pmMRI). • Special attention has to be drawn to the differentiation of postmortem clots.

Biochemical mechanisms involved in pulmonary hypo-alveolarization induced by peroxides contaminating parenteral nutrition in newborn guinea pig

La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.

Biochemical mechanisms involved in pulmonary hypo-alveolarization induced by peroxides contaminating parenteral nutrition in newborn guinea pig

La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.

Postmortem Demonstration of the Source of Pulmonary Thromboembolism: The Importance of the Autopsy

Periprostatic or paravaginal venous thromboses are rarely considered clinically as sites of clot origin in patients with pulmonary thromboembolism. The majority of emboli have been demonstrated to originate in the veins of the legs. This report raises awareness of pelvic vein thrombosis as a potential source of pulmonary embolism that is rarely considered or detected clinically, and which usually requires postmortem examination for recognition. It also reviews the possible routes emboli may take to reach the lungs.

Deep Venous Thrombosis (DVT) in Lower Extremity Amputation as Cause of Pulmonary Embolism

The authors describe the case of a 43-year-old man with a right-leg knee amputation performed 14 years prior. He presented to hospital with dyspnea. A pulmonary embolism was detected. A Doppler ultrasound test showed deep vein thrombosis (DVT), which affected the stump of the amputated limb. When a pulmonary embolism is detected in a patient with an amputated lower limb, an exploration of the stump should be performed to rule out this uncommon complication.

Renal angiomyolipoma with renal vein thrombosis: an incidental finding

A 66-year-old female with history of endometrioid endometrial carcinoma was admitted to our institution with abdominal and pelvic pain. A CT scan revealed a mass within the right upper kidney with a tumour thrombus that extended through the right renal vein up to the point of confluence with the inferior vena cava (IVC). The imaging features of the mass strongly suggested a diagnosis of renal angiomyolipoma (AML) with renal vein thrombosis. The patient was proposed an open radical right nephrectomy with right renal thrombectomy for histopathological confirmation of the diagnosis of AML with extension to the right renal vein and preventing complications such as potentially fatal pulmonary thromboembolism. The implantation of a temporary IVC filter before surgery was recommended.

Nurse-determined assessment of cardiac output. Comparing a non-invasive cardiac output device and pulmonary artery catheter: a prospective observational study.

Background The accurate measurement of Cardiac output (CO) is vital in guiding the treatment of critically ill patients. Invasive or minimally invasive measurement of CO is not without inherent risks to the patient. Skilled Intensive Care Unit (ICU) nursing staff are in an ideal position to assess changes in CO following therapeutic measures. The USCOM (Ultrasonic Cardiac Output Monitor) device is a non-invasive CO monitor whose clinical utility and ease of use requires testing. Objectives To compare cardiac output measurement using a non-invasive ultrasonic device (USCOM) operated by a non-echocardiograhically trained ICU Registered Nurse (RN), with the conventional pulmonary artery catheter (PAC) using both thermodilution and Fick methods. Design Prospective observational study. Setting and participants Between April 2006 and March 2007, we evaluated 30 spontaneously breathing patients requiring PAC for assessment of heart failure and/or pulmonary hypertension at a tertiary level cardiothoracic hospital. Methods SCOM CO was compared with thermodilution measurements via PAC and CO estimated using a modified Fick equation. This catheter was inserted by a medical officer, and all USCOM measurements by a senior ICU nurse. Mean values, bias and precision, and mean percentage difference between measures were determined to compare methods. The Intra-Class Correlation statistic was also used to assess agreement. The USCOM time to measure was recorded to assess the learning curve for USCOM use performed by an ICU RN and a line of best fit demonstrated to describe the operator learning curve. Results In 24 of 30 (80%) patients studied, CO measures were obtained. In 6 of 30 (20%) patients, an adequate USCOM signal was not achieved. The mean difference (±standard deviation) between USCOM and PAC, USCOM and Fick, and Fick and PAC CO were small, −0.34 ± 0.52 L/min, −0.33 ± 0.90 L/min and −0.25 ± 0.63 L/min respectively across a range of outputs from 2.6 L/min to 7.2 L/min. The percent limits of agreement (LOA) for all measures were −34.6% to 17.8% for USCOM and PAC, −49.8% to 34.1% for USCOM and Fick and −36.4% to 23.7% for PAC and Fick. Signal acquisition time reduced on average by 0.6 min per measure to less than 10 min at the end of the study. Conclusions In 80% of our cohort, USCOM, PAC and Fick measures of CO all showed clinically acceptable agreement and the learning curve for operation of the non-invasive USCOM device by an ICU RN was found to be satisfactorily short. Further work is required in patients receiving positive pressure ventilation.

When and how to treat pulmonary non-tuberculous mycobacterial diseases

Nontuberculous mycobacteria are ubiquitous environmental organisms that have been recognised as a cause of pulmonary infection for over 50 years. Traditionally patients have had underlying risk factors for development of disease; however the proportion of apparently immunocompetent patients involved appears to be rising. Not all patients culture-positive for mycobacteria will have progressive disease, making the diagnosis difficult, though criteria to aid in this process are available. The two main forms of disease are cavitary disease (usually involving the upper lobes) and fibronodular bronchiectasis (predominantly middle and lingular lobes). For patients with disease, combination antibiotic therapy for 12-24 months is generally required for successful treatment, and this may be accompanied by drug intolerances and side effects. Published success rates range from 30-82%. As the progression of disease is variable, for some patients, attention to pulmonary hygiene and underlying diseases without immediate antimycobacterial therapy may be more appropriate. Surgery can be a useful adjunct, though is associated with risks. Randomised controlled trials in well described patients would provide stronger evidence-based data to guide therapy of NTM lung diseases, and thus are much needed.