Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Eks Vivo Porcine eksperimentell modell for å studere og undervise lungemekanikk

Published: April 19, 2024 doi: 10.3791/64850

Summary

Vi presenterer en ex vivo gris lungemodell for demonstrasjon av lungemekanikk og alveolære rekrutteringsmanøvrer for undervisningsformål. Lungene kan brukes i mer enn ett døgn (opptil fem dager) med minimale endringer i lungemekaniske variabler.

Abstract

Mekanisk ventilasjon er mye brukt og krever spesifikk kunnskap for forståelse og ledelse. Helsepersonell på dette feltet kan føle seg utrygge og mangle kunnskap på grunn av mangelfulle opplærings- og undervisningsmetoder. Derfor er målet med denne artikkelen å skissere trinnene som er involvert i å generere en ex vivo svinelungemodell som skal brukes i fremtiden, for å studere og undervise lungemekanikk. For å generere modellen ble fem svinelunger forsiktig fjernet fra thorax etter retningslinjer fra Dyreforskningsetisk komité med tilstrekkelig forsiktighet og ble koblet til den mekaniske ventilatoren gjennom en trakealkanyle. Disse lungene ble deretter utsatt for den alveolære rekrutteringsmanøveren. Respirasjonsmekanikkparametere ble registrert, og videokameraer ble brukt til å innhente videoer av lungene under denne prosessen. Denne prosessen ble gjentatt i fem påfølgende dager. Når de ikke ble brukt, ble lungene oppbevart i kjøleskap. Modellen viste forskjellig lungemekanikk etter alveolær rekrutteringsmanøver hver dag; Ikke å bli påvirket av dagene, bare av manøveren. Derfor konkluderer vi med at ex vivo lungemodellen kan gi en bedre forståelse av lungemekanikk og dens effekter, og til og med av den alveolære rekrutteringsmanøveren gjennom visuell tilbakemelding i alle stadier av prosessen.

Introduction

Mekanisk ventilasjon (MV) er mye brukt i intensivavdelinger (ICU) og kirurgiske sentre. Overvåkingen er viktig for å gjenkjenne asynkroner og forhindre skader for alle pasienter, spesielt når pasienten har alvorlige lungeskader 1,2,3,4,5,6. Overvåking av respiratorisk mekanikk kan også bidra til den kliniske forståelsen av sykdomsprogresjonen og terapeutiske anvendelser, for eksempel bruk av positivt endeekspiratorisk trykk (PEEP) eller alveolær rekrutteringsmanøver (ARM). Imidlertid krever bruken av disse teknikkene en dyktig forståelse av kurver og grunnleggende lungemekanikk 3,4.

Studenter, beboere og medisinske fagfolk føler seg usikre på MV-ledelsen, fra å slå på ventilatoren og innledende justeringer til å overvåke platå og kjøretrykk, og denne usikkerheten er forbundet med mangel på kunnskap og tilstrekkelig tidligere opplæring 7,8,9,10. Vi observerte at fagfolk som deltok i simuleringer og brukte en lungemodell rapporterte større tillit, forståelse av parametrene og forståelse av komponentene i lungemekanikk 8,11,12.

Modeller for å studere og trene MV med testlunger, belg og stempler kan simulere forskjellige trykk og volumer, samt forskjellige lungemekaniske forhold 13,14,15. Beregnings- og programvaremodeller bidrar også til studiet av kardiopulmonal interaksjon ved å generere simuleringer som kan brukes til å lære prinsippene for MV11 til helsepersonell16,17.

Mens beregningsmodeller kan by på vanskeligheter med å representere lungehysterese16, kan modeller med testlunge og belg 13,14,15 produsere trykk-volumkurver som ligner på den fysiologiske kurven og demonstrere lungedynamikk. Som en fordel presenterer ex vivo svinelunge lignende anatomi til mennesker18, og produserer også MV-kurver, lungehysterese og gir visuell tilbakemelding av lungene inne i akrylboksen under lungemekanikkanalysen. Visuelle modeller er viktige og kan bidra til å forstå komponenter og konsepter som er vanskelige å forestille seg. Ex vivo lungemodeller representerer således en praktisk måte å undervise på.

Studier med ex vivo svin lunger, som de på MV med positivt og negativt trykk 19,20,21, analyse av aerosolfordeling22,23, pediatriske simuleringer24 og lungeperfusjon25 kan forbedre kunnskapen om MV. Nylige studier som analyserer modeller i positivt og negativt trykk har vist at positivtrykksventilasjon kan føre til brå rekruttering med større lokal deformasjon, større distensjon, hysteresekurveforskjeller og mulige vevslesjoner sammenlignet med undertrykkstrykk 19,20,21. Likevel er positivtrykksmodeller nødvendige fordi pasientene er under positivt press under MV-trykk 19,20,21. Utviklingen av en lungemodell for prekliniske studier åpner muligheter for ny forskning og applikasjoner, inkludert MV undervisning og opplæring.

Her presenterer vi en ex vivo svinelungemodell for studie- og opplæringsformål. Vårt primære mål er å beskrive trinnene for generering av denne ex vivo svinelungemodellen under positivt trykk MV. Det kan brukes i fremtiden for å studere og lære lungemekanikk.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Protokollen er godkjent av Animal Research Ethics Committee ved vår institusjon (protokoll nr. 1610/2021).

1. Anestesi og dyreforberedelse

  1. Først plasserer dyret på en skala og kontrollerer vekten for å justere medisiner og sedasjon som er nødvendig for prosedyren.
  2. Administrer ketamin 5 mg/kg og midazolam 0,25 mg/kg intramuskulært.
  3. Punkter den marginale ørevenen med et 20 G venekateter og administrer intravenøs propofol (5 mg/kg) for anestesiinduksjon.
  4. Administrer 3 ml heparin intravenøst inn i tilgangen til den marginale ørevenen for å hjelpe til med kardiopulmonal ekstraksjon og perfusjon.
  5. Etter anestesi, utfør orotracheal intubasjon med en 6,5 mm orotracheal kanyle (OTC) og fikser OTC med tape, slik at den er fast festet for å unngå forskyvning under prosedyren.
    MERK: Sedasjonsdybden kontrolleres ved å overvåke hemodynamiske parametere og bruke en gassanalysator, som gjennomsnittlig arterielt trykk, hjertefrekvens og inspirert/utløpt isofluran konsentrasjon.

2. Intraoperativ mekanisk ventilasjon

  1. Koble dyret via OTC til MV, og oppretthold sedasjonen med 1,5 % isofluran ved 50 % av den inspiratoriske fraksjonen av oksygen (FiO2) og fentanyl 10 mikrogram / kg bolus + 10 mikrogram / kg / time kontinuerlig infusjon.
    1. Trykk på skjermbildet for mekanisk ventilator og velg volumkontrollert ventilasjon (VCV), velg tidevannsvolumknappen (TV) og vri rullehjulet til tidevannsvolumverdien tilsvarer 8 ml/kg.
    2. Trykk på skjermen for mekanisk ventilator. Velg FiO2 og vri rullehjulet til verdien på 50% er nådd.
    3. Trykk på skjermbildet for mekanisk ventilator og velg respirasjonsfrekvens (RR). Drei hjulet til det når den ideelle verdien for å opprettholde en utløpt CO2 på 35-45 mmHg målt ved kapnografi koblet til den mekaniske ventilatoren.
      MERK: Sedasjonsdybden kontrolleres ved å overvåke hemodynamiske parametere og bruke en gassanalysator, slik som gjennomsnittlig arterielt trykk, hjertefrekvens og inspirert/utløpt isofluran konsentrasjon.

3. Vevsdisseksjon og OTC-utveksling

  1. Lag et medialt sternalt snitt fra 2 cm over manubrium til 2 cm under xiphoidprosessen i brystbenet for å få tilgang til thoraxhulen. Plasser ribbetrekkerne, og utvid synsfeltet under prosedyren.
  2. Bruk en skalpell til å lage et horisontalt trakealsnitt på høyden av cricoid brusk (bare ved de første trakealringene) bred nok til å introdusere en ny trakealkanyle.
  3. Deflate OTC mansjetten som er inne i luftveiene og trekk sakte for å fjerne den. I mellomtiden setter du den nye OTC inn i snittet i luftrøret etter å ha fjernet den gamle OTC. Lekkasje kan oppstå på grunn av at den deflaterte mansjetten opphører ved reposisjonering av den nye OTC-en.
  4. Blås opp den nylig innsatte luftrørsmansjetten ved å koble en 20 ml sprøyte til pilotballongen. Sprøyten leverer luft under trykk og blåser opp pilotballongen og mansjetten. Når mansjetten er oppblåst, fjern sprøyten.
  5. Bind den nye trakealkanylen direkte til luftrøret med 2-0 polyester for å forhindre lekkasje og bevegelse mens du plasserer lungen i ventilasjonsboksen for pleksiglass.
  6. Med skalpellen, dissekere vevet for å fjerne kardiopulmonale organer fra thoraxen.

4. Avliving av dyr

  1. Øk isofluran konsentrasjonen til 5% og administrer 10 ml 19,1% kaliumklorid. Deretter kontrollerer du fraværet av vitale tegn.
    MERK: Denne prosedyren ble utført i henhold til National Institutes of Health Guide for pleie og bruk av laboratoriedyr.

5. Kardiopulmonal ekstraksjon

  1. Etter eutanasi, dissekere luftveiene ligament å fjerne lungene.
  2. Etter vevsdisseksjonen, klem OTC med passende Kelly-tang i slutten av inspirasjonen, og hold lungene oppblåst.
  3. Koble OTC fra den mekaniske ventilatoren, men hold den fastklemt.
  4. Seksjon aortaarterien, plasser aspiratoren inne i thoraxhulen for å fjerne ekstravasert blod, opprettholde visualisering av hulrommet mens du fullfører disseksjonene, og frigjør organene som skal fjernes fra thoraxhulen.
    MERK: Det nedre lungeligamentet bør frigjøres forsiktig for å unngå lungeskader.
  5. Fjern hjertet og lungen fra brystkassen med OTC klemmet, uten å skille dem, og legg dem på et brett.

6. Kardiopulmonal forberedelse

  1. Med lungen på et brett, kanylere lungearterien med et storboret enkeltlumenkateter og koble det til infusjonssettet for kontinuerlig administrering av 2000 ml kald 0,9% saltoppløsning (SS) eller til klar væske strømmer fra aorta.
    MERK: SS skal administreres med normal hastighet, unngå å klemme den intravenøse (IV) posen.
  2. Etter å ha fjernet strømmen, sutur aortaarterien med 2-0 polyester og administrer ytterligere 100 ml 0,9% SS. Lukk kateterutløpet med ett lumen, da væsken vil forbli inne til slutten av forsøket.
  3. Unclamp OTC, merk at lungene vil deflate og forbli lukket, klar til å motta MV og ARM.

7. MV inne i en akrylboks

  1. Etter klargjøring, åpne akrylboksen og plasser lungene vertikalt inne i esken. Før OTC gjennom hullet i lokket og koble trakealkanylen til den mekaniske ventilatoren.
    MERK: Forsikre deg om at trakealkanylen er godt festet i luftrøret.
  2. Velg Start ventilasjon-knappen .
    1. Trykk på skjermbildet for mekanisk ventilator og velg den mekaniske ventilatoren for VCV.
    2. Trykk på skjermbildet for VCV-modusinnstillinger, og velg TV-knappen , vri hjulet til det når verdien på 6 ml / kg. Gjør det samme for å justere PEEP til 5 cm H2O, FiO2 til 21 %, RR til 15 pust per minutt og inspiratorisk pausetid til 10 %.

8. ARM

  1. For å starte rekrutteringen, øk PEEP fra 5 cm H2O til 6 cm H2O og øk den deretter trinnvis trinn for trinn på 2 cm H2O til du når 14 cm H2O.PEEP økes ved hjelp av skjermknappen under PEEP-verdien som vises på skjermen. Snu hjulet for å øke verdien.
    1. For hvert PEEP skriver du ned topptrykket, platåtrykket, dynamisk samsvar og luftveismotstandsverdiene som vises på den mekaniske ventilatorskjermen. Skriv ned drivtrykket, som er platåtrykkverdien minus PEEP-verdien justert på det tidspunktet.
  2. Etter å ha nådd 14 cm H2O, reduser PEEP i trinnvise reduksjoner på 2 cm H2O til du når 6 cm H2O, og reduser den deretter til 5 cm H2O. PEEP reduseres ved hjelp av skjermknappen under PEEP-verdien som vises på skjermen. Drei hjulet for å redusere verdien.
    1. For hvert PEEP skriver du ned topptrykket, platåtrykket, dynamisk samsvar og luftveismotstandsverdiene som vises på den mekaniske ventilatorskjermen. Skriv ned drivtrykket, som er platåtrykkverdien minus PEEP-verdien justert på det tidspunktet.
      MERK: Oppretthold hver PEEP-verdi i 10 minutter under intervallet og i 5 minutter ved hvert trinn under reduksjonen.

9. Kardiopulmonalt vedlikehold

  1. På slutten av rekrutteringsfasen, klem forsiktig trakealkanylen med klemmen under inspirasjon, og hold lungene oppblåst. Åpne akrylboksen.
  2. Fjern lungene fra akrylboksen og legg dem forsiktig i en glassbeholder.
    MERK: Forsikre deg om at trakealkanylen er godt festet i luftrøret.
  3. Hell 500 ml 0,9% SS.
  4. Oppbevar den i kjøleskapet i en plastinnpakket glassbeholder ved en temperatur på 2 til 8 °C i 24 timer.
  5. Gjenta trinn 7, 8 og 9 i fem påfølgende dager.

Figure 1
Figur 1: Flytskjema for studien. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Vi brukte fem hunngriser på mellom 23,4-26,9 kg og fulgte beskrevet protokoll for kardiopulmonal ekstraksjon og lungemekanikkanalyse. Vår intensjon er at modellen er nyttig for studiet av lungemekanikk ved å analysere topptrykk, platåtrykk, motstand, drivtrykk og dynamiske compliancevariabler samlet direkte fra den mekaniske ventilatorskjermen. Modellflytskjemaet er vist i figur 1.

Lungene ble analysert i fem påfølgende dager, og gjentok hele prosessen beskrevet i punktene 7.2, 8.1, 8.2, 9.1, 9.2 og 9.3 i protokollen. Vi forsøkte å vise hvordan lungevariabler oppførte seg før og etter rekruttering og å verifisere varigheten av ex vivo lungemodellen i den etablerte perioden.

Signifikante forskjeller (p < 0,05) ble observert for alle variabler mellom pre- og post-ARM. Topptrykket, platåtrykket (figur 2) og drivtrykket (figur 3) avtok etter manøveren (p = 0,0005), mens dynamisk compliance (p = 0,0007) økte (figur 4), noe som viser åpne kollapsede alveoler og økning i lungeområdet. Resistensen (figur 5) økte også etter rekruttering (p = 0,0348). Ingen av variablene var signifikant påvirket av dagen.

Basert på disse resultatene viste vi at modellen er effektiv i å demonstrere visuelle lungemekanikkendringer gjennom ARM (figur 6) og i å studere og undervise lungemekanikk (figur 7). I tillegg viste vi at modellen kan brukes i minst fem sammenhengende dager. Siden vi ikke evaluerte modellen utover denne perioden, kan vi ikke bekrefte lungemodellens endelige varighet.

Figure 2
Figur 2: Trykk. (A) Topptrykk. Pre-ARM Ppeak varierte fra 21 ± 3,2 til 23 ± 2,3 cmH2O, mens post-ARM Ppeak varierte mellom 9 ± 0,6 og 12,6 ± 1,4 cmH2O i de fem lungene. Toveis statistisk analyse av ANOVA ble brukt til å beregne p-verdien på 0,0005, som ble vurdert som signifikant. (B) Platåtrykk. Pre-ARM Pplateau varierte fra 21 ± 3,2 til 22 ± 2,3 cmH2O, mens post-ARM Pplateau varierte mellom 8,8 ± 0,4 og 11,6 ± 1,6 cmH2O i de fem lungene. Toveis statistisk analyse av ANOVA ble brukt til å beregne p-verdien på 0,0005, som ble vurdert som signifikant. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: Kjøretrykk. Kjøretrykket før ARM varierte fra 16 ± 3,2 til 17 ± 2,3 cmH2O, mens kjøretrykket etter ARM varierte mellom 3,8 ± 0,4 og 6,6 ± 1,6 cmH2O i de fem lungene. Toveis statistisk analyse av ANOVA ble brukt til å beregne p-verdien på 0,0005, som ble vurdert som signifikant. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4: Dynamisk samsvar. Pre-ARM dynamisk compliance varierte fra 9,1 ± 1,2 til 10,2 ± 2,6 ml/cmH2O, mens post-ARM dynamisk compliance varierte mellom 23,6 ± 3,5 og 43,8 ± 11,3 ml/cmH2O i de fem lungene. Toveis statistisk analyse av ANOVA ble brukt til å beregne p-verdien på 0,0007, som ble vurdert som signifikant. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 5
Figur 5: Motstand. Pre-ARM-motstanden varierte fra 1,4 ± 1,0 til 7 ± 3,2 cmH2O / L / seg, mens motstanden etter ARM varierte mellom 2,4 ± 0,4 og 6,6 ± 5,1 cmH2O / L / seg i de fem lungene. Toveis statistisk analyse av ANOVA ble brukt til å beregne p-verdien på 0,0348, som ble vurdert som signifikant. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 6
Figur 6: Lungemodell. (A) Lunge med PEEP på 5 cm. (B) Lunge med PEEP på 6 cm. (C) Lunge med PEEP på 8 cm. (D) Lunge med PEEP på 10 cm. (E) Lunge med PEEP på 12 cm. (F) Lunge med PEEP på 14 cm. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 7
Figur 7. Mekaniske ventilasjonskart. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Den beskrevne protokollen er nyttig for å produsere en ex vivo svin lungemodell under positivt trykk MV. Den kan brukes til å studere og undervise lungemekanikk gjennom visuell tilbakemelding fra lungene under rekruttering og analyse av kurver og verdier projisert på enhetsskjermen. For å oppnå dette resultatet er det nødvendig med pilotstudier for å forstå oppførselen til lungene utenfor brystkassen og for å identifisere behovet for tilpasninger.

Vi identifiserte at det kritiske punktet var dannelsen av bobler, fistler og lesjoner i pleura som ble visualisert ved tilkobling av den mekaniske respiratoren, med forskjell mellom inspirert og utgått TV og endringer i volumkurven. Dermed var en av de første protokollmodifikasjonene å bruke en bred kirurgisk åpning av thoraxen, med membransnitt i begynnelsen av prosedyren under disseksjon av kardiopulmonale organer, noe som kan forbedre visualiseringen av strukturene og bidra til forsiktig frigjøring av det nedre lungebåndet, opprettholde lungeintegritet. Videre viste manuell oppblåsing av pilotlungene etter at strukturene ble dissekert at denne oppblåsningen overskrider trykkgrensene og bidrar til dannelse av blemmer og fistler. Noen studier ved bruk av ex vivo lunger presenterte muligheten for å bruke fibrinlim for lekkasjer, med positive resultater; Selv om vi ikke brukte denne tilnærmingen i studien, kan det være et alternativ å forbedre modellen26,27. Et annet relevant poeng er at lungene ble fjernet og fullstendig deflatert i pilotstudien, slik at de kollapset totalt fra organforberedelse til MV-initiering, noe som gjorde det vanskelig å åpne lungene for MV og økte muligheten for fisteldannelse. Derfor begynte vi å klemme OTC og holde lungene oppblåst under disseksjonen til SS ble administrert. Etterpå ble OTC frigjort, deflatert og koblet lungene til den mekaniske ventilatoren for å starte ARM, og en analyse av lungemekanikk ble utført for å demonstrere lungehysteresekurven. Dette kompromitterte ikke lungerekruttering eller analyse av lungemekanikk fordi bedøvede pasienter har atelektase og redusert lungecompliance selv under MV 28,29,30,31.

I pilotstudien ble et initial PEEP på 5 cm H2O brukt og økt i trinn på 5 cm H2O opp til 25 cm H 2 O32,33. Topp- og platåtrykket nådde imidlertid verdier over henholdsvis 40 og 30 cmH2O, med fisteldannelse. Dermed ble det utført en gradvis økning i trinn på 2 cmH2O, for bedre å analysere trykkets oppførsel over tid og for å forstå PEEP-grensene i vår ex vivo lungemodell. Det var ingen forskjell i dødelighet mellom vedvarende og inkrementell inflasjon, men inkrementell inflasjon er den mest brukte og kan lette den trinnvise analysen av lungemekanikk34. Når det gjelder bruk av undertrykk 20,21, ble modellen kun testet under positivt trykk fordi pasienter på MV utsettes for positivt trykk. Vi utelukker ikke bruk av undertrykk i fremtiden, men det vil kreve endringer i akrylkassen.

Litteraturen presenterer noen modeller produsert med en testlunge, stempler og en ex vivo modell13,14 som ble plassert i hermetisk forseglede bokser som simulerte brystkassen. Vår modell ble plassert i en konvensjonell akrylboks, som til tross for å redusere muligheten for å påføre undertrykk, kan lette produksjonen av modellen. En annen modell produsert for prekliniske studier18 ligner vår, men lungene ble plassert horisontalt mens våre ble opprettholdt vertikalt, og mottok tyngdekraften uten støtte fra organene og brystkassen. Disse lungene ble brukt under eksperimenter innen 48 timer etter eutanasi 18,19,20,21,35. Vår modell ble brukt i totalt 120 timer, og ble holdt ved en temperatur på 2-8 ° C i løpet av 24 timer av forsøket, og viser de positive resultatene beskrevet i den representative resultatdelen.

Gapet i undervisning og opplæring ble ikke adressert i dette første øyeblikket, men modellen er effektiv for å analysere lungemekanikk og kan brukes som et verktøy for forskning og undervisning. I tillegg tok vi ikke sikte på å studere perfusjonsløsninger, men på samme måte som vi infiserte SS i trinn 6.1, kan perfusjons- og preserveringsløsninger brukes, noe som åpner nye muligheter for studier med samme modell presentert.

Denne teknikken har noen begrensninger: 1) kunnskap om dyrs anatomi for å sikre at lungene fjernes riktig; 2) modellen ble ikke evaluert utover fem dager; 3) modellen synes å være hensiktsmessig for undervisning i ventilasjon, men er ikke testet i undervisningssammenheng; 4) Det er en dyremodell, så det er viktig å vurdere dens anvendelighetsbegrensninger hos mennesker.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne oppgir ingen interessekonflikter.

Acknowledgments

Vi takker alle kolleger og fagfolk som bidro til og støttet konstruksjonen av denne ex vivo svinelungemodellprotokollen.

Denne studien hadde ingen finansieringskilder.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
0.9% Saline solution 2500ml
Anesthesia machine - Primus Drager REF 8603800-18 Anesthesia work station used in the procedure
Aspirator For blood aspiration from thorax
Bedside Monitor - Life Scope Nihon Kohden BSM-7363 Multiparameter monitor used during the procedure
Bonney Tissue Forceps Any tissue forceps is suitable
Disposable scalper, #23 Any scalper is suitable
Disposable syringe needles, 18G x 1 1/2", 23G x 1" BD 302814 Widely available
Disposable syringes, 10ml Widely available
Electrosurgical unit - SS-501 WEM For cutting and coagulation during thorax incision
Fentanyl 10 mcg/kg bolus + 10 mcg/kg/hour continuous infusion
Finochietto retractor Any finochietto retractor is suitable
heparin 3ml
Infusion set Any infusion set is suitable
Isoflurane 1.5%
Kelly Forceps Curved Any kelly forceps is suitable
Ketamine 5mg/kg
Lactated Ringer solution 500ml
Mechanical ventilator - Servo I Maquet REF 6449701 Mechanical ventilator used in the procedure
Metzenbaum Scissor (Straight and curved) Any metzenbaum scissor is suitable
Midazolam 0.25mg/kg
Orotracheal intubation cannula, #6.5 Rusch 112282 Widely available
Plexiglass Custom made plexiglass box: 30x45x60cm
Polyester suture, 2-0 Widely available
Potassium choride 10 ml, 19.1% potassium chloride.
propofol 5mg/kg
Three way stopcock Widely available
Venous catheter, G20 x 1" BD 38183314 Widely available

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Roberto, C., Carvalho, R., Toufen Jr, C., Franca, S. A. Mechanical Ventilation: Principles, graphic analysis and ventilation modalities. Jornal Brasileiro de Pneumologia. 33 (2), 54-55 (2007).
  2. Barbas, C. S. V., et al. Brazilian recommendations for mechanical ventilation 2013. Part I. Revista Brasileira de Terapia Intensiva. 26 (2), 89-121 (2014).
  3. Walter, J. M., Corbridge, T. C., Singer, B. D. Invasive mechanical ventilation. Southern Medical Journal. 111 (12), 746-753 (2018).
  4. Faustino, E. A. Concepts and monitoring of pulmonary mechanics in patients under ventilatory support in the intensive care unit. Revista Brasileira de Terapia Intensiva. 19 (2), 161-169 (2007).
  5. Holanda, M. A., Vasconcelos, R. S., Ferreira, J. C., Pinheiro, B. V. Patient-ventilator asynchrony. Jornal Brasileiro de Pneumologia. 44 (2), 321-333 (2018).
  6. Rezoagli, E., Laffey, J. G., Bellani, G. Monitoring lung injury severity and ventilation intensity during mechanical ventilation. Seminars in Respiratory and Critical Care Medicine. 43 (3), 346-368 (2022).
  7. Tallo, F. S. Evaluation of self-perception of mechanical ventilation knowledge among Brazilian final-year medical students, residents, and emergency physicians. Clinics. 72 (2), 65-70 (2017).
  8. Schroedl, C. J., et al. Impact of simulation-based mastery learning on resident skill managing mechanical ventilators. American Thoracic Society Scholar. 2 (1), 34-48 (2021).
  9. Wilcox, S. R., et al. Academic emergency medicine physicians' knowledge of mechanical ventilation. The Western Journal of Emergency Medicine. 17 (3), 271-279 (2016).
  10. Cox, C. E., et al. Effectiveness of medical resident education in mechanical ventilation. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 167 (1), 32-38 (2003).
  11. Keegan, R., Henderson, T., Brown, G. Use of the virtual ventilator, a screen-based computer simulation, to teach the principles of mechanical ventilation. Journal of Veterinary Medical Education. 36 (4), 436-443 (2009).
  12. Spadaro, S., et al. Simulation training for residents focused on mechanical ventilation: A randomized trial using mannequin-based versus computer-based simulation. Simulation in Healthcare. 12 (6), 349-355 (2017).
  13. Chase, J. G., Yuta, T., Mulligan, K. J., Shaw, G. M., Horn, B. A novel mechanical lung model of pulmonary diseases to assist with teaching and training. BMC Pulmonary Medicine. 6 (21), 1-11 (2006).
  14. Kuebler, W. M., Mertens, M., Pries, A. R. A two-component simulation model to teach respiratory mechanics. Advances in Physiology Education. 31 (2), 218-222 (2007).
  15. Heili-Frades, S., Peces-Barba, G., Rodríguez-Nieto, M. J. Design of a lung simulator for learning lung mechanics in mechanical ventilation. Archivos de Bronconeumología. 43 (12), 674-679 (2007).
  16. Ngo, C., Dahlmanns, S., Vollmer, T., Misgeld, B., Leonhardt, S. An object-oriented computational model to study cardiopulmonary hemodynamic interactions in humans. Computer Methods and Programs in Biomedicine. 159, 167-183 (2018).
  17. Lazzari, C. D., Genuini, I., Pisanelli, D. M., D'Ambrosi, A., Fedele, F. Interactive simulator for e-Learning environments: a teaching software for health care professionals. Biomedical Engineering Online. 13 (172), 1-18 (2014).
  18. Perinel, S., et al. Development of an ex vivo human-porcine respiratory model for preclinical studies. Scientific Reports. 7, 1-6 (2017).
  19. Aboelnazar, N. S., et al. Negative pressure ventilation decreases inflammation and lung edema during normothermic ex-vivo lung perfusion. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 37 (4), 520-530 (2018).
  20. Sattari, S., et al. Introducing a custom-designed volume-pressure machine for novel measurements of whole lung organ viscoelasticity and direct comparisons between positive- and negative-pressure ventilation. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 8, 1-12 (2020).
  21. Sattari, S., et al. Positive- and negative-pressure ventilation characterized by local and global pulmonary mechanics. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 207 (5), 577-586 (2023).
  22. Montigaud, Y., et al. Development of an ex vivo preclinical respiratory model of idiopathic pulmonary fibrosis for aerosol regional studies. Scientific Reports. 9 (1), 17949 (2019).
  23. Montigaud, Y., et al. Aerosol delivery during invasive mechanical ventilation: development of a preclinical ex vivo respiratory model for aerosol regional deposition. Scientific Reports. 9 (1), 17930 (2019).
  24. Montigaud, Y., et al. Development of an ex vivo respiratory pediatric model of bronchopulmonary dysplasia for aerosol deposition studies. Scientific Reports. 9 (1), 5720 (2019).
  25. Buchko, M. T., et al. A low-cost perfusate alternative for ex vivo. lung perfusion. transplantation proceedings. 52 (10), 2941-2946 (2020).
  26. Kondo, N. Development of an effective method utilizing fibrin glue to repair pleural defects in an ex-vivo pig model. Journal of Cardiothoracic Surgery. 15 (1), 110 (2020).
  27. Gasek, N., et al. Development of alginate and gelatin-based pleural and tracheal sealants. Acta Biomaterialia. 131, 222-235 (2021).
  28. Li, X., et al. Effects of individualized positive end-expiratory pressure combined with recruitment maneuver on intraoperative ventilation during abdominal surgery: a systematic review and network meta-analysis of randomized controlled trials. Journal of Anesthesia. 36 (2), 303-315 (2022).
  29. Hu, M. C., Yang, Y. L., Chen, T. T., Lee, C. I., Tam, K. W. T. Recruitment maneuvers to reduce pulmonary atelectasis after cardiac surgery: A meta-analysis of randomized trials. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 164 (1), 171-181 (2020).
  30. Hu, M. C., et al. Recruitment maneuvers in patients undergoing thoracic surgery: a meta-analysis. General Thoracic and Cardiovascular Surgery. 69 (12), 1553-1559 (2021).
  31. Zeng, C., Lagier, D., Lee, J. W., Melo, M. F. V. Perioperative pulmonary atelectasis: Part I. Biology and mechanisms. Anesthesiology. 136 (1), 181-205 (2022).
  32. Niman, E., et al. Lung recruitment after cardiac arrest during procurement of atelectatic donor lungs is a protective measure in lung transplantation. Journal of Thoracic Disease. 14 (8), 2802-2811 (2022).
  33. Calvo, R. N., et al. Comparison of the efficacy of two alveolar recruitment maneuvers in improving the lung mechanics and the degree of atelectasis in anesthetized healthy sheep. Research in Veterinary Science. 150 (5), 164-169 (2022).
  34. Pensier, J., et al. Effect of lung recruitment maneuver on oxygenation, physiological parameters and mortality in acute respiratory distress syndrome patients: a systematic review and meta-analysis. Intensive Care Medicine. 45 (12), 1691-1702 (2019).
  35. Mariano, C. A., Sattari, S., Quiros, K. A. M., Nelson, T. M., Eskandari, M. Examining lung mechanical strains as influenced by breathing volumes and rates using experimental digital image correlation. Respiratory Research. 23 (1), 92 (2022).

Tags

Medisin utgave 206 respirasjon med positivt trykk respirasjon kunstig modell dyr lunge
<em>Eks Vivo</em> Porcine eksperimentell modell for å studere og undervise lungemekanikk
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Parzianello Egúsquiza, M. G.,More

Parzianello Egúsquiza, M. G., Otsuki, D. A., Costa Auler Junior, J. O. Ex Vivo Porcine Experimental Model for Studying and Teaching Lung Mechanics. J. Vis. Exp. (206), e64850, doi:10.3791/64850 (2024).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter