本实验方案旨在演示利用负压下体负压作为人类失血的无创实验模型，来测量中心血容量减少时的代偿性反应的技术，该模型可用于量化人体对血容量不足时各种代偿机制的总体整合能力。
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摘要
摘要
出血是创伤相关死亡的首要原因，部分原因是难以早期诊断失血的严重程度。对出血患者的评估较为困难，因为目前的临床工具所提供的生命体征指标在出血早期由于代偿机制的存在而保持稳定。因此，有必要理解并测量机体为应对循环血容量减少而启动的各类代偿机制的总体整合情况，以及这些机制在进行性失血过程中的变化。机体应对循环血容量减少的代偿能力被称为“代偿储备”。通过高性能计算机实时测量动脉波形特征的变化，可准确评估代偿储备。下体负压（LBNP）已被证实可模拟人体在出血时发生的多种生理反应，因而被用于研究对出血的代偿反应。本研究的目的是演示如何在利用LBNP模拟出血所引起的中心血容量进行性减少过程中，评估代偿储备的变化。
引言
心血管系统最重要的功能是通过动脉血压的稳态调节，控制对全身各组织的充分灌注（血流和氧气输送）。多种代偿机制（例如，自主神经系统活动、心率和心肌收缩力、静脉回流、血管收缩、呼吸）共同作用，以维持组织中正常的生理氧水平。1 循环血容量的减少（如失血所致）可能损害心血管代偿机制的功能，最终导致动脉血压降低、严重的组织缺氧以及可能致命的循环性休克。
由严重出血引起的循环性休克（即， 失血性休克是创伤致死的主要原因。2 预防患者发生休克最具挑战性的方面之一，是我们难以识别其早期发作。目前在临床环境中，由于技术限制，对休克进展的早期和准确评估仍然十分有限。即， 医疗监护仪）可测量生命体征，但在失血早期，由于机体存在多种调节血压的代偿机制，这些生命体征变化甚微。3-6 因此，测量机体对失血进行代偿的总体储备能力，最能准确反映组织灌注状态以及发生休克的风险。1 这一储备称为代偿储备，可通过实时测量动脉波形特征的变化进行准确评估。1 代偿储备耗竭可复制危重患者突发低血压时所观察到的终末期心血管不稳定状态，这一状况被称为血流动力学失代偿。7
在人体中，代偿储备的利用与持续失血期间血压调节之间的关系，可通过实验室中一系列全面的生理学测量来展示，这些测量包括标准....
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方案
在进行任何人體操作之前，機構 审查委员会（IRB）必须批准该方案。本研究中使用的方案已获得美国陆军医学研究与物资司令部IRB的批准。该方案旨在在受控且可重复的实验室环境中，模拟个体在持续失血过程中所经历的中心血容量进行性减少，以展示机体代偿的生理反应。实验室室温控制在23 - 25 ˚C。
1. 仪器设备准备
- 开启需要预热和校准的设备。
注意：设备包括一个以1 Hz频率记录数据的数据采集系统；两个独立的装置，使用两个独立的红外指套式光电容积脉搏波传感器，无创、连续测量肱动脉血压和动脉血氧饱和度（SpO2）9-11；一种用于测量呼气末CO2和呼吸频率的微流式二氧化碳测定仪；以及一个指夹式脉搏血氧仪，用于获取外周脉动动脉波形，以测量代偿储备（Compensatory Reserve）。 - 通过调整各仪器的时间戳，使其与实验室主时钟保持一致，从而将所有仪器的内部时钟同步，该主时钟将在实验过程中用于标记时间。
2. 受试者准备
- 指导受试者在测试前24小时内避免摄入咖啡因、酒精及进行剧烈运动，并在实验方案开始前至少2小时内禁食，以防血流动力学失代偿引发恶心。
- 在启动实验方案前，由医师对受试者进行医学筛查，以确保其符合基本健康要求，并排除禁忌症（如使用尼古丁、高血压、自主神经功能障碍或晕....
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结果
LBNP 程序会导致下躯干和腿部周围的气压降低。随着这一真空状态逐步增强，血容量会从头部和上躯干转移至下肢，从而引发中枢性低血容量状态。中枢血容量的进行性减少（即，下体负压（LBNP）会对使用红外指端光电容积描记仪测量的动脉波形特征产生显著改变图5）。补偿性储备指数（CRI）通过一种独特的机器学习算法，基于记录的动脉脉搏波形计算得出，该算法分析脉搏波形态特征的变化，以估算机体的补偿性储备能力。 （图6）.1,15,16 每条连续的无创光电容积脉搏波波形（显示为监测的“患者动脉波形”）均作为输入，通过与大型参考波形“库”（显示为“算法波形库”）进行比较，来估算个体的代偿储备（显示为“CRI 估计值”），该参考波形库由不同进展程度的中心低血容量状态下的波形生成。
在本实验中，受试者接受下体负压（LBNP）处理，直至出现血流动力学失代偿，即机体无法再代.......
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讨论
通过使用下体负压（LBNP）引起中心血容量的渐进性和持续性减少，我们能够在受试者中诱导出典型的血流动力学失代偿反应，其特征是突然出现的低血压和心动过缓（图7）。需要认识到，机体对出血的整合性代偿反应非常复杂，19 导致个体对失血的耐受性存在显著差异。1 因此，一些个体具有相对敏感的代偿机制，而另一些个体的代偿能力则较弱。因此，该实验方案中的关键步骤是将实验进行至心血管失代偿开始出现的阶段，以便准确评估个体对低血容量的耐受性。若实验过早终止，则无法获得耐受性数据。通过对250多名人类受试者开展的实验，我们得以将个体分为两大类群体。1,15,20-23 — 对中心血容量减少具有相对较高耐受性（完成LBNP方案-60 mmHg水平）的个体即， 良好代偿者）以及低耐受性个体（无法完成-60 mmHg LBNP方案水平的代偿不良者）。在我们测试的人群中，有三分之一（33%）为低耐受性，三分之二（67%）的受试者对低血容量具有高耐受性。本演示中所展示的受试者 （图7） 将被归类为高耐受性，因为他完成.......
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披露
作者声明不存在任何竞争性经济利益。本文所表达的观点仅为作者的个人观点，不应被视为代表美国陆军部或美国国防部的观点。
致谢
本工作由美国陆军医学研究与物资司令部战斗伤员救治项目提供资金支持。 我们感谢LTC Kevin S. Akers博士和Kristen R. Lye女士在视频制作过程中提供的帮助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 动态研究评估工作站（DREW）数据采集系统 | NA | NA | 由ISR人员定制构建。DREW可实现最多16台独立仪器的数字和模拟信号数据采集时间同步，采样频率为1,000 Hz。 |
| Finometer | Finapress医学系统公司（FMS） | 型号1 | 该设备使用两个独立的红外指夹式光电容积描记法传感器，无创、连续测量肱动脉血压和动脉血氧饱和度（SpO2）。 |
| BCI Capnocheck Plus | 史密斯医疗PM公司（Smith Medical PM Inc.） | 9004 | 用于测量呼气末二氧化碳（CO2）和呼吸频率的二氧化碳监测仪 |
| CipherOX | Flashback技术公司（Flashback Technologies Inc.） | R200 | 用于计算代偿储备指数（CRI）的试验性设备 |
| Nonin 9560脉搏血氧仪 | Nonin公司 | 9560 | 指夹式脉搏血氧仪 |
| 下体负压舱（LBNP） | 美国国家航空航天局（NASA） | 79K32632-1 | 由NASA定制构建的舱体 |
| ECG Biotach | Gould公司 | 13-6615-65 | 用于测量心电图（ECG）的心电图仪 |
| 鼻式CO2采样管路 | Salter实验室 | REF 4000 | 不含乳胶的鼻导管，用于采集呼出气体样本 |
参考文献
- Convertino, V. A., Wirt, M. D., Glenn, J. P., Lein, B. C. The compensatory reserve for early and accurate prediction of hemodynamic compromise: a review of the underlying physiology. Shock. 45 (6), 580-590 (2016).
- Eastridge, B. J., et al.
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