基于脑部氧合监测与扩展血流动力学监测的猪标准化失血性休克诱导方法

摘要

失血性休克是严重创伤患者中的一种严重并发症，可导致危及生命的氧供不足。本文介绍一种通过猪放血诱导失血性休克的标准化方法，该方法由血流动力学和脑微循环氧合指标指导。

摘要

失血性休克是导致严重创伤相关死亡的主要原因之一。循环血容量和氧载体的丧失可导致氧气供应不足，并引发不可逆的器官衰竭。大脑的代偿能力极为有限，尤其容易遭受严重的缺氧性损伤。本文展示了一种通过精确计算放血量，在猪模型中可重复地诱导危及生命的失血性休克的方法。我们通过近红外光谱技术 和扩展性血流动力学监测来滴定休克的诱导过程，以呈现全身循环衰竭以及脑部微循环的氧耗竭状态。与主要依赖预设放血量来诱导休克的类似模型相比，本方法强调根据大循环和微循环功能衰竭的实际结果进行滴定调节。

引言

大量失血是创伤相关死亡的主要原因之一^1,2,3。循环液体和氧载体的丧失可导致血流动力学衰竭和严重缺氧，进而引发不可逆的器官衰竭和死亡。休克的严重程度还受到低体温、凝血功能障碍和酸中毒等其他因素的影响⁴。特别是大脑，以及肾脏，由于其高氧需求以及无法有效进行无氧供能，因而缺乏足够的代偿能力^5,6。在治疗上，迅速而及时的干预至关重要。在临床实践中，首选治疗措施是使用平衡电解质溶液进行液体复苏，随后输注浓缩红细胞和新鲜冰冻血浆。血小板浓缩物、儿茶酚胺类药物，以及对凝血功能和酸碱平衡的优化，有助于在严重创伤后恢复正常的生理状态。这一治疗理念主要聚焦于血流动力学和宏观循环的恢复。然而，多项研究表明，微循环灌注并不能与宏观循环同步恢复。尤其是脑部灌注仍持续受损，可能进一步发生缺氧^7,8。

使用动物模型可使科学家建立新颖或实验性的策略。猪与人类在解剖结构、同源性及生理学上的相似性，使得研究人员能够对特定的病理因素得出结论。这两个....

方案

本实验方案已获得德国莱茵兰-普法尔茨州及机构动物护理委员会（Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz，科布伦茨，德国；主席：Dr. Silvia Eisch-Wolf；批准编号：23 177-07/G 14-1-084；2015年2月2日）的批准。实验严格遵循《活体动物实验报告指南》（Animal Research Reporting of In Vivo Experiments, ARRIVE）的指导原则进行。本研究于2015年11月至2016年3月期间设计并实施。在广泛文献调研的基础上，选择猪作为出血性休克的成熟动物模型。共纳入7只雄性麻醉猪（Sus scrofa domestica），平均体重为28 ± 2 kg，年龄为2–3个月。动物由州及机构动物护理委员会推荐的本地饲养员提供。为尽量减少应激，动物尽可能保留在其熟悉的环境中。实验预定开始前6小时停止喂食，但不禁水，以降低误吸风险。代表性实验时间进程见图1。

1. 麻醉、插管和机械通气

1. 使用氯胺酮（4 mg·kg⁻¹）与甲苯噻嗪（2 mg·kg⁻¹）联合注射对猪进行镇静^-1）和阿扎哌隆（8 mg·kg^-1) 在颈部或臀肌处使用针头进行肌内注射（1.2 mm）。确保动物在镇静起效前保持稳定。
   警告：

结果

启动休克诱导后，可观察到短暂的代偿期。随着持续放血，如近红外光谱监测的脑组织氧饱和度（crSO₂）、心脏指数、胸腔内血容量指数及全心舒张末期容积指数显著下降所示，出现前述的心血管循环失代偿现象（图2、图3 和 图4）。此外，心率显著增快及动脉血压下降是失血性休克的常见表现（图2）。每搏输出量变异度显著升高（图3）。肺血管外水含量和全身血管阻力通常不受明显影响（图3）。在停止放血（28 ± 2 mL·kg^-1）后，血流动力学参数仍维持在极低水平。与此同时，crSO₂ 也显著下降。这些传感器的初始读数通常并不完全一致，但其下降的百分比具有可比性。

讨论

本方案描述了一种通过在猪体内进行受控动脉放血以诱导出血性休克的方法，该方法由全身血流动力学及脑部微循环障碍共同指导。通过计算放血量为25-35 mL kg^-1来达到休克状态，并通过上述一系列替代参数综合判断，确认出现显著的心血管循环衰竭。若不进行治疗，该操作在66%的动物中可在2小时内导致死亡，突显了该模型的严重性与可重复性。另一方面，充分的液体复苏可使循环重新稳定，并验证了其可模拟临床场景的可行性⁸。然而，若失血量较少，可能不足以引起影响crSO₂的血流动力学不稳定，从而导致实验失败。所移除血液的量需要 根据动物体重进行调整，以对应其总血容量⁸。

该方法使科学家能够研究这种危及生命状况的各个方面，并为在模拟临床场景下探讨多种治疗干预措施提供了机会。在此背景下，需要特别指出的是，在显性失血性休克期间 ，仅依靠大循环难以反映微循环及器官氧供是否完整或受损⁷。该操作方法的优势在于其.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
三通旋塞阀 蓝色	Becton Dickinson Infusion Therapy AB，瑞典赫尔辛堡	394602	药物给药
三通旋塞阀 红色	Becton Dickinson Infusion Therapy AB 赫尔辛堡，瑞典	394605	药物给药/休克诱导
阿曲库铵	Hikma Pharma GmbH ，马丁斯里德	AM03AC04*	麻醉
Canula 20 G	Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga，西班牙	301300	血管通路
Datex Ohmeda S5	GE Healthcare Finland Oy，赫尔辛基，芬兰	-	血流动力学监测仪
消毒	Schülke & Mayr GmbH，德国	104802	消毒
海德堡出版社ängerung 75CM	Fresenius Kabi Deutschland GmbH	2873112	药物给药/休克诱导
INVOS 5100C 脑部	Medtronic PLC，美国	-	脑区氧合监测仪
INVOS 脑部/体感氧饱和度成人大传感器	Medtronic PLC，美国	20884521211152	脑区氧合监测
气管内导管	Teleflex Medical Sdn. Bhd，马来西亚	112482	插管
经气管插管导引器	Wirutec GmbH，德国苏尔茨巴赫	5033062	插管
Engströmöm Carestation	GE Healthcare，美国麦迪逊	-	呼吸机
芬太尼	扬森-西拉格有限公司，诺伊斯	AA0014*	麻醉
手套	Paul Hartmann，德国海登海姆	9422131	自我保护
Incetomat-线 150 cm	Fresenius, Kabi GmbH，德国巴特洪堡	9004112	药物给药
氯胺酮	Hameln Pharmaceuticals GmbH，瑞士苏黎世	AN01AX03*	镇静
喉镜	Teleflex Medical Sdn. Bhd，马来西亚	671067-000020	插管
逻辑压力监测系统	Smith- Medical GmbH  美国明尼阿波利斯	MX9606	血流动力学监测仪
Logicath 7 Fr 三腔 30 cm	史密斯-医疗有限公司（Smith- Medical GmbH）  美国明尼阿波利斯	MXA233x30x70-E	血管通路/药物给药
Masimo Radical 7	Masimo Corporation，美国加利福尼亚州尔湾市	-	血流动力学监测仪
用于狗通气的面罩	Henry Schein，Melville，美国	730-246	通气
原装 Perfusor 注射器 50 mL 鲁尔锁	B.Braun Melsungen AG，德国美尔森	8728810F	药物给药
PICCO 热稀释法。F5/20CM EW	MAQUET Cardiovascular GmbH，德国拉施塔特	PV2015L20-A	血流动力学监测仪
8.5 Fr 和 9 Fr 带止血阀/侧管的经皮鞘管导入套装，10 cm	Arrow国际公司，美国雷丁	AK-07903	血管通路/休克诱导
Perfusor FM Braun	B.Braun Melsungen AG，德国美尔森	8713820	药物给药
氯化钾	Fresenius, Kabi GmbH，德国巴特洪堡	6178549	安乐死
丙泊酚 2%	Fresenius, Kabi GmbH，德国巴特洪堡	AN01AX10*	麻醉
脉搏轮廓心输出量（PiCCO）2)	Pulsion Medical Systems，德国菲尔德基兴	-	血流动力学监测仪
Sonosite Micromaxx 超声系统	富士胶片，索诺声博瑟尔，博瑟尔，美国	-	血管通路
不锈钢 Macintosh 4 号	Teleflex Medical Sdn. Bhd，霹雳州，马来西亚  马来西亚	670000	插管
Sterofundin	B.Braun Melsungen AG，德国美尔森	AB05BB01*	平衡电解质输注
Stresnil 40 mg/mL	Lilly Germany GmbH，德国威斯巴登	QN05AD90	镇静
10 mL 注射器	Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga，西班牙	309110	药物给药
2 mL 注射器	Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga，西班牙	300928	药物给药
20 mL 注射器	Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga，西班牙	300296	药物给药
5 mL 注射器	Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga，西班牙	309050	药物给药
22 G 静脉导管	B.Braun Melsungen AG，德国美尔森	4269110S-01	血管通路
*ATC：  解剖学治疗学化学/限定日剂量分类