2015年4月26日
本文介绍了一种通过电击诱发心室颤动并采用胸外按压、通气和电除颤进行复苏的大鼠模型,该模型模拟了突发性心脏骤停及常规心肺复苏过程。该模型有助于深入了解心脏骤停的病理生理机制,并可用于探索新的复苏策略。
本实验的总体目标是深入了解心脏骤停的病理生理机制,并探索新的复苏策略。首先通过外科手术为动物植入仪器,以测量多种生理参数,并将这些数据采集至数据采集系统中用于后续离线分析;随后通过电诱导心室颤动(vf)来诱发心脏骤停。在此步骤中,将一根预弯的G型导丝插入右侧颈外静脉,并推进至右心室,从而输送电流以诱发vf。
在未处理的室颤持续八分钟后,使用活塞装置开始胸部按压,同时将动物移至可产生最高主动脉舒张压的活塞位置,并逐步增加按压深度。在胸部按压八分钟后,通过向动物施加电击尝试除颤。成功复苏的动物将被持续监测,以评估复苏干预措施对复苏后血流动力学和代谢功能以及生存率的影响。
尽管该方法可为探索新的复苏策略提供见解,但也可用于通过组织分析和循环标志物评估,研究治疗手段在细胞水平发挥作用的潜在机制。你们今天将要看到的这种心脏骤停与复苏的红色模型,是由Irene Bonta和我的导师Max Harry Wilde教授于1988年建立的。该模型已在全世界范围内被广泛使用,我们相信,该模型的可视化呈现将对科研人员有所帮助。
对心肺复苏领域感兴趣的学生,这种心脏骤停并采用闭胸复苏的大鼠模型有助于进一步理解心脏骤停的病理生理机制,并推动新型复苏方法的开发。为便于将PE-25导管置入降主动脉,首先在麻醉后的成年大鼠右侧腹股沟区域做一切口,切口长约2厘米,方向与其皮肤皱褶呈90度角。接着使用止血钳钝性分离周围结缔组织,暴露股血管及神经,再用弯头显微解剖镊分离出包绕血管的血管鞘。然后用显微解剖镊从股动脉、股静脉及神经下方穿过,并将三者以90度角垂直托起,以便在操作过程中稳定支撑血管和神经。
使用另一对弯显微解剖镊将动脉从神经和静脉中分离出来,长度约一厘米。分离后,在血管下方分别置入一条远端结扎线和一条近端结扎线。先用外科结牢固扎紧远端结扎线,随后打两个单结固定。
用松散的外科结收紧近端结扎线。接着,用显微解剖剪刀在远离结扎线的血管处以与血管成60度角的方向做一小切口,切开约四分之一的横截面积。然后,将一根针尖钝化并弯成70度角的22号针插入血管切口,同时用止血钳轻轻牵拉远端结扎线以固定血管。
现在轻轻抬起套管针以暴露管腔,并在套管下方引导 PE 25 导管,随后撤出针头。一旦导管尖端插入,即将导管向前推进至 8 cm 标记处,使其尖端位于降胸主动脉内,然后通过添加两个额外的单结收紧近端结扎线,将导管固定于血管上。此颈部图像显示先前已插管的右侧颈外静脉,以暴露气管。
接下来,使用止血钳将切口向中线方向扩大,然后用止血钳进一步钝性分离胸骨舌骨肌、胸骨甲状肌以及头长肌的乳突部分。使用组织牵开器以保持气管的暴露。随后,向外牵拉舌头,牢固握持并前移,以拉伸气道。
将尖端向上的五号F气管插管导管安装在探针上,向上探入上呼吸道、声门和气管。通过识别特征性的呼气末二氧化碳波形可确认气管插管成功。在启动心脏骤停与复苏方案之前,需测量心输出量及各项压力,以验证血流动力学的稳定性。
记录完基线值后,移除连接在动物右侧颈外静脉内三通聚氨酯导管上的三通旋塞,将G型导丝较软的一端向前推进约7厘米,同时监测心电图和主动脉压力,以尝试进入右心室。接下来,打开60赫兹的交流信号发生器,并在监测主动脉压力的同时逐步增加电流。
保持电流三分钟,并在两分钟后调整强度。三分钟后关闭电流,然后移除导丝。使用三通止血阀重新封堵颈静脉导管,并拔除接地针。
在让室颤(VF)自发持续至所需时长后,开启呼吸机,并将按压深度从零逐渐增加至10毫米。在胸部按压的第一分钟内,轻微地左右移动动物并进行sroc,以寻找在给定按压深度下能够产生最高主动脉舒张压的位置。
然后在第二分钟内继续增加按压深度,直至达到目标主动脉舒张压。在尝试除颤前,维持胸部按压至所需持续时间。在完成胸部按压前立即进行以下操作:将导电凝胶涂抹于商用双相波除颤器配套的大鼠专用除颤板上,并为除颤器充电。
随后中断胸外按压,通过心电图读数确认心脏仍处于心室颤动状态,在胸壁施加5焦耳的电击。观察心电图是否恢复为有规律的电活动,并伴有主动脉搏动及平均主动脉压大于或等于25毫米汞柱。如果平均主动脉压低于25毫米汞柱,则无论电活动节律如何,均应继续进行30至60秒的胸外按压。
根据流程图确定除颤按压循环结束时的复苏结果。自主循环恢复后,将通气频率从每分钟25次增加至60次,并将吸入氧浓度从1.0降至0.5。自主循环持续15分钟后,持续监测动物直至其完全恢复。采用该方案,研究证明钠氢交换体亚型1抑制剂IDE以及A V 4 4 5 4 B可在较浅的胸外按压深度下达到预设的主动脉舒张压,从而在复苏后获得更高的冠状动脉灌注压与按压深度比值。
两种化合物均改善了心肌功能障碍,但如图所示,使用Carri ride的存活率更高,表明IDE作为钠氢交换体亚型1抑制剂在心脏骤停复苏中比VE更有效。在此大鼠模型中,一旦掌握手术操作,可在90分钟内完成手术置入。按照该操作步骤,可采集血液用于检测器官损伤标志物,并可取心脏组织进行分子分析。
观看本视频后,您将充分了解如何在红色区域诱导触发性心室颤动,如何有效实施闭胸心肺复苏,如何恢复心脏活动,以及需要监测哪些变量以确保实验成功。
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本文描述了一种通过电诱导大鼠心室颤动并采用胸部按压、通气和电击除颤进行复苏的动物模型。该模型模拟了突发性心脏骤停事件及传统心肺复苏过程,有助于深入理解心脏骤停的病理生理机制,并可用于探索新的复苏策略。
该心室颤动与复苏的大鼠模型为评估新型复苏策略和药物干预提供了临床前研究平台。通过在可控且可重复的系统中模拟人类心肺复苏生理学,该模型能够对治疗候选物进行机制层面的风险评估。该模型通过量化血流动力学、代谢和生存等关键终点指标,支持心血管药物发现项目中的靶点验证和先导化合物筛选,为决策提供依据。
该模型可整合到从靶点验证、先导物识别到临床前药效测试的心血管研究全流程中,基于复苏结果和血流动力学恢复情况支持决策是否推进研发。