Name: 长时间循环停止后体外心肺复苏的小儿动物模型 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-05-26T12:55:00.000+00:00
Duration: 4 min 55 s
Description: 了解新生儿猪体外循环心脏骤停模型，用于研究小儿心脏手术后的脑损伤并发症。该模型采用外周插管技术，成功率达92%，为先天性心脏病研究提供可靠平台。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本项目获得了欧盟“地平线2020”研究与创新计划（资助协议编号101017113）、卡洛斯三世健康研究所（PI20/00298）、Fundació Sant Joan de Déu卡门·德·托雷斯奖学金以及范德堡医学学者项目的资助。我们感谢CMCiB的所有工作人员，包括Jordi Grifols、María del Mar Arevalo、Juan Ricardo Gonzalez、Sara Capdevila、Josep Puig和Gemma Cristina Monte Rubi。我们还特别感谢Abril Culell Camprubí和Sergi Cesar Díaz博士在解剖图绘制方面提供的帮助。

本实验程序已获得加泰罗尼亚比较医学与生物影像中心（CEEA-CMCiB）动物实验伦理委员会（CEEA）的批准。加泰罗尼亚政府也授权了本实验方案（编号11652），档案识别号为FUE-2022-02381434，ID号为QBXQ3RY3J。所有实验操作均由经验丰富的专业人员完成，包括持证兽医提供监督与协助。本研究使用了4至6日龄、体重2.5–3.5 kg的仔猪（Sus scrofa domestica）。实验中尽量平衡性别分布，以避免相关偏差。
1. 镇静、插管与通路建立
<ol>
	<li>使用肌内注射氯胺酮（20 mg/kg）、右美托咪定（0.02 mg/kg）和咪达唑仑（0.3 mg/kg）开始镇静和镇痛。动物在给予预麻醉药物后5分钟达到深度镇静状态时，以100%氧气供氧2 通过鼻面罩（2 L/min）给氧。随后，静脉注射丙泊酚（0.5 mg/kg）诱导麻醉（参见 材料表).</li>
	<li>将仔猪置于仰卧位。使用带套囊的2.5 mm气管导管进行经口插管（参见 材料表），通过直接观察气管实现。
	<ol>
		<li>确认气管插管位置正确 通过 直接听诊肺底。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将机械通气设置为呼吸频率30次/分钟，潮气量8-12 mL/kg，呼气末正压4 cmH₂O2O.</li>
	<li>在实验过程中持续监测麻醉深度 通过 心率（HR）、血压（BP）和血氧饱和度（spO2）。根据需要调整通气和镇静参数。 
	注意：生命体征的理想值为心率 130-160 次/分钟，血压 75-95/60-70，血氧饱和度 spO2 &#62; 85.</li>
	<li>以1.5%七氟烷和芬太尼（25–200 µg/kg/min）维持麻醉（参见 材料表).</li>
	<li>使用直接可视化方法将导管置入股动脉（3 Fr）和股静脉（4 Fr）（参见 材料表). 
	&#8203;注意：这些导管将用于给药和样本采集，因此保持导管通畅至关重要。</li>
</ol>
2. 体外循环管路的安装与预充
<ol>
	<li>按照以下步骤定制并设置体外循环（CPB）管路（见图3）：
	<ol>
		<li>在确保管路仍能从机器连接至动物的前提下，尽可能缩短管路长度。</li>
		<li>制作并连接一段管路桥，将膜式氧合器（见材料表）的流出端与泵的流入端相连。 
		注意：该管路桥至关重要，可在对动物进行冠状动脉造影（CAs）时维持血液在机器中的持续循环。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>所有连接点密封后，先用300 mL肝素-生理盐水溶液（1,000 IU肝素溶于1 L生理盐水）和300 mL新鲜供体猪血预充管路&#160;，随后加入3.5 mEq碳酸氢钠、350 IU肝素和450 mg葡萄糖酸钙（见材料表）。
	<ol>
		<li>&#34;冲洗&#34;管路：以0.3 L/min的流速将血液、肝素-生理盐水、碳酸氢钠和葡萄糖酸钙的混合液在整条管路中循环运行2分钟。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 手术与体外循环启动
注意：补充图1展示了套管植入所需的手术材料。
<ol>
	<li>暴露左侧颈内静脉和右侧颈总动脉，以备插管图4).</li>
	<li>对于插管，使用塞丁格（Seldinger）或 &#34;经导丝&#34; 技术21.
	<ol>
		<li>首先，将针套管插入左侧颈内静脉。一旦观察到回血，小心地将导丝插入血管，然后撤出针头，确保导丝保持在原位。</li>
		<li>沿导丝将扩张器插入血管，然后撤出扩张器。</li>
		<li>导丝保持原位，将8 Fr静脉导管套入并缓慢推进约4 cm进入血管。小心拔出导丝，确保导管保持在原位。</li>
		<li>采用Seldinger导丝技术，经扩张后置入6 Fr小儿动脉导管（参见 材料表通过右侧颈动脉注入。</li>
		<li>动脉插管时，静脉推注肝素（50 IU/kg） 通过 新放置的动脉导管。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>穿刺成功后，使用3-0可吸收缝线和胶带将两根导管牢固固定于动物体表，以防意外脱落（图5).</li>
	<li>将套管连接至体外循环（CPB）管路，确保在连接部位加入含肝素的生理盐水，以防止管路中进入空气。</li>
	<li>将初始流速设定为80-85 mL/kg/min，并缓慢增加至最终流速150 mL/kg/min。 
	&#8203;注意：动物在体外循环（CPB）上的时间可根据实验需求延长。示意图&#160;步骤1-3的示意图如图所示 补充图2.</li>
</ol>
4. 循环和心脏骤停（CA）
<ol>
	<li>为诱导心脏停搏，给予 9 mEq 的 KCl。通过生命体征评估停搏是否完全，并通过超声心动图确认。根据需要追加 KCl。</li>
	<li>心脏停搏后，将动物与体外循环系统分离，以诱导循环停止。</li>
	<li>使用先前所述的桥接装置（步骤 3.5），以 1,500 rpm 的转速维持体外循环（CPB）系统的灌注流量。</li>
</ol>
5. 体外心肺复苏（eCPR）
<ol>
	<li>一旦达到适当的CA条件（0分钟、30分钟或60分钟），即开始eCPR复苏。</li>
	<li>将仔猪重新连接至体外循环（CPB）管路。</li>
	<li>注射3 mL葡萄糖酸钙（2.25 mmol/10 mL，1:2稀释）和6 mL碳酸氢钠（1 M，1:2稀释） 通过 外周动脉通路，根据需要追加剂量。 
	&#8203;注意：必要时可使用心脏复律或正性肌力药物（肾上腺素或多巴胺）。</li>
</ol>
6. 术后护理
<ol>
	<li>复苏后，监测生命体征15分钟以确保稳定。 
	注：重症监护期间的理想参数为：心率100–150次/分钟，血压75–95/60–70 mmHg，血氧饱和度 spO2 &#62; 85。</li>
	<li>将动物转移至进行磁共振成像（MRI）。 
	注：成像结束后，动物未再恢复意识，随后在麻醉状态下通过静脉注射戊巴比妥钠实施安乐死，以获取脑组织样本用于组织学分析。实验流程的时间线，包括样本采集策略，详见补充图3。</li>
</ol>

Extracorporeal Cardiopulmonary Resuscitation in Animal Model After Cardiac Arrest

<ol><li>vander Linde, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Birth+prevalence+of+congenital+heart+disease+worldwide%3A+A+systematic+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+College+of+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Birth prevalence of congenital heart disease worldwide: A systematic review and meta-analysis.</a> Journal of the American College of Cardiology. 58 (21), 2241-2247 (2011).</li>
<li>Claessens, N. H. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amplitude-integrated+electroencephalography+for+early+recognition+of+brain+injury+in+neonates+with+critical+congenital+heart+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pediatrics%22%5BJournal%5D)">Amplitude-integrated electroencephalography for early recognition of brain injury in neonates with critical congenital heart disease.</a> Journal of Pediatrics. 202, 199-205 (2018).</li>
<li>Aly, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+tissue+oxygenation+index+and+lactate+at+24+hours+postoperative+predict+survival+and+neurodevelopmental+outcome+after+neonatal+cardiac+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Congenital+Heart+Disease%22%5BJournal%5D)">Cerebral tissue oxygenation index and lactate at 24 hours postoperative predict survival and neurodevelopmental outcome after neonatal cardiac surgery.</a> Congenital Heart Disease. 12 (2), 188-195 (2017).</li>
<li>Bouma, B. J., Mulder, B. J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changing+landscape+of+congenital+heart+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation+Research%22%5BJournal%5D)">Changing landscape of congenital heart disease.</a> Circulation Research. 120 (6), 908-922 (2017).</li>
<li>Jungwirth, B., de Lange, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+models+of+cardiopulmonary+bypass%3A+development%2C+applications%2C+and+impact%5BTitle%5D)+AND+%22Seminars+in+Cardiothoracic+and+Vascular+Anesthesia%22%5BJournal%5D)">Animal models of cardiopulmonary bypass: development, applications, and impact.</a> Seminars in Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 14 (2), 136-140 (2010).</li>
<li>Sarrechia, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurocognitive+development+and+behaviour+in+school-aged+children+after+surgery+for+univentricular+or+biventricular+congenital+heart+disease%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Cardio-Thoracic+Surgery%22%5BJournal%5D)">Neurocognitive development and behaviour in school-aged children after surgery for univentricular or biventricular congenital heart disease.</a> European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 49 (1), 167-174 (2016).</li>
<li>Schlosser, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurocognitive+functioning+in+young+adults+with+congenital+heart+disease%3A+insights+from+a+case-control+study%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiology+in+the+Young%22%5BJournal%5D)">Neurocognitive functioning in young adults with congenital heart disease: insights from a case-control study.</a> Cardiology in the Young. 32 (5), 694-701 (2022).</li>
<li>Miller, S. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Abnormal+brain+development+in+newborns+with+congenital+heart+disease%5BTitle%5D)+AND+%22The+New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Abnormal brain development in newborns with congenital heart disease.</a> The New England Journal of Medicine. 357 (19), 1928-1938 (2007).</li>
<li>Fang, A., Allen, K. Y., Marino, B. S., Brady, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurologic+outcomes+after+heart+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Paediatric+Anaesthesia%22%5BJournal%5D)">Neurologic outcomes after heart surgery.</a> Paediatric Anaesthesia. 29 (11), 1086-1093 (2019).</li>
<li>Carr, B. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inflammatory+effects+of+blood-air+interface+in+a+porcine+cardiopulmonary+bypass+model%5BTitle%5D)+AND+%22ASAIO+Journal%22%5BJournal%5D)">Inflammatory effects of blood-air interface in a porcine cardiopulmonary bypass model.</a> ASAIO Journal. 66 (1), 72-78 (2020).</li>
<li>Drabek, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emergency+preservation+and+delayed+resuscitation+allows+normal+recovery+after+exsanguination+cardiac+arrest+in+rats%3A+A+feasibility+trial%5BTitle%5D)+AND+%22Critical+Care+Medicine%22%5BJournal%5D)">Emergency preservation and delayed resuscitation allows normal recovery after exsanguination cardiac arrest in rats: A feasibility trial.</a> Critical Care Medicine. 35 (2), 532-537 (2007).</li>
<li>Sheikh, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proteomics+of+cerebral+injury+in+a+neonatal+model+of+cardiopulmonary+bypass+with+deep+hypothermic+circulatory+arrest%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Thoracic+and+Cardiovascular+Surgery%22%5BJournal%5D)">Proteomics of cerebral injury in a neonatal model of cardiopulmonary bypass with deep hypothermic circulatory arrest.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 132 (4), 820-828 (2006).</li>
<li>Khailova, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+alkaline+phosphatase+activity+and+expression+in+an+experimental+infant+swine+model+of+cardiopulmonary+bypass+with+deep+hypothermic+circulatory+arrest%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Inflammation%22%5BJournal%5D)">Tissue alkaline phosphatase activity and expression in an experimental infant swine model of cardiopulmonary bypass with deep hypothermic circulatory arrest.</a> Journal of Inflammation. 17, 27(2020).</li>
<li>Mavroudis, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electroencephalographic+response+to+deep+hypothermic+circulatory+arrest+in+neonatal+swine+and+humans%5BTitle%5D)+AND+%22The+Annals+of+Thoracic+Surgery%22%5BJournal%5D)">Electroencephalographic response to deep hypothermic circulatory arrest in neonatal swine and humans.</a> The Annals of Thoracic Surgery. 106 (6), 1841-1846 (2018).</li>
<li>Gabriel, G. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiovascular+development+and+congenital+heart+disease+modeling+in+the+pig%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Heart+Association%22%5BJournal%5D)">Cardiovascular development and congenital heart disease modeling in the pig.</a> Journal of the American Heart Association. 10 (14), 021631(2021).</li>
<li>Dhari, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+cardiopulmonary+bypass+on+neurogenesis+and+cortical+maturation%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Neurology%22%5BJournal%5D)">Impact of cardiopulmonary bypass on neurogenesis and cortical maturation.</a> Annals of Neurology. 90 (6), 913-926 (2021).</li>
<li>Wittnich, C., Belanger, M. P., Wallen, W. J., Torrance, S. M., Juhasz, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Long-term+stable+normothermic+cardiopulmonary+bypass+model+in+neonatal+swine%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Surgery+Research%22%5BJournal%5D)">A Long-term stable normothermic cardiopulmonary bypass model in neonatal swine.</a> The Journal of Surgery Research. 101 (2), 176-182 (2001).</li>
<li>Lodge, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+blood+flow+during+pulsatile+cardiopulmonary+bypass+and+after+circulatory+arrest+in+an+infant+model%5BTitle%5D)+AND+%22The+Annals+of+Thoracic+Surgery%22%5BJournal%5D)">Regional blood flow during pulsatile cardiopulmonary bypass and after circulatory arrest in an infant model.</a> The Annals of Thoracic Surgery. 63 (5), 1243-1250 (1997).</li>
<li>Davidson, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alkaline+phosphatase+treatment+of+acute+kidney+injury+in+an+infant+piglet+model+of+cardiopulmonary+bypass+with+deep+hypothermic+circulatory+arrest%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Alkaline phosphatase treatment of acute kidney injury in an infant piglet model of cardiopulmonary bypass with deep hypothermic circulatory arrest.</a> Scientific Reports. 9 (1), 14175(2019).</li>
<li>Wang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ulinastatin+protects+against+acute+kidney+injury+in+infant+piglets+model+undergoing+surgery+on+hypothermic+low-flow+cardiopulmonary+bypass%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Ulinastatin protects against acute kidney injury in infant piglets model undergoing surgery on hypothermic low-flow cardiopulmonary bypass.</a> PLoS One. 10 (12), e0144516(2015).</li>
<li>Tegtmeyer, K., Brady, G., Lai, S., Hodo, R., Braner, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Videos+in+clinical+medicine%3A+placement+of+an+arterial+line%5BTitle%5D)+AND+%22The+New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Videos in clinical medicine: placement of an arterial line.</a> The New England Journal of Medicine. 354 (15), 13(2006).</li>
<li>Nteliopoulos, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lung+injury+following+cardiopulmonary+bypass%3A+a+clinical+update%5BTitle%5D)+AND+%22Expert+Review+of+Cardiovascular+Therapy%22%5BJournal%5D)">Lung injury following cardiopulmonary bypass: a clinical update.</a> Expert Review of Cardiovascular Therapy. 20 (11), 871-880 (2022).</li>
<li>Jufar, A. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Renal+and+cerebral+hypoxia+and+inflammation+during+cardiopulmonary+bypass%5BTitle%5D)+AND+%22Comprehensive+Physiology%22%5BJournal%5D)">Renal and cerebral hypoxia and inflammation during cardiopulmonary bypass.</a> Comprehensive Physiology. 12 (1), 2799-2834 (2021).</li>
<li>Nollert, G., Reichart, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiopulmonary+bypass+and+cerebral+injury+in+adults%5BTitle%5D)+AND+%22Shock%22%5BJournal%5D)">Cardiopulmonary bypass and cerebral injury in adults.</a> Shock. 16 (1), 16-19 (2001).</li>
<li>Tóth, Z., Györimolnár, I., Abrahám, H., Hevesi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannulation+and+cardiopulmonary+bypass+produce+selective+brain+lesions+in+pigs%5BTitle%5D)+AND+%22Asian+Cardiovascular+%26+Thoracic+Annals%22%5BJournal%5D)">Cannulation and cardiopulmonary bypass produce selective brain lesions in pigs.</a> Asian Cardiovascular & Thoracic Annals. 14 (4), 273-278 (2006).</li>
<li>Senra, D. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+rat+model+of+acute+lung+injury+induced+by+cardiopulmonary+bypass%5BTitle%5D)+AND+%22Shock%22%5BJournal%5D)">A rat model of acute lung injury induced by cardiopulmonary bypass.</a> Shock. 16 (3), 223-226 (2001).</li>
<li>Liu, M. D., Luo, P., Wang, Z. J., Fei, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+of+serum+Tau%2C+GFAP%2C+TNF-%CE%B1+and+malonaldehyde+after+blast-related+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+Journal+of+Traumatology%22%5BJournal%5D)">Changes of serum Tau, GFAP, TNF-α and malonaldehyde after blast-related traumatic brain injury.</a> Chinese Journal of Traumatology. 17 (6), 317-322 (2014).</li>
<li>Kim, W. G., Moon, H. J., Won, T. H., Chee, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rabbit+model+of+cardiopulmonary+bypass%5BTitle%5D)+AND+%22Perfusion%22%5BJournal%5D)">Rabbit model of cardiopulmonary bypass.</a> Perfusion. 14 (2), 101-105 (1999).</li>
<li>Mei, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acute+adrenal+cortex+injury+during+cardiopulmonary+bypass+in+a+canine+model%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Thoracic+and+Cardiovascular+Surgery%22%5BJournal%5D)">Acute adrenal cortex injury during cardiopulmonary bypass in a canine model.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 156 (2), 696-706 (2018).</li>
<li>Cameron, D., Tam, V., Cheng, W., Braxton, M. Studies in the physiology of cardiopulmonary bypass using a swine model. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCameron%2C+D+%22Swine+as+Models+in+Biomedical+Research%22">Swine as Models in Biomedical Research</a>. , Iowa State University Press. Ames, Iowa. 187-197 (1992).</li>
<li>Belanger, M., Wittnich, C., Torrance, S., Juhasz, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Model+of+normothermic+long-term+cardiopulmonary+bypass+in+swine+weighing+more+than+eighty+kilograms%5BTitle%5D)+AND+%22Comparative+Medicine%22%5BJournal%5D)">Model of normothermic long-term cardiopulmonary bypass in swine weighing more than eighty kilograms.</a> Comparative Medicine. 52 (2), 117-121 (2002).</li>
<li>Münch, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+contractility+with+tepid+modified+full+blood+cardioplegia+compared+with+cold+crystalloid+cardioplegia+in+a+piglet+model%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Cardio-Thoracic+Surgery%22%5BJournal%5D)">Improved contractility with tepid modified full blood cardioplegia compared with cold crystalloid cardioplegia in a piglet model.</a> European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 48 (2), 236-243 (2015).</li>
<li>Tirilomis, T., Paz, D., Nolte, L., Schoendube, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modified+aortic+cannulation+for+cardiopulmonary+bypass+in+neonatal+piglet+model%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cardiac+Surgery%22%5BJournal%5D)">Modified aortic cannulation for cardiopulmonary bypass in neonatal piglet model.</a> Journal of Cardiac Surgery. 23 (5), 503-504 (2008).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

体外循环在成人、儿童和新生儿的心脏手术中常用。它依赖于由电机驱动的体外循环管路和膜式氧合器，二者协同作用以氧合血液，并提供肺和心脏的稳定。既往研究表明，体外循环可能对多个器官系统（如肾脏、脑、肺、心脏、胃肠道）产生不利影响，无论是在病情已存在的患者还是既往健康的患者中均如此22,23,24。这种影响可能由多种因素引起，包括动脉脉压的丧失、血细胞接触异物材料，以及/或插管引起的局部低灌注25。
已提出多种CPB的动物模型，包括大鼠、小鼠、兔、山羊、狗和猪26,27,28,29。由于猪在解剖结构和生理...

先天性心脏病（CHD）是最常见的先天性畸形，全球每年约有百万例新生儿受此影响&#160;1。尽管心胸外科手术（CTS）和重症监护治疗的现代进展已显著改善了患者的死亡率，但合并症仍极为普遍2,3,4,5。据报道，约25%–50%的此类患者存在神经发育异常，包括认知和运动功能障碍以及学习障碍6,7,8。生命最初数天内进行的手术，尤其是需要循环和心脏停搏（CA）的手术，已被证实会增加发病风险9。手术期间的血流动力学改变可能对发育中新生儿脆弱的大脑产生重要影响。建立实验模型对于深入理解这些异常的起源，并探索改善患者预后的神经保护策略至关重要。
利用动物模型研究这一群体已有大量文献报道5,10,11,12,13,14。值得注意的是，仔猪是一个极佳的选择，因其在心脏解剖结构（图1）、基因组和生理学方面与人类高度相似，且相较于其他动物模型具有相对较大的体型15（图2）。已有研究描述了使用仔猪模型来研究体外循环（CPB）和深低温停循环（CA）的影响。这些实验动物模型有助于研究血流动力学变化及相关终末器官并发症14,16,17,18,19,20。这些模型的建立使研究人员能够在受控环境中研究人类疾病状态，并可根据多种实验条件灵活调整。大多数研究报道采用中心插管技术，该技术需要高超的外科操作技能，资源消耗较高，且难以保证长期存活率。尽管已有研究记录了仔猪在体外循环研究中的应用12,15，但提出外周插管技术的研究仍较少。
与已发表的其他研究相比，这种新的外周插管技术更简便、创伤更小，且可行性更高19。此外，在新生儿和小型动物中验证该技术具有创新性，所有希望利用动物模型研究先天性心脏病（CHD）及其相关共病的研究人员均应考虑采用该方法。该技术特别适用于那些能够使用配备有相应耗材、资源以及具备动物模型实验经验人员的实验室的研究者。
综上所述，本研究的主要目的是描述并验证一种带有心脏停搏的新生仔猪体外循环模型。该方案旨在通过不同的实验条件，在受控环境中研究体外循环手术引起的严重脑损伤及其他可能的并发症。该方法提供了一种具有可推广性、可靠性高且质量优良的模型，可用于多种实验方案。

<table><tbody><tr><td>1.5% 七氟烷</td><td>Zoetis</td><td>20070289</td><td></td></tr><tr><td>2.5 mm 气管插管导管</td><td>Henry Schein</td><td>988-1782</td><td></td></tr><tr><td>3 Fr 外周动脉通路导管</td><td>Prodimed</td><td>3872.1</td><td></td></tr><tr><td>4 Fr 外周静脉通路导管</td><td>Prodimed</td><td>3872.13</td><td></td></tr><tr><td>6 French ECMO 儿科动脉插管&amp;nbsp;</td><td>Medtronic&amp;nbsp;</td><td>77206</td><td></td></tr><tr><td>8 French ECMO 儿科静脉插管&amp;nbsp;</td><td>Medtronic&amp;nbsp;</td><td>68112</td><td></td></tr><tr><td>肾上腺素</td><td>B Braun</td><td>469801-1119</td><td></td></tr><tr><td>Adson 镊子</td><td>Allgaier instruments</td><td>08-030-130</td><td>可使用任意品牌替代</td></tr><tr><td>血压袖带&amp;nbsp;</td><td>Mindray</td><td></td><td></td></tr><tr><td>布托啡诺（0.01 mg/kg）</td><td>Richter Pharma</td><td>#9004114000537</td><td></td></tr><tr><td>葡萄糖酸钙（2.25 mmol/10 mL）</td><td>B Braun</td><td>570-12606194-1119</td><td></td></tr><tr><td>右美托咪定（0.5–2.0 &amp;micro;g/kg/min）</td><td>Orion farma</td><td>GTN 064321000017253</td><td></td></tr><tr><td>Dolethol</td><td>vetoquinol</td><td>#3605870004904</td><td></td></tr><tr><td>多巴胺</td><td>hikma</td><td>A044098010</td><td></td></tr><tr><td>芬太尼（25–200 &amp;micro;g/kg/min）</td><td>Kern Pharma</td><td>756650.2H</td><td></td></tr><tr><td>O 型新鲜供体猪血</td><td>任意&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>热交换器</td><td>Maquet Gmbh &amp;amp; Co</td><td>MCP70107.2130</td><td></td></tr><tr><td>肝素（1350 UI）</td><td>ROVI</td><td>641641.1</td><td></td></tr><tr><td>Irwin 拉钩</td><td>Aesculap</td><td>BV104R</td><td>可使用任意品牌替代</td></tr><tr><td>氯胺酮（20 mg/kg）</td><td>Richter Pharma</td><td>#9004114000452</td><td></td></tr><tr><td>润滑剂</td><td>任意口喉润滑剂</td><td></td><td></td></tr><tr><td>咪达唑仑（0.3 mg/kg）</td><td>Serra Pamies</td><td>619627.4</td><td></td></tr><tr><td>蚊式止血钳</td><td>Aesculap</td><td>BH109R</td><td>可使用任意品牌替代</td></tr><tr><td>持针钳</td><td>Aesculap</td><td>BM016R</td><td>可使用任意品牌替代</td></tr><tr><td>生理&amp;nbsp;盐水（0.9%）</td><td>B Braun Fisiovet</td><td>5/469827/0610</td><td>可使用任意品牌替代</td></tr><tr><td>管路用塑料夹</td><td>Achim Schulz-Lauterbach</td><td>DBGM</td><td>可使用任意品牌替代</td></tr><tr><td>氯化钾（9 mEq）</td><td>B Braun</td><td>3545156</td><td></td></tr><tr><td>丙泊酚（0.5 mg/kg）</td><td>Zoetis</td><td>579742.7</td><td></td></tr><tr><td>Quadrox 膜式氧合器&amp;nbsp;</td><td>Maquet Gmbh &amp;amp; Co</td><td>BE-HMOSD 300000</td><td></td></tr><tr><td>直肠体温计</td><td>任意</td><td></td><td></td></tr><tr><td>RotaFlow Console ECMO 系统&amp;nbsp;</td><td>Maquet Gmbh &amp;amp; Co</td><td>MCP00703177</td><td>新生儿 ECMO 系统</td></tr><tr><td>手术刀</td><td>Aesculap</td><td>BB074R</td><td>可使用任意品牌替代</td></tr><tr><td>碳酸氢钠（1 M）</td><td>Fresenius Kabi</td><td>634477.4 OH</td><td></td></tr><tr><td>手术剪</td><td>Talmed Inox</td><td>112</td><td>可使用任意品牌替代</td></tr><tr><td>缝线（3/0 聚可吸收缝线）</td><td>B Braun Novosyn (R)</td><td>0068030N1</td><td>可使用任意品牌替代</td></tr></tbody></table>

长时间循环停止后儿童体外心肺复苏的动物模型

Pediatric Animal Model of Extracorporeal Cardiopulmonary Resuscitation After Prolonged Circulatory Arrest

先天性心脏病（CHD）是最常见的先天性畸形，全球每年约有100万新生儿受其影响。对该疾病进行全面研究需要合适且经过验证的动物模型。由于猪仔的解剖结构和生理特征与人类相似，常被用于转化医学研究。本研究旨在建立并验证一种用于新生儿猪仔的心肺转流（CPB）联合循环和心脏停搏（CA）模型，以作为研究心脏手术所致严重脑损伤及其他并发症的工具。除了提供详细的材料清单外，本研究还为其他研究人员规划和实施该实验方案提供了路线图。在经验丰富的操作人员完成多次试验后，该模型的代表性结果显示成功率达到92%，失败原因主要为猪仔体型过小及血管解剖结构变异。此外，该模型允许研究者选择多种实验条件，包括不同的心脏停搏时间、温度变化以及药物干预措施。总之，该方法所用材料在大多数医院环境中均易于获取，具有良好的可靠性与可重复性，可广泛应用于接受心脏手术的儿童相关转化医学研究中。

在6个月期间，由儿科重症监护医师、儿科心脏病专家、兽医和技师组成的跨学科团队共实施了12次完整方案补充图2 和 补充图3).
图1 和 图2 展示了本实验方案所用动物的预期解剖结构。纳入的仔猪平均日龄为4.8天（4–6天），平均体重为2,814 g（2,400–3,140 g），其中雌性占42%。所有仔猪均成功完成镇静和气管插管。从镇静到插管的平均时间为3.2小时（1.75–3.72小时）。在92%的实验中成功实现了血管插管及体外循环（CPB）联合深低温停循环（CA）。唯一一次失败发生在插管过程中，可能与仔猪体型较小及血管解剖结构变异有关（表1）。从给予氯化钾（KCl）至心脏停搏的平均时间为2分钟（1–6分钟），从体外心肺复苏（eCPR）开始至心跳恢复的平均时间为12分钟（3–28分钟）。这些结果为选择适合本方案的动物提供了理想特征参考，并为操作者提供了实验成功率的预估依据。同时，也明确了心脏停搏...

本方案描述了一种用于体外循环（CPB）的新生仔猪模型，通过循环和心脏停搏来研究由体外循环引起的严重脑损伤及其他继发性并发症。

先天性心脏病（CHD）是最常见的先天性畸形，全球每年约有100万新生儿受此影响。全面的……

近年来，随着心脏外科手术的进步，先天性心脏病患儿的死亡率已显著降低。然而，共病情况仍然极为常见，而这也正是我们实验室的研究目标。我们的目标是深入研究这些共病问题，揭示其潜在病因，并开发相应的预防措施。目前，我们正在研究心脏手术后出现的神经异常。该方案提供了一种可行且可重复的动物模型，用于模拟小儿心脏手术。研究人员可以此为基础，测试多种不同的实验条件以及各种其他假设。在我们的模型中，猪体外循环的外周插管技术既实用又经济。此外，与传统的中心插管技术相比，该方法能够更可靠地评估术后结果。本模型具有良好的灵活性，有助于推动未来在先天性心脏病及合并症研究领域的进一步工作。例如，我们实验室目前正在计划扩展该模型，以研究脑部参数的实时监测，如氧合状态和脑血流量。首先，将4至6日龄的麻醉仔猪置于仰卧位。使用带套囊的气管导管进行经口插管后，听诊肺底以确认气管导管位置正确。建立机械通气，并在手术期间通过心率、血压和血氧饱和度持续监测麻醉深度。根据需要调整通气和镇静参数。随后将一根 3 法式导管插入股动脉，再将一根 4 法式导管插入股静脉。接下来，通过缩短体外循环（CPB）管路来启动体外循环（CPB）回路的组装，同时保持动物与机器之间的足够距离。建立一段管路桥梁，以连接膜式氧合器的流出端与泵的流入端。当所有连接点均密封后，用300微升肝素化生理盐水溶液和300毫升新鲜供体猪血冲洗整个回路，随后加入碳酸氢钠、肝素和葡萄糖酸钙。当体外循环管路准备就绪后，暴露左侧颈内静脉，并将套管针插入该静脉。同样，暴露右侧颈总动脉以备插管。一旦见到回血，即小心地将导丝插入血管。将扩张器沿导丝插入血管，然后取出扩张器。缓慢将一根8 French的静脉导管插入血管约4厘米，随后撤出导丝，确保导管保持在原位。然后，如先前演示的那样，通过扩张将一根6法式小儿动脉导管插入右侧颈动脉。最后，通过新放置的动脉导管静脉推注肝素。在建立通路后，使用3-0可吸收缝线将两根导管固定于动物，并用胶带固定以防止意外脱落。将套管连接到体外循环（CPB）管路，确保在连接处加入肝素化生理盐水，以防止管路中混入空气。初始流量设定为每分钟每千克80至85毫升。为诱导心脏停搏，给予9毫当量的氯化钾。心脏停搏后，将动物与体外循环系统分离，同时维持体外循环系统以1,500转/分钟继续运转。在达到理想的 cardiac arrest 状态后，通过重新连接仔猪至体外循环通路，开始体外心肺复苏。经外周动脉通路给予3毫升葡萄糖酸钙和6毫升碳酸氢钠，必要时可追加剂量。血管插管并结合心脏停搏的体外循环在实验中取得了92%的成功率。与对照组相比，进行体外循环并伴随心脏停搏的动物在磁共振成像（MRI）中显示出明显的早期脑损伤征象。急性扩散张量成像技术比其他常规MRI序列更能清晰识别梗死征象。

pediatric-animal-model-extracorporeal-cardiopulmonary-resuscitation

Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

长时间循环停止后体外心肺复苏的小儿动物模型

本文介绍了一种用于围手术期和重症监护相关急性肾损伤的有力模型。通过心脏骤停诱导的全身低灌注，几乎可以复制临床急性肾损伤的组织学和功能变化。...

常温下心脏骤停与心肺复苏：小鼠缺血-再灌注损伤模型

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。...

一种采用传统闭胸技术建立心室颤动与复苏的大鼠模型

本文介绍了如何在小鼠中实施体外循环。这一新型模型将有助于研究器官损伤相关的分子机制。...

小鼠模型中的心肺转流：一种新方法

本文介绍一种在大鼠中建立无需输血或使用正性肌力药物的简易复苏体外循环模型的实验方案。该模型可用于研究体外循环后长期的多器官后遗症。...

一种无需输血和正性肌力药物的大鼠复苏体外循环模型

本文介绍了一种在猪体内建立心动过速诱导型心肌病的实验方案。该模型是研究进行性慢性心力衰竭血流动力学特征以及评估治疗干预效果的有力手段。...

由心动过速诱导的心肌病作为猪的慢性心力衰竭模型

本方案展示了一种简单且灵活的方法，用于评估新的预处理药物或策略，以提高心脏在循环死亡后捐献的可行性。...

循环死亡后心脏捐献的临床前模型

心肺复苏和除颤是治疗由心室颤动引起的心脏骤停的唯一有效治疗手段。本模型提供了一种标准化的方案，用于在猪模型中诱导、评估和治疗这种生理状态，从而提供一种临床方法，并具有多种数据采集和分析的机会。...

标准化猪心室颤动模型与高级心脏生命支持

本方案描述了一种大型动物（猪）循环死亡后捐献模型，随后进行胸腹常温区域灌注，该模型高度模拟了心脏移植中的临床情景，有望促进相关治疗研究和策略的开展。...

大动物循环死亡后捐献与常温区域灌注用于心脏评估模型

该仔猪模型涉及外科手术操作、窒息至心脏骤停、复苏以及复苏后观察。该模型允许对每只动物进行多次采样，并通过连续有创动脉血压、心电图和无创心输出量监测，提供关于围产期窒息和新生儿心肺复苏中血流动力学及心脏病理生理学的知识。...

一种用于研究心脏骤停、复苏及自主循环恢复后心脏损伤与血流动力学变化的新生仔猪围产期窒息模型

本方案演示了在猪模型中使用植入式心律转复除颤器（ICD）可靠地诱发室性心律失常、进行体内心脏复律以及获取心内电图记录的方法。...

使用植入式除颤器建立猪心脏骤停模型

了解新生儿猪体外循环心脏骤停模型，用于研究小儿心脏手术后的脑损伤并发症。该模型采用外周插管技术，成功率达92%，为先天性心脏病研究提供可靠平台。

长时间循环停止后儿童体外心肺复苏的动物模型

探索更多视频