Name: 成人和儿童猪急性容量超负荷模型 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-01-12T13:40:00.000+00:00
Duration: 6 min 9 s
Description: 了解猪急性容量超负荷模型的建立方法，通过持续输注晶体液分析血管波形变化。该研究利用猪模型探索无创血容量监测技术，为转化医学研究提供重要实验基础。

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作者谨此感谢范德堡大学医学中心S.R. Light实验室的José A. Diaz博士、Jamie Adcock、Mary Susan Fultz提供的协助与支持。特别感谢John Poland以及范德堡大学医学中心的其他灌注师及其学生在本研究中提供的帮助。本研究由美国国立卫生研究院下属的国家心肺血液研究所资助（BA；R01HL148244）。本内容完全由作者负责，不代表美国国立卫生研究院的官方观点。

本研究方案已获得范德堡大学机构动物护理和使用委员会（方案编号 M1800176-00）的批准，并严格遵守美国国立卫生研究院《实验动物护理与使用指南》。本实验使用体重约为 40–45 kg 和 4–10 kg 的雄性和雌性约克夏猪及仔猪。当前方法未包含对订购猪只进行预先存在的医学状况的筛查。需指出的是，尽管该做法可能潜在地影响或掩盖预期结果，但根据供应商提供的信息，此类干扰发生的可能性较低。该局限性已被承认，并作为本操作程序固有的一部分予以接受。
1. 麻醉与通气
<ol>
	<li>成年猪模型
	<ol>
		<li>通过肌肉注射缓慢注射氯胺酮（2.2 mg/kg）、赛拉嗪（2.2 mg/kg）和替拉唑（4.4 mg/kg）使猪麻醉。诱导麻醉后立即在耳廓背面的中央或边缘耳静脉插入18–24G静脉导管。使用1英寸胶带固定静脉导管。</li>
		<li>将猪置于手术室操作台上，呈仰卧位。请一位独立的动物实验技术人员负责监测特定参数，评估麻醉深度，评估依据包括生命体征、对刺激的反应性、是否出现运动、下颌张力松弛程度、心率波动、呼气末二氧化碳（end-tidal CO₂）变化等。2 水平及呼吸频率的变化。这些评估可指导吸入麻醉药剂量的调整。</li>
		<li>通过直接喉镜检查，使用6.5 mm气管导管对猪进行经气管插管，并向气管导管气囊注入3–5 mL空气。以容量控制通气模式维持猪的呼吸，潮气量为8 mL/kg，呼吸频率根据呼气末CO₂水平调整2 35-40 mmHg，呼气末正压为5 cm H₂O2O. 通过吸入1%异氟烷维持麻醉。</li>
		<li>在母猪中，将 Foley 导尿管经尿道置入以监测尿量；由于解剖结构上的困难，公猪则需通过手术方式放置 Foley 导尿管。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>仔猪模型
	<ol>
		<li>通过肌肉注射（IM）向约5周龄的仔猪（相当于约12月龄人类）注射麻醉溶液，包含氯胺酮（2.2 mg/kg）、赛拉嗪（2.2 mg/kg）、替拉唑（4.4 mg/kg）和右美托咪定（0.005 mg/kg）。随后立即在可选的最佳静脉（可能位于耳廓背面）置入22–24G静脉导管。</li>
		<li>将仔猪置于手术室操作台上，呈仰卧位。</li>
		<li>使用直接喉镜对仔猪进行气管内插管，选用4.5–5.5 mm气管导管。用无针头的注射器向气管导管套囊内注入3–5 mL空气。维持麻醉采用1%异氟烷，根据再次给药时评估的麻醉深度，必要时每2小时可重复静脉给予右美托咪定（0.005–0.01 mg/kg），或不重复给药。</li>
		<li>采用容量控制通气，维持潮气量为8 mL/kg，呼吸频率根据呼气末二氧化碳分压调整2 35-40 mmHg，呼气末正压为5 cm H₂O2O.</li>
		<li>在雌性仔猪的尿道中置入导尿管以监测尿量。通过手术方式置入导尿管&#160;由于通过尿道放置导尿管在解剖结构上存在困难，因此在雄性小猪中较为常见。 
		&#8203;注意：此外，根据需要通过推注方式给予布托啡诺/右美托咪定镇痛。为保持一致性，将调整机械通气机的呼吸频率，以维持呼气末二氧化碳（end-tidal CO₂）在目标范围内。2 实验过程中，维持水平在 35-40 mmHg 范围内。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 插管与监测设备放置
<ol>
	<li>成年猪模型
	<ol>
		<li>使用2%氯己定擦洗液对整个前颈部进行消毒，随后喷洒5%聚维酮碘溶液14。</li>
		<li>通过气管两侧紧邻的双侧纵向切口，外科暴露右侧和左侧颈外静脉（EJ）及颈内动脉（CA），并使用单极电凝设备分离至血管层。</li>
		<li>根据需要使用Kelly组织剪和Lahey拉钩和/或组织镊子分离带状肌及其走行路径14。暴露双侧EJ和CA。</li>
		<li>采用Seldinger技术15，将两根8.5 French（Fr）导管置入右侧EJ。导管置入后，通过右侧EJ的导入器插入一根7 Fr肺动脉导管（PAC）。利用该右侧EJ导管和PAC进行血流动力学监测。</li>
		<li>使用10 Fr导管穿刺左侧EJ，并将其连接至预先用PlasmaLyte溶液预充的专用滚压泵管路。 
		注：颈外静脉通常直径较大，且角度更适于心脏导管插入术。正因如此，在猪实验中我们选择穿刺EJ而非颈内静脉（IJ）1。</li>
		<li>采用Seldinger技术15，在右侧CA置入一根4 Fr动脉导管，用于整个实验过程中的有创血压监测。</li>
		<li>将所需监测设备连接至猪只。
		<ol>
			<li>使用遥测导联监测心率（HR），并通过将压力传感器连接至血压放大器并接入CA导管，监测收缩压（SBP）、舒张压（DBP）和平均动脉压（MAP）。</li>
			<li>将压力传感器连接至血压放大器并接入PAC相应端口，监测平均肺动脉压（MPAP）、收缩期肺动脉压（SPAP）、舒张期肺动脉压（DPAP）和中心静脉压（CVP）。</li>
			<li>通过计算SBP与DBP之间的差值确定脉压。为计算脉压变异率（PPV），需计算整个呼吸周期中吸气和呼气期间峰值脉压水平的变化。</li>
			<li>使用LabChart 8的血压模块并在PowerLab系统上运行，计算PPV测量值。在此设置中，选择动脉导管通道中连续3分钟的数据，设定最小峰值高度为10 mmHg，并对10个呼吸周期取平均值。软件模块可自动计算每个脉搏周期的峰值，并可进行视觉确认。随后利用所得的最小脉压和最大脉压计算PPV。</li>
			<li>通过设备特定的体积/温度校准进行热稀释法心输出量（CO）测定。向PAC气囊注入1.5 mL空气，推进导管直至观察到代表受限的右向左血流的V波和A波，从而获得肺毛细血管楔压（PCWP）。在呼气末读取A波对应的PCWP值。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>在急性容量超负荷开始前，以约100 mL/min的速度输注PlasmaLyte16，使初始PCWP达到8–10 mmHg（正常血容量状态）。 
		注：达到正常血容量所需的总体积取决于讨论部分所述的多种变量。在范德堡大学医学中心接受本实验方案的猪只中，平均约需500 mL。本模型采用PlasmaLyte作为平衡缓冲晶体液。其他任何平衡缓冲晶体液（如Normosol-R、乳酸林格液）也可能产生类似效果。应避免在本模型中使用非缓冲的酸性生理盐水，以防止已知的由生理盐水引起的内皮细胞膜完整性丧失、内皮功能障碍和酸中毒16。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>仔猪模型
	<ol>
		<li>与成年猪类似，仔猪在麻醉并接受机械通气后，使用2%氯己定擦洗液对其整个前颈部进行消毒，随后喷洒5%聚维酮碘溶液14。仅对仔猪进行右侧EJ、颈动脉和左侧股动脉的导管置入。</li>
		<li>在气管右侧紧邻处做一纵向切口，外科暴露右侧EJ静脉和颈内动脉（CA），并使用单极电凝设备分离至血管层。</li>
		<li>根据需要使用Kelly组织剪和Lahey拉钩和/或组织镊子分离带状肌及其走行路径14。暴露右侧EJ和CA。</li>
		<li>使用2%氯己定擦洗液对仔猪下腹部和耻骨区域进行消毒，随后喷洒5%聚维酮碘溶液。采用文献17所述的经典纵向技术外科暴露左侧股动脉（FA）。</li>
		<li>将一根6 Fr中心静脉导管导入器置入右侧EJ，随后将一根5 Fr肺动脉导管（PAC）置入肺动脉。</li>
		<li>放置两根3 Fr动脉导管：一根置于右侧CA，另一根置于左侧FA。将左侧FA导管专用于频繁采集动脉血气分析样本。使用与PAC导入器相连的开放端口，通过60 mL注射器进行液体输注。</li>
		<li>使用60 mL注射器以稳定推注速度给予10 mL/kg的PlasmaLyte16冲击剂量，每次推注后暂停以获取PCWP，当PCWP达到8–10 mmHg（正常血容量状态）时停止输注。 
		&#8203;注：达到正常血容量所需的总体积取决于本文讨论部分所述的多种变量。在范德堡大学医学中心接受本实验方案的仔猪中，平均约需50–100 mL。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 输注容量
<ol>
	<li>成年猪模型
	<ol>
		<li>完成插管并达到正常血容量后，以每次500 mL、100 mL/min的速度输注温热的PlasmaLyte晶体液（图1）。</li>
		<li>确认记录以下血流动力学终点指标：心率（HR）、氧饱和血红蛋白分数（SpO2）、呼吸频率（RR）、呼气末二氧化碳（ETCO2）、中心静脉压（CVP）、收缩压（SBP）、舒张压（DBP）、平均动脉压（MAP）、脉压变异度（PPV）、收缩肺动脉压（SPAP）、舒张肺动脉压（DPAP）和平均肺动脉压（MPAP）。</li>
		<li>每输注500 mL液体后，进行必要操作以获取静态测量值（心输出量CO和肺毛细血管楔压PCWP），直至实施安乐死；安乐死将在总输液量达到5 L时或当CO较前次测量值下降15%时进行，以先发生者为准。 
		注：CO的下降标志着Starling曲线下降支的开始18。此时，容量超负荷导致心脏扩张超过心肌纤维收缩的最佳长度，从而引起收缩功能受损和CO降低18。</li>
		<li>在达到正常血容量时以及在完成全部液体输注后，进行动脉血气分析，以获取猪的动脉血氧分压（PaO2）、pH、乳酸和碱剩余值。</li>
		<li>每次输注500 mL PlasmaLyte晶体液后记录尿量（mL）。建议在达到正常血容量后将尿量归零。在总输液量达到5 L或观察到CO下降15%时实施安乐死，以先发生者为准。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>仔猪模型
	<ol>
		<li>成功插管并达到正常血容量后，每10分钟通过注射器推注方式给予20 mL/kg的PlasmaLyte液体（图1）。</li>
		<li>确认记录血流动力学参数（HR、RR、SpO2、EtCO2、CVP、SBP、DBP、MPAP、PPV和MPAP）。每次给予10 mL/kg推注液后测量PCWP。 
		注：由于所需液体量及5 Fr肺动脉导管较小的内径带来的阻力，仔猪模型中不采用热稀释法测量CO。取而代之的是使用Fick法19,20计算CO。该方法需获取来自肺动脉血液的氧饱和血红蛋白分数（SvO2），此操作与动脉血气分析同时进行。</li>
		<li>每次给予20 mL/kg液体推注后进行动脉血气分析，以获取PaO2、pH、乳酸和碱剩余值。 
		注：鉴于这些有创监测指标在常规临床护理中的诸多限制，在仔猪模型中每次给予20 mL/kg液体推注后均进行经胸超声心动图（TTE）检查，以测量主动脉血流峰值收缩期速度（PSV）和左心室流出道（LVOT）直径——这两个参数在儿科临床实践中常用于评估患者的容量状态。</li>
		<li>每次给予20 mL/kg液体推注后进行TTE检查，测量PSV和LVOT直径数据点，并记录尿量。在总输液量达到500 mL或观察到CO下降15%时对仔猪实施安乐死，以先发生者为准。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 成年猪与仔猪的安乐死
<ol>
	<li>确认维持1%异氟烷。通过静脉注射戊巴比妥钠（125 mg/kg）诱导心脏骤停。注射后确认无生命体征以核实动物死亡。</li>
</ol>

Investigating Physiological Responses to Acute Volume Overload in Porcine Models

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</ol>

本报告所涉主题无具体利益冲突披露。Kyle Hocking博士是VoluMetrix的创始人、首席执行官和总裁，并且是归属于范德堡大学并授权给VoluMetrix的静脉波形分析领域知识产权的发明人之一。Colleen Brophy医学博士是VoluMetrix的创始人兼首席信息官，也是归属于范德堡大学并授权给VoluMetrix的静脉波形分析领域知识产权的发明人之一。Bret Alvis医学博士是VoluMetrix的首席医疗官，是归属于范德堡大学并授权给VoluMetrix的静脉波形分析领域知识产权的发明人之一，且与VoluMetrix的首席运营官为配偶关系。其余作者无任何利益冲突需要披露。

本方案中有两个关键步骤。首先，必须花费足够时间完成适当的插管，并确保血流动力学/容量监测装置的准确定位。在成年猪和幼猪模型中，均需通过外科切开术来正确插管目标血管并置入所需导管。经皮超声引导下的穿刺方法在猪和幼猪的小口径血管周围已被证明具有挑战性且易造成创伤。其中两种可能带来困难的导管是肺动脉导管（PAC）和 Foley 导尿管。在猪和幼猪中，将 PAC 顺利漂浮进入肺动脉往往较为困难。当球囊尖端充入 1.0 - 1.5 mL 空气后，导管可能误入下腔静脉（IVC），而非进入右心房（RA）。轻微回撤导入器有助于 PAC 进入右心房。目前已有使用透视和超声技术辅助 PAC 定位的报道。一旦 PAC 成功进入心脏，将其漂浮至肺动脉通常不再困难。另一个操作难点是通过尿道途径将 Foley 导尿管置入雄性猪或幼猪的膀胱，这主要源于猪泌尿系统的解剖复杂性。具体而言，雄性猪具有长而狭窄且高度盘绕的尿道，使得导管的插入和推进变得困难，并增加创伤或错位的风险。因此，鉴于这一解剖学难题，通常需对外科手术方式置入 Foley 导管作为雄性猪/幼猪的首选方案。
实验方案中的第二个关键步骤是在启动容量超负荷模型之前，确保猪和仔猪模型均处于正常血容量状态。建立基线测量值对于后续比较以及准确判断容量超负荷至关重要。通常观察到，成年猪和仔猪在实验开始时常常处于脱水或低容量状态。这可能归因于运输、饲养期间的饮食和/或饮水管理方案等因素。因此，在启动容量超负荷模型前，动物通常需要进行复苏处理。根据现有经验和数据，肺毛细血管楔压（PCWP）在8–10 mmHg之间是猪和仔猪模型达到正常血容量状态最具代表性的指标，该标准与现有文献一致1。
一个主要的局限性在于心输出量（CO）这一变量及其在两种模型中的获取方式。尽管CO是心血管生理学中的一个关键参数，但所采用的两种技术分别是热稀释法和Fick法19,20。热稀释法涉及将已知量的标定温度生理盐水注入右心房（RA），然后通过肺动脉导管（PAC）尖端的热敏电阻测量肺动脉内的温度变化。稀释程度与CO呈反比。相比之下，Fick法基于氧耗量（VO2）以及动脉血与静脉血之间氧含量的差异来计算CO20。然而，这两种方法均存在显著局限性。热稀释法要求注射速度保持恒定，这容易受到人为误差的影响，需要PAC的热敏电阻正常工作，并且在存在明显的心内或肺内分流或三尖瓣反流的情况下准确性较低。此外，针对仔猪模型，所使用的心输出量监测仪必须校准为测量远小于成人CO监测仪的血容量。此外，使用5 Fr PAC时，其较小的管腔直径使得维持恒定注射速度变得困难。因此，Fick法更适合用于仔猪模型。尽管该方法侵入性较小，但其局限性在于假设氧耗量处于稳态，而这一假设对于经历快速生理变化的仔猪可能并不准确。例如，混合静脉血氧饱和度（SvO2）是Fick法计算CO的关键变量，且受仔猪血红蛋白水平的影响。仔猪血红蛋白的急性稀释很可能显著导致SvO2下降，从而引起计算出的CO降低，但这未必真实反映每分钟升数（L/min）的实际减少。此外，准确测量氧耗量在技术上具有挑战性，因为在整个实验过程中，PAC尖端的抽吸容易受到血栓负荷的影响。
在猪的容量超负荷模型中，另一个挑战是难以获得用于肺毛细血管楔压（PCWP）评估的合适波形。PCWP监测是全面评估容量超负荷的关键组成部分。然而，为确保PCWP描记的准确性，在记录楔压波形前必须满足某些质量参数。首先，肺动脉压（PAP）波形应表现出适当的变化，反映右向左血流受限的情况。这种变化表现为右心室的收缩压和舒张压特征消失，并出现包含A波和V波的PCWP波形，分别代表左心房和左心室的收缩21,22。最后，PCWP数值应在呼气末从A波读取21。只有当上述三个条件均满足时，才能报告有效的PCWP值，从而确保在容量超负荷评估背景下测量结果的可靠性。此外，脉压变异度（PPV）和收缩压变异度（SPV；初步结果中未报告）是本模型中唯一评估的动态循环指标。动态指标可为容量反应性提供有价值的数据，其原理是基于循环系统对受控前负荷变化的反应，这种变化通常继发于正压通气和/或抬腿操作。对动脉波形中观察到的动态变化进行分析后发现，PPV与猪给予的容量之间存在统计学上显著的负相关关系，但在仔猪中未观察到相同结果。SPV将在未来的出版物中报告。值得注意的是，尽管容积描记变异指数（PVI）和每搏输出量变异度（SVV）在某些特定复苏情境下有一定证据支持其应用，但本模型未对其进行研究23。这一局限性主要源于当前实验设置中的监测能力限制。
成年猪和仔猪容量超负荷模型的建立与应用在多个研究领域具有重要意义。成年猪由于在生理上与人类具有高度相似性1,9,10，尤其是在心血管功能方面，是研究成人患者容量超负荷病理生理机制的理想模型。该模型有助于深入理解心力衰竭及危重疾病中液体超负荷等病症的发生机制，并可为评估相关治疗策略和监测技术提供重要依据。
仔猪模型为研究儿童人群中容量超负荷的影响提供了独特的机会——在这一人群中，临床研究已被证明具有挑战性。鉴于儿童与成人在生理和发育上的差异，成人模型的研究结果并不总是能够外推至儿科患者。本报告中的代表性结果便是这种存在缺陷但传统做法的一个例证。仔猪在发育特征上与人类婴儿具有相似性，因此有助于弥合这一差距9,10。这一点尤为重要，因为儿科患者中容量超负荷情况的发生率较高，例如与先天性心脏病或重症监护干预相关的情况12。仔猪模型有助于我们理解儿童特异性的急性容量超负荷病理生理机制，并推动适用于不同年龄阶段的治疗和监测策略的开发。

急性容量超负荷是一种以体液容量突然且过度增加为特征的临床状况，是需要深入研究的重要医学问题1。该状况常与过度或不恰当的液体复苏、输血以及合并症（如心力衰竭和肾功能衰竭）相关，可能导致严重的疾病负担，并增加死亡风险1,2,3。尽管其具有重要的临床意义，急性容量超负荷的病理生理机制仍不明确3,4。此外，缺乏特异性的诊断标准和有效的监测策略，进一步凸显了开展系统性科学研究的必要性。研究急性容量超负荷不仅对改善患者预后至关重要，也有助于深化我们对人体生理机制的理解，为探索机体在极端应激状态下维持液体稳态的调节机制提供了独特的机会1。已有研究探讨了目标导向液体治疗（GDFT）在避免宽松液体复苏、推动更精准复苏策略中的作用，在围手术期和脓毒症患者中均显示出可降低发病率和死亡率1,3,4。这些研究采用了多种设备来监测容量状态，包括中心静脉导管测量中心静脉压、ScVO2、动脉导管乳酸检测、经食管多普勒测量每搏输出量/心输出量、锂稀释法心输出量测定、动脉脉搏轮廓分析、胸腔生物电抗和经肺热稀释法1,3,4,5。多种评估容量状态的方法各有其在准确性和实用性方面的局限性，提示通过改进血管内容量评估手段，目标导向液体治疗仍有显著提升空间3,4。
猪模型在人类心血管生理学研究中已逐渐成为极具价值的工具6。猪与人类心血管系统在解剖结构和生理特性方面具有诸多相似之处，例如心脏大小、冠状动脉解剖结构以及血流动力学参数，这使得猪成为转化医学研究的理想模型6。此外，猪对容量超负荷的反应与人类相似，因此是研究急性容量超负荷病理生理机制及评估各种治疗干预措施有效性的优良模型7,8。使用猪模型还能够获取高质量且详尽的数据点，例如实时血流动力学监测数据和组织样本，而这些数据在人类研究中往往难以获得7。此类高质量数据的获取有助于更全面地理解急性容量超负荷的机制，从而为开发更有效的监测和预防策略提供支持。
在研究急性容量超负荷时，使用仔猪模型具有至关重要的意义，尤其是在该领域儿科研究稀缺的背景下。仔猪在生理和发育特征上与人类婴儿具有高度相似性，因此与成年猪模型类似，为理解儿科人群提供了不可估量的模型价值9,10,11。尽管儿科患者中容量超负荷情况的发生率较高，例如与先天性心脏病或重症监护干预相关的情况，但该领域的研究明显受限，特别是在能够准确模拟人类婴儿的动物模型方面尤为不足5,12,13。利用仔猪模型有助于弥补这一空白，为儿科特有的急性容量超负荷病理生理机制以及潜在治疗策略的有效性提供深入见解7,11。
本论文描述了一种通过持续输注晶体溶液至成年及儿科猪的颈外静脉以诱导急性容量超负荷，并研究此类容量变化对常用于容量状态监测的外周和中心监测指标所产生的血流动力学影响的方法。该方法可作为一项有价值的工具，帮助未来的研究人员探讨急性容量超负荷的潜在病理生理机制，并评估更优的监测手段与创新技术。

<table><tbody><tr><td>1% 异氟烷</td><td>Primal，美国马萨诸塞州波士顿</td><td>26675-46-7</td><td>https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/792632?gclid=Cj0KCQjw9fqnBhDSARIsAHl&lt;br/&gt; cQYS_W-q6tS2s6LQw2Qn7Roa3TGIpTLPf5&lt;br/&gt; 2351vrhgp44foEcRozPqtYaAtvfEAL&lt;br/&gt; w_wcB</td></tr><tr><td>动脉导管</td><td>Merit Medical，美国犹他州南乔丹</td><td>MAK401</td><td>MAK Mini Access Kit 4F</td></tr><tr><td>动脉导管</td><td>Cook Medical，美国印第安纳州布卢明顿</td><td>C-PMS-300-RA/G01908</td><td>桡动脉导管套装 3.0Fr./5cm</td></tr><tr><td>血压放大器</td><td>AD Instruments，美国科罗拉多州科罗拉多斯普林斯</td><td>FE117</td><td>https://www.adinstruments.com/products/bp-blood-pressure-amp</td></tr><tr><td>中心静脉导管导入器</td><td>Arrow International Inc，美国宾夕法尼亚州雷丁</td><td>AK-09800</td><td>8.5 Fr. x 4&quot; (10 cm) Arrow-Flex</td></tr><tr><td>中心静脉导管-导入器</td><td>Arrow International</td><td>CP-07611-P</td><td>Super Arrow-Flex 经皮鞘导入套装 6Fr./7.5cm</td></tr><tr><td>一次性血压传感器</td><td>AD Instruments，美国科罗拉多州科罗拉多斯普林斯</td><td>MLT0670</td><td>https://www.adinstruments.com/products/disposable-bp-transducers</td></tr><tr><td>Kendall 930 泡沫电极</td><td>Covidien，美国马萨诸塞州曼斯菲尔德</td><td>22935</td><td>https://www.cardinalhealth.com/en/product-solutions/medical/patient-monitoring/electrocardiography/monitoring-ecg-electrodes/radiolucent-electrodes/kendall-930-series-radiolucent-foam-electrodes.html</td></tr><tr><td>LabChart 8 软件</td><td>AD Instruments，美国科罗拉多州科罗拉多斯普林斯</td><td>N/A</td><td>https://www.adinstruments.com/products/labchart</td></tr><tr><td>外周静脉导管 Angiocath 18-24 规格 1.16 英寸</td><td>McKesson，美国得克萨斯州欧文</td><td>329830</td><td>https://mms.mckesson.com/product/329830/Becton-Dickinson-381144</td></tr><tr><td>PlasmaLyte 晶体溶液</td><td>Baxter International，美国伊利诺伊州迪尔菲尔德</td><td>2B2544X</td><td>https://www.ciamedical.com/baxter-2b2544x-each-solution-plasma-lyte-a-inj-ph-7-4-1000ml</td></tr><tr><td>PowerLab</td><td>ADInstruments，美国科罗拉多州科罗拉多斯普林斯</td><td>N/A</td><td>https://www.adinstruments.com/products/powerlab/c?creative=532995768429&amp;amp;keyword=&lt;br/&gt; powerlab&amp;amp;matchtype=e&amp;amp;network=&lt;br/&gt; g&amp;amp;device=c&amp;amp;gclid=CjwKCAjwysipB&lt;br/&gt; hBXEiwApJOcu-ulfO0bfCc-j6B7PpO&lt;br/&gt; kOAGur8IZ4SWNkhNZ7mORGstO&lt;br/&gt; vKON6plWLxoCigsQAvD_BwE</td></tr><tr><td>肺动脉导管</td><td>Edwards Life Sciences，美国加利福尼亚州尔湾</td><td>TS105F5</td><td>True Size 热稀释导管 24cm 近端口 - Swan Ganz&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>肺动脉导管 (7F)</td><td>Edwards Life Sciences，美国加利福尼亚州尔湾</td><td>131F7</td><td>Swan Ganz 7F x 110cm&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Telazol（盐酸替来他明和盐酸唑拉西泮）注射液，5 mL</td><td>Patterson Veterinary，美国科罗拉多州洛夫兰德 80538</td><td>07-801-4969</td><td>https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078014969?omni=telazol</td></tr><tr><td>Terumo Sarns 8000 滚压泵</td><td>Terumo Cardiovascular，美国密歇根州安娜堡</td><td>16402</td><td>https://aamedicalstore.com/products/terumo-sarns%E2%84%A2-8000-roller-pump</td></tr><tr><td>盐酸赛拉嗪 100 mg/mL，注射液，50 mL</td><td>Patterson Veterinary，美国科罗拉多州洛夫兰德 80538</td><td>07-894-5244</td><td>https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078945244</td></tr><tr><td>约克夏成年猪</td><td>Oak Hill Genetics，美国伊利诺伊州尤因</td><td>N/A</td><td>约克夏/长白猪，体重 81-100 磅</td></tr><tr><td>约克夏仔猪</td><td>Oak Hill Genetics&amp;nbsp;</td><td>N/A</td><td>雌性 &quot;仔猪&quot;，指定年龄为 5 周，体重处于相应健康范围（约 10-20 磅）</td></tr></tbody></table>

成人与儿童猪急性容量超负荷模型

Adult and Pediatric Porcine Model of Acute Volume Overload

本方案描述了一种用于成年约克夏猪及其仔猪的急性容量超负荷动物模型。两种年龄阶段的猪均接受全身麻醉、经气管插管及机械通气。通过外科切开术，分别于颈外静脉和颈动脉置入中心静脉导管和动脉导管。肺动脉导管则经由中心静脉导管的导入鞘插入。随后，成年猪以100 mL/min的速度输注PlasmaLyte晶体液，仔猪则以20 mL/kg的剂量在10分钟内快速输注。当达到心输出量下降15%或输液总量达5 L（成年猪）或500 mL（仔猪）时，即实现容量超负荷状态。实验过程中持续监测血流动力学参数，包括心率、呼吸频率、呼气末二氧化碳、氧合血红蛋白分数、动脉血压、中心静脉压、肺动脉压、肺毛细血管楔压、动脉血氧分压、乳酸、pH值、碱剩余以及肺动脉氧合血红蛋白分数。采用该模型获得的初步数据显示，在成年猪中，中心血流动力学参数与急性容量超负荷之间存在统计学显著性变化及强线性回归关系；而在仔猪中，仅肺毛细血管楔压显示出与急性容量超负荷之间的线性回归关系和统计学显著性。这些模型有助于科研人员发现适用于不同年龄阶段的治疗和监测策略，以更好地理解并预防急性容量超负荷。

对成年猪模型进行线性回归分析后的初步代表性试点数据显示，在前八只猪中，各项指标与输注体积呈线性关系（图2）。尽管本实验过程中还测量了更多数据点以及超过2.5 L的输注体积，但目前的分析仅涵盖上述数据。在用于容量评估的两个最常用生命体征中，心率（HR，R2=0.15）和平均动脉压（MAP，R2=0.79）在强制性高血容量状态下均呈现线性关系，但均未达到统计学显著性（p&gt;0.05；图2A、B）。相比之下，中心血流动力学变量中心静脉压（CVP，R2=0.93）、心输出量（CO，R2=0.95）和肺动脉楔压（PCWP，R2=0.98）不仅表现出良好的线性关系，且具有统计学显著性（p&gt;0.05；图2C-E）。一种常用的无创容量状态评估指标——脉压变异度（PPV），显示出中等程度的负相关（R2=0.41）并具有统计学显著性（p&lt;0.5；图2F）；然而，其回归强度不及中心血流动力学参数与输注容量之间的关系。值得注意的是，截至目前分析的输注容量（即2.5 L）范围内，没有任何一只成年猪出现心输出量下降15%的情况。平均尿量为1.2 L（标准差=500 mL；n=6）。尽管这些数据来自8只猪的分析（其中仅6只获得了准确的尿量记录），目前仍在继续收集更多数据，后续报告将纳入更多猪只及其测量数据点，进行更为充分的分析。
三只幼猪的代表性初步线性回归分析结果显示，仅肺动脉楔压（PCWP）与容量增加呈线性回归关系且具有统计学显著性（R2=0.43，p=0.02； 图3E）。有趣的是，平均动脉压（MAP）确实具有统计学意义，但其与输注液体量呈负相关关系（R2=0.38，p=0.03； 图 3B）。证明输注液体量会导致仔猪平均动脉压（MAP）下降。其他中心变量也显示出与液体量增加具有统计学显著性的相关关系（中心静脉压，CVP：R2=0.31，p=0.048；CO：R2=0.33，p=0.04； 图3C，D）。然而，根据其 R2 数值相比，这三只仔猪的容量输注与这些指标之间的线性回归关系弱于PCWP。其他血流动力学变量（HR、SvO₂）2，PPV）与输注体积之间未显示出线性回归关系或任何具有统计学意义的相关性（图3A，B，F；HR：R2=0.17，p=0.16；SvO2R2=0.24，p=0.09；PPV：R2=0.01，p=0.097）。尽管还测量了其他数据点，特别是超声心动图变量如PSV和LVOT直径，但这些数据代表了迄今为止的分析结果。与成年猪类似，在达到容量超负荷时，以PCWP为指标的容量与数据点之间的回归关系最强。值得注意的是，所有仔猪在约80 mL/kg时均出现心输出量（CO）下降15%的情况。平均尿量为115 mL（标准差=111 mL；n=3）。仔猪的容量以占血容量的百分比表示，而非绝对数值，因为不同仔猪的体重和估算血容量差异较大，而较大体型猪只研究中的估算血容量则相对稳定。需要强调的是，这些数据仅代表仅来自3次仔猪实验的初步试点数据。未来的研究报告将纳入更充分的数据量，以得出更可靠的结论。
<img alt="猪仔和成年猪安乐死的静态平衡过程，含心输出量下降分析示意图。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65967/65967fig01v2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图1"> 
图1：约克夏猪及猪仔容量负荷模型的时间线。 成年猪（上方）和猪仔（下方）均被复苏至正常血容量状态（PCWP = 8–10 mmHg）。达到该状态后，开始进行容量输注。在每次输注500 mL液体后，获取成年猪的血流动力学数据（黑色箭头；心率、呼吸频率、血压、SpO2、呼气末二氧化碳、肺动脉压、PCWP、中心静脉压、CO）和动脉血气分析（<img alt="静态平衡；ΣFx=0；示意图；力学装置；受力分析；物理概念；教学用途。" src="/files/ftp_upload/65967/65967eq01.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="公式1">；PaO2、PaCO2、乳酸、碱剩余、pH）。对于猪仔，在每次给予20 mL/kg液体推注后（所示体积基于5周龄猪仔平均体重5 kg计算），获取血流动力学数据（白色箭头；心率、呼吸频率、血压、SpO2、呼气末二氧化碳、肺动脉压、PCWP和中心静脉压）和动脉血气分析（<img alt="静态平衡；ΣFx=0；示意图；力学装置；受力分析；物理概念；教学用途。" src="/files/ftp_upload/65967/65967eq01.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="公式1">；PaO2、PaCO2、乳酸、碱剩余、pH和SvO2），直至实施安乐死。在每个容量节点均进行经胸超声心动图测量（<img alt="静态平衡；ΣFx=0；示意图；力学装置；受力分析；物理概念；教学用途。" src="/files/ftp_upload/65967/65967eq01.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="公式1">；主动脉血流峰值收缩速度和左室流出道直径），直至安乐死。当心输出量（CO）下降15%或达到5 L（成年猪）/500 mL（猪仔）时实施安乐死。缩写：PaO2 = 氧分压；PaCO2 = 二氧化碳分压；mL = 毫升；kg = 千克；CO = 心输出量；PCWP = 肺毛细血管楔压。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65967/65967fig01largev2.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<img alt="心血管反应图；显示心率、平均动脉压、中心静脉压、心输出量、肺毛细血管楔压和脉压变异度随容量变化的情况。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65967/65967fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图 2"> 
图 2：成年猪对急性容量输注后血流动力学参数反应的代表性结果。 在对8头猪的初步分析中，所有生命体征，（A）心率（R2=0.15）和（B）平均动脉压（R2=0.79）均表现出线性回归趋势。（C）中心血流动力学指标，中心静脉压（CVP，R2=0.93）、（D）心输出量（CO，R2=0.95）、（E）肺毛细血管楔压（PCWP，R2=0.98），相较于生命体征表现出更强的线性回归关系。（F）计算所得的脉压变异度也适当地显示出与所给予容量呈负相关（R2=0.41）。当达到容量过负荷时，以PCWP与容量之间的数据点回归关系最为显著。缩写：HR=心率；MAP=平均动脉压；CVP=中心静脉压；CO=心输出量；PCWP=肺毛细血管楔压；PPV=脉压变异度；mL=毫升。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65967/65967fig02large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="血流动力学反应图显示了血容量增加对心率、平均动脉压、中心静脉压、心输出量、脑氧饱和度、肺毛细血管楔压和脉压变异度的影响。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65967/65967fig03.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="图3"> 
图3：幼猪对急性容量输注的血流动力学变量反应的代表性结果。（E）在3只幼猪的初步分析中，仅肺毛细血管楔压（PCWP）显示出与血容量增加百分比之间具有线性回归关系且统计学意义显著（R2=0.43，p=0.2）。(C) 中心静脉压（CVP）和（D）基于Fick法计算的心输出量（CO）也显示出与容量增加之间存在统计学显著的相关性（R2=0.31，p=0.048；D图左侧y轴：R2=0.33，p=0.04），但其线性回归强度弱于PCWP。（B）平均动脉压（MAP）与容量增加呈具有统计学意义的负线性回归关系（R2=0.38，p=0.03）。（A, F）其他血流动力学变量（D图右侧y轴）均未表现出与容量输注之间的线性回归关系或任何统计学显著相关性（心率HR：R2=0.17，p=0.16；混合静脉血氧饱和度SvO2：R2=0.24，p=0.09；脉压变异度PPV：R2=0.01，p=0.097）。随着容量过负荷状态的实现，PCWP与容量数据点之间的回归关系最强。由于幼猪体重及估算血容量差异较大，因此以占血容量的百分比而非绝对数值来表示输注容量。缩写：HR=心率；MAP=平均动脉压；CVP=中心静脉压；CO=心输出量；PCWP=肺毛细血管楔压；PPV=脉压变异度；mL=毫升；SvO2=肺动脉血液中氧合血红蛋白饱和度。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65967/65967fig03large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>

本方案展示了如何通过对血容量正常的猪或仔猪的中心静脉持续输注晶体液，以适当研究急性容量超负荷的生理效应。

本方案描述了一种用于成年约克夏猪及其仔猪的急性容量超负荷模型。两种年龄阶段的猪均接受全身麻醉，……

我们团队的转化医学研究聚焦于血管波形（特别是低频静脉波形）在不同容量状态和呼吸状态下的变化。我们致力于更深入地理解并改进容量状态监测方法。研究发现，通过对脉搏率的基频及其谐波进行合理分析，可以有效地监测容量状态。这一新发现令人振奋，我们或许能够以无创的方式实现更佳的容量状态监测。鉴于本研究的创新性，在极端人体条件下获取静脉波形可能面临巨大挑战。正因如此，猪模型在我们的研究及其预期目标中显得尤为重要。我们研究的重要发现是，来自静脉侧（一个传统上被忽视的领域）的波形包含大量信息，特别是对容量状态变化非常敏感的低频谱。这一发现让人们看到了希望：可以通过无创方式改进对人体容量状态的监测。容量超负荷是医学领域中的一个重大问题。目前针对如何有效监测该问题的研究较少。本方案建立了一种可重复的猪模型，有助于未来科研人员开展相关研究以应对这一挑战。

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