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Methodenartikel

Integrierte kompensatorische Antworten in einem menschlichen Modell von Einblutung

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DOI:

10.3791/54737

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20. November 2016

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1Tactical Combat Casualty Care Research, JBSA Fort Sam Houston, 2U.S. Army Institute of Surgical Research, JBSA Fort Sam Houston, 3U.S. Army Medical Research and Materiel Command, JBSA Fort Sam Houston

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Der Zweck dieses Protokolls ist es, die Techniken zur Messung kompensatorische Reaktion auf reduzierte zentrale Blutvolumen unter Verwendung von Unterkörper-Unterdruck als noninvasive experimentellen Modell der menschlichen Blutung zu zeigen, die verwendet werden, um die vollständige Integration der Kompensationsmechanismen, um den Blutvolumendefizit bei Menschen zu quantifizieren .

Zusammenfassung

Einblutung ist die häufigste Ursache von traumabedingten Todesfälle, zum Teil, weil eine frühzeitige Diagnose der Schwere der Blutverlust ist schwierig. Beurteilung der hemorrhaging Patienten ist schwierig, weil die aktuellen klinischen Tools Maßnahmen der Vitalfunktionen bieten, die durch Kompensationsmechanismen während der frühen Stadien von Blutungen stabil bleiben. Folglich besteht eine Notwendigkeit, die vollständige Integration von Mechanismen zu verstehen und zu messen, die für reduzierte zirkulierende Blutvolumen auszugleichen und wie sie während des laufenden progressive Hämorrhagie ändern. Die Reserve des Körpers für reduzierte zirkulierende Blutvolumen zu kompensieren wird der Ausgleichsreserve "genannt. Die Ausgleichsreserve kann genau mit Echtzeit-Messungen von Änderungen in den Merkmalen der arteriellen Wellenform mit der Verwendung eines Hochleistungscomputer gemessen ausgewertet werden. Unterkörper-Unterdruck (LBNP) wurde mit Hämorrhagie viele der physiologischen Reaktionen beim Menschen assoziiert zu simulieren gezeigt,und wird verwendet, um die Ausgleichs Reaktion auf Blutung zu studieren. Der Zweck dieser Studie ist es zu zeigen, wie Ausgleichsreserve bei progressiven Reduzierung der zentralen Blutvolumens mit LBNP als Simulation von Blutungen beurteilt wird.

Einleitung

Die wichtigste Funktion des cardiovaskulären Systems ist die Kontrolle von adäquaten Perfusion (Blutfluss und Sauerstoffzufuhr) zu allen Geweben des Körpers durch homöostatischen Regulierung des arteriellen Blutdrucks. Verschiedene Mechanismen der Kompensation (zB autonome Nervensystemaktivität, Herzfrequenz und Kontraktilität, venöse Rück, Vasokonstriktion, Atmung) tragen normalen physiologischen Konzentrationen von Sauerstoff in den Geweben aufrechtzuerhalten. 1 Reductions in das Blutvolumen , wie beispielsweise solche , die durch Hämorrhagie zirkulierende kann kompromittieren die Fähigkeit von kardiovaskulären Kompensationsmechanismen und schließlich zu niedrigen arteriellen Blutdruck, schwere Gewebshypoxie und Kreislaufschock führen, die tödlich sein kann.

Kreislaufschock , verursacht durch starke Blutungen (dh hämorrhagischen Schock) ist eine führende Ursache für Tod durch Trauma. 2 Einer der schwierigsten Aspekte der von einem Patienten zu verhindern Schock entwickeln , ist unsereUnfähigkeit, seine frühen Beginn zu erkennen. Frühe und genaue Bewertung der Entwicklung hin zu der Entwicklung von Schock wird derzeit in der klinischen Umgebung durch Technologien beschränkt (dh medizinische Monitore) , die Messungen der Vitalfunktionen bereitzustellen , die zahlreiche Ausgleichs in den frühen Stadien der Blutverlust sehr wenig ändern , weil der Körper Mechanismen für die Regulierung des Blutdrucks. 3-6 Als solches stellt die Summe der Reserve des Körpers für den Blutverlust zu kompensieren , die Fähigkeit zu messen , die genaueste Reflexion von Gewebeperfusion Zustand und das Risiko eines elektrischen Schlags zu entwickeln. 1 Diese Reserve genannt wird . Ausgleichsreserve , die durch Echtzeit - Messungen von Veränderungen in den Eigenschaften der arteriellen Wellenform 1 Depletion der Ausgleichsreserve repliziert die Klemme kardiovaskuläre Instabilität beobachtet bei kritisch kranken Patienten mit plötzlich einsetzenden Hypotension genau beurteilt werden kann; ein Zustand, wie hämodynamischen Deco bekanntmpensation. 7

Die Beziehung zwischen der Nutzung der Ausgleichsrücklage und Regulierung des Blutdrucks während des laufenden Blutverlust beim Menschen kann eine umfassende Reihe von physiologischen Messungen im Labor nachgewiesen werden (zB Blutdruck, Herzfrequenz, arterielle Sauerstoffsättigung des Blutes, das Schlagvolumen, Herzzeitvolumen, Gefäßwiderstand, Atemfrequenz, Puls Charakter, geistigen Status, endtidalem CO 2, Gewebe Sauerstoff) durch Standard - physiologischen Überwachung während des kontinuierlichen progressiven Reduzierung der zentrale Blutvolumen ähnlich denen zur Verfügung gestellt , die während der Blutung auftreten. Gesenkte zentrale Blutvolumen kann nicht - invasiv mit einem progressiven Anstieg der Lower Body Negative Pressure (LBNP) induziert werden. 8 Mit dieser Kombination von physiologischen Messungen und LBNP, die konzeptionelle Verständnis davon , wie die Fähigkeit des Körpers zu bewerten für reduzierte zentrale Blutvolumen zu kompensieren kann leicht sein Dämonenschaulicht. Diese Studie zeigt die PreLab Vorbereitung, die Demonstration der kompensatorische Reaktion in Bezug auf andere physiologische Reaktionen während der simulierten Hämorrhagie und die PostLab Auswertung der Ergebnisse. Die experimentellen Techniken, die für Messungen der Ausgleichsreserve zu machen sind in einem menschlichen Freiwilligen unter Beweis gestellt.

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Protokoll

Vor jeder menschlichen Verhaltens, das Institutional Review Board (IRB) muss das Protokoll zu genehmigen. Das Protokoll in dieser Studie verwendet wurde von der US-Armee Medical Research und Materiel Command IRB zugelassen. Das Protokoll ist entworfen, um die physiologischen Reaktionen der Entschädigung für eine schrittweise Verringerung der zentrale Blutvolumen ähnlich der von Einzelpersonen während des laufenden Blutung in einer kontrollierten und reproduzierbaren Laborbedingungen erfahren zu demonstrieren. 25 C - Laborraumtemperatur wird bei 23 gesteuert.

1. Vorbereitung der Ausrüstung

  1. Schalten Sie Geräte und Ausrüstung erfordern, Warm-up und Kalibrierung.
    HINWEIS: Geräte und Einrichtungen umfassen ein Datenerfassungssystem Daten bei 1 Hz aufzuzeichnen; zwei separate Geräte , die nicht - invasive, kontinuierliche Messungen der Arteria brachialis Blutdruck und die arterielle Sauerstoffsättigung (SpO 2) unter Verwendung von zwei separaten Infrarot - Finger Photoplethysmografie Manschette Sensoren 9-11 bereitzustellen; ein capnograph für die Messung des endexspiratorischen CO 2 und Atemfrequenz; und ein Finger-Pulsoximeter zu erwerben periphere arterielle pulsierender Wellenformen zur Messung kompensatorische Reserve.
  2. Synchronisieren all der Geräte mit internen Takten durch den Zeitstempel Einstellen für jedes Instrument einen Labor Hauptuhr entsprechen, die verwendet werden, wird die Zeit während des Experiments zu markieren.

2. Gegenstand Vorbereitung

  1. Weisen Sie das Thema zu vermeiden, Koffein, Alkohol und anstrengende Übung 24 h vor dem Test, und zu vermeiden, mindestens 2 Stunden vor dem Protokoll im Falle essen, dass Übelkeit hämodynamische Dekompensation induziert.
  2. Vor Beginn des Protokolls, haben der Arzt eine medizinische Untersuchung Prüfung durchführen Gegenstand trifft minimal Gesundheitsanforderungen zu gewährleisten, und sorgt für das Fehlen von Ausschlusskriterien (Nikotingebrauch, Hypertonie, autonome Dysfunktion oder Geschichte von Synkopen). Seit der Schwangerschaft ist ein Ausschlusskriterium fürTeilnahme benötigen weibliche Teilnehmer eine Standard-Urin-Schwangerschaftstest am Tag der Studie teilzunehmen.
    HINWEIS: Für die Sicherheit des Patienten, die Studie Arzt ist in Advanced Life Support zertifiziert und ist während der Studie. Eine voll ausgestattete 'Crash Warenkorb' ist ab sofort verfügbar den Luftweg des Lebewesens, Atmung und Kreislauf im Falle von Verlust des Bewusstseins oder einer akuten kardialen Arrhythmie statt während des LBNP Verfahren zu unterstützen.
  3. Informieren Sie das Thema über das Verfahren und erhalten schriftliche Zustimmung, an der Studie teilzunehmen.
    ANMERKUNG: Erklären Sie das Thema, das das Ziel der Studie ist es LBNP bis zum Beginn der kardiovaskulären Dekompensation (Präsynkope) anzuwenden. Erklären Sie, dass es Herz-Kreislauf-Parameter sind, die diesen Punkt zu definieren, und LBNP wird beendet, wenn diese Herz-Kreislauf-Parameter beobachtet werden. Informieren Sie das Thema, dass sie auch in der Regel mit Präsynkope während der LBNP proce Erfahrung Symptome könnendure. Weisen Sie den Gegenstand der Prüfer zu benachrichtigen, wenn diese Symptome auftreten und LBNP wird sofort beendet werden.
  4. Legen Sie die Neopren LBNP Rock zu dem Thema. Stellen Sie sicher, dass die Schürze um die Taille und Oberkörper, um eng wird eine luftdichte Abdichtung zu schaffen.
  5. Weisen Sie das Motiv auf dem Bett des LBNP Kammer zu legen Rücken, während eine stationäre Post spreizt den Rumpf an Ort und Stelle während LBNP zu sichern. Weisen Sie den Gegenstand der Unterkörper während LBNP Exposition zu entspannen. Sichern Sie das Thema in die LBNP Kammer durch das Bett in der Kammer Schiebe- und Anbringen der Neopren Rock der Kammeröffnung eine luftdichte Abdichtung zu schaffen.
    HINWEIS: Die LBNP Kammer stellt die Fähigkeit von genau (innerhalb von 0,1 mmHg), um den Innendruck von 0 bis -100 mmHg Steuerung entweder manuell oder mit einer computerisierten Profil. Die Kammer umfasst einen verstellbaren Sattels des Subjekts Körperposition zu sichern. Klare Plexiglasscheiben ermöglichen Visualisierung des Subjekts Beine.Eine einstellbare Aluminium Taille Platte ermöglicht eine luftdichte Abdichtung durch einen Neopren Rock von dem Subjekt und dem LBNP Kammer auf der Höhe des Beckenkamms (Abbildung 1) getragen geschaffen werden.
  6. Ort Elektrokardiogramm (EKG) Elektroden , die auf der rechten und linken humoral-clavicular Gelenke und auf der rechten und linken unteren Rippen (insgesamt 4) in einem modifizierten Blei II - Konfiguration (Figur 1) zur kontinuierlichen Messung der Herzfrequenz.
  7. Positionieren Sie die Arme des Objekts an den Armlehnen, so eingestellt, dass die Hände auf Herzhöhe unterstützt werden. geeignete Größe Finger Manschetten verwenden, legen Sie eine Infrarot-Finger Photoplethysmografie   Vorrichtung auf der linken und rechten Mittelfinger zur kontinuierlichen nicht-invasiven Beat-to-Beat-Blutdruckmessung.
  8. Bringen Sie die Finger Manschetten an den Druckwächter. Kalibrieren Sie die Geräte und Aufzeichnung des Blutdrucks nach den Anweisungen des Herstellers. 12 Geben Sie Fachinformationen (Alter, Geschlecht, height und Gewicht) die entsprechenden Annahmen für die Berechnung (Schätzung) des Schlagvolumens, Herzzeitvolumen und den peripheren Gefäßwiderstand durch den Modelflow Algorithmus zu ermöglichen , falls gewünscht. 13,14
  9. Legen Sie den Finger - Pulsoximeter auf dem rechten Zeigefinger für die kontinuierliche Messung der Ausgleichsreserve 1,12 (Abbildung 2).
  10. Legen Sie eine Nasenkanüle über das Thema und sie anweisen, das Thema durch die Nase zu atmen, um sensible Reflexionen in Ein- und Ausatmen zu gewährleisten. Nasale Luftproben ermöglicht es dem Subjekt frei für Selbstauskunft der Entwicklung Symptome zu sprechen. Schließen Sie die Nasenkanüle in die capnograph für die kontinuierliche Messung der Atmung und endtidale CO 2.

3. Durchführen des LBNP Protokoll

  1. Starten Sie die Datenaufzeichnung auf dem Datenerfassungssystem die Schaltfläche "Start", klicken. Nehmen Sie Basisdaten für 5 min. Initiieren Sie die erste Ebene der zentralen hypovolemia , indem Sie auf den Vakuummotor dreht und Unterdruck auf -15 mmHg einstellen und halten diesen Druck für 5 min. 3 skizziert das Protokoll.
  2. Erhöhen Sie die LBNP bis -30 mmHg, und halten Sie diesen Druck für 5 min.
  3. Erhöhen Sie die LBNP bis -45 mmHg, und halten Sie diesen Druck für 5 min.
  4. Erhöhen Sie die LBNP bis -60 mmHg, und halten Sie diesen Druck für 5 min.
  5. Erhöhen Sie die LBNP auf -70 mmHg, und halten Sie diesen Druck für 5 min.
  6. Weiter LBNP Niveau von -10 mmHg alle 5 min bis zum Ende des Protokolls (5 min bei -100 mmHg LBNP) oder dem Punkt der hämodynamischen Dekompensation zu erhöhen. Beenden Sie die LBNP durch den Druckfreigabetaste auf der LBNP Kammer drücken.
    HINWEIS: Die hämodynamische Dekompensation wird durch einen jähen Rückgang des systolischen Arteriendruck unter 80 mmHg identifiziert, oder das Thema berichten presyncopal Symptome wie grau-out (Verlust der Farbsehen), Tunnelblick, Schwitzen, Übelkeit oder Schwindel (Abbildung 4).
  7. Weiterhin Aufzeichnen von Daten auf dem Datenerfassungssystem während 10 min nach Beendigung der LBNP (postLBNP recovery).
  8. Stoppen Sie am Ende der 10-minütigen Erholungsphase Aufzeichnen von Daten durch die "Stop" -Taste auf dem Datenerfassungssystem klicken.
  9. Trennen Sie alle Instrumente aus dem Thema, und entfernen Sie das Thema aus der LBNP Kammer. Bitten Sie das Motiv nach Rücktritt von der LBNP Plattform zu sitzen, um sicherzustellen, dass sie symptomfrei, bevor Sie das Labor zu verlassen. Die Studie ist nun abgeschlossen.
  10. Download - Datendateien aus dem Erfassungssystem für die Extraktion des kompensatorische Reserve - Index (CRI), den mittleren arteriellen Druck (MAP), Herzfrequenz und SpO 2 -Werte. 1,15,16

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Ergebnisse

Die LBNP Verfahren bewirkt eine Verringerung des Luftdrucks um den unteren Rumpf und Beine. Da dieses Vakuum schrittweise erhöht, Blutvolumenverschiebungen vom Kopf und Oberkörper auf den unteren Körper einen Zustand der zentrale Hypovolämie zu schaffen. Die fortschreitende Verringerung des zentralen Blutvolumens (dh LBNP) erzeugt erhebliche Veränderungen in den Eigenschaften der arteriellen Wellenform mit dem Infrarot - Finger photoplethysmograph (Abbildung 5) ...

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Diskussion

Mit LBNP progressive und kontinuierliche Verringerung der zentralen Blutvolumen zu verursachen, konnten wir eine typische Reaktion von hämodynamische Dekompensation in dem Subjekt zu induzieren, gekennzeichnet durch ein plötzliches Auftreten von Hypotonie und Bradykardie (Abbildung 7). Es ist wichtig , dass die integrierte Ausgleichs Reaktion auf Blutung zu verstehen , ist sehr komplex, 19 in erhebliche individuelle Variabilität in der Toleranz , um den Blutverlust. 1 als solche ei...

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Offenlegungen

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben. Die hierin geäußerten Ansichten sind die privaten Ansichten der Autoren und sind nicht so auszulegen, dass sie die des US-Armeeministeriums oder des US-Verteidigungsministeriums repräsentieren.

Danksagungen

Diese Arbeit wird durch die Finanzierung von der US-Armee, Medizinische Forschung und Materiel Command, Kampf Casualty Care Program unterstützt. Wir danken LTC Kevin S. Akers, MD und Frau Kristen R. Lye für ihre Unterstützung das Video zu machen.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Dynamic Research Evaluation Workstation (DREW) Datenerfassung syetemNANAMaßgeschneidert von ISR-Mitarbeitern. Das DREW ermöglicht die zeitsynchrone Erfassung von digitalen und analogen Signaldaten von bis zu 16 unabhängigen Instrumenten mit einer Abtastrate von 1.000 Hz.
FinometerFinapress Medical Systems (FMS)Modell 1Gerät zur nichtinvasiven, kontinuierlichen Messung des Blutdrucks der Arteria brachialis und der arteriellen Sauerstoffsättigung (SpO2) mit zwei separaten Infrarot-Finger-Photophlethymographie-Manschettensensoren.
BCI Capnocheck PlusSmith Medical PM Inc.9004Kapnograph zur Messung des CO2 und der Atmungsrate am Ende der Tidalzeit
ChiffreOX Flashback Technologies Inc.R200Prüfgerät zur Berechnung des kompensatorischen Reserveindex (CRI)
Nonin 9560 PulsoximeterNonin9560Fingerpulsoximeter
Unterkörper-Unterdruckkammer (LBNP)NASA79K32632-1Custom Chamber built by
NASA EKG BiotachGould13-6615-65Elektrokardiograph zur Messung
EKG Nasales CO2 Sample LineSalter LabsREF 4000Latexfreie Nasenkanüle zur Probenahme von ausgeatmeter Luft
von

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