Echtzeit-Beurteilung der Rückenmarksmikroperfusion in einem Schweinemodell der Ischämie/Reperfusion

Unser Protokoll bietet eine reproduzierbare Methode zur Echtzeit-Beurteilung der Mikrozirkulation des Rückenmarks. Es bietet die Möglichkeit, therapeutische Ansätze zur Mikrozirkulation des Rückenmarks und zur Ischämie-Reperfusionsbedingungen zu evaluieren. Unsere Technik ist leicht zu erlernen, minimalinvasiv und bietet uns die Möglichkeit, die Mikroperfusion des Rückenmarks parallel zum Liquordruck und der Makrohämodynamik in einem Großtiermodell zu beurteilen.

Das Verfahren wird von Dr. Christoph Behem und Dr. Till Friedheim, Fachärzte für Anästhesiologie und wissenschaftliche Mitglieder unseres Labors, vorgeführt. Weitere Demonstranten ist Michael Graessler, Assistenzarzt für Anästhesiologie. Nachdem Sie bei einem drei Monate alten 40 Kilogramm schweren Schwein ein angemessenes Maß an Sedierung bestätigt haben, bringen Sie das Tier in die richtige Seitenlage und beugen Sie den Rücken des Tieres, um den Raum zwischen den Wirbeln zu erweitern.

Legen Sie den paravertebralen Bereich chirurgisch frei, um die Dornfortsätze und Wirbelbögen vorzubereiten, und legen Sie einen vaskulären 14-Gauge-peripheren Venenkatheter paramedian in das Rückenmark auf Höhe des Brustwirbels 13 bis 14 oder des Lendenwirbels ein bis zwei zwischen zwei Wirbelbögen. Ersetzen Sie die Nadel durch die Laser-Doppler-Nadelsonde und schließen Sie die Sonde an die dafür vorgesehene Hard- und Software an, um die Signalqualität zu testen. Es sollte ein stabiles Signal mit einer moderaten Pulsatilität beobachtet werden.

Fixieren Sie die Sonde vorsichtig mit Nähten und schwenken Sie, um zu verhindern, dass sich die Sonde verrenkt oder knickt. Für die perkutane Platzierung der Liquordrainage zur Messung und Kontrolle des Liquordrucks ist das Niveau der Lendenwirbelsäule vier bis fünf oder L5 bis 6 zu bestimmen. Punktieren Sie die Haut und den Unterhautraum mit der Einführnadel und entfernen Sie die Einlegenadel.

Legen Sie eine mit Kochsalzlösung gefüllte Spritze auf die Einführnadel und führen Sie die Nadel mit konstantem Druck vorsichtig in den Epiduralraum ein. Sobald ein Widerstandsverlust zu spüren ist, der auf eine korrekte epidurale Platzierung hinweist, führen Sie die Inlay-Nadel ein und schieben Sie die Nadel zwei bis drei Millimeter in den intrathekalen Raum. Führen Sie die Drainage bis zu einer Tiefe von 20 Zentimetern ein.

Bringen Sie einen Luer-Lock-Adapter an und überprüfen Sie die Position durch vorsichtiges Ansaugen der Flüssigkeit. Fixieren Sie dann die Drainage vorsichtig mit Nähten und verbinden Sie die Drainage mit dem Liquordrainagesystem. Als nächstes legen Sie den Schädel hinter dem linken Ohr frei und führen mit einem sechs Millimeter Bohraufsatz vorsichtig eine Bohrlochtrepanation des Schädels durch.

Führen Sie eine zweite Laser-Doppler-Sonde direkt in das Gehirn ein und fixieren Sie die Sonde mit Nähten vorsichtig. Verbinden Sie die Sonde mit der Hard- und Software, um die Signalqualität zu testen. Es sollte ein stabiles Signal mit mäßiger Pulsatilität beobachtet werden.

Trennen Sie alle Sonden und bringen Sie das Tier mit Hilfe von vier bis fünf Helfern vorsichtig mit einer Polsterung in Rückenlage, wobei Sie darauf achten, die Sonden nicht zu stören. Schließen Sie die Sonden wieder an und überprüfen Sie die Signalqualität. Beginnen Sie dann mit einer kontinuierlichen Liquordrainage mit einem Zieldruck von 10 Millimetern Quecksilbersäule und einem Drainagevolumen von 20 Millilitern pro Stunde.

Nach Durchführung einer Mini-Laparotomie erhöhen Sie den Anteil des eingeatmeten Sauerstoffs auf eins und verabreichen Sie 0,1 Milligramm Pancuronium pro Kilogramm intravenös. Präparieren Sie das Brustbein vorsichtig vom umgebenden Gewebe und führen Sie dann eine retrosternale Kompressenplatzierung durch, um Verletzungen zu vermeiden. Nach Beendigung der Beatmung wird der Knochen mit einer oszillierenden Säge geteilt und die Beatmung mit einem reduzierten Anteil an eingeatmetem Sauerstoff auf 0,3 wieder aufgenommen.

Verwenden Sie Elektrokauter, um Blutungen zu reduzieren und das Brustbein mit Knochenwachs zu versiegeln. Mobilisieren Sie vorsichtig die Basis der linken Lunge und teilen Sie den linken lateralen Teil des Zwerchfells, um die chirurgische Freilegung zu erleichtern. Ziehen Sie die linke Lunge vorsichtig zurück, um die absteigende Aorta proximal zum Truncus coeliacus freizulegen und das umgebende Gewebe zu teilen.

Platzieren Sie ein Overholt um die absteigende Aorta, um eine ordnungsgemäße Belichtung zu gewährleisten, und befestigen Sie eine Flusssonde um die absteigende thorakale Aorta, bestätigen Sie dann das Vorhandensein eines Signals von guter Qualität und befestigen Sie eine Gefäßschlaufe um die absteigende Aorta distal an der Flusssonde, um den Bereich der Aortenkreuzklemmung zu markieren. Nach der Erfassung einer Basismessung werden aufeinanderfolgende Volumenbeladungsschritte von sieben Millilitern pro Kilogramm Hydroxyethylstärkekolloid über einen Zeitraum von fünf Minuten pro Schritt verabreicht. Fünf Minuten Äquilibrierung zwischen jedem Schritt, bis die Zunahme des Herzzeitvolumens weniger als 15 % beträgtNach Abschluss der hämodynamischen Optimierung wiederholen Sie die Messungen.

Platzieren Sie anschließend eine Aortenklemme an der zuvor markierten Stelle der suprazöliakiefarbenen Aorta, um eine Ischämie-Reperfusion in Intervallen von ein, zwei, fünf, 10 und 30 Minuten für insgesamt 48 Minuten zu induzieren. Fahren Sie mit der Aortenkreuzklemmung nach jedem Intervall fort. Nach maximal fünf Minuten oder nach Normalisierung des Flusses der Oberschenkelarterie ist ein manueller Zuflussverschluss der unteren Hohlvene durchzuführen, um einen Blutdruckanstieg von mehr als 100 Millilitern des mittleren arteriellen Quecksilberdrucks zu verhindern, und die Messungen am Ende des 30-minütigen Klemmintervalls vor der Reperfusion wiederholen.

Wenn die Messungen durchgeführt wurden, öffnen Sie allmählich die Klemme, um die hämodynamische Stabilität zu gewährleisten, und verabreichen Sie sieben Milliliter Hydroxyethylstärkekolloide pro Kilogramm und zusätzliche Bolusinjektionen von 10 bis 20 Mikrogramm Noradrenalin und/oder Adrenalin zur Stabilisierung. Passen Sie die Atemfrequenz an, um die Normokapnie nach Bedarf zu gewährleisten. Wiederholen Sie nach einer Stunde die Messungen.

Wiederholen Sie nach der Post-Reperfusion die Volumenbelastung wie gezeigt und erhalten Sie einen weiteren Messsatz. 4-1/2 Stunden nach der Induktion der Ischämie-Reperfusion erhalten Sie den endgültigen Messsatz. Hier können Beispiele für Echtzeit-Mikrozirkulationsaufzeichnungen des Rückenmarks in Kombination mit zerebralen mikrozirkulatorischen und makrohämodynamischen Aufzeichnungen während der Aortenkreuzklemmung zur Ischämiseinduktion sowie während des Lösens und der Reperfusion betrachtet werden.

Auf die Störung des absteigenden Aortenflusses folgte eine deutliche Abnahme des Rückenmarksflusses, während der Druck in der aufsteigenden Aorta zunahm. Die Reperfusion führte zu gegenteiligen Effekten. Die statistische Analyse der makro- und mikrozirkulatorischen Parameter deutet auf eine deutliche Verringerung des Rückenmarksflusses während der Ischämie hin.

Im Gegensatz dazu nahm der zerebrale Fluss während der Ischämie deutlich zu, wie die geschätzten marginalen Mittelwerte und ihre Konfidenzintervalle zeigen. Damit einher ging ein Anstieg der Herzfrequenz, des arteriellen Drucks und des systemischen Gefäßwiderstands, während das Herzzeitvolumen und das Schlagvolumen abnahmen. Die Analyse fluoreszierender Mikrosphären zeigte eine deutliche Abnahme des mikrozirkulatorischen Blutflusses des Rückenmarks im unteren Rückenmark, während im oberen Rückenmark keine signifikante Veränderung beobachtet wurde.

Die Reperfusion führte zu gegenteiligen Effekten. Obwohl es am Ende des Protokolls zu einer weiteren Abnahme des Herzzeitvolumens, des Schlagvolumens und des arteriellen Drucks kam, blieben der Rückenmarksfluss und der mikrozirkulatorische Blutfluss des Rückenmarks stabil. Das Einführen der Nadelsonde des Rückenmarks erfordert profunde Kenntnisse der Anatomie.

Darüber hinaus benötigen Sie sehr hohe technische Fähigkeiten im Umgang mit der Sonde. Mehrfachversuche müssen vermieden werden, um Verletzungen des Rückenmarks zu vermeiden, die die Methodik beeinträchtigen könnten.