El propósito de este protocolo es para demostrar las técnicas para la medición de respuestas compensatorias a la reducción del volumen sanguíneo central utilizando una menor presión negativa cuerpo como un modelo experimental no invasivo de la hemorragia humana que se puede usar para cuantificar la integración total de los mecanismos de compensación a déficit de volumen de sangre en los seres humanos .
Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.
Artículo de método
Las respuestas compensatorias integradas en un modelo humano de la hemorragia
En este artículo
Resumen
Resumen
La hemorragia es la causa principal de muertes relacionadas con el trauma, en parte porque el diagnóstico precoz de la gravedad de la pérdida de sangre es difícil. Evaluación de los pacientes hemorrágicos es difícil porque las herramientas clínicas actuales proporcionan medidas de signos vitales que permanecen estables durante las primeras etapas de sangrado debido a los mecanismos de compensación. En consecuencia, hay una necesidad de comprender y medir la integración total de mecanismos que compensar la reducción de volumen de sangre circulante y cómo cambian durante hemorragia progresiva en curso. la reserva del cuerpo para compensar la reducción del volumen de sangre circulante se llama la "reserva compensatoria '. La reserva compensatoria se puede evaluar con precisión con mediciones en tiempo real de los cambios en las características de la forma de onda arterial medidos con el uso de un equipo de alta potencia. Baja Presión Negativa cuerpo (LBNP) se ha demostrado para simular muchas de las respuestas fisiológicas en los seres humanos asociados con la hemorragia,y se utiliza para estudiar la respuesta compensatoria a la hemorragia. El propósito de este estudio es demostrar cómo la reserva compensatoria se evaluó durante la reducción progresiva del volumen sanguíneo central con PNIC como una simulación de la hemorragia.
Introducción
La función más importante del sistema cardiovascular es el control de la perfusión adecuada (el flujo sanguíneo y el suministro de oxígeno) a todos los tejidos del cuerpo a través de la regulación homeostática de la presión sanguínea arterial. Varios mecanismos de compensación (por ejemplo, la actividad del sistema nervioso autónomo, la tasa cardíaca y la contractilidad, el retorno venoso, la vasoconstricción, la respiración) contribuir a mantener los niveles fisiológicos normales de oxígeno en los tejidos. 1 reducciones en volumen de sangre circulante, tales como los causados por hemorragia puede comprometer la capacidad de los mecanismos de compensación cardiovasculares y en última instancia conducir a una baja presión arterial, la hipoxia tisular grave y shock circulatorio que puede ser fatal.
El shock circulatorio causado por grave (es decir, el choque hemorrágico) hemorragia es una causa principal de muerte debido a un traumatismo. 2 Uno de los aspectos más desafiantes de la prevención de un paciente de desarrollar shock es nuestraincapacidad para reconocer su aparición temprana. La evaluación temprana y precisa de la progresión hacia el desarrollo de shock se limita actualmente en el ámbito clínico por las tecnologías (por ejemplo, monitores médicos) que proporcionan las mediciones de signos vitales que cambian muy poco en las primeras etapas de la pérdida de sangre debido a las numerosas compensatoria del cuerpo mecanismos de regulación de la presión arterial. 3-6 Como tal, la capacidad de medir la suma total de la reserva del cuerpo para compensar la pérdida de sangre representa el reflejo más exacto del estado de perfusión de los tejidos y el riesgo de desarrollar shock. 1 Esta reserva se denomina . reserva compensatoria que puede ser evaluado con precisión mediante mediciones en tiempo real de los cambios en las características de la onda arterial 1 el agotamiento de la reserva compensatoria replica la inestabilidad cardiovascular terminal observada en los pacientes críticamente enfermos con inicio súbito de hipotensión; una condición conocida como deco hemodinámicampensation. 7
La relación entre la utilización de la reserva compensatoria y la regulación de la presión arterial durante la pérdida de sangre en curso en los seres humanos se puede demostrar en el laboratorio utilizando un amplio conjunto de medidas fisiológicas (por ejemplo, presión arterial, frecuencia cardíaca, la saturación arterial de oxígeno en la sangre, el volumen sistólico, gasto cardíaco, resistencia vascular, la frecuencia respiratoria, el carácter del pulso, el estado mental, CO teleespiratorio 2, oxígeno tisular) proporcionada por la monitorización fisiológica estándar durante progresivas reducciones continuas en el volumen sanguíneo central similar a los que ocurren durante la hemorragia. Volumen sanguíneo central rebajado puede ser inducida de forma no invasiva con aumentos progresivos en la parte inferior del cuerpo de presión negativa (PNIC). 8 El uso de esta combinación de mediciones fisiológicas y PNIC, la comprensión conceptual de la forma de evaluar la capacidad del cuerpo para compensar la reducción del volumen sanguíneo central puede ser fácilmente demoniostrado. Este estudio representa la preparación pre-práctica, la demostración de la respuesta compensatoria en relación con otras respuestas fisiológicas durante hemorragia simulada, y la evaluación de los resultados postlab. Las técnicas experimentales necesarias para realizar mediciones de reserva compensatoria se demuestran en un voluntario humano.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Protocolo
Antes de cualquier procedimiento humana, la junta de revisión institucional (IRB) debe aprobar el protocolo. El protocolo utilizado en este estudio fue aprobado por la Investigación Médica del Ejército de Estados Unidos y del comando del material del IRB. El protocolo está diseñado para demostrar las respuestas fisiológicas de compensación a una reducción progresiva del volumen sanguíneo central similar a la experimentada por los individuos durante una hemorragia en curso en un entorno de laboratorio controlado y reproducible. La temperatura ambiente del laboratorio se controla a 23 - 25 ° C.
1. Preparación del equipo
- Encienda el equipo y los dispositivos que requieren calentamiento y calibración.
NOTA: Equipos y dispositivos incluyen un sistema de adquisición de datos para registrar los datos a 1 Hz; dos dispositivos independientes que proporcionan mediciones no invasivas y continuas de la presión arterial de la arteria braquial y la saturación arterial de oxígeno (SpO 2) utilizando dos sensores infrarrojos dedo fotoplecismografía del manguito separadas 9-11; un capnograpH para la medición de CO 2-final de la espiración y la frecuencia respiratoria; y un oxímetro de pulso de dedo para adquirir formas de onda pulsátil arteriales periféricas para la medición de la Reserva compensatoria. - Sincronizar todos los instrumentos con relojes internos mediante el ajuste de la marca de tiempo en cada instrumento para que coincida con un reloj maestro de laboratorio que se utiliza para marcar el tiempo durante el experimento.
2. Sin perjuicio de Preparación
- Instruir al objeto de evitar la cafeína, el alcohol y el ejercicio extenuante 24 h antes de la prueba, y para evitar el consumo de al menos 2 h antes de protocolo en el caso de que la descompensación hemodinámica induce náuseas.
- Antes del inicio del protocolo, tiene el médico realizará un examen de exámenes médicos para garantizar que el sujeto cumple con los requisitos mínimos de salud, y asegura la ausencia de criterios de exclusión (el consumo de nicotina, hipertensión, disfunción autonómica, o antecedentes de episodios sincopales). Puesto que el embarazo es un criterio de exclusiónparticipación, requiere que los participantes femeninas que tomar una prueba de embarazo en orina de serie en el día del estudio.
NOTA: Para la seguridad del sujeto, el médico del estudio se ha certificado en soporte vital avanzado, y está presente durante el estudio. Un totalmente equipada 'accidente de carro "está disponible de inmediato para apoyar el tema de las vías respiratorias, la respiración y la circulación en caso de pérdida de la conciencia o una arritmia cardiaca aguda que tiene lugar durante el procedimiento PNIC. - Informar al interesado sobre el procedimiento, y obtener el consentimiento por escrito para participar en el estudio.
NOTA: Explicar al objeto de que el objetivo del estudio es aplicar PNIC hasta la aparición de una descompensación cardiovascular (presíncope). Explica que hay parámetros cardiovasculares que definen este punto, y PNIC se dará por terminado cuando se observen estos parámetros cardiovasculares. Informar al interesado de que también se experimentan síntomas normalmente asociados con presíncope durante el proce PNICmiento. Instruir al objeto de notificar al investigador si estos síntomas ocurren y PNIC serán inmediatamente terminados. - Coloque la falda de neopreno PNIC sobre el tema. Asegurarse de que la falda está ajustado alrededor de la cintura y el torso con el fin de crear un sello hermético.
- Instruir al objeto de poner en posición supina sobre la cama de la cámara de PNIC mientras que a caballo entre un puesto fijo para asegurar el torso en su lugar durante la PNIC. Instruir al sujeto para relajar la parte inferior del cuerpo durante la exposición PNIC. Asegurar el sujeto en la cámara de LBNP deslizando la cama en la cámara y fijar la falda de neopreno para la abertura de la cámara para crear un sello hermético.
NOTA: La cámara de LBNP proporciona la capacidad de precisión (a menos de 0,1 mm de Hg) el control de la presión interna de 0 a -100 mmHg, ya sea manualmente o con un perfil computarizado. La cámara incluye una montura ajustable para asegurar la posición del cuerpo del sujeto. ventanas de plexiglás transparentes permiten una visualización de las piernas del sujeto.Una junta de la cintura de aluminio ajustable permite un cierre hermético al aire a ser creado por una falda de neopreno usado por el sujeto y la cámara de LBNP en el nivel de la cresta ilíaca (Figura 1). - Lugar electrocardiograma (ECG) electrodos de la derecha y articulaciones humorales-clavicular izquierda, ya la derecha y la izquierda costillas inferiores (un total de 4) en una configuración de derivación II modificado (Figura 1) para la medición continua de la frecuencia cardíaca.
- Coloque los brazos del sujeto en el brazo descansa, ajustados de modo que las manos son compatibles a nivel del corazón. El uso de los puños de los dedos de tamaño apropiado, coloque un dedo fotoplecismografía infrarrojos dispositivo en los dedos corazón izquierdo y derecho para no invasiva de medición continua de latido a latido de la presión arterial.
- Coloque los puños de los dedos de los monitores de presión. Calibrar los dispositivos de sangre y registro de presión de acuerdo con las instrucciones del fabricante. 12 Introduzca la información sujeto (edad, sexo, HEIGht, y peso) para permitir que los supuestos adecuados para el cálculo (estimación) del volumen sistólico, el gasto cardíaco y la resistencia vascular periférica por el algoritmo Modelflow si se desea. 13,14
- Coloque el oxímetro de pulso de dedo en el dedo índice derecho para la medición continua de la reserva compensatoria 1,12 (Figura 2).
- Colocar una cánula nasal sobre el tema y dar instrucciones al sujeto a respirar por la nariz para asegurar reflexiones sensibles en la inspiración y la espiración. toma de muestras de aire nasal permitirá al sujeto para hablar libremente de auto-reporte de síntomas en desarrollo. Conectar la cánula nasal para la capnografía para la medición continua de la respiración y el final de la espiración de CO 2.
3. Realización del protocolo PNIC
- Iniciar la grabación de datos haciendo clic en el botón "Inicio" en el sistema de adquisición de datos. datos de referencia registro durante 5 min. Iniciar el primer nivel del centro hypovolemia activando el motor de aspiración y el establecimiento de presión negativa a -15 mmHg, y mantener esta presión durante 5 min. La Figura 3 describe el protocolo.
- Aumentar el PNIC a -30 mmHg, y mantener esta presión durante 5 minutos.
- Aumentar el PNIC a -45 mmHg, y mantener esta presión durante 5 minutos.
- Aumentar el PNIC a -60 mmHg, y mantener esta presión durante 5 minutos.
- Aumentar el PNIC a -70 mmHg, y mantener esta presión durante 5 minutos.
- Continuar aumentando los niveles de PNIC de -10 mmHg cada 5 minutos hasta que el final del protocolo (5 min a -100 mmHg PNIC) o el punto de descompensación hemodinámica. Dar por terminado el PNIC pulsando el botón de liberación de presión en la cámara de PNIC.
NOTA: hemodinámica descompensación se identifica por una caída brusca de la presión arterial sistólica por debajo de 80 mmHg, o el sujeto de informes síntomas presincopales como el gris de salida (pérdida de la visión del color), visión de túnel, sudoración, náuseas o mareos (Figura 4). - Continuar el registro de datos en el sistema de adquisición de datos durante 10 minutos después de la cesación de la PNIC (recuperación postLBNP).
- Detener la grabación de datos al final del período de recuperación de 10 minutos haciendo clic en el botón "Stop" en el sistema de adquisición de datos.
- Separar toda la instrumentación del sujeto y eliminar el tema de la cámara de PNIC. Pedir al paciente a sentarse después de que renunció a la plataforma PNIC para asegurar que están libres de síntomas antes de salir del laboratorio. El estudio se ha completado.
- Descargar archivos de datos desde el sistema de adquisición para la extracción del Índice compensatoria de Reserva (CRI), presión arterial media (MAP), la frecuencia cardíaca y la SpO 2 valores. 1,15,16
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Resultados
El procedimiento LBNP causa una reducción en la presión de aire alrededor de la parte inferior del torso y las piernas. A medida que se incrementa progresivamente este vacío, los cambios de volumen de sangre de la cabeza y el torso superior a la parte inferior del cuerpo para crear un estado de hipovolemia central. La reducción progresiva en el volumen sanguíneo central (es decir, LBNP) produce alteraciones significativas en las características de la forma de onda arterial medid...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Discusión
El uso de PNIC para causar reducciones progresivas y continuas en el volumen sanguíneo central, hemos sido capaces de inducir una respuesta típica de descompensación hemodinámica en el tema, que se caracteriza por un inicio repentino de la hipotensión y bradicardia (Figura 7). Es importante entender que la respuesta compensatoria integrada a la hemorragia es muy complejo, lo que resulta en 19 significativa variabilidad individual en la tolerancia a la pérdida de sangre. 1 Como tal,...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Divulgaciones
Los autores declaran que no tienen intereses financieros contrapuestos. Las opiniones expresadas en este documento son las opiniones privadas de los autores y no deben interpretarse como representativas de las del Departamento del Ejército de los EE. UU. o el Departamento de Defensa de los EE. UU.
Agradecimientos
Este trabajo es apoyado por fondos del Ejército de los Estados Unidos, Investigación Médica y de Material Command, Programa de asistencia a los heridos del combate. Agradecemos a LTC Kevin S. Akers, MD y la Sra Kristen R. lejía por su ayuda en hacer el video.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Sistema de adquisición de datos de la estación de trabajo de evaluación de investigación dinámica (DREW) | NA | NA Personalizado Construido por personal de ISR. El DREW permite la sincronización temporal de la recopilación de datos de señales digitales y analógicas de hasta 16 instrumentos independientes con una frecuencia de muestreo de 1.000 Hz. | |
| Finómetro | Finapress Medical Systems (FMS) | Modelo 1 | Dispositivo que proporciona mediciones continuas y no invasivas de la presión arterial de la arteria braquial y la saturación de oxígeno arterial (SpO2) utilizando dos sensores de manguito de fotofletimografía infrarroja de dedo separados. |
| BCI Capnocheck Plus | Smith Medical PM Inc. | 9004 | Capnógrafo utilizado para medir el CO2 al final de la marea y la tasa de respiración |
| CipherOX | Tecnologías Flashback Inc. | R200 | Dispositivo de investigación utilizado para calcular el Índice de Reserva Compensatoria (CRI) |
| Nonin 9560 Oxímetro de pulso | Nonin | 9560 | Oxímetro de pulso de dedo |
| Cámara de presión negativa del cuerpo inferior (LBNP) | NASA | 79K32632-1 | Cámara personalizada construida por NASA |
| ECG Biotach | Gould | 13-6615-65 | Electrocardiógrafo para medir ECG |
| CO2 Línea de muestras | Salter Labs | REF 4000 | Cánula nasal sin látex para la toma de muestras de aire espirado |
Referencias
- Convertino, V. A., Wirt, M. D., Glenn, J. P., Lein, B. C. The compensatory reserve for early and accurate prediction of hemodynamic compromise: a review of the underlying physiology. Shock. 45 (6), 580-590 (2016).
- Eastridge, B. J., et al. Death on the battlefield (2001-2011): Implications for the future of combat casualty care. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 73 (6), S431-S437 (2012).
- Orlinsky, M., Shoemaker, W., Reis, E. D., Kerstein, M. D. Current controversies in shock and resuscitation. Surg. Clin. North Am. 81 (6), 1217-1262 (2001).
- Wo, C. C. J., et al. Unreliability of blood pressure and heart rate to evaluate cardiac output in emergency resuscitation and critical illness. Crit Care Med. 21, 218-223 (1993).
- Bruijns, S. R., Guly, H. R., Bouamra, O., Lecky, F., Lee, W. A. The value of traditional vital signs, shock index, and age-based markers in predicting trauma mortality. J Trauma Acute Care Surg. 74 (6), 1432-1437 (2013).
- Parks, J. K., Elliott, A. C., Gentilello, L. M., Shafi, S. Systemic hypotension is a late marker of shock after trauma: a validation study of Advanced Trauma Life Support principles in a large national sample. Am. J. Surg. 192 (6), 727-731 (2006).
- Brunauer, A., et al. The arterial blood pressure associated with terminal cardiovascular collapse in critically ill patients: a retrospective cohort study. Crit Care. 18 (6), 719(2014).
- Hinojosa-Laborde, C., et al. Validation of lower body negative pressure as an experiomental model of hemorrhage. J. Appl. Physiol. 116, 406-415 (2014).
- Martina, J. R., et al. Noninvasive continuous arterial blood pressure monitoring with Nexfin(R). Anesthesiology. 116 (5), 1092-1103 (2012).
- Imholz, B. P., Wieling, W., Langewouters, G. J., van Montfrans, G. A. Continuous finger arterial pressure: utility in the cardiovascular laboratory. Clin. Auton. Res. 1 (1), 43-53 (1991).
- Imholz, B. P. M., Wieling, W., van Montfrans, G. A., Wesseling, K. H. Fifteen years experience with finger arterial pressure monitoring: assessment of technology. Cardiovasc. Res. 38, 605-616 (1998).
- Roelandt, R. Finger pressure reference guide. , Finapres Medical Systems BV. (2005).
- Harms, M. P. M., et al. Continuous stroke volume monitoring by modelling flow from non-invasive measurement of arterial pressure in humans under orthostatic stress. Clin. Sci. 97, 291-301 (1999).
- Leonetti, P., et al. Stroke volume monitored by modeling flow from finger arterial pressure waves mirrors blood volume withdrawn by phlebotomy. Clin. Auton. Res. 14 (3), 176-181 (2004).
- Convertino, V. A., Grudic, G., Mulligan, J., Moulton, S. Estimation of individual-specific progression to impending cardiovascular instability using arterial waveforms. J. Appl. Physiol(Bethesda, Md :1985). 115 (8), 1196-1202 (2013).
- Convertino, V. A., et al. Individual-specific, beat-to-beat trending of significant human blood loss: the compensatory reserve. Shock. 44 (Supplement 1), 27-32 (2015).
- Cooke, W. H., Ryan, K. L., Convertino, V. A. Lower body negative pressure as a model to study progression to acute hemorrhagic shock in humans. J. Appl. Physiol. 96, 1249-1261 (2004).
- Convertino, V. A., et al. Inspiratory resistance maintains arterial pressure during central hypovolemia: implications for treatment of patients with severe hemorrhage. Crit Care Med. 35 (4), 1145-1152 (2007).
- Carter, R. III, Hinojosa-Laborde, C., Convertino, V. A. Variability in integration of mechanisms associated with high tolerance to progressive reductions in central blood volume: the compensatory reserve. Physiol Reports. 4 (1), (2016).
- Convertino, V. A., Sather, T. M. Vasoactive neuroendocrine responses associated with tolerance to lower body negative pressure in humans. Clin. Physiol. 20, 177-184 (2000).
- Convertino, V. A., et al. Use of advanced machine-learning techniques for noninvasive monitoring of hemorrhage. J. Trauma. 71 (1 Suppl), S25-S32 (2011).
- Convertino, V. A., Rickards, C. A., Ryan, K. L. Autonomic mechanisms associated with heart rate and vasoconstrictor reserves. Clin. Auton. Res. 22, 123-130 (2012).
- Rickards, C. A., Ryan, K. L., Cooke, W. H., Convertino, V. A. Tolerance to central hypovolemia: the influence of oscillations in arterial pressure and cerebral blood velocity. J. Appl. Physiol. 111 (4), 1048-1058 (2011).
- Johnson, B. D., et al. Reductions in central venous pressure by lower body negative pressure of blood loss elicit similar hemodynamic responses. J. Appl. Physiol. 117, 131-141 (2014).
- van Helmond, N., et al. Coagulation Changes during Lower Body Negative Pressure and Blood Loss in Humans. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 309, H1591-H1597 (2015).
- Gerhardt, R., Berry, J., Blackbourne, L. Analysis of life-saving interventions performed by out-of-hospital combat medical personnel. J. Trauma. 71, S109-S113 (2011).
- Pinsky, M. R. Hemodynamic evaluation and monitoring in the ICU. Chest. 132 (6), 2020-2029 (2007).
- Rivers, E., et al. Early goal-directed therapy in the treatment of severe sepsis and septic shock. N.Engl.J.Med. , 1368-1377 (2001).
- Rivers, E. P., et al. The influence of early hemodynamic optimization on biomarker patterns of severe sepsis and septic shock. Crit Care Med. 35 (9), 2016-2024 (2007).
- Rivers, E. P., Coba, V., Whitmill, M. Early goal-directed therapy in severe sepsis and septic shock: a contemporary review of the literature. Curr Opin Anaesthesiol. 21 (2), 128-140 (2008).
- Cap, A. P., Spinella, P. C., Borgman, M. A., Blackbourne, L. H., Perkins, J. G. Timing and location of blood product transfusion and outcomes in massively transfused combat casualties. J. Trauma. 73, S89-S94 (2012).
- Spinella, P. C., Perkins, J. G., Grathwohl, K., Beekley, A., Holcomb, J. B. Warm fresh whole blood is independently associated iwth improved survival for patients with combat-related traumatic injuries. J. Trauma. 66, S69-S76 (2009).
- Kragh, J., et al. Survival with emergency tourniquet use to stop bleeding in major limb trauma. Ann Surgery. 249 (1), 1-7 (2009).
- Chung, K. K., et al. Continous renal replacement therapy improves survival in severly burned military casualties with acute kidney injury. J. Trauma. 64, S179-S187 (2008).
- Stewart, C. L., et al. The compensatory reserve for early and accurate prediction of hemodynamic compromise: case studies for clinical utility in acute care and physical performance. J Special Op. Med. 16, 6-13 (2016).
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Reimpresiones y permisos
