Un modelo para simular la hipoxia clínicamente relevantes en seres humanos

El objetivo general de este modelo es simular la hipoxia e hipercapnia causadas por la apnea en un modelo humano con un enfoque en la apnea intermitente, que ocurre durante la apnea del sueño, y emergencias como la obstrucción de las vías respiratorias. Este modelo puede ayudar a comprender los mecanismos fisiológicos para evitar el daño hipóxico en el cerebro a pesar de la apnea prolongada. La principal ventaja de este modelo dinámico es que podríamos simular hipoxia clínicamente relevante en humanos.

La hipoxia dependiente de la apnea a menudo disminuye la frecuencia cardíaca. La hipoxia causada por la disminución del oxígeno y el aire inspirado aumenta la frecuencia cardíaca. Así, diferentes modelos de hipoxia inducen efectos opuestos en la circulación.

Nuestro modelo reproducible nos permite investigar diferentes dispositivos técnicos. Esto nos da la oportunidad de centrarnos en diferentes aspectos fisiológicos de la apnea sin cambiar la configuración o el modelo. Antes de colocar los electrodos en un sujeto, limpie los puntos de fijación con alcohol al 70%.

Ahora, coloque un electrodo NIRS sobre el lóculo polar frontal dos en el lado derecho de la frente por encima de la ceja y a la derecha del surco sagital medio. Utilice un segundo electrodo para medir la oxigenación del tejido periférico. Colócalo en la parte interna de la parte inferior del brazo.

Evite colocar este electrodo sobre un plexo venoso o una arteria. La saturación debe ser superior al 80%Antes de tomar un valor de oxigenación del tejido cerebral, espere a que la señal NIRS muestre una variación del 3% o menos durante al menos cinco minutos. Del mismo modo, espere a que la señal periférica de nivel de oxígeno se estabilice.

A continuación, coloque los electrodos de ECG en el pecho donde no haya vello. Coloque el cable R en la cabeza esternocostal del pectoral mayor derecho. Coloque el cable L en la cabeza esternocostal del pectoral mayor izquierdo.

Coloque el cable C en el quinto espacio intercostal en el medio de la línea clavicular medial. Coloque el cable F en el borde de la nervadura inferior izquierda y coloque el cable N en el borde de la nervadura inferior derecha. Ahora, mida la oximetría de pulso periférica con la punta de un dedo en la misma extremidad que se usa para medir la oxigenación del tejido periférico.

A continuación, mida la presión arterial no invasiva con un manguito de presión arterial en la extremidad contralateral a partir de la medición de oximetría de pulso periférica. En la configuración programable, elija un intervalo de un minuto y elija NIBP. Al menos 20 minutos antes de la apnea, establezca una vía intravenosa en la vena cubital medial del brazo derecho o izquierdo para extraer muestras de sangre durante y después de la apnea.

Antes de comenzar, sincronice los relojes internos de los dispositivos de monitoreo, para que las mediciones estén sincronizadas. A continuación, envíe un cable de red desde la computadora al dispositivo monitor. Colóquelo en la estación de acoplamiento.

Luego, programe la configuración de red correcta y el software podrá controlar el dispositivo y guardar datos. Además, coloque el monitor de modo que los datos no sean visibles para el sujeto. Compruebe las señales de los electrodos NIRS.

Si alguno es demasiado errático, vuelva a colocar el electrodo. Asegúrese de evitar colocar el electrodo sobre el plexo venoso más grande o cualquier arteria. A continuación, la señal debería estabilizarse.

Una señal NIRS cerebral muy variable puede deberse a la hiperventilación. Indique al sujeto que respire más lentamente con menos volumen corriente y reevalúe la señal. Haga que los sujetos descansen durante al menos 15 minutos en posición prona e indíqueles que respiren normalmente usando 15 o menos respiraciones por minuto.

Antes de tomar una línea de base, extraiga muestras de sangre. Dos cosas que hay que recordar son no utilizar los primeros cinco mililitros de sangre extraída y enjuagar siempre el catéter después de cada recolección con solución salina estéril. A lo largo de la línea de tiempo de la prueba, extraiga muestras de sangre según sea necesario.

Verifique la funcionalidad y la calidad de la señal de cada dispositivo antes de continuar. Además, asegúrese de que los electrodos no puedan ser retirados por movimientos involuntarios del sujeto de prueba al final de la apnea. En los últimos dos minutos de preparación para la prueba de apnea, cuente el tiempo verbalmente.

Luego, pídele al sujeto que indique sus últimas tres inhalaciones con los dedos. El final del último aliento marca el inicio de la apnea. Registre este punto de tiempo en el dispositivo NIRS.

La apnea debe realizarse el mayor tiempo posible. Durante la segunda mitad, los movimientos del pecho y el estómago son comunes, e indican la fase de lucha. El final de la apnea está marcado por la primera inspiración.

Registre este punto de tiempo en el dispositivo NIRS. Para procesar los datos del dispositivo monitor, abra el archivo guardado en la computadora. Primero, haga clic en revisar para acceder al monitor de tendencias y seleccionar herramientas, y luego en la opción en el menú submáscara.

Si es necesario, el intervalo de tiempo se puede cambiar a través del intervalo de tendencia. Ahora, seleccione las tendencias de la máscara y guarde los datos. Utilice las tendencias resultantes.

txtdata para abrirlo en un programa de hoja de cálculo, donde se puede analizar. Para procesar los datos del dispositivo NIRS, abra el software en la computadora y conecte el dispositivo NIRS a través de WiFi. A continuación, transfiere los datos desde el dispositivo NIRS y guárdalos en formato CSV para abrirlos como una hoja de cálculo.

En el análisis, no incluya las tres últimas inspiraciones antes de la apnea en los valores basales o los primeros 30 segundos después de la inspiración máxima al comienzo de la apnea. Durante una apnea de seis minutos de un sujeto, se realizaron registros simultáneos de la saturación periférica de oxígeno y NIRS. Curiosamente, después del inicio de la apnea, se detectó una disminución en la saturación de oxígeno antes mediante la monitorización periférica de la saturación de oxígeno, en comparación con la monitorización cerebral NIRS.

En un estudio de diez buzos con apnea, los valores de NIRS cerebrales disminuyeron significativamente más tarde que los valores de saturación medidos por oximetría de pulso. Incluso en comparación con la oximetría de pulso, el NIRS periférico mostró la desaturación más temprana. Después del reinicio de la respiración, la resaturación se detectó significativamente antes mediante NIRS cerebrales en comparación con la saturación periférica de O2 medida por oximetría de pulso.

No hubo retraso de tiempo notable entre el NIRS periférico y la oximetría de pulso. Desde otro punto de vista, los valores de desaturación y el tiempo total de apnea se normalizaron al 100%Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo medir la saturación de O2 en diferentes partes del cuerpo. Nuestra investigación reveló mecanismos fisiológicos para evitar el daño hipóxico.

En caso de apnea, la redistribución del flujo sanguíneo ayuda a mantener un suministro adecuado de oxígeno al cerebro mientras los tejidos periféricos ya están desataurados.