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Articolo metodologico

Le risposte compensative integrati in un modello umano di emorragia

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DOI:

10.3791/54737

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20 novembre 2016

 ,  ,  , 
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 questo articolo

Sommario

Lo scopo di questo protocollo è quello di dimostrare le tecniche per misurare le risposte compensative per ridurre il volume del sangue centrale utilizzando parte inferiore del corpo a pressione negativa come modello sperimentale non invasivo di emorragia umana che può essere utilizzato per quantificare il totale integrazione di meccanismi di compensazione per i disavanzi volume del sangue negli esseri umani .

Abstract

L'emorragia è la causa principale di decessi legati al trauma, in parte perché la diagnosi precoce della gravità della perdita di sangue è difficile. La valutazione dei pazienti con emorragie è difficile perché attuali strumenti clinici forniscono misure di segni vitali che rimangono stabili durante le prime fasi di sanguinamento a causa di meccanismi di compensazione. Di conseguenza, vi è la necessità di comprendere e misurare la totale integrazione di meccanismi che compensano ridotto volume di sangue circolante e come questi cambiano nel corso emorragia progressiva. Riserva del corpo per compensare la riduzione del volume del sangue circolante è chiamata la 'riserva di compensazione'. La riserva di compensazione può essere accuratamente valutata con misurazioni in tempo reale delle variazioni delle caratteristiche della forma d'onda arteriosa misurati con l'uso di un computer ad alta potenza. Lower Body pressione negativa (LBNP) è stato dimostrato per simulare molte delle risposte fisiologiche nell'uomo associati con emorragia,e viene utilizzato per studiare la risposta compensatoria per emorragia. Lo scopo di questo studio è quello di dimostrare come compensativo riserva viene valutata durante progressive riduzioni nel volume del sangue centrale con LBNP come una simulazione di emorragia.

Introduzione

La funzione più importante del sistema cardiovascolare è il controllo di adeguata perfusione (flusso di sangue e la consegna di ossigeno) a tutti i tessuti del corpo attraverso regolazione omeostatica della pressione arteriosa. Vari meccanismi di compensazione (ad esempio, sistema nervoso autonomo, la frequenza cardiaca e della contrattilità, il ritorno venoso, la vasocostrizione, la respirazione) contribuiscono a mantenere i normali livelli fisiologici di ossigeno nei tessuti. 1, la riduzione volume di sangue circolante, come quelle causate da emorragia può compromettere la capacità di meccanismi compensatori cardiovascolari e, in definitiva portare a bassa pressione arteriosa del sangue, grave ipossia tissutale, e shock circolatorio che può essere fatale.

Shock circolatorio causato da una grave emorragia (ad esempio, shock emorragico) è una delle principali cause di morte a causa di un trauma. 2 Uno degli aspetti più impegnativi della prevenzione di un paziente di sviluppare shock è la nostraincapacità di riconoscere il suo esordio precoce. Valutazione precoce ed accurata della progressione verso lo sviluppo di shock è attualmente limitata in clinica con tecnologie (ad esempio, monitor medici) che forniscono misurazioni dei segni vitali che cambiano molto poco nelle prime fasi di perdita di sangue a causa di numerosi compensativo del corpo meccanismi di regolazione della pressione sanguigna. 3-6 come tale, la capacità di misurare la somma totale di riserva del corpo per compensare la perdita di sangue rappresenta la riflessione più accurata dello stato perfusione tissutale e il rischio di sviluppare shock. 1 tale riserva è chiamato . riserva compensativo che può essere valutata con precisione per misurazioni in tempo reale dei cambiamenti nelle caratteristiche della forma d'onda arteriosa 1 l'esaurimento della riserva di compensazione replica l'instabilità cardiovascolare terminale osservata in pazienti critici con improvvisa insorgenza di ipotensione; una condizione nota come deco emodinamicompensation. 7

Il rapporto tra l'utilizzo del fondo di compensazione e la regolazione della pressione sanguigna durante la perdita di sangue in corso negli esseri umani può essere dimostrato in laboratorio con una serie completa di misurazioni fisiologiche (ad esempio, pressione arteriosa, frequenza cardiaca, sangue arterioso saturazione di ossigeno, la gittata sistolica, gittata cardiaca, la resistenza vascolare, frequenza respiratoria, carattere impulsi, stato mentale, di fine espirazione di CO 2, di ossigeno tissutale) fornito dal monitoraggio fisiologico standard durante continue riduzioni progressive del volume di sangue centrale simile a quelle che si verificano durante l'emorragia. Il volume del sangue centrale ha abbassato può essere indotta in modo non invasivo con aumenti progressivi nella parte inferiore del corpo a pressione negativa (LBNP). 8 Utilizzando questa combinazione di misurazioni fisiologiche e LBNP, la comprensione concettuale di come valutare la capacità del corpo per compensare la riduzione del volume ematico centrale può essere facilmente demonitrati. Questo studio descrive la preparazione prelab, la dimostrazione della risposta compensatoria in relazione ad altre risposte fisiologiche durante emorragia simulato, e la valutazione PostLab dei risultati. Le tecniche sperimentali necessarie per effettuare misure di riserva di compensazione sono dimostrati in un volontario umano.

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Protocollo

Prima di qualsiasi procedura umana, il comitato di revisione istituzionale (IRB) deve approvare il protocollo. Il protocollo utilizzato in questo studio è stato approvato dalla US Army Medical Research e Materiel Command IRB. Il protocollo è stato progettato per dimostrare le risposte fisiologiche di compensazione ad una progressiva riduzione del volume del sangue centrale simile a quella vissuta da individui durante emorragia in corso in un ambiente di laboratorio controllato e riproducibile. La temperatura ambiente di laboratorio è controllata a 23 - 25 ° C.

1. Preparazione dell'apparecchiatura

  1. Accendere attrezzature e dispositivi che richiedono warm-up e la calibrazione.
    NOTA: apparecchi e dispositivi includono un sistema di acquisizione dati per la registrazione dei dati a 1 Hz; due dispositivi separati che forniscono non invasivi, misurazioni continue delle brachiale della pressione sanguigna arteriosa e della saturazione dell'ossigeno arterioso (SpO2) utilizzando due sensori gemelli fotopletismografia dito infrarossi separati 9-11; un capnograph per la misura di fine espirazione di CO 2 e la frequenza respiratoria; e un pulsossimetro dito per acquisire periferici forme d'onda pulsatile arteriosi per la misura compensativa Reserve.
  2. Sincronizzare tutti gli strumenti con orologi interni regolando il timestamp su ogni strumento per abbinare un master clock laboratorio che verrà utilizzato per segnare il tempo durante l'esperimento.

2. Fatte salve Preparazione

  1. Istruire il soggetto al fine di evitare la caffeina, l'alcool, e faticoso esercizio 24 ore prima del test, e di evitare di mangiare almeno 2 ore prima del protocollo nel caso in cui scompenso emodinamico induce nausea.
  2. Prima di iniziare il protocollo, hanno il medico di eseguire un esame di screening medico per assicurare il soggetto soddisfa i requisiti minimi di salute, e garantisce l'assenza di criteri di esclusione (uso di nicotina, ipertensione, disfunzione autonomica, o storia di episodi sincopali). Dal momento che la gravidanza è un criterio di esclusione perpartecipazione, richiede ai partecipanti di sesso femminile di fare un test di gravidanza di serie il giorno dello studio.
    NOTA: Per la sicurezza del soggetto, il medico studio è certificato supporto vitale avanzato, ed è presente durante lo studio. Un completamente attrezzata 'incidente della spesa' è immediatamente disponibile per sostenere il soggetto delle vie aeree, la respirazione e la circolazione in caso di perdita di coscienza o un'aritmia cardiaca acuta che si svolgono durante la procedura LBNP.
  3. Informare il soggetto in merito alla procedura, e di ottenere il consenso scritto per partecipare allo studio.
    NOTA: Spiegare al soggetto che l'obiettivo dello studio è quello di applicare LBNP fino alla comparsa di scompenso cardiovascolare (presincope). Spiega che vi sono parametri cardiovascolari che definiscono questo punto, e LBNP saranno terminati quando si osservano questi parametri cardiovascolari. Informare il soggetto che essi possono anche sintomi esperienza tipicamente associato con presincope durante la proce LBNPDure. Istruire il soggetto di notificare l'investigatore, se questi sintomi si verificano e LBNP saranno immediatamente essere terminati.
  4. Posizionare la gonna in neoprene LBNP sull'argomento. Assicurarsi che la gonna è aderente intorno alla vita e il tronco in modo da creare una tenuta ermetica.
  5. Istruire il soggetto a mettere in posizione supina sul letto della camera LBNP mentre a cavallo di un palo fisso per fissare il busto in posizione durante LBNP. Istruire il soggetto a rilassare il corpo più basso durante l'esposizione LBNP. Fissare il soggetto nella camera LBNP trascinando il letto nella camera e collegamento del pannello esterno neoprene all'apertura della camera per creare una tenuta ermetica.
    NOTA: La camera LBNP fornisce la capacità di precisione (entro 0,1 mmHg) controllando la pressione interna da 0 a -100 mmHg manualmente o con un profilo computerizzato. La camera comprende una sella regolabile per fissare la posizione del corpo del soggetto. finestre in plexiglass chiare consentono la visualizzazione di gambe del soggetto.Una scheda cintura regolabile in alluminio permette una tenuta ermetica per essere creato da un pannello esterno neoprene indossato dal soggetto e la camera LBNP a livello della cresta iliaca (Figura 1).
  6. Luogo elettrocardiogramma (ECG) elettrodi a destra e giunti umorali-clavicolare sinistra, ea destra e sinistra costole inferiori (totale di 4) in una configurazione di piombo II modificato (Figura 1) per la misura continua della frequenza cardiaca.
  7. Posizionare braccia del soggetto sulla braccioli, regolate in modo che le mani sono supportati a livello del cuore. Utilizzando opportuni polsini delle dita dimensioni, effettuare un fotopletismografia dito infrarossi   dispositivo sul dito medio destro e sinistro per continuo non invasivo di misurazione battito per battito della pressione arteriosa.
  8. Fissare i polsini delle dita ai monitor della pressione. Calibrare la dispositivi e sangue record di pressione secondo le istruzioni del produttore. 12 Inserire le informazioni soggetto (età, sesso, HEIGHT, e peso) per abilitare le ipotesi appropriate per il calcolo (stima) della gittata sistolica, gittata cardiaca e la resistenza vascolare periferica dall'algoritmo Modelflow se lo si desidera. 13,14
  9. Posizionare il pulsossimetro dito sul dito indice destro per la misurazione continua della riserva di compensazione 1,12 (Figura 2).
  10. Posizionare una cannula nasale sul soggetto e istruire il soggetto di respirare attraverso il naso per assicurare riflessioni sensibili in inspirazione ed espirazione. campionamento dell'aria nasale permetterà al soggetto di parlare liberamente per l'auto-segnalazione dei sintomi in via di sviluppo. Collegare la cannula nasale per il capnografo per la misurazione continua della respirazione e alla fine di CO 2 di marea.

3. Esecuzione del protocollo LBNP

  1. Avviare la registrazione dei dati facendo clic sul pulsante "Start" sul sistema di acquisizione dati. dati di base record per 5 min. Avviare il primo livello di hypovole centraleMia accendendo il motore di aspirazione e impostando pressione negativa a -15 mmHg, e mantenere questa pressione per 5 min. La figura 3 illustra il protocollo.
  2. Aumentare la LBNP a -30 mmHg, e mantenere questa pressione per 5 minuti.
  3. Aumentare la LBNP a -45 mmHg, e mantenere questa pressione per 5 minuti.
  4. Aumentare la LBNP a -60 mmHg, e mantenere questa pressione per 5 minuti.
  5. Aumentare la LBNP a -70 mmHg, e mantenere questa pressione per 5 minuti.
  6. Continuare ad aumentare i livelli di LBNP da -10 mmHg ogni 5 minuti fino alla fine del protocollo (5 min a -100 mmHg LBNP) o il punto di emodinamica scompenso. Terminare il LBNP premendo il pulsante di rilascio della pressione sulla camera LBNP.
    NOTA: emodinamico scompenso è identificata da una caduta precipitosa della pressione arteriosa sistolica inferiore a 80 mmHg, o il soggetto segnalazione sintomi presincopale come il grigio-out (perdita della visione a colori), visione a tunnel, sudorazione, nausea o vertigini (Figura 4).
  7. Continuare la registrazione dei dati sul sistema di acquisizione dati per 10 minuti dopo la cessazione delle LBNP (recupero postLBNP).
  8. Interrompere la registrazione dei dati al termine del periodo di recupero di 10 minuti facendo clic sul pulsante "Stop" sul sistema di acquisizione dati.
  9. Staccare tutta la strumentazione dal soggetto e rimuovere il soggetto dalla camera LBNP. Chiedere al soggetto di sedersi dopo scendendo dalla piattaforma LBNP per assicurare che siano senza sintomi prima di lasciare il laboratorio. Lo studio è ora completa.
  10. File di scaricare i dati dal sistema di acquisizione per l'estrazione del compensativa Riserva Index (CRI), pressione arteriosa media (MAP), la frequenza cardiaca, e SpO 2 valori. 1,15,16

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Risultati

La procedura LBNP provoca una riduzione della pressione dell'aria intorno al torso inferiore e gambe. Dato che questo vuoto è progressivamente aumentata, si sposta il volume di sangue dalla testa e la parte superiore del tronco alla parte inferiore del corpo per creare uno stato di ipovolemia centrale. La progressiva riduzione del volume ematico centrale (cioè, LBNP) produce alterazioni significative nelle caratteristiche della forma d'onda arteriosa misurata con il phot...

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Discussione

Utilizzando LBNP per causare una riduzione progressiva e continua nel volume del sangue centrale, siamo stati in grado di indurre una risposta tipica di scompenso emodinamico nel soggetto, caratterizzata da un esordio improvviso di ipotensione e bradicardia (Figura 7). È importante comprendere che la risposta compensatoria integrato emorragia è molto complessa, 19 con conseguente notevole variabilità individuale nella tolleranza alla perdita di sangue. 1 Come tale, alcuni individui...

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Dichiarazioni

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti. Le opinioni espresse nel presente documento sono opinioni private degli autori e non devono essere interpretate come rappresentanti quelle del Dipartimento dell'Esercito degli Stati Uniti o del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti.

Ringraziamenti

Questo lavoro è sostenuto da un finanziamento della United States Army, Medical Research e Materiel Command, combattimento Casualty Care Program. Ringraziamo LTC Kevin S. Akers, MD e la signora Kristen R. Lye per la loro assistenza nel rendere il video.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Workstation di valutazione della ricerca dinamica (DREW) sistema di acquisizione datiNANA Costruitosu misura dal personale ISR. Il DREW consente la sincronizzazione temporale della raccolta di dati del segnale digitale e analogico da un massimo di 16 strumenti indipendenti con una frequenza di campionamento di 1.000 Hz.
FinometroFinapress Medical Systems (FMS)Modello 1Dispositivo che fornisce misurazioni continue e non invasive della pressione arteriosa dell'arteria brachiale e della saturazione di ossigeno arterioso (SpO2) utilizzando due sensori separati a infrarossi per fotofletimografia da dito.
BCI Capnocheck PlusSmith Medical PM Inc.9004Capnografo utilizzato per misurare la CO2 e la frequenza respiratoria
CipherOX Tecnologie Flashback Inc.R200Dispositivo sperimentale utilizzato per calcolare l'indice di riserva compensatoria (CRI)
Pulsossimetro Nonin 9560 PulsossimetroditoNonin9560
Camera a pressione negativa del corpo inferiore (LBNP)NASA79K32632-1Camera personalizzata costruita dalla NASA
ECG BiotachGould13-6615-65Elettrocardiografo per la misurazione dell'ECG
Nasale CO2 Linea di campionamentoSalter LabsREF 4000Cannula nasale senza lattice per il campionamento dell'aria espirata
da

Riferimenti

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