Un nuovo modello di valutazione quantitativa ibrida per l'emorragia giunzionale ascellare nei suini

Sommario

Questo studio presenta un modello quantitativo ibrido per l'emorragia giunzionale ascellare nei suini, migliorando la valutazione dell'intervento emostatico pre-ospedaliero.

Abstract

In questo studio, abbiamo sviluppato e convalidato un modello quantitativo ibrido per la simulazione dell'emorragia giunzionale degli arti superiori nei suini, con l'obiettivo di far progredire lo sviluppo di prodotti emostatici pre-ospedalieri. Utilizzando 12 suini maschi sani dello Yorkshire di 8 mesi, abbiamo dimostrato la fattibilità di un modello di lesione dell'arteria ascellare suina per valutare l'efficacia emostatica. Gli animali sono stati divisi in tre gruppi per sottoporsi a emorragia a volume controllato (VCH), imitando lo shock emorragico di classe I-III prelevando sangue a velocità diverse. La successiva compressione esterna è stata applicata utilizzando un nuovo dispositivo costituito da un braccio meccanico e un palloncino emostatico gonfiabile, ottenendo una pressione controllata per migliorare la formazione di coaguli. I parametri emodinamici, tra cui la frequenza cardiaca e la pressione sanguigna, sono stati continuamente monitorati, evidenziando l'impatto dell'emorragia controllata e della compressione esterna sulle risposte fisiologiche. I risultati suggeriscono che la combinazione di VCH con compressione esterna mirata simula efficacemente scenari clinici di lesione dell'arteria ascellare, fornendo un modello prezioso per testare gli interventi emostatici in modo controllato e standardizzato. Questo studio sottolinea il potenziale del modello nel facilitare lo sviluppo e la valutazione di nuovi agenti emostatici e dispositivi per la gestione delle emorragie giunzionali.

Introduzione

La gestione dell'emorragia traumatica, specialmente nelle regioni giunzionali dove i lacci emostatici tradizionali non possono essere applicati, rappresenta una sfida significativa sia nella cura dei traumi militari che civili. Un controllo efficace del sanguinamento in aree come le regioni ascellari e inguinali, caratterizzate da un'anatomia vascolare complessa, è fondamentale per la sopravvivenza. La lesione dell'arteria ascellare è la causa principale di emorragia massiva^{nel sito} giunzionale 1 dell'arto superiore. L'imballaggio delle medicazioni e la compressione esterna sono i passaggi chiave nel controllo dell'emorragia di emergenza pre-ospedaliera. Il progresso di nuove medicazioni emostatiche ha notevolmente migliorato l'efficienza emostatica. Tuttavia, la compressione esterna è essenziale per un'emostasi efficace nella fase iniziale ^2,3. Questo studio introduce un nuovo modello ibrido di valutazione quantitativa che utilizza un modello suino per simulare l'emorragia giunzionale degli arti superiori, con l'obiettivo di far progredire gli interventi emostatici pre-ospedalieri.

Le lesioni giunzionali spesso richiedono una pressione manuale costante e diretta, che è difficile da ottenere in ambito preospedaliero a causa del personale limitato e delle circostanze imprevedibili⁴. La logica alla base dello sviluppo di questa tecnica risiede nei limiti dei metodi esistenti per il controllo dell'emorragia giunzionale. Il modello di valutazione quantitativa ibrido proposto presenta un netto vantaggio rispetto alle tecniche alternative. Utilizzando un modello suino, che imita da vicino la fisiologia umana, lo studio può fornire risultati più affidabili e traducibili rispetto a un modello di cadavere perfuso⁵.

I modelli suini sono ampiamente utilizzati nella ricerca sui traumi vascolari grazie alle loro somiglianze fisiologiche e anatomiche con gli esseri umani, che li rendono ideali per la valutazione di agenti e tecniche emostatiche ^6,7. Il protocollo dello studio combina meticolosamente l'emorragia a volume controllato (VCH) con la compressione meccanica esterna per imitare accuratamente lo scenario clinico della lesione dell'arteria ascellare, affrontando così l'urgente necessità di metodi emostatici affidabili negli scenari di emorragia giunzionale.

L'integrazione dell'ecografia migliora la precisione delle tecniche di controllo dell'emorragia e facilita l'interpretazione delle immagini, evidenziando la natura interdisciplinare della moderna cura dei traumi. Lo sviluppo di un dispositivo meccanico di compressione esterna segna un progresso significativo, offrendo un'alternativa promettente alla compressione manuale e ai metodi emostatici tradizionali. Questa ricerca mira a determinare la pressione ottimale richiesta per un'emostasi efficace nelle aree giunzionali, colmando potenzialmente una lacuna significativa nella letteratura sulla cura dei traumi.

Protocollo

Tutte le procedure sperimentali hanno ricevuto l'approvazione dal Comitato per il benessere e l'etica degli animali da laboratorio dell'Università di medicina dell'esercito (AMUWEC20201513), aderendo alle linee guida etiche delle 3R, che sostengono la riduzione, il perfezionamento e la sostituzione dell'uso degli animali. Un totale di 12 suini maschi sani di 8 mesi (49-56 kg) di Yorkshire sono stati selezionati come modello animale e randomizzati in tre gruppi (n=4/gruppo). Il peso e la struttura anatomica dei suini dello Yorkshire sono simili a quelli degli esseri umani, il che li rende adatti alla ricerca biomedica.

1. Preparazione chirurgica

NOTA: Un tipico esperimento dura 120 minuti, iniziando con 30 minuti dedicati alla preparazione chirurgica. Segue una sequenza di eventi a intervalli di 10 minuti, definiti in particolare come T0, T10, T20, T30, T40, T50, T60, T70, T80 e T90, garantendo un tempismo meticoloso durante tutto il processo. Dopo l'impostazione chirurgica, il protocollo include 20 minuti per (VCH) e 40 minuti per l'applicazione della compressione esterna. L'esperimento si conclude con 30 minuti assegnati al monitoraggio di follow-up per valutare i risultati degli interventi (Figura 1).

1. Preparazione degli animali
   1. Dopo l'arrivo nella struttura, alloggiare ogni suino in una stanza separata con una temperatura di 24 °C e un'umidità del 60%. Asciugare velocemente (astenendosi dal cibo ma solo dall'acqua) il suino per 12 ore prima dell'intervento chirurgico per prevenire nausea, vomito e aspirazione.
2. Preparazione il giorno dell'intervento
   1. Premedicare i suini mediante iniezione intramuscolare di ketamina (20 mg/kg) e atropina (0,01 mg/kg) nella regione laterale del collo. Valutare il livello di anestesia in base al tono della mascella e alle risposte del riflesso del pedale e del palpebrale.
      NOTA: In base alla nostra esperienza, le dosi di anestetico somministrate sono sufficienti per sedare l'animale e l'uso di atropina può prevenire un'eccessiva salivazione. Tuttavia, se il tempo necessario per trasferire l'animale dalla stabulazione alla sala operatoria è troppo lungo, dosi aggiuntive di ketamina (20 mg/kg) possono essere iniettate in modo sicuro. Sedare l'animale in conformità con il protocollo IACUC approvato.
   2. Trasferire l'animale sedato in sala operatoria e fissare il suo arto a un tavolo operatorio in posizione supina. Stendere il tavolo operatorio in modo sterile e dotarlo di una coperta riscaldante.
   3. Perforare la vena dell'orecchio con un ago a permanenza per via endovenosa. Collegare una linea di prolunga da 60 pollici all'ago a permanenza e collegare l'altra estremità a una micropompa. Indurre l'anestesia generale e mantenerla mediante infusione continua di fentanil (4 μg/kg/h), midazolam (0,05 mg/kg/h) e propofol (10 mg/kg/h).
3. Procedura di tracheostomia
   1. Disinfettare la zona del collo strofinando con scrub allo iodio povidone e alcool per almeno 3 giri alternati.
   2. Prima di eseguire l'incisione, valutare la profondità dell'anestesia attraverso il tono della mascella e il riflesso del pedale per garantire un'anestesia adeguata. Con l'aiuto di un bisturi, praticare un'incisione cutanea longitudinale di 8 cm dalla cartilagine tiroidea al manubrio.
   3. Sezionare lungo le superfici mediali dei due muscoli sternoioidei utilizzando forbici chirurgiche a punta smussata, approfondendo la dissezione e praticando un'incisione di 1 cm in corrispondenza della trachea.
   4. Inserire un tubo tracheostomico di dimensioni adeguate (7 mm-10 mm) in base alle dimensioni del maiale e collegare l'altro lato al ventilatore.
      NOTA: In questo modello, gli animali vengono infine soppressi umanamente. La procedura di intubazione per i suini è relativamente complessa e richiede molto tempo. Per risparmiare tempo chirurgico e ridurre il dolore provato dagli animali, abbiamo optato per una tracheostomia rapida dopo l'anestesia piuttosto che l'intubazione prima dell'induzione dell'anestesia.
4. Ventilazione artificiale
   1. Impostare il ventilatore in modalità di ventilazione intermittente a pressione positiva, con un volume corrente di 8 ml/kg, una frequenza respiratoria di 20 respiri al minuto e una FiO₂ del 30%. Regolare il ventilatore per mantenere la PCO₂ tra 35-45 mmHg. Regolare le impostazioni del ventilatore per mantenere i parametri vitali, assicurandosi che ETCO₂ e SPO₂ rientrino nell'intervallo appropriato.
5. Incannulamento dell'arteria carotide sinistra e della vena giugulare
   1. Per l'incannulamento dell'arteria carotide sinistra, utilizzare la tecnica del cut-down, che richiede un minimo di due operatori per la procedura.
   2. Garantisci la disponibilità di strumenti cruciali per l'incannulamento, tra cui microforbici, suture con aghi, un ago da 18 G, un tubo, una guaina per catetere francese da 5 con introduttore e un filo guida Seldinger.
   3. Utilizzando l'incisione praticata durante la tracheostomia, sezionare il tessuto lateralmente al muscolo sternoioideo per isolare l'arteria carotide sinistra dalla fascia circostante.
   4. Utilizzare suture di seta non assorbibili per avvolgere il segmento isolato dell'arteria carotide sinistra prima della puntura.
   5. Utilizza le suture di seta per sollevare l'arteria con una mano mentre la pungi con l'ago nell'altra. Per verificare l'accuratezza del posizionamento dell'ago, somministrare 5 mL di soluzione di NaCl allo 0,9% attraverso l'ago e osservare l'espansione della parete arteriosa. Dopo la conferma del corretto posizionamento dell'ago, far avanzare il filo guida attraverso il tubo e contemporaneamente ritrarre l'ago.
   6. Estrarre il tubo, quindi procedere all'inserimento della guaina, utilizzando l'introduttore guidato sul filo. Dopo l'inserimento, assicurarsi che sia l'introduttore che il filo siano rimossi. Fissare la guaina alla pelle suturando le flange fissate con seta 3-0.
   7. Utilizzare la stessa tecnica per esporre e incannulare la vena giugulare sinistra.
6. Incannulamento dell'arteria carotide destra e della vena giugulare
   1. Per l'isolamento dell'arteria carotide destra e della vena giugulare, eseguire una dissezione laterale adiacente al muscolo sternoioideo sul lato controlaterale.
   2. Posizionare un catetere venoso centrale da 7,0 Fr con doppie porte nella vena giugulare destra e collegare prontamente un sistema di trasduttori per la misurazione della pressione venosa centrale.
      NOTA: Le dimensioni del catetere possono variare in base alle dimensioni del suino.
   3. Collegare la soluzione di Ringer lattato (7 mL/kg/h) a una porta della linea centrale e somministrare un'infusione di soluzione salina di mantenimento (5 mL/kg/h) attraverso l'altra porta per mitigare il rischio di occlusione del catetere.
   4. Introdurre un catetere arterioso da 4,0 Fr dotato di termistore nell'arteria carotide destra, collegandolo al monitor cardiaco e contemporaneamente collegando l'unità di misurazione venosa del monitor al trasduttore venoso centrale.
   5. Calibrare sia il trasduttore venoso che quello arterioso a zero facendo riferimento alla linea medioascellare.
   6. Utilizzare una coperta termica per mantenere la temperatura dell'animale entro 37 °C -39 °C, con il monitoraggio della temperatura facilitato da un termistore sulla punta del catetere arterioso.
   7. Aggiungi la pressione arteriosa media alle letture diastoliche e sistoliche.

2. Emorragia a volume controllato

1. Seguendo il protocollo delineato, T0 segna l'inizio del VCH, immediatamente dopo il periodo iniziale di preparazione chirurgica di 30 minuti. Utilizzare i dati di base raccolti a T0 per l'inizio dello shock emorragico prelevando il sangue dalla vena giugulare sinistra a tassi medi specifici per ciascun gruppo: 0,33 mL/kg/min per il Gruppo I, 0,67 mL/kg/min per il Gruppo II e 1 mL/kg/min per il Gruppo III, per una durata di 20 minuti.
2. Il T20 indica la conclusione della fase VCH. In questo frangente, assicurarsi che i gruppi I, II e III raggiungano livelli di emorragia rispettivamente del 10%, 20% e 30% rispetto al volume totale del sangue (TBV).
3. Determinare il TBV dei suini, espresso in mL, mediante calcolo manuale, utilizzando un parametro di volume ematico stimato di 70 mL/kg ^1,2,3. È imperativo mantenere il tasso medio specifico durante il processo di prelievo del sangue.

3. Lesione dell'arteria ascellare

1. Disinfettare l'ascella strofinando con scrub allo iodio povidone e alcool almeno 3 giri alternati.
2. Utilizzare l'ecografia per mappare la proiezione superficiale dell'arteria ascellare, utilizzando l'ecografia Doppler per la distinzione delle strutture arteriose, venose e neurali all'interno della fossa ascellare. Allineare la sonda perpendicolarmente allo strato dermico sopra il muscolo pettorale, che consente la precisa localizzazione anatomica dell'arteria ascellare.
3. Contrassegnare un'incisione a forma di arco di 10 cm come ingresso chirurgico in base ai punti di riferimento anatomici stabiliti attraverso l'imaging ecografico (Figura 2A). Il lume dell'arteria ascellare è anecoico, mentre la parete appare come una struttura rotonda e iperecogena ed è circondata dal plesso brachiale iperecogeno.
4. Applicare una forza di circa 20 N con la sonda e vedere la vena occludersi durante la compressione con la sonda ad ultrasuoni. La guaina ascellare si manifesta come una struttura iperecogena e lineare che racchiude il fascio neurovascolare (Figura 2B).
5. Incidere la marcata incisione a forma di arco di 10 cm sulla pelle con un bisturi. Continuare a incidere il tessuto sottocutaneo lungo l'incisione per esporre le strutture sottostanti. Rimuovere parzialmente i muscoli pettorali superficiali e profondi per esporre la guaina ascellare (Figura 2C).
   NOTA: L'arteria ascellare del suino ha origine dall'arteria succlavia che è ricoperta dal muscolo succlavia. Dopo aver raggiunto il bordo superiore del muscolo pettorale profondo, passa tra i muscoli pettorali superficiali e profondi e continua come arteria brachiale. Una profonda guaina ascellare circonda l'arteria ascellare, la vena e il plesso brachiale.
6. Per esporre l'arteria ascellare, sezionare smussamente la guaina ascellare con una microforbice e isolare un segmento di 6 cm dell'arteria dalla vena circostante e dal plesso brachiale (Figura 2D).
7. Dopo l'isolamento, avvolgere due bande di blocco vascolare attorno al segmento di 6 cm per fissare il vaso: posizionare la banda rossa all'estremità prossimale e la banda verde all'estremità distale prima di infliggere la lesione.
8. Legare le due bande di blocco vascolare per bloccare temporaneamente il flusso sanguigno. Se le bande di blocco vascolare vengono rilasciate, il sangue può essere espulso dal vaso, simulando un'emorragia incontrollata da lesione dell'arteria ascellare.
9. Praticare un'incisione trasversale di 2 mm utilizzando una microforbice, che dovrebbe essere circa 1/3 della circonferenza del vaso.
10. Posizionare 5 fogli di garza pre-pesata (6 cm x 8 cm) sull'incisione sull'arteria ascellare, con ogni foglio in grado di assorbire circa 30 ml di sangue. Controllare le bande di blocco vascolare per assicurarsi che entrambe siano legate e mantengano la tensione per ostruire il flusso sanguigno.

4. Compressione esterna

1. Preimpostare il dispositivo di compressione esterno
   1. Fissare il braccio meccanico al lato del tavolo operatorio. Collegare il palloncino emostatico gonfiabile (Figura 3) all'estremità del braccio.
      NOTA: Il dispositivo di compressione esterno è costituito da tre parti: un braccio meccanico, un pallone emostatico gonfiabile e un sistema di misurazione della pressione.
   2. Immobilizzare il sensore di pressione del film flessibile nel punto centrale sulla superficie del palloncino emostatico gonfiabile per misurare la pressione diretta. Collegare il sensore di pressione del film flessibile a un cavo elettrico, quindi collegare il cavo a una scheda di acquisizione dati.
   3. Collegare la scheda di acquisizione dati a un modulo di condizionamento del segnale a canale singolo e collegarla al software di acquisizione dati.
      NOTA: Il sistema di misurazione della pressione comprende un sensore di pressione a film flessibile, un cavo elettrico, una scheda di acquisizione dati, un modulo di conversione del condizionamento del segnale a canale singolo (Figura 4) e un software di acquisizione dati.
   4. Dopo l'installazione, aprire il software. Fare clic sul dispositivo connesso, selezionare l'opzione Canale singolo e scegliere 1000 punti dati al secondo dal menu della frequenza di campionamento. Per il canale di ingresso, selezionare Band Display; per il canale di uscita, selezionare Visualizzazione uscita.
   5. Prima della registrazione, assicurarsi che il sistema di misurazione della pressione sia calibrato a zero. Fare clic sul pulsante rosso circolare per avviare la registrazione.
2. Per simulare la compressione esterna, puntare il braccio meccanico sulla ferita ascellare subito dopo aver rilasciato le due bande di blocco vascolare. Gonfiare manualmente il palloncino emostatico per ottenere una compressione locale fino a quando la pressione raggiunge i 210 mmHg. Registrare i dati pressione-tempo e l'output in . CSV in tempo reale.
   NOTA: È possibile ottenere una pressione accurata attraverso l'elaborazione del software dopo aver gonfiato manualmente il palloncino. La pressione viene misurata in un intervallo da 0 a 300 mmHg con una frequenza di campionamento di 1000 punti di campionamento/secondo/canale.
3. Attendere 40 minuti per la compressione esterna per consentire la formazione di coaguli di sangue locali. Osservare il dispositivo durante la compressione per assicurarsi che non vi siano spostamenti.
   NOTA: In questo esperimento, la compressione efficace è stata definita come il raggiungimento di una perdita di sangue sotto compressione inferiore al 10% del peso corporeo dell'animale.
4. Dopo la compressione esterna, fare clic sul pulsante del quadrato rosso per interrompere la raccolta dei dati. Rimuovere il dispositivo e pesare la garza per calcolare la perdita di sangue durante la compressione (Figura 5).

5. Follow-up ed eutanasia

1. Monitorare l'animale per 30 minuti dopo la rimozione del dispositivo.
2. Alla fine dell'esperimento, aumentare le velocità di infusione dell'anestetico a una dose più elevata, come fentanil >10 μg/kg/h, propofol >20 mg/kg/h e midazolam >0,1 mg/kg/h. Continuare il monitoraggio cardiaco fino a quando l'ECG non mostra alcuna attività elettrica cardiaca e la tensione di CO2 di fine espirazione raggiunge 0 mmHg.
3. Confermare l'assenza di flusso pulsatile sul monitoraggio invasivo della pressione arteriosa e l'assenza di altri segni vitali.
   NOTA: Seguire la procedura di eutanasia approvata delineata nel protocollo IACUC. Dovrebbe essere eseguito anche un metodo di conferma dell'eutanasia, come la toracotomia bilaterale.

Risultati

Tutti i 12 animali sono sopravvissuti fino alla fine dell'esperimento. Tutte le analisi statistiche sono state elaborate da software di analisi statistica. Il modello quantitativo ibrido produce una perdita di sangue quantitativa controllata in volume e una perdita di sangue costante sotto compressione. Nella Figura 6A, dopo VCH, la perdita media di sangue nei gruppi I, II e III è stata rispettivamente di 354,2 mL, 714,4 mL e 1064,0 mL, pari al 10%, 20% e 30% del TBV. Questi risultati dimostrano che questo modello può essere utilizzato in varie configurazioni sperimentali, consentendo di ottenere una perdita quantitativa di sangue attraverso VCH. La Figura 6B mostra che non vi era alcuna differenza statisticamente significativa nella perdita di sangue sotto compressione tra i tre gruppi (p > 0,05). Questa consistente perdita di sangue può essere ottenuta praticando un'incisione di circa 2 mm nell'arteria ascellare utilizzando forbici microscopiche, che è 1/3 della circonferenza dell'arteria ascellare. Nella Figura 6C, alla fine dell'esperimento, la perdita ematica totale media per i gruppi I, II e III è stata rispettivamente di 462,9 mL, 893,0 mL e 1213,0 mL, raggiungendo lo shock emorragico di Classe I, II e III, rispettivamente.

I dati illustrati nella Figura 7 chiariscono l'impatto dell'emorragia controllata sui parametri emodinamici, indicando un marcato aumento della frequenza cardiaca in tutti i gruppi come risposta allo shock indotto. L'aumento della frequenza cardiaca è stato più pronunciato durante l'applicazione della compressione esterna e ha mostrato un calo dopo la sua rimozione. L'entità dell'aumento della frequenza cardiaca era direttamente proporzionale al volume di sangue prelevato, con il Gruppo III che mostrava l'aumento più sostanziale, seguito dal Gruppo II e quindi dal Gruppo I. Questa tendenza è quantitativamente sottolineata dalla deviazione massima della frequenza cardiaca (ΔHR = HR_peak - HR_baseline), dove il Gruppo III ha registrato una variazione significativamente più elevata (Gruppo I: 11,28 ± 1,2 bpm, Gruppo II: 30,08 ± 2,7 bpm, Gruppo III: 106,80 ± 7,2 bpm, p < 0,0001).

Figura 1: L'impostazione sperimentale e la cronologia dell'esperimento. (A) Impostazione sperimentale con il maiale. (B) Le fasi di preparazione chirurgica, insieme alla cronologia dell'esperimento. La tempistica della procedura si estende per oltre 120 minuti, iniziando con una fase di preparazione chirurgica di 30 minuti, seguita da punti temporali designati ogni 10 minuti (da T0 a T90), in cui vengono intraprese azioni specifiche, come l'emorragia a volume controllato, la trazione e il rilascio delle bande di blocco vascolare, la compressione esterna e il monitoraggio di follow-up. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Dissezione ecoguidata dell'anatomia ascellare nei suini. (A) Posizionamento di una sonda per l'identificazione ecografica delle strutture ascellari, con un'incisione a forma di arco di 10 cm contrassegnata per l'ingresso chirurgico. (B) Immagine ecografica che dettaglia lo spazio ascellare a 6 cm di profondità; (i) Sonoanatomia e (ii) anatomia ecografica rivista. Il trasduttore lineare è orientato su un piano parasagittale. L'arteria ascellare (A) e la vena (V) sono indicate insieme al plesso brachiale (frecce), al muscolo pettorale profondo (DP) e al muscolo pettorale superficiale (SP). (C) Incisione iniziale lungo il percorso proiettato dell'arteria ascellare. (D) Esposizione dell'arteria ascellare e del fascio neurovascolare dopo l'incisione, con i muscoli pettorali superficiali e profondi parzialmente asportati. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Componenti del dispositivo di compressione esterno. Il palloncino emostatico gonfiabile. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: Sistema di misurazione della pressione. Componenti hardware del sistema di misurazione della pressione, incluso il sensore di pressione del film flessibile collegato tramite cavo elettrico a un modulo di conversione del condizionamento del segnale a canale singolo. Il modulo viene poi collegato a una scheda di acquisizione dati, che si interfaccia con un computer. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5: Valutazione della perdita di sangue sotto compressione tramite saturazione di garze. (A) Garza estratta dalla ferita chirurgica dopo compressione esterna. (B) La garza imbevuta di sangue è allineata per il pre-pesata per quantificare la perdita di sangue sotto compressione. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 6: Valutazione della perdita di sangue e del peso corporeo. (A) Grafico a barre che rappresenta la perdita di sangue a volume controllato come percentuale del volume ematico totale (TBV) per tre diversi gruppi. (B) Grafico a barre che mostra la perdita di sangue sotto compressione senza differenze significative tra i gruppi. (C) Grafico a barre che rappresenta la perdita totale di sangue alla fine dell'esperimento corrispondente a tre classi di shock emorragico. L'asse Y sinistro rappresenta la perdita di sangue, mentre l'asse Y destro rappresenta la percentuale di TBV. Ogni gruppo ha una dimensione del campione di N=6. Tutti i dati continui sono stati espressi come media ± deviazione standard e la significatività è stata impostata a intervalli di confidenza (CI) del 95%. L'analisi della varianza a una via (ANOVA) è stata impiegata per determinare l'effetto del volume dell'emorragia sui parametri emodinamici. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 7: Risposte emodinamiche durante l'esperimento. (A-C) corrispondono ai tre gruppi sperimentali sottoposti a diversi volumi di prelievo di sangue. I grafici tracciano la frequenza cardiaca (linea rossa), la pressione arteriosa sistolica (linea blu) e la pressione arteriosa diastolica (linea nera) nel tempo, insieme alla percentuale di perdita di volume sanguigno totale (TBV) (area ombreggiata). I dati mostrano la progressione temporale della frequenza cardiaca e della pressione sanguigna dall'inizio dell'emorragia (T0) fino a 90 minuti dopo l'emorragia (T90). * indica che i parametri emodinamici in ogni punto temporale hanno una differenza statisticamente significativa rispetto a T0 all'interno di ciascun gruppo (p<0,05). Tutti i dati continui sono stati espressi come media ± deviazione standard e la significatività è stata impostata a intervalli di confidenza (CI) del 95%. L'analisi della varianza a una via (ANOVA) è stata impiegata per determinare l'effetto del volume dell'emorragia sui parametri emodinamici. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Discussione

La lesione dell'arteria ascellare è la causa principale di emorragia massiva^{nel sito} giunzionale 1 dell'arto superiore. Per il controllo attivo delle emorragie, la compressione manuale, il tamponamento con garza e gli agenti emostatici sono metodi comunemente usati in combattimento o in ambito pre-ospedaliero⁸. Sebbene la compressione da sola possa controllare temporaneamente l'emorragia giunzionale, potrebbe non occludere completamente l'arteria ascellare a causa della flessibilità della scapola. Inoltre, la maggior parte degli agenti emostatici locali si presenta sotto forma di garze e fogli di membrana che richiedono una compressione manuale per tenerli in posizione nel sito di sanguinamento⁹. Attualmente, non ci sono studi clinici rilevanti che abbiano confermato una pressione di compressione affidabile quando combinata con tamponamento di garza o agenti emostatici. Questo studio ha sviluppato un nuovo modello ibrido di valutazione quantitativa per l'emorragia giunzionale degli arti superiori nei suini che offre il vantaggio di un ulteriore sviluppo di prodotti emostatici pre-ospedalieri.

Quando si costruisce un modello di shock emorragico, la sfida principale è quella di replicare accuratamente lo scenario clinico garantendo al contempo un'elevata riproducibilità e standardizzazione¹⁰. Pertanto, abbiamo sviluppato un modello di valutazione quantitativa ibrida che offre diversi vantaggi rispetto al tradizionale modello di shock emorragico:

Questo studio introduce per la prima volta un modello di lesione dell'arteria ascellare suina. In recenti pubblicazioni, la maggior parte delle ricerche ha utilizzato il modello di lesione dell'arteria femorale per valutare l'efficacia di nuovi agenti emostatici 11,12,13,14,15. Tuttavia, è stata prestata un'attenzione limitata alla descrizione della fattibilità del modello di lesione dell'arteria ascellare. Ciò è attribuito alle sfide associate all'esecuzione di una lesione dell'arteria ascellare nei suini, derivanti dalle complesse caratteristiche anatomiche dell'ascella suina. Per ridurre al minimo lesioni o sanguinamenti non intenzionali, è preferibile un approccio ascellare ecoguidato per localizzare l'arteria ascellare prima della dissezione. Questa scelta è fatta perché i vasi sono situati in profondità tra i muscoli pettorali superficiali e profondi e sono circondati da una guaina ascellare. Nel frattempo, un'altra sfida è quella di ottenere un'incisione trasversale coerente di 2 mm in tutti gli animali attraverso la stima visiva.

Le bande di blocco vascolare forniscono una forza di trazione per occludere temporaneamente il flusso sanguigno nell'arteria ascellare lesionata (arteria aperta). Nell'attuale panorama della ricerca, si incontrano sfide critiche quando si sviluppano nuovi materiali emostatici per le emorragie giunzionali. Queste sfide derivano da ferite profonde e strette nelle regioni giunzionali che provocano un flusso sanguigno rapido e pressurizzato. Queste dinamiche ostacolano significativamente la capacità dei materiali emostatici di assorbire e gestire il fluido interfacciale. In condizioni di emorragia massiva, questo è particolarmente dannoso, poiché il sangue ad alta pressione e che scorre rapidamente può lavare via gli agenti emostatici e interrompere eventuali coaguli non adeguatamente formati. Lo studio introduce l'uso di due bande di blocco vascolare che controllano temporaneamente il flusso sanguigno pressurizzato. Questa strategia consente di valutare l'efficacia dei materiali emostatici senza gli effetti confondenti dell'emorragia attiva che precede l'intervento chirurgico per gestire il sanguinamento.

La pressione di compressione nell'esperimento può essere impostata su un valore specifico in base alle esigenze dell'esperimento e mantenuta relativamente stabile durante l'esperimento. L'uso di un dispositivo di compressione esterno per applicare una pressione regolabile alla garza di tamponamento è uno sviluppo prezioso nel campo della ricerca sull'emorragia giunzionale. La pressione di compressione specifica dell'emorragia giunzionale degli arti superiori non è stata ancora chiarita. Secondo il caso clinico di una ferita da arma da fuoco, l'aorta addominale e il laccio emostatico giunzionale possono essere utilizzati nell'ascella, ma la pressione di compressione richiesta non è stata chiaramente indicata¹⁶. Johnson et ^al.5 hanno verificato l'efficacia e la sicurezza del laccio emostatico giunzionale Sam nella regione inguinale e ascellare, indicando che l'occlusione dell'arteria ascellare richiede una media di 739 mmHg. Nel 2022, Avital et ^al.17 hanno documentato un caso in cui è stata utilizzata una tecnica manuale dei punti di pressione per controllare l'emorragia ascellare durante un trasporto di volo di 21 minuti, a seguito del ripetuto fallimento di un bendaggio emostatico. Questo caso clinico ha confermato che la tecnica dei punti di pressione può arrestare con successo il sanguinamento nella regione giunzionale ascellare e può essere sostenuta per un periodo prolungato. Tuttavia, l'applicazione della pressione è stata eseguita da un medico di evacuazione aeromedica, il cui sforzo prolungato ha portato all'affaticamento, compromettendo così la capacità di mantenere una pressione costante durante tutta la procedura. In questo modello, il tamponamento di garza e la compressione locale sono stati utilizzati contemporaneamente. Non abbiamo cercato di bloccare completamente il flusso dell'arteria ascellare, ma abbiamo utilizzato il metodo del tamponamento con garza combinato con compressione esterna per ottenere l'emostasi locale. I risultati indicano che erano necessari solo 210 mmHg di pressione esterna per fermare efficacemente l'emorragia se combinati con il tamponamento con garza. Inoltre, l'impiego di un braccio meccanico garantisce una pressione costante e inalterata nel punto di pressione, aumentando così l'efficacia di questa strategia di controllo dell'emorragia. Per ulteriori ricerche, la pressione di compressione di questo dispositivo può essere regolata e personalizzata in base al materiale del tamponamento. Se è necessario testare la loro efficienza di varie medicazioni emostatiche di nuova concezione che richiedono la pressione, la pressione può essere regolata per adattarsi alle impostazioni sperimentali. Ad esempio, se la pressione è impostata su un valore specifico, è possibile determinare quale medicazione emostatica è più efficace confrontando il tempo con l'emostasi e la perdita di sangue sotto compressione.

Lo shock di classe I-III è stato indotto combinando VCH con emorragia incontrollata, simulando accuratamente lo scenario clinico della lesione da penetrazione dell'arteria ascellare e regolando la perdita totale di sangue all'intervallo richiesto. Il modello di shock emorragico può essere classificato in tre tipi: a volume controllato, a pressione controllata e non controllato. Il modello di shock emorragico a volume controllato simula il processo di shock emorragico rilasciando una certa percentuale di sangue in base al volume circolante effettivo in un determinato periodo. Questo modello presenta vantaggi nella valutazione dell'emodinamica (come i meccanismi di compensazione), ma è difficile controllare il grado di variazione della pressione sanguigna (come l'ipotensione). È stato riscontrato che un rapido flusso sanguigno seguito da un lento dissanguamento induce una risposta fisiologica più intensa (frequenza cardiaca, acido lattico sierico e quantità di liquido di rianimazione richiesta) rispetto al dissanguamento costante (metodi tradizionali) e simula in modo più realistico il processo di shock emorragico. Ci sono molti modi per stabilire il modello dello shock emorragico incontrollato. I modelli comunemente usati di shock emorragico incontrollato includono il modello di emorragia lacrimale del fegato o della milza, il modello di emorragia con lesione dell'arteria aortica e femorale, ecc.18,19,20,21,22. Questo modello di shock emorragico è molto vicino alla situazione clinica dei pazienti con trauma o sanguinamento grave ed è ampiamente utilizzato, soprattutto nello studio della rianimazione con fluidi dello shock emorragico. In questo studio, il prelievo di sangue dall'arteria femorale del 10%, 20% e 30% di TBV combinato con la compressione a pressione fissa del braccio meccanico ha indotto uno shock emorragico di grado I-III. I parametri emodinamici sono stati monitorati ogni 10 minuti durante l'intero processo per garantire la stabilità del modello.

Questo modello presenta diverse limitazioni significative, tra cui l'aspetto dell'emorragia incontrollata. Un vincolo importante è la precisione richiesta per l'incisione trasversale di 2 mm nell'arteria ascellare. Mentre i nostri dati mostrano un errore standard ristretto per la perdita di sangue sotto compressione, la variabilità nelle dimensioni dell'incisione e, di conseguenza, nell'emorragia incontrollata può aumentare quando individui diversi eseguono la procedura. Un'altra limitazione è l'anestesia e la gestione del dolore dei suini utilizzati nell'esperimento. Date le ampie procedure chirurgiche coinvolte nella fase di preparazione chirurgica di questo modello, la gestione dell'analgesia e della profondità dell'anestesia è fondamentale. È importante monitorare attentamente i segni di dolore e fornire un trattamento appropriato durante la tracheostomia, l'incannulamento e la lesione dell'arteria ascellare.

Conclusione
In questo studio, abbiamo introdotto un nuovo modello ibrido di valutazione quantitativa per l'emorragia giunzionale degli arti superiori nei suini, segnando un progresso significativo nello sviluppo di prodotti emostatici pre-ospedalieri. L'utilizzo di un modello di lesione dell'arteria ascellare suina, abbinato all'implementazione di bande di blocco vascolare e di un dispositivo di compressione esterno, affronta le sfide critiche nel controllo delle emorragie giunzionali, come il raggiungimento di una pressione costante e controllata per migliorare l'efficacia emostatica. I nostri risultati dimostrano che una combinazione di tamponamento con garza con una pressione esterna controllata con precisione di 210 mmHg, ulteriormente supportata dalla forza costante fornita da un braccio meccanico, arresta efficacemente l'emorragia. Questo approccio non solo fornisce una soluzione pratica per la gestione delle lesioni dell'arteria ascellare, ma pone anche le basi per la ricerca futura sui meccanismi di pressione regolabili per varie medicazioni emostatiche. Ciò migliora la rilevanza clinica e l'applicabilità dei risultati. Questi risultati hanno un potenziale significativo per migliorare la cura del trauma umano, soprattutto in contesti pre-ospedalieri.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Software di acquisizione dati MCC DAQami	Measurement Computing Corporation	4.2.1f0	Software avanzato di acquisizione e monitoraggio dei dati progettato per fornire un'esperienza utente intuitiva ed efficiente, sviluppato da Measurement Computing Corporation con sede a Norton, MA, USA.
DF9-40 Sensore di pressione a film flessibile	Chengke Electronics	500g	Un sensore di pressione a film flessibile progettato per applicazioni che richiedono la misurazione della forza
DuPont Wire, scheda di acquisizione dati	J.X.CT	USB-1208LS	Una scheda di acquisizione dati dotata di connettori DuPont per attività di interfaccia ed elaborazione del segnale
Modulo di conversione del condizionamento del segnale a canale singolo	Risym	IMS-C04A	Un modulo utilizzato per il condizionamento e la conversione dei segnali in una configurazione a canale singolo