出血の人体モデルで統合代償応答

サマリー

このプロトコルの目的は、ヒトの血液量不足の代償機構の合計積分を定量化するために使用することができる人間の出血の非侵襲的な実験モデルとして下半身陰圧を用いて還元中央の血液量に対する代償応答を測定するための技術を実証することです。

要約

出血は、血液の損失の重大性の早期診断が困難である理由の一つ、トラウマに関連した死亡の主な原因です。現在の臨床ツールが原因代償機構に出血の初期段階で安定したままでバイタルサインの対策を提供するため、出血患者の評価は困難です。従って、減少循環血液量と、それらがどのように進行中の進行性の出血中に変化を補償するためのメカニズムの合計統合を理解し、測定する必要があります。身体の準備金は減少し、循環血液量を補償するための「補償引当金」と呼ばれています。補償金は正確に高性能のコンピュータを使用して測定された動脈波形の特徴の変化のリアルタイム測定を用いて評価することができます。下半身陰圧（LBNP）は、出血に関連したヒトにおける生理学的反応の多くをシミュレートすることが示されていますそして、出血に対する代償応答を研究するために使用されます。本研究の目的は、出血のシミュレーションとしてLBNPと中央の血液量の漸進的な削減の際に評価される方法を補償引当金を実証することです。

概要

心臓血管系の最も重要な機能は、動脈血圧の恒常性の調節を介して身体のすべての組織に十分な灌流（血流および酸素送達）の制御です。補償（ 例えば 、自律神経系の活動、心拍数と収縮、静脈還流、血管収縮、呼吸）の様々なメカニズムが、組織内の酸素の正常な生理的レベルを維持するために貢献しています。そのような出血によって引き起こされるもののような循環血液量での¹削減が妥協することができます心血管代償機構の能力、最終的には致命的なことができ、低動脈血圧、深刻な組織低酸素症、及び循環性ショックにつながります。

重度の出血（ すなわち、出血性ショック）によって引き起こされる循環性ショック、外傷による死亡の主な原因である。ショックの発症から患者を防ぐ最も挑戦的な側面の²つが私たちですその早期発症を認識することができません。ショックの開発に向けた進行の早期および正確な評価は、現在あるため、体の多数の代償の血液損失の初期段階ではほとんど変更バイタルサインの測定値を提供する技術（ すなわち、医療モニター）により、臨床設定で制限されています血圧を調節するための機構^。3-6このように、血液の損失を補償するために、身体の準備の合計を測定する能力は、組織灌流状態とショックを発症するリスクの最も正確な反射を表す^。1この予備が呼び出され正確に動脈波形の特徴の変化をリアルタイムで測定することにより評価することができる補償引当金補償引当金の¹枯渇は、低血圧の突然の発症と重症患者で観察され、端末心血管不安定性を複製します。;血行動態デコとして知られている状態^{mpensation。7}

ヒトにおける進行中の失血中代償準備および血圧の調節の使用との関係は（生理学的測定の包括的なセットを使用して実験室で実証することができ、例えば 、血圧、心拍数、動脈血酸素飽和度、一回拍出量、出血中に発生したものと同様の中央の血液量の継続的な進歩的な削減の際に、標準的な生理学的モニタリングによって提供さ心拍出量、血管抵抗、呼吸数、パルスの文字、精神状態、呼吸終期CO _2、組織の酸素）。下げ中心血液量が下半身陰圧（LBNP）の漸進的増加で非侵襲的に誘導することができる^。8生理学的測定とLBNPのこの組み合わせを使用して、縮小中心血液量を補償する身体能力を評価する方法の概念理解を容易にすることができます悪魔trated。この研究はprelab準備、シミュレートされた出血中に他の生理学的反応に関連した代償性反応のデモンストレーション、および結果のpostlab評価を示しています。補償引当金の測定を行うために必要な実験技術は、ヒトのボランティアで実証されています。

プロトコル

あらゆる人間の手続きの前に、治験審査委員会（IRB）は、プロトコルを承認する必要があります。この研究で使用されるプロトコルは、米陸軍医学研究および資材コマンドIRBによって承認されました。プロトコルは、制御され再現可能な実験室の設定で進行中の出血時の個人によって経験と同様の中央の血液量の漸進的減少を補償の生理学的応答を示すように設計されています。 25℃ - 実験室の室温は23で制御されています。

1.機器の準備

1. 機器やウォームアップや校正を必要とするデバイスの電源をオンにします。
   注：装置およびデバイスは1Hzでデータを記録するデータ収集システムを含みます。非侵襲提供する2つの別個の装置^、9-11二つの別個の赤外線フィンガーフォトプレチスモグラフィカフセンサを用いた上腕動脈の血圧および動脈酸素飽和度（SpO _2）の連続測定。 capnogra呼吸終期CO ₂及び呼吸数を測定するためのpH;指パルスオキシメータは、代償予約を測定するために末梢拍動動脈波形を取得します。
2. 実験中の時間をマークするために使用される実験室のマスタークロックに合わせて、各機器にタイムスタンプを調整することにより、内部クロックとの楽器のすべてを同期します。

2.件名の準備

1. 試験前にカフェイン、アルコール、および激しい運動24時間を回避するために、および血行動態代償は吐き気を誘発した場合には、プロトコルの前に少なくとも2時間を食べることを避けるために、被験者に指示します。
2. プロトコルの開始前に、医師が被験者は最小限の健康要件を満たし、かつ除外基準（ニコチン使用、高血圧、自律神経機能障害、または失神のエピソードの歴史）が存在しないことを確実に保証するために、医療スクリーニング試験を行う必要があります。妊娠はの除外基準であるので、参加は、試験当日に、標準的な尿妊娠検査を取るために女性の参加を必要とします。
   注：被験者の安全のため、研究医師が救命に認定されており、研究中に存在しています。設備の整った「クラッシュカートは意識の喪失またはLBNP手順中に起こる急性心臓不整脈が発生した場合に被験者の気道、呼吸、循環をサポートするためにすぐに利用可能です。
3. 手順については、被写体に通知し、研究に参加する書面による同意を得ます。
   注：この研究の目的は、心血管代償（失神寸前の状態）の発症までLBNPを適用することで、被験者に説明してください。この点を定義する心血管パラメータがあることを説明し、これらの心血管パラメータが観察されたときにLBNPは終了します。彼らはまた、LBNPのproce時には標準で失神寸前の状態に関連する症状を経験する可能性があること主題を知らせますdure。これらの症状が発生し、LBNPを直ちに終了される場合は調査員に通知するために、被験者に指示します。
4. 主題のネオプレンLBNPスカートを置きます。スカートは、気密シールを作成するために、腰と胴体の周りにぴったりされていることを確認してください。
5. LBNP中に所定の位置に胴体を確保するために、固定ポストを跨いLBNP室のベッドの上で仰向け築くために、被験者に指示します。 LBNP露光時に下半身を緩和する対象を指示します。室にベッドをスライドし、気密シールを作成するために、チャンバ開口部にネオプレンスカートを取り付けることにより、LBNP室に対象を固定します。
   注：LBNP室は-100 mmHgの手動またはコンピュータ化されたプロファイルを持つに0からの内部の圧力を制御する（0.1 mmHgの範囲内）を正確の機能を提供します。チャンバは、被検者の身体の位置を固定するための調節可能なサドルを含みます。クリアプレキシガラスの窓は、被験者の脚の可視化を可能にします。調整可能なアルミ腰ボードは、対象と腸骨稜（ 図1）のレベルでLBNP室が着用ネオプレンスカートによって作成される気密シールを可能にします。
6. 場所の心電図（ECG）、左右の体液性鎖骨関節に、右側の電極と心拍数を連続的に測定するために修正されたリードIIの構成（ 図1）に下リブ（4の合計）を残しました。
7. アームは手が心臓レベルでサポートされるように調整し、休符に被験者の腕を置きます。適切なサイズの指カフを使用して、赤外線フィンガーフォトプレチスモグラフィを配置します 血圧の連続非侵襲ビート・ツー・ビート測定用左右の中指の装置。
8. 圧力モニタに指カフを取り付けます。製造業者の指示に従ってデバイスとレコード血圧を調整します^。12は、被写体の情報を入力します（年齢、性別、heig必要であればModelflowアルゴリズムにより、ストローク量、心拍出量と末梢血管抵抗を計算するための適切な仮定（推定）を有効にするには、HT、および重量^）。13,14
9. 補償引当金^1,12（ 図2）の連続測定のための右の人差し指に指パルスオキシメータを配置します。
10. 被写体に鼻カニューレを配置し、吸気および呼気中の敏感な反射を確実にするために鼻から息をする対象を指示します。鼻空気サンプリングは、対象が症状を発症の自己申告のために自由に話をすることができます。呼吸の連続測定のためのカプノグラフに鼻カニューレを接続し、潮のCO _2を終了_します。

3. LBNPプロトコルを実行

1. データ収集システムの「スタート」ボタンをクリックしてデータの記録を開始します。 5分間の録音基準データ。中央hypovoleの最初のレベルを開始します真空モータをオンにし、-15 mmHgの負圧を設定し、5分間この圧力を保持する。 図3は、プロトコルの概要を説明することによってミア。
2. -30 mmHgのにLBNPを増やし、そして5分間この圧力を保持します。
3. -45 mmHgのにLBNPを増やし、そして5分間この圧力を保持します。
4. -60 mmHgのにLBNPを増やし、そして5分間この圧力を保持します。
5. -70 mmHgのにLBNPを増やし、そして5分間この圧力を保持します。
6. （-100 mmHgのLBNPで5分）プロトコルの終了または血行力学的代償不全の時点まで-10 mmHgで5分ごとによってLBNPレベルを増加し続けます。 LBNP室に圧力解除ボタンを押してLBNPを終了します。
   注：血行動態代償は、80 mmHgの下の収縮期動脈圧の急落、またはそのようなグレーアウト（色覚の喪失）、トンネルビジョン、発汗、吐き気やめまい（ 図4）などのpresyncopal症状を報告する対象によって識別されます。
7. LBNPの停止（postLBNP回復）後10分の間、データ収集システム上のデータを記録し続けます。
8. データ取得システム上で「停止」ボタンをクリックすることで、10分間の回復期間の終了時にデータの記録を停止。
9. 被写体からすべての機器を外し、LBNP室から対象を削除します。研究室を離れる前に、彼らは無症状であることを確認するためにLBNPプラットフォームから退任した後に座って、被写体を確認して下さい。調査が完了しました。
10. 補償リザーブ指数（CRI）、平均動脈圧（MAP）、心拍数、およびのSpO ₂値を抽出するための取得システムからデータファイルをダウンロードしてください^。1,15,16

結果

LBNP手順は胴体下部と脚周りの空気圧の低下を引き起こします。この真空が漸進的に増加すると、下半身に頭と胴体上部からの血液量の変化は、中心血液量減少の状態を作成します。中央の血液量（ すなわち 、LBNP）の漸進的な減少は、赤外指の光電脈波（ 図5）を用いて測定した動脈波形の特徴で有意な変化を生成します。補償準備指数（CRI）は、推定補償リザーブ（図6）を計算する波形特性の変化を解析するユニークな機械学習アルゴリズムを使用して記録された動脈の脈波から算出される^。1,15,16各連続非侵襲性フォトプレチスモグラフ波形（監視対象の「患者の動脈波形」として表される）は、個々のCOMPENの推定値を計算するために入力されます。（ 'アルゴリズム波形ライブラリ」として表される）参照波形の大「ライブラリー」との比較に基づいて（' CRI見積もり」として表される）satory準備金は、中央血液量減少の進行レベルから生成されました。

ディスカッション

中央の血液量の漸進的かつ継続的な減少を引き起こすLBNPを使用して、我々は低血圧や徐脈（ 図7）の突然の発症によって特徴づけられる被験者における血行動態代償不全の典型的な応答を誘導することができました。出血に統合された代償性反応が非常に複雑であることを理解することが重要である^19は、血液の損失に対する耐性が大幅に個体差が生じる。他の人が同様に効果的補償しないながら¹このように、いくつかの個体は比較的応答性の代償機構を持っています。したがって、プロトコルにおける重要なステップは、血液量減少に対する耐性を正確に評価することができるように心血管代償不全の開始点までの実験を行うことです。実験の早期終結は、公差データを提供することはありません。 250以上の人体実験は、私たちは二つの一般的な集団に個人を分類するために許可されました^1,15,20-23 -縮小中心血液量（ すなわち、良好な補償器）に対して比較的高い耐性（LBNPプロトコールの-60 mmHgのレベルの完成）を有するものとの-60 mmHgのレベルを完了するために失敗...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
動的研究評価ワークステーション(DREW)データ収集syetem	NA	NA	ISRの担当者によってカスタムビルド。DREWは、最大16台の独立した計測器から1,000Hzのサンプリングレートでデジタル信号とアナログ信号の両方のデータ収集を時間同期させることができます。
Finometer	Finapress Medical Systems (FMS)	モデル1	上腕動脈の血圧と動脈酸素飽和度(SpO2)を非侵襲的に連続的に測定する装置です。
BCIカプノチェックプラス	スミスメディカルPM Inc.	9004	潮汐終末CO2および呼吸数CipherOX の測定に使用されるカプノグラフ
。	フラッシュバックテクノロジーズ株式会社	R200	代償予備指数(CRI)の計算に使用される治験装置Nonin
9560 パルスオキシメータ	Nonin	9560	フィンガーパルスオキシメータ
下半身負圧チャンバー (LBNP)	NASA	79K32632-1	NASA
ECG Biotach	Gould	13-6615-65
ECG Nasal CO2sub を測定するための心電計サンプルライン	Salter Labs	REF 4000	ラテックスフリー鼻カニューレ 呼気サンプリング用