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方法論記事

豚における心室細動と高度心臓生活支援の標準化モデル

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DOI：

10.3791/60707

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2020年1月30日

 ,  ,  ,  , 
1Department of Anesthesiology, University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University

この記事について

サマリー

心肺蘇生および除細動は心室細動によって引き起こされる心停止の間の唯一の有効な治療の選択である。このモデルは、ブタモデルでこの生理的状態を誘導、評価、および治療するための標準化されたレジメンを提示し、データ収集および分析のための様々な機会を持つ臨床アプローチを提供する。

要約

心肺蘇生は、心停止後、その起源とは無関係に、病院および前臨床設定で定期的に遭遇する医療緊急事態である。ヒト被験者における将来の無作為化試験は設計が困難であり、倫理的にあいまいであり、その結果、エビデンスに基づく治療法が不足する。このレポートで提示されたモデルは、大きな動物モデルの標準化された設定における心停止、心室細動の最も一般的な原因の1つを表す。これにより、臨床的に正確な条件下で再現可能な観察と様々な治療介入が可能になり、より良いエビデンスの生成が促進され、最終的には改善された医療の可能性が高まります。

概要

心停止および心肺蘇生法(CPR)は、病院病棟での医療緊急事態ならびに前臨床緊急医療提供者のシナリオ1、2に定期的に遭遇する。この状況3、4、5、6の最適な治療を特徴付けるための広範な努力があったが、国際的なガイドラインと専門家の勧告(例えば、ERCおよびILCOR)は、通常、確率的無作為化試験の欠如のために低グレードの証拠に依存する3、4、5、7、8、9。これは、ヒト試験における無作為化蘇生プロトコルに関する明らかな倫理的予約によるものである10.しかし、これはまた、生命を脅かすストレスの多い状況に直面したときの厳格なプロトコル遵守の欠如を指しているかもしれません11,12.この報告書で提示されたプロトコルは、人間の被験者を必要とせずに可能な限り有効かつ正確でありながら、貴重な、将来のデータを生成する現実的な臨床設定で標準化された蘇生モデルを提供することを目的としています。それは、一般的な蘇生ガイドラインに準拠し、簡単に適用することができ、研究は、重要だが制御された設定で様々な側面や介入を調べ、特徴付けることができます。これは、1)心停止および心室細動の根底にある病理学的メカニズムのより良い理解と2)治療オプションを最適化し、生存率を高めるために、より高品質の証拠をもたらす。

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プロトコル

この議定書の実験は、国家機関動物ケア委員会(ランデスンテルストゥンサムト・リンラント=プファルツ、コブレンツ、ドイツ、ドイツ)によって承認されました。議長:シルビア・アイシュ=ウルフ博士;承認なし。G16-1-042)。実験はARRIVEガイドラインに従って行った。平均体重が30±2kg、12~16週の7匹の麻酔された雄豚(sus scrofa家庭用)がプロトコルに含まれていた。

1. 麻酔、挿管、および機械換気13,14

  1. ストレスを最小限に抑えるために、動物をできるだけ長く正常な環境に維持します。食べ物を差し控える 6 時間は、予定された実験の前に、吸引のリスクを減らすために、水へのアクセスを拒否しないでください。
  2. 口内注射を行うブタミン(4 mg/kg)と、首のアザペロン(8mg/kg)を口腔内注射用の針(20G)で刺す。飼育が始まるまで、動物を馬小屋に入れておきます(15-20分)。
    注意:動物を扱う際には、手袋は絶対に必要です。
  3. 鎮静動物を実験室に運ぶ。輸送時間は、有効な沈座時間(ここでは30〜60分)を超えてはならない。
  4. テールまたは耳にセンサーを切り取って、末梢酸素飽和度(SpO2)を監視します。
  5. 末梢静脈カテーテル(20G)を耳静脈に挿入する前に、アルコール性消毒剤で皮膚を消毒する。その領域をスプレーし、1xを拭き、もう一度スプレーし、消毒剤を乾燥させます。
  6. フェンタニルの静脈内注射(4 μg/kg)を介して鎮痛を投与する。プロポフォールの静脈内注射で麻酔を誘導する (3 mg/kg)
  7. 真空マットレスを持つ担架の上に豚を上向きの位置に置き、包帯で固定します。アトラキュリウムの静脈内注射を介して筋弛緩剤を適用する (0.5 mg/kg)
  8. 犬の換気マスク(サイズ2)で非侵襲的換気を直接開始します。換気パラメータは、FiO2 (吸気酸素分率) = 100% 、呼吸速度 = 18-20 呼吸/分、ピーク吸気圧 = <20 cmH20、PEEP (正の終末循環圧力) = 5 cmH20 です。
  9. フェンタニル(0.1-0.2 mg kg-1 h-1)とプロポフォール(8-12 mg kg-1 h-1)の連続注入を介して麻酔を維持する。バランス電解液(5 mLkg-1 h-1)の連続注入を開始します。
  10. 一般的な気管内チューブ(ID 6-7)と紹介器で挿管を介して気道を固定します。マッキントッシュブレード(サイズ4)を備えた一般的な喉頭鏡を使用してください。このステップには2人が必要です。
    1. 一人の人がティッシュで外に舌を固定し、もう一方の手で発話を開くことを確認してください。
      1. 2人目の人がブタ喉頭の喉頭鏡検査を行うことを確認します。喉頭蓋が見えてきたら、腹腔内腔内腔を動かす。喉頭蓋を持ち上げ、声帯が見えるはずです。
        注意:喉頭蓋が通気性に動かない場合は、柔らかい口蓋に付着し、チューブの先端で動員することができます。
  11. 声帯を通してチューブを注意深く動かします。
    注:気管の最も狭い点は声帯のレベルではなく、亜グロットです。チューブ挿入が不可能な場合は、チューブを時計回りに回転させるか、小さいチューブを使用してください。
  12. 紹介器をチューブから引き出します。10 mL の空気でカフをブロックするには、10 mL のシリンジを使用します。カフマネージャー(30 cmH2O)でカフ圧力をコントロールします。
  13. 換気装置とのチューブ接続後に機械的換気を開始します(PEEP = 5 cmH2O,潮量= 8 mL/kg,FiO2 = 0.4,I:E [賞味率に対するインスピレーション]=1:2,呼吸数=過大な<6 kPa、通常20-30/分)カプノグラフィーによる二酸化炭素の定期的かつ周期的な呼気によって、チューブの位置が正しいことを確認してください。
  14. オースカルテーションで両面換気を確認してください。
    注:チューブの不適切な配置の場合、空気で満たされた胃は急速に腹壁を通してはっきりと見える膨らみを形成します。この場合、直ちにチューブを交換し、胃管を挿入する必要があります。挿管が成功しない場合は、マスク換気に戻り、チューブを小さくするか、より良いスナの位置を試してください。
  15. 胃管を胃に入れ、2人で逆流や嘔吐を避ける。
    1. ティッシュで外に舌を固定し、もう一方の手で発話を開きます。
      1. 2人目の人がブタ喉頭の喉頭鏡検査を行い、食道を可視化することを確認します。胃液が排出されるまで、マギルの鉗子で食道の中の胃管を押します。
        注: 視覚化が困難な場合があります。この場合、喉頭鏡を持つ管を腹腔内に持ち上げて食道を開く。

2. インストルメンテーション

  1. 包帯を使用して後肢を引き戻し、血管のカテリゼーションのために大腿部の折り目を滑らかにします。
  2. 注射器(5mL、10mL、50mL)、セルディンガー針、導入者シース(6 Fr、8 Fr、8 Fr)、シース用ガイドワイヤー、ガイドワイヤー付きの中央静脈カテーテル(7 Fr,30 cm)、心臓出力モニター(5、20cm)を準備します。
  3. イングイナル領域を消毒します(ステップ1.6参照)。このプロセスを 2 倍繰り返します。
  4. すべてのカテーテルに生理液を充填します。超音波プローブに超音波ゲルを塗布します。無菌のフェンストレーションドレープでインゲナル領域を覆います。
  5. 超音波で右の大腿血管をスキャンし、動脈および静脈15を識別するためにドップラー技術を使用する。右大腿動脈を軸に視覚化します。プローブを90°回転させることで動脈の縦方向のビューに切り替えます。
  6. 5 mLシリンジで永久的な吸引の下でセルディンガーの針と超音波視覚化の下で右大腿動脈を穿刺する。
    注:私たちの意見では、超音波ガイドセルディンガーの技術は、血管アクセスの他の方法よりも有意に少ない失血および組織外傷に関連付けられている。
  7. 真っ赤な脈動血液を観察して、所望の針の位置を確認します。シリンジを外し、ガイドワイヤーを右大腿動脈に素早く挿入します。
  8. 右大腿静脈の長手方向の軸を視覚化します。5 mLシリンジで永久的な吸引の下にセルディンガーの針を挿入します。暗い赤い非脈動静脈血を吸引する。
    注:異なる血管の針の正しい位置を視覚的に確認できない場合は、血液サンプルを採取し、血液ガス含有量を分析してください。高い酸素レベルは動脈血の良い徴候であり、低酸素飽和度は静脈内の位置を示す。
  9. シリンジを外した後、中央静脈カテーテルのガイドワイヤーを右大腿静脈に挿入します。セルディンガーの針を引っ込みます。
  10. 正しいワイヤー位置を制御するために超音波を使用して両方の右容器を視覚化する。ガイドワイヤーの上に動脈導入シース(6 Fr)を右動脈に押し込み、血液吸引で位置を固定します。
    注:皮膚にシースを入れるのは難しいかもしれません。より良い配置を容易にするためにワイヤーに沿って小さい切開を行うと役立つかもしれません。
  11. セルディンガーのテクニックを使用して、中央の静脈線を右大腿骨静脈に配置します。すべてのポートを吸引し、生理液でそれらをフラッシュします。
  12. 左のインゴナル側で同じ手順を実行して、セルディンガーの技術の他の紹介者シースを左大腿骨動脈(8 Fr)および大腿静脈(8 Fr)に挿入します。
  13. 右動脈導入シースと中央静脈カテーテルを、侵襲的なヘモダイナミクスの測定のための2つのトランスデューサシステムと接続します。両方のトランスデューサを心臓レベルに配置します。
  14. 両方のトランスデューサの木道ストップコックを大気に切り替えて、システムをゼロにキャリブレーションします。
    注: もっともらしい値を生成するためには、システム内の気泡や血痕を避ける必要があります。
  15. 麻酔を維持するための注入をすべて末梢静脈から中央静脈線に切り替える。15分の回復後にベースライン値(心臓モニターから線動力、スピロメトリック、およびその他の出力を取る;セクション3を参照)。
  16. 心室細動を開始する(セクション4を参照)。

3.パルス輪郭心拍出力

  1. 右動脈導入剤の鞘に経脈熱希釈カテーテルを挿入します。
    注:臨床医学では、熱希釈カテーテルはセルディンガーの技術によって直接置かれる。しかしながら、導入器シースを介した配置も可能である。提案された議定書では、異なる実験を通して器械使用の最大の柔軟性のための標準化された血管アクセスとして外装が置かれる。
  2. 心臓モニターシステムの動脈線にカテーテルを接続します。心臓モニターポートで動脈トランスデューサーを直接切り替え、ステップ2.14で説明したように再較正します。心臓モニターシステムの静脈測定ユニットを左静脈導入器のシースと接続します。
    注:静脈および動脈プローブを可能な限り離して接続する必要があります。そうでなければ、静脈系への冷水の適用が動脈測定に影響を及ぼすため、測定が妨げられる。PiCCO 2に関する詳細は、以前に16を提供されています。
  3. 心臓モニターシステムの電源を入れます。新しい患者が測定されていることを確認します。サイズと重量を入力します。
  4. カテゴリを大人に切り替えます。プロトコル名と ID を入力します。[終了] をクリックします。
  5. 注入量を10mLに設定します。
    注:選択した注入ソリューションのボリュームは、ソフトウェアで変更することができます。ボリュームが大きいほど、測定値の有効度が高くなります。この実験では、血液透析効果を避けるために少量の体積が選択されました。
  6. 中心静脈圧を入力します。
  7. 三方のストップコックを大気に開放します。
  8. システムのキャリブレーションを行うには、ゼロをクリックします。[終了] をクリックします。
  9. 連続的な心拍出量測定を校正する。
    1. TD(熱希釈)をクリックします。10 mLシリンジで4°Cの温度で生理食塩水を調製する。[スタート] をクリックします。
    2. 静脈測定ユニットに10mLの冷たい生理液を迅速かつ着実に注入します。測定が完了し、システムが繰り返しを要求するまで待ちます。
    3. 3 つの測定が完了するまで、前の手順を繰り返します。システムは、すべてのパラメータの平均を計算します。[終了] をクリックします。
      メモ:測定は、キャリブレーションが完了した直後に開始されます。CPR中の心拍出量測定は定期的に行われていないが、妥当な結果は、十分な較正17、18の後に肯定することができた。

4. 心室細動と機械的蘇生

  1. 除細動器パッチ電極を胴体の前後位置に置きます。後部電極は中央左のヘミトホルックス上に配置する必要があります。
    メモ:カミソリを使用して余分な髪や汚れを取り除き、最適な伝導を促進します。
  2. 電極を除細動器に接続し、ECGを確立します。
  3. 真空マットレスの中の豚を固定化します。CPRの間に不必要な動きを防ぐためにマットレスを収縮させる。手足の固定を制御します。
  4. 箱の圧縮装置(ここ、ルーカス-2)を箱の周りと真空マットレスの下にメーカーの推奨事項に従って置きます。圧力パッドを中央分離帯の胸骨の下の 3 分の 1 に調整します。
  5. 胸部圧縮装置(「電源」ボタン)をオンにし、圧力パッドを皮膚レベルに下げます。プロトコルで定義されていない場合は、圧縮頻度を 100/分に設定します。[一時停止]ボタンを押して、胸部の圧縮用の圧縮デバイスを準備します。
  6. i.v.シースを通して左大腿静脈に細動/ペーシングカテーテルを挿入します。
  7. カテーテルカフを1~2mLの空気で膨らませる。膨張したカフを、右心房の横に置くまでゆっくりと押し込みます(通常は約50cmの距離)。
  8. カテーテル電極を適切なオシロスコープ/機能発生器に接続します。フィブリルパラメータを目的の値に調整します(ここでは、50~200 Hzの周波数で13.8 Vの電流を流します)。
  9. 発電機をオンにして、ECGの変化を監視します。ECGで不整脈が検出されるまで、カテーテルをゆっくりと前方に動かします。
    注意:カテーテルの端にある別々の電極が人間の皮膚や互いに触れないようにして、短絡や生命を脅かす状況を防ぎます。
  10. 心室細動が検出されるまでカテーテルの位置を慎重に変える。
    注:すぐに細動を誘発するのは難しいかもしれません。ECG効果を見ることができる位置に達した場合、周波数を変更したり、ジェネレータのオンとオフを繰り返したりすると便利な場合があります。
  11. 心室細動が確認されたら、発電機をオフにし、バルーンを収縮させ、細動カテーテルを取り除きます。換気の有無にかかわらず、必要な限り細動を維持します。
  12. 圧縮デバイスの再生ボタンを押して、機械的な胸部圧縮を開始します。胸部の圧縮を中断するには、圧縮デバイスの一時停止ボタンを押します。
  13. ECG パターンを分析します。心室細動が持続する場合は、除細動を準備します。
    1. 除細動器メニューで手動モードに入ります。エネルギーを200 Jの二次的に調整します。
    2. [ロード]ボタンを押します。音波信号が点灯し、準備された衝撃値を示すまで待ちます。感電を開始します。
      注意:経験豊富なユーザーのみが除細動器や細動カテーテルを扱う必要があります。欠陥のある材料や摩耗した材料の兆候がある場合は、ショックを開始しないでください。感電の開始は、常に部屋のすべての人に明確に聞こえる発表する必要があり、除細動を開始する人は、誰もショックを解放する前に動物や担架に触れていないことを保証する責任があります。
      注:ここでは、ガイドラインベースの蘇生プロトコルが使用されました(すなわち、胸部圧迫の2分、ECG評価、ショック、胸部圧迫の2分、アドレナリン投与など)。詳細については、ガイドライン4を参照してください。
  14. 自然循環(ROSC)の復帰の場合には、胸部圧迫を停止し、換気を継続し、必要な限り広範囲に、かつ必要な限りモニタリングを適用する。
    注:麻酔薬の投与は、プロトコルに応じて、CPR中に中断される場合とされない場合があります。もし沈水が中止された場合、承認されたROSCの注入を再開する必要があります。
  15. ROSC相の心呼吸の悪化を防止するために、流体およびカテコールアミン投与の指導、標準化された呼吸および換気設定のゴール指向アプローチが推奨されます。

実験終了と安楽死(ROSCの場合)

  1. 0.5 mgのフェンタニルを中央静脈ラインに注入する。5分待つ. 200 mg のプロポフォールを中央静脈線に注入します。
  2. 40 mmol塩化カリウム注射で動物を安楽死させる。
  3. 必要に応じて臓器除去/固定または分析を行います。

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結果

心停止は7匹の豚で引き起こされた。CPRに続く自然循環のリターンは、4匹の豚(57%)で達成された3±1の二分除細動の平均を有する。健康で適切に麻酔された豚は、震え、実験全体を通して攪拌の兆候なしに、上向きの位置にとどまるべきです。平均動脈血圧は、フィブリル化開始前に50mmHgを下回るべきではありません18.最適な結果を得るには、血液ガス分析を行い、温度を含むすべての値を正規化する必要があります。

正しい位置に配置された場合、ペーシングカテーテルは心臓のリズムに影響を与え始めるはずです。これは、期外、頻脈および心室および上室性不整脈のすべての形態をもたらす可能性がある。心停止は、1)心電図読取り値が心室細動を示し、2)心拍出量または圧力変動が動脈線によって測定されない場合を想定することができる(図1)。この状態が発生器をオフにしても持続する場合...

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ディスカッション

ブタモデルにおける麻酔に関するいくつかの主要な技術的問題は、以前に私たちのグループ13、14によって説明されています。これらには、動物に対するストレスや不必要な痛みの厳密な回避、気道管理中の解剖学的問題、および特定の人事要件19が含まれる。

さらに、超音波誘導カテーテル法の利点は、以前に強調され、計装中に血管損傷を防ぐために好ましいアプローチのままである。しかし、専門的な訓練を受けたユーザーだけが、その利点を得るために、この技術で動作する必要があります20.この実験モデルでは、電気周波数発生器と除細動器の取り扱いは、特に訓練を受けた人員によってのみ、または直接監督下で処理されるべきであることを強調する必要があります。このような試験を行っている間に十分な専門知識を提供しないと、重傷を負う可能性があり、生命にかかわる可能性があります。

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開示事項

LUCAS-2デバイスは、実験研究目的で米国ワシントン州レドモンドのストライカー/フィジオコントロールによって無条件に提供されました。利害の対立を報告する著者はいません。

謝辞

著者らは、優れた技術サポートのためにダグマー・ディルボンスキーに感謝したいと考えています。

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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
1 M-カリウム塩素化物-Lö7,46% 20mlフレゼニウス、Kabi Deutschland GmbH塩化カリウム
Arterenol 1mg/ml 25 mlSanofi- Aventis、Seutschland GmbHノルエピネフリン
Atracurium Hikma 50mg/5mlHikma Pharma GmbH、Martinsriedatracurium
BD Discardit II Spritze 2,5,10,20 mlBecton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga、スペインシリンジ
BD Luer ConnectaBecton Dickinson Infusion Therapy AB Helsingborg, Schweden3-way-stopcock
BD Microlance 3 20 GBecton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spaincanula
CorPatch Easy ElectrodesCorPuls, Kaufering, Germany細動器電極
Corpuls 3Corpuls, Kaufering, ドイツ除細動器
Datex Ohmeda S5GE Healthcare Finland Oy, Helsinki, Finland血行動態モニター
Engström CarestationGE Heathcare, Madison USA人工呼吸器
Fentanyl-Janssen 0,05mg/mlJanssen-Cilag GmbH, Neussfentanyl
Führungsstab、Durchmesser 4.3Rü管内チューブ紹介剤
Incetomat-line 150 cmFresenius, Kabi Deutschland GmbHperfusorline
Ketamin-Hameln 50mg/mlHameln Pharmaceuticals GmbHketamine
laryngoscopeRü喉頭鏡
logicath 7 Fr 3-lumen 30cmlang Smith- Medical Deutschland GmbH中心静脈カテーテル
LUCAS-2Physio-Control/Stryker, Redmond, WA, USA胸部圧迫装置
Masimo Radical 7Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 USA末梢酸素飽和
Neofox 酸素センサー 300ミクロン ファイバーオーシャン光学ラルゴ、フロリダ州米国超高速pO2-measurements
ÖlsäEur NF C18H34O2 M0282,47g/mol Dichte 0,9Applichem GmbH Darmstadt, Deutschlandoleic acid
Original Perfusor syringe 50ml Luer LockB.Braun Melsungen AG, GermanyPerfusorsyringe
Osypka pace, 110 cmOsypka Medical GmbH, Rheinfelden-Herten, GermanyPacing/fibrillation catheter
PA-Katheter Swan Ganz 7,5 Fr 110cmEdwards Lifesciences LLC,カリフォルニア州アーバイン、米国PAC
経皮的シースイントロデューサーセット8,5ウンド9 Fr、10 cm、止血弁/サイドポート一体型Arrow international inc. レディング、ペンシルベニア州、米国イントロデューサーシース
Perfusor FM BraunB.Braun Melsungen AG、ドイツシリンジポンプ
Propofol 2% 20mg/ml (50ml flasks)Fresenius, Kabi Deutschland GmbHpropofol
Radifocus Introducer II, 5-8 Fr, Terumo Corporation Tokio, JapanIntroducer Sheath
Rüschelit Super Safety Clear >ID 6/ 6,5 /7,0 mmTeleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysiaendotracheal tube
Seldinger Nadel mit FixierflügelSmith- Medical Deutschland GmbHseldinger canula
Sonosite Micromaxx UltrasoundsystemSonosite Bothell, WA, USAultrasound
Stainless Macintosh Größ喉頭鏡
除 sch気 sch 度 Stresnil 40mg / mlリリードイツGmbH、Abteilungエランコ動物健康azaperone Vasofix安全22G-16G B.Braun Melsungen AG、ドイツ静脈カテーテルVoltcraftモデル8202ボルトクラフト、ヒルシャウ、ドイツオシロスコープ/機能発電機のための4ウェルシュAllyn69604ブレード

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