豚モデルにおける腹部銃創および爆発傷害後の選択的非手術的管理

サマリー

本研究は、腹部銃創および爆発傷害の豚モデルの確立、負傷した豚における選択的非手術的管理(SNOM)および即時開腹術の結果を示し、手術への転換のための慎重な観察とあらかじめ定められた基準の必要性を強調しています。

要約

銃創および爆発による損傷後の選択的非手術的管理(SNOM)の役割は、動物モデルではますます認識されてきましたが、まだ探求されていません。全体で24頭のオス豚が準備され、そのうち12頭は銃創モデル、残りの12頭は爆発傷モデルとして使われました。各損傷モデルの動物は、コンピュータ生成のランダムシーケンスを用いて即時手術グループとSNOMグループにランダムに分けました。銃創は、170バール下10cmから右上腹部に7mm、1.45gの鋼球を撃ち込んだことで生じました。爆風損傷は、右上腹部が170〜190バール下6cmの高圧衝撃波にさらされることで生じました。SNOM群では、モデリング直後に外傷超音波検査(FAST)を用いて集中評価を行い、血行動態の不安定性や臨床的悪化が疑われた場合に繰り返し行いました。手術への転換は、持続的な異質エコー性やFASTでの低エコー液、血行動態の不安定性、または進行性の臨床的悪化によって引き起こされました。主要予帰は7日間のSNOM予帰でした。SNOM失敗は手術への転換または死亡と定義されました。銃創傷害モデリングの結果、7日間生存率は91.67%(11/12)でした。直近の手術群では、2頭の豚が治療的開腹手術を受け、4頭が陰性開腹手術を受けました。SNOM群では、1頭の豚が手術に転換され、1頭がモデル化1日目に出血性ショックで死亡、4頭が無事にSNOMを終えました。爆風損傷モデル化の結果、7日間生存率は100%(12/12)でした。直近手術群では、3頭の豚が治療的開腹手術を受け、3頭が陰性開腹手術を受けました。SNOMグループでは、2頭の豚が手術に移行し、4頭が成功裏にSNOMを完成させました。本研究は、予備的な負傷豚モデルの確立、SNOMおよび即時開腹術戦略の代表的なアウトカムを提示し、SNOM戦略を使用する際の綿密なモニタリングの必要性を強調しています。

概要

第一次世界大戦中、死亡を減らすために腹部貫通損傷の標準治療として義務的な開腹手術が考えられていました^。1974年、Nanceらは腹部貫通損傷に対する選択的非手術管理(SNOM)の利点を初めて報告^{しました。}それ以降、SNOM戦略は入院費や入院費を削減し、非治療的開腹手術に伴う合併症のリスク回避の可能性からますます認知^{されています。}SNOMは非治療的開腹手術の25〜47%を効果的に回避できると報告^{されています6。}それにもかかわらず、腹部銃創や爆発による損傷に対する臨床的適用性は依然として明確ではありません ^7,8。一部の外科医は、非^{手術管理の}基準を満たしている患者でも、初期治療戦略として探索的開腹術を好むことがあります。腹部銃創の成人患者のうち、73.00%が開腹手術を受けており、そのうち10%は不要とされる¹⁰%とされています。陰性開腹手術後の合併症の発生率は20.00〜40.00%に達することもあります¹¹。

これまで、腹部銃創や爆発損傷患者に対するSNOMの適用に関する既存の研究は、臨床シナリオ^{8、12、13、14、15}に焦点を当ててきました。私たちの知る限り、SNOMに関する動物実験は非常に少ないです。動物モデルでは、実験条件を制御・調整することができます。対照的に、臨床現場では多数の複雑な交絡因子が存在します。さらに、動物モデルでは比較的短期間で繰り返しの連続測定が可能であり、新規臨床管理戦略の評価に不可欠なデータを提供します。しかし、人間の戦闘トラウマにおける多系統的複雑さは完全に再現できません。小動物モデルや臨床観察研究と比較して、豚モデルは外傷超音波検査(FAST)、開腹手術、連続血液採取による腹部に焦点を当てた評価を、管理された実験条件下で行います。本研究は、豚の腹部銃創および爆発傷害のモデルを確立し、SNOMと即時手術後の結果を比較することを目的としています。

プロトコル

本研究は北部戦域司令部総合病院動物倫理小委員会(倫理承認番号:2024–23)により承認され、ARRIVEガイドライン(Animals in Research: Reporting In vivo Experiments)に従って実施されました¹⁶。すべての豚は北部戦線司令部総合病院の実験動物センターによって提供・管理されていました。

1. グループ化

1. 生後4か月のオスのランドレース豚24頭を使用し、平均体重27.7kg、体重範囲は25〜30kgです。
2. 実験の少なくとも48時間前、各豚を標準的なケージに個別に飼いましょう。
3. 24頭の豚を、コンピューター生成のランダムシーケンスを用いて銃創損傷モデルグループ(n = 12)または爆風損傷モデルグループ(n = 12)にランダムに割り当てます。
4. さらに、各損傷モデル群の豚を、同じランダム化法を用いて即時手術群(n = 6)または選択的非手術管理群(SNOM)群(n = 6)にランダムに割り当てます(図1)。
5. 手術およびSNOMの結果を次のように定義します:即時手術とは、損傷モデル直後に計画的に行われる開腹手術を指します。治療的開腹手術とは、進行中の出血や外科的治療可能な内臓損傷に対して積極的な外科的介入が必要な開腹手術を指します。ネガティブ・ラパロトミーとは、活動性出血や外科的治療可能な腹部損傷のない開腹手術を指します。手術への転換とは、初期のSNOM手術後に行われる開腹手術を指します。SNOM失敗とは、7日間の観察期間中に手術または死亡に転換することを指します。成功したSNOMとは、手術や死亡に転換されることなく7日間の観察期間を完了することを指します。

2. モデリング前の麻酔と準備

1. 各豚を怪我の前に少なくとも12時間断食させ、水を自由に利用させてください。
2. 1%プロポフォールを0.8 mL/kgの用量で耳静脈から全身麻酔を誘発します。必要に応じて、十分な麻酔を得るためにさらに2〜4 mLのプロポフォールを投与します。
3. 実験中は1.2 mg/kg/hのプロポフォールを連続的に輸注して麻酔を維持します。
4. 角膜反射の欠如、瞳孔の拡大と光反射の低下、四肢の自然な弛緩によって十分な麻酔を確認しましょう。
5. 十分な麻酔が完了したら、各豚を仰向けの状態に置きます。
6. 各豚は喉頭鏡検査下で7.5Fの気管内チューブを挿管し、気道通暢を維持します。
7. バイタルサインが安定している間は自然呼吸を維持し、無呼吸、呼吸困難、酸素飽和度低下の際には陽圧換気を行います。
8. 怪我のモデリング前に10分間、バイタルサインが安定していることを確認してください。
9. ケガモデリング前に予防的な液体負荷は行わないでください。周術期中は、臨床的に必要な場合は維持または救急用の温かい生理食塩水のみを投与してください。持続的な低血圧または進行性の臨床的悪化は、長期の保存的蘇生ではなく、即時の外科的探索や手術への転換の指針として用いられます。
10. 実験中は血液製剤を投与しないでください。出血が確認された場合は、即時手術に割り当てられた動物や手術に転換した動物では、輸血による蘇生ではなく外科的止血によって出血抑制を実現してください。

3. モデル設立

1. 麻酔を受けた豚を右側デキュビトゥス姿勢に置きます。
2. 豚を施設内の多機能動物トラウマモデリングプラットフォームに移します(図2)。
3. 右上四分円、右肋縁のすぐ下にターゲット部位を特定します。
4. 標的点は恥骨結合の約27cm上(範囲:25–30cm)、正中線の外側約2cmに位置を付けます。
5. 直径7mm、重さ1.45gの小さな鋼球を、10cmの距離から170バールの圧力で腹部のマークされた点に垂直に発射し、銃創損傷モデルを確立します。
6. 170–190バールの圧力を用いて、6cm離れた位置から高圧衝撃波を腹部の位置に照射し、爆風損傷モデルを確立します。
7. リモートコントロールシステムを使ってトラウマモデリングプラットフォームを操作します。
8. モデル設置中は、高圧曝露や音響外傷を防ぐため、すべての研究者を別個の遮蔽された観察エリアに置いてください。
   注意:浸透深度は標準化された圧力と個々の組織抵抗によって決定されます。モデルの失敗を、衝突時の即時死亡と定義します。

4. 直属手術グループの管理

1. 直属の手術グループの各豚を、怪我のモデリング後すぐに手術室に移します。
2. 豚を仰向けに寝かせます。
3. 腹部をヨードホーで準備し、手術部位を無菌的に布レープします。
4. 傷の近くに約10〜15cmの水平切開をして腹腔内に入ります。
5. 金属製のリトラクターを使って腹壁を十分に開け、腹腔内の臓器や構造を露出させます。
6. 腹膜内血が観察された場合は吸引装置を使って血陰を排出してください。
7. 吸い込んだ血量と血液に浸された外科用スポンジの重量増加を合わせて総出血量を推定します。
8. 腹腔内血液を排出した後、特に肝臓や他の損傷臓器に注意して腹部を体系的に調べてください。
9. 術中所見に基づいて、その後の手術管理を決定します。
10. 持続的な肝損傷の出血を管理するために、約40Wの電気外科的凝固を用いてください。
11. 電気外科的凝固で出血を制御できず、肝組織が著しく無菌した場合は部分的な肝切除を行います。
12. 探索中に活動性出血や外科的治療可能な内臓損傷が見つからない場合は、さらなる外科的介入を避けてください。
13. 腹部切開部を0ゲージの縫合糸で層ごとに閉じます。

5. SNOMグループの経営

1. モデル確立直後にFASTを実行してください。
2. 体温、血圧、酸素飽和度などのモデリング後のバイタルサインを測定・記録します。
3. ケガモデリング後の最初の2時間はバイタルサインを継続的に監視してください。連続モニタリングの最初の2時間後は4時間ごとにバイタルサインを記録してください。
4. 損傷モデリング直後に、周波数範囲1–7MHz、中心周波数3.2MHzの凸アレイプローブを備えた携帯型カラードップラー超音波診断システムを用いて初回FASTスキャンを実施します。
5. 臨床的悪化や血行動態の不安定性が疑われる場合は、再FASTスキャンを実施します。
6. FAST検査は、動物の初期生理的パラメータを知らされていない経験豊富な超音波技師に任せます。
7. 標準的な外傷超音波プロトコルに従ってFAST検査を行います。
8. SNOMから外科的介入への切り替えについては、あらかじめ定められた超音波または血行動態の閾値に基づいて、上級外傷外科医に最終決定を委ねます。
9. FASTで肝実質に持続的な異質なエコー性、腹膜内遊離液の進行性拡大、または拡大する肝血腫が判明した場合は、豚を手術室に移して外科的介入を行います。
10. 血行動態不安定性(収縮期血圧<90 mmHg)が発生した場合は、豚を手術室に移し、外科的介入を行います。
11. バイタルサインが安定し、FASTで異常が見つからない場合は保存的管理を継続してください。

6. 血液採取

1. モデル化前(ベースライン)、モデル化後24時間、3日、5日、7日後に、1回の採血ごとに約2mLの血液を耳縁静脈および頸動脈から採取してください。
2. 各検査の要件に応じて適切なチューブに血液サンプルを採取してください。
3. 採血後30分以内にすべての血液サンプルを処理してください。
4. 3,000rpmで遠心分離し、5分間血清を分離します。
5. 血清サンプルは-80°Cで保存し、さらなる分析まで保管してください。
6. 早期死亡や技術的故障によるサンプルの欠落は除外します。
7. 血液ガス分析装置を用いて動脈血ガス解析を行います。血液検査計を使って全血球数を解析します。凝固分析装置を用いてプロトロンビン時間(PT)とフィブリノーゲン(FIB)レベルを測定します。自動生化学分析装置を用いてC反応性タンパク質(CRP)、総ビリルビン(TBIL)、間接ビリルビン(IBIL)、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)、アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)レベルを解析します。
8. 特定の豚酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)キットを用いて、腫瘍壊死因子α(TNF-α)、インターロイキン6(IL-6)、インターロイキン10(IL-10)の血清レベルを定量化します。
9. アッセイ標準とサンプルは複二で。重複したウェルの平均光学密度値を用いて標準曲線を作成し、炎症因子濃度を計算します。

7. モデリング後の経営

1. ケガのモデルの後は、各豚を個別にケージに入れて飼いましょう。感染予防のため、モデル後最初の5日間は筋肉内注射で0.75gのセフロキシムナトリウムを1日1回投与してください。
2. 訓練を受けたスタッフの監督のもとで術後鎮痛を提供します。運動量の減少、異常な姿勢、食事量の減少など、痛みに関連する行動を1日少なくとも3回評価します。痛みを伴う行動が観察された場合は救急鎮痛を投与してください。
3. 手術創はヨウ素ティンクで1日3回消毒してください。1日3回、食事と水を提供してください。
4. 7日間の観察期間中、各豚の身体状態と精神状態を継続的に監視してください。
5. モデル化後7日目に、生存した豚1%の静脈内過剰投与で安楽死させます。
6. 腹部の中央に切開して、腹腔を完全に露出させます。腹部の損傷の重症度と分布を確認するために徹底的な解剖を行いましょう。
7. 2015年改訂版の略称傷害スケール(AIS)を用いて損傷の重症度を評価します¹⁷。
8. 実験群の割り当てと臨床アウトカムを盲検にした経験豊富な外科医2名を割り当て、独立してAISスコアリングを行い、意見の不一致を議論を通じて解決し合意に達するまで調整します。

8. 統計分析

1. 連続変数を四分位数範囲(IQR)の中央値として提示します。
2. カテゴリ変数は頻度とパーセンテージとして提示します。
3. 連続変数をマン・ホイットニーU検定で比較します。
4. フィッシャーの厳密検定を用いてカテゴリ変数を比較します。
5. すべての統計解析は統計ソフトウェアを使用して実施してください。
6. P値は統計的有意性を示すために<0.05を用いましょう。
7. 早期死亡した動物は、その後の連続的な生理学的・生化学的評価および最終AIS評価から除外します。

結果

24頭の豚すべてで、モデル化後1〜2時間以内にバイタルサインは安定していました。

銃創傷害モデル

直近手術グループでは、6頭すべての豚に貫通損傷がありました(表1)。外科的探究により、1頭の豚(16.67%)が臓器損傷なしに腹膜貫通、1頭(16.67%)が肝穿透損傷、4頭(66.67%)が肝裂傷を負っていたことが明らかになりました(図3A)。2頭の豚(33.33%)は治療的開腹手術を受け、残りの4頭(66.67%)は陰性開腹手術を受けました。平均手術介入時間は80.5分でした。AISの評価は、豚1頭あたり1点(16.67%)、豚3頭あたり2点(50.00%)、豚2頭あたり3点(33.33%)と評価されました。

SNOMグループでは、6頭すべての豚に貫通傷がありまし...

ディスカッション

弾道経路によると、銃創は貫通傷と盲管損傷に分類されます。爆発による損傷は一般的に4つのタイプに分類されます。1) 爆発的な爆風波のみによる損傷;2) 主に爆発装置や周囲環境からの破片による損傷;3) 被害者や環境構造物の移動による損害;4) 火傷、中毒、放射性汚染¹⁵.本研究では、爆発性爆風波による貫通銃撃および爆風損傷を模擬しました。貫通損傷は銃創傷害の豚モデルすべてで発生し、肝損傷は爆発損傷の豚モデルの83.33%で発生しており、腹部銃創および爆発傷害のモデルが成功したことを示しています。

この研究では、陰性開腹手術率が58.33%(7/12)であることが示されました。具体的には、銃撃モデルの直近手術群で4頭(66.67%)、爆発損傷モデルの即時手術群で3頭(50.00%)が手術治療を必要としなかったため、銃創および爆発損傷後に陰性開腹術が起こる一定の確率が確認されました。これらの率は、臨床症状に関係なく動物が手術に割り当てられたランダム化研究設計と本質的に関連し...

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
アジャスタブル単チャンネルピペット、20–200 µL	Thermo Labsystems	4642080
AU5800シリーズ臨床化学分析装置	Beckman Coulter	B23279
自動血液凝固分析装置CS-5100	Sysmex	BY990757
BC-6800Plus自動血球分析装置	Mindray	BC-6800Plus
注射用セフロキシムナトリウム、0.75 g/バイアル	広州白雲山天信製薬株式会社	NMPA承認番号 H10940187
コーティングされた編組シルクスツー	Covidien Healthcare International Trading (上海) 株式会社	N/A
連続ディスペンサー	TOMOS ライフサイエンスグループ	1008004
凸型アレイプローブ	SonoScape メディカルコーポレーション	Model 3C-A
Denley ドラゴン Wellscan MK-3 マイクロプレートリーダー	Thermo Labsystems	Wellscan MK-3
デジタル表示水槽付き電気恒温インキュベーター	上海月進医療機器工場	PYX-DHS
電気恒温式ブラスト乾燥オーブン	上海精宏実験機器有限公司	DHG-9023A
気管挿管チューブ、サイズ7.5 mm	Teleflex	5-10114
GEM Premier 3500 血液ガス分析装置	Werfen	26000000
高速卓上遠心分離機	上海安亭科学機器工場	TGL-168
K2 EDTA 真空採血管	江蘇宇力医療機器有限公司	N/A
多機能動物外傷モデリングプラットフォーム	重慶志上雲技術有限公司	23X-FH
ブタIL-10 Elisaキット	愛夢優寧	LV70245
ブタIL-6 Elisaキット	愛夢優寧	LV70293
ブタTNF-α Elisaキット	愛夢優寧	LV70500
携帯型カラードップラー超音波診断システム	SonoScape メディカルコーポレーション	Model E3
プリセットヘパリン化動脈血採取シリンジ	BD	364390
プロポフォール1% (10 mg/mL)	Fresenius Kabi	N/A
RM800 獣医用多項目モニター	RWD ライフサイエンス株式会社	RM800
安全性閉鎖型IV カテーテル	山東安徳ヘルスケア機器有限公司	N/A
血清分離管（SST）、凝固活性剤+ゲル	江蘇宇力医療機器有限公司	N/A
塩化ナトリウム注射液0.9%、500 mL	安徽BBCA製薬有限公司	NMPA承認番号 H34021876
SPSS	IBM Corp, Armonk, New York, USA	26
滅菌使い捨てシリンジ、10 mL	山東安徳ヘルスケア機器有限公司	N/A
滅菌使い捨てシリンジ、5 mL	山東安徳ヘルスケア機器有限公司	N/A
滅菌外科用鉗子（直型および 湾曲型）
滅菌包装シート（不織布）	MPACK	A082700
真空採血管、クエン酸ナトリウム	江蘇宇力医療機器有限公司	N/A
ボルテックスミキサー	上海青浦滬西機器工場	XW-80A
Wellwash 4 MK 2 マイクロプレートウォッシャー	Thermo Labsystems	N/A