Name: 新生児仮死の新型モデル (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-10-11T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 36 s
Description: 学ぶ新生児仮死の循環動態変化と再酸素化プロセスにおける血行動態変化を、新生子ブタを用いた外科的手法で観察する方法。このモデルは臨床的な仮死状態を再現し、新生児治療の発展に寄与する。

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著者らは、この実験モデルの開発をサポートするために、それぞれのオペレーティング·助成金と設立資金のための医学研究のための健康の研究（MOP53116）とアルバータヘリテージ財団のカナダの協会に感謝したいと思います。

1。麻酔<ol><li> 2L/minで麻酔器の流量を設定する。真空吸引、排気を接続します。 </li><li> 5％（約3分）での麻酔ガス（イソフルラン）との電荷フェイスマスク。 </li><li>新生子豚は100％酸素の吸入イソフルラン5％（約3分）で誘導されます。 </li><li>イソフルランの2-3％で麻酔を維持している。必要に応じて、0.5％イソフルランの微調整は、しかし、それは0.5から子豚の状態に応じて5％までの範囲であってもよい。 </li><li>血管アクセスが確立された後、吸入麻酔はフェンタニル（5から50マイクログラム/キログラム/ h）とミダゾラム（200から500マイクログラム/ kg / h）で点滴を用いて静脈麻酔に切り替えることができます。パンクロニウム（50-100マイクログラム/ kg / h）で、動物の状態を観察する能力をしながら、手術の際に過度の筋肉の動きを制御するために必要になることがありますが、麻酔薬の調整のために保存されます。 </li><li>子豚は、パルスオキシメータ（経皮的酸素sによって監視されている95から100パーセントでaturation）と心電図（130から170拍/分時の心拍数）。 </li><li>子豚の直腸温度は、加熱毛布と暖かい晴れやかと38から40℃に維持されている。 </li><li>子豚の麻酔状態を定期的に行動（攪拌）、心血管（頻脈や高血圧）や呼吸器（頻呼吸）パラメータは、必要に応じて、神経（瞳孔の大きさ、引き裂き、体の動き）を使って実験期間を通じて評価されています。最小限の麻痺が与えられます。麻痺がある場合とない子豚の麻酔の経験が評価のために有用であろう。 </li><li>プロトコルは、静脈内ペントバルビタールの過剰投与（100 mg / kg）を用いた実験の終了時に動物の安楽死と非生存手順です。 </li></ol> 2。脚の付け根の血管カテーテルの外科的配置（図1） <ol><li>右脚の付け根の長い2〜3センチメートル切開を行います。 </li><li>右大腿静脈さ1cm righの1cmを解剖トン大腿動脈。各容器の周囲2 3から0までの文字列を入れてください。 </li><li>右大腿静脈カテーテル法：静脈の遠位をライゲーションする。 15センチメートルにアーガイルカテーテル（3.5または5フランス語、ダブルルーメン）（コヴィディエン、マンスフィールド、マサチューセッツ州）を挿入し、これは、右心房に配置されます。カテーテルを固定するために、両方の文字列を結ぶ。カテーテルは、維持液と薬の注入（セカンダリポート）と静脈/右心房圧測定（プライマリポート）は、中央に使用することができます。 </li><li>右大腿動脈カテーテル法：動脈の遠位をライゲーションする。血流を止めるために近位列を持ち上げます。 5cmにアーガイルカテーテル（3.5または5フランス語、シングルルーメン）を挿入します。これは、連続平均動脈圧測定と採血用のインフラ腎動脈に動脈カテーテルを配置します。カテーテルを固定するために、両方の文字列を結ぶ。 </li><li>皮膚を閉じます。 </li></ol> 3。機械換気（図2）を確立<ol><li>長い2〜3センチメートル水平を作る首の切開。 </li><li>解剖すると気管の1cm公開します。気管の周りに2 1から0の文字列を入れてください。 </li><li>気管に1センチメートルで気管内チューブ（3.0または3.5）を挿入します。人工呼吸器に接続して、機械的人工換気を開始。気管内チューブを固定します。 </li><li>総頸動脈を切開し、公開します。継続的に血流を測定するために通過時間の超音波流量プローブ（2SBまたは2RB、トランソニックシステムズ、Ithica、NY）を容器を取り囲んでいます。 </li></ol> 4。上腸間膜における流量プローブの配置（図3）と左腎（図4）動脈<ol><li>余分なフェンタニルの用量（5-10マイクログラム/ kg）およびアセプロマジンは（0.01から0.02 mg / kg）の前に皮膚切開する必要があります。 </li><li>長い肋骨下、側腹切開を行い、慎重に筋層を切開。 </li><li>腹部大動脈を公開します。 </li><li>血管処理（攣縮）やリンパの傷害を最小限に抑えることができます。 </li><li> 0.5〜1センチメートル上腸間膜動脈を切開し、その周り遷音速流プローブ（3SB）をつけて下さい。 </li><li> 0.5〜1センチメートル左腎動脈を切開し、その周り遷音速流プローブ（2SB）をつけて下さい。 </li><li>皮膚を閉じ、流量プローブを固定します。 </li></ol> 5。肺動脈カテーテルの配置（図5）とフロープローブ（図6） <ol><li>余分なフェンタニルの用量（5-10マイクログラム/ kg）およびアセプロマジンは（0.01から0.02 mg / kg）の前に皮膚切開する必要があります。 </li><li>右側臥位で動物が眠っているのです。 </li><li>左第4肋間で開胸術。 </li><li>必要に応じて内胸動脈と静脈に気をつけろ、結紮する。 </li><li>左肺を下に押して、必要に応じて酸素を増加させる歯科綿棒を使用しています。 </li><li>心膜を開きます。 </li><li>大動脈肺動脈から実行動脈管を識別します。 </li><li>動脈管は、クリップを配置することによって、またはその原点に厚い "3-O絹"タイで連結することができる。 </li><li>主肺動脈、無料でAVを渡す厚い "0"タイを使用してascularスリング。 </li><li>肺動脈カテーテルを配置するための基地で巾着（5-0プロレン）縫合を行います。 </li><li> 1cmの最大巾着を通して20G Angiocathを（カテーテルの先端から1cm未満で3側孔付き）を挿入します。 </li><li>静脈血の自由な流れを確認してください。 </li><li>圧力変換器に接続し、肺動脈圧と波形を確認してください。 </li><li>巾着を締め、肺カテーテルを固定します。 </li><li>主肺動脈の周り遷音速流プローブ（6SB）を置きます。 </li><li>最適な信号伝達を可能にするためにフロープローブと動脈の間に超音波ゲルを置きます。 </li><li>湿った生理食塩水ガーゼで傷口をカバーしています。 </li></ol> 6。低酸素および再酸素化プロトコル<ol><li>低酸素血症を誘発するために吸入窒素ガスの濃度を増加させることにより10％に吸入酸素濃度を下げます。 </li><li>吸入酸素を調整します2時間30から40パーセントの20〜40 mmHgまたはSAO 2のPAO 2を取得するために10％と15％の間の濃度。 </li><li>パコ2を評価し、それに応じて人工呼吸器の速度を調整するために動脈血分析を実行します。 </li><li>低酸素血症の誘導と、最初の一時間は着実に頻脈（および心拍出量）応答を誘導するに捧げられています。 </li><li>総頸動脈、上腸間膜と左腎動脈の血流の変化を継続的に監視します。 </li><li>低酸素症の二時間の間に、低酸素ストレスがベースラインの30〜40％まで徐々に低い心拍出量を増加させ、30から35 mmHgのと動脈血pH 6.95から7.05への平均動脈圧。 </li><li>低酸素ストレスが途中で終了したり、必要に応じて15分延長することができる。 </li><li>純酸素を継続しながら、突然100％には、窒素ガスを中止することによって突然引き起こされた酸素濃度を増加させます。 </li><li>動脈圧および他の血行動態パラを意味し、心拍出量を監視急速な回復のためのメートル。 </li><li> 100％酸素と蘇生は0.5時間継続することができる。この期間の後、21％に素早く吸入酸素濃度を低下させる。 </li><li>実験の残りの期間の21％の酸素と酸素化を続行します。必要に応じて吸入酸素濃度は25％まで滴定することができる。 </li><li> 10ミリリットル/ kgの乳酸リンゲル液の流体ボーラスは実験期間の間に、必要に応じて必要となる場合があります。その使用はprotocolizedする必要があります。 </li></ol> 7。代表的な結果： 低酸素症の最初の一時間以上新生豚における低酸素血症の誘導は120％-130％のベースライン（ 図7A）と心拍数（ 図7B）に心拍出量（肺動脈の血流）を増加させる必要があります。典型的には、心拍出量は、低酸素の最初の0.5時間と1時間の間にそのピーク補償に達する必要があります。また、血液の流れが私を減少、結果として中央集中型になるべきsentericおよび腎灌流が、保持または増加頚動脈フロー（ 図8）。低酸素症の二時間の間に、心拍出量の着実な減少が低血圧の開発（ 図9A）、があり、不整脈の有無にかかわらず、心拍数減少が発生しました。低酸素症は時々心拍出量が減少すると低酸素の最後の30分で下げる可能性が増加した肺動脈圧（ 図9B）と肺高血圧症を誘発する必要があります。 蘇生時には、すべての血行動態パラメータはすぐに徐々に再酸素化の第一時間以上かけて回復し、腎血流量を除いて、正常酸素ベースラインに回復します。しかし、特に心拍出量および平均動脈圧血行動態パラメータは、徐々にそれぞれ、正常酸素ベースラインと35から45 mmHgの70から75％程度に再酸素化の最初の2時間以上悪くなります。この心臓血管dysfunctiには、このような血管作用と強心薬などの心筋素晴らしいとワラント心臓血管の支持療法のために、少なくとも部分的にである。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig1.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図1"> 図1：大腿動脈および静脈カテーテルの配置と脚の付け根の切開<img alt="図2" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig2.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図2"> 図2：総頸動脈の周りに気管内チューブの配置と流れのプローブを使って首の切開<img alt="図3" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig3.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図3"> 図3：上腸間膜動脈の分離と側腹切開<img alt="図4" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig4.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図4"> 図4：左腎動脈の分離と側腹切開<img alt="図5" src files> 図5：肺動脈カテーテルの配置と開胸<img alt="図6" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig6.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図6"> 図6：主肺動脈の周りの遷音速流れのプローブの配置と開胸<img alt="図7" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig7.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図7"> 図7（A）、心拍出量（肺動脈流）と（B）の心拍数と低酸素再酸素化時の経時変化<img alt="図8" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig8.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図8"> 図8（A）総頸動脈の血流の経時変化、低酸素および再酸素化時に（B）の上腸間膜および（C）の左腎動脈<img alt="図9" src="/files/ftp_upload/3166/3166fig9.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="図9"> 図9：時（A）の平均動脈圧と低酸素および再酸素化時に（B）の肺動脈圧の変化

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</ol>

特別な利害関係は宣言されません。

現在の実験プロトコルは、低酸素および再酸素化プロセスの間に新生児の被験者の全身および地域の血行動態の変化を検討するという利点があります。また、リカバリ時に心血管機能を改善するために用いた介入のそれぞれの効果を調べることができます。私たちと他の人が心血管1、肺2、神経3、胃腸4、肝5、6腎、副腎7および血液8システムにおける効果に関する新生児仮死の研究の経験と知見を報告している。それは連続的なデータの測定値に基づいて情報を含む心血管機能を理解することが重要ですが、それは技術的に困難であるなどのげっ歯類やモルモットなどの手術器具の小型動物に不可能ではない。このような超音波検査およびリアルタイムイメージングなどの技術の最近の進歩は、しかし、これらの茶のいくつかを克服することができるllenges。それにもかかわらず、大型動物は、実験期間中の血漿および組織サンプルを含む生物学的サンプルの同時収集が可能になります。この付加的な生物学的サンプリングは、低酸素および再酸素化の病態生理学や薬理学の理解...

新生児仮死の新型モデル

A Swine Model of Neonatal Asphyxia

仮死に関連するものとして、毎年100万人以上の新生児は、世界中で死ぬ。窒息した新生児は、一般的に低血圧、血流障害、低酸素性虚血性脳症、肺高血圧症、vasculopathic腸炎、腎不全、血栓塞栓性合併症を含む多臓器不全を持っている。動物モデルは、私たちは新生児仮死の病態生理学や薬理学の理解を助けるために開発されています。げっ歯類と新生児の子羊と比較して、生まれたばかりの子豚は、貴重なモデルであることが証明されています。生まれたばかりの子豚は、36から38週と同様の開発を含め、いくつかの利点があり、動物の計測とモニタリングを可能との交絡変数を制御匹敵するボディシステム、大規模なボディサイズ（出生時〜1.5〜2キロ）を持つヒトの胎児低酸素症および血行動態撹乱。 我々はここで新生児仮死をシミュレートする実験プロトコルを説明し、私たちはの体系を調べることができますマイクや地域の血行動態の変化窒息及び再酸素化プロセスの間だけでなく、介入のそれぞれの効果。さらに、このモデルは多臓器不全または機能不全同時に、様々な身体のシステムとの相互作用を研究することの利点を持っています。実験モデルは、機械換気、血管（動脈、中心静脈）アクセスの設立を可能にするために生まれたばかりの子豚の外科手術用器具類（1-3、日齢および1.5〜2.5キロの重量混合された品種）を含む非生存の手順ですと主肺、総頸動脈、上腸間膜と左腎動脈を含む様々な動脈にわたる血管内の圧力と血流の連続モニタリング用カテーテルとフロープローブ（トランソニック株式会社）の配置。血行動態パラメータと正常な血液ガスのZ &lt;10％の変動によって定義されるように30〜60分間安定した後、これらの外科的にインストルメントされた豚を使用して、我々は実験プロトコルを開始normocapnic肺胞低酸素症を介して誘導され、重篤な低酸素血症の。子豚は30〜40％の動脈血酸素飽和度を目指して、2時間窒素ガスの吸入濃度を増加させることにより10〜15％酸素で換気される。低酸素血症の程度は、この重要な臓器への血流低下と重篤な代謝性アシドーシスの臨床仮死、全身性低血圧および心原性ショックを生成します。低酸素症は0.5時間、100％酸素とその後3.5時間で21％の酸素と酸素化が続いている。薬理学的介入は、追って紹介し、その効果は盲検、無作為化されたブロックの方法で調べることができます。

大型動物モデルは、新生児仮死の生理学や薬理学の試験で良い並進値を持っています。生まれたばかりの子豚を使用して、我々は全身の血行動態および地域的、生化学的および病理学的経路と相関を持つ酸素の輸送を研究の利点を持っている新生児仮死をシミュレートするための実験プロトコルを開発しています。

世界中で、毎年100万人以上の新生児が窒息に関連して死亡しています。窒息した新生児は一般的に、低血圧を含む多臓器不全を呈します。

本実験の全体的な目的は、窒息および再酸素化の過程で起こる全身的および局所的な血行動態の変化と、適用可能な介入によるそれぞれの影響を検討することである。まず、低酸素状態の誘導およびモニタリングを行うため、血管、気管、頸動脈、腸間膜、腎臓、および肺にカテーテルを留置する外科的手術を動物に施す。次に、肺胞低酸素状態を誘導し、これにより重度の低酸素血症を引き起こさせ、動物に臨床的な窒息状態を誘発させる。最後に、2時間の低酸素処理後、動物に100%酸素を30分間、次に21%酸素を3.5時間供給して再酸素化を行い、低酸素状態の新生児の蘇生をシミュレートして低酸素プロセスを急激に終了させます。この方法は、2時間の深刻な低酸素状態に反応して起こる心原性ショック、低血圧、および重度の代謝性アシドーシスの進行的な発現をモニタリングするために使用できます。この手法は臨床現場での窒息状態を非常に密接にシミュレートしているため、新生児窒息の治療への応用が期待でき、収集されたデータに大きなトランスレーショナルな価値を与えます。一般的に、この手法に不慣れな方は、外科的手技の技術的な困難さと、低酸素再酸素化操作を行うために必要な医学的知識により、習得に苦労します。ビデオでは、David Bacon博士が、神経科学研究室の大学院生であるRich Dip Gill博士と共に、この手順を実演します。ここで示すプロトコルは非生存手術です。パルスオキシメーターおよび心肺モニターを用いて、麻酔下にある新生子豚の酸素飽和度とバイタルサインをそれぞれモニタリングします。加温ブランケットと放射温熱器を用いて、直腸温度を 38 から 40 °C に維持します。血管カテーテルを留置するための準備として、2 から 3 cm の切開を行います。右鼠径部において、右大腿動脈を1cm、右大腿静脈を1cm剥離します。右大腿静脈カテーテル挿入のため、各血管に2 3 0の縫合糸をかけます。静脈の遠位端を結紮します。アーガイルカテーテルを15 centimetersまで挿入します。カテーテルを右心房に留置します。両方の紐を結び、右大腿動脈カテーテル挿入のためにカテーテルを固定します。動脈の遠位端を結紮します。近位側の紐を持ち上げて血流を停止させます。Argyleカテーテルを5cmまで挿入し、平均動脈圧の連続測定および採血を行うため、動脈カテーテルを腎下大動脈に留置します。次に、両方の糸を結んでカテーテルを固定し、皮膚を閉じる。人工呼吸の準備として、頸部に2〜3 cmの長い水平切開を入れる。気管を1 cmほど剥離・露出させた後、気管の周囲に2本の糸をかける。次に、3.0の気管内チューブを気管に1 cmまで挿入します。チューブを人工呼吸器に接続し、機械的人工呼吸を開始します。1.0の紐で結び、気管内チューブを固定します。総頸動脈を解剖して露出させた後、血管を2 RB transit time 超音波血流プローブで囲み、血流を継続的に測定します。動物に追加麻酔を投与した後、動物を右側臥位にし、肋骨下側腹部を大きく切開して、筋肉層を慎重に解剖します。その後、血管の操作とリンパ管への損傷を最小限に抑えながら、腹部大動脈を露出させます。次に、上腸間膜動脈を0.5〜1 cmほど剥離し、そこに3 SBのTransonic血流プローブを装着します。続いて、左腎動脈を0.5〜1 cmほど剥離し、2 SBのTransonic血流プローブを装着します。その後、皮膚を閉鎖し、必要に応じて粘着テープを用いて血流プローブを固定します。子豚に追加麻酔を投与し、左第4肋間から開胸した後、歯科用綿棒を使用して左肺を押し下げ、必要に応じて酸素量を増やします。肺動脈カテーテルと血流プローブの設置は、本実験手順において最も困難な部分ですが、動脈管の結紮は、心拍出量の代替として肺動脈血流を用いるために重要です。したがって、以下の手順に細心の注意を払うことで、臨床的な低酸素状態をより正確にシミュレーションすることが可能になります。次に心膜を開きます。大動脈から肺動脈に走行する動脈管を確認してください。動脈管の起始部に太い3-0シルク糸で結紮を施し、結紮することができます。次に、主肺動脈を遊離させ、太い0番のタイを用いて血管スリングを動脈の下に通します。その後、動脈の根元で5-0プロリン縫合糸を用い、肺動脈カテーテル留置のためのパーストリングを作成します。次に、先端から1 cm未満の位置に3つのサイドホールがある20Gアンギオカテーテルを用意し、パーストリングを通して最大1 cmまで挿入します。次に、カテーテルから静脈血がスムーズに流れているかを確認します。カテーテルを圧力トランスデューサーに接続し、肺動脈圧と波形を確認します。続いて、パースストリング（絞り縫い）を締め、肺動脈カテーテルを固定します。次に、主肺動脈の周囲にSBトランスソニック血流プローブを配置します。最後に、最適な信号伝達を可能にするために血流プローブと動脈の間に超音波用ジェルを塗布し、創部を生理食塩水で湿らせたガーゼで覆います。吸入窒素ガスの濃度を上げることで、吸入酸素濃度を12%まで低下させ、低酸素状態を誘発します。次に、吸入酸素濃度を10から15%の間で調整し、動脈血酸素分圧を20から40 mmHg、動脈血酸素飽和度を30から40%に2時間維持します。続いて、動脈血ガス分析を行い、動脈血二酸化炭素分圧を評価して、それに応じて人工呼吸器の回数を調整します。その後、総頸動脈、上腸間膜動脈、および左腎動脈における血流の変化を継続的にモニタリングします。低酸素状態の2時間目に、低酸素ストレスを増大させ、心拍出量をベースラインの30～40%まで、平均動脈圧を30～35 mmHgまで、そして動脈血pHを6.95～7.05まで、定常的に低下させます。窒素ガスを停止し、純酸素の供給を継続することで、吸入酸素濃度を急激に100%まで上昇させます。心拍出量、平均動脈圧、およびその他の血行動態パラメータが劇的に回復することを確認してください。この期間の後、さらに30分間、100%酸素による蘇生を継続します。その後、吸入酸素濃度を速やかに21%まで下げます。新生子豚において低酸素状態の最初の1時間に低酸素血症を誘導すると、心拍出量または肺動脈血流がベースラインの130%から140%まで増加します。通常、心拍出量は低酸素状態の開始後30分から60分の間に代償作用のピークに達します。低酸素状態において心拍数の増加も観察されます。さらに血流の中心化が進み、その結果、腸間膜および腎臓への灌流が減少します。同時に、低酸素状態の2時間目には、総頸動脈血流の維持または増加が観察されます。心拍出量は持続的に減少し、低血圧が進行し、不整脈を伴うか、あるいは伴わずに心拍数が低下します。また、この最後の図に見られるように、低酸素状態は肺動脈圧の上昇を伴う肺高血圧を誘発します。このビデオを視聴することで、新生子豚における全身および局所の血行動態の状態を継続的にモニタリングおよび測定する方法について、十分な理解が得られたはずです。この手法に習熟し、手順通りに適切に実施すれば、75分で完了させることができます。また、大脳皮質にフリーラジカルセンサーを配置するなどの他の手法を用いることで、「低酸素性虚血性脳症におけるフリーラジカル生成の役割は何か」といった追加の疑問を解明することが可能です。

Research

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Medicine

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