돼지의 겨드랑이 접합 출혈에 대한 새로운 하이브리드 정량 평가 모델

요약

이 연구는 돼지의 겨드랑이 접합 출혈에 대한 하이브리드 정량적 모델을 제시하여 병원 전 지혈 중재 평가를 강화합니다.

초록

이 연구에서는 돼지의 상지 접합 출혈을 시뮬레이션하기 위한 하이브리드 정량적 모델을 개발하고 검증하여 병원 전 지혈 제품의 개발을 촉진하는 것을 목표로 했습니다. 건강한 8개월 된 수컷 요크셔 돼지 12마리를 활용하여 지혈 효능을 평가하기 위한 돼지 겨드랑이 동맥 손상 모델의 타당성을 입증했습니다. 동물을 세 그룹으로 나누어 용적 조절 출혈(VCH)을 겪게 했는데, 이는 서로 다른 속도로 혈액을 빼냄으로써 I-III급 출혈성 쇼크를 모방했습니다. 후속 외부 압축은 기계 팔과 팽창식 지혈 풍선으로 구성된 새로운 장치를 사용하여 적용되어 혈전 형성을 향상시키기 위해 압력을 제어했습니다. 심박수 및 혈압을 포함한 혈역학적 매개변수를 지속적으로 모니터링하여 조절된 출혈 및 외부 압박이 생리적 반응에 미치는 영향을 강조했습니다. 연구 결과는 VCH와 표적 외부 압박의 조합이 겨드랑이 동맥 손상의 임상 시나리오를 효과적으로 시뮬레이션하여 통제되고 표준화된 방식으로 지혈 중재를 테스트하기 위한 귀중한 모델을 제공한다는 것을 시사합니다. 이 연구는 접합 출혈을 관리하기 위한 새로운 지혈제 및 장치의 개발 및 평가를 촉진하는 데 있어 모델의 잠재력을 강조합니다.

서론

특히 전통적인 지혈대를 적용할 수 없는 접합 부위에서 외상성 출혈의 관리는 군사 및 민간 외상 치료 모두에서 상당한 도전을 제시합니다. 복잡한 혈관 해부학적 구조를 특징으로 하는 겨드랑이 및 사타구니 부위와 같은 부위의 출혈을 효과적으로 조절하는 것은 생존에 매우 중요합니다. 겨드랑이 동맥 손상은 상지 접합 부위에서 대량 출혈의 주요 원인입니다¹. 드레싱의 패킹 및 외부 압축은 병원 전 응급 출혈 통제의 핵심 단계입니다. 새로운 지혈 드레싱의 발전으로 지혈 효율이 크게 향상되었습니다. 그러나 초기 단계의 효과적인 지혈을 위해서는 외부 압박이 필수적입니다 ^2,3. 이 연구는 병원 전 지혈 중재를 발전시키는 것을 목표로 상지 접합 출혈을 시뮬레이션하기 위해 돼지 모델을 사용하는 새로운 하이브리드 정량적 평가 모델을 소개합니다.

접합부 부상은 종종 지속적이고 직접적인 수동 압박을 필요로 하는데, 제한된 인원과 예측할 수 없는 상황으로 인해 병원 전 환경에서 이를 달성하기가 어렵습니다⁴. 이 기술을 개발하게 된 이유는 접합 출혈을 조절하는 기존 방법의 한계에 있습니다. 제안된 하이브리드 정량적 평가 모델은 대체 기술에 비해 뚜렷한 이점이 있습니다. 인간의 생리학을 밀접하게 모방한 돼지 모델을 사용함으로써, 이 연구는 관류된 사체 모델⁵에 비해 더 신뢰할 수 있고 번역 가능한 결과를 제공할 수 있다.

돼지 모델은 인간과 생리학적, 해부학적으로 유사하기 때문에 혈관 외상 연구에 광범위하게 활용되고 있으며, 지혈제 및 기술을 평가하는 데 이상적입니다 ^6,7. 이 연구의 프로토콜은 겨드랑이 동맥 손상의 임상 시나리오를 정확하게 모방하기 위해 체적 조절 출혈(VCH)과 외부 기계적 압박을 꼼꼼하게 결합하여 접합 출혈 시나리오에서 신뢰할 수 있는 지혈 방법에 대한 긴급한 요구를 해결합니다.

초음파의 통합은 출혈 조절 기술의 정밀도를 향상시키고 이미지 해석을 용이하게 하여 현대 외상 치료의 학제적 특성을 강조합니다. 기계적 외부 압축 장치의 개발은 수동 압박 및 기존의 지혈 방법에 대한 유망한 대안을 제공하는 중요한 발전을 나타냅니다. 이 연구는 접합 영역에서 효과적인 지혈에 필요한 최적의 압력을 결정하는 것을 목표로 하며, 잠재적으로 외상 치료 문헌의 상당한 격차를 메울 수 있습니다.

프로토콜

모든 실험 절차는 동물 사용의 감소, 개선 및 대체를 옹호하는 3R 윤리 지침을 준수하여 육군 의과대학(AMUWEC20201513)의 실험실 동물 복지 및 윤리 위원회의 승인을 받았습니다. 총 12마리의 건강한 8개월 된 수컷 요크셔 돼지(49-56kg)를 동물 모델로 선택하고 3개 그룹(n=4/그룹)으로 무작위 배정했습니다. 요크셔 돼지의 무게와 해부학적 구조는 인간과 유사하여 생물 의학 연구에 적합합니다.

1. 수술 준비

참고: 일반적인 실험은 120분 동안 진행되며 수술 준비에 30분이 소요됩니다. 그 다음에는 T0, T10, T20, T30, T40, T50, T60, T70, T80 및 T90으로 구체적으로 정의된 10분 간격의 이벤트 시퀀스가 이어지며 프로세스 전반에 걸쳐 세심한 타이밍을 보장합니다. 수술 설정 후 프로토콜에는 (VCH)에 20분, 외부 압박 적용에 40분이 포함됩니다. 실험은 중재의 결과를 평가하기 위한 후속 모니터링에 30분이 할당되어 마무리됩니다(그림 1).

1. 동물 준비
   1. 본 시설에 도착한 후, 각 돼지는 온도 24°C, 습도 60%의 별도 방에 사육합니다. 메스꺼움, 구토 및 흡인을 방지하기 위해 수술 전 12시간 동안 돼지를 빨리 말리십시오(음식은 삼가지만 물만 섭취).
2. 수술 당일 준비 사항
   1. 목의 측면 부위에 케타민(20mg/kg)과 아트로핀(0.01mg/kg)을 근육 주사하여 돼지를 미리 투여합니다. 턱 톤과 페달 및 안구 반사 반응으로 마취 수준을 평가합니다.
      참고: 우리의 경험에 비추어 볼 때, 투여된 마취제는 동물을 진정시키기에 충분하며 아트로핀을 사용하면 과도한 타액 분비를 예방할 수 있습니다. 그러나 동물을 사육장에서 수술실로 옮기는 데 걸리는 시간이 너무 길면 추가 용량의 케타민(20mg/kg)을 안전하게 주입할 수 있습니다. 승인된 IACUC 프로토콜에 따라 동물을 진정시킵니다.
   2. 진정제를 투여한 동물을 수술실로 옮기고 누운 자세로 팔다리를 수술대에 고정합니다. 수술대를 멸균 방식으로 드레이프하고 따뜻한 담요를 덮으십시오.
   3. 정맥 주사 바늘로 귓잎을 뚫습니다. 내주 바늘에 60인치 연장선을 연결하고 다른 쪽 끝을 마이크로 펌프에 연결합니다. 전신 마취를 유도하고 펜타닐(4μg/kg/h), 미다졸람(0.05mg/kg/h) 및 프로포폴(10mg/kg/h)을 지속적으로 주입하여 유지합니다.
3. 기관절개술 절차
   1. 포비돈-요오드 스크럽과 알코올로 최소 3회 교대로 문질러 목 부위를 소독합니다.
   2. 절개를 하기 전에 턱 톤과 페달 반사를 통해 마취 깊이를 평가하여 적절한 마취를 보장합니다. 메스를 사용하여 갑상선 연골에서 매뉴브리움까지 8cm 길이의 피부를 절개합니다.
   3. 뭉툭한 수술용 가위를 사용하여 두 흉골 근육의 내측 표면을 따라 절개하고 박리를 깊게 하고 기관을 1cm 절개합니다.
   4. 돼지의 크기에 따라 적절한 크기의 기관절개관(7mm-10mm)을 삽입하고 반대쪽을 인공호흡기에 연결합니다.
      참고: 이 모델에서, 동물들은 궁극적으로 인도적으로 안락사됩니다. 돼지의 삽관 절차는 비교적 복잡하고 시간이 많이 걸립니다. 수술 시간을 절약하고 동물이 겪는 통증을 줄이기 위해 마취 유도 전 삽관보다 마취 후 신속한 기관절개술을 선택했습니다.
4. 기계적 환기
   1. 인공호흡기를 일회 호흡량 8mL/kg, 호흡수 분당 20회, FiO₂ 30%의 간헐적 양압 환기 모드로 설정합니다. PCO₂ 를 35-45mmHg 사이로 유지하도록 인공호흡기를 조정합니다. 인공호흡기 설정을 조정하여 중요한 매개변수를 유지하고 ETCO₂ 및 SPO₂ 가 적절한 범위 내에 있는지 확인합니다.
5. 좌측 경동맥 및 경정맥 캐뉼레이션(Left carotid artery and jugular vein cannulation)
   1. 좌측 경동맥의 캐뉼레이션을 위해 절단 기술을 사용하며, 절차를 위해 최소 2명의 작업자가 필요합니다.
   2. 마이크로 가위, 바늘이 있는 봉합사, 18G 바늘, 튜브, 주입기가 있는 5 프렌치 카테터 덮개 및 Seldinger 가이드 와이어를 포함하여 캐뉼레이션에 중요한 도구의 가용성을 확인하십시오.
   3. 기관절개술 중 절개를 사용하여 흉골근 측면의 조직을 절개하여 왼쪽 경동맥을 주변 근막으로부터 분리합니다.
   4. 비흡수성 실크 봉합사를 사용하여 천자 전에 왼쪽 경동맥의 고립된 부분을 감싸십시오.
   5. 실크 봉합사를 사용하여 한 손으로는 동맥을 들어 올리고 다른 손으로는 바늘로 동맥을 뚫습니다. 바늘 배치의 정확성을 확인하려면 바늘을 통해 5mL의 0.9% NaCl 용액을 투여하고 동맥벽 확장을 관찰합니다. 바늘의 올바른 위치를 확인한 후 바늘을 집어넣는 동시에 튜브를 통해 가이드 와이어를 전진시킵니다.
   6. 튜브를 추출한 다음 와이어를 통해 안내되는 흡입기를 사용하여 피복 삽입을 진행합니다. 삽입 후에는 도입부와 와이어를 모두 제거했는지 확인하십시오. 3-0 실크로 부착 된 플랜지를 봉합하여 칼집을 피부에 고정합니다.
   7. 동일한 기술을 사용하여 왼쪽 경정맥을 노출시키고 캐뉼레이션합니다.
6. 우측 경동맥 및 경정맥 캐뉼레이션(right carotid artery and jugular vein cannulation)
   1. 우측 경동맥과 경정맥의 분리를 위해 반대쪽 흉골근에 인접한 측면 박리를 수행합니다.
   2. 이중 포트가 있는 7.0 Fr 중심 정맥 카테터를 오른쪽 경정맥에 삽입하고 중심 정맥압 측정을 위해 변환기 시스템을 즉시 연결합니다.
      참고: 카테터 크기는 돼지 크기에 따라 다를 수 있습니다.
   3. 젖산 링거 용액(7mL/kg/h)을 중심선의 한 포트에 연결하고 다른 포트를 통해 유지 식염수 주입(5mL/kg/h)을 투여하여 카테터 폐색의 위험을 완화합니다.
   4. 서미스터가 장착된 4.0 Fr 동맥 카테터를 오른쪽 경동맥에 삽입하여 심장 모니터에 연결하는 동시에 모니터의 정맥 측정 장치를 중심 정맥 변환기에 연결합니다.
   5. 정맥 및 동맥 변환기를 모두 0으로 보정하여 중간 겨드랑이 라인을 참조합니다.
   6. 보온 담요를 사용하여 동물의 체온을 37°C -39°C 이내로 유지하고 동맥 카테터 끝에 있는 서미스터로 체온 모니터링을 용이하게 합니다.
   7. 이완기 및 수축기 수치에 평균 동맥압을 추가합니다.

2. 용적 조절 출혈

1. 요약된 프로토콜에 따라 T0는 초기 30분의 수술 준비 기간 직후 VCH의 시작을 표시합니다. 20분 동안 각 그룹의 특정 평균 속도(그룹 I의 경우 0.33mL/kg/분, 그룹 II의 경우 0.67mL/kg/분, 그룹 III의 경우 1mL/kg/분)로 왼쪽 경정맥에서 혈액을 추출하여 출혈성 쇼크를 시작하기 위해 T0에서 수집된 기준선 데이터를 사용합니다.
2. T20은 VCH 단계의 종료를 의미합니다. 이 시점에서 그룹 I, II 및 III가 총 혈액량(TBV)에 대해 각각 10%, 20% 및 30%의 출혈 수치에 도달하는지 확인합니다.
3. 70 mL / kg ^1,2,3의 추정 혈액량 매개 변수를 사용하여 수동 계산을 통해 mL로 표시되는 돼지의 TBV를 결정하십시오. 혈액 회수 과정에서 특정 평균 속도를 유지하는 것이 필수적입니다.

3. 겨드랑이 동맥 손상

1. 포비돈-요오드 스크럽과 알코올로 최소 3회씩 번갈아 문질러 겨드랑이를 소독합니다.
2. 초음파 검사를 사용하여 겨드랑이 동맥의 표면 투영을 매핑하고, 겨드랑이 포사 내의 동맥, 정맥 및 신경 구조를 구별하기 위해 도플러 초음파를 활용합니다. 프로브를 가슴근 위의 진피층에 수직으로 정렬하여 겨드랑이 동맥의 정확한 해부학적 국소화를 가능하게 합니다.
3. 10cm 호 모양의 절개 부위를 초음파 영상을 통해 확립된 해부학적 랜드마크를 기반으로 한 수술 입구로 표시합니다(그림 2A). 겨드랑이 동맥 내강은 무반향이며, 벽은 둥글고 과반향 구조로 나타나며 과반향 상완신경총으로 둘러싸여 있습니다.
4. 프로브에 약 20N의 힘을 가하고 초음파 프로브로 압축 시 정맥이 폐색되는 것을 확인합니다. 겨드랑이 수초(axillary sheath)는 신경혈관 다발을 둘러싸고 있는 과반향(hyperechoic), 선형 구조(linear structure)로 나타납니다(그림 2B).
5. 10cm 원호 모양의 절개 부위를 메스로 절개합니다. 절개 부위를 따라 피하 조직을 계속 절개하여 기저 구조를 노출시킵니다. 겨드랑이 초를 노출시키기 위해 표재성 및 깊은 가슴 근육을 부분적으로 제거합니다(그림 2C).
   참고: 돼지의 겨드랑이 동맥은 쇄골하 근육으로 덮여 있는 쇄골하 동맥에서 비롯됩니다. 깊은 가슴 근육의 위쪽 가장자리에 도달한 후, 그것은 표재성 근육과 깊은 가슴 근육 사이를 통과하여 상완 동맥으로 계속됩니다. 깊은 겨드랑이 초는 겨드랑이 동맥, 정맥 및 상완 신경총을 둘러싸고 있습니다.
6. 겨드랑이 동맥을 노출시키기 위해 마이크로 가위로 겨드랑이 수초를 둔기로 절개하고 동맥의 6cm 부분을 주변 정맥 및 상완신경총에서 분리합니다(그림 2D).
7. 분리 시, 혈관을 고정하기 위해 6cm 분절 주위에 두 개의 혈관 차단 밴드를 감습니다: 부상을 입기 전에 빨간색 밴드를 근위 끝에 놓고 녹색 밴드를 원위 끝에 놓습니다.
8. 두 개의 혈관 차단 밴드를 묶어 혈류를 일시적으로 차단합니다. 혈관 차단 밴드가 해제되면 혈관에서 혈액이 배출될 수 있으며, 이는 겨드랑이 동맥 손상으로 인한 통제되지 않는 출혈을 시뮬레이션할 수 있습니다.
9. 마이크로 가위를 사용하여 2mm 가로 절개를 만들며, 이는 혈관 둘레의 약 1/3이어야 합니다.
10. 겨드랑이 동맥의 절개 부위에 미리 무게가 실린 거즈(6cm x 8cm) 5장을 놓고 각 시트는 약 30mL의 혈액을 흡수할 수 있습니다. 혈관 차단 밴드가 모두 묶여 있는지 확인하고 혈류를 방해하기 위해 장력을 유지하십시오.

4. 외부 압축

1. 외부 압축 장치 사전 설정
   1. 기계 암을 수술대 측면에 부착합니다. 팽창식 지혈 풍선(그림 3)을 암 끝에 연결합니다.
      알림: 외부 압축 장치는 기계 팔, 팽창식 지혈 풍선 및 압력 측정 시스템의 세 부분으로 구성됩니다.
   2. 팽창식 지혈 풍선 표면의 중심점에서 유연한 필름 압력 센서를 고정하여 직접 압력을 측정합니다. 플렉시블 필름 압력 센서를 전선에 연결한 다음 와이어를 데이터 수집 카드에 연결합니다.
   3. 데이터 수집 카드를 단일 채널 신호 컨디셔닝 모듈에 연결하고 데이터 수집 소프트웨어에 연결합니다.
      참고: 압력 측정 시스템은 유연한 필름 압력 센서, 전선, 데이터 수집 카드, 단일 채널 신호 조정 변환 모듈(그림 4) 및 데이터 수집 소프트웨어로 구성됩니다.
   4. 설치 후 소프트웨어를 엽니다. Connected Device를 클릭하고 Single-Channel Option을 선택한 다음 샘플링 속도 메뉴에서 초당 1000 Data Points 를 선택합니다. 입력 채널의 경우 Band Display를 선택합니다. 출력 채널의 경우 출력 디스플레이를 선택합니다.
   5. 기록하기 전에 압력 측정 시스템이 0으로 보정되었는지 확인하십시오. 빨간색 원형 버튼을 클릭하여 녹음을 시작합니다.
2. 외부 압박을 시뮬레이션하려면 두 개의 혈관 차단 밴드를 해제한 직후 겨드랑이 상처에 있는 기계 팔을 목표로 합니다. 압력이 210mmHg에 도달할 때까지 국부 압축을 달성하기 위해 지혈 풍선을 수동으로 팽창시킵니다. 압력-시간 데이터와 출력을 에 기록합니다. CSV 형식으로 실시간 변환합니다.
   알림: 풍선을 수동으로 팽창시킨 후 소프트웨어 처리를 통해 정확한 압력을 얻을 수 있습니다. 압력은 0-300mmHg 범위에서 측정됩니다.amp링 속도 1000 샘플링 포인트/초/채널.
3. 국소 혈전이 형성될 수 있도록 외부 압박을 위해 40분 동안 기다립니다. 압축하는 동안 장치를 관찰하여 변위가 없는지 확인하십시오.
   참고: 이 실험에서 효과적인 압박은 동물 체중의 10% 미만의 압박 상태에서 출혈을 달성하는 것으로 정의되었습니다.
4. 외부 압축 후 빨간색 사각형 버튼을 클릭하여 데이터 수집을 중지합니다. 장치를 제거하고 거즈의 무게를 측정하여 압박 시 출혈량을 계산합니다(그림 5).

5. 후속 조치와 안락사

1. 장치를 제거한 후 30분 동안 동물을 모니터링하십시오.
2. 실험이 끝나면 펜타닐 >10 μg/kg/h, 프로포폴 >20 mg/kg/h 및 미다졸람 >0.1 mg/kg/h와 같은 더 높은 용량으로 마취 주입 속도를 높입니다. ECG가 심장 전기 활동을 나타내지 않고 호기말 CO2 장력이 0mmHg에 도달할 때까지 심장 모니터링을 계속합니다.
3. 침습적 동맥압 모니터링에서 박동류의 부재와 다른 활력 징후의 부재를 확인합니다.
   참고: IACUC 프로토콜에 설명된 승인된 안락사 절차를 따르십시오. 양측 개흉술과 같은 안락사의 확정적 방법도 시행해야 합니다.

결과

12마리의 동물 모두 실험이 끝날 때까지 살아남았습니다. 모든 통계 분석은 통계 분석 소프트웨어에 의해 처리되었습니다. 하이브리드 정량적 모델은 정량적 부피 조절 출혈 및 압박 하에서 일관된 출혈을 생성합니다. 도 6A에서, VCH 후 그룹 I, II, III의 평균 출혈량은 각각 354.2mL, 714.4mL, 1064.0mL로 TBV의 10%, 20%, 30%를 차지했다. 이러한 결과는 이 모델을 다양한 실험 설정에서 사용할 수 있음을 보여주며, VCH를 통해 정량적 출혈을 달성할 수 있습니다. 그림 6B 는 세 그룹 간에 압박 하의 출혈에 통계적으로 유의미한 차이가 없음을 보여줍니다(p > 0.05). 이러한 지속적인 출혈은 겨드랑이 동맥 둘레의 1/3에 해당하는 미세한 가위를 사용하여 겨드랑이 동맥을 약 2mm 절개하여 얻을 수 있습니다. 그림 6C에서, 실험 종료 시 그룹 I, II 및 III의 평균 총 혈액 손실은 각각 462.9mL, 893.0mL 및 1213.0mL였으며 각각 클래스 I, II 및 III급 출혈성 쇼크를 달성했습니다.

그림 7에 묘사된 데이터는 조절된 출혈이 혈역학적 매개변수에 미치는 영향을 설명하며, 유도된 쇼크에 대한 반응으로 모든 그룹에서 심박수가 현저하게 증가했음을 나타냅니다. 심박수의 증가는 외부 압박을 적용하는 동안 가장 두드러졌으며 제거 시 감소를 보였습니다. 심박수 상승의 정도는 채혈된 혈액량에 정비례했으며, 그룹 III가 가장 큰 증가를 보였고 그룹 II, 그룹 I이 그 뒤를 이었습니다. 이러한 경향은 심박수의 최대 편차(ΔHR = HR_peak - HR_baseline)에 의해 정량적으로 강조되며, 그룹 III가 유의하게 더 높은 변화를 기록했습니다(그룹 I: 11.28 ± 1.2bpm, 그룹 II: 30.08 ± 2.7bpm, 그룹 III: 106.80 ± 7.2bpm, p < 0.0001).

그림 1: 실험 설정 및 실험 일정. (A) 돼지를 사용한 실험 환경. (B) 실험 일정과 함께 수술 준비 단계. 시술 일정은 30분의 수술 준비 단계를 시작으로 120분 이상 소요되며, 10분마다 지정된 시간(T0에서 T90)이 이어지며, 여기서 용적 출혈 조절, 혈관 차단 밴드 견인 및 이완, 외부 압박 및 후속 모니터링과 같은 특정 조치가 취해집니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: 돼지의 겨드랑이 해부학적 구조의 초음파 유도 해부. (A) 겨드랑이 구조의 초음파 검사를 위한 프로브 배치, 외과적 진입을 위해 표시된 10cm 호 모양의 절개. (B) 6cm 깊이에서 겨드랑이 공간을 자세히 설명하는 초음파 이미지; (i) 초음파 해부학 및 (ii) 개정된 초음파 해부학. 선형 변환기는 부대칭면(parasagittal plane)을 향하고 있습니다. 겨드랑이 동맥(A)과 정맥(V)은 상완신경총(화살표), 심부 가슴 근육(DP) 및 표재성 가슴 근육(SP)과 함께 표시됩니다. (C) 겨드랑이 동맥의 돌출 경로를 따라 초기 절개. (D) 절개 후 겨드랑이 동맥 및 신경 혈관 다발이 노출되고 표재성 및 심부 가슴 근육이 부분적으로 절제된 경우. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3: 외부 압축 장치의 구성 요소. 팽창식 지혈 풍선. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4: 압력 측정 시스템. 전기 와이어를 통해 단일 채널 신호 컨디셔닝 변환 모듈에 연결된 유연한 필름 압력 센서를 포함한 압력 측정 시스템의 하드웨어 구성 요소. 그런 다음 모듈은 컴퓨터와 인터페이스하는 데이터 수집 카드에 연결됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 5: 거즈 포화도를 통한 압박 하의 출혈 평가. (A) 외부 압박 후 수술 상처에서 추출한 거즈. (B) 압박 하의 혈액 손실을 정량화하기 위해 사전 계량을 위해 정렬된 혈액에 적신 거즈. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 6: 출혈 및 체중 평가. (A) 세 가지 다른 그룹에 대한 총 혈액량(TBV)의 백분율로 부피 조절 혈액 손실을 나타내는 막대 그래프. (B) 그룹 간에 유의한 차이 없이 압박 하의 출혈을 보여주는 막대 그래프. (C) 3가지 종류의 출혈성 쇼크에 해당하는 실험 종료까지의 총 출혈량을 나타내는 막대 그래프. 왼쪽 Y축은 출혈을 나타내고 오른쪽 Y축은 TBV의 백분율을 나타냅니다. 각 그룹의 표본 크기는 N=6입니다. 모든 연속형 데이터는 평균 ± 표준 편차로 표현되었으며 유의성은 95% 신뢰 구간(C.I.s)으로 설정되었습니다. 반복 측정 ANOVA(One-way Analysis of Variance)를 사용하여 혈역학적 매개변수에 대한 출혈량의 영향을 확인했습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 7: 실험 중 혈류역학적 반응.(A-C)는 서로 다른 양의 혈액 채취를 받은 세 가지 실험 그룹에 해당합니다. 그래프는 시간 경과에 따른 심박수(빨간색 선), 수축기 혈압(파란색 선) 및 이완기 혈압(검은색 선)을 총 혈액량(TBV) 손실 비율(음영 영역)과 함께 추적합니다. 이 데이터는 출혈 시작(T0)부터 출혈 후 90분(T90)까지 심박수와 혈압의 시간적 진행을 보여줍니다. *는 각 시점의 혈역학적 매개변수가 각 그룹 내의 T0에 비해 통계적으로 유의한 차이가 있음을 나타냅니다(p<0.05). 모든 연속형 데이터는 평균 ± 표준 편차로 표현되었으며 유의성은 95% 신뢰 구간(C.I.s)으로 설정되었습니다. 반복 측정 ANOVA(One-way Analysis of Variance)를 사용하여 혈역학적 매개변수에 대한 출혈량의 영향을 확인했습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

토론

겨드랑이 동맥 손상은 상지 접합 부위에서 대량 출혈의 주요 원인입니다¹. 적극적인 출혈 조절을 위해 수동 압박, 거즈 탐포네이드, 지혈제는 전투 또는 병원 전 환경에서 일반적으로 사용되는 방법이다⁸. 압박만으로도 접합 출혈을 일시적으로 조절할 수 있지만, 견갑골의 유연성으로 인해 겨드랑이 동맥을 완전히 막지 못할 수 있습니다. 또한, 대부분의 국소 지혈제는 거즈와 멤브레인 시트의 형태로 되어 있어 출혈 부위를 제자리에 고정하기 위해 수동 압박이 필요하다⁹. 현재로서는 거즈 탐포네이드 또는 지혈제와 결합할 때 신뢰할 수 있는 압박을 확인한 관련 임상 연구는 없습니다. 이 연구는 돼지의 상지 접합 출혈에 대한 새로운 하이브리드 정량 평가 모델을 개발하여 병원 전 지혈 제품의 추가 개발이라는 이점을 제공합니다.

출혈성 쇼크 모델을 구성할 때 주요 과제는 높은 재현성과 표준화를 보장하면서 임상 시나리오를 정확하게 복제하는 것입니다¹⁰. 따라서 우리는 전통적인 출혈성 쇼크 모델에 비해 몇 가지 이점을 제공하는 하이브리드 정량적 평가 모델을 개발했습니다.

본 연구에서는 돼지 겨드랑이 동맥 손상 모델을 최초로 소개한다. 최근 간행물에서 대부분의 연구는 새로운 지혈제의 효능을 평가하기 위해 대퇴 동맥 손상 모델을 활용했습니다 11,12,13,14,15. 그러나 겨드랑이 동맥 손상 모델의 타당성을 설명하는 데는 제한된 주의를 기울였습니다. 이는 돼지 겨드랑이의 복잡한 해부학적 특징으로 인해 돼지의 겨드랑이 동맥 손상을 수행하는 것과 관련된 문제에 기인합니다. 의도하지 않은 부상이나 출혈을 최소화하기 위해 절제 전에 겨드랑이 동맥을 찾기 위해 초음파 유도 겨드랑이 접근법이 선호됩니다. 이 선택은 혈관이 표재성 가슴 근육과 깊은 가슴 근육 사이의 깊은 곳에 위치하고 겨드랑이 덮개로 둘러싸여 있기 때문에 이루어집니다. 한편, 또 다른 과제는 시각적 추정을 통해 모든 동물에서 일관된 2mm 횡방향 절개를 달성하는 것입니다.

혈관 차단 밴드는 손상된 겨드랑이 동맥(개방 동맥)의 혈류를 일시적으로 막는 견인력을 제공합니다. 현재의 연구 환경에서는 접합 출혈을 위한 새로운 지혈 물질을 개발할 때 중요한 문제에 직면하게 됩니다. 이러한 문제는 접합 부위의 깊고 좁은 상처에서 비롯되며, 이로 인해 혈류가 빠르고 가압됩니다. 이러한 역학은 지혈 물질이 계면 유체를 흡수하고 관리하는 능력을 크게 방해합니다. 다량의 출혈 상태에서는 고압의 빠르게 흐르는 혈액이 지혈제를 씻어내고 부적절하게 형성된 혈전을 파괴할 수 있기 때문에 이는 특히 해롭습니다. 이 연구는 가압된 혈류를 일시적으로 제어하는 두 개의 혈관 차단 밴드의 사용을 소개합니다. 이 전략을 사용하면 출혈을 관리하기 위한 외과적 개입 전에 활동성 출혈의 교란 효과 없이 지혈 물질의 효능을 평가할 수 있습니다.

실험의 압축 압력은 실험의 필요에 따라 특정 값으로 설정할 수 있으며 실험 전반에 걸쳐 비교적 안정적으로 유지될 수 있습니다. 탐포네이드 거즈에 조정 가능한 압력을 가하기 위해 외부 압축 장치를 사용하는 것은 접합 출혈 연구 분야에서 귀중한 발전입니다. 상지 접합 출혈의 구체적인 압박 압력은 아직 밝혀지지 않았습니다. 총상에 대한 사례 보고에 따르면, 복부 대동맥 및 접합 지혈대를 겨드랑이에 사용할 수 있지만, 필요한 압박 압력이 명확하게 명시되어 있지 않다¹⁶. Johnson 등⁵ 은 사타구니와 겨드랑이 부위에서 샘 연접 지혈대의 효과와 안전성을 확인했으며, 이는 겨드랑이 동맥의 폐색이 평균 739mmHg를 필요로 한다는 것을 나타냅니다. 2022년, Avital 등^[17 ]은 지혈 붕대가 반복적으로 고장난 후 21분 비행 중 겨드랑이 출혈을 제어하기 위해 수동 지압점 기술을 사용한 사례를 문서화했습니다. 이 사례 보고서는 압박점 기법이 겨드랑이 접합 부위의 출혈을 성공적으로 멈출 수 있으며 장기간 지속될 수 있음을 확인했습니다. 그러나 압력 가하는 것은 항공 의료 후송 의료진에 의해 수행되었으며, 장시간의 운동은 피로로 이어져 절차 전반에 걸쳐 일관된 압력을 유지하는 능력을 손상시켰습니다. 이 모델에서는 거즈 탐포네이드와 국소 압축이 동시에 사용되었습니다. 겨드랑이 동맥의 흐름을 완전히 차단하려고 하지는 않았지만 국소 지혈을 달성하기 위해 외부 압박과 결합된 거즈 탐포네이드 방법을 사용했습니다. 그 결과, 거즈 탐포네이드와 병용할 때 출혈을 효과적으로 멈추기 위해 210mmHg의 외부 압력만 필요했습니다. 또한 기계 팔을 사용하면 압력 지점에서 일정하고 변경되지 않은 압력을 보장하여 이러한 출혈 제어 전략의 효과를 높일 수 있습니다. 추가 연구를 위해 이 장치의 압축 압력은 탐포네이드 재료에 따라 조정 및 사용자 정의할 수 있습니다. 새로 개발된 다양한 압력에 필요한 지혈 드레싱의 효율성을 테스트해야 하는 경우 실험 설정에 맞게 압력을 조정할 수 있습니다. 예를 들어, 압력이 특정 값으로 설정된 경우 압박 하에서 지혈 및 출혈까지의 시간을 비교하여 어떤 지혈 드레싱이 더 효과적인지 결정할 수 있습니다.

클래스 I-III 쇼크는 VCH와 조절되지 않는 출혈을 결합하여 유도되었으며, 총 출혈을 필요한 범위로 조정하면서 겨드랑이 동맥 침투 손상의 임상 시나리오를 정확하게 시뮬레이션했습니다. 출혈성 쇼크 모델은 부피 조절, 압력 조절 및 비조절의 세 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 체적 제어 출혈성 쇼크 모델은 설정된 기간 동안 유효 순환량을 기준으로 특정 비율의 혈액을 방출하여 출혈성 쇼크 과정을 시뮬레이션합니다. 이 모델은 혈류역학(예: 보상 메커니즘)을 평가하는 데 장점이 있지만 혈압 변화(예: 저혈압)의 변화 정도를 제어하기는 어렵습니다. 느린 출혈 후 빠른 혈류량은 지속적인 출혈(전통적인 방법)보다 더 강렬한 생리적 반응(심박수, 혈청 젖산 및 필요한 소생액의 양)을 유도하고 출혈성 쇼크 과정을 보다 사실적으로 시뮬레이션하는 것으로 밝혀졌습니다. 조절되지 않는 출혈성 쇼크 모델을 확립하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 조절되지 않는 출혈성 쇼크의 일반적으로 사용되는 모델에는 간 또는 비장 파열 출혈 모델, 대동맥 및 대퇴 동맥 손상 출혈 모델 등이 있습니다 ^{18 , 19 , 20 , 21 , 22} . 이 출혈성 쇼크 모델은 외상 또는 심한 출혈이 있는 환자의 임상 상황과 매우 유사하며 특히 출혈성 쇼크의 수액 소생술 연구에 널리 사용됩니다. 이 연구에서는 10%, 20% 및 30% TBV의 대퇴 동맥에서 채혈하는 혈액과 기계 팔의 고정 압력 압박이 결합되어 I-III등급 출혈성 쇼크를 유발했습니다. 모델의 안정성을 보장하기 위해 전체 프로세스 동안 10분마다 혈류역학적 매개변수를 모니터링했습니다.

이 모델에는 조절되지 않는 출혈의 측면을 포함하여 몇 가지 중요한 제한 사항이 있습니다. 주요 제약은 겨드랑이 동맥에서 2mm 가로 절개에 필요한 정밀도입니다. 본 연구의 데이터는 압박 하의 출혈에 대한 좁은 표준 오차를 보여주지만, 절개 부위의 크기와 그에 따른 조절되지 않는 출혈의 변동성은 개인에 따라 시술을 수행할 때 증가할 수 있습니다. 또 다른 한계는 실험에 사용된 돼지의 마취 및 통증 관리입니다. 이 모델의 수술 준비 단계와 관련된 광범위한 수술 절차를 감안할 때 진통제 및 마취 깊이를 관리하는 것이 중요합니다. 통증의 징후를 면밀히 모니터링하고 기관절개술, 캐뉼레이션 및 겨드랑이 동맥 손상 중에 적절한 치료를 제공하는 것이 중요합니다.

결론
이 연구에서는 돼지의 상지 접합 출혈에 대한 새로운 하이브리드 정량 평가 모델을 도입하여 병원 전 지혈 제품 개발에서 상당한 진전을 이루었습니다. 돼지 겨드랑이 동맥 손상 모델을 혈관 차단 밴드 및 외부 압박 장치의 구현과 함께 사용하면 지혈 효능을 향상시키기 위해 일관되고 제어된 압력을 달성하는 것과 같은 접합 출혈 제어의 중요한 문제를 해결할 수 있습니다. 우리의 연구 결과는 기계 팔이 제공하는 일정한 힘에 의해 더욱 뒷받침되는 210mmHg의 정밀하게 제어된 외부 압력과 거즈 탐포네이드의 조합이 출혈을 효과적으로 멈춘다는 것을 보여줍니다. 이 접근 방식은 겨드랑이 동맥 손상을 관리하기 위한 실용적인 솔루션을 제공할 뿐만 아니라 다양한 지혈 드레싱을 위한 조절 가능한 압력 메커니즘에 대한 향후 연구를 위한 무대를 마련합니다. 이는 연구 결과의 임상적 타당성과 적용 가능성을 향상시킵니다. 이러한 결과는 특히 병원 전 단계 환경에서 인간 외상 치료를 개선할 수 있는 상당한 잠재력을 가지고 있습니다.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
데이터 수집 소프트웨어 MCC DAQami	Measurement Computing Corporation	4.2.1f0	직관적이고 효율적인 사용자 경험을 제공하도록 설계된 고급 데이터 수집 및 모니터링 소프트웨어로, 미국 매사추세츠주 노턴에 본사를 둔 Measurement Computing Corporation에서 개발했습니다.
DF9-40 플렉시블 필름 압력 센서	Chengke Electronics	500g	힘 측정이 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 유연한 필름 압력 센서
DuPont Wire, 데이터 수집 카드	J.X.CT	USB-1208LS	인터페이스 및 신호 처리 작업을 위한 DuPont 커넥터가 장착된 데이터 수집 카드
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