Method Article

Een Model klinisch relevante Hypoxie bij mensen simuleren

DOI:

10.3791/54933

⸱

December 22nd, 2016

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Anaesthesiology and Intensive Care Medicine, University Hospital of Bonn, 2Institute of Clinical Chemistry and Clinical Pharmacology, University of Bonn, 3Institute for Terrestrial and Aquatic Wildlife Research, University of Veterinary Medicine Hannover, 4Institute of Physiology 2, University of Bonn

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hypoxie simulatie bij de mens is meestal uitgevoerd door het inademen van hypoxie gasmengsels. Voor deze studie werden apneu duikers gebruikt om dynamische hypoxie bij de mens simuleert. Bovendien, fysiologische veranderingen in desaturatie en re-verzadigingskinetiek werden geëvalueerd met niet-invasieve instrumenten zoals Near-Infrared-Spectroscopie (NIRS) en perifere zuurstof verzadiging (SpO 2).

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In case of apnea, arterial partial pressure of oxygen (pO2) decreases, while partial pressure of carbon dioxide (pCO2) increases. To avoid damage to hypoxia sensitive organs such as the brain, compensatory circulatory mechanisms help to maintain an adequate oxygen supply. This is mainly achieved by increased cerebral blood flow. Intermittent hypoxia is a commonly seen phenomenon in patients with obstructive sleep apnea. Acute airway obstruction can also result in hypoxia and hypercapnia. Until now, no adequate model has been established to simulate these dynamics in humans. Previous investigations focusing on human hypoxia used inhaled hypoxic gas mixtures. However, the resulting hypoxia was combined with hyperventilation and is therefore more representative of high altitude environments than of apnea. Furthermore, the transferability of previously performed animal experiments to humans is limited and the pathophysiological background of apnea induced physiological changes is poorly understood. In this study, healthy human apneic divers were utilized to mimic clinically relevant hypoxia and hypercapnia during apnea. Additionally, pulse-oximetry and Near Infrared Spectroscopy (NIRS) were used to evaluate changes in cerebral and peripheral oxygen saturation before, during, and after apnea.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Klinisch relevante acute hypoxie en gelijktijdige hypercapnie wordt meestal gezien bij patiënten met obstructieve slaapapneusyndroom (OSAS), acute luchtwegobstructie of tijdens reanimatie. Grote beperkingen op het gebied van OSAS en andere hypoxemie omvatten de beperkte overdraagbare kennis over de pathofysiologie afkomstig van dierstudies en menselijke modellen onbestaande 1. Hypoxie bij mensen na te bootsen, zijn hypoxische gasmengsels dusver gebruikt 2-7. Echter, deze voorwaarden representatiever grote hoogte omgeving dan klinische situaties waarin hypoxie in het algemeen gepaard gaat met hypercapnia. Weefsel oxygenatie ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ethiek statement
Alle procedures uitgevoerd in studies met mensen deelnemers waren in overeenstemming met de ethische normen van de Verklaring van Helsinki 1964 en de latere wijzigingen. Het ontwerp van deze studie werd goedgekeurd door de lokale ethische commissie van het Universitair Ziekenhuis van Bonn, Duitsland.

LET OP: Zorg ervoor dat de onderwerpen zijn in goede en gezonde conditie, vrij van bloeddrukverlagende medicijnen en ten minste 24 uur gratis catecholamine inducerende middelen zoals cafeïne of gelijk stoffen.

1. Voorbereiding van de proefpersoon

  1. Reinig de huid van het voorhoofd met 70% alcohol om de hui....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Figuur 1 toont gelijktijdige opnames van SpO 2 en NIRS-waarden (NIRS cerebraal en NIRS weefsel) tijdens apneu bij één patiënt. Totale apneu tijd was 363 sec. Naar aanleiding van apneu NIRS en SpO 2 waarden bleef stabiel gedurende ongeveer 140 sec. Een daling van de SpO 2 werd ontdekt na 204 sec door perifere SpO 2, terwijl een daling van NIRS cerebrale werd ontdekt na 238 sec. De laagst gemeten .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De totale apneu tijd wordt vooral veroorzaakt door longkanker grootte en het zuurstofverbruik per minuut en beïnvloed door het vermogen van een individu om de ademhaling reflex, veroorzaakt door het verhogen van pCO 2 of verlagen pO 2 te weerstaan. Apneu duikers zijn opgeleid om hun adem-hold duur te maximaliseren en worden gebruikt om dit te doen in maximale inspiratie. Daarom is de tijd totdat hypoxie detecteerbaar verschilt tussen individuen en afhankelijk van de fysieke conditie en training sta.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Special thanks to all volunteers who participated in the original study. The work of L. Eichhorn was supported through a scholarship of the Else-Kröner-Fresenius Foundation. The authors would like to thank Springer, Part of Springer Science+Business Media, for copyright clearance (License Number 3894660871180) and the kind permission of reusing previously published data.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
SpO2Dräger Medical AG&CO.KGSHP ACC MCABLE-Masimo Setperipheral SpO2-Monitoring
Non Invasive Blood Pressure (NIBP)Dräger Medical AG&CO.KGNIBP cuff M+,  MP00916 
Electrocardiographic (ECG)  Dräger Medical AG&CO.KGInfinity M540 MonitorECG monitoring
Docking stationDräger Medical AG&CO.KGM500 Docking Stationconnection of M540 to laptop
NIRSNONIN Medical’s EQUANOXModel 7600 Regional Oximeter Systemmeasuring of cerebral and  tissue oxygenation
NIRS diodesEQUANOX Advance SensorModel 8004CAsuited for measuring cerebral and somatic oxygen-saturation
Laptop 
DataGrabberDräger Medical AG&CO.KGDataGrabber v2005.10.16software to synchronize M540 with laptop
eVisionNonin Medical. Inc.Version 1.3.0.0software to synchronize NONIN with laptop

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Drager, L. F., Polotsky, V. Y., O'Donnell, C. P., Cravo, S. L., Lorenzi-Filho, G., Machado, B. H. Translational approaches to understanding metabolic dysfunction and cardiovascular consequences of obstructive sleep apnea. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 309 (7), 1101-1111 (2015).
  2. Shah, N., Trivedi, N. K., Clack, S. L., Shah, M., Shah, P. P., Barker, S.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Apnea Induced HypoxiaCerebral Blood FlowNear Infrared SpectroscopyPeripheral Oxygen SaturationPulse Oximetry MonitoringIntermittent Hypoxia ModelHuman Apneic DiversBlood Flow RedistributionOxygen Desaturation AnalysisHypercapnia Simulation

Related Articles