Een nieuw hybride kwantitatief evaluatiemodel voor okseljunctale bloeding bij varkens

Samenvatting

Deze studie presenteert een hybride kwantitatief model voor axillaire junctionele bloeding bij varkens, waardoor de evaluatie van hemostatische interventies vóór het ziekenhuis wordt verbeterd.

Samenvatting

In deze studie hebben we een hybride kwantitatief model ontwikkeld en gevalideerd voor het simuleren van junctionele bloedingen in de bovenste ledematen bij varkens, met als doel de ontwikkeling van pre-ziekenhuis hemostatische producten te bevorderen. Met behulp van 12 gezonde 8 maanden oude mannelijke Yorkshire-varkens hebben we de haalbaarheid aangetoond van een model voor beschadiging van de okselslagader bij varkens voor het evalueren van de hemostatische werkzaamheid. Dieren werden verdeeld in drie groepen om volumegecontroleerde bloeding (VCH) te ondergaan, waarbij klasse I-III hemorragische shock werd nagebootst door bloed met verschillende snelheden af te nemen. Daaropvolgende externe compressie werd toegepast met behulp van een nieuw apparaat bestaande uit een mechanische arm en een opblaasbare hemostatische ballon, waarbij gecontroleerde druk werd bereikt om de vorming van stolsels te verbeteren. Hemodynamische parameters, waaronder hartslag en bloeddruk, werden continu gecontroleerd, wat de impact van gecontroleerde bloeding en externe compressie op fysiologische reacties benadrukte. De bevindingen suggereren dat de combinatie van VCH met gerichte externe compressie effectief klinische scenario's van okselslagaderbeschadiging simuleert, wat een waardevol model biedt voor het testen van hemostatische interventies op een gecontroleerde, gestandaardiseerde manier. Deze studie onderstreept het potentieel van het model bij het vergemakkelijken van de ontwikkeling en evaluatie van nieuwe hemostatische middelen en apparaten voor de behandeling van junctionele bloedingen.

Inleiding

De behandeling van traumatische bloedingen, vooral in junctionele regio's waar traditionele tourniquets niet kunnen worden aangebracht, vormt een grote uitdaging in zowel militaire als civiele traumazorg. Effectieve controle van bloedingen in gebieden zoals de oksel en de liesstreek, gekenmerkt door een complexe vasculaire anatomie, is cruciaal om te overleven. Letsel aan de okselslagader is de belangrijkste oorzaak van massale bloeding op de junctionele plaats van de bovenste ledematen¹. Het verpakken van verbanden en het uitwendig comprimeren zijn de belangrijkste stappen bij de bestrijding van spoedbloedingen vóór het ziekenhuis. De vooruitgang van nieuwe hemostatische verbanden heeft de hemostatische efficiëntie aanzienlijk verbeterd. Externe compressie is echter essentieel voor effectieve hemostase in het vroege stadium ^2,3. Deze studie introduceert een nieuw hybride kwantitatief evaluatiemodel met behulp van een varkensmodel om junctionele bloeding van de bovenste ledematen te simuleren, met als doel pre-ziekenhuis hemostatische interventies te bevorderen.

Junctionele letsels vereisen vaak constante, directe handmatige druk, wat een uitdaging is om te bereiken in preklinische omgevingen vanwege beperkt personeel en onvoorspelbare omstandigheden⁴. De grondgedachte achter het ontwikkelen van deze techniek ligt in de beperkingen van bestaande methoden voor het beheersen van junctionele bloeding. Het voorgestelde hybride kwantitatieve evaluatiemodel heeft een duidelijk voordeel ten opzichte van alternatieve technieken. Door gebruik te maken van een varkensmodel, dat de menselijke fysiologie nauwkeurig nabootst, kan de studie betrouwbaardere en vertaalbaardere resultaten opleveren in vergelijking met een geperfuseerd kadavermodel⁵.

Varkensmodellen worden veel gebruikt in onderzoek naar vasculair trauma vanwege hun fysiologische en anatomische overeenkomsten met mensen, waardoor ze ideaal zijn voor het evalueren van hemostatische middelen en technieken ^6,7. Het protocol van de studie combineert nauwgezet volumegecontroleerde bloeding (VCH) met externe mechanische compressie om het klinische scenario van okselslagaderbeschadiging nauwkeurig na te bootsen, en zo tegemoet te komen aan de dringende behoefte aan betrouwbare hemostatische methoden in scenario's voor junctionele bloedingen.

De integratie van echografie verbetert de precisie van bloedingscontroletechnieken en vergemakkelijkt de interpretatie van het beeld, wat het interdisciplinaire karakter van moderne traumazorg benadrukt. De ontwikkeling van een mechanisch extern compressieapparaat markeert een belangrijke vooruitgang en biedt een veelbelovend alternatief voor handmatige compressie en traditionele hemostatische methoden. Dit onderzoek heeft tot doel de optimale druk te bepalen die nodig is voor effectieve hemostase in junctionele gebieden, waarmee mogelijk een aanzienlijke leemte in de literatuur over traumazorg wordt opgevuld.

Protocol

Alle experimentele procedures kregen goedkeuring van de Laboratory Animal Welfare and Ethics Committee van de Army Medical University (AMUWEC20201513), in overeenstemming met de ethische richtlijn 3V's, die pleit voor de vermindering, verfijning en vervanging van het gebruik van dieren. In totaal werden 12 gezonde 8 maanden oude (49-56 kg) mannelijke Yorkshire-varkens geselecteerd als diermodel en gerandomiseerd in drie groepen (n=4/groep). Het gewicht en de anatomische structuur van Yorkshire-varkens zijn vergelijkbaar met die van mensen, waardoor ze geschikt zijn voor biomedisch onderzoek.

1. Chirurgische voorbereiding

OPMERKING: Een typisch experiment duurt 120 minuten, beginnend met 30 minuten gewijd aan chirurgische voorbereiding. Dit wordt gevolgd door een opeenvolging van gebeurtenissen met tussenpozen van 10 minuten, specifiek gedefinieerd als T0, T10, T20, T30, T40, T50, T60, T70, T80 en T90, waardoor een nauwgezette timing gedurende het hele proces wordt gegarandeerd. Na de chirurgische opstelling omvat het protocol 20 minuten voor (VCH) en 40 minuten voor het toepassen van externe compressie. Het experiment wordt afgesloten met 30 minuten gereserveerd voor follow-up monitoring om de resultaten van de interventies te beoordelen (Figuur 1).

1. Voorbereiding van dieren
   1. Na aankomst in de faciliteit huisvest u elk varken in een aparte ruimte met een temperatuur van 24 °C en een luchtvochtigheid van 60%. Droog het varken snel (onthoud zich van voedsel, maar alleen op water) gedurende 12 uur voor de operatie om misselijkheid, braken en aspiratie te voorkomen.
2. Voorbereiding op de dag van de operatie
   1. Premedicatie voor het varken door intramusculaire injectie van ketamine (20 mg/kg) en atropine (0,01 mg/kg) in het laterale gebied van de nek. Beoordeel het niveau van anesthesie aan de hand van de kaaktoon en zowel pedaal- als ooglidreflexreacties.
      OPMERKING: Op basis van onze ervaring zijn de toegediende doses verdovingsmiddelen voldoende om het dier te verdoven en kan het gebruik van atropine overmatige speekselvloed voorkomen. Als de tijd die nodig is om het dier van de huisvesting naar de operatiekamer over te brengen echter te lang is, kunnen extra doses ketamine (20 mg/kg) veilig worden geïnjecteerd. Verdoven het dier in overeenstemming met het goedgekeurde IACUC-protocol.
   2. Breng het verdoofde dier over naar de operatiekamer en bevestig zijn ledemaat in rugligging aan een operatietafel. Drapeer de operatietafel steriel en rust hem uit met een warmhouddeken.
   3. Prik in de oorader met een intraveneuze verblijfsnaald. Bevestig een verlengkabel van 60 inch aan de verblijfsnaald en sluit het andere uiteinde aan op een micropomp. Induceer algemene anesthesie en onderhoud door continue infusie van fentanyl (4 μg/kg/u), midazolam (0,05 mg/kg/u) en propofol (10 mg/kg/u).
3. Tracheostomie procedure
   1. Desinfecteer de nek door minimaal 3 afwisselende rondes te schrobben met povidon-jodiumscrub en alcohol.
   2. Beoordeel voordat u de incisie maakt de diepte van de anesthesie door middel van kaaktoon en pedaalreflex om voldoende anesthesie te garanderen. Maak met behulp van een scalpel een longitudinale huidincisie van 8 cm van het schildklierkraakbeen tot het manubrium.
   3. Ontleed langs de mediale oppervlakken van de twee sternohyoïde spieren met behulp van een chirurgische schaar met stompe punt, verdiep de dissectie en maak een incisie van 1 cm in de luchtpijp.
   4. Plaats een tracheacanule van de juiste grootte (7 mm-10 mm) op basis van de grootte van het varken en sluit de andere kant aan op de ventilator.
      OPMERKING: In dit model worden de dieren uiteindelijk op humane wijze geëuthanaseerd. De intubatieprocedure voor varkens is relatief complex en tijdrovend. Om operatietijd te besparen en de pijn van de dieren te verminderen, hebben we gekozen voor een snelle tracheostomie na anesthesie in plaats van intubatie vóór anesthesie-inductie.
4. Mechanische ventilatie
   1. Zet de ventilator in de intermitterende overdrukventilatiemodus, met een ademvolume van 8 ml/kg, ademhalingsfrequentie van 20 ademhalingen per minuut en FiO₂ van 30%. Pas de ventilator aan om PCO₂ tussen 35-45 mmHg te behouden. Pas de instellingen van de ventilator aan om vitale parameters te behouden en zorg ervoor dat ETCO₂ en SPO₂ binnen het juiste bereik liggen.
5. Cannulatie van de linker halsslagader en halsader
   1. Gebruik voor de canulatie van de linker halsslagader de cut-down-techniek, waarbij minimaal twee operators nodig zijn voor de procedure.
   2. Zorg voor de beschikbaarheid van cruciale instrumenten voor canulatie, waaronder een microschaar, hechtingen met naalden, een 18G-naald, een slangetje, een katheterhuls met 5 Fransen en een introducer en een Seldinger-voerdraad.
   3. Gebruik de incisie die tijdens de tracheostomie is gemaakt en ontleed het weefsel lateraal van de sternohyoïde spier om de linker halsslagader te isoleren van de omliggende fascia.
   4. Gebruik niet-resorbeerbare zijden hechtingen om rond het geïsoleerde segment van de linker halsslagader te lussen vóór de punctie.
   5. Gebruik zijden hechtingen om de slagader met één hand omhoog te brengen terwijl u deze met de naald in de andere doorboort. Om de nauwkeurigheid van de plaatsing van de naald te controleren, dient u 5 ml 0,9% NaCl-oplossing toe via de naald en controleert u of er een uitzetting van de arteriële wand is. Nadat u de juiste positionering van de naald hebt bevestigd, schuift u de voerdraad door de buis terwijl u tegelijkertijd de naald intrekt.
   6. Haal de buis eruit en ga vervolgens verder met het inbrengen van de huls, met behulp van de introducer die over de draad wordt geleid. Zorg er na het inbrengen voor dat zowel de introducer als de draad worden verwijderd. Bevestig de huls aan de huid door de flenzen te hechten die zijn bevestigd met 3-0 zijde.
   7. Gebruik dezelfde techniek om de linker halsader bloot te leggen en te cannuleren.
6. Cannulatie van de rechter halsslagader en halsader
   1. Voor de isolatie van de rechter halsslagader en halsader voert u een laterale dissectie uit naast de sternohyoïde spier aan de contralaterale zijde.
   2. Plaats een 7,0 Fr centraal veneuze katheter met dubbele poorten in de rechter halsader en sluit onmiddellijk een transducersysteem aan voor het meten van de centrale veneuze druk.
      OPMERKING: De grootte van de katheter kan variëren, afhankelijk van de grootte van het varken.
   3. Sluit Ringer-lactaatoplossing (7 ml/kg/uur) aan op de ene poort van de centrale lijn en dien een infuus met onderhoudszoutoplossing (5 ml/kg/uur) toe via de andere poort om het risico op katheterocclusie te beperken.
   4. Breng een 4.0 Fr arteriële katheter uitgerust met een thermistor in de rechter halsslagader, sluit deze aan op de hartmonitor en sluit tegelijkertijd de veneuze meeteenheid van de monitor aan op de centraal veneuze transducer.
   5. Kalibreer zowel de veneuze als de arteriële transducers tot nul, verwijzend naar de midaxillaire lijn.
   6. Gebruik een thermische deken om de temperatuur van het dier binnen 37 °C -39 °C te houden, waarbij temperatuurbewaking wordt vergemakkelijkt door een thermistor aan het uiteinde van de arteriële katheter.
   7. Voeg de gemiddelde arteriële druk toe aan de diastolische en systolische metingen.

2. Volumegecontroleerde bloeding

1. Volgens het geschetste protocol markeert T0 de start van de VCH, onmiddellijk na de eerste chirurgische voorbereidingsperiode van 30 minuten. Gebruik basislijngegevens verzameld op T0 voor het initiëren van hemorragische shock door bloed uit de linker halsader af te nemen met specifieke gemiddelde snelheden voor elke groep: 0,33 ml/kg/min voor groep I, 0,67 ml/kg/min voor groep II en 1 ml/kg/min voor groep III, gedurende een duur van 20 minuten.
2. T20 betekent de afsluiting van de VCH-fase. Zorg er op dit moment voor dat groepen I, II en III bloedingsniveaus bereiken van respectievelijk 10%, 20% en 30% ten opzichte van het totale bloedvolume (TBV).
3. Bepaal de TBV van het varken, uitgedrukt in ml, door middel van handmatige berekening, waarbij gebruik wordt gemaakt van een geschat bloedvolumeparameter van 70 ml/kg ^1,2,3. Het is absoluut noodzakelijk om het specifieke gemiddelde percentage tijdens het bloedafnameproces te handhaven.

3. Letsel aan de okselslagader

1. Desinfecteer de oksel door minimaal 3 afwisselende rondes te schrobben met povidon-jodium scrub en alcohol.
2. Gebruik echografie om de oppervlakteprojectie van de okselslagader in kaart te brengen, waarbij Doppler-echografie wordt gebruikt voor het onderscheiden van arteriële, veneuze en neurale structuren in de okselfossa. Lijn de sonde loodrecht op de huidlaag boven de borstspier uit, waardoor de okselslagader nauwkeurig anatomisch kan worden gelokaliseerd.
3. Markeer een boogvormige incisie van 10 cm als de chirurgische ingang op basis van de anatomische oriëntatiepunten die zijn vastgesteld door middel van echografie (Figuur 2A). Het lumen van de okselslagader is echoloos, terwijl de wand eruitziet als een ronde, hyperechoïsche structuur en wordt omgeven door de hyperechoïsche plexus brachialis.
4. Oefen een kracht van ongeveer 20 N uit met de sonde en zie hoe de ader zich afsluit bij compressie met de ultrasone sonde. De okselschede manifesteert zich als een hyperechoïsche, lineaire structuur die de neurovasculaire bundel omhult (Figuur 2B).
5. Snijd met een scalpel de boogvormige gemarkeerde incisie van 10 cm in de huid. Ga door met het insnijden van het onderhuidse weefsel langs de incisie om de onderliggende structuren bloot te leggen. Verwijder gedeeltelijk de oppervlakkige en diepe borstspieren om de okselschede bloot te leggen (Figuur 2C).
   OPMERKING: De okselslagader van het varken is afkomstig van de subclavia-slagader die wordt bedekt door de subclavia-spier. Na het bereiken van de bovenrand van de diepe borstspier, passeert het tussen de oppervlakkige en diepe borstspieren en gaat het verder als de armslagader. Een diepe okselschede omringt de okselslagader, ader en plexus brachialis.
6. Om de okselslagader bloot te leggen, ontleedt u de okselschede stomp met een microschaar en isoleert u een segment van 6 cm van de slagader van de omliggende ader en plexus brachialis (Figuur 2D).
7. Lus bij isolatie twee vasculaire blokkerende banden rond het segment van 6 cm om het bloedvat vast te zetten: plaats de rode band aan het proximale uiteinde en de groene band aan het distale uiteinde voordat u letsel toebrengt.
8. Bind de twee vasculaire blokkerende banden vast om de bloedstroom tijdelijk te blokkeren. Als de vasculaire blokkerende banden worden losgemaakt, kan bloed uit het bloedvat worden uitgestoten, waardoor ongecontroleerde bloeding door okselslagaderbeschadiging wordt gesimuleerd.
9. Maak een transversale incisie van 2 mm met behulp van een microschaar, die ongeveer 1/3 van de omtrek van het vat moet zijn.
10. Plaats 5 vellen voorverzwaard gaas (6 cm x 8 cm) over de incisie op de okselslagader, waarbij elk vel ongeveer 30 ml bloed kan opnemen. Controleer de vasculaire blokkerende banden om er zeker van te zijn dat ze vastzitten en de spanning behouden om de bloedstroom te belemmeren.

4. Externe compressie

1. Stel het externe compressieapparaat vooraf in
   1. Bevestig de mechanische arm aan de zijkant van de operatietafel. Sluit de opblaasbare hemostatische ballon (Figuur 3) aan op het uiteinde van de arm.
      NOTITIE: Het externe compressieapparaat bestaat uit drie delen: een mechanische arm, een opblaasbare hemostatische ballon en een drukmeetsysteem.
   2. Immobiliseer de druksensor met flexibele film op het centrale punt op het oppervlak van de opblaasbare hemostatische ballon om de directe druk te meten. Sluit de flexibele filmdruksensor aan op een elektrische draad en koppel de draad vervolgens aan een data-acquisitiekaart.
   3. Sluit de data-acquisitiekaart aan op een eenkanaals signaalconditioneringsmodule en sluit deze aan op de data-acquisitiesoftware.
      OPMERKING: Het drukmeetsysteem bestaat uit een flexibele filmdruksensor, een elektrische draad, een data-acquisitiekaart, een eenkanaals conversiemodule voor signaalconditionering (Afbeelding 4) en data-acquisitiesoftware.
   4. Open na de installatie de software. Klik op het aangesloten apparaat, selecteer de optie voor één kanaal en kies 1000 datapunten per seconde in het menu met bemonsteringsfrequenties. Selecteer voor het invoerkanaal de optie Bandweergave; selecteer voor het uitvoerkanaal de optie Uitvoerweergave.
   5. Voordat u opneemt, moet u ervoor zorgen dat het drukmeetsysteem op nul is gekalibreerd. Klik op de ronde rode knop om de opname te starten.
2. Om externe compressie te simuleren, richt u de mechanische arm op de okselwond onmiddellijk na het losmaken van de twee vasculaire blokkerende banden. Blaas de hemostatische ballon handmatig op om lokale compressie te bereiken totdat de druk 210 mmHg bereikt. Registreer de druk-tijdgegevens en output in . CSV-formaat in realtime.
   OPMERKING: Nauwkeurige druk kan worden verkregen door middel van softwareverwerking na het handmatig opblazen van de ballon. De druk wordt gemeten in een bereik van 0-300 mmHg met een bemonsteringsfrequentie van 1000 bemonsteringspunten/seconde/kanaal.
3. Wacht 40 minuten voor externe compressie om de vorming van lokale bloedstolsels mogelijk te maken. Observeer het apparaat tijdens het comprimeren om er zeker van te zijn dat er geen verplaatsing is.
   OPMERKING: In dit experiment werd effectieve compressie gedefinieerd als het bereiken van een bloedverlies onder compressie van minder dan 10% van het lichaamsgewicht van het dier.
4. Klik na de externe compressie op de Rode vierkante knop om het verzamelen van gegevens te stoppen. Verwijder het apparaat en weeg het gaasje om het bloedverlies onder compressie te berekenen (Figuur 5).

5. Opvolging en euthanasie

1. Houd het dier 30 minuten in de gaten na verwijdering van het apparaat.
2. Verhoog aan het einde van het experiment de infusiesnelheden van de verdovingsmiddelen naar een hogere dosis, zoals fentanyl >10 μg/kg/uur, propofol >20 mg/kg/uur en midazolam >0,1 mg/kg/uur. Ga door met hartbewaking totdat het ECG geen elektrische cardiale activiteit vertoont en de CO2-spanning aan het einde van de teug 0 mmHg bereikt.
3. Bevestig de afwezigheid van pulserende stroom op invasieve arteriële drukmonitoring en de afwezigheid van andere vitale functies.
   OPMERKING: Volg de goedgekeurde euthanasieprocedure die wordt beschreven in het IACUC-protocol. Er moet ook een bevestigende methode van euthanasie worden uitgevoerd, zoals bilaterale thoracotomie.

Resultaten

Alle 12 dieren overleefden tot het einde van het experiment. Alle statistische analyses werden verwerkt door statistische analysesoftware. Het hybride kwantitatieve model produceert kwantitatief volumegecontroleerd bloedverlies en consistent bloedverlies onder compressie. In figuur 6A bedroeg het gemiddelde bloedverlies in de groepen I, II en III na VCH respectievelijk 354,2 ml, 714,4 ml en 1064,0 ml, goed voor 10%, 20% en 30% van de TBV. Deze resultaten tonen aan dat dit model in verschillende experimentele opstellingen kan worden gebruikt, waardoor kwantitatief bloedverlies kan worden bereikt door middel van VCH. Figuur 6B laat zien dat er geen statistisch significant verschil was in bloedverlies onder compressie tussen de drie groepen (p > 0,05). Dit consistente bloedverlies kan worden verkregen door met een microscopisch kleine schaar een incisie van ongeveer 2 mm in de okselslagader te maken, wat 1/3 van de omtrek van de okselslagader is. In figuur 6C was aan het einde van het experiment het gemiddelde totale bloedverlies voor de groepen I, II en III respectievelijk 462,9 ml, 893,0 ml en 1213,0 ml, waarmee respectievelijk een hemorragische shock van klasse I, II en III werd bereikt.

De gegevens weergegeven in figuur 7 verduidelijken de impact van gecontroleerde bloeding op hemodynamische parameters, wat wijst op een duidelijke toename van de hartslag in alle groepen als reactie op geïnduceerde shock. De escalatie van de hartslag was het meest uitgesproken tijdens de toepassing van externe compressie en vertoonde een afname bij verwijdering. De mate van verhoging van de hartslag was recht evenredig met het volume van het afgenomen bloed, waarbij groep III de meest substantiële toename vertoonde, gevolgd door groep II en vervolgens groep I. Deze trend wordt kwantitatief onderstreept door de maximale afwijking in hartslag (ΔHR = HR_peak - HR_baseline), waarbij Groep III een significant hogere verandering registreerde (Groep I: 11,28 ± 1,2 bpm, Groep II: 30,08 ± 2,7 bpm, Groep III: 106,80 ± 7,2 bpm, p < 0,0001).

Figuur 1: De experimentele opzet en de tijdlijn van het experiment. (A) Experimentele setting met de varkens. (B) De stappen van de chirurgische voorbereiding, samen met de tijdlijn van het experiment. De tijdlijn van de procedure strekt zich uit over 120 minuten, beginnend met een chirurgische voorbereidingsfase van 30 minuten, gevolgd door aangewezen tijdstippen om de 10 minuten (T0 tot T90), waar specifieke acties worden ondernomen, zoals volumegecontroleerde bloeding, tractie en afgifte van vasculaire blokkerende banden, externe compressie en follow-upmonitoring. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Echogeleide dissectie van de okselanatomie bij varkens. (A) Plaatsing van de sonde voor de echografische identificatie van okselstructuren, met een boogvormige incisie van 10 cm die is gemarkeerd voor chirurgische intrede. (B) Sonografisch beeld van de okselruimte op 6 cm diepte; (i) Sonoanatomie en (ii) herziene ultrasone anatomie. De lineaire transducer is georiënteerd in een parasagittaal vlak. De okselslagader (A) en ader (V) zijn aangegeven naast de plexus brachialis (pijlen), diepe borstspier (DP) en oppervlakkige borstspier (SP). (C) Eerste incisie langs het geprojecteerde pad van de okselslagader. (D) Blootstelling van de okselslagader en de neurovasculaire bundel na de incisie, waarbij de oppervlakkige en diepe borstspieren gedeeltelijk zijn weggesneden. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3: Onderdelen van het externe compressieapparaat. De opblaasbare hemostatische ballon. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4: Drukmeetsysteem. Hardwarecomponenten van het drukmeetsysteem, waaronder de flexibele foliedruksensor die via een elektrische draad is aangesloten op een eenkanaals conversiemodule voor signaalconditionering. De module wordt vervolgens aangesloten op een data-acquisitiekaart, die in verbinding staat met een computer. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 5: Beoordeling van bloedverlies onder compressie via gaasverzadiging. (A) Gaasje dat na uitwendige compressie uit de operatiewond wordt gehaald. (B) Het met bloed doordrenkte gaasje dat is uitgelijnd voor het wegen vooraf om het bloedverlies onder compressie te kwantificeren. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 6: Beoordeling van bloedverlies en lichaamsgewicht. (A) Staafdiagram met volumegecontroleerd bloedverlies als percentage van het totale bloedvolume (TBV) voor drie verschillende groepen. (B) Staafdiagram met bloedverlies onder compressie zonder significant verschil tussen de groepen. (C) Staafdiagram dat het totale bloedverlies aan het einde van het experiment weergeeft dat overeenkomt met drie klassen van hemorragische shock. De linker Y-as staat voor bloedverlies, terwijl de rechter Y-as het percentage TBV weergeeft. Elke groep heeft een steekproefomvang van N=6. Alle continue gegevens werden uitgedrukt als gemiddelde ± standaarddeviatie en de significantie werd vastgesteld op 95% betrouwbaarheidsintervallen (CI's). Herhaalde maatregelen Eenrichtingsvariantieanalyse (ANOVA) werd gebruikt om het effect van het bloedingsvolume op hemodynamische parameters te bepalen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 7: Hemodynamische responsen tijdens het experiment. (A-C) komen overeen met de drie experimentele groepen die zijn onderworpen aan verschillende hoeveelheden bloedafname. De grafieken volgen de hartslag (rode lijn), systolische bloeddruk (blauwe lijn) en diastolische bloeddruk (zwarte lijn) in de loop van de tijd, naast het percentage van het totale bloedvolume (TBV) verlies (gearceerd gebied). De gegevens tonen de temporele progressie van hartslag en bloeddruk vanaf het begin van de bloeding (T0) tot 90 minuten na de bloeding (T90). * geeft aan dat de hemodynamische parameters op elk tijdstip een statistisch significant verschil hebben in vergelijking met T0 binnen elke groep (p<0,05). Alle continue gegevens werden uitgedrukt als gemiddelde ± standaarddeviatie en de significantie werd vastgesteld op 95% betrouwbaarheidsintervallen (CI's). Herhaalde maatregelen Eenrichtingsvariantieanalyse (ANOVA) werd gebruikt om het effect van het bloedingsvolume op hemodynamische parameters te bepalen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Discussie

Letsel aan de okselslagader is de belangrijkste oorzaak van massale bloeding op de junctionele plaats van de bovenste ledematen¹. Voor actieve bloedingscontrole zijn handmatige compressie, gaastamponnade en hemostatische middelen veelgebruikte methoden in gevechts- of pre-ziekenhuisomgevingen⁸. Hoewel compressie alleen de junctionele bloeding tijdelijk onder controle kan houden, kan het de okselslagader niet volledig afsluiten vanwege de flexibiliteit van het schouderblad. Bovendien hebben de meeste lokale hemostatische middelen de vorm van gaasjes en membraanvellen die handmatige compressie vereisen om ze op hun plaats te houden op de bloedingsplaats⁹. Momenteel zijn er geen relevante klinische onderzoeken die een betrouwbare compressiedruk hebben bevestigd in combinatie met gaastamponade of hemostatische middelen. Deze studie ontwikkelde een nieuw hybride kwantitatief evaluatiemodel voor junctionele bloedingen in de bovenste ledematen bij varkens dat het voordeel biedt van verdere ontwikkeling van pre-ziekenhuis hemostatische producten.

Bij het construeren van een hemorragisch schokmodel is de primaire uitdaging om het klinische scenario nauwkeurig te repliceren en tegelijkertijd een hoge reproduceerbaarheid en standaardisatie te garanderen¹⁰. Daarom hebben we een hybride kwantitatief evaluatiemodel ontwikkeld dat verschillende voordelen biedt ten opzichte van het traditionele hemorragische schokmodel:

Deze studie introduceert voor het eerst een model voor letsel aan de okselslagader bij varkens. In recente publicaties heeft het merendeel van het onderzoek gebruik gemaakt van het model voor dijbeenslagaderletsel om de werkzaamheid van nieuwe hemostatische middelen te evalueren 11,12,13,14,15. Er is echter beperkte aandacht besteed aan het beschrijven van de haalbaarheid van het model voor okselslagaderletsel. Dit wordt toegeschreven aan de uitdagingen die gepaard gaan met het uitvoeren van een okselslagaderletsel bij varkens, als gevolg van de complexe anatomische kenmerken van de oksel van varkens. Om onbedoeld letsel of bloedingen tot een minimum te beperken, heeft een echogeleide okselbenadering de voorkeur om de okselslagader vóór dissectie te lokaliseren. Deze keuze is gemaakt omdat de bloedvaten zich diep tussen de oppervlakkige en diepe borstspieren bevinden en omgeven zijn door een okselschede. Ondertussen is een andere uitdaging het bereiken van een consistente transversale incisie van 2 mm bij alle dieren door middel van visuele schatting.

De vasculaire blokkerende banden zorgen voor trekkracht om de bloedstroom in de beschadigde okselslagader (open slagader) tijdelijk af te sluiten. In het huidige onderzoekslandschap komt men kritieke uitdagingen tegen bij het ontwikkelen van nieuwe hemostatische materialen voor junctionele bloedingen. Deze uitdagingen komen voort uit diepe en smalle wonden in junctionele regio's die resulteren in een snelle en onder druk staande bloedstroom. Deze dynamiek belemmert aanzienlijk het vermogen van hemostatische materialen om grensvlakvloeistof te absorberen en te beheren. Onder omstandigheden van massale bloeding is dit vooral schadelijk, omdat het snel stromende bloed onder hoge druk hemostatische middelen kan wegspoelen en onvoldoende gevormde stolsels kan verstoren. De studie introduceert het gebruik van twee vasculaire blokkerende banden die de onder druk staande bloedstroom tijdelijk regelen. Deze strategie maakt het mogelijk om de werkzaamheid van hemostatische materialen te evalueren zonder de verstorende effecten van actieve bloeding voorafgaand aan de chirurgische ingreep om bloedingen te beheersen.

De compressiedruk in het experiment kan worden ingesteld op een specifieke waarde op basis van de behoeften van het experiment en gedurende het hele experiment relatief stabiel worden gehouden. Het gebruik van een uitwendig compressieapparaat om instelbare druk uit te oefenen op het tamponadegaasje is een waardevolle ontwikkeling op het gebied van onderzoek naar junctionele bloedingen. De specifieke compressiedruk van de junctionele bloeding van de bovenste ledematen is nog niet opgehelderd. Volgens het casusrapport van een schotwond kunnen abdominale aorta en junctionele tourniquet in de oksel worden gebruikt, maar de vereiste compressiedruk werd niet duidelijk vermeld¹⁶. Johnson et ^al.5 verifieerden de effectiviteit en veiligheid van Sam junctionele tourniquet in de lies en okselstreek, wat aangeeft dat occlusie van de okselslagader een gemiddelde van 739 mmHg vereist. In 2022 documenteerden Avital et ^al.17 een geval waarin een handmatige drukpunttechniek werd gebruikt om axillaire bloeding onder controle te houden tijdens een vliegtransport van 21 minuten, na het herhaaldelijk falen van een hemostatisch verband. Dit casusrapport bevestigde dat de drukpuntentechniek het bloeden in het okseljunctiegebied met succes kan stoppen en gedurende een langere periode kan worden aangehouden. De toepassing van druk werd echter uitgevoerd door een luchtvaartmedische evacuatiemedicus, wiens langdurige inspanning leidde tot vermoeidheid, waardoor het vermogen om tijdens de procedure een constante druk te handhaven in gevaar kwam. In dit model werden de gaastamponade en lokale compressie gelijktijdig gebruikt. We probeerden de okselslagaderstroom niet volledig te blokkeren, maar gebruikten de methode van gaastamponade in combinatie met externe compressie om lokale hemostase te bereiken. De resultaten geven aan dat er slechts 210 mmHg externe druk nodig was om het bloeden effectief te stoppen in combinatie met gaastamponnade. Bovendien zorgt het gebruik van een mechanische arm voor een constante en ongewijzigde druk op het drukpunt, waardoor de effectiviteit van deze strategie voor het beheersen van bloedingen wordt vergroot. Voor verder onderzoek kan de compressiedruk van dit apparaat worden aangepast en aangepast op basis van het tamponademateriaal. Als verschillende nieuw ontwikkelde hemostatische verbanden met drukvereiste op hun efficiëntie moeten worden getest, kan de druk worden aangepast aan de experimentele instellingen. Als de druk bijvoorbeeld op een bepaalde waarde is ingesteld, is het mogelijk om te bepalen welk hemostatisch verband effectiever is door de tijd te vergelijken met hemostase en bloedverlies onder compressie.

Klasse I-III shock werd geïnduceerd door VCH te combineren met ongecontroleerde bloeding, waarbij het klinische scenario van letsel door de okselslagader nauwkeurig werd gesimuleerd en het totale bloedverlies werd aangepast aan het vereiste bereik. Het hemorragische schokmodel kan worden onderverdeeld in drie typen: volumegecontroleerd, drukgecontroleerd en ongecontroleerd. Het volumegecontroleerde hemorragische shockmodel simuleert het proces van hemorragische shock door een bepaald deel van het bloed vrij te geven op basis van het effectieve circulerende volume gedurende een bepaalde periode. Dit model heeft voordelen bij het evalueren van hemodynamica (zoals compensatiemechanismen), maar het is moeilijk om de mate van veranderingen in de bloeddruk (zoals hypotensie) te beheersen. Het is gebleken dat een snelle bloedstroom gevolgd door langzame verbloeding een intensere fysiologische respons induceert (hartslag, serummelkzuur en benodigde hoeveelheid reanimatievloeistof) dan constante verbloeding (traditionele methoden), en het proces van hemorragische shock realistischer simuleert. Er zijn veel manieren om het model van ongecontroleerde hemorragische shock vast te stellen. De veelgebruikte modellen van ongecontroleerde hemorragische shock zijn onder meer het bloedingsmodel van de lever of milt, het bloedingsmodel voor aorta- en dijbeenslagaderletsel, enz.18,19,20,21,22. Dit hemorragische shockmodel ligt zeer dicht bij de klinische situatie van patiënten met trauma of ernstige bloedingen en wordt veel gebruikt, vooral bij de studie van vloeistofreanimatie van hemorragische shock. In deze studie veroorzaakte de bloedafname uit de dijbeenslagader van 10%, 20% en 30% TBV in combinatie met de vaste drukcompressie van de mechanische arm graad I-III hemorragische shock. Hemodynamische parameters werden tijdens het hele proces elke 10 minuten gecontroleerd om de stabiliteit van het model te garanderen.

Dit model heeft een aantal belangrijke beperkingen, waaronder het aspect van ongecontroleerde bloeding. Een belangrijke beperking is de precisie die nodig is voor de transversale incisie van 2 mm in de axillaire slagader. Hoewel onze gegevens een smalle standaardfout laten zien voor bloedverlies onder compressie, kan de variabiliteit in incisiegrootte en bijgevolg in ongecontroleerde bloeding toenemen wanneer verschillende personen de procedure uitvoeren. Een andere beperking is de anesthesie en pijnbestrijding van de varkens die in het experiment worden gebruikt. Gezien de uitgebreide chirurgische ingrepen die betrokken zijn bij de chirurgische voorbereidingsfase van dit model, is het beheersen van analgesie en anesthesiediepte cruciaal. Het is belangrijk om nauwlettend te controleren op tekenen van pijn en de juiste behandeling te bieden tijdens tracheostomie, canulatie en okselslagaderletsel.

Conclusie
In deze studie introduceerden we een nieuw hybride kwantitatief evaluatiemodel voor junctionele bloeding van de bovenste ledematen bij varkens, wat een belangrijke vooruitgang markeert in de ontwikkeling van pre-ziekenhuis hemostatische producten. Het gebruik van een model voor beschadiging van de okselslagader bij varkens, gecombineerd met de implementatie van vasculaire blokkerende banden en een extern compressieapparaat, pakt kritieke uitdagingen aan bij de beheersing van junctionele bloedingen, zoals het bereiken van consistente en gecontroleerde druk om de hemostatische werkzaamheid te verbeteren. Onze bevindingen tonen aan dat een combinatie van gaassetamponade met een nauwkeurig geregelde externe druk van 210 mmHg, verder ondersteund door de constante kracht van een mechanische arm, het bloeden effectief stopt. Deze aanpak biedt niet alleen een praktische oplossing voor de behandeling van okselslagaderletsels, maar vormt ook de basis voor toekomstig onderzoek naar instelbare drukmechanismen voor verschillende hemostatische verbanden. Dit vergroot de klinische relevantie en toepasbaarheid van de bevindingen. Deze resultaten hebben een aanzienlijk potentieel om de zorg voor menselijke trauma's te verbeteren, vooral in pre-ziekenhuisomgevingen.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Data Acquisition Software MCC DAQami	Measurement Computing Corporation	4.2.1f0	Geavanceerd dataverzameling- en bewakingssoftware ontworpen om een intuïtieve en efficiënte gebruikerservaring te bieden, ontwikkeld door Measurement Computing Corporation gevestigd in Norton, MA, USA.
DF9-40 Flexibele Filmdruksensor	Chengke Electronics	500g	Een flexibele filmdruksensor ontworpen voor toepassingen die krachtmeting vereisen
DuPont-draad, Dataverzamelingskaart	J.X.	CT USB-1208LS	Een dataverzamelingskaart uitgerust met DuPont-connectoren voor interface- en signaalverwerkingstaken
Enkelkanaals Signaalconditionering Conversiemodule	Risym	IMS-C04A	Een module gebruikt voor het conditioneren en converteren van signalen in een enkelkanaalsopstelling