Artykuł metodologiczny

Nowy hybrydowy model oceny ilościowej krwotoku ze skrzyżowania pachowego u świń

994 wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/66974

⸱

6 grudnia 2024

 ,  ,  ,  ,  , 
1State Key Laboratory of Trauma, Burns and Combined Injuries, Medical Center of Trauma and War Injury, Daping Hospital, Army Medical University, 2Emergency Department, Emergency and Critical Care Medicine Center, The Third Affiliated Hospital of Chongqing Medical University

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

To badanie przedstawia hybrydowy model ilościowy krwotoku ze skrzyżowania pachowego u świń, poprawiając ocenę przedszpitalnej interwencji hemostatycznej.

Streszczenie

W tym badaniu opracowaliśmy i zweryfikowaliśmy hybrydowy model ilościowy do symulacji krwotoku łączącego kończyny górne u świń, mając na celu przyspieszenie rozwoju przedszpitalnych produktów hemostatycznych. Wykorzystując 12 zdrowych 8-miesięcznych samców świń rasy Yorkshire, wykazaliśmy wykonalność modelu uszkodzenia tętnicy pachowej świni do oceny skuteczności hemostatycznej. Zwierzęta podzielono na trzy grupy, które miały przejść krwotok o kontrolowanej objętości (VCH), naśladując wstrząs krwotoczny klasy I-III poprzez pobieranie krwi w różnym tempie. Następnie zastosowano kompresję zewnętrzną za pomocą nowatorskiego urządzenia składającego się z ramienia mechanicznego i nadmuchiwanego balonu hemostatycznego, uzyskując kontrolowane ciśnienie w celu zwiększenia tworzenia się skrzepów. Parametry hemodynamiczne, w tym tętno i ciśnienie krwi, były stale monitorowane, podkreślając wpływ kontrolowanego krwotoku i kompresji zewnętrznej na reakcje fizjologiczne. Wyniki sugerują, że połączenie VCH z ukierunkowaną kompresją zewnętrzną skutecznie symuluje kliniczne scenariusze uszkodzenia tętnicy pachowej, dostarczając cennego modelu do testowania interwencji hemostatycznych w kontrolowany, ustandaryzowany sposób. Badanie to podkreśla potencjał modelu w ułatwianiu opracowywania i oceny nowych środków hemostatycznych i urządzeń do leczenia krwotoków łączeniowych.

Wprowadzenie

Leczenie krwotoku pourazowego, szczególnie w rejonach skrzyżowania, gdzie nie można zastosować tradycyjnych opasek uciskowych, stanowi poważne wyzwanie zarówno w wojskowej, jak i cywilnej opiece pourazowej. Skuteczna kontrola krwawienia w obszarach takich jak pachy i pachwiny, charakteryzujące się złożoną anatomią naczyniową, ma kluczowe znaczenie dla przeżycia. Uszkodzenie tętnicy pachowej jest główną przyczyną masywnego krwotoku w miejscu połączenia kończyn górnych1. Pakowanie opatrunków i zewnętrzne uciskanie są kluczowymi etapami w przedszpitalnym opanowaniu krwotoku w nagłych wypadkach. Postęp nowych opatrunków hemostatycznych znacznie poprawił skuteczność hemostazy. Jednak kompresja zewnętrzna jest niezbędna do skutecznej hemostazy we wczesnym stadium2,3. W badaniu tym przedstawiono nowatorski hybrydowy model oceny ilościowej wykorzystujący model trzody chlewnej do symulacji krwotoku łączącego kończyny górnej, mając na celu postęp w przedszpitalnych interwencjach hemostatycznych.

Urazy stawów często wymagają stałego, bezpośredniego nacisku ręcznego, co jest trudne do osiągnięcia w warunkach przedszpitalnych ze względu na ograniczony personel i nieprzewidywalne okoliczności4. Uzasadnienie rozwoju tej techniki leży w ograniczeniach istniejących metod kontrolowania krwotoku łączącego. Proponowany hybrydowy model oceny ilościowej ma wyraźną przewagę nad technikami alternatywnymi. Wykorzystując model trzody chlewnej, który ściśle naśladuje ludzką fizjologię, badanie może dostarczyć bardziej wiarygodnych i możliwych do przetłumaczenia wyników w porównaniu z modelem perfundowanych zwłok5.

Modele świń są szeroko wykorzystywane w badaniach urazów naczyniowych ze względu na ich fizjologiczne i anatomiczne podobieństwa do ludzi, co czyni je idealnymi do oceny środków i technik hemostatycznych6,7. Protokół badania skrupulatnie łączy krwotok kontrolowany objętościowo (VCH) z zewnętrznym uciskiem mechanicznym, aby dokładnie naśladować scenariusz kliniczny uszkodzenia tętnicy pachowej, odpowiadając w ten sposób na pilną potrzebę niezawodnych metod hemostatycznych w scenariuszach krwotoku łączącego.

Integracja ultrasonografii zwiększa precyzję technik tamowania krwotoków i ułatwia interpretację obrazów, podkreślając interdyscyplinarny charakter nowoczesnej opieki pourazowej. Opracowanie mechanicznego urządzenia do kompresji zewnętrznej stanowi znaczący postęp, stanowiąc obiecującą alternatywę dla ręcznej kompresji i tradycyjnych metod hemostatycznych. Badania te mają na celu określenie optymalnego ciśnienia wymaganego do skutecznej hemostazy w obszarach złączy, potencjalnie wypełniając znaczącą lukę w literaturze dotyczącej opieki pourazowej.

Protokół

Wszystkie procedury eksperymentalne zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Dobrostanu i Etyki Zwierząt Laboratoryjnych Wojskowego Uniwersytetu Medycznego (AMUWEC20201513), przestrzegając wytycznych etycznych 3R, które opowiadają się za zmniejszeniem, udoskonaleniem i zastąpieniem stosowania zwierząt. W sumie 12 zdrowych 8-miesięcznych (49-56 kg) samców świń rasy Yorkshire zostało wybranych jako model zwierzęcy i losowo przydzielonych do trzech grup (n = 4 / grupa). Waga i budowa anatomiczna świń Yorkshire są podobne do ludzi, dzięki czemu nadają się do badań biomedycznych.

1. Przygotowanie chirurgiczne

UWAGA: Typowy eksperyment trwa 120 minut, zaczynając od 30 minut poświęconych na przygotowanie chirurgiczne. Po tym następuje sekwencja zdarzeń w 10-minutowych odstępach czasu, szczegółowo zdefiniowana jako T0, T10, T20, T30, T40, T50, T60, T70, T80 i T90, zapewniając skrupulatne wyczucie czasu w całym procesie. Po operacji protokół obejmuje 20 minut na (VCH) i 40 minut na zastosowanie kompresji zewnętrznej. Eksperyment kończy się 30 minutami przeznaczonymi na dalsze monitorowanie w celu oceny wyników interwencji (Rysunek 1).

  1. Przygotowanie zwierząt
    1. Po przybyciu do obiektu każdą świnię należy umieścić w oddzielnym pomieszczeniu o temperaturze 24 °C i wilgotności 60%. Susz świnie na czczo (powstrzymując się od jedzenia, ale tylko na wodzie) przez 12 godzin przed zabiegiem, aby zapobiec nudnościom, wymiotom i zachłyśnięciu.
  2. Przygotowanie w dniu zabiegu
    1. Premedykować świnie przez domięśniowe wstrzyknięcie ketaminy (20 mg/kg) i atropiny (0,01 mg/kg) w boczną część szyi. Oceń poziom znieczulenia na podstawie tonu szczęki oraz reakcji odruchu powiekowego i pedałowego.
      UWAGA: Z naszego doświadczenia wynika, że podawane dawki środka znieczulającego są wystarczające do uspokojenia zwierzęcia, a stosowanie atropiny może zapobiec nadmiernemu wydzielaniu śliny. Jeśli jednak czas potrzebny na przeniesienie zwierzęcia z pomieszczenia na salę operacyjną jest zbyt długi, można bezpiecznie wstrzyknąć dodatkowe dawki ketaminy (20 mg/kg). Uspokoić zwierzę zgodnie z zatwierdzonym protokołem IACUC.
    2. Przenieś zwierzę z sedacją na salę operacyjną i przymocuj jego kończynę do stołu operacyjnego w pozycji leżącej. Ułóż stół operacyjny w sterylny sposób i wyposaż go w koc ocieplający.
    3. Nakłuć żyłę ucha igłą do wstrzykiwania dożylnego. Podłącz 60-calowy przedłużacz do igły na stałe, a drugi koniec podłącz do mikropompy. Wywołać znieczulenie ogólne i utrzymać przez ciągły wlew fentanylu (4 μg/kg/h), midazolamu (0,05 mg/kg/h) i propofolu (10 mg/kg/h).
  3. Zabieg tracheostomii
    1. Zdezynfekuj okolice szyi, szorując peelingiem powidonowo-jodowym i alkoholem przez co najmniej 3 naprzemienne rundy.
    2. Przed wykonaniem nacięcia oceń głębokość znieczulenia na podstawie tonu szczęki i odruchu pedałowania, aby zapewnić odpowiednie znieczulenie. Za pomocą skalpela wykonaj 8-centymetrowe podłużne nacięcie skóry od chrząstki tarczycy do brzucha.
    3. Wypreparuj wzdłuż przyśrodkowych powierzchni dwóch mięśni mostkowo-gnykowych za pomocą nożyczek chirurgicznych z końcówką, pogłębiając rozwarstwienie i wykonując 1 cm nacięcie w tchawicy.
    4. Włóż rurkę tracheostomijną o odpowiednim rozmiarze (7 mm-10 mm) w zależności od wielkości świni i podłącz drugą stronę do respiratora.
      UWAGA: W tym modelu zwierzęta są ostatecznie poddawane humanitarnej eutanazji. Procedura intubacji świń jest stosunkowo złożona i czasochłonna. Aby zaoszczędzić czas operacji i zmniejszyć ból odczuwany przez zwierzęta, zdecydowaliśmy się na szybką tracheostomię po znieczuleniu, a nie intubację przed indukcją znieczulenia.
  4. Wentylacja mechaniczna
    1. Ustaw wentylator w trybie przerywanej wentylacji nadciśnieniowej, z objętością oddechową 8 ml/kg, częstością oddechów 20 oddechów na minutę i FiO2 wynoszącym 30%. Dostosuj wentylator, aby utrzymać PCO2 w zakresie 35-45 mmHg. Dostosuj ustawienia wentylatora, aby utrzymać kluczowe parametry, upewniając się, że ETCO2 i SPO2 mieszczą się w odpowiednim zakresie.
  5. Lewa tętnica szyjna i kaniulacja żyły szyjnej
    1. Do kaniulacji lewej tętnicy szyjnej należy zastosować technikę cut-down, wymagającą co najmniej dwóch operatorów do zabiegu.
    2. Zapewnij dostępność kluczowych narzędzi do kaniulacji, w tym mikronożyczek, szwów z igłami, igły 18G, rurki, osłonki 5 francuskich cewników z wprowadzaczem oraz prowadnika Seldingera.
    3. Korzystając z nacięcia wykonanego podczas tracheostomii, wypreparuj tkankę boczną do mięśnia mostkowo-gnykowego, aby odizolować lewą tętnicę szyjną od otaczającej powięzi.
    4. Użyj niewchłanialnych szwów jedwabnych, aby owinąć pętlę wokół izolowanego odcinka lewej tętnicy szyjnej przed nakłuciem.
    5. Użyj jedwabnych szwów, aby podnieść tętnicę jedną ręką, jednocześnie nakłuwając ją igłą w drugiej. Aby sprawdzić dokładność umieszczenia igły, należy podać 5 ml 0,9% roztworu NaCl przez igłę i obserwować, czy dochodzi do rozszerzenia ściany tętnicy. Po potwierdzeniu prawidłowego ułożenia igły, należy przesunąć drut doprowadzający przez rurkę, jednocześnie chowając igłę.
    6. Wyjmij rurkę, a następnie przystąp do wkładania osłony, używając wprowadzacza prowadzonego po przewodzie. Po włożeniu upewnij się, że wyjęto zarówno wprowadzacz, jak i przewód. Przymocuj osłonkę do skóry, zszywając kołnierze przymocowane jedwabiem 3-0.
    7. Użyj tej samej techniki, aby odsłonić i kaniulować lewą żyłę szyjną.
  6. Kanituacja prawej tętnicy szyjnej i żyły szyjnej
    1. W celu odizolowania prawej tętnicy szyjnej i żyły szyjnej należy wykonać boczne rozwarstwienie przylegające do mięśnia mostkowo-gnykowego po stronie przeciwnej.
    2. Umieść cewnik do żyły centralnej 7,0 Fr z dwoma portami w prawej żyle szyjnej i natychmiast podłącz system przetworników do pomiaru centralnego ciśnienia żylnego.
      UWAGA: Rozmiar cewnika może się różnić w zależności od wielkości świni.
    3. Podłącz roztwór Ringera z mleczanami (7 ml/kg/h) do jednego portu linii centralnej i podaj podtrzymujący wlew soli fizjologicznej (5 ml/kg/h) przez drugi port, aby zmniejszyć ryzyko niedrożności cewnika.
    4. Wprowadzić cewnik tętniczy 4,0 Fr wyposażony w termistor do prawej tętnicy szyjnej, łącząc go z monitorem serca, jednocześnie łącząc żylną jednostkę pomiarową monitora z centralną głowicą żylną.
    5. Skalibruj zarówno głowice żylne, jak i tętnicze do zera, odnosząc się do linii środkowej pachy.
    6. Zastosuj koc termiczny, aby utrzymać temperaturę zwierzęcia w zakresie 37 °C -39 °C, z monitorowaniem temperatury ułatwionym przez termistor na końcu cewnika tętniczego.
    7. Dodaj średnie ciśnienie tętnicze do odczytów rozkurczowych i skurczowych.

2. Krwotok o kontrolowanej objętości

  1. Zgodnie z przedstawionym protokołem, T0 oznacza początek VCH, bezpośrednio po początkowym 30-minutowym okresie przygotowania chirurgicznego. Należy wykorzystać dane wyjściowe zebrane w T0 do rozpoczęcia wstrząsu krwotocznego poprzez pobranie krwi z lewej żyły szyjnej z określonymi średnimi szybkościami dla każdej grupy: 0,33 ml/kg/min dla grupy I, 0,67 ml/kg/min dla grupy II i 1 ml/kg/min dla grupy III, przez czas trwania 20 minut.
  2. T20 oznacza zakończenie fazy VCH. W tym momencie upewnij się, że grupy I, II i III osiągną poziom krwotoku odpowiednio 10%, 20% i 30% w stosunku do całkowitej objętości krwi (TBV).
  3. Określ TBV trzody chlewnej, wyrażoną w ml, za pomocą obliczeń ręcznych, stosując szacowany parametr objętości krwi 70 ml/kg1,2,3. Konieczne jest utrzymanie określonej średniej szybkości podczas procesu pobierania krwi.

3. Uszkodzenie tętnicy pachowej

  1. Zdezynfekuj pachę, szorując powidonowo-jodowym peelingiem i alkoholem co najmniej 3 naprzemienne rundy.
  2. Zastosuj ultrasonografię do mapowania projekcji powierzchniowej tętnicy pachowej, wykorzystując ultrasonografię dopplerowską do rozróżnienia struktur tętniczych, żylnych i nerwowych w obrębie dołu pachowego. Ustaw sondę prostopadle do warstwy skóry właściwej nad mięśniem piersiowym, co pozwala na precyzyjną anatomiczną lokalizację tętnicy pachowej.
  3. Oznacz 10-centymetrowe nacięcie w kształcie łuku jako wejście chirurgiczne na podstawie anatomicznych punktów orientacyjnych ustalonych za pomocą obrazowania ultrasonograficznego (Ryc. 2A). Światło tętnicy pachowej jest bezechowe, podczas gdy ściana wygląda jak okrągła, hiperechogeniczna struktura i jest otoczona hiperechogenicznym splotem ramiennym.
  4. Przykładaj siłę około 20 N do sondy i zobacz, jak żyła zamyka się po ściśnięciu sondą ultradźwiękową. Pochewka pachowa objawia się jako hiperechogeniczna, liniowa struktura otaczająca pęczek nerwowo-naczyniowy (Ryc. 2B).
  5. Naciąć 10-centymetrowe nacięcie w kształcie łuku na skórze za pomocą skalpela. Kontynuuj nacinanie tkanki podskórnej wzdłuż nacięcia, aby odsłonić znajdujące się poniżej struktury. Częściowo usuń powierzchowne i głębokie mięśnie piersiowe, aby odsłonić pochewkę pachową (Rysunek 2C).
    UWAGA: Tętnica pachowa świni wywodzi się z tętnicy podobojczykowej, która jest pokryta mięśniem podobojczykowym. Po dotarciu do górnej krawędzi mięśnia piersiowego głębokiego przechodzi między mięśniami piersiowymi powierzchownymi i głębokimi i kontynuuje jako tętnica ramienna. Głęboka osłona pachowa otacza tętnicę pachową, żyłę i splot ramienny.
  6. Aby odsłonić tętnicę pachową, tępo rozetnij osłonkę pachową mikronożyczkami i odizoluj 6 cm odcinek tętnicy od otaczającej żyły i splotu ramiennego (Rysunek 2D).
  7. Po odizolowaniu owiń dwie opaski blokujące naczynia wokół 6 cm, aby zabezpieczyć naczynie: umieść czerwoną opaskę na bliższym końcu, a zieloną opaskę na dystalnym końcu przed spowodowaniem urazu.
  8. Zwiąż dwie opaski blokujące naczynia krwionośne, aby tymczasowo zablokować przepływ krwi. Jeśli pasma blokujące naczynia zostaną zwolnione, krew może zostać wyrzucona z naczynia, symulując niekontrolowany krwotok z powodu uszkodzenia tętnicy pachowej.
  9. Wykonaj nacięcie poprzeczne o średnicy 2 mm za pomocą mikronożyczek, które powinno wynosić około 1/3 obwodu naczynia.
  10. Umieścić 5 arkuszy wstępnie obciążonej gazy (6 cm x 8 cm) nad nacięciem tętnicy pachowej, przy czym każdy arkusz może wchłonąć około 30 ml krwi. Sprawdź opaski blokujące naczynia krwionośne, aby upewnić się, że są związane i utrzymują napięcie, aby utrudnić przepływ krwi.

4. Kompresja zewnętrzna

  1. Wstępnie ustaw zewnętrzne urządzenie kompresyjne
    1. Przymocuj ramię mechaniczne z boku stołu operacyjnego. Podłącz nadmuchiwany balon hemostatyczny (Rysunek 3) do końca ramienia.
      UWAGA: Zewnętrzne urządzenie kompresyjne składa się z trzech części: ramienia mechanicznego, nadmuchiwanego balonu hemostatycznego i systemu pomiaru ciśnienia.
    2. Unieruchomić czujnik nacisku elastycznej folii w centralnym punkcie na powierzchni nadmuchiwanego balonu hemostatycznego, aby zmierzyć bezpośrednie ciśnienie. Podłącz czujnik nacisku elastycznej folii do przewodu elektrycznego, a następnie połącz przewód z kartą do zbierania danych.
    3. Podłącz kartę akwizycji danych do jednokanałowego modułu kondycjonowania sygnału i podłącz ją do oprogramowania do akwizycji danych.
      UWAGA: System pomiaru ciśnienia składa się z elastycznego czujnika ciśnienia folii, przewodu elektrycznego, karty akwizycji danych, jednokanałowego modułu konwersji konwersji sygnału ( ilustracji 4) oraz oprogramowania do akwizycji danych.
    4. Po instalacji otwórz oprogramowanie. Kliknij Podłączone urządzenie, wybierz opcję jednokanałową i wybierz 1000 punktów danych na sekundę z menu częstotliwości próbkowania. Jako kanał wejściowy wybierz Band Display; dla kanału wyjściowego wybierz Output Display (Wyświetlacz wyjściowy).
    5. Przed nagrywaniem upewnij się, że system pomiaru ciśnienia jest skalibrowany na zero. Kliknij okrągły czerwony przycisk, aby rozpocząć nagrywanie.
  2. Aby zasymulować ucisk zewnętrzny, skieruj ramię mechaniczne na ranę pachową natychmiast po zwolnieniu dwóch pasm blokujących naczynia. Ręcznie napompuj balon hemostatyczny, aby uzyskać miejscową kompresję, aż ciśnienie osiągnie 210 mmHg. Zapisz dane dotyczące ciśnienia i czasu i dane wyjściowe w . Format CSV w czasie rzeczywistym.
    UWAGA: Dokładne ciśnienie można uzyskać dzięki przetwarzaniu oprogramowania po ręcznym napompowaniu balonu. Ciśnienie jest mierzone w zakresie 0-300 mmHg z częstotliwością próbkowania 1000 punktów próbkowania/sekundę/kanał.
  3. Odczekaj 40 minut na zewnętrzną kompresję, aby umożliwić tworzenie się miejscowych skrzepów krwi. Obserwuj urządzenie podczas ściskania, aby upewnić się, że nie ma przemieszczenia.
    UWAGA: W tym eksperymencie skuteczna kompresja została zdefiniowana jako osiągnięcie utraty krwi przy ucisku mniejszym niż 10% masy ciała zwierzęcia.
  4. Po kompresji zewnętrznej kliknij przycisk Czerwony kwadrat, aby zatrzymać zbieranie danych. Wyjmij urządzenie i zważ gazę, aby obliczyć utratę krwi pod wpływem ucisku (Rysunek 5).

5. Obserwacja i eutanazja

  1. Monitoruj zwierzę przez 30 minut po wyjęciu urządzenia.
  2. Pod koniec eksperymentu należy zwiększyć szybkość infuzji środka znieczulającego do wyższej dawki, takiej jak fentanyl >10 μg/kg/h, propofol >20 mg/kg/h i midazolam >0,1 mg/kg/h. Kontynuuj monitorowanie pracy serca, aż EKG nie wykaże aktywności elektrycznej serca, a ciśnienie CO2 w końcówce oddechowej osiągnie 0 mmHg.
  3. Potwierdź brak przepływu pulsacyjnego podczas inwazyjnego monitorowania ciśnienia tętniczego i brak innych parametrów życiowych.
    UWAGA: Należy postępować zgodnie z zatwierdzoną procedurą eutanazji opisaną w protokole IACUC. Należy również wykonać potwierdzającą metodę eutanazji, taką jak torakotomia obustronna.

Wyniki

Wszystkich 12 zwierząt przeżyło do końca eksperymentu. Wszystkie analizy statystyczne zostały przeprowadzone przy użyciu oprogramowania do analizy statystycznej. Hybrydowy model ilościowy pozwala na uzyskanie kontrolowanej ilościowo utraty krwi oraz spójnej utraty krwi podczas kompresji. Na Rysunku 6A, po VCH, średnia utrata krwi w grupach I, II i III wyniosła odpowiednio 354,2 mL, 714,4 mL i 1064,0 mL, co stanowiło 10%, 20% i 30% TBV. Wyniki te pokazują, że model ten może być stosowany w różnych układach eksperymentalnych, umożliwiając osiągnięcie ilościowej utraty krwi poprzez VCH. Rysunek 6B pokazuje, że nie było statystycznie istotnych różnic w utracie krwi podczas kompresji pomiędzy trzema grupami (p > 0,05). Taką spójną utratę krwi można uzyskać, wykonując nacięcie tętnicy pachowej o długości około 2 mm za pomocą nożyczek mikrochirurgicznych, co stanowi 1/3 obwodu tętnicy pachowej. Na Rysunku 6C, pod koniec eksperymentu, średnia całkowita utrata krwi dla grup I, II i III wyniosła odpowiednio 462,9 mL, 893,0 mL i 1213,0 mL, co pozwoliło na uzyskanie w respective grupach wstrząsu hemoragicznego klasy I, II i III.

Dane przedstawione na Rysunku 7 wyjaśniają wpływ kontrolowanego krwotoku na parametry hemodynamiczne, wskazując na wyraźny wzrost częstotliwości akcji serca we wszystkich grupach w odpowiedzi na wywołany wstrząs. Wzrost częstotliwości akcji serca był najbardziej zaznaczony podczas stosowania zewnętrznej kompresji i wykazywał spadek po jej zaprzestaniu. Stopień wzrostu częstotliwości akcji serca był wprost proporcjonalny do objętości pobranej krwi, przy czym w Grupie III odnotowano najwyższy wzrost, następnie w Grupie II i w Grupie I. Trend ten jest ilościowo podkreślony przez maksymalne odchylenie częstotliwości akcji serca (ΔHR = HR_peak - HR_baseline), gdzie w Grupie III zarejestrowano znacznie większą zmianę (Grupa I: 11.28 ± 1.2 bpm, Grupa II: 30.08 ± 2.7 bpm, Grupa III: 106.80 ± 7.2 bpm, p < 0.0001).

Eksperyment równowagi statycznej; schemat z respiratorem, kompresją i układem monitorowania ciśnienia.
Rycina 1: Układ eksperymentalny i harmonogram przebiegu eksperymentu. (A) Ustawienie eksperymentalne z wykorzystaniem świń. (B) Kroki przygotowania chirurgicznego wraz z harmonogramem eksperymentu. Harmonogram procedury obejmuje 120 min, rozpoczynając od 30 min fazy przygotowania chirurgicznego, po której następują wyznaczone punkty czasowe co 10 min (T0 do T90), w których podejmowane są określone działania, takie jak krwawienie kontrolowane objętościowo, trakcja i zwolnienie opasek blokujących naczynia, kompresja zewnętrzna oraz monitorowanie kontrolne. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Etapy operacji pachowej; schemat nacięcia, USG, procedura chirurgiczna, odsłonięcie anatomiczne.
Rycina 2: Disekcja anatomii pachowej u świń pod kontrolą USG. (A) Ułożenie głowicy w celu ultrasonograficznej identyfikacji struktur pachowych, z zaznaczonym łukowatym nacięciem o długości 10 cm dla dostępu chirurgicznego. (B) Obraz sonograficzny szczegółowo przedstawiający przestrzeń pachową na głębokości 6 cm; (i) sonoanatomia oraz (ii) zrewidowana anatomia USG. Przetwornik liniowy jest ustawiony w płaszczyźnie parasagitalnej. Wskazano tętnicę pachową (A) i żyłę pachową (V) obok splotu ramiennego (strzałki), mięśnia piersiowego głębokiego (DP) oraz mięśnia piersiowego powierzchownego (SP). (C) Początkowe nacięcie wzdłuż projektowanego przebiegu tętnicy pachowej. (D) Odsłonięcie tętnicy pachowej i pęczka naczyniowo-nerwowego po nacięciu, po częściowym wycięciu mięśni piersiowych powierzchownych i głębokich. Prosimy kliknąć tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.

Równowaga statyczna; mechaniczny system ciśnieniowy; schemat; gruszka sfigmomanometru i zawór.
Rysunek 3: Elementy urządzenia do kompresji zewnętrznej. Nadmuchiwany balon hemostatyczny. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Konfiguracja czujnika ciśnienia; akwizycja danych; kondycjonowanie sygnału; schemat okablowania elektrycznego.
Rycina 4: System pomiaru ciśnienia. Komponenty sprzętowe systemu pomiaru ciśnienia, w tym elastyczny foliowy czujnik ciśnienia połączony przewodem elektrycznym z jednokanałowym modułem konwersji i kondycjonowania sygnału. Moduł ten jest następnie podłączony do karty akwizycji danych, która łączy się z komputerem. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Eksperyment gojenia rany chirurgicznej, przeszczepy skóry świni, pooperacyjna ocena szwów, obraz procedury.
Rysunek 5: Ocena utraty krwi pod wpływem ucisku poprzez nasycenie gazy. (A) Gaza wyjęta z rany chirurgicznej po ucisku zewnętrznym. (B) Nasączona krwią gaza przygotowana do ważenia w celu ilościowego określenia utraty krwi pod wpływem ucisku. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.

Wykres porównujący utratę krwi; trzy grupy analizowane pod kątem kontroli objętości, efektów ucisku i całkowitej utraty.
Rysunek 6: Ocena utraty krwi i masy ciała. (A) Wykres słupkowy przedstawiający kontrolowaną objętościowo utratę krwi jako procent całkowitej objętości krwi (TBV) dla trzech różnych grup. (B) Wykres słupkowy pokazujący utratę krwi podczas ucisku, bez istotnych różnic między grupami. (C) Wykres słupkowy reprezentujący całkowitą utratę krwi do końca eksperymentu, odpowiadającą trzem klasom wstrząsu krwotocznego. Lewa oś Y przedstawia utratę krwi, natomiast prawa oś Y przedstawia procent TBV. Każda grupa obejmuje próbę N=6. Wszystkie dane ciągłe przedstawiono jako średnia ± odchylenie standardowe, a istotność określono dla przedziałów ufności (C.I.s) 95%. Do określenia wpływu objętości krwotoku na parametry hemodynamiczne zastosowano jednoczynnikową analizę wariancji z powtórzonymi pomiarami (ANOVA). Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.

Wykres odpowiedzi sercowo-naczyniowej przedstawiający tętno i ciśnienie w funkcji czasu; badanie kompresji zewnętrznej.
Rysunek 7: Odpowiedzi hemodynamiczne podczas eksperymentu. (A-C) odpowiadają trzem grupom eksperymentalnym poddanym różnym objętościom pobrania krwi. Wykresy przedstawiają tętno (linia czerwona), skurczowe ciśnienie tętnicze (linia niebieska) i rozkurczowe ciśnienie tętnicze (linia czarna) w czasie, wraz z procentową utratą całkowitej objętości krwi (TBV) (obszar zacieniowany). Dane pokazują przebieg czasowy tętna i ciśnienia krwi od momentu rozpoczęcia krwawienia (T0) do 90 min po krwawieniu (T90). * oznacza, że parametry hemodynamiczne w każdym punkcie czasowym wykazują statystycznie istotną różnicę w porównaniu z T0 w obrębie każdej grupy (p<0.05). Wszystkie dane ciągłe przedstawiono jako średnia ± odchylenie standardowe, a istotność określono dla przedziałów ufności (C.I.s) 95%. Do określenia wpływu objętości krwawienia na parametry hemodynamiczne zastosowano jednoczynnikową analizę wariancji (ANOVA) z powtarzanymi pomiarami. Aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku, kliknij tutaj.

Dyskusja

Uszkodzenie tętnicy pachowej jest główną przyczyną masywnego krwotoku w miejscu połączenia kończyny górnej1. Do aktywnej tamowania krwawienia, ręczne uciskanie, tamponada z gazy i środki hemostatyczne są powszechnie stosowanymi metodami w warunkach bojowych lub przedszpitalnych8. Chociaż sama kompresja może tymczasowo kontrolować krwotok łączeniowy, może nie całkowicie zamknąć tętnicy pachowej ze względu na elastyczność łopatki. Ponadto większość miejscowych środków hemostatycznych ma postać gazy i arkuszy membrany, które wymagają ręcznego ucisku, aby utrzymać je na miejscu w miejscu krwawienia9. Obecnie nie ma odpowiednich badań klinicznych, które potwierdziłyby wiarygodne ciśnienie ucisku w połączeniu z tamponadą z gazy lub środkami hemostatycznymi. W ramach tego badania opracowano nowy hybrydowy model oceny ilościowej krwotoku łączącego kończyny górnej u świń, który oferuje korzyści płynące z dalszego rozwoju przedszpitalnych produktów hemostatycznych.

Podczas konstruowania modelu wstrząsu krwotocznego głównym wyzwaniem jest dokładne odtworzenie scenariusza klinicznego przy jednoczesnym zapewnieniu wysokiej odtwarzalności i standaryzacji10. W związku z tym opracowaliśmy hybrydowy model oceny ilościowej, który ma kilka zalet w porównaniu z tradycyjnym modelem wstrząsu krwotocznego:

W badaniu tym po raz pierwszy przedstawiono model uszkodzenia tętnicy pachowej u świń. W ostatnich publikacjach większość badań wykorzystywała model uszkodzenia tętnicy udowej do oceny skuteczności nowych środków hemostatycznych 11,12,13,14,15. Niewiele uwagi poświęcono jednak opisowi wykonalności modelu uszkodzenia tętnicy pachowej. Przypisuje się to wyzwaniom związanym z wykonywaniem uszkodzenia tętnicy pachowej u świń, wynikającym ze złożonych cech anatomicznych pachy świni. Aby zminimalizować niezamierzone obrażenia lub krwawienie, preferowane jest podejście pachowe pod kontrolą USG w celu zlokalizowania tętnicy pachowej przed rozwarstwieniem. Ten wybór jest dokonany, ponieważ naczynia znajdują się głęboko między powierzchownymi i głębokimi mięśniami piersiowymi i są otoczone osłonką pachową. Tymczasem kolejnym wyzwaniem jest uzyskanie spójnego nacięcia poprzecznego o średnicy 2 mm u wszystkich zwierząt poprzez ocenę wizualną.

Pasma blokujące naczynia zapewniają siłę pociągową, aby tymczasowo zablokować przepływ krwi w uszkodzonej tętnicy pachowej (tętnicy otwartej). W obecnym krajobrazie badawczym napotyka się krytyczne wyzwania podczas opracowywania nowych materiałów hemostatycznych do krwotoków łączeniowych. Wyzwania te wynikają z głębokich i wąskich ran w obszarach łączących, które powodują szybki i ciśnieniowy przepływ krwi. Dynamika ta znacznie utrudnia zdolność materiałów hemostatycznych do wchłaniania i zarządzania płynem międzyfazowym. W warunkach masywnego krwotoku jest to szczególnie szkodliwe, ponieważ szybko płynąca krew pod wysokim ciśnieniem może zmyć środki hemostatyczne i zakłócić wszelkie nieodpowiednio powstałe skrzepy. W badaniu przedstawiono zastosowanie dwóch pasm blokujących naczynia krwionośne, które tymczasowo kontrolują przepływ krwi pod ciśnieniem. Strategia ta umożliwia ocenę skuteczności materiałów hemostatycznych bez zakłócających skutków aktywnego krwotoku poprzedzającego interwencję chirurgiczną w celu opanowania krwawienia.

Ciśnienie ściskania w eksperymencie można ustawić na określoną wartość zgodnie z potrzebami eksperymentu i utrzymywać je na względnie stabilnym poziomie przez cały czas trwania eksperymentu. Zastosowanie zewnętrznego urządzenia uciskowego do wywierania regulowanego nacisku na gazę tamponadową jest cennym osiągnięciem w dziedzinie badań nad krwotokami skrzyżowaniowymi. Specyficzne ciśnienie ściskające krwotoku łączącego kończynę górną nie zostało jeszcze wyjaśnione. Zgodnie z opisem przypadku rany postrzałowej, aorta brzuszna i opaska uciskowa złączowa mogą być stosowane pod pachą, ale wymagane ciśnienie ucisku nie zostało jasno określone16. Johnson i wsp.5 zweryfikowali skuteczność i bezpieczeństwo opaski uciskowej Sam w okolicy pachwiny i pachy, wskazując, że niedrożność tętnicy pachowej wymaga średnio 739 mmHg. W 2022 roku Avital i wsp.17 udokumentowali przypadek, w którym technika ręcznych punktów nacisku została wykorzystana do opanowania krwotoku pod pachą podczas 21-minutowego transportu lotniczego, po powtarzającym się niepowodzeniu bandaża hemostatycznego. Ten opis przypadku potwierdził, że technika punktów nacisku może skutecznie zatrzymać krwawienie w okolicy połączenia pachowego i może utrzymywać się przez dłuższy czas. Jednak ucisk był wykonywany przez medyka ewakuacji lotniczej, którego długotrwały wysiłek prowadził do zmęczenia, pogarszając w ten sposób zdolność do utrzymania stałego ciśnienia przez cały zabieg. W tym modelu zastosowano jednocześnie tamponadę z gazy i ucisk miejscowy. Nie staraliśmy się całkowicie zablokować przepływu tętnicy pachowej, ale zastosowaliśmy metodę tamponady z gazy w połączeniu z zewnętrznym uciskiem w celu uzyskania miejscowej hemostazy. Wyniki wskazują, że tylko 210 mmHg ciśnienia zewnętrznego było potrzebne do skutecznego zatrzymania krwawienia w połączeniu z tamponadą z gazy. Dodatkowo zastosowanie ramienia mechanicznego zapewnia stałe i niezmienne ciśnienie w punkcie nacisku, zwiększając w ten sposób skuteczność tej strategii tamowania krwotoku. W celu dalszych badań ciśnienie ucisku tego urządzenia można dostosować i dostosować w zależności od materiału tamponady. Jeśli różne nowo opracowane opatrunki hemostatyczne wymagające ciśnienia muszą zostać przetestowane pod kątem ich skuteczności, ciśnienie można dostosować do warunków eksperymentalnych. Na przykład, jeśli ciśnienie jest ustawione na określoną wartość, można określić, który opatrunek hemostatyczny jest bardziej skuteczny, porównując czas do hemostazy i utraty krwi pod wpływem kompresji.

Wstrząs klasy I-III wywołano poprzez połączenie VCH z niekontrolowanym krwotokiem, dokładnie symulując scenariusz kliniczny uszkodzenia penetracji tętnicy pachowej przy jednoczesnym dostosowaniu całkowitej utraty krwi do wymaganego zakresu. Model wstrząsu krwotocznego można podzielić na trzy typy: kontrolowany objętościowo, kontrolowany ciśnieniowo i niekontrolowany. Model wstrząsu krwotocznego z kontrolowaną objętością symuluje proces wstrząsu krwotocznego poprzez uwolnienie pewnej ilości krwi w oparciu o efektywną objętość krążącą w określonym czasie. Model ten ma zalety w ocenie hemodynamiki (takich jak mechanizmy kompensacyjne), ale trudno jest kontrolować stopień zmian ciśnienia krwi (takich jak niedociśnienie). Stwierdzono, że szybki przepływ krwi, po którym następuje powolne wykrwawianie, wywołuje bardziej intensywną reakcję fizjologiczną (częstość akcji serca, kwas mlekowy w surowicy i wymagana ilość płynu resuscytacyjnego) niż ciągłe wykrwawianie (metody tradycyjne) i bardziej realistycznie symuluje proces wstrząsu krwotocznego. Istnieje wiele sposobów na ustalenie modelu niekontrolowanego wstrząsu krwotocznego. Powszechnie stosowane modele niekontrolowanego wstrząsu krwotocznego obejmują model krwotoku z pęknięcia wątroby lub śledziony, model krwotoku z uszkodzeniem aorty i tętnicy udowej itp.18,19,20,21,22. Ten model wstrząsu krwotocznego jest bardzo zbliżony do sytuacji klinicznej pacjentów z urazem lub ciężkim krwawieniem i jest szeroko stosowany, zwłaszcza w badaniach nad resuscytacją płynową wstrząsu krwotocznego. W tym badaniu krew pobrana z tętnicy udowej o wartości 10%, 20% i 30% TBV w połączeniu z kompresją mechanicznego ramienia o stałym ciśnieniu wywołała wstrząs krwotoczny stopnia I-III. Parametry hemodynamiczne były monitorowane co 10 minut podczas całego procesu, aby zapewnić stabilność modelu.

Model ten ma kilka istotnych ograniczeń, w tym aspekt niekontrolowanego krwotoku. Głównym ograniczeniem jest precyzja wymagana do wykonania 2 mm poprzecznego nacięcia w tętnicy pachowej. Podczas gdy nasze dane wskazują na wąski błąd standardowy dla utraty krwi pod wpływem kompresji, zmienność wielkości nacięcia, a co za tym idzie, niekontrolowanego krwotoku, może wzrosnąć, gdy różne osoby wykonują zabieg. Kolejnym ograniczeniem jest znieczulenie i leczenie bólu świń użytych w eksperymencie. Biorąc pod uwagę rozległe procedury chirurgiczne związane z fazą przygotowania chirurgicznego tego modelu, opanowanie analgezji i głębokości znieczulenia ma kluczowe znaczenie. Ważne jest, aby ściśle monitorować objawy bólu i zapewnić odpowiednie leczenie podczas tracheostomii, kaniulacji i uszkodzenia tętnicy pachowej.

Konkluzja
W tym badaniu wprowadziliśmy nowatorski hybrydowy model oceny ilościowej krwotoku łączącego kończyny górnej u świń, co oznacza znaczący postęp w opracowywaniu przedszpitalnych produktów hemostatycznych. Wykorzystanie modelu uszkodzenia tętnicy pachowej u świń, w połączeniu z wdrożeniem opasek blokujących naczynia krwionośne i zewnętrznego urządzenia uciskowego, rozwiązuje krytyczne wyzwania w zakresie kontroli krwotoków łączących, takie jak osiągnięcie stałego i kontrolowanego ciśnienia w celu zwiększenia skuteczności hemostazy. Z naszych ustaleń wynika, że połączenie tamponady z gazy z precyzyjnie kontrolowanym ciśnieniem zewnętrznym wynoszącym 210 mmHg, dodatkowo wspomaganym stałą siłą dostarczaną przez mechaniczne ramię, skutecznie zatrzymuje krwawienie. Podejście to nie tylko zapewnia praktyczne rozwiązanie w leczeniu urazów tętnic pachowych, ale także przygotowuje grunt pod przyszłe badania nad mechanizmami regulowanego ciśnienia dla różnych opatrunków hemostatycznych. Zwiększa to znaczenie kliniczne i możliwość zastosowania wyników. Wyniki te mają znaczący potencjał w zakresie poprawy opieki nad pacjentami po urazach, zwłaszcza w warunkach przedszpitalnych.

Oświadczenia

Autorzy zadeklarowali, że nie występują konkurencyjne konflikty interesów.

Podziękowania

Autorzy chcieliby wyrazić swoją wdzięczność Li Yangowi za opracowanie koncepcji badania, Zhao Dongchu i Guo Yongowi za przeprowadzenie zabiegów chirurgicznych, Zhao Dongchu za analizę danych i przygotowanie manuskryptu oraz Zhang Lianyangowi za nadzór nad projektem badawczym. Prace te były wspierane przez Miejską Komisję Zdrowia i Planowania Rodziny w Chongqing oraz Projekt Badań Naukowych Medycznych Komisji ds. Nauki i Technologii (nr 2024MSXM084), Budowa kluczowych specjalizacji klinicznych w wojskowych i klinicznych badaniach medycznych nad krytycznymi i ciężkimi chorobami w mieście Chongqing.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Oprogramowanie do akwizycji danych MCC DAQamiMeasurement Computing Corporation4.2.1f0Zaawansowane oprogramowanie do akwizycji i monitorowania danych zaprojektowane w celu zapewnienia intuicyjnego i wydajnego doświadczenia użytkownika, opracowane przez Measurement Computing Corporation z siedzibą w Norton, MA, USA.
DF9-40 Elastyczny czujnik ciśnienia foliiChengke Electronics500gElastyczny czujnik ciśnienia folii przeznaczony do zastosowań wymagających pomiaru siły
DuPont Wire, karta akwizycji danychJ.X.CTUSB-1208LSKarta akwizycji danych wyposażona w złącza DuPont do zadań interfejsu i przetwarzania sygnału
Jednokanałowy moduł konwersji sygnałuRisymIMS-C04AModuł służący do kondycjonowania i konwersji sygnałów w konfiguracji jednokanałowej

Bibliografia

  1. Morrison, J. J., Rasmussen, T. E. Noncompressible torso hemorrhage: a review with contemporary definitions and management strategies. Surg Clin North Am. 92 (4), 843-858 (2012).
  2. Sauaia, A., et al. Epidemiology of trauma deaths: a reassessment. J Trauma. 38 (2), 185-193 (1995).
  3. van Oostendorp, S. E., Tan, E. C. T. H., Geeraedts, L. M. G. Jr Prehospital control of life-threatening truncal and junctional haemorrhage is the ultimate challenge in optimizing trauma care; a review of treatment options and their applicability in the civilian trauma setting. Scand J Trauma Resusc Emerg Med. 24 (1), 110(2016).
  4. Spiegel, S., Baker, A. M. EMS junctional hemorrhage control. StatPearls Publishing. , Treasure Island, FL. (2023).
  5. Johnson, J. E., Sims, K., Hamilton, D. J., Kragh, J. F. Jr Safety and effectiveness evidence of SAM(r) junctional tourniquet to control inguinal hemorrhage in a perfused cadaver model. J Spec Oper Med. 14 (2), 21-25 (2014).
  6. Coakley, T. A., Devlin, J. J., Kircher, S. S., Johnson, A. S. Development of a ballistic model of combat groin injury. J Trauma Acute Care Surg. 72 (1), 206-210 (2012).
  7. Zhu, Q., et al. Body mass index and waist-to-hip ratio misclassification of overweight and obesity in Chinese military personnel. J Physiol Anthropol. 39 (1), 24(2020).
  8. La Monaca, G., et al. Hemorrhagic complications in implant surgery: a scoping review on etiology, prevention, and management. J Oral Implantol. 49 (4), 414-427 (2023).
  9. Peng, H. T. Hemostatic agents for prehospital hemorrhage control: a narrative review. Mil Med Res. 7 (1), 13(2020).
  10. Fülöp, A., Turóczi, Z., Garbaisz, D., Harsányi, L., Szijártó, A. Experimental models of hemorrhagic shock: a review. Eur Surg Res. 50 (2), 57-70 (2013).
  11. Kheirabadi, B. S., et al. Comparison of new hemostatic granules/powders with currently deployed hemostatic products in a lethal model of extremity arterial hemorrhage in swine. J Trauma. 66 (2), 316-326 (2009).
  12. Kheirabadi, B. S., et al. Determination of efficacy of new hemostatic dressings in a model of extremity arterial hemorrhage in swine. J Trauma. 67 (3), 450-459 (2009).
  13. Wang, Y. H., et al. Evaluation of chitosan-based dressings in a swine model of artery-injury-related shock. Sci Rep. 9 (1), 14608(2019).
  14. Angus, A. A., et al. Testing and evaluation of a novel hemostatic matrix in a swine junctional hemorrhage model. J Surg Res. 291, 452-458 (2023).
  15. Landers, G. D., et al. Efficacy of hemostatic gauzes in a swine model of prolonged field care with limb movement. Mil Med. 186, Suppl 1 384-390 (2021).
  16. Croushorn, J., McLester, J., Thomas, G., McCord, S. R. Abdominal aortic tourniquet controls junctional hemorrhage from a gunshot wound of the axilla. J Spec Oper Med. 13 (3), 1-4 (2013).
  17. Holcomb, J. B., et al. Effect of dry fibrin sealant dressings versus gauze packing on blood loss in grade V liver injuries in resuscitated swine. J Trauma. 46 (1), 49-57 (1999).
  18. Avital, G., et al. Pressure points technique for traumatic proximal axillary artery hemorrhage: a case report. Prehosp Disaster Med. , 1-4 (2022).
  19. Bickell, W. H., Bruttig, S. P., Wade, C. E. Hemodynamic response to abdominal aortotomy in the anesthetized swine. Circ Shock. 28 (4), 321-332 (1989).
  20. Matsuoka, T., Hildreth, J., Wisner, D. H. Liver injury as a model of uncontrolled hemorrhagic shock: resuscitation with different hypertonic regimens. J Trauma. 39 (4), 674-680 (1995).
  21. Krausz, M. M., Horn, Y., Gross, D. The combined effect of small volume hypertonic saline and normal saline solutions in uncontrolled hemorrhagic shock. Surg Gynecol Obstet. 174 (5), 363-368 (1992).
  22. Capone, A., Safar, P., Stezoski, S. W., Peitzman, A., Tisherman, S. Uncontrolled hemorrhagic shock outcome model in rats. Resuscitation. 29 (2), 143-152 (1995).

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Model krwotoku u świńskuteczność hemostatycznakrwotok z kontrolowaną objętościąurządzenie do kompresji zewnętrznejbalon hemostatycznykompresja mechaniczna ramieniamonitorowanie hemodynamicznesymulacja urazu tętnicyhemostaza przedszpitalna
Nowy hybrydowy model oceny ilościowej krwotoku ze skrzyżowania pachowego u świń
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.