Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Интегрированные компенсаторных реакций в модели человеческого кровоизлияний

12.4K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/54737

⸱

20 ноября 2016 г.

 ,  ,  , 
1Tactical Combat Casualty Care Research, JBSA Fort Sam Houston, 2U.S. Army Institute of Surgical Research, JBSA Fort Sam Houston, 3U.S. Army Medical Research and Materiel Command, JBSA Fort Sam Houston

В этой статье

Краткое содержание

Целью данного протокола является демонстрация методов для измерения компенсаторных ответов на пониженной центрального объема крови с помощью нижней части тела отрицательного давления в качестве неинвазивной экспериментальной модели человеческого кровоизлияния, которые могут быть использованы для количественного определения полной интеграции компенсаторных механизмов к дефициту объема крови в организме человека ,

Аннотация

Кровотечение является ведущей причиной смерти от связанных с травмой, отчасти потому, что ранняя диагностика тяжести потери крови трудно. Оценка пациентов кровоизлияние трудно, потому что в настоящее время клинические инструменты обеспечивают меры жизненно важных признаков, которые остаются стабильными в течение ранних стадий кровотечения вследствие компенсаторных механизмов. Следовательно, существует необходимость понять и измерить общую интеграцию механизмов, которые компенсируют пониженным объема циркулирующей крови и, как они изменяются во время продолжающегося прогрессивного кровотечения. резерв организма для компенсации снижения объема циркулирующей крови называется "компенсаторной резерв". Компенсационный резерв может быть точно оценена с результатами измерений в реальном времени изменений в особенности артериальной форма волны, измеренная с использованием мощного компьютера. Нижняя часть тела отрицательного давления (ОДНТ) было показано, чтобы имитировать многие физиологические реакции у людей, связанных с кровотечением,и используется для изучения компенсаторный ответ на кровоизлияние. Цель данного исследования заключается в демонстрации того, как компенсационный резерв оценивается в ходе постепенного сокращения в центральной части объема крови с ОДНТ как моделирование кровоизлияния.

Введение

Наиболее важной функцией сердечно-сосудистой системы является контроль адекватной перфузии (кровотока и доставки кислорода) ко всем тканям организма через гомеостатической регуляции артериального давления. Различные механизмы компенсации (например, автономная система деятельности нервной, частота сердечных и сократимость, венозный возврат, вазоконстрикции, дыхание) способствуют поддержанию нормального физиологического уровня кислорода в тканях. 1 сокращениям объема циркулирующей крови , такие как вызванные кровотечением может поставить под угрозу способность сердечно-сосудистой системы компенсаторных механизмов и в конечном итоге привести к низкому артериального давления, тяжелой гипоксии тканей и кровообращения шок, который может быть смертельным.

Сосудистый шок в результате тяжелых кровотечений (то есть, геморрагический шок) является ведущей причиной смерти из - за травмы. 2 Одним из наиболее сложных аспектов профилактики пациента от развития шока является нашимНеспособность признать его раннее начало. Ранняя и точная оценка прогресса в направлении развития шока в настоящее время ограничено в клинических условиях с помощью технологий (то есть, медицинские мониторы) , которые обеспечивают измерения жизненно важные признаки , которые изменяются очень мало на ранних стадиях потери крови из - за многочисленных компенсаторных организма механизмы регуляции артериального давления. 3-6 Таким образом , возможность измерить всю сумму резерва тела , чтобы компенсировать потери крови представляет собой наиболее точное отражение состояния тканей перфузионной и риск развития шока. 1 Этот резерв называется . компенсационный резерв , который может быть точно оценены по результатам измерений в режиме реального времени изменения в особенностях артериальной волны 1 Истощение компенсационного резерва тиражирует терминала сердечно - сосудистой нестабильности наблюдается у больных в критическом с внезапным началом гипотензии; состояние, известное как гемодинамической Декоmpensation. 7

Взаимосвязь между использованием компенсационного резерва и регуляции артериального давления при постоянной потери крови в организме человека может быть продемонстрирована в лаборатории с использованием комплексного набора физиологических измерений (например, артериальное давление, частота сердечных сокращений, артериальное насыщение крови кислородом, ударный объем сердца, сердечного выброса, сосудистого сопротивления, частота дыхания, пульс характер, психическое состояние, в конце выдоха CO 2, ткани кислорода) обеспечивается стандартным физиологическим мониторинга в ходе непрерывного постепенного сокращения в центральной части объема крови , аналогичных тем , которые происходят во время кровотечения. Пониженная центральный объем крови может быть вызвано неинвазивно с прогрессивными увеличением нижней части тела отрицательного давления (ОДНТ). 8 С помощью этой комбинации физиологических измерений и ОДНТ, концептуального понимания того , как оценить способность организма компенсировать снижения центрального объема крови может быть легко демонына рисунке. Это исследование показывает prelab подготовку, демонстрацию компенсаторной реакции в отношении других физиологических реакций во время моделируемой кровоизлияния, а также оценку postlab результатов. Экспериментальные методы, необходимые для проведения измерений компенсационного резерва демонстрируются в человеческом волонтера.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

До любого человека процедуры, институциональный наблюдательный совет (IRB) должен одобрить протокол. Протокол, используемый в данном исследовании, был одобрен армии США медицинских исследований и материального Command IRB. Протокол предназначен для демонстрации физиологические реакции компенсации к прогрессирующему снижению центрального объема крови, подобным испытываемые лицами во время продолжающегося кровотечения в контролируемых и воспроизводимых лабораторных условиях. Лаборатория комнатная температура контролируется на 23 - 25 ° С.

1. Подготовка оборудования

  1. Включите оборудование и приборы, требующие разогрева и калибровки.
    Примечание: Оборудование и устройства включают в себя систему сбора данных для записи данных на 1 Гц; два отдельных устройства , которые обеспечивают неинвазивные непрерывные измерения плечевой артерии кровяного давления и артериального насыщения кислородом (SPO 2) с использованием двух отдельных датчиков 9-11 инфракрасный палец фотоплетизмография манжеты; capnograфот для измерения в конце выдоха CO 2 и частоты дыхания; и палец пульсоксиметр для получения периферических артерий пульсирующей формы волны для измерения компенсационного Reserve.
  2. Синхронизировать все инструменты с внутренними часами, регулируя штамп времени на каждом инструменте, чтобы соответствовать мастер-часы лаборатории, которая будет использоваться для обозначения времени в ходе эксперимента.

2. Предмет Подготовка

  1. Попросите тему, чтобы избежать кофеина, алкоголя и физических нагрузок за 24 ч до тестирования, а также избегать употребления по крайней мере, 2 ч до протокола в том случае, если гемодинамика декомпенсация вызывает тошноту.
  2. До начала протокола, есть врач выполняет медицинское обследование, скрининг, чтобы обеспечить субъект соответствует минимальным требованиям для здоровья, а также гарантирует отсутствие критериев исключения (использование никотина, гипертонии, вегетативной дисфункции, или история синкопальных эпизодов). Поскольку беременность является критерием исключения дляучастие, требуют женского пола участников принять стандартный тест на беременность на день исследования.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Для обеспечения безопасности субъекта, исследование врач сертифицирован в расширенную поддержку жизни, и присутствует во время исследования. Полностью оборудованный 'аварии тележка' сразу же доступны для поддержки субъекта дыхательных путей, дыхания и кровообращения в случае потери сознания или острой сердечной аритмии происходит во время процедуры ОДНТ.
  3. Информировать субъекта о процедуре, и получить письменное согласие на участие в исследовании.
    Примечание: Объясните субъекту, что цель исследования состоит в том, чтобы применять ОДНТ до наступления декомпенсации сердечно-сосудистой системы (предобморочное). Объясните, что есть сердечно-сосудистые параметры, которые определяют эту точку, и ОДНТ будет прекращено при соблюдении этих параметров сердечно-сосудистой системы. Информировать предмет, что они могут также симптомы опыт, как правило, связанные с предобморочное во время проце ОДНТДюре. Попросите тему уведомить следователя, если эти симптомы возникают и ОДНТ будут немедленно прекращены.
  4. Поместите неопрена ОДНТ юбку на эту тему. Убедитесь в том, что юбка плотно вокруг талии и туловища, с тем чтобы создать герметичное уплотнение.
  5. Проинструктировать тему лежать на спине на кровати камеры ОДНТ в то время как трансзональных стационарный пост для фиксации туловища на месте во время ОДНТ. Проинструктировать тему расслабить нижнюю часть тела во время экспозиции ОДНТ. Закрепите предмет в камеру ОДНТ, сдвинув кровати в камеру и присоединение неопрена юбку к отверстию камеры, чтобы создать герметичное уплотнение.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Камера ОДНТ обеспечивает возможность точно (в пределах 0,1 мм рт.ст.), контролирующий внутреннее давление от 0 до -100 мм рт.ст. либо вручную, либо с помощью компьютеризированной профиля. Камера включает в себя регулируемый седло, чтобы закрепить положение тела субъекта. Очистить оргстекла окна позволяют для визуализации ног субъекта.Регулируемый алюминиевый талии доска позволяет герметичным уплотнением должна быть создана неопреновым юбкой носили предмета и камеры ОДНТ на уровне гребня подвздошной кости (рисунок 1).
  6. Место электрокардиограммы (ЭКГ) электроды на правой и левой гуморальных-ключичного суставов, а справа и слева нижние ребра (всего 4) в модифицированной конфигурации свинца II (рисунок 1) для непрерывного измерения частоты сердечных сокращений.
  7. Поместите руки испытуемого на подлокотники, регулируется таким образом, что руки поддерживаются на уровне сердца. С помощью соответствующего размера пальцев манжеты, поместите инфракрасный палец фотоплетизмография   устройство на левой и правой средних пальцев для непрерывного неинвазивного измерения биений к удару кровяного давления.
  8. Прикрепите палец манжеты к мониторы давления. Калибровка приборов и запись артериального давления в соответствии с инструкциями изготовителя. 12 Введите тему информацию (возраст, пол, heigХТ, и вес) , с тем чтобы соответствующие условия для расчета (оценки) ударного объема, сердечного выброса и периферического сосудистого сопротивления с помощью алгоритма Modelflow при желании. 13,14
  9. Поместите импульсный оксиметр палец на указательным пальцем правой руки для непрерывного измерения компенсационного резерва 1,12 (рисунок 2).
  10. Поместите носовые канюли на эту тему и поручить субъекту дышать через нос, чтобы обеспечить чувствительные отражения в вдохе и выдохе. Носовые отбор проб воздуха позволит субъект свободно говорить на самоотчетности развивающихся симптомов. Подключите носовые канюли к капнографом для непрерывного измерения дыхания и положить конец приливные CO 2.

3. Выполнение протокола ОДНТ

  1. Начало записи данных, нажав на кнопку "Старт" на систему сбора данных. Запись исходных данных в течение 5 мин. Инициировать первый уровень центральной hypovoleMia включением вакуумного мотора и установки отрицательного давления до -15 мм ртутного столба, и удерживать это давление в течение 5 мин. Рисунок 3 описывает протокол.
  2. Увеличение ОДНТ до -30 мм рт.ст., и удерживать это давление в течение 5 мин.
  3. Увеличение ОДНТ до -45 мм рт.ст., и удерживать это давление в течение 5 мин.
  4. Увеличение ОДНТ до -60 мм рт.ст., и удерживать это давление в течение 5 мин.
  5. Увеличение ОДНТ до -70 мм рт.ст., и удерживать это давление в течение 5 мин.
  6. Продолжайте увеличивать уровни ОДНТ от -10 мм рт.ст. через каждые 5 мин до конца протокола (5 мин при -100 мм рт.ст. ОДНТ) или точки гемодинамической декомпенсации. Прекратить ОДНТ, нажав на кнопку сброса давления на камере ОДНТ.
    Примечание: Гемодинамические декомпенсация идентифицируется стремительное падение систолического артериального давления ниже 80 мм рт.ст., или субъекта отчетности предобморочное такие симптомы, как серо-Out (потеря цветового зрения), туннельное зрение, потливость, тошнота или головокружение (рисунок 4).
  7. Продолжить запись данных на систему сбора данных в течение 10 мин после прекращения ОДНТ (восстановления postLBNP).
  8. Остановка записи данных в конце 10-минутного периода восстановления, нажав на кнопку "Стоп" на систему сбора данных.
  9. Отделить все приборы от предмета и удалить предмет из камеры ОДНТ. Попросите его, чтобы сидеть после того, как уйдя от ОДНТ платформы, чтобы обеспечить их бессимптомные перед выходом из лаборатории. Исследование завершено.
  10. Файлы для загрузки данных из системы сбора данных для извлечения компенсационного Reserve Index (CRI), среднее артериальное давление (САД), частоты сердечных сокращений и SpO 2 значения. 1,15,16

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Процедура ОДНТ вызывает снижение давления воздуха вокруг нижней части туловища и ног. Поскольку этот вакуум постепенно увеличивается, объем крови смещается от головы и верхней части туловища к нижней части тела, чтобы создать состояние центральной гиповолемии. Прогрессирующее снижение центрального объема крови (т.е. ОДНТ) производит значительные изменения в особенностях артериального сигнала , измеренного с помощью инфракрасного пальца photoplethysmograph (рисунок 5).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Использование ОДНТ , чтобы вызвать прогрессивные и непрерывные сокращения центрального объема крови, мы были в состоянии вызвать типичную реакцию гемодинамической декомпенсации у субъекта, характеризующийся внезапным появлением гипотонии и брадикардии (рисунок 7). Важно понимать , что интегрированный компенсаторный ответ на кровоизлияние является очень сложным, 19 приводит к значительной индивидуальной изменчивости в толерантности к кровопотере. 1 Таким образом , некоторые люди име...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов. Мнения, выраженные в настоящем документе, являются частными взглядами авторов и не должны толковаться как представляющие точку зрения Министерства армии США или Министерства обороны США.

Благодарности

Работа выполнена при поддержке за счет финансирования из армии Соединенных Штатов, медицинских исследований и материального Command, Combat Casualty программы по уходу. Мы благодарим LTC Kevin S. Эйкерс, MD и г-жу Кристен Р. отзол за их помощь в создании видео.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Динамическая рабочая станция оценки исследований (DREW) для сбора данныхNANA NAСпециально построена персоналом ISR. DREW позволяет синхронизировать по времени сбор данных как цифрового, так и аналогового сигнала от 16 независимых приборов с частотой дискретизации 1 000 Гц.
ФинометрFinapress Medical Systems (FMS)Модель 1Устройство, которое обеспечивает неинвазивные, непрерывные измерения артериального давления в плечевой артерии и насыщения артериального кислорода (SpO2) с использованием двух отдельных инфракрасных датчиков фотофлетимографии пальцев
BCI Capnocheck PlusSmith Medical PM Inc.9004Капнограф, используемый для измерения CO2 и частоты дыхания
CipherOX Флэшбэк Текнолоджис Инк.R200Исследовательское устройство, используемое для расчета индекса компенсаторного резерва (CRI)
Nonin 9560 ПульсоксиметрNonin9560пальцевый пульсоксиметр
Камера отрицательного давления нижней части тела (LBNP)NASA79K32632-1Пользовательская камера, построенная NASA
ECG BiotachGould13-6615-65Электрокардиограф для измерения ЭКГ
Назальный CO2 Линия отбора пробSalter LabsREF 4000Безлатексная носовая канюля для отбора проб выдыхаемого воздуха
.

Ссылки

  1. Convertino, V. A., Wirt, M. D., Glenn, J. P., Lein, B. C. The compensatory reserve for early and accurate prediction of hemodynamic compromise: a review of the underlying physiology. Shock. 45 (6), 580-590 (2016).
  2. Eastridge, B. J., et al. Death on the battlefield (2001-2011): Implications for the future of combat casualty care. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 73 (6), S431-S437 (2012).
  3. Orlinsky, M., Shoemaker, W., Reis, E. D., Kerstein, M. D. Current controversies in shock and resuscitation. Surg. Clin. North Am. 81 (6), 1217-1262 (2001).
  4. Wo, C. C. J., et al. Unreliability of blood pressure and heart rate to evaluate cardiac output in emergency resuscitation and critical illness. Crit Care Med. 21, 218-223 (1993).
  5. Bruijns, S. R., Guly, H. R., Bouamra, O., Lecky, F., Lee, W. A. The value of traditional vital signs, shock index, and age-based markers in predicting trauma mortality. J Trauma Acute Care Surg. 74 (6), 1432-1437 (2013).
  6. Parks, J. K., Elliott, A. C., Gentilello, L. M., Shafi, S. Systemic hypotension is a late marker of shock after trauma: a validation study of Advanced Trauma Life Support principles in a large national sample. Am. J. Surg. 192 (6), 727-731 (2006).
  7. Brunauer, A., et al. The arterial blood pressure associated with terminal cardiovascular collapse in critically ill patients: a retrospective cohort study. Crit Care. 18 (6), 719(2014).
  8. Hinojosa-Laborde, C., et al. Validation of lower body negative pressure as an experiomental model of hemorrhage. J. Appl. Physiol. 116, 406-415 (2014).
  9. Martina, J. R., et al. Noninvasive continuous arterial blood pressure monitoring with Nexfin(R). Anesthesiology. 116 (5), 1092-1103 (2012).
  10. Imholz, B. P., Wieling, W., Langewouters, G. J., van Montfrans, G. A. Continuous finger arterial pressure: utility in the cardiovascular laboratory. Clin. Auton. Res. 1 (1), 43-53 (1991).
  11. Imholz, B. P. M., Wieling, W., van Montfrans, G. A., Wesseling, K. H. Fifteen years experience with finger arterial pressure monitoring: assessment of technology. Cardiovasc. Res. 38, 605-616 (1998).
  12. Roelandt, R. Finger pressure reference guide. , Finapres Medical Systems BV. (2005).
  13. Harms, M. P. M., et al. Continuous stroke volume monitoring by modelling flow from non-invasive measurement of arterial pressure in humans under orthostatic stress. Clin. Sci. 97, 291-301 (1999).
  14. Leonetti, P., et al. Stroke volume monitored by modeling flow from finger arterial pressure waves mirrors blood volume withdrawn by phlebotomy. Clin. Auton. Res. 14 (3), 176-181 (2004).
  15. Convertino, V. A., Grudic, G., Mulligan, J., Moulton, S. Estimation of individual-specific progression to impending cardiovascular instability using arterial waveforms. J. Appl. Physiol(Bethesda, Md :1985). 115 (8), 1196-1202 (2013).
  16. Convertino, V. A., et al. Individual-specific, beat-to-beat trending of significant human blood loss: the compensatory reserve. Shock. 44 (Supplement 1), 27-32 (2015).
  17. Cooke, W. H., Ryan, K. L., Convertino, V. A. Lower body negative pressure as a model to study progression to acute hemorrhagic shock in humans. J. Appl. Physiol. 96, 1249-1261 (2004).
  18. Convertino, V. A., et al. Inspiratory resistance maintains arterial pressure during central hypovolemia: implications for treatment of patients with severe hemorrhage. Crit Care Med. 35 (4), 1145-1152 (2007).
  19. Carter, R. III, Hinojosa-Laborde, C., Convertino, V. A. Variability in integration of mechanisms associated with high tolerance to progressive reductions in central blood volume: the compensatory reserve. Physiol Reports. 4 (1), (2016).
  20. Convertino, V. A., Sather, T. M. Vasoactive neuroendocrine responses associated with tolerance to lower body negative pressure in humans. Clin. Physiol. 20, 177-184 (2000).
  21. Convertino, V. A., et al. Use of advanced machine-learning techniques for noninvasive monitoring of hemorrhage. J. Trauma. 71 (1 Suppl), S25-S32 (2011).
  22. Convertino, V. A., Rickards, C. A., Ryan, K. L. Autonomic mechanisms associated with heart rate and vasoconstrictor reserves. Clin. Auton. Res. 22, 123-130 (2012).
  23. Rickards, C. A., Ryan, K. L., Cooke, W. H., Convertino, V. A. Tolerance to central hypovolemia: the influence of oscillations in arterial pressure and cerebral blood velocity. J. Appl. Physiol. 111 (4), 1048-1058 (2011).
  24. Johnson, B. D., et al. Reductions in central venous pressure by lower body negative pressure of blood loss elicit similar hemodynamic responses. J. Appl. Physiol. 117, 131-141 (2014).
  25. van Helmond, N., et al. Coagulation Changes during Lower Body Negative Pressure and Blood Loss in Humans. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 309, H1591-H1597 (2015).
  26. Gerhardt, R., Berry, J., Blackbourne, L. Analysis of life-saving interventions performed by out-of-hospital combat medical personnel. J. Trauma. 71, S109-S113 (2011).
  27. Pinsky, M. R. Hemodynamic evaluation and monitoring in the ICU. Chest. 132 (6), 2020-2029 (2007).
  28. Rivers, E., et al. Early goal-directed therapy in the treatment of severe sepsis and septic shock. N.Engl.J.Med. , 1368-1377 (2001).
  29. Rivers, E. P., et al. The influence of early hemodynamic optimization on biomarker patterns of severe sepsis and septic shock. Crit Care Med. 35 (9), 2016-2024 (2007).
  30. Rivers, E. P., Coba, V., Whitmill, M. Early goal-directed therapy in severe sepsis and septic shock: a contemporary review of the literature. Curr Opin Anaesthesiol. 21 (2), 128-140 (2008).
  31. Cap, A. P., Spinella, P. C., Borgman, M. A., Blackbourne, L. H., Perkins, J. G. Timing and location of blood product transfusion and outcomes in massively transfused combat casualties. J. Trauma. 73, S89-S94 (2012).
  32. Spinella, P. C., Perkins, J. G., Grathwohl, K., Beekley, A., Holcomb, J. B. Warm fresh whole blood is independently associated iwth improved survival for patients with combat-related traumatic injuries. J. Trauma. 66, S69-S76 (2009).
  33. Kragh, J., et al. Survival with emergency tourniquet use to stop bleeding in major limb trauma. Ann Surgery. 249 (1), 1-7 (2009).
  34. Chung, K. K., et al. Continous renal replacement therapy improves survival in severly burned military casualties with acute kidney injury. J. Trauma. 64, S179-S187 (2008).
  35. Stewart, C. L., et al. The compensatory reserve for early and accurate prediction of hemodynamic compromise: case studies for clinical utility in acute care and physical performance. J Special Op. Med. 16, 6-13 (2016).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

Компенсаторный резервотрицательное давление в нижней части теласимуляция кровопотерианализ формы артериальной волныгемодинамический мониторингнеинвазивное измерениецентральный объем кровипрогрессирование шокафизиологическая компенсациясистема сбора данных
Интегрированные компенсаторных реакций в модели человеческого кровоизлияний
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.