Методическая статья

Новая гибридная модель количественной оценки подмышечного соединительного кровоизлияния у свиней

DOI:

10.3791/66974

⸱

6 декабря 2024 г.

 ,  ,  ,  ,  , 
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

В этой статье

Краткое содержание

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

В этом исследовании представлена гибридная количественная модель подмышечного переходного кровоизлияния у свиней, улучшающая оценку догоспитального гемостатического вмешательства.

Аннотация

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

В этом исследовании мы разработали и валидировали гибридную количественную модель для моделирования кровоизлияния в верхние конечности у свиней, с целью продвижения разработки препаратов для догоспитального кровоснабжения. Используя 12 здоровых 8-месячных самцов йоркширских свиней, мы продемонстрировали возможность использования модели повреждения подмышечной артерии свиней для оценки эффективности гемостаза. Животные были разделены на три группы, которые подвергались объемно-контролируемому кровотечению (VCH), имитируя геморрагический шок класса I-III путем забора крови с разной скоростью. Последующая внешняя компрессия применялась с помощью нового устройства, состоящего из механической руки и надувного гемостатического баллона, достигая контролируемого давления для усиления образования тромба. Постоянно контролировались гемодинамические параметры, включая частоту сердечных сокращений и артериальное давление, что подчеркивало влияние контролируемого кровотечения и внешней компрессии на физиологические реакции. Полученные данные свидетельствуют о том, что комбинация VCH с направленной наружной компрессией эффективно моделирует клинические сценарии повреждения подмышечных артерий, обеспечивая ценную модель для тестирования гемостатических вмешательств контролируемым, стандартизированным образом. Это исследование подчеркивает потенциал модели в содействии разработке и оценке новых гемостатических агентов и устройств для лечения узловых кровоизлияний.

Введение

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

Лечение травматического кровоизлияния, особенно в узловых областях, где традиционные жгуты не могут быть наложены, представляет собой серьезную проблему как в военной, так и в гражданской травматологической помощи. Эффективный контроль кровотечения в таких областях, как подмышечная и паховая области, характеризующиеся сложной сосудистой анатомией, имеет решающее значение для выживания. Повреждение подмышечной артерии является основной причиной массивного кровотечения в месте соединения верхней конечности1. Тампонажная упаковка повязочных материалов и наружное сжатие являются ключевыми этапами в догоспитальной экстренной борьбе с кровотечением. Прогресс в разработке новых гемостатических повязок значительно повысил эффективность гемостаза. Тем не менее, внешняя компрессия необходима для эффективного гемостаза на ранних стадиях 2,3. В этом исследовании представлена новая гибридная модель количественной оценки с использованием модели свиньи для моделирования межпереходного кровоизлияния в верхние конечности, с целью улучшения догоспитальных гемостатических вмешательств.

При повреждениях узлов часто требуется постоянное прямое ручное давление, чего трудно достичь на догоспитальном этапе из-за ограниченного персонала и непредсказуемых обстоятельств4. Обоснование разработки этого метода заключается в ограниченности существующих методов контроля узлового кровоизлияния. Предложенная гибридная модель количественной оценки имеет явное преимущество перед альтернативными методами. Используя модель свиньи, которая в точности имитирует физиологию человека, исследование может предоставить более надежные и переводимые результаты по сравнениюс моделью 5 перфузированного трупа.

Модели свиней широко используются в исследованиях сосудистых травм из-за их физиологического и анатомического сходства с человеком, что делает их идеальными для оценки гемостатических агентов и методов 6,7. Протокол исследования тщательно сочетает контролируемое по объему кровоизлияние (VCH) с внешней механической компрессией, чтобы точно имитировать клинический сценарий повреждения подмышечных артерий, тем самым удовлетворяя насущную потребность в надежных методах гемостатического кровоизлияния при соединительном кровотечении.

Интеграция ультразвукового исследования повышает точность методов контроля кровотечения и облегчает интерпретацию изображений, подчеркивая междисциплинарный характер современной травматологической помощи. Разработка устройства механической внешней компрессии знаменует собой значительный прогресс, предлагая многообещающую альтернативу ручному сжатию и традиционным методам гемостаза. Это исследование направлено на определение оптимального давления, необходимого для эффективного гемостаза в соединительных зонах, что потенциально может заполнить значительный пробел в литературе по травматологии.

Протокол

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

Все экспериментальные процедуры получили одобрение Комитета по благополучию и этике лабораторных животных Армейского медицинского университета (AMUWEC20201513), в соответствии с этическим принципом 3R, который выступает за сокращение, совершенствование и замену использования животных. В общей сложности 12 здоровых 8-месячных (49-56 кг) самцов йоркширских свиней были отобраны в качестве животной модели и рандомизированы на три группы (n=4/группа). Вес и анатомическое строение йоркширских свиней схожи с человеческими, что делает их пригодными для биомедицинских исследований.

1. Хирургическая подготовка

ПРИМЕЧАНИЕ: Типичный эксперимент длится 120 минут, начиная с 30 минут, посвященных хирургической подготовке. За этим следует последовательность событий с интервалом в 10 минут, конкретно определенных как T0, T10, T20, T30, T40, T50, T60, T70, T80 и T90, что обеспечивает тщательное определение времени на протяжении всего процесса. После хирургической установки протокол включает 20 минут для (VCH) и 40 минут для наложения внешней компрессии. Эксперимент завершается 30 минутами, выделенными на последующий мониторинг для оценки результатов вмешательств (Рисунок 1).

  1. Подготовка животных
    1. После прибытия на объект разместите каждую свинью в отдельном помещении с температурой 24 °C и влажностью 60%. Высушить свиней натощак (воздерживаясь от пищи, но только на воде) в течение 12 часов до операции, чтобы предотвратить тошноту, рвоту и аспирацию.
  2. Подготовка в день операции
    1. Премедикация свиней путем внутримышечного введения кетамина (20 мг/кг) и атропина (0,01 мг/кг) в боковую область шеи. Оценивайте уровень анестезии по тону челюсти, а также по рефлекторным реакциям педальных и глазных рефлекторов.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Исходя из нашего опыта, вводимые дозы анестетика достаточны для успокоения животного, а применение атропина может предотвратить чрезмерное слюноотделение. Однако, если время, затраченное на перевод животного из помещения в операционную, слишком велико, можно безопасно вводить дополнительные дозы кетамина (20 мг/кг). Успокоительное животное в соответствии с утвержденным протоколом IACUC.
    2. Перенесите животное под действием седативных препаратов в операционную и закрепите его конечность на операционном столе в положении лежа на спине. Задрапируйте операционный стол стерильным образом и накройте его согревающим одеялом.
    3. Проколите ушную вену внутривенной иглой для внутривенного пребывания. Прикрепите удлинительную линию длиной 60 дюймов к игле для проживания, а другой конец подсоедините к микронасосу. Вызвать общую анестезию и поддерживать путем непрерывной инфузии фентанила (4 мкг/кг/ч), мидазолама (0,05 мг/кг/ч) и пропофола (10 мг/кг/ч).
  3. Процедура трахеостомии
    1. Продезинфицируйте область шеи, скрабируя повидон-йодным скрабом и спиртом в течение не менее 3 чередующихся раундов.
    2. Перед тем, как сделать разрез, оцените глубину анестезии по тонусу челюсти и педальному рефлексу, чтобы обеспечить адекватную анестезию. С помощью скальпеля сделайте продольный разрез кожи длиной 8 см от щитовидного хряща до манубриума.
    3. Рассекайте вдоль медиальных поверхностей двух грудиноягодных мышц с помощью хирургических ножниц с тупым концом, углубляя рассечение и делая разрез на 1 см у трахеи.
    4. Вставьте трахеостомическую трубку соответствующего размера (7-10 мм) в зависимости от размера свиньи и подключите другую сторону к аппарату искусственной вентиляции легких.
      Примечание: В этой модели животных в конечном итоге усыпляют гуманно. Процедура интубации свиней является относительно сложной и трудоемкой. Чтобы сэкономить хирургическое время и уменьшить боль, которую испытывают животные, мы выбрали быструю трахеостомию после анестезии, а не интубацию перед индукцией анестезии.
  4. Искусственная вентиляция
    1. Установите аппарат ИВЛ в режим прерывистой вентиляции с положительным давлением, с дыхательным объемом 8 мл/кг, частотой дыхания 20 вдохов в минуту и FiO2 30%. Отрегулируйте аппарат ИВЛ так, чтобы он поддерживал PCO2 в диапазоне 35-45 мм рт.ст. Отрегулируйте настройки аппарата ИВЛ для поддержания жизненно важных параметров, гарантируя, что ETCO2 и SPO2 находятся в соответствующем диапазоне.
  5. Канюляция левой сонной артерии и яремной вены
    1. Для канюляции левой сонной артерии используйте технику разреза, требующую как минимум двух операторов для процедуры.
    2. Обеспечьте наличие важнейших инструментов для канюляции, включая микроножницы, шовные материалы с иглами, иглу 18G, трубку, оболочку для 5 французских катетеров с интродьюсером и направляющую проволоку Seldinger.
    3. С помощью разреза, сделанного во время трахеостомии, рассеките ткань латерально к грудиноягодной мышце, чтобы изолировать левую сонную артерию от окружающей фасции.
    4. Используйте нерассасывающиеся шелковые швы, чтобы обхватить изолированный сегмент левой сонной артерии перед пункцией.
    5. Используйте шелковые швы, чтобы приподнять артерию одной рукой, одновременно прокалывая ее иглой в другой. Чтобы убедиться в правильности установки иглы, введите 5 мл 0,9% раствора NaCl через иглу и наблюдайте за расширением артериальной стенки. После подтверждения правильного положения иглы проведите направляющую проволоку через трубку, одновременно втягивая иглу.
    6. Извлеките трубку, затем приступайте к вставке оболочки, используя проводник, направляемый по проводу. После введения убедитесь в удалении как проводника, так и провода. Закрепите ножны на обшивке, зашив прикрепленные фланцы шелком 3-0.
    7. Используйте ту же технику для обнажения и канюлирования левой яремной вены.
  6. Канюляция правой сонной артерии и яремной вены
    1. Для выделения правой сонной артерии и яремной вены выполняют боковое рассечение, примыкающее к грудиновидной мышце с контралатеральной стороны.
    2. Поместите центральный венозный катетер 7,0 Шпор с двойными портами в правую яремную вену и немедленно подключите систему датчиков для измерения центрального венозного давления.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Размер катетера может варьироваться в зависимости от размера свиньи.
    3. Подключите раствор лактата Рингера (7 мл/кг/ч) к одному порту центрального катетера и введите поддерживающую инфузию физиологического раствора (5 мл/кг/ч) через другой порт, чтобы снизить риск окклюзии катетера.
    4. Введите артериальный катетер 4,0 Fr, оснащенный термистором, в правую сонную артерию, подключив его к кардиомонитору и одновременно подключив венозный измерительный блок монитора к центральному венозному датчику.
    5. Откалибруйте венозные и артериальные датчики до нуля относительно среднеподмышечной линии.
    6. Используйте термоодеяло, чтобы поддерживать температуру животного в пределах 37 °C -39 °C, при этом мониторинг температуры осуществляется с помощью термистора на кончике артериального катетера.
    7. Добавьте среднее артериальное давление к диастолическим и систолическим показаниям.

2. Объемное кровотечение

  1. В соответствии с изложенным протоколом, T0 знаменует собой начало VCH, сразу после начального 30-минутного периода подготовки к операции. Используйте исходные данные, собранные в Т0, для инициации геморрагического шока путем забора крови из левой яремной вены с определенной средней скоростью для каждой группы: 0,33 мл/кг/мин для группы I, 0,67 мл/кг/мин для группы II и 1 мл/кг/мин для группы III, в течение 20 минут.
  2. T20 означает завершение фазы VCH. На этом этапе убедитесь, что группы I, II и III достигают уровня кровоизлияния 10%, 20% и 30% соответственно по отношению к общему объему крови (TBV).
  3. Определите TBV свиней, выраженную в мл, с помощью ручного расчета, используя расчетный параметр объема крови 70 мл/кг 1,2,3. Крайне важно поддерживать удельный средний показатель в процессе забора крови.

3. Травма подмышечной артерии

  1. Продезинфицируйте подмышечную впадину, протерев повидон-йодным скрабом и спиртом не менее 3 чередующихся кругов.
  2. Используйте ультрасонографию для картирования поверхностной проекции подмышечной артерии, используя допплерографию для различения артериальных, венозных и нервных структур в подмышечной ямке. Выровняйте зонд перпендикулярно дермальному слою над грудной мышцей, что позволяет точно определить анатомическую локализацию подмышечной артерии.
  3. Отметьте дуговой разрез диаметром 10 см в качестве хирургического входа на основании анатомических ориентиров, установленных с помощью ультразвуковой визуализации (рис. 2A). Просвет подмышечной артерии анэхогенный, в то время как стенка представляет собой круглую гиперэхогенную структуру и окружена гиперэхогенным плечевым сплетением.
  4. Приложите усилие примерно 20 Н к датчику и увидите, как окклюзия вены при сжатии ультразвуковым датчиком. Подмышечная оболочка проявляется в виде гиперэхогенной, линейной структуры, охватывающей сосудисто-нервный пучок (рис. 2B).
  5. Надрежьте скальпелем дугообразный заметный разрез на коже в форме 10 см. Продолжайте надрезать подкожную клетчатку вдоль разреза, чтобы обнажить подлежащие структуры. Частично удалите поверхностные и глубокие грудные мышцы, чтобы обнажить подмышечную влагалище (рисунок 2C).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Подмышечная артерия свиньи берет начало от подключичной артерии, которая покрыта подключичной мышцей. Достигнув верхнего края глубокой грудной мышцы, она проходит между поверхностными и глубокими грудными мышцами и продолжается как плечевая артерия. Глубокий подмышечный влагалище окружает подмышечную артерию, вену и плечевое сплетение.
  6. Чтобы обнажить подмышечную артерию, тупым путем рассеките подмышечную влагалище с помощью микроножниц и изолируйте сегмент артерии длиной 6 см от окружающей вены и плечевого сплетения (рисунок 2D).
  7. После изоляции наложите петлю на две полосы для блокировки сосудов вокруг 6-сантиметрового сегмента, чтобы обезопасить сосуд: поместите красную полосу на проксимальном конце и зеленую полосу на дистальном конце до нанесения травмы.
  8. Свяжите две полосы, блокирующие сосуды, чтобы временно блокировать кровоток. Если сосудистые блокирующие ленты высвобождаются, кровь может выбрасываться из сосуда, имитируя неконтролируемое кровоизлияние от повреждения подмышечной артерии.
  9. Сделайте с помощью микроножниц поперечный разрез толщиной 2 мм, который должен составлять примерно 1/3 окружности сосуда.
  10. Положите 5 листов предварительно утяжеленной марли (6 см х 8 см) на разрез на подмышечной артерии, каждый из которых способен впитать примерно 30 мл крови. Проверьте бандажи, блокирующие сосуды, чтобы убедиться, что они перевязаны и поддерживают напряжение, препятствующее кровотоку.

4. Внешнее сжатие

  1. Предварительная настройка внешнего компрессионного устройства
    1. Прикрепите механический рычаг к боковой стороне операционного стола. Подсоедините надувной гемостатический баллон (рисунок 3) к концу руки.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Внешнее компрессионное устройство состоит из трех частей: механической руки, надувного гемостатического баллона и системы измерения давления.
    2. Иммобилизуйте датчик давления гибкой пленки в центральной точке на поверхности надувного гемостатического баллона для измерения прямого давления. Подключите гибкий датчик давления пленки к электрическому проводу, затем подключите провод к плате сбора данных.
    3. Подключите плату сбора данных к одноканальному модулю преобразования сигналов и подключите ее к программному обеспечению для сбора данных.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Система измерения давления состоит из гибкого пленочного датчика давления, электрического провода, платы сбора данных, одноканального модуля преобразования сигнала (Рисунок 4) и программного обеспечения для сбора данных.
    4. После установки откройте программное обеспечение. Нажмите на «Подключенное устройство», выберите опцию «Одноканальный» и выберите «1000 точек данных в секунду » в меню частоты дискретизации. В качестве входного канала выберите Band Display (Отображение полосы); для выходного канала выберите Output Display (Отображение вывода).
    5. Перед записью убедитесь, что система измерения давления откалибрована до нуля. Нажмите круглую красную кнопку, чтобы начать запись.
  2. Чтобы смоделировать внешнюю компрессию, направьте механическую руку на подмышечную рану сразу после освобождения двух полос для сосудистой блокады. Вручную надувайте гемостатический баллон для достижения локальной компрессии до тех пор, пока давление не достигнет 210 мм рт.ст. Запишите данные о давлении и времени и выходные данные в формате . CSV в режиме реального времени.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Точное давление может быть получено с помощью программного обеспечения после ручного надувания баллона. Давление измеряется в диапазоне от 0 до 300 мм рт.ст. с частотой дискретизации 1000 точек отбора проб в секунду на канал.
  3. Дайте 40 минут на внешнюю компрессию, чтобы обеспечить образование местных тромбов. Наблюдайте за устройством во время сжатия, чтобы убедиться в отсутствии смещения.
    Примечание: В этом эксперименте эффективная компрессия была определена как достижение потери крови при сжатии менее 10% от массы тела животного.
  4. После внешнего сжатия нажмите кнопку «Красный квадрат », чтобы остановить сбор данных. Снимите устройство и взвесьте марлю, чтобы рассчитать кровопотерю при сжатии (рисунок 5).

5. Последующее наблюдение и эвтаназия

  1. Наблюдайте за животным в течение 30 минут после снятия устройства.
  2. В конце эксперимента увеличьте скорость инфузии анестетика до более высокой дозы, такой как фентанил >10 мкг/кг/ч, пропофол >20 мг/кг/ч и мидазолам >0,1 мг/кг/ч. Продолжайте мониторинг сердца до тех пор, пока ЭКГ не покажет отсутствие электрической активности сердца и давление CO2 в конце выдоха не достигнет 0 мм рт.ст.
  3. Подтвердите отсутствие пульсирующего кровотока при инвазивном мониторинге артериального давления и отсутствие других жизненно важных показателей.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Следуйте утвержденной процедуре эвтаназии, изложенной в протоколе IACUC. Также следует провести подтверждающий метод эвтаназии, такой как двусторонняя торакотомия.

Результаты

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

Все 12 животных дожили до конца эксперимента. Все статистические анализы были обработаны программным обеспечением для статистического анализа. Гибридная количественная модель обеспечивает количественную контролируемую по объему кровопотерю и постоянную кровопотерю при сжатии. На рисунке 6А, после ВХГ, средняя кровопотеря в группах I, II и III составила 354,2 мл, 714,4 мл и 1064,0 мл соответственно, что составляет 10%, 20% и 30% ТБВ. Эти результаты демонстрируют, что эта модель может быть использована в различных экспериментальных установках, что позволяет достичь количественной кровопотери с помощью VCH. На рисунке 6B показано, что статистически значимой разницы в кровопотере при компрессии среди трех групп не было (p > 0,05). Эту постоянную кровопотерю можно получить, сделав разрез примерно 2 мм в подмышечной артерии с помощью микроскопических ножниц, что составляет 1/3 окружности подмышечной артерии. На рисунке 6C в конце эксперимента средняя общая кровопотеря для групп I, II и III составила 462,9 мл, 893,0 мл и 1213,0 мл соответственно, достигнув геморрагического шока I, II и III классов соответственно.

Данные, представленные на рисунке 7 , проливают свет на влияние контролируемого кровоизлияния на гемодинамические параметры, указывая на заметное увеличение частоты сердечных сокращений во всех группах в ответ на индуцированный шок. Увеличение частоты сердечных сокращений было наиболее выраженным во время применения внешней компрессии и демонстрировало снижение после ее удаления. Степень повышения частоты сердечных сокращений была прямо пропорциональна объему изъятой крови, при этом группа III показала наиболее существенное увеличение, за ней следовала группа II, а затем группа I. Эта тенденция количественно подчеркивается максимальным отклонением частоты сердечных сокращений (ΔHR = HR_peak - HR_baseline), где в III группе зафиксировано значительно большее изменение (I группа: 11,28 ± 1,2 уд/мин, II группа: 30,08 ± 2,7 уд/мин, III группа: 106,80 ± 7,2 уд/мин, p < 0,0001).

figure-results-1
Рисунок 1: Экспериментальная установка и график проведения эксперимента. (А) Экспериментальная установка со свиньями. (B) Этапы подготовки к операции, а также график проведения эксперимента. Продолжительность процедуры составляет более 120 минут, начиная с 30-минутной фазы подготовки к операции, за которой следуют определенные временные точки каждые 10 минут (от T0 до T90), где предпринимаются определенные действия, такие как контролируемое объемное кровотечение, вытяжение и освобождение сосудистых блокирующих бандажей, внешняя компрессия и последующий мониторинг. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-2
Рисунок 2: Рассечение подмышечной анатомии свиней под ультразвуковым контролем. (A) Установка зонда для ультразвуковой идентификации подмышечных структур с 10-сантиметровым дуговым разрезом, отмеченным для хирургического входа. (Б) Сонографическое изображение подмышечного пространства на глубине 6 см; (i) соноанатомия и (ii) пересмотренная ультразвуковая анатомия. Линейный преобразователь ориентирован в парасагиттальной плоскости. Подмышечная артерия (А) и вена (V) обозначены наряду с плечевым сплетением (стрелками), глубокой грудной мышцей (DP) и поверхностной грудной мышцей (SP). (В) Первоначальный разрез по предполагаемой траектории подмышечной артерии. (D) Обнажение подмышечной артерии и сосудисто-нервного пучка после разреза с частичным иссечением поверхностных и глубоких грудных мышц. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-3
Рисунок 3: Компоненты внешнего компрессионного устройства. Надувной гемостатический баллон. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-4
Рисунок 4: Система измерения давления. Аппаратные компоненты системы измерения давления, в том числе гибкий пленочный датчик давления, подключенный через электрический провод к одноканальному модулю преобразования сигнала. Затем модуль подключается к плате сбора данных, которая взаимодействует с компьютером. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-5
Рисунок 5: Оценка кровопотери при компрессии с помощью марлевого насыщения. (А) Марля, извлеченная из операционной раны после наружной компрессии. (B) Пропитанная кровью марля выровнена для предварительного взвешивания, чтобы количественно оценить кровопотерю при сжатии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-6
Рисунок 6: Оценка кровопотери и массы тела. (A) Гистограмма, показывающая контролируемую по объему кровопотерю в процентах от общего объема крови (TBV) для трех различных групп. (B) Гистограмма, показывающая кровопотерю при компрессии без существенной разницы между группами. (C) Гистограмма, представляющая общую кровопотерю к концу эксперимента, соответствующую трем классам геморрагического шока. Левая ось Y представляет собой кровопотерю, а правая ось Y представляет процент TBV. Каждая группа имеет размер выборки N=6. Все непрерывные данные были выражены в виде среднего значения ± стандартного отклонения, а значимость была установлена на уровне 95% доверительных интервалов (C.I.s). Для определения влияния объема кровоизлияния на гемодинамические параметры был использован односторонний дисперсионный анализ (ANOVA). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-7
Гемодинамические реакции во время эксперимента (А-С) соответствуют трем экспериментальным группам, подвергшимся различным объемам забора крови. Графики отслеживают частоту сердечных сокращений (красная линия), систолическое артериальное давление (синяя линия) и диастолическое артериальное давление (черная линия) с течением времени, а также процент потери общего объема крови (TBV) (затененная область). Данные показывают временное прогрессирование частоты сердечных сокращений и артериального давления от начала кровоизлияния (T0) до 90 минут после кровотечения (T90). * указывает, что гемодинамические показатели в каждый момент времени имеют статистически значимую разницу по сравнению с T0 внутри каждой группы (p<0,05). Все непрерывные данные были выражены в виде среднего значения ± стандартного отклонения, а значимость была установлена на уровне 95% доверительных интервалов (C.I.s). Для определения влияния объема кровоизлияния на гемодинамические параметры был использован односторонний дисперсионный анализ (ANOVA). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Обсуждение

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

Повреждение подмышечной артерии является основной причиной массивного кровотечения в месте соединения верхней конечности1. Для активного остановки кровотечения обычно используются методы ручной компрессии, марлевой тампонады и кровоостанавливающих средств в боевых или догоспитальных условиях8. В то время как компрессия сама по себе может временно контролировать соединительное кровотечение, она может не полностью окклюзировать подмышечную артерию из-за гибкости лопатки. Кроме того, большинство местных кровоостанавливающих средств имеют форму марли и мембранных листов, которые требуют ручного сжатия для удержания их на месте кровотечения9. В настоящее время нет соответствующих клинических исследований, которые подтвердили бы надежное компрессионное давление при сочетании с марлевой тампонадой или кровоостанавливающими средствами. В этом исследовании была разработана новая гибридная модель количественной оценки узлового кровоизлияния в верхние конечности у свиней, которая дает преимущество в дальнейшей разработке догоспитальных гемостатических продуктов.

При построении модели геморрагического шока основная задача состоит в том, чтобы точно воспроизвести клинический сценарий, обеспечивая при этом высокую воспроизводимость истандартизацию. Поэтому мы разработали гибридную модель количественной оценки, которая имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционной моделью геморрагического шока:

В этом исследовании впервые представлена модель повреждения подмышечной артерии свиней. В последних публикациях большинство исследований использовали модель повреждения бедренной артерии для оценки эффективности новых гемостатических агентов 11,12,13,14,15. Тем не менее, ограниченное внимание было уделено описанию осуществимости модели повреждения подмышечной артерии. Это связано с проблемами, связанными с выполнением травмы подмышечной артерии у свиней, возникающими из-за сложных анатомических особенностей подмышечной впадины свиньи. Чтобы свести к минимуму непреднамеренную травму или кровотечение, предпочтительно использовать подмышечный доступ под ультразвуковым контролем для определения местоположения подмышечной артерии перед диссекцией. Такой выбор сделан потому, что сосуды расположены глубоко между поверхностными и глубокими грудными мышцами и окружены подмышечной оболочкой. Между тем, еще одна проблема заключается в том, чтобы добиться стабильного поперечного разреза 2 мм у всех животных с помощью визуальной оценки.

Сосудистые блокирующие ленты обеспечивают силу вытяжения, чтобы временно окклюзировать кровоток в поврежденной подмышечной артерии (открытой артерии). В современном ландшафте исследований мы сталкиваемся с критическими проблемами при разработке новых гемостатических материалов для лечения узловых кровоизлияний. Эти проблемы возникают из-за глубоких и узких ран в соединительных областях, что приводит к быстрому и сжатому кровотоку. Эта динамика значительно препятствует способности гемостатических материалов поглощать и управлять межфазной жидкостью. В условиях массивного кровоизлияния это особенно вредно, так как быстро текущая кровь под высоким давлением может смывать гемостатические агенты и разрушать любые неправильно сформированные сгустки. В исследовании представлено использование двух сосудистых блокирующих бандажей, которые временно контролируют кровоток под давлением. Эта стратегия позволяет оценить эффективность гемостатических материалов без искажающих эффектов активного кровотечения, предшествующего хирургическому вмешательству, для остановки кровотечения.

Давление сжатия в эксперименте может быть установлено на определенное значение в соответствии с потребностями эксперимента и поддерживаться относительно стабильным на протяжении всего эксперимента. Использование внешнего компрессионного устройства для приложения регулируемого давления к марле для тампонады является ценным достижением в области исследования соединительного кровоизлияния. Удельное давление сжатия при переходном кровоизлиянии в верхнюю конечность до сих пор не выяснено. Согласно описанию случая огнестрельного ранения, в подмышечной впадине может быть наложен жгут брюшной аорты и соединительный жгут, но требуемое давление сжатиячетко не указано. Johnson et al.5 подтвердили эффективность и безопасность жгута Sam junctional в паховой и подмышечной области, указав, что окклюзия подмышечной артерии требует в среднем 739 мм рт.ст. В 2022 году Avital et al.17 задокументировали случай, когда для контроля подмышечного кровотечения во время транспортировки в течение 21 минуты после повторного отказа гемостатической повязки был использован метод ручных точек давления. Этот клинический случай подтвердил, что техника точек давления может успешно остановить кровотечение в области подмышечного соединения и может сохраняться в течение длительного периода времени. Тем не менее, приложение давления выполнялось врачом воздушной медицинской эвакуации, длительное напряжение которого приводило к усталости, тем самым ставя под угрозу способность поддерживать постоянное давление на протяжении всей процедуры. В данной модели марлевая тампонада и локальная компрессия использовались одновременно. Мы не стремились полностью перекрыть кровоток в подмышечной артерии, а использовали метод марлевой тампонады в сочетании с наружной компрессией для достижения локального гемостаза. Результаты показывают, что для эффективной остановки кровотечения в сочетании с марлевой тампонадой требовалось всего 210 мм рт.ст. внешнего давления. Кроме того, использование механического манипулятора обеспечивает постоянное и неизменное давление в точке давления, тем самым повышая эффективность этой стратегии контроля кровотечения. Для дальнейших исследований давление сжатия этого устройства может быть отрегулировано и настроено в зависимости от материала тампонады. Если необходимо проверить эффективность различных недавно разработанных гемостатических повязок, требующих давления, давление может быть отрегулировано в соответствии с экспериментальными условиями. Например, если давление установлено на определенную величину, можно определить, какая гемостатическая повязка более эффективна, сравнив время до гемостаза и кровопотерю при компрессии.

Шок I-III класса индуцировали сочетанием ВЧ с неконтролируемым кровоизлиянием, точно моделируя клинический сценарий повреждения подмышечной артерии при корректировке общей кровопотери до необходимого диапазона. Модель геморрагического шока можно разделить на три типа: с контролем объема, с контролем давления и неконтролируемой. Модель геморрагического шока с контролем объема моделирует процесс геморрагического шока путем высвобождения определенной доли крови на основе эффективного объема циркуляции за определенный период. Эта модель имеет преимущества в оценке гемодинамики (например, компенсаторные механизмы), но трудно контролировать степень изменений артериального давления (например, гипотензию). Было обнаружено, что быстрый кровоток с последующим медленным обескровливанием вызывает более интенсивную физиологическую реакцию (частота сердечных сокращений, молочная кислота сыворотки и необходимое количество реанимационной жидкости), чем постоянное обескровливание (традиционные методы), и более реалистично моделирует процесс геморрагического шока. Существует множество способов установления модели неконтролируемого геморрагического шока. К наиболее часто используемым моделям неконтролируемого геморрагического шока относятся модель кровоизлияния из слезы печени или селезенки, модель кровоизлияния при повреждении аорты и бедренной артерии и т.д.18,19,20,21,22. Данная модель геморрагического шока очень близка к клинической ситуации пациентов с травмой или сильным кровотечением и широко используется, особенно при изучении инфузионной реанимации геморрагического шока. В этом исследовании забор крови из бедренной артерии с 10%, 20% и 30% ТБВ в сочетании с фиксированным давлением сжатия механической руки вызывал геморрагический шок I-III степени. Гемодинамические параметры контролировались каждые 10 мин в течение всего процесса, чтобы обеспечить стабильность модели.

Эта модель имеет несколько существенных ограничений, в том числе аспект неконтролируемого кровоизлияния. Основным ограничением является точность, необходимая для поперечного разреза 2 мм в подмышечной артерии. В то время как наши данные показывают узкую стандартную ошибку для кровопотери при компрессии, вариабельность размера разреза и, следовательно, неконтролируемого кровотечения может увеличиваться при выполнении процедуры разными людьми. Еще одним ограничением является анестезия и обезболивание свиней, используемых в эксперименте. Учитывая обширные хирургические процедуры, связанные с фазой хирургической подготовки этой модели, управление анальгезией и глубиной анестезии имеет решающее значение. Важно внимательно следить за признаками боли и проводить соответствующее лечение во время трахеостомы, канюляции и травмы подмышечной артерии.

Заключение
В этом исследовании мы представили новую гибридную модель количественной оценки узлового кровоизлияния в верхние конечности у свиней, что ознаменовало значительный прогресс в разработке продуктов догоспитального кровоснабжения. Использование модели повреждения подмышечной артерии свиньи в сочетании с внедрением сосудистых блокирующих лент и устройства для внешней компрессии решает критические проблемы в контроле соединительных кровоизлияний, такие как достижение постоянного и контролируемого давления для повышения эффективности гемостаза. Наши результаты показывают, что комбинация марлевой тампонады с точно контролируемым внешним давлением 210 мм рт.ст., дополнительно поддерживаемой постоянной силой, обеспечиваемой механической рукой, эффективно останавливает кровотечение. Такой подход не только обеспечивает практическое решение для лечения травм подмышечных артерий, но и закладывает основу для будущих исследований механизмов регулируемого давления для различных гемостатических повязок. Это повышает клиническую значимость и применимость полученных результатов. Эти результаты имеют значительный потенциал для улучшения травматологической помощи людям, особенно на догоспитальном этапе.

Раскрытие информации

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

Авторы заявили, что конкурирующих конфликтов интересов не существует.

Благодарности

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

Авторы выражают благодарность Ли Яну за разработку концепции исследования, Чжао Дунчу и Го Юну за проведение хирургических процедур, Чжао Дунчу за анализ данных и подготовку рукописи, а также Чжан Ляньяну за руководство исследовательским проектом. Эта работа была поддержана Муниципальной комиссией по здравоохранению и планированию семьи Чунцина и Медико-научно-исследовательским проектом Комиссии по науке и технике (No 2024MSXM084) «Строительство ключевых клинических специальностей в военных и клинических медицинских исследованиях критических и тяжелых заболеваний в городе Чунцин».

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Программное обеспечение для сбора данных MCC DAQamiMeasurement Computing Corporation4.2.1f0Передовое программное обеспечение для сбора и мониторинга данных, разработанное для обеспечения интуитивно понятного и эффективного пользовательского опыта, разработанное корпорацией Measurement Computing Corporation, расположенной в Нортоне, штат Массачусетс, США.
DF9-40 Гибкий пленочный датчик давленияChengke Electronics500 гГибкий пленочный датчик давления, предназначенный для приложений, требующих измерения силы
DuPont Wire, Плата сбора данныхJ.X.CTUSB-1208LSПлата сбора данных, оснащенная разъемами DuPont для задач интерфейса и обработки сигналов
Одноканальный модуль преобразования сигналаRisymIMS-C04AМодуль, используемый для формирования и преобразования сигналов в одноканальной системе

Ссылки

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

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи