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従来のクローズド·チェスト法による心室細動と蘇生のラットモデル

Published: April 26, 2015 doi: 10.3791/52413
Automatic Translation
1, 1, 1
1Resuscitation Institute, Rosalind Franklin University of Medicine and Science

Introduction

36万米国1内の個人と、より多くの世界的に2に近い、毎年突然の心停止のエピソードに苦しむ。人生を復元​​しようとすると、心臓の活動が再確立することがなく、重要な器官への損傷が、防止最小化、または逆転されていることだけでなく、必要とする。現在の心肺蘇生法は、約30％の初期蘇生率をもたらす。しかし、生存退院はわずか5％1です。心筋機能障害、神経機能障害、全身性炎症、併発疾患、または循環の最初のリターンにもかかわらず、死亡する患者の大きな割合を蘇生後のアカウントを発生するそれらの組み合わせ。したがって、基礎となる病態生理学および新規蘇生のより深い理解のアプローチが緊急に初期蘇生無傷臓器機能とその後の生存率を増加させるために必要とされる。

動物のモード彼らは人間の3で試験することができる前に、心停止のLSは心停止と蘇生の病態生理学上の洞察を提供し、新たな介入を概念化し、テストするための実用的な手段を提供することで、新たな蘇生治療の開発において重要な役割を果たしている。ここで説明し、閉じた胸の心肺蘇生（CPR）のラットモデルは、重要な役割を果たしてきました。後半教授マックスハリーワイル医学博士の研究室で4を 、彼女の共同研究者-当時の研究員-モデルは、アイリーン·フォン·プランタによって1988年に開発されました健康科学大学（200​​4年の医学と科学の名前を変更したロザリンド·フランクリン大学）で、かつ広範囲に教授ワイルとその研修生の仲間たちによって主に蘇生の分野で使用されてきた。

モデルは、従来のCPR技術によって試み蘇生で突然の心停止のエピソードをシミュレートし、したがって、入会さを含み付随して酸素富化ガスで陽圧換気を提供しながら、空気圧で駆動されるピストン装置による右心室心内膜と、閉じた胸のCPRの提供への電流を提供することにより、心室細動（VF）のイオン。 VFの終了は、電気ショックの経胸壁配信することによって達成される。ラットモデルは、堅牢へのアクセス権を持つ、よく標準化された再現可能、かつ効率的な方法で新しい研究概念の探査を可能に小さい動物（ 例えば 、マウス）で開発された大型動物（ 例えば 、豚）とモデルで開発されたモデルとの間のバランスを打つ適切な測定の目録。モデルは、新しい概念を探求し、より高価な、しかしより大きな翻訳への影響であるより大きな動物モデルで試験を実施する前に、交絡因子の影響を調べるために、研究の初期段階で、特に有用である。

すべての査読論文として報告するためのMedlineの検索それが最初に1988年4年に出版されたので、心停止のメカニズムと、閉じた胸の蘇生のいくつかのフォームとしてVFを持つimilarラットモデルは、モデルを使用して69追加のオリジナルの研究の合計を明らかにした。研究分野は、蘇生5-17の病態生理学的な側面が含まれ、成果18-30に影響を与える因子、血管収縮剤31-43、緩衝剤を検査薬理学的介入の役割44、強心薬45、心筋梗塞または脳保護を46から70に向けた薬剤とともに、間葉系幹細胞が71~73の効果。

この資料に記載されたモデルとプロトコルは、現在、蘇生研究所で使用されています。しかし、個々の研究者との研究の目標に利用可能な機能に基づいてモデルを「カスタマイズ」するために、複数の機会があります。

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Protocol

注：プロトコルは、医学と科学のロザリンド·フランクリン大学の施設内動物管理使用委員会によって承認された。すべての手順は、米国学術研究会議によって公開実験動物の管理と使用に関する指針に従った。

1。実験のセットアップと麻酔

  1. データ収集システム（圧力、温度、ピストン変位、心電図[ECG]、カプノグラフィなど ） を用いて捕捉される各種信号の校正を行う。
  2. 実験は生存の手術を伴う場合（カテーテルのための楽器や酸化エチレン滅菌器オートクレーブ中で例えば 、）の楽器およびカテーテルを殺菌し、gownedとマスク、帽子を身に着けて動作し、滅菌手袋。手術器具およびカテーテルをきれいにするが、非生存手術のため無菌である必要がない。
  3. 準備カテーテルは、以下に記載し、Fiのに描か0.45キロと0.55キロの体重のラットのためのグレ1。
    1. マーク2F T型熱電対カテーテル、サイズは0.6mm OD（2F）、胸部大動脈内に前進するための恒久的なマーカーで先端から3,5、および8 -1における。温度や心拍出量を測定するために、このカテーテルを使用してください。
    2. ポリエチレンチューブ、サイズ0.46ミリメートルIDと0.91ミリメートルのOD（PE25）≈長さ25センチ、胸部大動脈への進歩のための1と右心房への進出のための別をカット。
    3. 90°の角度で血管に挿入される各PE25カテーテルチップの先端を切った。
      NOTE：PEチューブを使用する場合、45°の角度で面取り先端が血管穿孔を引き起こす可能性がある。しかし、ベベル先端が、その鋭さを減らすためにサンドペーパーでダウンしてトリミングすることができる。
    4. 各PE25カテーテルの近位端に26ゲージの雌ルアースタブアダプターを取り付けます。
    5. 3、5、8センチ、3、5、8、10で右心房にカテーテル先端から12センチメートルで大動脈カテーテルをマークします。 AOを使用してください大動脈圧の測定、血液サンプリングのためするRTICカテーテル。右心房圧を測定するために右心房にカテーテルを使用してください。
    6. 3方活栓を取り付けた圧力変換器に各ルアースタブアダプターを取り付けます。
    7. 右心房への進出のために45°の角度で、3Fポリウレタン小児静脈カテーテル、サイズ0.6ミリメートルIDと1.0ミリメートルOD（3F）の先端をカットします。
    8. 先端から4センチメートルで3F外部頸静脈カテーテルをマークします。薬物送達および血液採取のためにそれを使用するには、それに続くオプションを使用して、VFの電気誘導のために右心室にガイドワイヤを前進させるために、このカテーテルを使用してください。カテーテルに3方活栓を取り付けます。
      注：カテーテルが進んでいるようにカテーテルで行わマークは、外科医の指導のためのものです。大腿血管を通って前進​​カテーテル上の3センチメートルでのマークは、胸部領域に向かってカーブまでに始まる血管から生じる潜在的な抵抗の面積の外科医に警告します。 8センチメートル月大動脈カテーテルおよび熱電対カテーテル上のKSは、先端が下行胸部大動脈であることを示す。右心房カテーテル上の12センチメートルマークは、先端が右心房であることを示します。カテーテルは進んでいるように暫定マークがガイドです。右外頸静脈カテーテル上4cmのマークは、先端が右心房であることを示します。
    9. 総理のヘパリン10 IU / mlを含む生理食塩水で各カテーテル（彼らの開通性を確保するため）と閉位置に対応するストップコックを回す。
    10. 5Fフッ素化エチレンプロピレンカニューレをカット、サイズ1.1ミリメートルのIDおよび1.6 mmのOD（5F）は、鈍い先端を作成し、長さ≈8センチメートルあると、スタイレットに取り付けられた。心臓蘇生中および後に陽圧換気のために気管分岐部からその先端≈2センチメートルを置く気管に進歩のために、このカニューレを使用してください。
      注：カニューレの金属スタイレットは、気管に進出を支援するための先端から≈3センチメートル145°の角度に曲げることが必要である。
  4. 外科用器具のためのラットを準備します。
    1. ペントバルビタールナトリウム（45ミリグラム/ kg）を腹腔内注射によりラットを麻酔。必要に応じて、追加の静脈内投与量（10mg / kgの）麻酔の外科的平面を維持する（血管アクセスを確立した後）30分ごとに与える。
      注：ほとんどの研究は、男性引退ブリーダーSprague-Dawleyラットを使用している。
    2. 電気ショックが配信され、外科領域や地域から髪をクリップ。その背側胸部領域、左右の鼠径部、頸部、胸部の前面を含む。
    3. 鎮痛のためにブプレノルフィンを皮下0.02 mg / kgを（1ミリリットル/ kg）を管理します。
    4. フロントテーピングすることにより、外科、ボード上の仰臥位でラットを修正し、正中線から45°の角度で後肢。
    5. 70％エタノール3回に続いてベタジンスクラブとスクラブ切開領域。
    6. 角膜への抗菌性眼軟膏の薄膜を適用します。
    7. 直腸に≈4センチメートル直腸サーミスタを挿入し、外科ボードにサーミスタを固定します。
    8. 実験を通して白熱加熱ランプを用いて36.5℃と37.5℃の間のコア体温を維持する。
    9. 右上肢、左上肢、右後肢に皮下置きECG針を、そして実験を通してECGを記録。

2.血管カニューレ挿入

2.1）下行胸部大動脈にT型熱電対カテーテルを前進させるための大腿動脈を左

  1. その木立に対して90°の角度で左鼠径部に2cmの切開を行います。
  2. 止血のペアを使用して、周囲の結合組織の鈍的切開により大腿血管と神経を露出。
  3. 湾曲したマイクロ解剖ピンセットを用いて血管の周囲に血管シースを公開します。
    注：容器またはNEのどちらかを穿刺しないでくださいRVE。
  4. 大腿動脈、静脈、および神経の下にマイクロ解剖鉗子と一緒に旅行や船舶に対して90°の角度でそれらをサポート。血管や神経、サポートの両方で、湾曲したマイクロ解剖鉗子の別のペアを使用することによって神経や静脈から動脈の分離を始める。
    注：分離は、血管や神経の損傷の危険性を最小限にするために血管に下にと平行な方向から行われます。
  5. 支援鉗子の位置を変更。唯一の静脈と動脈をサポートするために神経を解放する。
  6. 動脈と静脈の間に鉗子を通し、≈1cmの長さにそれらを分離する。
  7. 優しくサポートする鉗子から孤立した静脈を解放し、唯一の動脈を支える残る。
  8. 2シルク3-0編組非吸収性の合字と遠位に位置1と離れて1センチメートル≈1つの近位を挿入します。
  9. 動脈はまだ外科医の結び目＆＃を使用してサポートされている間にしっかりと遠位合字を締め160は、2つのノットが続く。緩い外科医の結び目を持つ近合字を締めます。
  10. 約1/4の断面積のをカットする容器に60°の角度で遠位合字の近くにマイクロ解剖ハサミを使用して血管に小さな切開を行います。
    注：ルーメンに達したカット信号から出てくる血液の小滴。
  11. カテーテルの円滑な挿入を可能にするために、容器の上に、ヘパリン化生理食塩水を滴下する。
    注：1％のリドカイン溶液の1〜2滴はまた、血管痙攣を予防するために用いることができる。
  12. 先端がカスタム70°の角度に曲げられたとサンドペーパー（ すなわち 、イントロデューサ）を用いて平滑- -優しく容器を安定させるために止血剤と遠位合字を引きながら、容器の開口部に22ゲージの針を挿入します。
  13. 、内腔を露出し、イントロデューサ下T型熱電対カテーテルを案内するために静かに導入器を持ち上げて取り外すそのカテーテルの先端が挿入された後。
  14. カテーテルを前進させる楽な姿勢でもう一方の手を収容しながら、片手での場所にカテーテルを保持します。
  15. 支援鉗子を閉じて、カテーテルを前進させるように遠位に移動します。
    注：すべての抵抗はカテーテルを進めながら満たされた場合、停止、引き戻すと、代替の角度で挿入します。
  16. 下行胸部大動脈にその先端を配置するの8cmマークするまでカテーテルを進める。
  17. 近合字を締めて2つの追加の単一ノットを追加することによって、容器にカテーテルを固定します。
    注：カテーテルと不注意な変位を中心に出血を防ぐのに十分なタイトなセキュアノット。まだ、再配置のために必要に応じて前後に移動を可能にするのに十分緩い。
  18. 優しく鉗子や止血を削除します。

2.2）右心房にPE25カテーテルを前進させるための大腿静脈を左

  1. リフトトン彼大腿動脈を既に静かに結紮を引き上げ、隣接する大腿静脈を露出することによってT型熱電対のカテーテルでカニューレ。
  2. ピンセットを用いて静脈の下に移動し、静脈を下支えするためにそれらを開く。
  3. 、手順2.1.18を通じて2.1.8に従って、12センチマークに（代わりにT型熱電対の）PE25カテーテルを前進させる右心房の近くにその先端を配置する。
  4. 確認した血液は、管腔内遮るもののない位置を確認し、ヘパリン化生理食塩水0.2mlでカテーテルをフラッシュするためにカテーテルを介して取り出すことができる。
  5. シングル外科医の結び目を外科的切開を閉じます。

下行胸部大動脈にPE25カテーテルを前進させるため2.3）右大腿動脈

  1. 、手順2.1.18を通じて2.1.1に従ったが8センチメートルマークにPE25カテーテルを前進させる下行胸部大動脈にその先端を配置する。
  2. 繰り返しますが2.2.4と2.2.5を繰り返します。

2。右心房に3Fポリウレタン小児静脈カテーテルを前進させるための4）右外頸静脈

  1. 1.5センチ切開が首の付け根から開始してください気管の右側に1センチメートル、単に甲状腺の下に終わる。
    注：甲状腺事故または近づけないようにしてください。
  2. 静かに外頸静脈を露出させるために止血鉗子のペアを使用して、周囲の結合組織を解剖する。
  3. ピンセットを用いて静脈の下に移動し、静脈を下支えするためにそれらを開く。
  4. 繰り返しは、静脈カテーテル挿入のために2.1.18を通じて2.1.8を繰り返したが、右心房にその先端の位置決めを4cmのマークに3Fのカテーテルを前進さ。
  5. 手順を繰り返し2.2.4。
  6. 3方活栓でカテーテルをキャップと閉じた位置に回す。

3.気管挿管

3.1）気管暴露

  1. 止血剤を使用して、正中線に向けて以前に行わ首の切開を展開します。
  2. ディス ECT気管を露出し、それが組織スプレッダを用いて露光保持するためにcleidocephalic筋肉の胸骨、胸骨甲状、および乳様突起部分を鈍技術を使用して止血し、ピンセットで。

3.2）気管挿管

  1. 気道を伸ばすために舌を引き出します。 5Fカテーテルを前進させる（ すなわち 、気管カニューレ）がスタイレットに搭載された。先端が上向きと進歩は上気道、声帯、気管を入力するように求めていると進めながらしっかりとカニューレを保持する。
  2. それが適切な位置に指導を進めるように気管カニューレをトランス視覚化する。
  3. カニューレからスタイレットを取り外し、カニューレの先端に赤外線CO 2アナライザアダプタを取り付けます。
  4. 特性capnographic波形を認識することによって成功した気管挿管の確認、すなわち 、気道CO 2呼気中増加し、吸気中に減少する。
ベースラインの安定性のove_title "> 4。確認

  1. 手術機器や各種のカテーテル、カニューレの接続を完了し、ECGデータ収集システムにそれらの対応する変換器と、信号コンディショナを介してつながり、血液を測定することにより、心拍出量、血圧meaurementsと代謝安定性（賢明）に基づいて、血行動態安定性を確認するガスや乳酸レベル。
    注：心拍出量は、右心房に、室温で、0.9％NaClを200μlのボーラス注射後の熱電対を介して下行胸部大動脈内に記録熱希釈曲線のコンピュータ分析によって測定される。
  2. 関心のある様々なパラメータの具体的なベースラインの基準値を定義する。これは、ラット系統、性別、および体重上の偶発異なる場合があります。本明細書に記載のラットモデルを用いた代表的な実験からのベースラインおよび蘇生後の基準値を表1に記載されている。

5.実験プロトコール

心室細動の5.1）の誘導（VF）

  1. 交流（AC）発電機（0〜12ミリアンペア）を交互に、60Hzの負極に接続されたラットの腹壁に針を皮下に挿入します。内臓への不用意な怪我を避けるために、腹腔内に皮下組織を越えて針を進めないでください。
  2. あらかじめ湾曲0.38ミリメートルODの一端と交流発電機の正極に40センチメートル（ワイヤコネクタを介して）長いガイドワイヤーを取り付けます。極性が反転されていないことを確認してください。そうでなければVFは誘発されない場合があります。
  3. 右外頸静脈に挿入された3Fポリウレタンカテーテルから3方活栓を取り外し、ガイドワイヤーECGと大動脈圧を監視しながら右心室を入力するように求めている約7センチ柔らかく先端を進める。
    注：ガイドワイヤの正しい配置は、異所性ventrによって示唆されるECGと大動脈圧で観察icularビート。
  4. 60 Hzの交流発電機の電源を入れ、大動脈圧を監視しながら、徐々に電流を増加させる。
    注：2.0 mAの電流は、典型的には、VFを誘発するのに十分であるが、右心室へのガイドワイヤの相対的な位置に偶発的に変化する。先端の場所への微調整は、より低い電流レベルでVFを誘発するために必要とされ得る。
  5. 図2に示すように、≈5秒、ECGにおける未組織の電気的活動の（2）外観以内≈20ミリメートルHgまで（1）大動脈脈動の中止と大動脈圧の指数関数的減衰を文書化することにより、VFの誘導を確認してください。
  6. VFを誘発するために必要な約半分のレベルに最初の分後に強度を低減3分間途切れずに電流を維持。
  7. VFは電流を印加することなく、続けて3分と文書後に現在の電源を切ります。
    注：小さな心が自然に除細動細動前方の先端が再入力を排除応期その後端に達したことにより、短絡長与えられた。のみ心筋虚血の期間の後に; すなわち 、十分に3分間は、再突入は、 図2に示すように、VFは、自立になることであるようにする伝導を遅くする。
  8. 公表に基づき、4から15分、 すなわち （ガイドワイヤを外し、再キャップ3方コックと頸静脈カテーテル、地上針を削除し、蘇生介入を開始する前に、VFがプロトコルの欲求の持続のために自然発生的に継続することができ研究）。

5.2）胸部圧迫および陽圧換気

注：この出版物で紹介胸圧縮機は、カスタムメイドの空気圧で駆動され、電子制御式のピストンデバイスである。人工呼吸器は、市販の装置である。

  1. B説明するアクションのために未処理VFの時間を使用してくださいELOW。彼らは、VFを誘発する前に行うことができるが。
  2. 2.8センチメートルと剣状突起の基部から4.2センチメートルで胸をマークします。胸部圧迫を開始するための最適な領域は、典型的には、これら二つのマークの間に見出される。
  3. 除細動パドルに導電性ゲルを適用し、外科ボードにパドルを固定して、ラットの胸の下にスライドさせます。
  4. 少し胸に触れる2胸のマーク間の胸圧縮機のピストンを配置します。
  5. 毎分200回の圧迫を提供し、0ミリメートルに初期のピストン変位を設定するためのコンプレッサーを設定します。
    注：圧縮率は、350分の自発心拍小動物に適して-1が、ラットモデルのための最適な圧縮率が定義されていないように変化させることができる。
  6. 25分で人工呼吸器の設定-1胸cに同期化されていない1.0の6ミリリットル/ kgを一回換気量と吸入酸素の割合（のFiO 2）を配信ompression。
  7. 気管カニューレの離脱に人工呼吸器のチューブ（吸気及び呼気手足を接続するYアダプタで終わる）を取り付け、赤外線CO 2アナライザアダプタを介在する。
  8. 人工呼吸器の電源を入れ、徐々に最初の分の間に10ミリメートルに0ミリメートルから圧迫深度を増加させることによって、胸部圧迫を開始する。側方少しピストンを移動し、所定の圧縮深さのために最高の大動脈拡張期血圧（圧迫の間すなわち、圧力）が得られる位置を見つけることを求めている吻側尾側。
    注：圧迫深度が徐々に増加が蘇生研究所に固有のものである。ほとんどの研究者は、最大の圧迫深度で始まる。
  9. ターゲット大動脈拡張期血圧が達成されるまで、第二分間に圧迫深度を高め続けます。
    注：差し引いた20ミリメートルHgの以上の24ミリメートルHgのまたはより高い収量の目標大動脈拡張期血圧冠灌流圧右心房拡張期​​血圧。このラットモデル4についてresuscitability閾値に対応する。ターゲット大動脈拡張期圧 - resuscitability閾値を超えることがある - 研究目的に基づいて、治験責任医師によって決定されるべきである。しかし、それは胸壁と胸郭内臓器への損傷を避けるために17ミリメートルの圧迫深度を超えることはお勧めできません。
  10. 除細動を試みる前に、所望の期間のために胸部圧迫を維持する。
    注：胸部圧迫の6分には成功した除細動26に有利な心筋の条件を作成するために必要な最小であるように思われる。しかし、増加の期間で、血行動態胸部圧迫低下の有効性とほとんどの研究は6〜10分の範囲の期間を使用しています。

5.3）除細動

  1. 出発と内部除細動のための機能を備えた市販の二相性波形除細動器を使用して、ラットに合わせてカスタマイズパドルを装備した、5 Jのエネルギーを提供しました。
  2. 除細動パドルに導電性ゲルを適用します。
  3. 胸部圧迫の所定の期間を完了する前にすぐに除細動器を充電してください。
  4. 胸部圧迫を中断し、心臓が心電図を調べるVFに残ることを確認します。
  5. VFが存在する場合には5秒離れて胸壁全体で5 Jずつの2つの電気的ショックにまで届けると大動脈パルスおよび平均大動脈圧≥25ミリメートルHgの電気的に組織化されたECGのリターンのために観察する。
  6. 平均大動脈圧に関係なく電気的リズムの<25ミリメートルHgのであれば、別の30秒または60秒（特定のプロトコル上の偶発）のために胸骨圧迫を再開します。
  7. 最初の5 JショックがVFを終了するために失敗した場合、特定のプロトコル上の偶発最大5回5.3.4から5.3.6へのステップを繰り返しますが7 Jに除細動エネルギーをエスカレート。図3は、除細動プロを示しているトコールは蘇生研究所で使用され、 図4に、除細動フェーズ中に代表的な実験を示している。
  8. VFが存在する場合にのみ電気ショックを届ける。それ以外の場合は、電気ショックを先行することなく、胸部圧迫を再開し、心臓が無脈性電気活動または収縮不全であると仮定します。
  9. 除細動圧縮サイクル（ 図3）終了時の蘇生結果を決定する。

5.4）ポスト蘇生

  1. 心拍再開後に-1〜60分-1 25分からの換気率を高め、自発的な循環の15分後に1.0から0.5のFiO 2を下げる。
  2. VFが再発する場合は、最後のショックの同じエネルギーで電気ショックを与える。しかし、VFは通常、数秒以内に洞調律に自然発生的に反転させる。
    注：VFの再発はまもなく再灌流不整脈の一部として発生する可能性があります心拍再開後に稀15分を超えた。
  3. 研究者によって決定した特定のポスト蘇生プロトコルに従って動物を観察します。通常は180から240分の急性実験での安楽死の前に麻酔から回復せず。典型的な急性実験のタイムラインは、 図5に示されている。
  4. 無効な実験をレンダリングすることができ、内部の臓器にカテーテルおよび傷害の位置を文書化するために、急性実験で剖検を行います。
  5. 、すべてのカテーテルを外し血管を結紮し、金属クリップで傷を閉じて、生存実験で、以下の手順に従ってください。
  6. 抜管は、動物は自発呼吸することができた。
  7. 背側横臥から完全かつ補助なし自己復原によって証明麻酔から回復した後にクリーンなケージに動物を返します。
  8. 注入は、低体温およびdのリスクを低減するために腹腔内に0.9％のNaCl（1ミリリットル/ 100gの体重）を温めehydration。
  9. 最大72時間、一日一回皮下に4時間1 mg / kgを皮下投与に続く鎮痛の投与後、メロキシカム（2mg / kgの）の皮下用量を投与。
  10. ハウスより安全な回復のために、最大48時間の濃縮単独動物と術後ケアとモニタリングのための制度的な標準操作手順を使用します。

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Representative Results

ここで説明するラットモデルは、最近、胸部圧迫および蘇生後61中の心筋血行動態機能上の筋細胞のナトリウム-水素交換体アイソフォーム1（NHE-1）の2つの阻害剤の効果を比較した。これは、以前にNHE-1阻害剤はナトリウムによって誘発される細胞質ゾルおよびミトコンドリアのカルシウム過負荷を制限することによって、心筋再潅流傷害を減衰し、それによって、胸部圧迫中に左心室伸展性を維持する助けと蘇生後の心筋機能不全12を減衰させることが報告された。本研究では、広範囲に、過去に調査されたNHE-1阻害剤カリポリド（1ミリグラム/ kg）を、10匹ずつの3群における新しい化合AVE4454B（1mg / kg）およびビヒクル対照と比較した、すべての電気ショックを配信する前に胸部圧迫の8分に続いて未処理VFの10分に供した。いずれかの化合物または車両制御は、への投与のために無作為化したすぐに割り当てにブラインドの研究者らとの胸部圧迫を開始する前に、右心房。 NHE-1阻害剤の効果は、個々に分析し（ すなわち 、対照に対する）を合わせた。 図6に示すように、NHE-1阻害は、左心室伸展性の保存と一致する圧縮の少ない深さ（26 mmHgで28 mmHgでの間）に予め定義された大動脈の拡張期圧を達成できた。左心室の伸展性の指標 - - 冠灌流圧が圧迫の深さ（CPP /深さ比）にインデックスされた場合にはカリポリドで処置したラットのみを統計的有意性を達成した。蘇生後、両方の化合物は、心筋機能障害を改善し、 図7に示すように、この効果は、より大きな生存と関連していた。これは、カリポリドこのラットモデルにおける心停止からの蘇生のためAVE4454Bよりも効果的であることを、この研究に基づいて締結された。


図1：ラット計装 。 VFを誘発し、心臓蘇生を行うために、モデルで使用される様々な器具類および装置を示す模式VFのラットモデルの演出と非開胸蘇生。 AC =交流電流、ECG =心電図。

図2
図2：心室細動の代表的な誘導 。 ECGおよびVFを誘導する60 Hzの交流配信の開始時に、VFを誘発する前と3分後に電流をオフにした後に、ベースライン6分の大動脈圧を描いた実験。現在の配信は、通常のマスクもはやカレンをオフにした後に見られている60 Hzの波形を重ね合わVF波形を、T、文書化は、VFを持続。

図3
図3：除細動プロトコル 。このアルゴリズムは、時の電気ショックを提供するために、電気的心臓のリズムと、平均大動脈圧（MAP）レベルに基づいて、胸部圧迫（CC）を再開する際に案内するために使用。 VF =心室細動、SHOCK =電気ショックの配信。可能な蘇生の結果は、（1）ROSC、MAP≥40ミリメートルHgの持続> 5分のように定義心拍再開。 （2）ROCA、大動脈脈圧で編成リズムとして定義心臓活動の復帰≥5mmHgではなく、MAP <40ミリメートルHgの。 （3）耐火VF、5 回目のサイクルの完了時にVFの持続として定義される。 （4）PEA、大動脈脈圧との組織心臓の電気的活動として定義されて無脈性電気活動<5ミリメートル水銀。 （5）心停止、電気的および機械的心臓活動の欠如として定義。

図4
図4：代表除細動プロトコル 。 ECG、大動脈圧を描いた実験、および胸部圧迫とつの追加のサイクルの終了時にピストン変位（デプス）。心臓が初期電気ショックを与えるために胸部圧迫の一時停止が続くVFのときに大動脈圧に胸部圧迫（CC）の効果が示される。ショックがVFを終了しますが、平均大動脈圧胸部圧迫の再開を促す≥25ミリメートルHgのを維持することができない弱い心臓活動の結果、拍動をもたらすこの時間は、大動脈圧を意味する>急速にリターンと一致して> 40ミリメートルHgまで増加し25ミリメートルHgの自発循環の（ROSC）。


図5：実験タイムライン 。介入と測定結果を示す典型的な急性ラット実験のタイムライン。青=大動脈、BG =血液ガス、共同牛=共同酸素測定、心電図=心電図、のFiO 2 =吸入酸素の割合、ラック=乳酸、RA =右心房。

図6
図6：CPR効率上のNHE-1阻害剤の効果 。胸部圧迫（デプス）の深さと胸部圧迫前AVE4454B（AVE）及びカリポリド（CRP）と対照溶液（C）を比較する圧縮の冠灌流圧と深さ（CPP /デプス）との比率。をNheI = AVEとCRPグループが組み合わさ。折れ線グラフは、対照（●）とのNheI（O）を比較胸部圧迫を通じて深さとCPP /デプスを示している。 B内の数字ラケットは、心室細動に残りのラットを示す。棒グラフは、胸部圧迫の最後の分に同じ変数を示す。値は、平均±SEMである。 † はp <0.01、‡pは <スチューデントのt検定により対照対 0.001;一方向ANOVAによって対対照p <0.05であり、p <0.01 のp <0.001、多重比較のためホルム-シダックの検定を用いて一元配置ANOVAによって制御対 （この図は、ラダクリシュナンらから変更されている。61）多重比較のためのDunnの検定を使用して。

図7
図7：生存に対するNHE-1阻害剤の効果 。カリポリドを受けたラットにおけるカプラン - マイヤー曲線（CRP）、AVE4454B（AVE）、またはビヒクル対照溶液。すべてのラットのためだけretuを持っていたものを右の生存曲線は左側にも示されている自発循環（ROSC）のRN。アッパーのグラフを組み合わせAVEとCRPグループのための個別の介入と下のグラフ生存（のNheI）のための生存を描いたp <0.01を多重比較のためホルム-シダックのテストを用いてGehan-ブレスロー分析による制御対 。 †P = 0.01 Gehan-ブレスロー分析による制御VS（この図は、ラダクリシュナンら 61から変更されている）。

変数 ベースライン 蘇生後
-5分 60分 120分 180分
温度（℃） 36.9±0.3 [12] 36.9±0.4 [6] 37.0±0.6 [5]
HR（分-1） 379±30 334±27 346±21 370±35
心拍出量（ml /分） 87±13 48±11 33±11 30±10
心臓指数（ミリリットル/ kgの∙分-1） 175±28 93±22 65±20 58±19
青Sysolic圧（mmHg）で 162±15 108±19 107±24 102±20
アオ拡張期圧（mmHg）で 130±13 84±13 86±21 82±16
青の平均圧力（mmHg）で 141±13 92±15 93±22 89±17
RA平均圧力（mmHg）で 0±1 2±1 2±2 1±2
呼気終末CO 2（mmHg）で 37±10 34±14 24±16 24±17
pHは、大動脈（ユニット） 7.40±0.04 7.28±0.11 7.36±0.10 7.34±0.08
乳酸、大動脈（ミリモル/ L） 0.56±0.32 5.68±2.64 3.24±1.63 3.38±2.15
PO 2、大動脈（mmHg）で 84±8 178±18 206±9 206±25
PCO 2、大動脈（mmHg）で 40±6 30±11 29±9 24±10

表1：代表血行動態および代謝の数値 。ベースライン値は、外科用器具の完了後に、心室細動の誘導前12雄引退ブリーダーSprague-Dawleyラットで得られた。その後の値は、60、120、および180分後に蘇生で得られた。括弧内の数字は、蘇生後の間隔で生き残ったラットを表す。データは平均±SDとして示されている。青=大動脈、HR =心拍数、RA =右心房。

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Discussion

プロトコルにおける重要なステップ

プロトコルの重要なステップがあります。マスターした場合、準備とプロトコルは、簡潔に以下のように進みます。外科的準備は、単一または少数の試み（S）の後に成功した気管挿管に続いて、最小または無血管攣縮をトリガーし、意図したとおりにカテーテル先端を配置する小さな切開を通じて急速にカテーテルを進め、迅速です。このように、基準値内のベースライン測定（ 表1）とVFの誘導初期ペントバルビタール投与から≈90分で準備を完了する。 VFは、導自発的にインスタンスの> 95％で途切れ電気刺激の3分後にVF持続に至るすべてのインスタンスに誘導される。胸部圧迫、大動脈拡張期血圧の間≥24ミリメートルHgのと呼気終末CO 2のHgが17ミリメートルの圧迫深度を超えることなく、生成され≥10ミリメートル深さと胸腔内臓器を傷つけることなく。 （ 図3に示すように、 例えば 、）除細動プロトコルの実装を容易にし、胸部圧迫の<5秒の中断で発生します。最後に、心拍再開は、240分の> 40％の生存率および心停止時に発生する全身の酸素欠損を示す代謝異常との蘇生後心筋機能不全につながる存在プロトコルまたは類似のものを用いた実験の> 60％で発生します表1に示すように、生存者における蘇生後の段階で反転します。

修正とトラブルシューティング

モデルは、特定の研究目的を達成するために、比較的簡単な適応を可能にする、汎用性が高い。最近、PE25サイズのチューブの使用は他の研究者によって過去に使用されたPE50サイズのチューブ、より好ましい、及びより容易進めることが見出された圧力測定の忠実度を損なうことなく、適切な位置に。左心室は、左心室機能34,61を評価するために、または地域の臓器血流量6,55を測定するためのマイクロスフェアを注入するために頸動脈からカテーテルを挿入されたことができる。より挑戦- -麻酔から回復することなく、特に急性実験では、この記事で取り上げた技術気管に気管切開の代わりに口頭で直接カニューレを挿入することもできる。 VFを誘発する他のアプローチは、経皮電気心外膜刺激74は、心臓75に上大静脈の入口への電流の送達、およびペーシング電極76を用いて食道の電気刺激を含む、記載されている。胸部圧迫の方法は、他のレートおよびデューティサイクルで圧縮し、横方向の制約を使用して、最大の深さでの圧縮を開始することによって変化させることができ、また手動の技術insteaを使用することによりピストン装置のdは。換気も変えることができる。オリジナルの説明は100分の換気率を使用-1 1同期さ：圧縮に2を現在のモデルは25分-1の圧迫に同期されていないの換気レートを使用し、一方、保護された気道を確立した後、圧迫のために一時停止に対するCPR 77の減少換気の要求と現在の臨床勧告と一致している。換気も受動的と気道が特許20または気管25に直接酸素を投与しながら、不要に提供される胸部圧迫によって促進することができる。実験は、動物の血液量[BV（ミリリットル）= 0.06 xの体重（g）+ ​​0.77] 78血縁大量の除去を必要とする場合、 例えば 、採血用ミクロス6,55と臓器血流量を決定するための、または血液検体の反復的な測定のために、血液は、同じCからのドナーラットから輸血されてもよい6,55 olony。現在の分析技術は、しかし、通常の生理食塩水または別の受け入れ血管内液の等量の小さなサンプルと行政の複数の検体の測定は少量の血液損失を補償できるように。モデルはまた、典型的には神経筋遮断を誘発し、気道を閉塞することによって達成される停止9の機構として仮死を研究するために使用することができる。

技術の限界

モデルは、基礎となる冠動脈疾患を欠き、それが急性冠状動脈閉塞を誘導することは技術的に困難である。最も一般的にヒトでの突然の心停止に関連した状態。 VFを誘発する電流を維持する必要性は、理想的ではなく、心筋への潜在的な損傷の懸念を提起する。実際、現在の送達部位におけるマイナー熱傷は、元の研究で認められ、それは減少させることによって最小化されることに留意した誘導された自立VF 4に必要な3分間隔の間に最低要件への現在。また、電流が意図せず、乳酸産生に寄与し得る骨格筋の収縮をトリガーする。他の哺乳動物に比べてラットの心臓のカルシウム循環の生理はナトリウム-カルシウム交換体79にあまり依存しており、関連する治療法の解釈は、ラットの心臓生理学のこの側面を考慮する必要があります。圧縮と換気の割合は、関連する調査結果の直接の外挿を排除するヒトに使用することを超えています。調査結果を解釈する際にはペントバルビタール難読化の所見は、心臓保護効果81を持っている吸入麻酔薬と比較して明らかではないが81、考慮すべき細胞保護作用を含む、麻酔80の効果。文献に報告された研究のほとんどは可能EXPEを最小限にすることを目的と雄ラットで実施されている発情周期内の異なるタイミングに起因するrimental交絡因子。さらなる研究は、蘇生生理学および転帰に対する性別の効果を評価するために必要とされている。もう一つの重要な制限は、相対的な遺伝物質（ 例えば 、ウイルスベクターおよびアンチセンスオリゴヌクレオチド）の導入により、カスタマイズ遺伝子工学または成体動物の標的遺伝子操作に頼らマウスに遺伝子操作したラットの減少可用性です。

既存の/代替の方法に関して、技術の意義

モデルは、新しいコンセプト、新しい介入を探求する、そして最終的にはそのようなヒト試験の前に豚、などのより大きな動物モデルでの集中的研究が含まれて大きな並進戦略の一環として、既存のパラダイムに挑戦することに最適です。小さ ​​い動物での研究（ 例えば 、マウス）が制限された外科instrumentat、VFを誘導するのに難しさによって複雑にされているイオン、繰り返し血液分析を妨げる小さな血液量。

この技術をマスターした後、将来のアプリケーションまたは方向

ラットモデルは、もともと突然の心停止後のヒトCPRの様々な側面をシミュレートするために開発された。冒頭で強調したように、モデルはその生理学、成果の従来の決定要因、およびこの資料で参照されるように設立され、新たな治療介入のほとんど影響を含む心臓蘇生のいくつかの側面に対処するために研究者によって使用されてきた。蘇生研究所は、読者が触発し、現在の蘇生法と期待はずれの結果与えられたさらなる調査が必要な蘇生研究の多くの質問に対処するためのモデルを使用することを期待しています。

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Sodium pentobarbital Sigma Aldrich P3761 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/p3761?lang=en&region=US
Rectal thermistor BIOPAC Systems, INC TSD202A http://www.biopac.com/fast-response-thermistor
Needle electrode biopolar concentric 25 mm TP BIOPAC Systems, INC EL451 http://www.biopac.com/needle-electrode-concentric-25mm
PE25 polyethylene tubing  Solomon Scientific BPE-T25 http://www.solsci.com/products/polyethylene-pe-tubing
26GA female luer stub adapter Access Technologies LSA-26 http://www.norfolkaccess.com/needles.html
Stopcocks with luer connections; 3-way; male lock, non-sterile Cole-Parmer UX-30600-02 http://www.coleparmer.com/Product/Large_bore_3_way
_male_lock_stopcocks
_10_pack_Non_sterile/EW-30600-23
TruWave disposable pressure transducer Edwards Lifesciences PX600I  http://www.edwards.com/products/pressuremonitoring/Pages/truwavemodels.aspx?truwave=1
Type-T thermocouple Physitemp Instruments IT-18 http://www.physitemp.com/products/probesandwire/flexprobes.html
Central venous pediatric catheter  Cook Medical  C-PUM-301J https://www.cookmedical.com/product/-/catalog/display?ds=cc_pum1lp_webds
Abbocath-T subclavian I.V. catheter (14 g x 5 1/2") Hospira 453527 http://www.hospira.com/products_and_services/iv_sets/045350427
Novametrix Medical Systems, Infrared CO2 monitor Soma Technology, Inc. 7100 CO2SMO  http://www.somatechnology.com/MedicalProducts/novametrix_respironics_co2smo_
7100.asp
Harvard Model 683 small animal ventilator Harvard Apparatus 555282 http://www.harvardapparatus.com/webapp/wcs/stores/servlet/haisku2_10001_11051_44453_-1_
HAI_ProductDetail_N_37322_37323
Double-flexible tipped wire guides Cook Medical  C-DOC-15-40-0-2 https://www.cookmedical.com/product/-/catalog/display?ds=cc_doc_webds
High accuracy AC LVDT displacement sensor Omega Engineering LD320-25 http://www.omega.com/pptst/LD320.html
HeartStart XL defibrillator/monitor Phillips Medical Systems M4735A http://www.healthcare.philips.com/main/products/resuscitation/products/xl/
Graefe micro dissection forceps 4 inches Roboz  RS-5135 http://shopping.roboz.com/Surgical-Instrument-Online-Shopping?search=RS-5135
Graefe micro dissection forceps 4 inches with teeth Roboz  RS-5157 http://shopping.roboz.com/Surgical-Instrument-Online-Shopping?search=RS-5157
Extra fine micro dissection scissors 4 inches Roboz  RS-5882 http://shopping.roboz.com/micro-scissors-micro-forceps-groups/micro-dissecting-scissors/Micro-Dissecting-Scissors-4-Straight-Sharp-Sharp
Heiss tissue retractor Fine Science Tools  17011-10 http://www.finescience.com/Special-Pages/Products.aspx?ProductId=321&CategoryId=134&
lang=en-US
Crile curve tip hemostats Fine Science Tools  13005-14 http://www.finescience.com/Special-Pages/Products.aspx?ProductId=372
Visistat skin stapler  Teleflex Incorporated 528135 http://www.teleflexsurgicalcatalog.com/weck/products/9936
Braided silk suture, 3-0 Harvard Apparatus 517706 http://www.harvardapparatus.com/webapp/wcs/stores/servlet/haisku2_10001_11051_43051_-1_
HAI_ProductDetail_N_37916_37936
Betadine solution Butler Schein 3660 https://www.henryscheinvet.com/
Sterile saline, 250 ml bags Fisher 50-700-069 http://www.fishersci.com/ecomm/servlet/itemdetail?catnum=50700069&storeId=10652
Heparin sodium injection, USP Fresenius Kabi 504201 http://fkusa-products-catalog.com/files/assets/basic-html/page25.html
Loxicom (meloxicam) Butler Schein 045-321 https://www.henryscheinvet.com/
Thermodilution cardiac output computer for small animals N/A N/A Custom-developed at the Resuscitation Institute using National Instruments hardware and LabVIEW software
Analog-to-digital data acquisition and analysis system N/A N/A Custom-developed at the Resuscitation Institute using National Instruments hardware and LabVIEW software
Pneumatically-driven and electronically controlled piston device for chest compression in small animals N/A N/A Custom-developed at the Weil Institute of Critical Care Medicine
60 Hz alternating current generator N/A N/A Custom-developed at the Weil Institute of Critical Care Medicine

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医学、問題98、心肺蘇生、血行動態、心筋虚血、ラット、再灌流、換気、心室細動、心室機能、トランスレーショナル医学研究
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Lamoureux, L., Radhakrishnan, J.,… More

Lamoureux, L., Radhakrishnan, J., Gazmuri, R. J. A Rat Model of Ventricular Fibrillation and Resuscitation by Conventional Closed-chest Technique. J. Vis. Exp. (98), e52413, doi:10.3791/52413 (2015).

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