Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

الردود التعويضية متكاملة في نموذج الإنسان من نزف

Published: November 20, 2016 doi: 10.3791/54737

Summary

والغرض من هذا البروتوكول هو للتدليل على تقنيات لقياس الاستجابات التعويضية إلى انخفاض حجم الدم المركزي باستخدام الجزء السفلي من الجسم الضغط السلبي كنموذج تجريبي موسع النزف البشري والتي يمكن استخدامها لقياس التكامل الكلي للآليات تعويضية لعجز حجم الدم في الإنسان .

Abstract

نزف هو السبب الرئيسي للوفيات المرتبطة الصدمات النفسية، ويرجع ذلك جزئيا إلى التشخيص المبكر لشدة فقدان الدم أمر صعب. تقييم المرضى نزيف صعب لأن أدوات السريرية الحالية توفر مقاييس العلامات الحيوية التي لا تزال مستقرة خلال المراحل المبكرة من نزيف بسبب الآليات التعويضية. ونتيجة لذلك، هناك حاجة لفهم وقياس الدمج الكامل للآليات التي تعوض عن انخفاض تعميم حجم الدم، وكيف تتغير خلال نزيف التدريجي المستمر. احتياطي الجسم للتعويض عن انخفاض تعميم حجم الدم يسمى "احتياطي التعويضي. الاحتياطي التعويضي يمكن تقييمها بدقة مع القياسات في الوقت الحقيقي من تغييرات في ملامح الموجي الشرايين قياس مع استخدام جهاز كمبيوتر رفيع المستوى. وقد تبين أن الجزء السفلي من الجسم ضغط سلبي (LBNP) لمحاكاة العديد من الاستجابات الفسيولوجية في البشر يرتبط مع نزيف،ويستخدم لدراسة استجابة تعويضية لنزيف. والغرض من هذه الدراسة هو إظهار كيف الاحتياطي التعويضية يتم تقييمها خلال تخفيضات تدريجية في حجم الدم المركزي مع LBNP باعتباره محاكاة للنزف.

Introduction

أهم وظيفة من نظام القلب والأوعية الدموية هي السيطرة على نضح الكافي (تدفق الدم وتوصيل الأكسجين) إلى جميع أنسجة الجسم عن طريق التنظيم التماثل الساكن من ضغط الدم الشرياني. آليات مختلفة للتعويض (على سبيل المثال، اللاإرادي نشاط الجهاز العصبي، ومعدل القلب وانقباض، العائد الوريدي، تضيق الأوعية، التنفس) تسهم في الحفاظ على مستويات طبيعية فسيولوجية الأكسجين في الأنسجة. 1 تخفيضات في تعميم حجم الدم مثل تلك التي تسببها النزف يمكن أن تمس قدرة الآليات التعويضية القلب والأوعية الدموية وتؤدي في النهاية إلى انخفاض ضغط الدم الشرياني، نقص الأكسجة الأنسجة خطيرة، وصدمة في الدورة الدموية التي يمكن أن تكون قاتلة.

صدمة في الدورة الدموية الناجم عن النزيف الحاد (أي صدمة نزفية) هي السبب الرئيسي للوفاة بسبب الصدمة. 2 واحدة من أصعب جوانب منع المريض من تطوير الصدمة لديناعدم القدرة على الاعتراف بداية في وقت مبكر. تقييم في وقت مبكر ودقيق للتقدم نحو تطوير صدمة يقتصر حاليا في إعداد سريرية عن طريق تكنولوجيات (أي مراقبين الطبية) التي توفر قياسات المؤشرات الحيوية التي تغير قليلا جدا في المراحل المبكرة من فقدان الدم بسبب العديد التعويضية في الجسم آليات لتنظيم ضغط الدم. 3-6 وعلى هذا النحو، والقدرة على قياس مجموع احتياطي الجسم للتعويض عن فقدان الدم يمثل أدق تعبير الدولة نضح الأنسجة ومن خطر الاصابة صدمة. 1 وهذا ما يسمى احتياطي . الاحتياطي التعويضية التي يمكن تقييمها بدقة عن طريق القياسات في الوقت الحقيقي من تغييرات في ملامح الموجي الشرياني 1 استنفاد الاحتياطي التعويضية نسخ متماثلة عدم الاستقرار القلب والأوعية الدموية الطرفية التي لوحظت في مرضى مصابين بأمراض خطيرة مع ظهور مفاجئ لضغط الدم. وهي حالة تعرف باسم ديكو الدورة الدمويةmpensation 7

يمكن أن يكون أظهر العلاقة بين استخدام الاحتياطي التعويضي وتنظيم ضغط الدم خلال فقدان الدم الجارية في البشر في المختبر باستخدام مجموعة شاملة من القياسات الفسيولوجية (على سبيل المثال، ضغط الدم ومعدل ضربات القلب، الشرايين الدم تشبع الأكسجين، حجم المخ، النتاج القلبي، ومقاومة الأوعية الدموية، ومعدل التنفس، والطابع النبض، والحالة النفسية، في نهاية المد CO والأكسجين الأنسجة) التي تقدمها الرصد الفسيولوجي القياسية خلال تخفيضات تدريجية مستمرة في حجم الدم المركزي مشابهة لتلك التي تحدث أثناء نزيف. يمكن أن يتسبب خفض حجم الدم المركزي noninvasively مع الزيادة التدريجية في الجزء الأسفل من الجسم ضغط سلبي (LBNP). 8 عن طريق هذا المزيج من القياسات الفسيولوجية وLBNP، والفهم التصوري لكيفية تقييم قدرة الجسم على تعويض عن انخفاض حجم الدم المركزي يمكن أن يكون بسهولة الشياطينtrated. هذه الدراسة يصور إعداد prelab، المظاهرة استجابة تعويضية فيما يتعلق الاستجابات الفسيولوجية الأخرى خلال نزيف محاكاة، وتقييم postlab النتائج. وأظهرت التقنيات التجريبية اللازمة لإجراء قياسات الاحتياطي التعويضي في متطوعين من البشر.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

قبل الشروع في أي إجراء الإنسان، ومجلس المراجعة المؤسسية (IRB) يجب الموافقة على البروتوكول. وتمت الموافقة على البروتوكول المستخدم في هذه الدراسة من قبل البحوث الطبية في الجيش الأميركي والعتاد قيادة الاتحاد الدولي للرجبي. تم تصميم بروتوكول للتدليل على الاستجابات الفسيولوجية للتعويض انخفاض تدريجي في حجم الدم المركزي مماثلة لتلك التي يعاني منها الأفراد خلال النزف المستمر في إعداد مختبر للرقابة واستنساخه. يتم التحكم في درجة حرارة الغرفة مختبر في 23-25 ​​مئوية.

1. إعداد المعدات

  1. تشغيل المعدات والأجهزة التي تتطلب الاحماء والمعايرة.
    ملاحظة: المعدات والأجهزة وتشمل نظام الحصول على البيانات لتسجيل البيانات في 1 هرتز؛ جهازين منفصلين التي توفر موسع، والقياسات المستمرة للالعضدية ضغط الدم في الشريان والشريان تشبع الأكسجين (مكتب التخطيط الاستراتيجي 2) باستخدام اثنين من أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء إصبع photoplethysmography صفعة منفصلة 9-11. وcapnograفتاه لقياس نهاية المد CO 2 ومعدل التنفس. ونبض مقياس التأكسج الإصبع للاستحواذ المحيطية الطول الموجي نابض الشرايين لقياس التعويضي الاحتياطي.
  2. مزامنة جميع الصكوك مع الساعات الداخلية عن طريق ضبط الوقت على كل صك لمطابقة الساعة الرئيسية المختبر الذي سيتم استخدامه للاحتفال الوقت أثناء التجربة.

2. موضوع التحضير

  1. إرشاد الموضوع إلى تجنب الكافيين، والكحول، وممارسة التمارين الرياضية 24 ساعة قبل الاختبار، وتجنب تناول 2 ساعة على الأقل قبل البروتوكول في حال المعاوضة الدورة الدموية يدفع الغثيان.
  2. قبل الشروع في البروتوكول، يكون الطبيب بإجراء امتحان فحص طبي للتأكد من هذا الموضوع يلبي متطلبات الصحة الحد الأدنى، ويضمن عدم وجود معايير الاستبعاد (استخدام النيكوتين وارتفاع ضغط الدم، خلل الوظائف التلقائية أو التاريخ من الحلقات غشيي). منذ الحمل هو معيار الاستبعاد للمشاركة، يطلب من المشاركين الإناث إلى إجراء اختبار البول الحمل القياسية في يوم من الدراسة.
    ملاحظة: من أجل سلامة هذا الموضوع، ويتم اعتماد الطبيب دراسة في دعم الحياة المتقدم، وموجودا أثناء الدراسة. ومجهزة تجهيزا كاملا 'عربة حادث' تتوفر على الفور لدعم هذا الموضوع في مجرى الهواء، التنفس، والدورة الدموية في حالة من فقدان الوعي أو عدم انتظام ضربات القلب الحاد التي تحدث أثناء إجراء LBNP.
  3. إبلاغ موضوع حول هذا الإجراء، والحصول على موافقة خطية من المشاركة في الدراسة.
    ملاحظة: شرح لموضوع أن الهدف من هذه الدراسة هو تطبيق LBNP حتى بداية انهيار المعاوضة القلب والأوعية الدموية (presyncope). شرح أن هناك معلمات القلب والأوعية الدموية التي تحدد هذه النقطة، وسيتم إنهاء LBNP عندما لاحظ هذه المعايير القلب والأوعية الدموية. إبلاغ هذا الموضوع أنها قد أيضا من الأعراض المرتبطة عادة تجربة مع presyncope خلال صناعة تج LBNPDURE. إرشاد تخضع لإبلاغ المحقق في حالة حدوث هذه الأعراض، وسوف يتم على الفور إنهاء LBNP.
  4. ضع تنورة النيوبرين LBNP حول هذا الموضوع. ضمان دافئ تنورة حول الخصر والجذع من أجل خلق ختم محكمة الغلق.
  5. تعليمات موضوع لوضع مستلق على السرير من الغرفة LBNP في حين تمتد وظيفة ثابتة لتأمين الجذع في المكان خلال LBNP. تعليمات موضوع للاسترخاء الجزء الأسفل من الجسم أثناء التعرض LBNP. تأمين هذا الموضوع في غرفة LBNP عن طريق تحريك السرير في غرفة وربط تنورة النيوبرين لافتتاح غرفة لخلق ختم محكمة الغلق.
    ملاحظة: توفر الغرفة LBNP قدرة بدقة (داخل 0،1 مم زئبق) السيطرة على الضغط الداخلي من 0 إلى -100 مم زئبق إما يدويا أو مع لمحة المحوسب. وتضم الغرفة على سرج قابل للتعديل لضمان وضع الجسم في هذا الموضوع. نوافذ زجاج شبكي واضحة تسمح لرؤية الساقين في هذا الموضوع.يسمح لوحة الألومنيوم الخصر قابل للتعديل لختم محكمة الغلق ليتم إنشاؤه من قبل تنورة النيوبرين من هذا الموضوع، وغرفة LBNP على مستوى قمة الحرقفي (الشكل 1) البالية.
  6. مكان الكهربائي (ECG) الأقطاب على اليمين واليسار المفاصل الخلطية الترقوة، وعلى اليمين واليسار الأضلاع السفلى (ما مجموعه 4) في تكوين تعديل الرصاص الثاني (الشكل 1) لقياس المستمر لمعدل ضربات القلب.
  7. ضع السلاح موضوع على مساند الذراع، وتعديلها بحيث يتم دعم اليدين في مستوى القلب. باستخدام حجم الأصفاد إصبع المناسبة، وضع photoplethysmography إصبع الأشعة تحت الحمراء   الجهاز على أصابع الوسطى الأيمن والأيسر لالمستمر موسع قياس ضغط الدم ضربات إلى فوز.
  8. إرفاق الأصفاد أصابع الاتهام إلى أجهزة مراقبة ضغط. معايرة الأجهزة والدم سجل الضغط وفقا لتعليمات الشركة الصانعة. 12 أدخل معلومات تخضع (العمر، الجنس، heigحزب التحرير، والوزن) لتمكين الافتراضات المناسبة لحساب (تقدير) من حجم المخ، خرج القلب ومقاومة الأوعية الدموية الطرفية بواسطة خوارزمية Modelflow إذا رغبت في ذلك. 13،14
  9. وضع مقياس التأكسج نبض الإصبع على السبابة اليمنى لقياس المستمر للاحتياطي التعويضي 1،12 (الشكل 2).
  10. وضع قنية أنفية على الموضوع وإرشاد الموضوع إلى التنفس عن طريق الأنف لضمان انعكاسات الحساسة في الشهيق والزفير. وأخذ عينات من الهواء عن طريق الأنف يسمح هذا الموضوع للحديث بحرية للإبلاغ عن النفس من أعراض النامية. توصيل قنية الأنف إلى capnograph لقياس المستمر للتنفس وإنهاء CO المد والجزر 2.

3. أداء بروتوكول LBNP

  1. بدء تسجيل البيانات عن طريق النقر على زر "ابدأ" في نظام الحصول على البيانات. بيانات خط الأساس سجل لمدة 5 دقائق. الشروع في المستوى الأول من hypovole المركزيةميا عن طريق تشغيل المحرك فراغ ووضع الضغط السلبي ل-15 مم زئبق، وعقد هذا الضغط لمدة 5 دقائق. ويبين الشكل (3) البروتوكول.
  2. زيادة LBNP إلى -30 مم زئبق، وعقد هذا الضغط لمدة 5 دقائق.
  3. زيادة LBNP إلى -45 مم زئبق، وعقد هذا الضغط لمدة 5 دقائق.
  4. زيادة LBNP إلى -60 مم زئبق، وعقد هذا الضغط لمدة 5 دقائق.
  5. زيادة LBNP إلى -70 مم زئبق، وعقد هذا الضغط لمدة 5 دقائق.
  6. الاستمرار في زيادة مستويات LBNP التي كتبها -10 مم زئبق كل 5 دقائق حتى نهاية البروتوكول (5 دقائق في -100 مم زئبق LBNP) أو وجهة المعاوضة الدورة الدموية. إنهاء LBNP عن طريق الضغط على زر تحرير الضغط على غرفة LBNP.
    وحددت الدورة الدموية المعاوضة التي كتبها انخفاض حاد في ضغط الدم الانقباضي أقل من 80 ملم زئبقي، أو الإبلاغ أعراض presyncopal مثل الرمادي المغادرة (فقدان الرؤية اللون)، رؤية النفق، والتعرق، والغثيان أو الدوخة (الشكل 4) الموضوع: ملاحظة.
  7. مواصلة تسجيل البيانات على نظام الحصول على البيانات خلال 10 دقيقة بعد توقف LBNP (الانتعاش postLBNP).
  8. إيقاف تسجيل البيانات في نهاية فترة النقاهة 10-مين بالضغط على زر "إيقاف" على نظام الحصول على البيانات.
  9. فصل جميع الأجهزة من هذا الموضوع، وإزالة موضوع من غرفة LBNP. وطرح هذا الموضوع للجلوس بعد تنحيه من منصة LBNP للتأكد من أنها خالية من الاعراض قبل مغادرة المختبر. ويجري حاليا دراسة كاملة.
  10. تحميل ملفات البيانات من نظام حيازة لاستخراج مؤشر التعويضية الاحتياطي (CRI)، متوسط ضغط الشرياني (MAP)، معدل ضربات القلب، ومكتب التخطيط الاستراتيجي 2 القيم. 1،15،16

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

يسبب هذا الإجراء LBNP انخفاض في ضغط الهواء في جميع أنحاء أقل الجذع والساقين. كما يزداد هذا الفراغ تدريجيا، والتحولات حجم الدم من الرأس والجذع العلوي إلى الجزء السفلي من الجسم لخلق حالة من نقص حجم الدم المركزي. التخفيض التدريجي في حجم الدم المركزي (أي LBNP) وتنتج تغيرات كبيرة في ملامح الموجي الشرايين قياس مع مخطاط التحجم الضوئي إصبع الأشعة تحت الحمراء (الشكل 5). يتم احتساب مؤشر الاحتياطي التعويضية (CRI) من موجة نبض الشرايين المسجلة باستخدام خوارزمية التعلم آلة فريدة من نوعها التي تقوم بتحليل التغيرات في خصائص شكل الموجة لحساب الاحتياطي التعويضية المقدرة (الشكل 6). 1،15،16 كل المستمر موسع مخطاط التحجم الضوئي الموجي ( ممثلة على النحو رصدها "المريض الشرياني الموجي ') هو المدخل لحساب تقدير يعوض عنه الفرداحتياطي satory (ممثلة باسم 'CRI تقدير') على أساس المقارنة إلى "مكتبة" كبيرة من الطول الموجي إشارة (ممثلة باسم "خوارزمية الموجي مكتبة ') ولدت من مستويات متقدمة من نقص حجم الدم المركزي.

في هذه التجربة، تعرضت موضوع لLBNP حتى بداية انهيار المعاوضة الدورة الدموية والذي يحدث عندما يكون الجسم لم يعد قادرا على تعويض عن نقص حجم الدم. قيم الضغط الشرياني يعني ومعدل ضربات القلب، مكتب التخطيط الاستراتيجي وCRI تآمرت مع الزمن (أي تخفيضات تدريجية في حجم الدم المركزي الناجم عن زيادة مستويات LBNP) وترد في الشكل (7). وتظهر نتائج التجربة أن التغييرات في المتوسط ضغط الدم ومعدل ضربات القلب، ومكتب التخطيط الاستراتيجي 2 تحدث خلال مراحل لاحقة من نزيف (أي،> 15 دقيقة في بروتوكول لمعدل ضربات القلب و> 25 دقيقة للضغط الشرياني يعني ومكتب التخطيط الاستراتيجي 2)، في حين يقلل CRI في وقت مبكر وبشكل تدريجي خلال الخطوات متعددة من LBNP.

ويعرف التسامح إلى انخفاض حجم الدم المركزي باعتباره الوقت من بداية التجربة إلى المعاوضة. في هذا المثال، كان التسامح حوالي 27.5 دقيقة عند مستوى -70 مم زئبق LBNP. واستنادا إلى التجارب السابقة التي تم تصميمها لمساواة حجم خسارة الدم الفعلية مع LBNP، 8 فقدان الدم معادلة أن موضوعنا كان قادرا على تحمل قدرت بحوالي 1.2 L.

شكل 1
الشكل 1: غرفة LBNP يتم عرض الموضوع في موقف ضعيف على السرير من الغرفة LBNP. يتم استخدام تنورة النيوبرين حول الخصر موضوع لإنشاء ختم محكم داخل غرفة LBNP. نشرت سابقا في كوك وآخرون. 17 أ href = "http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54737/54737fig1large.jpg" الهدف = "_ فارغة"> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2: التعويضي الاحتياطي جهاز رصد الجهاز يتكون من موسع الإصبع نبض مقياس التأكسج الذي ينقل البيانات مقياس التأكسج النبض والموجي عبر اتصال USB إلى جهاز الاحتياطي التعويضية. تحتوي وحدة رصد خوارزمية التي تحسب قيمة احتياطي التعويضي المعروف باسم مؤشر الاحتياطي التعويضية (CRI) 1،12. يتم تسجيل البيانات في كل نبضة قلب وعرضها على الشاشة والمخزنة على بطاقة الذاكرة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

إعادة 3 "SRC =" / ملفات / ftp_upload / 54737 / 54737fig3.jpg "/>
الشكل 3. التغييرات التدريجي في LBNP خلال تجربة. وخلال بروتوكول تجريبي، LBNP (مم زئبق) ويتم تعديل بطريقة تدريجية (5 دقيقة / مستوى) للحث على نقص حجم الدم المركزي التدريجي. يوضح هذا الرسم البياني LBNP زيادة من 0 إلى -100 مم زئبق خلال 40 دقيقة من بروتوكول تجريبي. تعديل من كونفرتينو وآخرون. 18 الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الرقم 4: الدورة الدموية المعاوضة ضغط الدم عينة (ملم زئبق، تتبع الأصفر) والجزء السفلي من الجسم الضغط السلبي تظهر (ملم زئبقي، تتبع الأبيض) تسجيلات من موضوع في وجهة المعاوضة الدورة الدموية. عند نقطة من المعاوضة، وضغط الدم 78/55 ملم زئبقي، وانخفاض ضغط سلبي الجسم هو -60 مم زئبق. ضغط الدم يعود الى طبيعته بعد التوقف عن الجزء السفلي من الجسم الضغط السلبي. تعديل من كونفرتينو وآخرون. 1 الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5
ويبين الشكل 5. الشرياني الطول الموجي خلال LBNP. التسجيلات عينة من الطول الموجي الضغط الشرياني خلال خط الأساس (تتبع العلوي) وخلال أقل -60 مم زئبق الجسم الضغط السلبي (LBNP، أقل تتبع). يتم تقييم التغيرات التي طرأت على السمات المميزة للالطول الموجي الشرايين لتقدير الاحتياطي التعويضية. ناغورني كاراباخ "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (6)
الرقم 6: كيف يتم حساب CRI رسم بياني يوضح عملية مؤشر احتياطي التعويضي (CRI) خوارزمية الذي يقارن اقتفاء أثر ضغط الدم الشرياني الموجي ضربات إلى فوز على مدى فترة من 30 دقات القلب (A) إلى "مكتبة" من الطول الموجي (ب) التي تم جمعها من البشر تتعرض لتخفيضات تدريجية في حجم الدم المركزي لجيل من قيمة CRI المقدرة (C). مستنسخة من كونفرتينو وآخرون. 15 الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

/54737fig7.jpg "/>
الرقم 7. عينة نتائج تجربة LBNP. القيم من متوسط الشرياني الضغط (MAP، مم زئبق)، معدل ضربات القلب (HR، نبضة / دقيقة)، الشرايين تشبع الأكسجين (مكتب التخطيط الاستراتيجي 2،٪)، مؤشر الاحتياطي التعويضية (CRI) والجزء السفلي من الجسم وترد الضغط السلبي (LBNP، مم زئبق) لموضوع واحد خلال تجربة LBNP. يمثل خط متقطع بداية انهيار المعاوضة القلب والأوعية الدموية، يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

شكل 8
الرقم 8: السمات المميزة للالشرياني الموجي ترد شكلان الموجة التي تبرهن على السمات المميزة للالشرياني طردت وتنعكس الموجات خلال سوائية حجم الدم ونقص حجم الدم. الخط الأحمر يشير إلى طالموجي ntegrated التي يتم تسجيلها ولوحظ في البحث عن المفقودين. نشرت سابقا في كونفرتينو وآخرون. 1 الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

باستخدام LBNP أن تسبب تخفيضات تدريجية ومستمرة في حجم الدم المركزي، كنا قادرين على إحداث استجابة نموذجية من المعاوضة الدورة الدموية في هذا الموضوع، وتتميز ظهور مفاجئ لضغط الدم وبطء القلب (الشكل 7). من المهم أن نفهم أن الاستجابة التعويضية متكاملة لنزيف معقدة جدا، 19 مما أدى إلى تقلب فردي كبير في التسامح إلى فقدان الدم. 1 وعلى هذا النحو، وبعض الأفراد لديهم آليات تعويضية استجابة نسبيا في حين أن آخرين لا تعوض على نحو فعال. لذلك، خطوة حاسمة في البروتوكول هي إجراء التجربة إلى نقطة بداية انهيار المعاوضة القلب والأوعية الدموية بحيث التسامح لنقص حجم الدم يمكن تقييمها بدقة. والإنهاء المبكر التجربة لا توفر البيانات التسامح. سمحت تجارب على أكثر من 250 إنسان منا لتصنيف الأفراد إلى اثنين من السكان عام 1،15،20-23 - ذوي التسامح عالية نسبيا (الانتهاء من مستوى -60 مم زئبق للبروتوكول LBNP) إلى انخفاض حجم الدم المركزي (أي المعوضات جيدة) والذين يعانون من التسامح منخفضة (المعوضات الفقيرة الذي فشل في إكمال المستوى -60 مم زئبق لل بروتوكول LBNP). ثلث (33٪) من البشر اختبرناها ديه التسامح منخفضة، والثلثين (67٪) من المبحوثين يمتلكون قدرة عالية على تحمل نقص حجم الدم. ان موضوع اختبار في العرض (الشكل 7) أن تصنف على أنها التسامح عالية منذ أكمل مستوى -60 مم زئبق LBNP.

LBNP هي تقنية راسخة في دراسة نقص حجم الدم في الإنسان، واستكشاف الأخطاء وإصلاحها ونادرا ما يلزم. ومع ذلك، باستخدام LBNP لتقييم التسامح إلى نقص حجم الدم يتطلب أن تجرى التجربة إلى حد presyncope. وهناك عامل أساسي في هذه التجربة هو الحفاظ على الحد الأدنى من خطر حدث ضار (الغشيان) عن هذا الموضوع. ونتيجة لذلك، كل التجارب هي conduالمديرية بحضور طبيب الدراسة. وبالإضافة إلى ذلك، يتم إنهاء جميع التجارب على الفور بناء على طلب موضوع أو عندما الانقباضي ضغط الدم إلى ما دون 80 ملم زئبقي. وقف LBNP يعيد توزيع على الفور حجم الدم إلى الأعضاء الحيوية مثل المخ والقلب، في وقت لاحق استعادة الاستقرار الدورة الدموية (الشكل 4).

وكما هو متوقع، وختم محكم حول الخصر من هذا الموضوع هو شرط حاسم للسماح للزيادات تدريجية في الضغط السلبي في الغرفة. في بعض الأحيان، وخاصة في مستويات LBNP العليا، وختم محكم يمكن أن يتعرض للخطر. في هذه المرحلة، يمكن إجراء تعديلات على تعزيز ختم من خلال تشديد الأربطة على تنورة النيوبرين أو وضع فوم بين الخصر هذا الموضوع والجدول LBNP. ويمكن للجهاز فراغ LBNP استيعاب تسرب طفيفة في ختم دون التأثير على الضغط في الغرفة.

ردود الدورة الدموية إلى LBNP لهاثبت أن تحاكي تلك التي لوحظت خلال النزف. 8،17،24،25 وقد استخدمنا LBNP لدراسة استجابات تعويضية لنزيف التدريجي في محاولة لتقييم الجهود الجسم التكاملي للحفاظ على الاستقرار القلب والأوعية الدموية خلال فقدان الدم (احتياطي التعويضي) و توفير قياس احتياطي التعويضي. في حين LBNP هو نموذجا صالحا لدراسة استجابات تعويضية لنزيف في البشر، والحد من هذه التقنية هو عدم وجود عوامل أخرى ترتبط عادة مع النزيف مثل الصدمة والألم. ومن الواضح أن آثار هذه العوامل على الردود الدورة الدموية إلى نزيف لا يمكن تقييمه من قبل LBNP نقص حجم الدم الناجم على متطوعين من البشر.

وانسجاما مع الملاحظات ذكرت سابقا 1،15،16 استخدمنا نموذج LBNP النزف لإثبات أن قياس الاحتياطي التعويضية يحدد مسار إلى الدورة الدموية عدم الاستقرار (المعاوضة) في وقت مبكر من سريريا الصورةالتغييرات ignificant في العلامات الحيوية المتاحة حاليا. هذه نقطة مهمة لفهم منذ اعتراف سابق من الاستعجال السريرية أمر بالغ الأهمية لتحسين نتائج المرضى، لا سيما في الإعداد الطبي في حالات الطوارئ. 26-34 الأساليب الحالية للتنبؤ انهيار المعاوضة القلب والأوعية الدموية تعتمد على العلامات الحيوية التقليدية التي لا تتغير حتى بداية انهيار المعاوضة . قدرة خوارزمية CRI لتقييم التغيرات المستمرة في ملامح الموجي الشرايين تسمح آلة التعلم من الحالة السريرية للمريض. وفي هذا الصدد، المستمر قياس الوقت الحقيقي للاحتياطي التعويضي يوفر الأسلوب الأكثر حساسية ومحددة لتقييم التسامح كل فرد في فقدان الدم، ويمثل تحسنا كبيرا مقارنة مع الطرق القائمة للتنبؤ صدمة نزفية في إعداد سريرية.

ومن المهم أن ندرك إخراج خوارزمية CRI كما يعكس التكامل بين جميع physiآليات تعويضية ological المشاركة في التعويض عن عجز نسبي في تعميم حجم الدم. هذه الفكرة منطقية منذ يرصد الموجي الشرايين تتكون من مرحلتين متميزتين - موجة طرد (الناجمة عن انقباض القلب) والموجة المنعكسة (الناجمة عن موجة الشرايين التي تعكس مرة أخرى من الأوعية الدموية في الشرايين). وترد جميع الآليات التعويضية التي تؤثر على النتاج القلبي (على سبيل المثال، النشاط العصبي اللاإرادي، وملء القلب والتنفس وأدوية القلب، وما إلى ذلك) في ملامح موجة طرد في حين أن جميع الآليات التعويضية التي تؤثر على المقاومة الوعائية (على سبيل المثال، نشاط العصب السمبثاوي، الكاتيكولامينات المتداولة ، ودرجة الحموضة في الشرايين أو CO ومرونة الشرايين، تقلصات العضلات، الخ) يتم تمثيل ملامح الموجة المنعكسة. 1 كما هو موضح في الشكل رقم 8، والسمات المميزة تغير واضح من موجة واحدة واضحة مع أي صغيرتك في حالة سوي حجم الدم (اللوحة اليسرى) لاثنين من موجات فصل مع مقادير صغيرة من الطول والعرض في ظروف انخفاض حجم الدم المركزي (اللوحة اليمنى) مثلما يحدث أثناء النزيف. على هذا النحو، والتغيرات في ملامح الموجي الشرايين ردا على نزيف تعطي القدرة على التنبؤ فريدة الفرد محددة لتقييم قدرة المرء على تعويض كاف عن فقدان الدم. ويقدر احتياطي التعويضي كل فرد بشكل صحيح في الوقت الحقيقي لأن 1 في القدرة على حسابات خوارزمية CRI للخطر تعميم حجم الدم لأنها "يتعلم" و "تطبيع" مجمل آليات التعويض على أساس الخصائص الشرايين الموجي الفرد للتعلم آلة. هذا الصدد، فإن الاحتياطي التعويضي هو مقياس متفوقة من الحالة الفيزيولوجية للمريض ينزف من أي واحد أو مجموعة من العلامات الحيوية.

وقد CRI أيضا estimatإد في حالة تقارير وراء بيئة معملية LBNP القياسية. وقد تم الحصول على قياسات الاحتياطي التعويضية من البشر مع ظروف نضح الأنسجة للخطر الناجم عن النزف تسيطر 16، صدمة صدمة تليها الإنتان 35، التهاب الزائدة الدودية الحاد 35، حرق إصابة 35، قيء الدم الضخم 35، الولادة 35، وتوقف القلب 35، وضعي عدم انتظام دقات القلب الانتصابي 35، نقص حجم الدم تدريجيا مع الإجهاد الحراري 35، والحمى النزفية حمى الضنك. 1 تشير هذه النتائج إلى أن قياس احتياطي التعويضي باستخدام خوارزمية CRI قدمت تشخيصا دقيقا المريض في الحالات السريرية من نضح الأنسجة خطر يرتبط مع الألم وإصابة الأنسجة، وتتراوح التحديات البيئية.

القدرة على قياس التغيرات التعويضية المرتبطة فقدان الدم أمر بالغ الأهمية لتوفير الرعاية الحادة في الظهورحالات NCY في كل السيناريوهات العسكرية والمدنية. وسوف تستمر هذه التقنية LBNP لاستخدامها نموذجا صالحا النزف البشري لتوفير البيانات لإنشاء واختبار وصقل الخوارزميات والأجهزة في المستقبل لقياس التعويضي الاحتياطي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

ويؤيد هذا العمل من خلال تمويل من جيش الولايات المتحدة، بحوث الطبية وقيادة العتاد ومكافحته برنامج الرعاية الحوادث. نشكر LTC كيفن س أكرز، العضو المنتدب والسيدة كريستين R. الغسول للمساعدة في جعل الفيديو.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Dynamic Research Evaluation Workstation (DREW) data acquisition syetem NA NA Custom Built by ISR personnel. The DREW allows for time synchronization of both digital and analog signal data collection from up to 16 independent instruments with a sampling rate of 1,000 Hz.
Finometer Finapress Medical Systems (FMS) Model 1 Device that provides noninvasive, continuous measurements of brachial artery blood pressure and arterial oxygen saturation (SpO2) using two separate infrared finger photophlethymography cuff sensors.
BCI Capnocheck Plus Smith Medical PM Inc. 9004 Capnograph used to measure end tidal CO2 and respiration rate
CipherOX  Flashback Technologies Inc. R200 Investigational device used to calculate Compensatory Reserve Index (CRI)
Nonin 9560 Pulse Oximeter Nonin 9560 finger pulse oximeter
Lower Body Negative Pressure Chamber (LBNP) NASA 79K32632-1 Custom Chamber built by NASA
ECG Biotach Gould 13-6615-65 Electrocardiograph for measuring ECG
Nasal CO2 Sample Line Salter Labs REF 4000 Latex free nasal cannula for sampling expired air

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Tags

الطب، العدد 117، نزيف والبشرية، وتنظيم ضغط الدم ومعدل ضربات القلب، وحجم المخ، وميزات الشرايين الموجي، الإنعاش، والاحتياطي التعويضي
الردود التعويضية متكاملة في نموذج الإنسان من نزف
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Convertino, V. A., Hinojosa-Laborde, More

Convertino, V. A., Hinojosa-Laborde, C., Muniz, G. W., Carter, III, R. Integrated Compensatory Responses in a Human Model of Hemorrhage. J. Vis. Exp. (117), e54737, doi:10.3791/54737 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter