Summary
Het doel van dit protocol is het demonstreren voor het meten compenserende reacties op verminderde centrale bloedvolume behulp onderlichaam onderdruk als invasieve experimenteel model van menselijke bloeding die kan worden gebruikt om de totale integratie compenserende mechanismen volume deficit bloed bij mensen kwantificeren .
Abstract
Bloeding is de belangrijkste oorzaak van sterfgevallen trauma, mede door vroege diagnose van de ernst van bloedverlies is moeilijk. Beoordeling van bloedingen patiënten is moeilijk omdat de huidige klinische instrumenten bieden maatregelen van vitale functies die stabiel tijdens de vroege stadia van bloeden blijven ten gevolge van compenserende mechanismen. Bijgevolg is er een behoefte om te begrijpen en meet de totale integratie van mechanismen die compenseren verminderde circulerend bloedvolume en de veranderingen daarin bij actieve progressieve bloeding. reserve van het lichaam om te compenseren voor lagere circulerend bloedvolume wordt de 'compenserende reserve' genoemd. De compenserende reserve kan nauwkeurig worden geëvalueerd met real-time metingen van de veranderingen in de eigenschappen van de arteriële golfvorm gemeten met behulp van een krachtige computer. Onderlichaam negatieve druk (LBNP) blijkt veel van de fysiologische respons te simuleren bij mensen geassocieerd met bloedingen,en wordt gebruikt om de compenserende respons op bloeding bestuderen. Het doel van deze studie is te laten zien hoe compenserende reserve wordt beoordeeld in geleidelijke verlaging centrale volume bloed met LBNP als simulatie van bloeding.
Introduction
De belangrijkste functie van het cardiovasculaire systeem is de controle van adequate perfusie (bloedstroom en zuurstoftoevoer) alle weefsels van het lichaam door homeostatische regulatie van de arteriële bloeddruk. Verschillende mechanismen compensatie (bijvoorbeeld autonome zenuwstelsel activiteit, hartfrequentie en contractiliteit, veneuze, vasoconstrictie, ademhaling) bijdragen tot normale fysiologische niveaus van zuurstof in de weefsels behouden. 1 afnames in circulerende bloedvolume zoals die veroorzaakt door bloeding kan beschadigen het vermogen van de cardiovasculaire compensatiemechanismen en uiteindelijk leiden tot een lage arteriële bloeddruk, ernstige weefselhypoxie, en de bloedsomloop shock die fataal kan zijn.
Circulatoire shock veroorzaakt door ernstige bloeding (dat wil zeggen, hemorragische shock) is een belangrijke doodsoorzaak als gevolg van trauma. 2 Een van de grootste uitdagingen te voorkomen dat een patiënt ontwikkelt schok onzeonvermogen om een vroeg begin te herkennen. Vroege en nauwkeurige beoordeling van de voortgang naar de ontwikkeling van shock is momenteel beperkt in de klinische omgeving aan technologieën (bijv medische monitors) kunnen metingen van vitale functies die veranderen weinig in de vroege stadia van bloedverlies vanwege de vele compenserende het lichaam verschaffen mechanismen voor het reguleren van de bloeddruk. 3-6 Als zodanig is de mogelijkheid om de totale som van de reserves van het lichaam te meten om te compenseren voor het bloedverlies vertegenwoordigt de meest accurate weerspiegeling van weefselperfusie staat en het risico op het ontwikkelen shock. 1 Deze reserve wordt de gebelde . compenserende reserve die nauwkeurig door real-time metingen van de veranderingen kunnen worden beoordeeld in eigenschappen van de arteriële golfvorm 1 Uitputting van de compenserende reserve een replica van de terminal cardiovasculaire instabiliteit waargenomen bij ernstig zieke patiënten met een plotseling optredende hypotensie; een aandoening die bekend staat als hemodynamische decompensation. 7
De relatie tussen het gebruik van de compenserende reserve en de regulering van de bloeddruk tijdens de lopende bloedverlies bij de mens kan worden aangetoond in het laboratorium met behulp van een uitgebreide set van fysiologische metingen (bv bloeddruk, hartslag, arteriële bloed zuurstofverzadiging, slagvolume, cardiac output, vasculaire weerstand, ademhalingsfrequentie, hartslag karakter, mentale toestand, end-tidal CO 2, weefsel zuurstof) door standaard fysiologische monitoring tijdens continue progressieve vermindering van de centrale bloedvolume vergelijkbaar met die die zich voordoen tijdens bloeding. Verlaagde centraal bloedvolume kunnen niet-invasieve wijze worden opgewekt met progressieve toenames in Lower Body Negative Pressure (LBNP). 8 Met deze combinatie van fysiologische metingen en LBNP, de conceptuele begrip van hoe het lichaam in staat om te compenseren voor lagere centrale bloedvolume kan gemakkelijk beoordelen demoneningedikt. Dit onderzoek toont de prelab preparaat, de demonstratie van compenserende respons ten opzichte van andere fysiologische responsen tijdens gesimuleerde bloeding en de postlab evaluatie van de resultaten. De experimentele technieken die nodig zijn voor het maken van metingen van compenserende reserve worden gedemonstreerd in een menselijke vrijwilligers.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Voorafgaand aan een menselijke procedure moet de Institutional Review Board (IRB) het protocol goed te keuren. Het protocol dat wordt gebruikt in deze studie werd goedgekeurd door de US Army Medical Research en Materieel Command IRB. Het protocol is ontworpen om de fysiologische reacties van compensatie tonen een geleidelijke vermindering van bloedvolume centrale vergelijkbaar met die ervaren door mensen bij actieve bloeding op een gecontroleerde en reproduceerbare laboratoriumomgeving. Het laboratorium kamertemperatuur wordt geregeld bij 23-25 ˚C.
1. apparatuur Voorbereiding
- Schakel de apparatuur en apparaten die warm-up en kalibratie.
LET OP: uitrusting en toestellen die zijn voorzien van een data-acquisitie systeem om gegevens op 1 Hz op te nemen; twee afzonderlijke apparaten die niet-invasieve, continue metingen van de slagader bloeddruk en arteriële zuurstofverzadiging (SpO 2) met behulp van twee afzonderlijke infrarood vinger fotoplethysmografie manchet sensoren 9-11 te verschaffen; een capnograph voor de meting van end-tidal CO 2 en ademhalingsfrequentie; en een vinger pulsoxymeter aan perifere arteriële gepulseerde golfvormen te verwerven voor het meten van Compenserende Reserve. - Synchroniseert alle instrumenten interne klokken door aanpassing van de tijdstempel op elk instrument een laboratorium moederklok die wordt gebruikt om de tijd te markeren tijdens het experiment passen.
2. Onderwerp Voorbereiding
- Instrueer het onderwerp aan cafeïne, alcohol en zware inspanning 24 uur te voorkomen voorafgaand aan het testen, en om te voorkomen dat het eten van minstens 2 uur voorafgaand aan het protocol dat in het geval dat hemodynamische decompensatie veroorzaakt misselijkheid.
- Voorafgaand aan de start van het protocol, moet de arts het uitvoeren van een medische screening examen om ervoor te zorgen het onderwerp voldoet aan minimale gezondheidseisen, en zorgt voor de afwezigheid van uitsluitingscriteria (nicotine gebruik, hypertensie, autonome dysfunctie, of voorgeschiedenis van syncope episodes). Aangezien de zwangerschap is een uitsluiting criterium voorparticipatie, vereisen vrouwelijke deelnemers aan een standaard urine zwangerschapstest op de dag van de studie.
LET OP: Voor de veiligheid van het onderwerp, de studie arts is gecertificeerd in geavanceerde life support, en tijdens het onderzoek aanwezig is. Een volledig uitgeruste 'crash cart' is per direct beschikbaar voor het onderwerp luchtwegen, ademhaling en bloedsomloop te ondersteunen in geval van bewustzijnsverlies of een acute hartritmestoornissen die plaatsvinden tijdens de LBNP procedure. - Informeren het voorwerp over de procedure en verkregen schriftelijke toestemming voor deelname aan het onderzoek.
LET OP: Leg het onderwerp dat het doel van de studie is om LBNP toepassing tot het ontstaan van hart- decompensatie (presyncope). Leg uit dat er cardiovasculaire parameters dat dit punt te definiëren, en LBNP zal worden beëindigd wanneer deze cardiovasculaire parameters in acht worden genomen. Informeren het onderwerp dat ze ook ervaring symptomen meestal geassocieerd met presyncope tijdens de LBNP procedure. Instrueer het onderwerp aan de onderzoeker te melden als deze symptomen zich voordoen en LBNP zal onmiddellijk worden beëindigd. - Plaats de neopreen LBNP rok op het onderwerp. Zorg ervoor dat de rok is knus rond de taille en de romp om een luchtdichte afsluiting te creëren.
- Instrueer het onderwerp te leggen liggende op het bed van de LBNP kamer, terwijl het breukvlak tussen een stationaire post naar de romp vast te zetten tijdens LBNP. Instrueer het onderwerp aan de lagere lichaam te ontspannen tijdens de blootstelling LBNP. Beveilig het onderwerp in de LBNP kamer door te schuiven het bed in de kamer en het bevestigen van de neopreen rok aan de kamer opening naar een luchtdichte afsluiting te creëren.
OPMERKING: De LBNP kamer biedt de mogelijkheid nauwkeurig (binnen 0,1 mmHg) met de hand of met een geautomatiseerde profiel regelt de druk van 0 tot -100 mmHg. De kamer is voorzien van een verstelbaar zadel op het onderwerp van het lichaam positie veilig te stellen. Clear plexiglas ramen zorgen voor visualisatie van de benen van het onderwerp.Een verstelbare taille aluminium bord maakt een luchtdichte afdichting mogelijk gemaakt door een neopreen mantel gedragen door het voorwerp en de LBNP kamer ter hoogte van het bekken (figuur 1). - Plaats elektrocardiogram (ECG) elektroden op de rechter en linker humorale-claviculaire gewrichten en rechts en linker onderste ribben (totaal 4) in gewijzigde afleiding II configuratie (figuur 1) voor het continu meten van de hartslag.
- Plaats armen van het onderwerp op de armleuningen, aangepast, zodat de handen ondersteund hartniveau. Met behulp van de juiste grootte vinger manchetten, plaatst u een infrarood vinger fotoplethysmografie apparaat op de linker en rechter middelvinger continue noninvasive slag-op-slag bloeddrukmeting.
- Bevestig de vinger manchetten om de druk te monitoren. Kalibreren van de apparaten en opnemen van de bloeddruk volgens de instructies van de fabrikant. 12 Voer vakinformatie (leeftijd, geslacht, height en gewicht) aan de passende hypothesen voor de berekening (schatting) van slagvolume, hartminuutvolume en perifere vaatweerstand door Modelflow algoritme mogelijk indien gewenst. 13,14
- Plaats de vinger pulsoximeter rechts wijsvinger om continu compenserende reserve 1,12 (figuur 2).
- Plaats een nasale canule over het onderwerp en instrueren het onderwerp om te ademen door de neus om gevoelige reflecties in inspiratie en expiratie te verzekeren. Nasale luchtmonsters zal het onderwerp vrij voor zelf-rapportage van de ontwikkeling van de symptomen te praten. Sluit de neuscanule de capnograaf voor de continue meting van de ademhaling en eindigt tidal CO 2.
3. Het uitvoeren van de LBNP Protocol
- Start het vastleggen van gegevens door te klikken op de knop "Start" op het data-acquisitie systeem. Neem basisgegevens gedurende 5 min. Start de eerste niveau van de centrale hypovolemia instelling door de zuigmotor en die negatieve druk op -15 mmHg, en houdt deze druk gedurende 5 min. Figuur 3 schetst het protocol.
- Verhoog de LBNP tot -30 mmHg, en houd deze druk gedurende 5 minuten.
- Verhoog de LBNP tot -45 mmHg, en houd deze druk gedurende 5 minuten.
- Verhoog de LBNP tot -60 mmHg, en houd deze druk gedurende 5 minuten.
- Verhoog de LBNP tot -70 mmHg, en houd deze druk gedurende 5 minuten.
- Blijven LBNP verhogen van -10 mmHg elke 5 min tot het einde van het protocol (5 min bij -100 mmHg LBNP) of het punt van hemodynamische decompensatie. Sluit de LBNP door te drukken op de knop druk release op de LBNP kamer.
OPMERKING: Hemodynamische decompensatie wordt aangeduid met een steile daling van de systolische arteriële druk onder 80 mmHg of het voorwerp melden presyncopal symptomen zoals grijs-out (verlies kleurwaarneming), tunnelvisie, zweten, misselijkheid en duizeligheid (figuur 4). - Continue registratie van de gegevens over de data-acquisitie systeem gedurende 10 minuten na het staken van de LBNP (postLBNP herstel).
- Stop met het opnemen van gegevens aan het einde van de 10-min herstelperiode door te klikken op de "Stop" knop op het data-acquisitie systeem.
- Maak alle instrumenten van het onderwerp en verwijder het onderwerp van het LBNP kamer. Vraag het onderwerp te gaan zitten na het aftreden van de LBNP platform om ervoor te zorgen dat ze zijn symptoom-vrij voor het verlaten van het laboratorium. Het onderzoek is nu voltooid.
- Download data bestanden van de acquisitie systeem voor de extractie van de compenserende Reserve Index (CRI), gemiddelde arteriële druk (MAP), hartslag en SpO 2 waarden. 1,15,16
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De LBNP procedure veroorzaakt een daling van de luchtdruk rond de onderste romp en benen. Aangezien dit vacuüm geleidelijk wordt verhoogd, bloedvolume verschuivingen uit het hoofd en bovenlichaam naar het onderlichaam naar een toestand van de centrale hypovolemie te creëren. De geleidelijke vermindering in het centrum van bloedvolume (dwz LBNP) levert aanzienlijke veranderingen in de kenmerken van de slagaderlijke golfvorm gemeten met de infrarood vinger photoplethysmograph (Figuur 5). De Compenserende Reserve Index (CRI) wordt berekend uit de geregistreerde arteriële pulse wave met behulp van een unieke machine learning algoritme dat veranderingen in de golfvorm kenmerken analyseert tot een geschatte compenserende reserve (Figuur 6) te berekenen. 1,15,16 Elke continue invasieve photoplethysmograph golfvorm ( weergegeven als de bewaakte "patiënt arteriële golfvorm") is ingevoerd in een schatting van compen een individu berekenenrende reserve (voorgesteld als de 'CRI Estimate') op basis van vergelijking met een grote 'bibliotheek' referentie golfvormen (voorgesteld als de 'Algorithm Waveform Bibliotheek') gegenereerd op basis van progressieve niveaus van de centrale hypovolemie.
In dit experiment werd een individu blootgesteld aan LBNP tot het begin van hemodynamische decompensatie die optreedt wanneer het lichaam niet meer kan compenseren de hypovolemie. De waarden voor gemiddelde arteriële druk, hartslag, SpO 2 en CRI uitgezet tegen de tijd (dat wil zeggen, progressieve vermindering van centrale bloedvolume door toenemende LBNP) getoond in figuur 7. De resultaten van het experiment tonen dat veranderingen in gemiddelde arteriële druk, hartslag en SpO 2 optreden tijdens de latere fasen van bloeding (dwz> 15 min in het protocol voor de hartslag en> 25 min voor de gemiddelde bloeddruk en SpO 2), Terwijl CRI verlaagt vroeg en geleidelijk gedurende de verschillende stappen van LBNP.
Tolerantie verminderde centrale bloedvolume wordt gedefinieerd als de tijd vanaf het begin van het experiment met decompensatie. In dit voorbeeld tolerantie ongeveer 27,5 min bij een niveau van -70 mmHg LBNP. Op basis van eerdere experimenten die werden ontworpen om de grootte van de werkelijke bloedverlies met LBNP gelijk, 8 gelijk bloedverlies dat ons onderwerp kon verdragen werd geschat op ongeveer 1,2 L.
Figuur 1:. LBNP kamer een onderwerp wordt getoond in een liggende positie op het bed van de LBNP kamer. De neopreen rok langs de taille van de patiënt wordt gebruikt om een luchtdichte afsluiting in de kamer LBNP maken. Eerder verschenen in Cooke et al. 17
Figuur 2:. Compenserende Reserve Monitoring Device Het apparaat bestaat uit een niet-invasieve vinger pulsoxymeter dat pulsoximeter en waveform gegevens verzendt via een USB-verbinding naar een compenserende reserve monitor. De monitor apparaat bevat een algoritme dat een waarde voor compenserende reserve bekend als de compenserende Reserve Index (CRI) 1,12 berekent. De gegevens worden geregistreerd bij elke hartslag en weergegeven op de monitor en opgeslagen op een geheugenkaart. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
re 3 "src =" / files / ftp_upload / 54737 / 54737fig3.jpg "/>
Figuur 3. Stapsgewijze Veranderingen in LBNP Tijdens experiment. In het experimentele protocol, LBNP (mmHg) wordt ingesteld stapsgewijs (5 min / schaal) progressief centrale hypovolemie veroorzaken. Dit diagram geeft LBNP het verhogen van 0 tot -100 mmHg gedurende 40 min van een experimenteel protocol. Gewijzigd ten opzichte van Convertino et al. 18 Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4:. Hemodynamische Decompensatie Sample bloeddruk (mm Hg, geel tracing) en onderlichaam negatieve druk (mmHg, wit tracing) opnamen getoond van een individu op de plaats van hemodynamische decompensatie. Bij het punt van decompensatie, bloeddruk is 78/55 mmHg en onderlichaam negatieve druk is -60 mmHg. De bloeddruk weer normaal na beëindiging van de onderlichaam negatieve druk. Gewijzigd ten opzichte van Convertino et al. 1 Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 5. arteriële Waveforms Tijdens LBNP. Sample opnames van de arteriële druk golfvormen worden getoond tijdens de basislijn (bovenste tracing) en tijdens -60 mmHg onderlichaam negatieve druk (LBNP, lagere tracing). De veranderingen in de kenmerken van de arteriële golfvormen geëvalueerd compenserende reserve schatten. nk "> Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 6:. Hoe de CRI wordt berekend Schematische weergave van de werkwijze volgens de compenserende reserve-index (CRI) algoritme slag tot slag arteriële bloeddruk curve traces vergelijkt over een interval van 30 hartslagen (A) een "bibliotheek" golfvormen (B) vanuit blootgestelde progressieve vermindering van bloedvolume centrum voor het genereren van een geschatte waarde CRI (C). Overgenomen uit Convertino et al. 15 Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
/54737fig7.jpg "/>
Figuur 7. Voorbeeld Resultaten van een LBNP Experiment. De waarden van de gemiddelde arteriële druk (MAP, mmHg), hartslag (HR, beats / min), arteriële zuurstofverzadiging (SpO 2,%), compenserende Reserve Index (CRI) en onderlichaam negatieve Pressure (LBNP, mmHg) worden getoond voor een onderwerp tijdens een LBNP experiment. De stippellijn representeert het ontstaan van hart- decompensatie, Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 8:. Karakteristieke eigenschappen van de arteriële golfvorm twee golfvormen zichtbaar die tonen de kenmerken van de arteriële uitgestoten en gereflecteerde golfvormen tijdens normovolemie en hypovolemie. De rode lijn geeft de integrated golfvorm welke is genoteerd en waargenomen in een tracering. Eerder verschenen in Convertino et al. 1 Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
LBNP gebruikt om geleidelijke en continue verlaging centrale volume bloed, konden we een typische reactie van hemodynamische decompensatie in het subject, gekenmerkt door een plotseling ontstaan van hypotensie en bradycardie (figuur 7) te induceren. Het is belangrijk te begrijpen dat de geïntegreerde compenserende reactie op bloeding is zeer complex, 19 resulteert in aanzienlijke variabiliteit van de tolerantie voor bloedverlies. 1 Daarom, sommige mensen hebben relatief responsief compensatie mechanismen terwijl anderen niet zo effectief gecompenseerd. Daarom is een kritische stap in het protocol is het experiment tot het punt van het ontstaan van hart- decompensatie zodat tolerantie voor hypovolemie nauwkeurig kan worden bepaald. Voortijdige beëindiging van het experiment geen tolerantie data. De experimenten op meer dan 250 mensen liet ons toe om individuen in te delen in twee algemene populatie 1,15,20-23 - die met relatief hoge tolerantie (voltooiing van de -60 mmHg niveau van de LBNP protocol) tot verminderde centrale bloedvolume (dat wil zeggen, een goede compensatoren) en mensen met een lage tolerantie (arme compensatoren die niet aan de -60 mmHg niveau van het voltooien LBNP protocol). Eenderde (33%) van de mensen die we hebben getest heeft een lage tolerantie en tweederde (67%) van de patiënten hebben een hoge tolerantie voor hypovolemie. De geteste in de presentatie (Figuur 7) onderworpen zou worden geclassificeerd als met een hoge tolerantie, omdat hij de -60 mmHg LBNP niveau afgerond.
LBNP is een gevestigde techniek in de studie van hypovolemie bij mensen en probleemoplossing is zelden nodig. Het gebruik LBNP tolerantie te beoordelen hypovolemie vereist dat het experiment uitgevoerd om het punt van presyncope. Een belangrijke factor in dit experiment is het handhaven van een minimale kans op ongewenst effect (syncope) voor het vak. Dientengevolge, alle experimenten conducted in aanwezigheid van een studiearts. Bovendien worden alle experimenten op eerste verzoek van de patiënt of wanneer systolische arteriële druk onder 80 mmHg beëindigd. Het staken van LBNP herverdeelt onmiddellijk bloedvolume vitale organen zoals de hersenen en het hart, vervolgens herstellen hemodynamische stabiliteit (Figuur 4).
Zoals te verwachten, de luchtdichte afdichting rond de taille van de patiënt een belangrijke eis om de toenemende verhoging van onderdruk in de kamer toelaten. Soms, vooral bij hogere niveaus LBNP de luchtdichte afdichting kan worden aangetast. Op dit punt kunnen wijzigingen worden aangebracht in de afdichting te versterken door het aandraaien van de veters op de neopreen rok of het plaatsen van foam pads tussen taille van het onderwerp en LBNP tafel. De LBNP vacuüm apparaat is geschikt voor kleine lekken in de afdichting zonder dat de druk in de kamer.
De hemodynamische reacties op LBNP hebbenaangetoond dat de waargenomen gedurende de bloeding na te bootsen. 8,17,24,25 Wij hebben LBNP de compenserende reacties op progressieve bloeden onderzoeken in een poging om integrerende inspanningen van het lichaam om cardiovasculaire stabiliteit bij bloedverlies (compenserende reserve) behouden evalueert en zorgen voor een meting van de compenserende reserve. Terwijl LBNP een geldig Modelmatige compenserende reacties op bloeding bij de mens, een beperking van deze techniek is de afwezigheid van andere factoren die gewoonlijk verband met bloedingen zoals trauma en pijn. Duidelijk kunnen de effecten van deze factoren op de hemodynamische reacties op bloeding niet worden beoordeeld LBNP geïnduceerde hypovolemie bij vrijwilligers.
In overeenstemming met eerder gerapporteerde observaties 1,15,16 gebruikten we de LBNP model van bloeding op die meting van de compenserende reserve aan te tonen identificeert een traject om instabiliteit (decompensatie) hemodynamische ruim van tevoren van klinisch significant veranderingen in de momenteel beschikbare vitale functies. Dit is een belangrijk punt om te begrijpen, omdat eerdere erkenning van de klinische urgentie is van cruciaal belang voor de verbetering van patient outcomes, met name in de medische setting. 26-34 Bestaande methoden voor het voorspellen van hart- decompensatie vertrouwen op traditionele vitale functies die niet veranderen totdat het begin van decompensatie . Het vermogen van de CRI algoritme voortdurende veranderingen in eigenschappen van de slagaderlijke golfvorm beoordelen maakt lerende machines van de klinische toestand van de individuele patiënt. In dit opzicht continu real-time meting van de compenserende reserve met de meest gevoelige en specifieke techniek om de tolerantie van ieder individu om bloedverlies te beoordelen, en is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van bestaande werkwijzen voor het voorspellen van hemorrhagische shock in de klinische setting.
Het is belangrijk om de CRI algoritme uitgevoerd als gevolg van de integratie van fysisc herkennensche compensatiemechanismen betrokken is bij de vergoeding bij een relatieve tekort in circulerend bloedvolume. Dit begrip is logisch omdat de slagaderlijke golfvorm is samengesteld uit twee afzonderlijke golven - de uitgestoten golf (veroorzaakt door samentrekking van het hart) en de gereflecteerde golf (veroorzaakt door arteriële golf die terug van de arteriële vasculatuur weergeeft). Alle compensatiemechanismen die invloed hebben op de cardiale output (bijvoorbeeld autonome zenuwactiviteit, cardiale vullen, de ademhaling, het hart medicijnen, enz.) Zijn opgenomen in eigenschappen van de uitgeworpen golf terwijl alle compensatiemechanismen dat vasculaire weerstand (bijvoorbeeld, sympathiek activiteit, circulerende catecholamines invloed , arteriële pH of CO 2, arteriële elasticiteit, spiercontracties, enz.) worden weergegeven door kenmerken van de gereflecteerde golf. 1 Zoals getoond in figuur 8, de kenmerken veranderen duidelijk aan een schijnbare enkele golf met een klein zondertch in normovolemische toestand (linkerpaneel) twee gescheiden golven met kleinere grootten van hoogte en breedte in omstandigheden van verminderde centrale bloedvolume (rechter paneel), zoals optreedt tijdens bloeding. Als zodanig, veranderingen in eigenschappen van de arteriële golfvorm in reactie op bloeding een unieke individuele specifieke voorspellend vermogen om zijn vermogen om adequaat gecompenseerd bloedverlies beoordelen. Compenserende reserve ieders correct geschat in real time omdat de machine-learning vermogen van de CRI algoritme vertegenwoordigt gecompromitteerd circulerend bloedvolume zoals "leert" en "normaliseert" het geheel van compenserende mechanismen op basis van arteriële golfvorm kenmerken van het individu. 1 in Hierbij compenserende reserve is een superieure maat voor de fysiologische toestand van een patiënt dan bloeding of een combinatie van de vitale functies.
CRI is ook estimated in het geval meldt verder dan de standaard LBNP laboratoriumomgeving. Compenserende reserve metingen werden verkregen bij mensen met aandoeningen van gecompromitteerde weefselperfusie veroorzaakt door gecontroleerde bloeding 16, trauma 1, trauma gevolgd door sepsis 35, acute appendicitis 35, brandwonden 35, massieve hematemesis 35, bevalling 35, hartstilstand 35, posturale orthostatische tachycardie 35, progressieve hypovolemie met hittestress 35 en dengue hemorrhagic fever. 1 Deze resultaten geven aan dat de meting van compenserende reserve met de CRI algoritme nauwkeurige patiëntdiagnose voorziet in klinische omstandigheden gecompromitteerde weefselperfusie geassocieerd met pijn en weefselbeschadiging en in verschillende milieu-uitdagingen.
De mogelijkheid om de compenserende veranderingen geassocieerd met bloedverlies te meten is van essentieel belang voor acute zorg in emergency situaties in zowel militaire als civiele scenario's. De LBNP techniek zal verder worden gebruikt als een geldig model van menselijke bloeding gegevens voor het maken, testen en verfijnen toekomstige algoritmen en apparaten voor het meten compenserende Reserve.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Dit werk wordt ondersteund door de financiering van de United States Army, Medical Research en Materieel Command, Combat Casualty Care Program. Wij danken LTC Kevin S. Akers, MD en mevrouw R. Kristen Lye voor hun hulp bij het maken van de video.
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 |
References
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Hinojosa-Laborde, C., et al. Validation of lower body negative pressure as an experiomental model of hemorrhage. J. Appl. Physiol. 116, 406-415 (2014).
- Martina, J. R., et al. Noninvasive continuous arterial blood pressure monitoring with Nexfin(R). Anesthesiology. 116 (5), 1092-1103 (2012).
- 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).
- 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).
- Roelandt, R. Finger pressure reference guide. , Finapres Medical Systems BV. (2005).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Convertino, V. A., et al. Use of advanced machine-learning techniques for noninvasive monitoring of hemorrhage. J. Trauma. 71 (1 Suppl), S25-S32 (2011).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Pinsky, M. R. Hemodynamic evaluation and monitoring in the ICU. Chest. 132 (6), 2020-2029 (2007).
- Rivers, E., et al. Early goal-directed therapy in the treatment of severe sepsis and septic shock. N.Engl.J.Med. , 1368-1377 (2001).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Kragh, J., et al. Survival with emergency tourniquet use to stop bleeding in major limb trauma. Ann Surgery. 249 (1), 1-7 (2009).
- 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).
- 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).
