Waiting
Login processing...

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

Medicine

Интегрированные компенсаторных реакций в модели человеческого кровоизлияний

Published: November 20, 2016 doi: 10.3791/54737
Automatic Translation
2,3, 1,2, 1,2, 1,2
1Tactical Combat Casualty Care Research, JBSA Fort Sam Houston, 2U.S. Army Institute of Surgical Research, JBSA Fort Sam Houston, 3U.S. Army Medical Research and Materiel Command, JBSA Fort Sam Houston

Summary

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

Abstract

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

Introduction

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

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

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

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

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

1. Подготовка оборудования

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

2. Предмет Подготовка

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

3. Выполнение протокола ОДНТ

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

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Процедура ОДНТ вызывает снижение давления воздуха вокруг нижней части туловища и ног. Поскольку этот вакуум постепенно увеличивается, объем крови смещается от головы и верхней части туловища к нижней части тела, чтобы создать состояние центральной гиповолемии. Прогрессирующее снижение центрального объема крови (т.е. ОДНТ) производит значительные изменения в особенностях артериального сигнала , измеренного с помощью инфракрасного пальца photoplethysmograph (рисунок 5). Компенсационные Reserve Index (CRI) рассчитывается исходя из записанной артериальной пульсовой волны с использованием уникального алгоритма машинного обучения , который анализирует изменения в форме волновых характеристик для расчета резерва по оценкам компенсаторную (рисунок 6). 1,15,16 Каждая непрерывная неинвазивный photoplethysmograph сигнала ( представлен в виде контролируемого «Пациента артериальных Waveform ') является входным сигналом для расчета оценки compen индивидаSatory резерв (представленный как «CRI Эстимейт») на основе сравнения с большой библиотекой '' эталонных сигналов (представленный как «Алгоритм Waveform Library ') генерируется из прогрессивных уровней центральной гиповолемии.

В этом эксперименте, субъект не подвергался ОДНТ до наступления гемодинамической декомпенсации, которая возникает, когда организм уже не в состоянии компенсировать гиповолемию. Значения среднего артериального давления, частоты сердечных сокращений, SpO 2 и CRI в зависимости от времени (то есть, прогрессивные сокращения центрального объема крови , вызванное повышением уровня ОДНТ) показаны на рисунке 7. Результаты эксперимента показывают , что изменения в среднем артериальное давление, частота сердечных сокращений и SpO 2 происходит на поздних стадиях кровоизлияния (т.е.> 15 мин в протокол для частоты сердечных сокращений и> 25 мин для среднего артериального давления и СПЦ 2) В то время как CRI уменьшается рано и постепенно на протяжении нескольких этапов ОДНТ.

Толерантность к снижению центрального объема крови определяется как промежуток времени с момента начала эксперимента к декомпенсации. В этом примере толерантность была приблизительно 27.5 мин при уровне -70 мм рт.ст. ОДНТ. На основании предыдущих экспериментов , которые были разработаны , чтобы приравнять величину фактической потери крови с ОДНТ, 8 эквивалентной потери крови , что наш субъект был в состоянии терпеть оценивался приблизительно 1,2 L.

Рисунок 1
Рисунок 1:. ОДНТ палата Предмет показан в положении лежа на спине на кровати камеры ОДНТ. Неопрена юбка вокруг талии субъекта используется для создания герметичное уплотнение внутри камеры ОДНТ. Ранее опубликованные в Cooke и др. 17 HREF = "http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54737/54737fig1large.jpg" целевых = "_blank"> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

фигура 2
Рис . 2: Компенсационные устройства мониторинга Reserve Устройство состоит из неинвазивной пальца пульсоксиметр , который передает пульсоксиметра и формы сигнала данных через соединение USB к компенсаторной резервного монитора. Блок монитора содержит алгоритм , который вычисляет значение для компенсационного резерва , известного как компенсационного Reserve Index (CRI) 1,12. Данные записываются при каждом ударе сердца и отображаются на мониторе и сохраняются на карте памяти. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Re 3 "SRC =" / файлы / ftp_upload / 54737 / 54737fig3.jpg "/>
Рисунок 3. скачкообразные ОДНТ в ходе эксперимента. В ходе экспериментального протокола, ОДНТ (мм рт.ст.) регулируется ступенчато (5 мин / уровень) , чтобы вызвать прогрессирующее центральную гиповолемии. Эта диаграмма показывает ОДНТ возрастает от 0 до -100 мм ртутного столба в течение 40 мин экспериментального протокола. Измененный Конвертино и др. 18 Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 4
Рисунок 4:. Гемодинамические декомпенсация образца кровяное давление (мм рт.ст., желтый трассировка) и нижней части тела , отрицательное давление (мм рт.ст., белый трассировка) записи показаны из субъекта в точке гемодинамической декомпенсации. В точке декомпенсации, артериальное давление 78/55 мм рт.ст., а нижняя часть тела отрицательное давление -60 мм рт. Артериальное давление возвращается к норме после прекращения нижней части тела отрицательного давления. Измененный Конвертино и др. 1 Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 5
Рисунок 5. Артериальные осциллограмм Во время ОДНТ. Примеры записи осциллограмм артериального давления показаны во время базовой линии (верхняя отслеживании) и во время -60 мм рт.ст. нижней части тела отрицательного давления (ОДНТ, низший трассировка). Изменения в характерных чертах артериальных осциллограмм оцениваются для оценки компенсаторную резерва. пк "> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 6
Рис . 6: Как CRI вычисляется диаграмма , иллюстрирующая процесс индекса компенсационный резерва (CRI) алгоритм , который сравнивает бит-в-бит формы волны артериального давления начертания на интервале 30 сердечных сокращений (А) к "библиотеке" волновых форм (B) , собранные от людей , подвергающихся прогрессивным снижением центрального объема крови для генерации расчетной стоимости CRI (C). Воспроизводится из Конвертино и др. 15 Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

/54737fig7.jpg "/>
Рисунок 7. Примеры результатов эксперимента ОДНТ. Значения среднего артериального давления (САД, мм рт.ст.), частота сердечных сокращений (ЧСС, уд / мин), артериальное насыщение кислородом (SPO 2,%), Компенсационные Reserve Index (CRI) и нижней части тела Отрицательное давление (ОДНТ, мм ртутного столба) показаны для одного субъекта в ходе эксперимента ОДНТ. Пунктирная линия представляет начало сердечно - сосудистой декомпенсации, пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 8
Рис . 8: Характерные особенности артериальных Waveform Две формы волны показаны , которые демонстрируют характерные признаки артериальной катапультировался и отраженных волн во время нормоволемии и гиповолемии. Красная линия указывает на Integrated форма волны, которая регистрируется и наблюдается в трассировке. Ранее опубликованные в Конвертино и др. 1 Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Использование ОДНТ , чтобы вызвать прогрессивные и непрерывные сокращения центрального объема крови, мы были в состоянии вызвать типичную реакцию гемодинамической декомпенсации у субъекта, характеризующийся внезапным появлением гипотонии и брадикардии (рисунок 7). Важно понимать , что интегрированный компенсаторный ответ на кровоизлияние является очень сложным, 19 приводит к значительной индивидуальной изменчивости в толерантности к кровопотере. 1 Таким образом , некоторые люди имеют относительно адаптивные компенсаторные механизмы , в то время как другие не компенсируют столь же эффективно. Таким образом, важным шагом в протоколе является проведение эксперимента с точки начала сердечно-сосудистой декомпенсации так, что толерантность к гиповолемии могут быть точно оценены. Преждевременное прекращение эксперимента не будет предоставлять данные толерантности. Эксперименты по более чем 250 людей , позволили нам классифицировать лиц на две основные популяции 1,15,20-23 - те , с относительно высокой толерантности (завершение уровня -60 мм рт.ст. протокола ОДНТ) к снижению объема центральной крови (то есть, хорошие компенсаторов) , а также тех , с низкой толерантностью (бедные компенсаторы , которые не смогли завершить уровень -60 мм рт.ст. из протокол ОДНТ). Одна треть (33%) из людей, которые мы тестировали имеет низкую терпимость, и две трети (67%) субъектов имеют высокую толерантность к гиповолемии. Предметом испытания в презентации (рис 7) будут классифицированы как имеющие высокую устойчивость , так как он закончил уровень -60 мм рт.ст. ОДНТ.

ОДНТ является хорошо отработанной технологией в изучении гиповолемии у людей, а также поиск и устранение неисправностей редко бывает необходимо. Тем не менее, с помощью ОДНТ для оценки Толерантность к гиповолемии требует, чтобы эксперимент будет проводиться до точки предобморочное. Ключевым фактором в этом эксперименте является поддержание минимального риска неблагоприятного события (синкопе) для субъекта. В результате, все эксперименты conduИДКТК в присутствии исследуемого врача. Кроме того, все эксперименты прекращаются немедленно по требованию субъекта или когда систолическое артериальное давление падает ниже 80 мм рт. Прекращение ОДНТ немедленно перераспределяет объем крови к жизненно важных органов , таких как мозг и сердце, впоследствии восстанавливая гемодинамической стабильности (рисунок 4).

Как и следовало ожидать, герметичного уплотнения вокруг талии субъекта является важным требованием, чтобы позволить прогрессивное увеличение отрицательного давления в камере. Время от времени, особенно на более высоких уровнях ОДНТ, герметичного уплотнения может быть поставлена ​​под угрозу. На данный момент, модификации могут быть сделаны, чтобы усилить уплотнение, затянув шнурки на неопрена юбку или размещение амбушюры между талии субъекта и ОДНТ таблицы. Вакуумное устройство ОДНТ может вместить незначительные утечки в уплотнении, не влияя на давление в камере.

Гемодинамические реакции на ОДНТ естьБыло показано , что подражают тем , которые наблюдаются во время кровотечения. 8,17,24,25 Мы использовали ОДНТ для изучения компенсаторных ответов на прогрессивное кровотечение в попытке оценить интегративной усилия организма для поддержания сердечно - сосудистой стабильности во время потери крови (компенсационный резерва) и обеспечивают измерение компенсационного резерва. В то время как ОДНТ представляет действительную модель для изучения компенсаторных реакций кровоизлияния в организме человека, ограничение этого метода является отсутствие других факторов, как правило, связанных с кровотечением, таких как травмы и боли. Очевидно, что влияние этих факторов на гемодинамические реакции на кровоизлияние не может быть оценена с помощью ОДНТ индуцированной гиповолемии на добровольцах.

В соответствии с ранее сообщенных наблюдениями 1,15,16 мы использовали модель ОДНТ кровоизлияний , чтобы продемонстрировать , что измерение компенсационного резерва определяет траекторию к гемодинамической нестабильности (декомпенсации) задолго до клинически significant изменения в имеющихся в настоящее время жизненно важные признаки. Это очень важный момент , чтобы понять , так как ранее признание клинической срочности имеет решающее значение для улучшения результатов лечения пациентов, особенно в экстренной медицинской обстановке. 26-34 Существующие методы прогнозирования сердечно - сосудистой декомпенсации полагаются на традиционные жизненно важные признаки , которые не меняют до наступления декомпенсации , Способность алгоритма CRI оценить непрерывные изменения в особенностях артериального сигнала позволяет машинного обучения клинического состояния конкретного пациента. В связи с этим, непрерывное измерение в реальном масштабе времени компенсационного резерва обеспечивает наиболее чувствительный и специфический метод для оценки толерантности каждого индивидуума к потере крови, и представляет собой значительное улучшение по сравнению с существующими методами для прогнозирования геморрагического шока в клинических условиях.

Важно признать алгоритма выхода CRI, как отражает интеграцию всех physiтодические компенсаторные механизмы, участвующие в качестве компенсации за относительного дефицита объема циркулирующей крови. Это понятие логично, так как артериальная форма волны состоит из двух различных волн - выброшенный волна (вызванное сжатием сердца) и отраженной волны (вызванной артериальной волны, которая отражается обратно от артериальной сосудистой сети). Все компенсаторные механизмы , которые влияют сердечного выброса (например, вегетативную нервную активность, сердечный начинку, дыхание, сердечные препараты и т.д.) содержатся в особенностях выброшенного волны , а все компенсаторные механизмы , которые влияют на сопротивление сосудов (например, активность симпатического нерва, циркулирующие катехоламины , артериальная рН или сО 2, артериальная эластичность, сокращения мышц и т.д.) представлены особенности отраженной волны. 1 Как показано на рисунке 8, характерные черты отчетливо изменить от одной волны видимого с небольшим NOTCH в нормоволемической состоянии (левая панель) до двух разделенных волн с меньшими величинами высоты и ширины в условиях снижения центрального объема крови (правая панель), как это происходит во время кровотечения. Таким образом, изменения в особенности артериальной волны в ответ на кровоизлияние дают уникальную индивидуально-специфическую прогностическую способность оценивать свою способность компенсировать адекватно потери крови. Компенсационный резерв каждого человека правильно оценивается в режиме реального времени , так как машина-обучаемость счетов алгоритм CRI для скомпрометированы объема циркулирующей крови , как это "узнает" и "нормализует" совокупность компенсаторных механизмов , основанных на особенностях артериальной формы волны индивида. 1 В связи с этим, компенсационный резерв является превосходным показателем физиологического состояния свертываемости крови пациента, чем какой-либо одной или комбинации жизненно важных признаков.

CRI также была оцеред в случае отчетов за пределами стандартной лабораторной среде ОДНТ. Компенсационные измерения запаса были получены от людей с условиями скомпрометированных перфузии тканей , вызванных контролируемой кровоизлиянием 16, травмы 1, травмы с последующим сепсиса 35, острого аппендицита 35, ожогов 35, массивные Гематемезис 35, при рождении ребенка 35, остановка сердца 35, постуральной ортостатической тахикардии 35, прогрессирующее гиповолемия с тепловым стрессом 35 и геморрагической лихорадки денге. 1 Эти результаты указывают на то, что измерение компенсационного резерва с использованием алгоритма CRI обеспечил точный диагноз пациента в клинических условиях скомпрометированы перфузии тканей , связанных с болью и повреждением тканей, и в той или иной экологические проблемы.

Возможность измерения компенсаторные изменения, связанные с потерей крови имеет решающее значение для обеспечения неотложной помощи в всплыватьNCY ситуации в военных и гражданских сценариев. Методика ОДНТ по-прежнему будет использоваться в качестве действительной модели человеческого кровоизлияния предоставлять данные для создания, тестирования и совершенствования будущих алгоритмов и устройств для измерения компенсационного Reserve.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

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

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

Медицина выпуск 117 кровоизлияние человек регуляция артериального давления частоты сердечных сокращений ударный объем сердца особенности артериальной формы волны реанимация компенсационный резерв
Интегрированные компенсаторных реакций в модели человеческого кровоизлияний
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