Occlusion aortique complète ou partielle pour le traitement du choc hémorragique chez le porc
Summary
Nous présentons ici un protocole démontrant un modèle de choc hémorragique chez le porc qui utilise l’occlusion aortique comme un pont vers définitives soins en traumatologie. Ce modèle s’applique à tester un large éventail de stratégies thérapeutiques chirurgicales et pharmacologiques.
Abstract
L’hémorragie reste la principale cause de décès évitables dans les traumatismes. Gestion endovasculaire d’hémorragie non compressible torse a été à l’avant-garde des soins traumatologiques ces dernières années. Car complete occlusion aortique présente de sérieuses préoccupations, le concept d’occlusion aortique partielle a gagné une attention croissante. Nous présentons ici un grand modèle animal de choc hémorragique pour étudier les effets d’un roman ballonnet occlusion partielle aortique et la comparer avec un cathéter qui fonctionne sur les principes de l’occlusion aortique complète. Porcine est anesthésiés et instrumentés pour mener à bien l’hémorragie volume fixe contrôlée, et des paramètres hémodynamiques et physiologiques sont surveillés. Suite à une hémorragie, à ballonnets occlusion aortique sont insérés et gonflés dans l’aorte supraceliac pendant 60 min, au cours de laquelle les animaux reçoivent la réanimation de sang que 20 % du volume sanguin total (TBV). Après le dégonflement de la bulle, les animaux sont surveillés en milieu de soins intensifs pendant 4 h, au cours de laquelle ils reçoivent réanimation liquidienne et vasopresseurs selon les besoins. L’occlusion partielle ballon démontré amélioré les pressions artérielles moyennes distales (cartes) pendant le gonflement du ballon, une diminution des marqueurs de l’ischémie et a diminué la réanimation liquidienne et usage de vasopresseur. Physiologie de la peste porcine et réponses homéostatiques après hémorragie ont été bien étudiées et sont comme ceux de l’homme, un porc hémorragique choc modèle peut être utilisé pour tester les différentes stratégies de traitement. Outre le traitement de l’hémorragie, à ballonnets occlusion aortique sont devenus populaires pour leur rôle dans l’arrêt cardiaque, chirurgie cardiaque et vasculaire et autres interventions chirurgicales électives à haut risque.
Introduction
L’hémorragie continue d’être la cause dominante de décès évitables chez les patients subissant des événements traumatisants, représentant 90 % des décès liés à un traumatisme en milieu militaire et 40 % de décès consécutif à un traumatisme dans la population civile1, 2. bien que la pression directe permet de traiter l’hémorragie compressible, hémorragie non compressible torse reste difficile à traiter et peut être mortelle sans contrôle hémostatique prompte. L’approche historique de la thoracotomie de réanimation ou laparotomie avec clampage aortique s’est avéré pour être extrêmement envahissante3,4. Cette intervention nécessite aussi un algorithme de sélection complexes pour déterminer l’admissibilité des patients qui ont subi des insultes traumatique5.
Ces dernières années, il y a eu un regain d’intérêt pour une approche décrite précédemment — occlusion de ballon de réanimation endovasculaire de l’aorte (REBOA)6,7,8. Bien REBOA a conféré un avantages de survie à court terme dans une hémorragie, une occlusion complète prolongée de l’aorte pendant le gonflage du ballonnet pose des préoccupations sérieuses qui incluent la fin irréversible-orgue ischémie9,10. Pour tenter de surmonter cette morbidité potentielle, stratégies alternatives endovasculaire pour gérer l’hémorragie sont étant mis au point. Une telle stratégie qui a vu une attention croissante est une occlusion partielle de l’aorte11,12. L’idée d’une occlusion partielle ballonnet permet la perfusion des lits vasculaires distales sur le site de l’occlusion, cartes aorte proximales physiologiques améliorées et une réduction progressive de la postcharge après le dégonflement de la bulle. Ces changements des paramètres sont modifications souhaitées aux caractéristiques physiologiques d’un animal de saignement. Avant la traduction de cette méthode pour les humains, compléter et cathéters occlusion partielle ballonnet ont été lourdement testés en modèles porcine du choc hémorragique11,12,13.
Peste porcine ont été utilisés dans les études impliquant le choc hémorragique depuis de nombreuses années. La plupart de la compréhension actuelle de la physiopathologie du choc hémorragique est dérivé des études qui ont utilisé des modèles animaux, y compris les porcs. Leur physiologie et réponses homéostasiques dans le cadre de déplétion pathologique qui suit hémorragie, surtout ceux qui se rapportent à des réponses cardiovasculaires et de coagulation de sang, ont été bien étudiées et ressemblent à ceux de l’homme,14. Modèles de porcs de choc hémorragique également des possibilités d’enquêter sur les stratégies de traitement de choc hémorragique et autres traumatismes.
Dans cette étude, nous démontrons un modèle réaliste sur le plan clinique du choc hémorragique chez des porcs pour évaluer les stratégies de traitement endovasculaire, y compris une occlusion complète ou partielle ballon. Nous émettons l’hypothèse qu’une occlusion partielle de l’aorte se traduit par une meilleure physiologique et profil du laboratoire par rapport à une occlusion complète de l’aorte chez le porc subissant une hémorragie de volume fixe contrôlée.
L’étude visait à comparer les effets physiologiques de l’occlusion aortique partielle et complète comme traitement de choc hémorragique dans un modèle de porcs. Occlusion aortique partielle a été obtenue en utilisant une occlusion sélective ballonnet dans le cathéter de traumatisme (SABOT) (Figure 1). Le cathéter SABOT est un système de deux-ballon qui permet le flux sanguin intra-luminale, fournissant ainsi une partie du flux aortique pour les lits vasculaires distaux de l’occlusion. L’occlusion aortique complète a été obtenue à l’aide d’un cathéter à ballon-single occlusion aortique (p. ex.,CODA) (Figure 1). Groupes de traitement ont été randomisés pour subir une réanimation occlusion aortique soit avec la complète l’aorte ballonnets occlusion partielle (n = 2/groupe).
Les principales étapes du modèle comprennent l’induction de l’anesthésie et l’intubation, le maintien de l’anesthésie, instrumentation, hémorragie TBV de 35 % (au total 20 min ; la moitié au cours des 7 première min et la moitié au cours des 13 derniers min), occlusion aortique ballon et réanimation de sang total (60 min d’occlusion ; réanimation sang 20 % durant les dernières 20 min de l’occlusion), soins intensifs, surveillance (240 min) avec l’observation de l’hémodynamique et l’euthanasie à la récolte des tissus. La figure 2 illustre le modèle utilisé dans cette expérience.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dans ce protocole, nous avons mis en évidence un modèle de choc hémorragique chez le porc. Ce modèle s’est avéré être fiable et reproductible16,17,18,19. Modèles similaires à cela ont été employés dans plusieurs études scientifiques sur les effets du choc hémorragique sur physiologie animale16,20. En outre, ce modèle a …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous tenons à remercier Rachel O’Connell et Jessica Lee pour l’assistance dans les études chez l’animal. Nous tenons également à remercier le major général Harold Timboe, MD, MPH, l’armée américaine (RET.), qui a été un conseiller et mentor pour ce projet.
Materials
| Yorkshire-Landrace Swine | Michigan State University Veterinary Farm | ||
| Anesthesia: Telazol | Pfizer | Dose: 2-8 mg/kg; IM | |
| Anti-cholinergic: Atropine | Pfizer | Dose: 1mg, IM | |
| Anesthesia: Isoflurane | Baxter | Dose: 1-5%, INH | |
| Betadine | Humco | ||
| Alcohol 70% | Humco | NDC 0395-4202-28 | |
| Datex-Aespire Anesthesia Machine | GE Healthcare | 7900 | |
| Endotracheal tube | DEE Veterinary | 20170518 | Appropriate size for animal (6.5 or 7.0F) |
| Laryngoscope | Miller | 85-0045 | |
| Stylet | Hudson RCI | 5-151–1 | |
| Jelco 20G IV Catheter | Smiths Medical | 4054 | |
| Operating Room Monitor (Vital Signs Monitor) | SurgiVet Advisor | V9201 | May require at least 2 |
| Surgical Gowns | Kimberly Clark | 90142 | Use appropriate size for surgeon. |
| Sterile surgical gloves | Cardinal Health (Allegiance) | 22537-570 | Use appropriate size for surgeon. |
| Cautery Pencil | Medline | ESPB 2000 | |
| Suction tubing | Medline | DYND50251 | |
| Sunction tip: Yankauer | Medline | DYND50130 | |
| Bovie Aaron 1250 Electrocautery Unit | Bovie Medical Co. FL | BOV-A1250U | |
| Salpel Blade – Size #10 | Cardinal Health (Allegiance) | 32295-010 | |
| Scalpel Handle | Martin | 10-295-11 | |
| Debakey Forceps | Roboz | RS-7562 | |
| Weitlander Retractor | Roboz | RS-8612 | |
| Mayo Scissors | Roboz | RS-76870SC | |
| Army-navy Retractor | Teleflex | 164715 | |
| Mixter Right-angle Forceps | Teleflex | 175073 | |
| 5F (1.7 mm) 11 cm Insertion Sheath with 0.35" Guidewire | Boston Scientific | 16035-05B | |
| 8F (2.7 mm) 11 cm Insertion Sheath with 0.35'' Guidewire | Boston Scientific | 16035-08B | |
| 20G angled Introducer Needle | Arrow | AK-09903-S | |
| 14F (4.78 mm) 13 cm Insertion Sheath with 10F dilator | Cook Medical | G08024 | |
| 2-0 Silk 18'' 45 cm | Ethicon | A185H | |
| 3-0 Vicryl 36'' 90 cm | Ethicon | J344H | |
| 3-0 Nylon 18'' 45 cm | Ethicon | 663G | |
| 4-0 Prolene 30'' 75 cm | Ethicon | 8831H | |
| 20 ml syringe | Metronic/Covidien | 8881512878 | |
| 3 mL syringe | Metronic/Covidien | 1180300555 | |
| 6 mL syringe | Metronic/Covidien | 1180600777 | |
| 1000ml 0.9% Saline | Baxter | 2B1324X | |
| Foley Catheter (18F 30 cc) | Bard | 0166V18S | |
| Urinary Drainage Bag | Bard | 154002 | |
| 9F 10 cm Insertion Sheath | Arrow | AK-09903-S | |
| Swan-Ganz pulmonary artery catheter (8F) | Edwards Lifesciences co. CA | 746F8 | |
| Carotid Flow Probe System | Transonic, Ithaca, NY | 3, 4, or 6 mm probes | |
| SABOT catheter | Hayes Inc. | ||
| CODA balloon catheter | Cook Medical | 8379144 | |
| Ultrasound, M-Turbo | SonoSite | ||
| Amplatz Stiff Guidewire (0.035 inch, 260 cm) | Cook Medical | G03460 | |
| Arterial Blood Gas Syringes | Smiths Medical | 4041-2 | |
| Arterial Blood Gas Analyzer | Nova Biochemical | ABL800 | |
| Masterflex Pump | Cole Palmer | HV-77921-75 | |
| Blood Collection Bags | Terumo | 1BBD606A | |
| Macro IV drip set | Hospira | 12672-28 | |
| Pentobarbital | Pfizer | Dose: 100 mg/kg; IV | |
| Eppendorf Tubes | Sorenson | 11590 | |
| 50 cc conical tubes | Falcon | 352097 | |
| Formalin | Fisherbrand | 431121 | |
| Bair Hugger Normothermia System | Arizant Healthcare, Inc. |
References
- Kauvar, D. S., Lefering, R., Wade, C. E. Impact of hemorrhage on trauma outcome: an overview of epidemiology, clinical presentations, and therapeutic considerations. The Journal of Trauma: Injury, Infection and Critical. 60, S3-S11 (2006).
- Kauvar, D. S., Wade, C. E. The epidemiology and modern management of traumatic hemorrhage: US and international perspectives. Critical Care. 9, S1-S9 (2005).
- Mattox, K. L., Allen, M. K., Feliciano, D. V. Laparotomy in the emergency department. Journal of the American College of Emergency Physicians. 8 (5), 180-183 (1979).
- Pust, G. D., Namias, N. Resuscitative thoracotomy. International Journal of Surgery. 33 (Pt B), 202-208 (2016).
- Burlew, C. C., et al. Trauma Association critical decisions in trauma: resuscitative thoracotomy. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 73 (6), 1359-1363 (2012).
- DuBose, J. J., et al. The AAST prospective Aortic Occlusion for Resuscitation in Trauma and Acute Care Surgery (AORTA) registry: Data on contemporary utilization and outcomes of aortic occlusion and resuscitative balloon occlusion of the aorta (REBOA). Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 81 (3), 409-419 (2016).
- Biffl, W. L., Fox, C. J., Moore, E. E. The role of REBOA in the control of exsanguinating torso hemorrhage. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 78 (5), 1054-1058 (2015).
- Manzano Nunez, R., et al. A meta-analysis of resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta (REBOA) or open aortic cross-clamping by resuscitative thoracotomy in non-compressible torso hemorrhage patients. World Journal of Emergency Surgery. 12, 30 (2017).
- Gupta, B. K., et al. The role of intra-aortic balloon occlusion in penetrating abdominal trauma. Journal of Trauma. 29 (6), 861-865 (1989).
- Inoue, J., et al. Resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta might be dangerous in patients with severe torso trauma: A propensity score analysis. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 80 (4), 559-566 (2016).
- Russo, R. M., et al. Extending the golden hour: Partial resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta in a highly lethal swine liver injury model. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 80 (3), 378-380 (2016).
- Russo, R. M., et al. Partial Resuscitative Endovascular Balloon Occlusion of the Aorta in Swine Model of Hemorrhagic Shock. Journal of the American College of Surgeons. 223 (2), 359-368 (2016).
- Williams, T. K., et al. Extending resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta: Endovascular variable aortic control in a lethal model of hemorrhagic shock. The Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 81 (2), 294-301 (2016).
- Hannon, J. P., Swindle, M. M. Hemorrhage and hemorrhagic-shock in swine: A review. Swine as Models in Biomedical Research. , 197-245 (1992).
- Garry, B. P., Bivens, H. E. The Seldinger technique. Journal of Cardiothorac Anesthesia. 2 (3), 403 (1988).
- Halaweish, I., et al. Addition of low-dose valproic acid to saline resuscitation provides neuroprotection and improves long-term outcomes in a large animal model of combined traumatic brain injury and hemorrhagic shock. The Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 79 (6), 911-919 (2015).
- Alam, H. B., et al. Surviving blood loss without blood transfusion in a swine poly-trauma model. Surgery. 146 (2), 325-333 (2009).
- Jin, G., et al. Traumatic brain injury and hemorrhagic shock: evaluation of different resuscitation strategies in a large animal model of combined insults. Shock. 38 (1), 49-56 (2012).
- Nikolian, V. C., et al. Valproic acid decreases brain lesion size and improves neurologic recovery in swine subjected to traumatic brain injury, hemorrhagic shock, and polytrauma. The Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 83 (6), 1066-1073 (2017).
- Langeland, H., Lyng, O., Aadahl, P., Skjaervold, N. K. The coherence of macrocirculation, microcirculation, and tissue metabolic response during nontraumatic hemorrhagic shock in swine. Physiological Reports. 5 (7), (2017).
- Johnson, M. A., et al. The effect of resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta, partial aortic occlusion and aggressive blood transfusion on traumatic brain injury in a swine multiple injuries model. Journal of Trauma Acute Care Surgery. 83 (1), 61-70 (2017).
- Theisen, M. M., et al. Ventral recumbency is crucial for fast and safe orotracheal intubation in laboratory swine. Laboratory Animals. 43 (1), 96-101 (2009).
- Li, Y., Alam, H. B. Modulation of acetylation: creating a pro-survival and anti-inflammatory phenotype in lethal hemorrhagic and septic shock. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 523481 (2011).
- Nikolian, V. C., et al. Valproic acid decreases brain lesion size and improves neurologic recovery in swine subjected to traumatic brain injury, hemorrhagic shock, and polytrauma. The Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 83 (6), 1066-1073 (2017).
- Dekker, S. E., et al. Normal saline influences coagulation and endothelial function after traumatic brain injury and hemorrhagic shock in pigs. Surgery. 156 (3), 556-563 (2014).
- Causey, M. W., McVay, D. P., Miller, S., Beekley, A., Martin, M. The efficacy of Combat Gauze in extreme physiologic conditions. The Journal of Surgical Research. 177 (2), 301-305 (2012).
- Frankel, D. A., et al. Physiologic response to hemorrhagic shock depends on rate and means of hemorrhage. The Journal of Surgical Research. 143 (2), 276-280 (2007).
- Morrison, J. J., et al. The inflammatory sequelae of aortic balloon occlusion in hemorrhagic shock. The Journal of Surgical Research. 191 (2), 423-431 (2014).
- White, J. M., et al. A porcine model for evaluating the management of noncompressible torso hemorrhage. Journal of Trauma. 71, S131-S138 (2011).
- Alam, H. B., et al. Putting life on hold-for how long? Profound hypothermic cardiopulmonary bypass in a Swine model of complex vascular injuries. Journal of Trauma. 64 (4), 912-922 (2008).
- Bebarta, V. S., Daheshia, M., Ross, J. D. The significance of splenectomy in experimental swine models of controlled hemorrhagic shock. The Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 75 (5), 920 (2013).
- Georgoff, P. E., et al. Alterations in the human proteome following administration of valproic acid. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 81 (6), 1020-1027 (2016).
- Dekker, S. E., et al. Different resuscitation strategies and novel pharmacologic treatment with valproic acid in traumatic brain injury. Journal of Neuroscience Research. 96 (4), 711-719 (2017).
- Georgoff, P. E., et al. Safety and Tolerability of Intravenous Valproic Acid in Healthy Subjects: A Phase I Dose-Escalation Trial. Clinical Pharmacokinetics. 57 (2), 209-219 (2017).
