Waiting
Login processing...

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

Medicine

由脑氧测量和猪期扩展血液动力学监测指导的标准化出血性休克诱导

Published: May 21, 2019 doi: 10.3791/59332

Summary

出血性休克是严重受伤患者的严重并发症,导致氧气供应不足,危及生命。提出了一种标准化的方法,通过猪的采血诱导出血性休克,由血液动力学和微循环脑氧合指导。

Abstract

出血性休克是严重伤害相关死亡的主要原因之一。循环量和氧气载体的丢失可能导致氧气供应不足和不可逆的器官衰竭。大脑只施加有限的补偿能力,特别有严重的缺氧损伤风险。本文通过计算血退血的方法,论证了猪模型中危及生命的出血性休克的可重复诱导。我们通过近红外光谱和扩展血液动力学监测来对冲击感应进行分子,以显示系统性循环衰竭以及脑微循环氧耗竭。与主要侧重于冲击感应的预定义去除体积的类似模型相比,这种方法通过由此产生的宏观和微循环失败来突出滴定。

Introduction

大量失血是导致1、2、3等1、2、3人死亡的主要原因之一。循环液和氧气载体的丢失会导致血液动力学故障和严重供氧不足,并可能导致不可逆的器官衰竭和死亡。休克的严重程度受其他因素影响,如体温过低、凝血病和酸中毒4。特别是大脑,也肾脏缺乏补偿能力,由于高氧需求和缺乏足够的厌氧能量第5、6代。出于治疗目的,快速和即时的行动至关重要。在临床实践中,使用平衡电解质溶液的液体复苏是治疗的首选,其次是红细胞浓缩液和新鲜冷冻血浆的分管。血栓细胞浓缩物、儿茶酚胺、凝固和酸碱状态的优化支持治疗在持续创伤后恢复正常的生理状况。这一概念侧重于恢复血液动力学和宏观循环。然而,一些研究表明,微循环灌注不能与宏观循环同时恢复。特别是,脑灌注仍然受损,进一步缺氧可能发生7,8。

使用动物模型使科学家能够建立新颖或实验性的策略。猪和人类的可比解剖学、同源性和生理学使得对特定病理因素有结论。两个物种都有类似的代谢系统和对药理治疗的反应。与小动物模型相比,这是一个很大的优势,在血量、血液动力学和整体生理学上的差异使得几乎不可能模仿临床场景9。此外,授权的医疗设备和消耗品可以很容易地用于猪模型。此外,它很容易从商业供应商获得猪,这允许遗传和表型的高度多样性,并降低成本10。通过血管排泄的采血模式相当常见,11、12、13、14、15。

在这项研究中,我们通过动脉血液戒断扩展出血性休克诱导的概念,精确滴定血液动力学衰竭和脑氧合损伤。如果心脏指数和平均动脉压力下降到基线值的40%以下,则达到出血性休克,这已被证明会导致脑区域氧合饱和度严重恶化8。脉冲轮廓心脏输出 (PiCCO) 测量用于连续血液动力学监测。首先,系统必须通过肺热稀释进行校准,从而能够计算血管外肺水含量和全球端结节量的心脏指数。随后,通过脉冲轮廓分析计算连续心脏指数,并提供脉冲压力和行程体积变化等动态预载量参数。

该技术在临床和实验环境中已经确立。近红外光谱(NIRS)是一种临床和实验性的建立方法,用于实时监测脑氧供应的变化。自附着式传感器连接到左右额头,在大脑前额皮层中无创地计算脑氧合。两个波长的红外光(700和900nm)在从皮层组织反射后由传感器发射和检测。为了评估脑氧含量,动脉和静脉血的贡献以1:3关系计算,并每隔5秒更新。深度为 1-4 厘米的灵敏度呈指数级递减,受渗透组织(如皮肤和骨骼)的影响,尽管头骨与红外光呈半透明。该技术促进快速治疗行动,以防止患者出现不良结果,如精神错乱或缺氧脑损伤,并作为目标参数的情况下,心脏输出受损16,17。在实验休克期间,这两种技术的结合使宏观循环以及脑微循环损伤的精确滴定,从而研究这种危及生命的事件。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

这一议定书的实验得到了国家和机构动物照料委员会的批准(德国科布伦茨州兰登苏松桑特莱茵兰-普法尔茨;主席:西尔维亚·艾施-沃尔夫博士;参考号: 23 177-07/G 14-1-084;02.02.2015. 实验根据《活体实验动物研究报告》(ARRIVE)指南进行。该研究计划于2015年11月至2016年3月进行。经过文献研究,猪模型被选作出血性休克的成熟模型。七只麻醉雄猪(Susscrofa驯养)的平均重量为28~2公斤,年龄为2-3个月。这些动物由当地饲养员照料,由国家和机构动物护理委员会推荐。这些动物被保存在他们已知的环境中,尽可能长的时间,以尽量减少压力。食物,但不是水被拒绝6小时前实验预定,以减少吸入的风险。具有代表性的时间课程如图1所示。

1. 麻醉、插管和机械通气

  1. 在颈部或臀部肌肉中结合注射氯胺酮(4毫克+kg-1)和阿扎珀酮(8毫克+kg-1)的猪,用针进行肌肉注射(1.2毫米)。确保动物保持稳定,直到镇定开始。
    警告:处理动物时,手套是绝对必要的。
  2. 将镇静动物运送到实验室。
    注:动物在正常操作过程中会完全入睡,不会醒来,就像被抬进运输笼时一样。在这种环境中,运输时间约为20分钟,使用一辆用于动物运输的专用面包车。
  3. 抵达后,用传感器直接夹在猪的尾巴或耳朵上,监测周围氧饱和度(SpO 2)。
  4. 用无色消毒剂对皮肤进行消毒,等待3分钟,然后将外周静脉导管(1.2毫米)插入耳静脉。然后,通过静脉注射芬太尼(4微克+kg-1)和异丙酚(3毫克+kg-1)来诱导麻醉。
  5. 当所有反射都不存在,自发呼吸过期时,将猪放在担架上,用绷带固定它们。
    注:在没有眼睑反射和对外部刺激的其他反应的情况下,有经验的研究人员必须证实足够的麻醉水平。
  6. 立即使用狗通风面罩(尺寸 2)开始非侵入性通风。使用以下通气参数:吸气氧分(FiO2) = 1.0;呼吸速率 = 14-16 分钟-1;峰值吸气压力 <20 厘米 H2O,正端呼气压力 (PEEP) = 5 厘米 H2O。
  7. 通过连续输注芬太尼(0.1-0.2微克+kg-1 +h-1)和异丙酚(8-12毫克+kg-1 +h-1)维持麻醉,并开始注入平衡电解质溶液(5 mLμkg-1+h-1 )。
  8. 通过应用肌肉松弛剂(气管 0.5 mg_kg-1 ) 促进内切管插管。
  9. 使用公共内切管(ID 6-7)和引体通过插管固定气道。使用带有 Macintosh 刀片(尺寸 4)的常用喉镜。两个人为手术提供便利。
    1. 人1:用一块纸巾把舌头固定在外面,用另一只手打开鼻嘴。
    2. 第2人:进行喉镜检查。
    3. 人2:当肾上腺进入视野时,在腹中移动喉镜。抬起肾上腺,确保声带可见。
      注:如果肾上腺炎不移动,它坚持到软的古丁,并可以通过管的尖端动员。或者,可以使用具有其他尺寸(3 或 5)或类型(米勒刀片)的刀片。
  10. 小心地通过声带移动管子。
    注:气管最窄的点不在声带水平上,而是下形。如果无法插入管,请尝试旋转管或使用较小的管。
  11. 将引体从管中拉出,使用 10 mL 注射器用 10 mL 的空气挡住袖口,并使用袖口管理器(30 厘米 H2O)控制袖口压力。
  12. 管道连接到呼吸机后开始机械通风(PEEP = 5 cm H2O;潮汐体积 = 8 mL+kg-1;FiO2 = 0.4;灵感与过期比率 = 1:2;呼吸速率 = 可变,以实现 <6 kPa 的端潮 CO2)。
    注:避免CO2的波动,以尽量减少对脑灌注的任何呼吸影响。
  13. 通过断层扫描定期和定期呼出 CO 2,确保管位置正确,并通过听气检查双面通风。
    注:如果管子放置不当,气进入胃会迅速形成腹部壁的可见凸起,甚至在安装造影之前。在这种情况下,更换管子和插入胃管是绝对必要的。
  14. 与两个人,放置胃管到胃,以避免回流和呕吐。
    1. 人1:用一块纸巾把舌头固定在外面,用另一只手打开鼻嘴。
    2. 人2:对猪喉进行喉镜检查。
    3. 人物2:可视化食道。
    4. 第2人:用一对马吉尔钳子将胃管推入食道内,直到胃液排出。
      注:有时,可视化并不容易。在这种情况下,将喉镜多余物移到管上,并气口推动它打开食道。在手术过程中,动物身体被毛毯覆盖,以避免体温过低。如果动物的体温下降,使用加热系统稳定生理温度(见材料表)。体温显示在 PiCCO 的屏幕上。

2. 仪器仪表

  1. 使用绷带拉回后腿,使股体区域的褶皱平滑,以便血管导管。
  2. 准备以下材料:一个 5 mL 注射器、一个 1 个 10 mL 注射器、一个 50 mL 注射器、一个 Seldinger 针头、引入护套(2 毫米、2.7 毫米、2.7 毫米)、护套导丝、带三个端口(2.3 mm、30 cm)的中央静脉导管(带导丝)和 PiCCO导管(1.67 毫米,20 厘米)。
  3. 用彩色消毒消毒内脏区域,等待2分钟,并用无菌组织擦拭消毒。重复此过程 3 倍。第三次后,不要去除消毒。
  4. 用盐水溶液填充所有导管。
  5. 将超声波凝胶涂到超声波探头上。用无菌的防风窗帘盖住内脏区域,用超声波扫描右股骨血管。使用多普勒技术区分动脉和静脉18。
  6. 鲜红脉动的血液证实了渴望的针的位置。断开注射器并将导丝插入右股动脉。
  7. 可视化右股骨静脉的纵轴,用 5 mL 注射器将 Seldinger 针头插入永久吸入器下。
  8. 吸气深红色不吸静脉血。
  9. 轴向可视化右股动脉,并通过旋转探头 90° 切换到动脉的纵向视图。
  10. 用 5 mL 注射器在永久吸入下用 Seldinger 针头在超声波可视化下刺穿右股动脉。
    注:
    超声引导塞尔丁格技术与显著降低失血,组织创伤,和时间消耗比其他方法的血管访问19,20。
    1. 如果不能确定针头在不同血管中的正确位置,请用血探针分析血气含量(见材料表)。高氧水平是动脉血液的良好标志,低氧水平是静脉血的征兆。
  11. 断开注射器并缩回 Seldinger 针头后,将中央静脉导管的导丝插入右股骨静脉。
  12. 使用超声波可视化两个右血管,以控制正确的导线位置。
  13. 将动脉引入器护套(2 mm)推入导线右侧动脉,用吸血器固定位置。
  14. 使用 Seldinger 技术将中央静脉线定位到右股骨静脉中。吸出所有端口,用盐水溶液冲洗它们。
  15. 在左侧侧执行相同的步骤,将 Seldinger 技术中的其他引入护套插入左股动脉(2.7 mm)和股骨静脉(2.7 mm)。
  16. 将正确的动脉导管护套和中央静脉导管与两个传感器系统连接,用于测量侵入性流体动力学,并将两个传感器放置在心脏水平以获得适当的值。
  17. 根据操作说明的规定,切换两个传感器打开到大气中的三向止动孔,将系统校准为 0。
    注:绝对有必要避免系统中出现任何气泡和血迹,以产生合理的值。
  18. 切换所有输液,以保持麻醉从周围静脉到中央静脉线。
  19. 以恢复15分钟后的基线值(流体动力学、分量测定法、NIRS(见第4节)和PiCCO(见第3节)为例。
  20. 启动出血性休克(见第5节)。

3. PiCCO 测量

注:有关 PiCCO 设备,请参阅材料表

  1. 将 PiCCO 导管插入右侧动脉导管护套。
    注:在临床医学中,PiCCO导管直接由塞尔丁格技术放置。但是,通过引入护套放置也是可行的。
  2. 将导管与 PiCCO 系统的动脉导线和动脉传感器直接与 PiCCO 端口连接。然后,如步骤 2.17 中所述重新校准。
  3. 将 PiCCO 系统的静脉测量单元与左侧静脉引入器护套连接。
    注:有必要将静脉探头和动脉探头连接在彼此距离上。否则,测量将受到干扰,因为将冷盐水溶液应用于静脉系统会影响动脉测量。有关 PiCCO 的更多详细信息,请参阅迈尔和萨特纳21
  4. 打开 PiCCO 系统,确认测量了新患者。
  5. 输入动物的大小和重量,并将类别切换到成人。
  6. 输入协议名称和 ID 并输入 Exit。
  7. 将喷射音量设置为 10 mL。
    注:所选注射溶液的体积可以变化。较高的体积使测量值更加有效。选择小体积,以避免任何通过重复应用的凝固效果。
  8. 输入中央静脉压力。
  9. 打开三向停止孔到大气,点击系统校准,然后单击退出。
  10. 校准下一个所述的连续心脏输出测量,然后单击TD(热稀释)。在10 mL注射器中制备温度为4°C的生理盐水溶液,然后单击"开始"。
  11. 快速、稳定地将 10 mL 的冷盐水溶液注入静脉测量单元,并等待测量完成且系统请求重复。
  12. 重复此过程,直到完成三次测量。
  13. 让系统计算所有参数的平均值,然后单击"退出"。
  14. 完成校准后,立即开始测量。要监测冲击感应,应关注 PiCCO 衍生参数心脏指数。

4. 脑区域氧合饱和度

注:有关监测脑区域氧合的设备,请参阅材料表。

  1. 用一次性剃须刀和水剃猪的额头,并将两个自粘传感器(见材料表)粘在猪的额头上。
  2. 将前置放大器连接到监视器,并将传感器电缆连接器以颜色编码连接到前置放大器。
  3. 关闭前置放大器锁定机构并将传感器连接到传感器电缆。
    注:为了记录实时数据,USB 闪存驱动器必须连接到 NIRS 监视器。
  4. 打开监视器,单击"新患者",输入研究名称,然后单击"完成"。
  5. 检查传入信号。当信号稳定时,单击基线菜单并单击"设置基线"。如果已输入基线,请单击"是"并单击事件标记,确认新基线。
  6. 选择带有键盘上的箭头按钮和下一个事件的事件;选择事件3感应,然后按"选择事件"。
    注:如果需要进一步的信息,请参阅 NIRS 系统22的操作手册。

5. 出血性休克感应

  1. 连接左引言护套与树道停止孔。将三向止液口的一个端口与 50 mL 注射器连接,将一个端口与空输液瓶连接。
    注:或者,提取的血液可以收集在成袋中,以便以后自动输血。这是控制性血液戒断的主要优点。
  2. 测量和记录精确的血液动力学参数,并计算40%的心脏指数和平均动脉压力作为血液动力学目标。如步骤 4.6 中所述,在 NIRS 系统中设置事件93 失血。
    注:如果心脏指数和平均动脉压力低于基线值的 40%,则可实现出血性休克。相当一个脑区域氧合饱和度 (crSO2) 下降 20% 是可取的描绘微循环损伤.达到这个目的的平均失血量在25-35 mL=kg-1的范围内。
  3. 将50 mL的血液吸入注射器,并切换三向止血孔。把血塞进空瓶子里
  4. 注意去除的血量。
  5. 密切监测动脉血压、心脏指数和crSO2。重复采血,直到达到目标血压和心脏指数(20-30分钟后)。
  6. 如步骤 4.6 中所述,在 NIRS 设备中设置事件97 低张力。
    注:不要过快地抽血,因为这有立即心脏循环衰竭的风险。完成休克诱导程序后,动物可用于各种治疗干预。

6. 实验结束和安乐死

  1. 将0.5毫克芬太尼注射到中央静脉线,等待5分钟。
  2. 将200毫克异丙酚注射到中央静脉线中,用40mmol氯化钾对动物实施安乐死。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

启动冲击感应后,可以登记较短的补偿时间。随着持续采血,上述心循环减损,监测crSO2,心脏指数,胸腔内血量指数,和全球端舒张体积指数(图2,图 3图 4。此外,心动过速和动脉血压下降是出血性休克的常见表现(图2)。描边体积变化显著增加 (图 3.血管外肺水含量和全身血管阻力通常不受影响(图3)。在结束血液戒断(28 ~ 2 mL=kg-1)后,血液动力学值保持在极低水平。同时,crSO2也显著下降。这些传感器不定期在同一级别启动,但百分比下拉列表是可比的。图 4显示了来自一只动物的代表性记录。血红蛋白含量和血球蛋白在过程中不会直接降低,但乳酸水平升高,中央静脉氧饱和度降低(图5)。

Figure 1
图1:实验图。基线在准备后设置,稳定 30 分钟。休克诱导30分钟,在整个实验中测量脉冲轮廓心脏输出参数和脑区域氧合。测量时间称为准备、基线冲击。

Figure 2
图 2:出血性休克期间血动力学的发展。通过ANOVA和后学生-纽曼-库尔斯方法分析随时间的影响。#p < 0.05 到基线。数据以均值差和标准差的形式呈现。(A) 心率 (B) 均指动脉压力, 和 (C) 中央静脉压力在此模型中受到很大影响.请点击此处查看此图的较大版本。

Figure 3
图 3:在出血性休克期间开发脉冲轮廓心脏输出和热稀释衍生参数。通过ANOVA和后学生-纽曼-库尔斯方法分析随时间的影响。#p < 0.05 到基线。数据以均值差和标准差的形式呈现。(A) 心脏指数下降, (B) 中风体积变化增加, (D) 胸腔内血量指数和 (E) 全球端张曲体积指数下降, (C)全身血管阻力指数和(F))血管外肺水指数不受影响。请点击此处查看此图的较大版本。

Figure 4
图 4: crSO2 流程图在一个有代表性的动物的出血性休克期间。左面板显示在出血性休克期间 crSO2的示意图。右侧面板显示 NIRS 系统的显示。crSO2通过休克诱导显著分解,在血液戒断结束后保持在低水平。

Figure 5
图 5:出血性休克期间血液学参数的发展。通过ANOVA和后学生-纽曼-库尔斯方法分析随时间的影响。#p < 0.05 到基线。数据以均值差和标准差的形式呈现。(A) 血红蛋白和(D)碱基过量不受影响, (C) 乳酸水平显著升高, (B) 中央静脉氧饱和度降低.请点击此处查看此图的较大版本。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

该协议描述了一种通过控制性动脉出血诱导出血性休克的方法,该方法由全身血液动力学和脑微循环损伤指导。冲击条件通过计算25-35 mLkg-1的计算,并通过上述代理参数的复合证实,表明心脏循环失败。如果不加以治疗,这个程序在2小时内在66%的动物中是致命的,这突出了模型的严重性和可重复性。适当的液体复苏,另一方面,重新稳定循环,并批准对仿生临床方案8的重提。然而,较少的失血可能不会导致血液动力学不稳定,也影响crSO2导致实验失败。去除的血液量需要适应动物的体重,这与总血量8相对应。

这种方法使科学家能够检查这种威胁生命的病症的不同方面,并有机会在伪临床场景中研究各种治疗干预。在此背景下,需要注意的是,在明显的出血性休克期间,仅宏观循环就很难表示微循环和器官氧气供应完好无损或受损7。该程序的优点在于其简单的设计和可用性。转移到其他中型哺乳动物似乎并不复杂,尽管不同的物种可能表现出特定的挑战。该设计提供了高灵活性,因为通过定定效果变量,可以轻松选择不同级别的心循环损伤。与NIRS的结合提供了关于出血性休克期间未识别的微循环氧气供应的信息。

必须突出显示模型的一些关键步骤,并需要注意。运输前的充分镇解对于避免可能使动物处理复杂化和通过内源性儿茶酚胺释放而伪造结果的压力至关重要。猪鼻孔,其长的食管腔,使插管复杂化,使第二个人的援助是合理的。定期, 肾上腺粘附在口感上, 必须用管子的尖端动员.气道最窄的部分不是在声带的水平,而是亚根,就像在小儿患者23。这些方面使足够的肌肉放松是必不可少的,因为插管是促进的。超声波引导血管导管是可取的,虽然手术访问也可以以可重复的方式使用。微创技术需要特殊的训练和经验,但可以最大限度地减少不受控制的出血,组织损伤,并发症率,访问时间和疼痛24。出血性休克本身似乎非常简单,但用户应该注意几个陷阱。重要的是要降低血液去除速度,以识别血液动力学不稳定。动脉切除是有效的,但当执行得太快时,它可能导致计划外的心循环和实验失败。计算近似提取量有助于管理去除,避免极低的心循环水平25,26,27。其他公布的协议因目标血液动力学失败、去除血量量和采血期而异。穿插的船舶也可以不同,以及27,28。

NIRS 支持对 crSO 进行实时测量2.在一些临床环境中,这种方法已用于识别受损的脑氧供应:特别是在心脏和主要血管手术期间,NIRS代表一个有价值的工具。NIRS派生的参数可以预测由于组织氧合不足而导致的神经学结果和患者存活率的恶化29.有趣的是,脑内乳酸水平与NIRS值的相关性下降。研究表明,在氧化应激期间,乳酸可作为丙酮酸盐的来源,颅内乳酸水平降低10.本基本模型描述中不考虑这些发现和测量。影响脑灌注的平均动脉压力的变化,PaO2帕克2或血红蛋白直接影响NIRS衍生的crSO230,31.NIRS在出血性休克和血液动力学不稳定患者中具有预后价值32,33,34,35,36,37,38,39.然而,需要注意一些限制和缺点。传感器下方的颅外组织(如皮肤、肌肉和脂肪)可能会影响测量,并可能导致错误的阴性结果。空间分辨率低,穿透深度有限32,33,34,40,41,42,43.该方法既不区分动脉和静脉血,也不区分氧气输送和需求41,44,45.该设备主要被批准用于人类应用。使用的传感器是专为人类成年人设计的。存在用于儿童和新生儿的较小传感器,但这些传感器不适用于此协议。在猪,该技术被广泛接受,和crSO2与氧的部分压力、定量脑电图和脑静脉氧饱和度相关46,47.几个设备直接测量脑组织的氧部分压力。为此,必须将探针手术插入大脑。这样,在感兴趣的区域进行不受影响的测量,并避免周围非脑组织受到干扰。这种方法具有高度侵入性,非常适合特殊方案,如神经外科手术48,49,50,51.使用猪模型模拟人类病理机制是一种非常常见的方法11,12,13,15.其优点在于两个物种之间的生理可比性。模拟危及生命的临床条件的实验需要重症监护医学和麻醉的基本专业知识,但也需要特定物种相关特征。这允许以逼真的方式模拟临床场景,以在临床应用门槛上对新设备或治疗机制进行转化测试8,52.然而,我们必须意识到,关于临床应用的直接或直接结论很难从实验模型中得出。需要注意一些相关差异和限制:关于休克或出血,猪凝固系统似乎更有效,血红蛋白含量明显较低。此外,乳酸盐和琥珀酸酯血浆水平也不同53.与人类"AB0"系统相比,猪血由"A0"血型系统组成54.一些研究讨论了是否应该进行切除,以排除在猪休克模型中发生内在自输血。另一方面,在切除过程中,氧化应激、疼痛和交感刺激发生,并且程序本身与自动输血反应相关。由于这些原因,不建议进行切除55,56.使用临床批准的设备有一些系统的错误来源。PiCCO 系统需要计算身体表面积,这在猪和人类之间是不同的。这可能会导致系统错误,但设备的趋势能力不会受到影响。其他心脏输出测量方法,如超声心动图或肺动脉导管,可以在此设置中讨论。

最后,本议定书提出了一种标准化的出血性休克模型,该模型由动脉采血发起,并通过扩展血液动力学监测以及crSO2进行控制。与主要侧重于冲击感应的预定义去除体积的类似模型相比,这种方法通过由此产生的宏观和微循环失败来突出滴定。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

NIRS设备由美国美敦力有限公司无条件提供,用于实验研究目的。亚历山大·齐巴特、安德烈亚斯·加西亚-巴顿和埃里克·哈特曼获得美敦力公司医生培训课程的讲师奖。没有一位作者报告财务或其他利益冲突。

Acknowledgments

作者要感谢达格玛·迪尔文斯基斯的出色技术支持。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3-way-stopcock blue Becton Dickinson Infusion Therapy AB Helsingborg, Sweden 394602 Drug administration
3-way-stopcock red Becton Dickinson Infusion Therapy AB Helsingborg, Sweden 394605 Drug administration/Shock induction
Atracurium Hikma Pharma GmbH , Martinsried AM03AC04* Anesthesia
Canula 20 G Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain 301300 Vascular access
Datex Ohmeda S5 GE Healthcare Finland Oy, Helsinki, Finland - Hemodynamic monitor
Desinfection  Schülke & Mayr GmbH, Germany 104802 Desinfection 
Heidelberger Verlängerung 75CM Fresenius Kabi Deutschland GmbH 2873112   Drug administration/Shock induction
INVOS 5100C Cerebral Medtronic PLC, USA - Monitore for cerebral regional oxygenation 
INVOS Cerebral/Somatic Oximetry Adult Sensors Medtronic PLC, USA 20884521211152 Monitoring of the cerebral regional oxygenation 
Endotracheal tube Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia 112482 Intubation
Endotracheal tube introducer   Wirutec GmbH, Sulzbach, Germany 5033062 Intubation
Engström Carestation GE Heathcare, Madison USA - Ventilator
Fentanyl Janssen-Cilag GmbH, Neuss AA0014* Anesthesia
Gloves Paul Hartmann, Heidenheim, Germany 9422131 Self-protection
Incetomat-line 150 cm Fresenius, Kabi GmbH, Bad Homburg, Germany 9004112 Drug administration
Ketamine Hameln Pharmaceuticals GmbH, Zofingen, Schweiz AN01AX03* Sedation
Laryngoscope Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia 671067-000020 Intubation
Logical pressure monitoring system Smith- Medical GmbH,  Minneapolis, USA MX9606 Hemodynamic monitor
Logicath 7 Fr 3-lumen 30 cm Smith- Medical GmbH,  Minneapolis, USA MXA233x30x70-E Vascular access/Drug administration
Masimo Radical 7 Masimo Corporation, Irvine, USA - Hemodynamic monitor
Mask for ventilating dogs Henry Schein, Melville, USA 730-246 Ventilation
Original Perfusor syringe 50 mL Luer Lock B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany 8728810F Drug administration
PICCO Thermodilution. F5/20CM EW  MAQUET Cardiovascular GmbH, Rastatt, Germany PV2015L20-A   Hemodynamic monitor
Percutaneous sheath introducer set 8,5 und 9 Fr, 10 cm with integral haemostasis valve/sideport Arrow international inc., Reading, USA AK-07903 Vascular access/Shock induction
Perfusor FM Braun B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany 8713820 Drug administration
Potassium chloride Fresenius, Kabi GmbH, Bad Homburg, Germany 6178549 Euthanasia
Propofol 2% Fresenius, Kabi GmbH, Bad Homburg, Germany   AN01AX10* Anesthesia
 Pulse Contour Cardiac Output (PiCCO2 Pulsion Medical Systems, Feldkirchen, Germany - Hemodynamic monitor
Sonosite Micromaxx Ultrasoundsystem Fujifilm, Sonosite Bothell, Bothell, USA  - Vascular access
Stainless Macintosh Size 4 Teleflex Medical Sdn. Bhd, Perak,  Malaysia 670000 Intubation
Sterofundin B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany AB05BB01* balanced electrolyte infusion
Stresnil 40 mg/mL   Lilly Germany GmbH, Wiesbaden, Germany QN05AD90 Sedation
Syringe 10 mL Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain 309110 Drug administration
Syringe 2 mL Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain 300928 Drug administration
Syringe 20 mL Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain 300296 Drug administration
Syringe 5 mL Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain 309050 Drug administration
Venous catheter 22 G B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany 4269110S-01 Vascular access
*ATC:  Anatomical Therapeutic Chemical / Defined Daily Dose Classification 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kutcher, M. E., et al. A paradigm shift in trauma resuscitation: evaluation of evolving massive transfusion practices. JAMA Surgery. 148 (9), 834-840 (2013).
  2. Allen, B. S., Ko, Y., Buckberg, G. D., Sakhai, S., Tan, Z. Studies of isolated global brain ischaemia: I. A new large animal model of global brain ischaemia and its baseline perfusion studies. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 41 (5), 1138-1146 (2012).
  3. Noll, E., et al. Comparative analysis of resuscitation using human serum albumin and crystalloids or 130/0.4 hydroxyethyl starch and crystalloids on skeletal muscle metabolic profile during experimental haemorrhagic shock in swine: A randomised experimental study. European Journal of Anaesthesiology. 34 (2), 89-97 (2017).
  4. Tisherman, S. A., Stein, D. M. ICU Management of Trauma Patients. Critical Care Medicine. , (2018).
  5. Nielsen, T. K., Hvas, C. L., Dobson, G. P., Tonnesen, E., Granfeldt, A. Pulmonary function after hemorrhagic shock and resuscitation in a porcine model. Acta Anaesthesiologica Scandinavica. 58 (8), 1015-1024 (2014).
  6. Bogert, J. N., Harvin, J. A., Cotton, B. A. Damage Control Resuscitation. Journal of Intensive Care Medicine. 31 (3), 177-186 (2016).
  7. Gruartmoner, G., Mesquida, J., Ince, C. Fluid therapy and the hypovolemic microcirculation. Current Opinion in Critical Care. 21 (4), 276-284 (2015).
  8. Ziebart, A., et al. Effect of gelatin-polysuccinat on cerebral oxygenation and microcirculation in a porcine haemorrhagic shock model. Scandinavian Journal Trauma Resuscitation Emergency Medicin. 26 (1), 15 (2018).
  9. Bassols, A., et al. The pig as an animal model for human pathologies: A proteomics perspective. Proteomics Clinical Applications. 8 (9-10), 715-731 (2014).
  10. Alosh, H., Ramirez, A., Mink, R. The correlation between brain near-infrared spectroscopy and cerebral blood flow in piglets with intracranial hypertension. Journal of Applied Physiology. 121 (1985), 255-260 (2016).
  11. Hartmann, E. K., et al. Ventilation/perfusion ratios measured by multiple inert gas elimination during experimental cardiopulmonary resuscitation. Acta Anaesthesiologica Scandinavica. 58 (8), 1032-1039 (2014).
  12. Hartmann, E. K., Duenges, B., Baumgardner, J. E., Markstaller, K., David, M. Correlation of thermodilution-derived extravascular lung water and ventilation/perfusion-compartments in a porcine model. Intensive Care Medicine. 39 (7), 1313-1317 (2013).
  13. Hartmann, E. K., et al. An inhaled tumor necrosis factor-alpha-derived TIP peptide improves the pulmonary function in experimental lung injury. Acta Anaesthesiologica Scandinavica. 57 (3), 334-341 (2013).
  14. Ortiz, A. L., et al. The influence of Ringer's lactate or HES 130/0.4 administration on the integrity of the small intestinal mucosa in a pig hemorrhagic shock model under general anesthesia. Journal of the Veterinary Emergency and Critical. 27 (1), 96-107 (2017).
  15. Ziebart, A., et al. Low tidal volume pressure support versus controlled ventilation in early experimental sepsis in pigs. Respiratory Research. 15, 101 (2014).
  16. Hoffman, G. M., et al. Postoperative Cerebral and Somatic Near-Infrared Spectroscopy Saturations and Outcome in Hypoplastic Left Heart Syndrome. The Annals of Thoracic Surgery. 103 (5), 1527-1535 (2017).
  17. Hickok, R. L., Spaeder, M. C., Berger, J. T., Schuette, J. J., Klugman, D. Postoperative Abdominal NIRS Values Predict Low Cardiac Output Syndrome in Neonates. World Journal for Pediatric and Congenital Heart Surgery. 7 (2), 180-184 (2016).
  18. Weiner, M. M., Geldard, P., Mittnacht, A. J. Ultrasound-guided vascular access: a comprehensive review. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 27 (2), 345-360 (2013).
  19. Kumar, A., Chuan, A. Ultrasound guided vascular access: efficacy and safety. Best Practice & Research: Clinical Anaesthesiology. 23 (3), 299-311 (2009).
  20. Lamperti, M., et al. International evidence-based recommendations on ultrasound-guided vascular access. Intensive Care Medicine. 38 (7), 1105-1117 (2012).
  21. Mayer, J., Suttner, S. Cardiac output derived from arterial pressure waveform. Current Opinion in Anesthesiology. 22 (6), 804-808 (2009).
  22. Medtronic. Operations Manual INVOS ® System, Model 5100C. , http://www.wemed1.com/downloads/dl/file/id/7947/product/10495/manual_for_mo_s_5100c.pdf (2013).
  23. Wani, T. M., Rafiq, M., Akhter, N., AlGhamdi, F. S., Tobias, J. D. Upper airway in infants-a computed tomography-based analysis. Paediatric Anaesthesia. 27 (5), 501-505 (2017).
  24. Tuna Katircibasi, M., Gunes, H., Cagri Aykan, A., Aksu, E., Ozgul, S. Comparison of Ultrasound Guidance and Conventional Method for Common Femoral Artery Cannulation: A Prospective Study of 939 Patients. Acta Cardiologica Sinica. 34 (5), 394-398 (2018).
  25. Teeter, W. A., et al. Feasibility of basic transesophageal echocardiography in hemorrhagic shock: potential applications during resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta (REBOA). Cardiovascular Ultrasound. 16 (1), 12 (2018).
  26. Kontouli, Z., et al. Resuscitation with centhaquin and 6% hydroxyethyl starch 130/0.4 improves survival in a swine model of hemorrhagic shock: a randomized experimental study. European Journal of Trauma and Emergency Surgery. , (2018).
  27. Nikolian, V. C., et al. Improvement of Blood-Brain Barrier Integrity in Traumatic Brain Injury and Hemorrhagic Shock Following Treatment With Valproic Acid and Fresh Frozen Plasma. Critical Care Medicine. 46 (1), e59-e66 (2018).
  28. Williams, T. K., et al. Endovascular variable aortic control (EVAC) versus resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta (REBOA) in a swine model of hemorrhage and ischemia reperfusion injury. The Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 85 (3), 519-526 (2018).
  29. Aly, S. A., et al. Cerebral tissue oxygenation index and lactate at 24 hours postoperative predict survival and neurodevelopmental outcome after neonatal cardiac surgery. Congenital Heart Disease. 12 (2), 188-195 (2017).
  30. Sorensen, H. Near infrared spectroscopy evaluated cerebral oxygenation during anesthesia. The Danish Medical Journal. 63 (12), (2016).
  31. Cem, A., et al. Efficacy of near-infrared spectrometry for monitoring the cerebral effects of severe dilutional anemia. Heart Surgery Forum. 17 (3), E154-E159 (2014).
  32. Edmonds, H. L. Jr, Ganzel, B. L., Austin, E. H. 3rd Cerebral oximetry for cardiac and vascular surgery. Seminars in Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 8 (2), 147-166 (2004).
  33. Murkin, J. M., et al. Monitoring brain oxygen saturation during coronary bypass surgery: a randomized, prospective study. Anesthesia & Analgesia. 104 (1), 51-58 (2007).
  34. Hong, S. W., et al. Prediction of cognitive dysfunction and patients' outcome following valvular heart surgery and the role of cerebral oximetry. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 33 (4), 560-565 (2008).
  35. Al Tayar, A., Abouelela, A., Mohiuddeen, K. Can the cerebral regional oxygen saturation be a perfusion parameter in shock? Journal of Critical Care. 38, 164-167 (2017).
  36. Torella, F., Cowley, R. D., Thorniley, M. S., McCollum, C. N. Regional tissue oxygenation during hemorrhage: can near infrared spectroscopy be used to monitor blood loss? Shock. 18 (5), 440-444 (2002).
  37. Yao, F. S., Tseng, C. C., Ho, C. Y., Levin, S. K., Illner, P. Cerebral oxygen desaturation is associated with early postoperative neuropsychological dysfunction in patients undergoing cardiac surgery. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 18 (5), 552-558 (2004).
  38. Slater, J. P., et al. Cerebral oxygen desaturation predicts cognitive decline and longer hospital stay after cardiac surgery. The Annals of Thoracic Surgery. 87 (1), 36-44 (2009).
  39. Brodt, J., Vladinov, G., Castillo-Pedraza, C., Cooper, L., Maratea, E. Changes in cerebral oxygen saturation during transcatheter aortic valve replacement. Journal of Clinical Monitoring and Computing. 30 (5), 649-653 (2016).
  40. Yoshimura, A., et al. Altered cortical brain activity in end stage liver disease assessed by multi-channel near-infrared spectroscopy: Associations with delirium. Scintific Reports. 7 (1), 9258 (2017).
  41. Douds, M. T., Straub, E. J., Kent, A. C., Bistrick, C. H., Sistino, J. J. A systematic review of cerebral oxygenation-monitoring devices in cardiac surgery. Perfusion. 29 (6), 545-552 (2014).
  42. Forman, E., et al. Noninvasive continuous cardiac output and cerebral perfusion monitoring in term infants with neonatal encephalopathy: assessment of feasibility and reliability. Pediatric Research. 82 (5), 789-795 (2017).
  43. Tweddell, J. S., Ghanayem, N. S., Hoffman, G. M. Pro: NIRS is " standard of care " for postoperative management. Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery: Pediatric Cardiac Surgery Annual. 13 (1), 44-50 (2010).
  44. Lewis, C., Parulkar, S. D., Bebawy, J., Sherwani, S., Hogue, C. W. Cerebral Neuromonitoring During Cardiac Surgery: A Critical Appraisal With an Emphasis on Near-Infrared Spectroscopy. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 32 (5), 2313-2322 (2018).
  45. Thudium, M., Heinze, I., Ellerkmann, R. K., Hilbert, T. Cerebral Function and Perfusion during Cardiopulmonary Bypass: A Plea for a Multimodal Monitoring Approach. Heart Surgery Forum. 2 (1), E028-E035 (2018).
  46. Putzer, G., et al. Monitoring of brain oxygenation during hypothermic CPR - A prospective porcine study. Resuscitation. 104, 1-5 (2016).
  47. Weenink, R. P., et al. Detection of cerebral arterial gas embolism using regional cerebral oxygen saturation, quantitative electroencephalography, and brain oxygen tension in the swine. Journal of Neuroscience Methods. 228, 79-85 (2014).
  48. Mader, M. M., et al. Evaluation of a New Multiparameter Brain Probe for Simultaneous Measurement of Brain Tissue Oxygenation, Cerebral Blood Flow, Intracranial Pressure, and Brain Temperature in a Porcine Model. Neurocritical Care. , (2018).
  49. Mikkelsen, M. L. G., et al. The influence of norepinephrine and phenylephrine on cerebral perfusion and oxygenation during propofol-remifentanil and propofol-remifentanil-dexmedetomidine anaesthesia in piglets. Acta Veterinaria Scandinavica. 60 (1), 8 (2018).
  50. Nelskyla, A., et al. The effect of 50% compared to 100% inspired oxygen fraction on brain oxygenation and post cardiac arrest mitochondrial function in experimental cardiac arrest. Resuscitation. 116, 1-7 (2017).
  51. Klein, K. U., et al. Intraoperative monitoring of cerebral microcirculation and oxygenation--a feasibility study using a novel photo-spectrometric laser-Doppler flowmetry. European Journal of Trauma and Emergency Surgery. 22 (1), 38-45 (2010).
  52. Ziebart, A., et al. Pulmonary effects of expiratory-assisted small-lumen ventilation during upper airway obstruction in pigs. Anaesthesia. 70 (10), 1171-1179 (2015).
  53. Reisz, J. A., et al. All animals are equal but some animals are more equal than others: Plasma lactate and succinate in hemorrhagic shock-A comparison in rodents, swine, nonhuman primates, and injured patients. The Journal of Trauma and Acute. 84 (3), 537-541 (2018).
  54. Smith, D. M., Newhouse, M., Naziruddin, B., Kresie, L. Blood groups and transfusions in pigs. Xenotransplantation. 13 (3), 186-194 (2006).
  55. Boysen, S. R., Caulkett, N. A., Brookfield, C. E., Warren, A., Pang, J. M. Splenectomy Versus Sham Splenectomy in a Swine Model of Controlled Hemorrhagic. Shock. 46 (4), 439-446 (2016).
  56. Wade, C. E., Hannon, J. P. Confounding factors in the hemorrhage of conscious swine: a retrospective study of physical restraint, splenectomy, and hyperthermia. Circulatory Shock. 24 (3), 175-182 (1988).

Tags

医学 问题 147 出血性休克 近红外光谱 脑氧合 血液戒断 动物模型
由脑氧测量和猪期扩展血液动力学监测指导的标准化出血性休克诱导
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ziebart, A., Kamuf, J., Ruemmler,More

Ziebart, A., Kamuf, J., Ruemmler, R., Rissel, R., Gosling, M., Garcia-Bardon, A., Hartmann, E. K. Standardized Hemorrhagic Shock Induction Guided by Cerebral Oximetry and Extended Hemodynamic Monitoring in Pigs. J. Vis. Exp. (147), e59332, doi:10.3791/59332 (2019).

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