Standardiseret hæmoragisk chok induktion styret af cerebral oximetri og forlænget Hæodynamisk monitorering i grise

Summary

Hæmoragisk chok er en alvorlig komplikation hos alvorligt tilskadekomne patienter, hvilket fører til livstruende ilt under forsyning. Vi præsenterer en standardiseret metode til at inducere hæmoragisk chok via blod tilbagetrækning i grise, der er styret af Hæmodynamik og mikrocirkulerende cerebral iltning.

Abstract

Hæmoragisk chok rangerer blandt de vigtigste årsager til alvorlig skade-relaterede død. Tabet af kredsløbssygdomme volumen og ilt bærere kan føre til en utilstrækkelig ilttilførsel og irreversibel organsvigt. Hjernen udøver kun begrænset kompensations kapacitet og er især i høj risiko for svær hypoxisk skade. Denne artikel viser den reproducerbare induktion af livstruende hæmoragisk chok i en svine model ved hjælp af beregnede blod tilbagetrækning. Vi titrerer stød induktion styret af nær-infrarød spektroskopi og forlænget hæmodynamisk monitorering for at vise systemisk kredsløbssvigt samt cerebral mikrocirkulatorisk iltudtømning. Sammenlignet med lignende modeller, der primært fokuserer på foruddefinerede fjernelses volumener til stød induktion, fremhæver denne fremgangsmåde en titrering ved hjælp af den resulterende fejl i makro-og mikrocirkulationen.

Introduction

Massive blodtab er blandt de vigtigste årsager til skade relaterede dødsfald^1,2,3. Tabet af kredsløbssygdomme væske og ilt bærere fører til hæmodynamisk fiasko og svær ilt under forsyning og kan forårsage irreversibel organsvigt og død. Sværhedsgraden af chok påvirkes af yderligere faktorer som hypotermi, koagulopati og acidose⁴. Især hjernen, men også nyrerne mangler kompensations kapacitet på grund af høj iltforbrug og manglende evne til tilstrækkelig anaerob energi generation^5,6. Til terapeutiske formål er hurtig og umiddelbar handling afgørende. I klinisk praksis er væske genoplivning med en balanceret elektrolyt opløsning den første mulighed for behandling, efterfulgt af administration af røde blodlegemer og frisk frossen plasma. Trombocyt koncentrater, katekolaminer, og optimering af Koagulering og syre-base status støtteterapi til at genvinde normale fysiologiske forhold efter vedvarende traumer. Dette koncept fokuserer på genoprettelse af hæodynamik og makro cirkulation. Flere undersøgelser viser imidlertid, at mikrocirkulatorisk perfusion ikke genoprettes samtidig med makrocirkulationen. Især, cerebral perfusion forbliver forringet og yderligere ilt under forsyning kan forekomme^7,8.

Brugen af dyremodeller giver forskerne mulighed for at etablere nye eller eksperimentelle strategier. Svins og menneskers sammenlignelige anatomi, homologi og fysiologi gør det muligt at drage konklusioner om specifikke patologiske faktorer. Begge arter har et lignende metabolisk system og respons på farmakologisk behandling. Dette er en stor fordel i forhold til små dyremodeller, hvor forskelle i blodvolumen, hæodynamik, og generelle fysiologi gør det næsten umuligt at efterligne et klinisk scenario⁹. Desuden kan autoriseret medicinsk udstyr og hjælpematerialer let anvendes i svine modeller. Desuden er det let muligt at få grise fra kommercielle leverandører, som tillader en høj mangfoldighed af genetik og fænotyper og er omkostningsreducerende¹⁰. Den model af blod tilbagetrækning via skibet kanyle er ganske almindeligt^{11,12,13,14,15}.

I denne undersøgelse, udvider vi begrebet hæmoragisk chok induktion via arteriel blod tilbagetrækning med en nøjagtig titrering af hæodynamisk fiasko og cerebral iltning svækkelse. Hæmoragisk chok opnås, hvis hjertets indekset og det gennemsnitlige arterielle tryk falder til under 40% af baseline-værdien, hvilket har vist sig at forårsage betydelig forringelse af den cerebrale regionale iltnings mætning⁸. Puls kontur kardiel udgang (PiCCO) måling anvendes til kontinuerlig hæodynamisk monitorering. For det første skal systemet kalibreres ved transpulmonært-modilution, som gør det muligt at beregne hjerte indekset for det ekstravaskulære lunge vandindhold og den globale ende-diastoliske volumen. Efterfølgende beregnes det kontinuerlige hjerte indeks ved puls kontur analyse og giver også dynamiske preload-parametre som puls tryk og slagvolumen variation.

Denne teknik er veletableret i kliniske og eksperimentelle indstillinger. Nær-infrarød spektroskopi (NIRS) er en klinisk og eksperimentelt etableret metode til at overvåge ændringer i cerebral iltforsyning i realtid. Selvklæbende sensorer er fastgjort til venstre og højre pande og beregner den cerebrale iltning ikke-invasivt i hjernens frontale cortex. To bølgelængder af infrarødt lys (700 og 900 nm) udsendes og detekteres af sensorerne efter at være reflekteret fra cortex væv. For at vurdere det cerebrale iltindhold beregnes bidrag af arteriel og venøs blod i 1:3 relationer og opdateres i 5 s intervaller. Følsomheden i dybden af 1-4 cm er eksponentiel faldende og påvirket af penetreret væv (f. eks. hud og knogler), selv om kraniet er gennemsigtigt til infrarødt lys. Teknikken letter hurtige terapeutiske handlinger for at forhindre patienter fra negative resultater som delirium eller hypoxisk cerebral skade og fungerer som mål parameter i tilfælde af nedsat hjerte output^16,17. Kombinationen af begge teknikker under eksperimentel Shock muliggør en nøjagtig titrering af makrocirkulationen samt cerebral mikrokredsløbs svækkelse for at studere denne livstruende hændelse.

Protocol

Forsøgene i denne protokol er blevet godkendt af den statslige og den institutionelle dyrebeskyttelses Komité (Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz, Koblenz; Formand: Dr. Silvia Eisch-Wolf; referencenummer: 23 177-07/G 14-1-084; 02.02.2015). forsøgene blev gennemført i overensstemmelse med dyre forskningen rapportering af in vivo eksperimenter (ANKOMME) retningslinjer. Undersøgelsen blev planlagt og gennemført mellem november 2015 og marts 2016. Efter udvidet litteratur forskning blev svine modellen valgt som en …

Representative Results

Efter påbegyndelse af stød induktion kan der registreres en kort tidsperiode for kompensation. Med igangværende blod fjernelse, den førnævnte cardio-kredsløbssygdomme dekompensering, som overvåges af et signifikant fald i crso2, hjertets indeks, intrathorakale blodvolumen indeks, og den globale ende-diastoliske volumen indeks (figur 2 , Figur 3og figur 4). Desuden observeres signifi…

Discussion

Protokollen beskriver en metode til at inducere hæmoragisk chok via kontrolleret arteriel blødning i svin, der styres af systemisk Hæmodynamik, samt af cerebral microkredsløbs svækkelse. Shock betingelser blev opnået ved en beregnet blod tilbagetrækning af 25-35 mL kg^-1 og bekræftet af de nævnte sammensatte af surrogat parametre indikerer betydelige hjerte-kredsløbssvigt. Hvis ubehandlet, denne procedure var dødelig inden for 2 h i 66% af dyrene, hvilket understreger sværhedsgraden og reproducerbar…

Materials

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 30cm	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 50ml 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 40mg/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 22G	B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany	4269110S-01	Vascular access
*ATC:  Anatomical Therapeutic Chemical / Defined Daily Dose Classification