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Medicine

Induzione da shock emorragico standardizzato guidato da ossimetria cerebrale e monitoraggio emodinamico esteso esteso nei suini

Published: May 21, 2019 doi: 10.3791/59332

Summary

Lo shock emorragico è una grave complicazione nei pazienti gravemente feriti, che porta a una sottoalimentazione pericolosa per la vita. Vi presentiamo un metodo standardizzato per indurre shock emorragico tramite astinenza da sangue nei maiali che è guidato dall'emodinamica e dall'ossigenazione cerebrale microcircolatoria.

Abstract

Lo shock emorragico è tra i motivi principali della morte grave legata alle lesioni. La perdita di volume circolatorio e portatori di ossigeno può portare a un insufficiente apporto di ossigeno e insufficienza irreversibile dell'organo. Il cervello esercita solo limitate capacità di compensazione ed è particolarmente a rischio di gravi danni ipossici. Questo articolo dimostra l'induzione riproducibile di shock emorragico potenzialmente letale in un modello di suina per mezzo di ritiro del sangue calcolato. Etiliamo l'induzione degli urti guidata dalla spettroscopia nel vicino infrarosso e dal monitoraggio emodinamico esteso per visualizzare il guasto circolatorio sistemico, nonché dall'esaurimento dell'ossigeno microcircolatorio cerebrale. Rispetto a modelli simili che si concentrano principalmente su volumi di rimozione predefiniti per l'induzione degli urti, questo approccio evidenzia una titolazione attraverso il conseguente fallimento della macro e microcircolazione.

Introduction

La massiccia perdita di sangue è tra le principali cause di decessi correlati a lesioni1,2,3. La perdita di liquido circolatorio e portatori di ossigeno porta a guasti emodinamici e grave sottoofferta di ossigeno e può causare insufficienza e morte irreversibile dell'organo. Il livello di gravità dello shock è influenzato da fattori aggiuntivi come l'ipotermia, la coagulopatia e l'acidosi4. In particolare il cervello, ma anche i reni mancano di capacità di compensazione a causa dell'elevata domanda di ossigeno e l'incapacità di un'adeguata generazione di energia anaerobica5,6. Per scopi terapeutici, l'azione rapida e immediata è fondamentale. Nella pratica clinica, la rianimazione dei fluidi con una soluzione di elettrolita bilanciata è la prima opzione per il trattamento, seguita dalla somministrazione di concentrati di globuli rossi e plasma fresco congelato. I concentrati di trombocite, le catecholamine e l'ottimizzazione della coagulazione e dello stato acido-base supportano la terapia per ritrovare le normali condizioni fisiologiche dopo un trauma prolungato. Questo concetto si concentra sul ripristino dell'emodinamica e della macrocircolazione. Diversi studi, tuttavia, mostrano che la perfusione microcircolatoria non recupera contemporaneamente alla macrocircolazione. In particolare, la perfusione cerebrale rimane compromessa e può verificarsi un ulteriore sottoapprovvigionamento di ossigeno7,8.

L'uso di modelli animali consente agli scienziati di stabilire strategie nuove o sperimentali. L'anatomia, l'omologia e la fisiologia comparabili dei suini e degli esseri umani consentono di trarre conclusioni su specifici fattori patologici. Entrambe le specie hanno un sistema metabolico simile e la risposta ai trattamenti farmacologici. Questo è un grande vantaggio rispetto ai piccoli modelli animali in cui le differenze nel volume del sangue, emodinamica e fisiologia generale rendono quasi impossibile imitare uno scenario clinico9. Inoltre, le apparecchiature mediche e i materiali di consumo autorizzati possono essere facilmente utilizzati nei modelli di porcina. Inoltre, è facilmente possibile ottenere suini da fornitori commerciali, che consente un'elevata diversità di genetica e fenotipi ed è riducendo i costi10. Il modello di ritiro del sangue tramite canonulazione del vaso è abbastanza comune11,12,13,14,15.

In questo studio, estendiamo il concetto di induzione da shock emorragico tramite astinenza arteriosa del sangue con una titolazione esatta di insufficienza emodinamica e compromissione dell'ossigenazione cerebrale. Lo shock emorragico si ottiene se l'indice cardiaco e la pressione arteriosa media scende al di sotto del 40% del valore di base, che ha dimostrato di causare un notevole deterioramento della saturazione dell'ossigenazione regionale cerebrale8. La misurazione dell'uscita cardiaca del contorno a impulsi (PiCCO) viene utilizzata per il monitoraggio emodinamico continuo. In primo luogo, il sistema deve essere calibrato mediante termodiozione transpolmonare, che consente il calcolo dell'indice cardiaco del contenuto di acqua polmonare extravascolare e del volume globale della diastolica finale. Successivamente, l'indice cardiaco continuo viene calcolato mediante l'analisi del contorno dell'impulso e fornisce anche parametri di precaricamento dinamico come la pressione dell'impulso e la variazione del volume della corsa.

Questa tecnica è ben consolidata in ambienti clinici e sperimentali. La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) è un metodo clinicalmente e sperimentalmente stabilito per monitorare i cambiamenti nell'apporto di ossigeno cerebrale in tempo reale. I sensori autoaderenti sono attaccati alla fronte sinistra e destra e calcolano l'ossigenazione cerebrale in modo non invasivo nella corteccia frontale cerebrale. Due lunghezze d'onda della luce infrarossa (700 e 900 nm) vengono emesse e rilevate dai sensori dopo essere state riflesse dal tessuto della corteccia. Per valutare il contenuto di ossigeno cerebrale, i contributi di sangue arterioso e venoso sono calcolati in relazioni 1:3 e aggiornati a intervalli di 5 s. La sensibilità in profondità di 1-4 cm è esponenzialmente decrescente e influenzata dal tessuto penetrato (ad esempio, pelle e ossa), anche se il cranio è traslucido alla luce infrarossa. La tecnica facilita azioni terapeutiche rapide per prevenire i pazienti da esiti avversi come delirio o lesioni cerebrali ipossiche e serve come parametro bersaglio in caso di emissione cardiaca alterata16,17. La combinazione di entrambe le tecniche durante lo shock sperimentale consente una titolazione esatta della macrocircolazione, così come la compromissione della microcircolatoria cerebrale, per studiare questo evento potenzialmente letale.

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Protocol

Gli esperimenti in questo protocollo sono stati approvati dal Comitato statale e istituzionale per la cura degli animali (Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz, Koblenz, Germania; Presidente: Dr. Silvia Eisch-Wolf; numero di riferimento: 23 177-07/G 14-1-084; 02.02.2015). Gli esperimenti sono stati condotti in conformità con le linee guida sugli esperimenti in materia di ricerca sugli animali di In Vivo (ARRIVE). Lo studio è stato pianificato e condotto tra novembre 2015 e marzo 2016. Dopo una lunga ricerca letteraria, il modello di maiale è stato scelto come un modello consolidato per lo shock emorragico. Nel protocollo sono stati inclusi sette suini maschi anestesi (Sus scrofa domestica) con un peso medio di 28 x 2 kg e un'età di 2-3 mesi. Gli animali sono stati accuditi da un allevatore locale che è stato raccomandato dal Comitato di Cura degli Animali di Stato e Istituzionale. Gli animali sono stati tenuti nel loro ambiente conosciuto il più a lungo possibile per ridurre al minimo lo stress. Il cibo, ma non l'acqua è stato negato 6 h prima dell'esperimento è stato programmato, per ridurre il rischio di aspirazione. Il corso di tempo rappresentativo viene visualizzato nella Figura 1.

1. Anestesia, intubazione e ventilazione meccanica

  1. Sedate suini con un'iniezione combinata di ketamina (4 mg-kg-1)e azaperone (8 mg-kg-1)nel collo o nel muscolo gluteo con un ago per iniezione intramuscolare (1,2 mm). Assicurarsi che gli animali rimangano stabili fino all'arrivo della sedazione.
    ATTENZIONE: I guanti sono assolutamente necessari quando si maneggiano gli animali.
  2. Trasportare gli animali sedati al laboratorio.
    NOT: Gli animali si addormentano profondamente e non si svegliano durante la manipolazione normale, come quando vengono sollevati nella gabbia di trasporto. In questo contesto, il tempo di trasporto era di circa 20 min con un furgone speciale per il trasporto degli animali.
  3. Monitorare la saturazione dell'ossigenoperiferico (SpO 2) con un sensore tagliato alla coda o all'orecchio del maiale direttamente dopo l'arrivo.
  4. Disinfettare la pelle con tintura di disinfezione incolore e attendere 3 min prima di inserire un catetere della vena periferica (1,2 mm) in una vena dell'orecchio. Quindi, indurre l'anestesia con un'iniezione endovenosa di fentanil (4 g-kg-1)e propofol (3 mg-kg-1).
  5. Quando tutti i riflessi sono assenti e la respirazione spontanea scade, mettere i maiali in posizione supina su una barella e fissarli con bende.
    NOT: Adeguati livelli di anestesia devono essere confermati da un ricercatore esperto dall'assenza di un riflesso delle palpebre e di altre reazioni agli stimoli esterni.
  6. Iniziare immediatamente la ventilazione non invasiva con una maschera di ventilazione per cani (dimensioni 2). Utilizzare i seguenti parametri di ventilazione: frazione di ossigeno inspiratorio (FiO2) - 1,0; frequenza respiratoria - 14-16 min-1; pressione inspiratrice di picco <20 cm H2O, pressione positiva end-expiratory (PEEP) - 5 cm H2O.
  7. Mantenere l'anestesia attraverso un'infusione continua di fentanil (0,1-0,2 g -kg-1-h-1) epropofol (8-12 mg -kg-1) e avviare un infuso di soluzione elettrolita bilanciata (5 mL kg-1-h-1).
  8. Facilitare l'intubazione endotracheale mediante l'applicazione di un rilassante muscolare (atracurium 0,5 mg-1).
  9. Fissare le vie aeree tramite intubazione con un tubo endotracheale comune (ID 6-7) e un intromotore. Utilizzare un lagerione comune con un pannello Macintosh (dimensioni 4). Due persone facilitano la procedura.
    1. Persona 1: Fissare la lingua all'esterno con un pezzo di tessuto e aprire il muso con l'altra mano.
    2. Persona 2: Eseguire una lassofoscopia.
    3. Persona 2: Quando l'epiglottide entra in vista, spostare il lastorgaloscopio ventralmente. Sollevare l'epiglottide e assicurarsi che le corde vocali siano visibili.
      NOT: Se l'epiglottide non si muove dorsalmente, si attacca alla palatina morbida e può essere mobilitata dalla punta del tubo. In alternativa, è possibile utilizzare una lama con un'altra dimensione (3 o 5) o tipo (lama Miller).
  10. Spostare il tubo con attenzione attraverso le corde vocali.
    NOT: Il punto più stretto della trachea non è a livello delle corde vocali, ma subglottico. Se l'inserimento del tubo non è possibile, provare a ruotare il tubo o utilizzare un tubo più piccolo.
  11. Estrarre l'intromotore dal tubo, utilizzare una siringa da 10 mL per bloccare il polsino con 10 mL di aria e controllare la pressione del bracciale con un gestore del polsino (30 cm H2O).
  12. Avviare la ventilazione meccanica dopo che il tubo è collegato a un ventilatore (PEEP - 5 cm H2O; volume di marea - 8 mL-kg-1; FiO2 - 0,4; rapporto ispirazione-scadenza - 1:2; frequenza respiratoria: variabile per ottenere una CO di mareafinale 2 di <6 kPa).
    NOT: Evitare la fluttuazione del CO2 per ridurre al minimo gli effetti respiratori sulla perfusione cerebrale.
  13. Assicurarsi che la posizione del tubo sia corretta mediante espirazione regolare e periodica di CO2 tramite capnografia e controllare la ventilazione fronte a doppio lato attraverso l'auscultazione.
    NOT: Se il tubo è posizionato in modo errato, l'inflazione dell'aria nello stomaco forma rapidamente un rigonfiamento visibile nella parete addominale, anche prima dell'installazione della capnografia. In questo caso, la sostituzione del tubo e l'inserimento di un tubo gastrico sono assolutamente necessari.
  14. Con due persone, mettere un tubo gastrico nello stomaco per evitare il reflusso e il vomito.
    1. Persona 1: Fissare la lingua all'esterno con un pezzo di tessuto e aprire il muso con l'altra mano.
    2. Persona 2: Eseguire una lassofoscopia della laricina di porcina.
    3. Persona 2: Visualizza l'esofago.
    4. Persona 2: Spingere il tubo gastrico all'interno dell'esofago con un paio di pinze Magill fino a quando il liquido gastrico non viene drenato.
      NOT: A volte, la visualizzazione non è facile. In questo caso, spostare il lagerego dorsalmente al tubo e spingerlo ventralmente per aprire l'esofago. Durante la procedura, il corpo animale è coperto di coperte per evitare l'ipotermia. Se la temperatura corporea dell'animale diminuisce, utilizzare un sistema di riscaldamento per stabilizzare la temperatura a livello fisiologico (vedere la Tabella dei Materiali). La temperatura corporea viene visualizzata sullo schermo del PiCCO.

2. Strumentazione

  1. Utilizzare le bende per tirare indietro le zampe posteriori per levigare le pieghe nell'area femorale per cateterizzazione della nave.
  2. Preparare i seguenti materiali: una siringa da 5 mL, una siringa da 10 mL, una siringa da 50 mL, un ago Seldinger, un'introfilatura (2 mm, 2,7 mm, 2,7 mm), guide di filo per i guaine, un catetere venoso centrale con tre porte (2,3 mm, 30 cm) con filo guida e un PiCCO catetere (1,67 mm, 20 cm).
  3. Disinfettare l'area inguinale con disinfezione colorata, attendere 2 min e pulire la disinfezione con un tessuto sterile. Ripetere questa procedura 3x. Dopo la terza volta, non rimuovere la disinfezione.
  4. Riempire tutti i cateteri con soluzioni saline.
  5. Applicare il gel ad ultrasuoni alla sonda ad ultrasuoni. Coprire l'area inguinale con un drappo fenestrated sterile e scansionare i vasi femorali giusti con ultrasuoni. Utilizzare la tecnica Doppler per distinguere tra l'arteria e la vena18.
  6. Sangue pulsante rosso brillante conferma la posizione dell'ago aspirato. Scollegare la siringa e inserire il filo guida nell'arteria femorale destra.
  7. Visualizza l'asse longitudinale della vena femorale destra e inserisci l'ago Seldinger sotto aspirazione permanente con la siringa da 5 mL.
  8. Aspirato rosso scuro sangue venoso non pulsa.
  9. Visualizza l'arteria femorale destra assialmente e passa a una vista longitudinale dell'arteria ruotando la sonda di 90 gradi.
  10. Fora l'arteria femorale giusta sotto la visualizzazione ecografica con l'ago Seldinger sotto aspirazione permanente con la siringa da 5 mL.
    NOTA:
    La tecnica Seldinger a ultrasuoni è associata a una perdita di sangue significativamente inferiore, trauma tissutale e consumo di tempo rispetto ad altri metodi di accesso vascolare19,20.
    1. Se la posizione corretta dell'ago nei diversi vasi non può essere stabilita con certezza, prendere le sonde del sangue e analizzare il contenuto di gas sanguigno con un analizzatore di gas ematico (vedere la Tabella dei Materiali). Un alto livello di ossigeno è un buon segno di sangue arterioso, e un basso livello di ossigeno è un segno di sangue venoso.
  11. Inserire il filo guida per il catetere venoso centrale nella vena femorale destra dopo aver scollegato la siringa e ritratto l'ago Seldinger.
  12. Visualizza entrambi i vasi giusti con gli ultrasuoni per controllare la corretta posizione del filo.
  13. Spingere la guaina dell'intromotore (2 mm) sopra il filo guida nell'arteria giusta e fissare la posizione con aspirazione al sangue.
  14. Utilizzare la tecnica Seldinger per posizionare la linea venosa centrale nella vena femorale destra. Aspirati tutte le porte e le sciolgono con soluzione salina.
  15. Eseguire la stessa procedura sul lato inguinale sinistro per inserire le altre guaine di introduzione nella tecnica Seldinger nell'arteria femorale sinistra (2,7 mm) e nella vena femorale (2,7 mm).
  16. Collegare la giusta tala arteriosa e il catetere venoso centrale con due sistemi di trasduttore per la misurazione dell'emodinamica invasiva e posizionare entrambi i trasduttori a livello cardiaco per ottenere valori appropriati.
  17. Accendere i tre vie-stopcock di entrambi i trasduttori aperti all'atmosfera per calibrare i sistemi a 0 come indicato nelle istruzioni di funzionamento.
    NOT: È assolutamente necessario evitare eventuali bolle d'aria e macchie di sangue nei sistemi per generare valori plausibili.
  18. Passare tutte le infusioni per mantenere l'anestesia dalla vena periferica alla linea venosa centrale.
  19. Prendere i valori di base (emodinamica, spirometria, NIRS (vedi sezione 4) e PiCCO (vedi sezione 3) dopo 15 min di recupero.
  20. Avviare lo shock emorragico (vedi sezione 5).

3. Misurazione PiCCO

NOT: Per l'apparecchiatura PiCCO, vedere la Tabella dei materiali.

  1. Inserire il catetere PiCCO nella rottura dell'introduzione arteriosa destra.
    NOT: Nella medicina clinica, i cateteri PiCCO sono posizionati direttamente con la tecnica Seldinger. Tuttavia, il posizionamento tramite una rottura dell'introduzione è fattibile anche.
  2. Collegare il catetere con il filo arterioso del sistema PiCCO e il trasduttore arterioso direttamente con la porta PiCCO. Quindi, ricalibrare come descritto nel passaggio 2.17.
  3. Collegare l'unità di misura venosa del sistema PiCCO con la rottura venosa sinistra dell'introduzione.
    NOT: È necessario collegare le sonde venose e arteriose ad una certa distanza l'una dall'altra. In caso contrario, la misurazione sarà disturbata, perché l'applicazione della soluzione salina fredda nel sistema venoso influenzerà la misurazione arteriosa. Per maggiori dettagli su PiCCO, vedere Mayer e Suttner21.
  4. Accendere il sistema PiCCO e confermare che un nuovo paziente viene misurato.
  5. Inserisci le dimensioni e il peso dell'animale e passa la categoria agli adulti.
  6. Immettere il nome e l'ID del protocollo e immettere Exit.
  7. Impostare il volume di iniezione su 10 mL.
    NOT: Il volume della soluzione di iniezione scelta può essere variato. Un volume più elevato rende i valori misurati più validi. Scegliere un piccolo volume per evitare effetti di emodioizione attraverso l'applicazione ripetitiva.
  8. Immettere la pressione venosa centrale.
  9. Aprire il tappo a tre vie nell'atmosfera, fare clic su zero per la calibrazione del sistema e fare clic su Esci.
  10. Calibrare la misurazione dell'uscita cardiaca continua come descritto di seguito e fare clic su TD (Thermodiluion). Preparare una soluzione salina fisiologica con una temperatura di 4 gradi centigradi in una siringa da 10 mL e fare clic su Start.
  11. Iniettare 10 mL della soluzione salina fredda in modo rapido e costante nell'unità di misura venosa e attendere il completamento della misurazione e il sistema richiede una ripetizione.
  12. Ripetere questa procedura fino al completamento di tre misurazioni.
  13. Lasciate che il sistema calcolare la media di tutti i parametri e fare clic su Esci.
  14. Dopo la calibrazione completa, avviare immediatamente la misurazione. Per monitorare l'induzione degli urti, concentrarsi sull'indice cardiaco del parametro greco-derivato.

4. Saturazione dell'ossigenazione regionale cerebrale

NOT: Per le attrezzature per monitorare l'ossigenazione regionale cerebrale, vedere la Tabella dei materiali.

  1. Rasare la fronte del maiale con un rasoio usa e getta e acqua e attaccare due sensori auto-aderenti (vedi la tabella dei materiali) per NIRS alla fronte del maiale.
  2. Collegare il preamplificatore al monitor e collegare i connettori dei cavi del sensore codificati a colori al preamplificatore.
  3. Chiudere il meccanismo di bloccaggio preamplificatore e collegare i sensori ai cavi del sensore.
    NOT: Per registrare i dati in tempo reale, un'unità flash USB deve essere collegata al monitor NIRS.
  4. Accendere il monitor, fare clic su Nuovopaziente, immettere il nome dello studio e fare clic su Fatto.
  5. Controllare il segnale in ingresso. Quando il segnale è stabile, fare clic su Menu linea di base e fare clic su Imposta linee di base. Se la linea di base è già stata immessa, confermare la nuova previsione facendo clic su e fare clic su Contrassegno evento.
  6. Scegli l'evento con i pulsanti freccia sulla tastiera e con Evento successivo; selezionare l'evento 3 Induction e premere Select Event.
    NOT: Se sono necessarie ulteriori informazioni, consultare il manuale operativo del sistema NIRS22.

5. Induzione da shock emorragico

  1. Collegare la rottura sinistra introdotto con un tappo ad albero. Collegare una porta del pallone a tre vie con una siringa da 50 mL e una con una bottiglia di infusione vuota.
    NOT: In alternativa, il sangue prelevato può essere raccolto in sacchetti citrati per una successiva autotrasfusione. Questo è un grande vantaggio del ritiro controllato del sangue.
  2. Misurare e documentare i parametri emodinamici esatti e calcolare il 40% dell'indice cardiaco e la pressione arteriosa media come bersagli emodinamici. Impostare l'evento 93 Blood Loss nel sistema NIRS come descritto al passaggio 4.6.
    NOT: Lo shock emorragico si ottiene se l'indice cardiaco e la pressione arteriosa media scende al di sotto del 40% del valore di base. Una notevole saturazione di ossigenazione regionale cerebrale (crSO2)è preferibile per rappresentare una compromissione microcircoloaria. La perdita media di sangue per raggiungere questo obiettivo si trova all'interno di un intervallo di 25-35 mL-kg-1.
  3. Aspirate 50 mL di sangue nella siringa e passare il tappo a tre vie. Spingi il sangue nella bottiglia vuota.
  4. Si noti il volume del sangue rimosso.
  5. Monitorare la pressione arteriosa, l'indice cardiaco e il crSO2 da vicino. Ripetere il prelievo di sangue fino a raggiungere la pressione sanguigna e l'indice cardiaco target (dopo 20-30 min).
  6. Impostare l'evento 97 Hypotension nel dispositivo NIRS come descritto al passaggio 4.6.
    NOT: Non ritirare il sangue troppo rapidamente, perché questo comporta il rischio di insufficienza cardio-circolatoria immediata. Dopo aver terminato la procedura di induzione shock, gli animali possono essere utilizzati per vari interventi terapeutici.

6. Fine dell'esperimento e dell'eutanasia

  1. Iniettare 0,5 mg di fentanil nella linea venosa centrale e attendere 5 min.
  2. Iniettare 200 mg di propofol nella linea venosa centrale ed eutanasia l'animale con 40 mmol di cloruro di potassio.

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Representative Results

Dopo aver avviato l'induzione dello shock, è possibile registrare un breve periodo di compensazione. Con la rimozione del sangue in corso, il suddetto decompenso cardio-circolatorio, monitorato da una significativa diminuzione di crSO2, l'indice cardiaco, l'indice intratocico del volume del sangue e l'indice di volume globale di fine-diastolico (Figura2 , si verifica la figura 3e la figura 4. Inoltre, la tachicardia significativa e una diminuzione della pressione arteriosa sono osservate come manifestazioni comuni di shock emorragico (Figura 2). La variazione del volume della corsa aumenta in modo significativo (Figura 3). Il contenuto di acqua polmonare extravascolare e la resistenza vascolare sistemica sono di solito inalterati (Figura 3). Dopo aver terminato il prelievo di sangue (28 x 2 mL-kg -1),i valori emodinamici rimangono su un livello criticamente basso. Parallelamente, crSO2 scende anche in modo significativo. Questi sensori non iniziano regolarmente sullo stesso livello, ma il menu a discesa percentuale è paragonabile. La figura 4 mostra una registrazione rappresentativa di un animale. Il contenuto di emoglobina e l'ematocrito non diminuiscono direttamente nel processo, ma i livelli di lattato aumentano e la saturazione di ossigeno venosa centrale diminuisce (Figura 5).

Figure 1
Figura 1: Grafico flow sperimentale. La linea di base viene impostata dopo la preparazione e una stabilizzazione di 30 min. L'ammortizzatore è indotto per 30 min. I parametri di uscita cardiaca del contorno a impulsi e l'ossigenazione regionale cerebrale vengono misurati durante l'intero esperimento. I tempi di misurazione sono dì come Preparazione, Linea di basee Shock.

Figure 2
Figura 2 : Sviluppo dell'emodinamica durante lo shock emorragico. Gli effetti nel tempo vengono analizzati da ANOVA e dal metodo post hoc Student-Newman-Keuls. # p < 0,05 alla linea di base. I dati sono presentati come media e deviazione standard. (A) La frequenza cardiaca (B) media pressione arteriosa, e (C) pressione venosa centrale sono notevolmente influenzati in questo modello. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3 : Sviluppo dell'uscita cardiaca del contorno dell'impulso e dei parametri derivati dalla termodiuzione durante lo shock emorragico. Gli effetti nel tempo vengono analizzati da ANOVA e dal metodo post hoc Student-Newman-Keuls. # p < 0,05 alla linea di base. I dati sono presentati come media e deviazione standard. (A) L'indice cardiaco diminuisce, (B) Aumenta la variazione del volume dell'ictus, (D) indice del volume del sangue intratocico e (E) diminuzione globale dell'indice di volume della diastolica finale, (C) indice di resistenza vascolare sistemica e (F) ) l'indice extravascolare dell'acqua polmonare rimane inalterato. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4 : crSO2 diagramma di flusso durante lo shock emorragico in un animale rappresentativo. Il pannello di sinistra mostra una presentazione schematica del crSO2 durante lo shock emorragico. Il pannello di destra mostra la visualizzazione del sistema NIRS. crSO2 si rompe significativamente attraverso l'induzione dello shock e rimane a un livello basso dopo la fine del ritiro del sangue.

Figure 5
Figura 5 : Sviluppo di parametri ematologici durante lo shock emorragico. Gli effetti nel tempo vengono analizzati da ANOVA e dal metodo post hoc Student-Newman-Keuls. # p < 0,05 alla linea di base. I dati sono presentati come media e deviazione standard. (A) L'esemoglobina e la (D) l'eccesso di base rimangono inalterati, (C) il livello del lattato aumenta in modo significativo, (B) diminuisce la saturazione centrale di ossigeno venoso. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Discussion

Il protocollo descrive un metodo per indurre lo shock emorragico attraverso sanguinamento arterioso controllato nei suini che è guidato dall'emodinamica sistemica, nonché da deficit cerebrale di microcircolo. Le condizioni d'urto sono state raggiunte da un prelievo di sangue calcolato di 25-35 kgL -1 e confermate dal citato composto di parametri surrogati che indicano un notevole insufficienza cardio-circolatorio. Se non trattata, questa procedura è stata letale entro 2 h nel 66% degli animali, il che sottolinea la gravità e la riproducibilità del modello. Un'adeguata rianimazione dei fluidi, d'altra parte, ha ristabilizzato la circolazione e approvato la pacia per imitare uno scenario clinico8. Tuttavia, una minore perdita di sangue non può portare all'instabilità emodinamica che ha colpito anche la crSO2 che ha portato a un fallimento sperimentale. La quantità di sangue rimosso deve essere adattata al peso corporeo dell'animale, che corrispondeva al volume totale del sangue8.

Questo metodo consente agli scienziati di esaminare diversi aspetti di questa condizione pericolosa per la vita e apre l'opportunità di studiare una vasta gamma di interventi terapeutici in uno scenario pseudoclinico. In questo contesto, è importante notare che durante lo shock emorragico manifesto la macrocircolazione da sola difficilmente indica una microcircolazione intatta o alterata e l'apporto di ossigeno dell'organo7. Il vantaggio della procedura sta nella sua semplice progettazione e usabilità. Il trasferimento ad altri mammiferi di medie dimensioni sembra semplice, anche se specie diverse possono presentare sfide specifiche. Il design offre un'elevata flessibilità in quanto diversi livelli di compromissione cardio-circolatoria possono essere facilmente scelti titrating le variabili degli effetti. La combinazione con NIRS fornisce informazioni sull'apporto di ossigeno microcircolatorio altrimenti non riconosciuto durante lo shock emorragico.

Alcuni dei passaggi critici del modello devono essere evidenziati e richiedono attenzione. Un'adeguata sedazione prima del trasporto è essenziale per evitare lo stress che potrebbe complicare la manipolazione degli animali e falsificare i risultati con il rilascio di catecholamina endogenica. Il muso di porcina, con la sua lunga cavità orofreneale, complica l'intubazione e rende ragionevole l'assistenza di una seconda persona. Regolarmente, l'epiglottide si attacca al palato e deve essere mobilitata con la punta del tubo. La parte più stretta delle vie aeree non è a livello delle corde vocali ma subglottico, come nei pazienti pediatrici23. Questi aspetti rendono essenziale un adeguato rilassamento muscolare perché l'intubazione è facilitata. La cateterizzazione della nave a ultrasuoni è preferibile, anche se l'accesso chirurgico può essere utilizzato anche in modo riproducibile. La tecnica minimamente invasiva richiede un allenamento ed esperienza speciale, ma può ridurre al minimo sanguinamento incontrollato, danni ai tessuti, tassi di complicanza, tempo di accesso e dolore24. L'induzione dello shock emorragico stesso sembra essere molto semplice, ma l'utente dovrebbe essere consapevole di diverse insidie. È importante ridurre la velocità di rimozione del sangue per riconoscere l'instabilità emodinamica. La rimozione arteriosa è efficiente, ma quando viene eseguita troppo velocemente, può portare a un fallimento cardio-circolatorio e sperimentale non pianificato. Il calcolo del volume approssimativo di estrazione aiuta a gestire la rimozione ed evita livelli cardio-circolatori criticamente bassi25,26,27. Altri protocolli pubblicati variano in termini di insufficienza emodinamica mirata, quantità di volume di sangue rimosso, e periodo di ritiro del sangue. Il vascello punteggiato può differire anche27,28.

NIRS consente misurazioni in tempo reale del crSO2 Il nome del sistema. In diverse contestazioni cliniche, questo metodo è stato utilizzato per riconoscere una compromissione dell'apporto di ossigeno cerebrale: in particolare durante la chirurgia cardiaca e vascolare maggiore, il NIRS rappresenta uno strumento prezioso. I parametri derivati dalla NIRS possono prevedere un peggior a0>esito neurologico e la sopravvivenza del paziente causati da ossigenazione dei tessuti insufficienti29 del 22 221. È interessante notare che il livello di lattato intracerebrale diminuisce in correlazione con i valori NIRS. Gli studi hanno dimostrato che durante il lattato di sollecitazione ossidativa può essere utilizzato come fonte di pirattato, e il livello di lattato intracranico diminuisce10 del sistema. Questi risultati e misurazioni non sono presi in considerazione in questa descrizione di base del modello. Cambiamenti di pressione arteriosa media che influenzano la perfusione cerebrale, PaO2 Il nome del sistemaPaco2 Il nome del sistemao l'emoglobina influisce direttamente sul crSO derivato dalla NIRS2 Il nome del sistema30 milio,31 Milia. La NIRS ha un valore prognostico nei pazienti affetti da shock emorragico e instabilità emodinamica, nonché32 Milia risse,33 Mi lasa,34 Mi lasa,35 Mi lasa,36 Mi lasa,37 Mi lasa' di,38 Mi lasa,39 mila: l'altro. Tuttavia, è necessario notare diverse limitazioni e svantaggi. Il tessuto extracranico sotto i sensori, come la pelle, i muscoli e il grasso, può influenzare le misurazioni e può portare a falsi risultati negativi. La risoluzione spaziale è bassa e la profondità di penetrazione è limitata32 Milia risse,33 Mi lasa,34 Mi lasa,40 anni (,41 del sistema,42 o più,43 (di cine). Il metodo non distingue tra sangue arterioso e sangue venoso, né tra la dossione di ossigeno e la domanda41 del sistema,44 (di sistema),45 anni. Il dispositivo è principalmente approvato per l'applicazione umana. I sensori utilizzati sono progettati per adulti umani. Esistono sensori più piccoli per bambini e neonati, ma questi non erano disponibili per questo protocollo. Nei suini, la tecnica è ampiamente accettata, e crSO2 Il nome del sistemacorrela con una pressione parziale di ossigeno, elettroencefalografia quantitativa e saturazione di ossigeno venoso cerebrale46 per quanto,47 o. Diversi dispositivi misurano direttamente la pressione parziale dell'ossigeno nel tessuto cerebrale. A questo scopo, le sonde devono essere inserite chirurgicamente nel cervello. Ciò consente misurazioni inalterate nella rispettiva regione di interesse ed evita disturbi del tessuto non cerebrale circostante. Questo approccio è altamente invasivo e piuttosto adatto a scenari speciali come le procedure neurochirurgiche48 (di sistema),49 del sistema di,50 anni,51 Del sistema :. L'uso di modelli di suini per simulare i patologi umani è un approccio molto comune11 Del sistema di,12 mila,13 del sistema,15 Mi lasa del sistema. Il vantaggio risiede nella comparabilità fisiologica tra entrambe le specie. Gli esperimenti che simulano condizioni cliniche potenzialmente letali richiedono competenze fondamentali nella medicina intensiva e nell'anestesia, ma anche in caratteristiche specifiche correlate alle specie. Ciò consente di imitare scenari clinici in modo realistico per il test traslazionale di nuovi dispositivi o regimi terapeutici sulla soglia dell'applicazione clinica8 (IN vio,52 (di cinità). Tuttavia, dobbiamo essere consapevoli del fatto che le conclusioni immediate o immediate relative all'applicazione clinica difficilmente possono essere tratte da modelli sperimentali. Alcune differenze e limitazioni rilevanti devono essere notate: per quanto riguarda lo shock o l'emorragia, il sistema di coagulazione dei suini sembra essere più efficace e il contenuto di emoglobina è significativamente più basso. Inoltre, i livelli di plasma di lattato e succino differiscono53 del sistema :. Il sangue di suine è costituito da un sistema di gruppo sanguigno "A0", rispetto al sistema umano "AB0"54 (d'ili). Alcuni studi discutono se la splenectomia deve essere eseguita per escludere l'insorgenza di autotrasfusione intrinseca nei modelli di shock di suini. D'altra parte, durante la splenectomia, si verificano stress ossidativo, dolore e stimolazione simpatica, e la procedura è associata a reazioni di autotrasfusione da sola. Per questi motivi, la splenectomia non è raccomandata55 (di cinità",56 del sistema. L'uso di dispositivi clinicamente approvati ha alcune fonti sistemiche di errore. Il sistema PiCCO richiede il calcolo della superficie corporea, che differisce tra i suini e gli esseri umani. Ciò può causare un errore sistemico, ma la capacità di tendenza del dispositivo non sarà influenzata. Altri metodi di misurazione dell'uscita cardiaca, come l'ecocardiografia o un catetere arterioso polmonare, possono essere discussi in questo ambiente.

In conclusione, questo protocollo presenta un modello di shock emorragico standardizzato avviato da astinenza del sangue arterioso e controllato da un monitoraggio emodinamico esteso, così come crSO2. Rispetto a modelli simili che si concentrano principalmente su volumi di rimozione predefiniti per l'induzione degli urti, questo approccio evidenzia una titolazione attraverso il conseguente fallimento della macro e microcircolazione.

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Disclosures

Il dispositivo NIRS è stato fornito incondizionatamente da Medtronic PLC, USA, per scopi di ricerca sperimentale. Andreas Garcia-Bardon ed Erik K. Hartmann hanno ricevuto l'istruttore honoraria per corsi di formazione medica presso Medtronic PLC. Nessuno degli autori denuncia conflitti di interesse finanziari o di altro tipo.

Acknowledgments

Gli autori vogliono ringraziare Dagmar Dirvonskis per il suo eccellente supporto tecnico.

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 

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Medicina Numero 147 Shock emorragico spettroscopia vicino infrarosso ossigenazione cerebrale ritiro del sangue maiale modello animale
Induzione da shock emorragico standardizzato guidato da ossimetria cerebrale e monitoraggio emodinamico esteso esteso nei suini
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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).

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