استنفاد السطحي جنبا إلى جنب مع نتائج التهوية الضارة في نموذج قابل للاستنساخ من متلازمة الضائقة التنفسية الحادة (ARDS)

Summary

مزيج من الاغتسال السطحي باستخدام 0.9٪ ملحية (35 مل / كجم وزن الجسم، 37 درجة مئوية) والتهوية عالية حجم المد والجزر مع انخفاض PEEP للتسبب في إصابة الرئة المستحثة جهاز التنفس الصناعي المعتدل (VILI) يؤدي إلى متلازمة الضائقة التنفسية الحادة التجريبية (ARDS). توفر هذه الطريقة نموذجا لإصابة الرئة مع إمكانية تجنيد منخفضة / محدودة لدراسة تأثير استراتيجيات التهوية المختلفة لفترات طويلة.

Abstract

توجد نماذج حيوانية مختلفة لدراسة الميكانيكا المرضية المعقدة لمتلازمة الضائقة التنفسية الحادة (ARDS). وتشمل هذه النماذج ضخ الشرايين النابضة من حمض الأوليك، ضخ السموم الداخلية أو البكتيريا، وربط القنوات المركزية وثقب، ونماذج الالتهاب الرئوي المختلفة، ونماذج نقص التروية الرئة / reperfusion، وبطبيعة الحال، نماذج استنفاد السطحي، من بين أمور أخرى. ينتج استنفاد السطح تدهورا سريعا وقابلا للاستنساخ لتبادل الغاز الرئوي والديناميكا الدموية ويمكن تحريضه في الخنازير المخدرة باستخدام حمم الرئة المتكررة مع 0.9٪ ملحية (35 مل / كجم وزن الجسم ، 37 درجة مئوية). يدعم نموذج الاستنفاد السطحي التحقيقات مع المراقبة التنفسية والديناميكية الدموية القياسية مع الأجهزة المطبقة سريريا. ولكن النموذج يعاني من إمكانية تجنيد عالية نسبيا والتهوية مع ارتفاع ضغط مجرى الهواء يمكن أن تقلل على الفور من شدة الإصابة عن طريق إعادة فتح مناطق الرئة atelectatic. وبالتالي، فإن هذا النموذج غير مناسب للتحقيقات في أنظمة التنفس الصناعي التي تستخدم ضغط مجرى الهواء العالي. مزيج من استنفاد السطحي والتهوية الضارة مع ارتفاع حجم المد والجزر / انخفاض الضغط الإيجابي في نهاية الانتهاء (التلفزيون عالية / زقزقة منخفضة) للتسبب في إصابة الرئة الناجمة عن جهاز التنفس الصناعي (VILI) سوف يقلل من تجنيد إصابة الرئة الناتجة. يتم الحفاظ على مزايا الحث في الوقت المناسب وإمكانية إجراء البحوث التجريبية في بيئة مماثلة لوحدة العناية المركزة.

Introduction

لا تزال وفيات متلازمة الضائقة التنفسية الحادة (ARDS) مرتفعة مع قيم أعلى من 40٪ 1 على^الرغم من الأبحاث المكثفة منذ وصفها الأول من قبل Ashbough و Petty في عام 1967². وبطبيعة الحال، فإن التحقيق في النهج العلاجية الجديدة محدود في العيادة بسبب المخاوف الأخلاقية وعدم توحيد الأمراض الكامنة، والظروف المحيطة، والأدوية المشتركة، في حين أن النماذج الحيوانية تمكن من إجراء بحوث منهجية في ظل ظروف موحدة.

وهكذا، تم تحريض ARDS التجريبية إما في الحيوانات الكبيرة (مثل الخنازير) أو الحيوانات الصغيرة (على سبيل المثال، القوارض) باستخدام أساليب مختلفة مثل ضخ الشرايين النابضة من حمض الأوليك، عن طريق الوريد (أي) ضخ البكتيريا والسموم الداخلية، أو ربط ال cecal وثقب (CLP) نماذج تسبب ARDS الناجم عن الإنتان. وبالإضافة إلى ذلك، تستخدم إصابات الرئة المباشرة الناجمة عن الحروق واستنشاق الدخان أو نقص التروية الرئة / reperfusion (I / R)³. نموذج واحد يستخدم بشكل متكرر من إصابة الرئة المباشرة هو استنفاد السطحي مع حمى الرئة كما وصفها لأول مرة من قبل Lachmann وآخرون في الخنازير غينيا⁴.

استنفاد السطحي هو طريقة استنساخ عالية أن النتائج بسرعة في التنازلات في تبادل الغاز والديناميكا الدموية⁵. ميزة رئيسية هي إمكانية تطبيق استنفاد السطحي في الأنواع الكبيرة التي تمكن من دعم البحوث مع أجهزة التنفس الصناعي الميكانيكية المستخدمة سريريا، والقسطرة، والشاشات. ومع ذلك ، فإن العيب الرئيسي لنموذج الاستنفاد السطحي هو التوظيف الفوري لمناطق الرئة الأبتلكتاتية كلما تم تطبيق ضغوط مجرى الهواء العالية أو مناورات التوظيف ، مثل تحديد المواقع المعرضة. وبالتالي، فإن النموذج غير مناسب للتحقيق، على سبيل المثال، التهوية الآلية مع مستويات PEEP عالية لفترات طويلة⁶. وصف يوشيدا وآخرون مزيجا من استنفاد السطح والتهوية مع ضغوط مجرى الهواء الملهم عالية للحث على ARDS^{التجريبية 7}، ولكن نموذجها يتطلب صيانة مفصلة للضغط الجزئي للأوكسجين (P_AO₂₎في ممر محدد مسبقا عن طريق أخذ عينات متكررة من غاز الدم وتعديل ضغط القيادة وفقا لجدول انزلاقي من الضغط الملهم و PEEP.

بشكل عام ، يمكن أن يؤدي النموذج مع تهوية ضارة عدوانية بشكل مفرط أو تعديل شاق ومتكرر لنظام التهوية إلى تلف هيكلي في الرئتين ، وهو شديد للغاية ويؤدي إلى فشل الأعضاء المتعددة اللاحقة. وهكذا، توفر هذه المقالة وصفا مفصلا لنموذج ممكن بسهولة من استنفاد السطحي بالإضافة إلى التهوية الضارة مع التلفزيون عالية / زقزقة منخفضة لتحريض ARDS التجريبية، والتي تدعم البحوث مع معلمات التهوية المستخدمة سريريا لفترات طويلة.

Protocol

أجريت التجارب في قسم الطب التجريبي، شاريتيه - الطب الجامعي، برلين، ألمانيا (معتمدة وفقا ل EN DIN ISO 9001:2000) ووافقت عليها السلطات الاتحادية لأبحاث الحيوانات في برلين، ألمانيا، قبل التجارب (G0229/18). وقد استخدمت مبادئ الرعاية المختبرية للحيوانات في جميع التجارب وهي تتفق مع المبادئ التوجيهية للجمعية الأوروبية والألمانية لعلوم الحيوان المختبرية.

1. المختبر ورعاية الحيوان

1. إجراء جميع التجارب في الخنازير الذكور تخدير عميق (الألمانية لاندرايس × الأبيض الكبير) من 3-4 أشهر من العمر مع وزن الجسم (bw) من 30-40 كجم.

2. التخدير، التنبيب، والتهوية الميكانيكية

1. لا توفر الطعام الجاف لمدة 12 ساعة قبل التخدير لتجنب معدة كاملة من الخنازير. السماح بحرية الحصول على الماء والقش / القش لتقليل التوتر.
2. Premedicate مع حقن العضلي من مزيج من azaperone (3 ملغ / كغ bw) ، الأتروبين (0.03 ملغ / كجم bw) ، الكيتامين (25 ملغ / كجم bw) ، وxylazine (3.5 ملغ / كجم bw) في عضلات الرقبة للخنزير ، في حين لا تزال الحيوانات محفوظة في منشأة الإسكان لتقليل الإجهاد.
   ملاحظة: التدريب اليومي على مداعبة عنق الحيوان أثناء إطعام بضعة مكعبات سكر قبل التجربة وتطبيق الحقن أثناء تغذية مكعبات السكر بطريقة مدربة سيسهل التطبيب المسبق السلس ويقلل من الإجهاد بشكل أكبر.
   1. ضع الحيوان على نقالة وقم بتغطية العينين بقطعة قماش للنقل بمجرد الوصول إلى مستوى كاف من التخدير.
   2. نقل الخنزير إلى المسرح الجراحي وضمان التنفس التلقائي دائما كافية.
   3. خذ أسطوانة أكسجين وأنابيب مناسبة وقناع لتوفير الأكسجين التكميلي أثناء نقل الخنازير ، إذا لم تكن مرافق الإسكان مجاورة للمختبر.
   4. ضع الخنزير في موضعه المعرض وpreoxygenate بقناع يناسب خطم الحيوان باستخدام تدفق عال من الأكسجين (على سبيل المثال، 10 لتر/دقيقة).
3. استخدم قسطرة الوريد المحيطي (عادة 18 أو 20 غرام) للحصول على وصول وريدي. ضع قسطرة الوريد المحيطي في أحد أوردة الأذن بعد إجراء المسح لأسفل مع مقايضات الكحول.
   1. بدء ضخ مع محلول كريستالويد متوازن وضمان الموضع الصحيح للقسطرة لضخ لاحق من التخدير.
   2. غرس 500 مل من محلول كريستالويد متوازن مثل bolus i.v. يليه ضخ مستمر من 4 مل / كجم / ساعة لدعم السوائل.
   3. ابدأ بمراقبة تشبع الأكسجين المحيطي (SpO₂₎عن طريق تأمين مستشعر SpO₂في إحدى الأذنين أو الذيل.
4. حث التخدير عن طريق حقن البروبوفول (حوالي 5-10 ملغ / كغ - الجرعة الدقيقة تعتمد على تأثير التطبيب المسبق وتختلف من إلى حيوان) للتنبيب الأوروتراخي.
   ملاحظة: الحقن المسبق لشبائه الأفيون سيسهل التنبيب أكثر ولكنه يتطلب خبرة واسعة لتجنب انقطاع النفس المبكر للحيوان. حقن 100 ميكروغرام من الفنتانيل (سيترات الفنتانيل, 100 ميكروغرام / مل) قد تتكرر حتى يتباطأ معدل التنفس العفوي إلى حوالي 20/min قبل حقن البروبفول.
5. ينبيب الحيوان بأنبوب رغامى مكبل (7.5 - 8.0 مم معرف) ومنظار حنجرة مصمم للحيوانات الكبيرة (شفرة مستقيمة طولها حوالي 25 سم).
   ملاحظة: التنبيب هو أسهل في موقف عرضة كما هو موضح بالتفصيل من قبل Theisen^{وآخرون.}
   1. تحقق من وضع أنبوب القصبة الهوائية عن طريق مراقبة الشكل الموجي النموذجي ل CO₂ أثناء انتهاء الصلاحية على جهاز مراقبة CO₂(capnograph).
   2. استخدام auscultation للتحقق من وجود أصوات التنفس الثنائية على قدم المساواة.
      ملاحظة: يمكن تهوية الخنازير ميكانيكيا مع الضغط اليدوي للقفص الصدري من كلا الجانبين مع تزويد الأكسجين بتدفق مرتفع في حالة فشل أو تأخر التنبيب.
6. تعيين جزء من الأكسجين مستوحاة (F_IO₂) إلى 1.0، تردد الجهاز التنفسي إلى 15-20/min، حجم المد والجزر إلى 8-9 مل / كجم bw، إلهام لنسبة انتهاء الصلاحية (I:E) إلى 1:1.5، وتطبيق ضغط نهاية منتهية الصلاحية إيجابية (PEEP) من 5 سمH₂O لبدء التهوية الميكانيكية. ضبط الإعدادات لاستهداف الضغط الجزئي المنتهي لثاني أكسيد الكربون (P_وCO₂₎من 35-40 مم زئبق وSPO₂ فوق 95٪.
   1. استخدام ضخ مستمر أي v. من ثيوبينتون (20 ملغ / كغ / ساعة) والفنتانيل (7 ميكروغرام / كغ / ساعة) للحفاظ على التخدير.
      ملاحظة: قد تختلف الجرعة اللازمة من إلى وبين الإعدادات التجريبية. من الضروري الحفاظ على عمق كاف من التخدير أثناء التجربة لرعاية الحيوان وأسباب علمية.
   2. مراقبة الحيوان عن كثب لردود الفعل الإجهاد / الألم (مثل زيادة في معدل ضربات القلب، وضغط الدم، أو معدل التنفس) أثناء الأجهزة.
      ملاحظة: يجب أن تكون الأجهزة ممكنة دون إعطاء مرخي العضلات إذا كان عمق التخدير كافيا.
   3. إعطاء مرخي العضلات، على سبيل المثال، بروميد بانكورونيوم (0.15 ملغم/كغ bw i.v. bolus، يليه ضخ مستمر من 0.15 ملغم/كغ bw/h أو حقن بولوس متكررة)، إذا كان استرخاء العضلات ضروريا للتجربة (على سبيل المثال، قبل استنفاد السطحي، قبل قياسات الامتثال الرئوي الضارة للفتح).
7. تقنيات الأجهزة
   1. تحويل الحيوان إلى موقف supine.
   2. تأمين أنبوب القصبة الهوائية وخط i.v. أثناء تحويل الحيوان.
   3. تراجع الساقين باستخدام الضمادات لتمتد الجلد فوق مواقع شق المخطط لها.
   4. تعقيم مناطق العمليات بمطهر الجلد المناسب مثل الكحول واليود 1٪ محلول.
8. يمكن أن يزل الوريد الوداجي الخارجي بقسطرة وريدية مركزية ، بالإضافة إلى إدخال غمد مقدم القسطرة الشريانية الرئوية (PAC) في نفس السياق.
   1. إجراء شق الجلد 10 سم على الخط الذي يربط الفك السفلي والقص (الجانب الأيسر أو الأيمن ممكن).
   2. دائما إعادة تقييم عمق التخدير وضبط الجرعة, إذا لزم الأمر.
   3. فصل الأنسجة تحت الجلد وخلد مع ملقط الأنسجة ومقص الجراحية حتى brachiocephalic والعضلات القصية مرئية.
   4. استمر في إجراء قطع حاد لفصل اللفافة بين العضلات حتى يظهر الوريد الوداجي الخارجي.
   5. استخدم تقنية Seldinger⁹ لتكشير الوريد الوداجي الخارجي مع القسطرة الوريدية المركزية ومغمد المقدم لإدخاله لاحقا في PAC.
      ملاحظة: لا توسع الوريد مع موسع كما يتم في حالة وجود نهج عن طريق الجلد. هذا من شأنه أن يمزق الوريد. أغلق مع الغرز القياسية. أحجام غمد تعتمد على حجم PAC المختار. عادة ما يستخدم غمد مقدم 6F (طول 10 سم) و5F PAC بطول 75 سم في الخنازير بوزن 30-40 كجم من الجسم.
9. كانول الشريان الفخذي لرصد ضغط الدم الغازية.
   1. تحديد أضعاف بين gracilis والعضلات سارتوريوس من الساق الخلفية (اليسار أو اليمين ممكن) لوضع خط الشريان.
      ملاحظة: يجب أن يكون نبض الشريان الفخذي واضحا بسهولة.
   2. Cannulate الشريان عن طريق الجلد مع تقنية Seldinger⁹.
   3. استخدم نهجا مباشرا إذا لم يكن الشريان مخفقا بسهولة.
      1. قطع من خلال الجلد مع شق 5 سم طويلة وفصل الأنسجة تحت الجلد مع ملقط الأنسجة ومقص الجراحية.
      2. استخدم إجراء قطع حاد يفصل اللفافة بين العضلات إلى مستوى الشريان الفخذي.
         ملاحظة :D لا يجرح الأوعية الصابينية عن طريق إجراء خفض الجمجمة منها.
      3. حلقة رباط حول الشريان الفخذي بحيث يمكن إغلاق الوعاء في حالة النزيف في موقع ثقب. تجنب هذه الخطوة كلما كان ذلك ممكنا، لأنها تعرض للخطر تدفق الدم إلى الساق الخلفية.
      4. Cannulate الشريان مع تقنية Seldinger⁹.
10. معايرة المحولات ضد الغلاف الجوي (صفر) وإما 200 ملم زئبق (خط الشريان) أو 50 ملم زئبق (الخط الوريدي المركزي) وربطها قسطرة الشريان والخط الوريدي المركزي لبدء الرصد.
    1. ضع محولات الضغط حوالي نصف ارتفاع الصدر في الموضع المقدر للذين الأيمن.
11. إجراء شق صغير (4-5 سم) قطع من خلال الجلد فوق المثانة ل كاثرة المثانة البولية.
    1. فصل الأنسجة تحت الجلد باستخدام أدوات حادة.
    2. ضع خياطة سلسلة محفظة (قطرها 1-2 سم) في جدار المثانة.
       ملاحظة: يجب أن لا تخترق الغرز جميع طبقات جدار المثانة ، مما يؤدي إلى فقدان البول من خلال الثقوب.
    3. إجراء شق صغير في منتصف خياطة وإدخال القسطرة البولية.
    4. على الفور، منع البالون مع 10 مل من الماء المقطر وسحب القسطرة نحو جدار المثانة حتى يشعر مقاومة الضوء.
    5. أغلق خياطة سلسلة المحفظة حول القسطرة. أغلق الجلد باستخدام الغرز القياسية.

3. إدخال قسطرة الشريان الرئوي (PAC)

1. تحقق من سرعة البالون من PAC مع 0.5-1 مل من الهواء اعتمادا على حجم القسطرة وتفريغ البالون مرة أخرى.
2. ربط PAC إلى نظام محول الضغط ومعايرة محول ضد الغلاف الجوي (صفر) و 100 ملم زئبق.
3. أدخل PAC من خلال غمد مقدم مع بالون مفرغ ل10-15 سم (اعتمادا على طول غمد).
   1. تضخيم البالون بعد أن ترك غمد وتقدم PAC كذلك أثناء رصد الضغط وأشكال الموجة النموذجية على رصد الضغط.
   2. دفع PAC إلى الأمام في حين أن الأشكال الموجية نموذجية من الأذين الأيمن، البطين الأيمن، والشريان الرئوي تظهر والتوقف عن التقدم PAC عندما ينظر إلى ضغط إسفين الشعرية الرئوية (PCWP) الموجي.
   3. سجل PCWP عند انتهاء الصلاحية ثم قم بتغفير البالون (انظر الشكل 1 للمنحنيات المعنية).
      ملاحظة: بعد انكماش البالون، يجب أن يختفي الشكل الموجي PCWP، ويجب أن يكون شكل موجة الضغط الشرياني الرئوي مرئيا. إذا تعذر رؤية شكل موجة ضغط الشريان الرئوي، فمن المرجح أن يتم إدخال القسطرة بعيدا جدا في الشريان الرئوي وقد وصلت إلى وضع الإسفين التلقائي. وهذا يؤدي إلى انسداد دائم للوعاء الرئوي ويجب تصحيحه عن طريق سحب القسطرة مرة أخرى حتى يظهر شكل موجة ضغط الشريان الرئوي مرة أخرى وبالتالي تجنب المضاعفات ، على سبيل المثال ، تمزق الأوعية الرئوية¹⁰. غالبا ما يتم تقدم القسطرة PAC بطريق الخطأ في عروق الكبد عن طريق الوريد التجويف السفلي في الخنازير. وهكذا، إذا لم يتم الوصول إلى إشارة ضغط البطين الأيمن بعد حوالي 30 -50 سم، سحب القسطرة مرة أخرى والبدء من جديد.

4. تقنية توليد الحرارة الشريان الرئوي لقياسات الديناميكا الدموية

1. قياس الناتج القلبي (CO) مع تقنية توليد الحرارة¹¹.
   1. ربط thermistor وتدفق من خلال السكن إلى التجويف كل من PAC.
   2. بعد ذلك، قم بتوصيل الشاشة الديناميكية الدموية بمنفذ درجة حرارة النزال في PAC (الغطاء الأحمر).
   3. ضبط جهاز العرض الهموديناميكي إلى الوضع اللازم للتعويض عن حجم القسطرة وطول القسطرة وحجم الحقن ودرجة حرارة المحلول الملحي المحقون.
   4. حقن الحجم المناسب من 0.9٪ المالحة في أسرع وقت ممكن (عادة 5 أو 10 مل من 0.9٪ المالحة مع درجة حرارة 4 درجة مئوية).
   5. انتظر حتى يتم الانتهاء من القياس.
2. تعشية خمسة قياسات في تعاقب سريع على الدورة التنفسية للجهاز التنفسى.
   1. احذف القيم الأعلى والأدنى واستخدم القيم الثلاث المتبقية لحساب المتوسط.
   2. لاحظ أن هذه القيمة المتوسطة هي الناتج القلبي.
   3. قياس PCWP بعد ذلك عن طريق تضخيم بالون القسطرة، وتفريغه بعد القياس.
   4. استخدم متوسط ضغط الشرايين (MAP) وضغط الشرايين الرئوية (PAP) والضغط الوريدي المركزي (CVP) وPCWP و CO لجميع الحسابات الديناميكية الدموية الأخرى.
      ملاحظة: حجم المالحة وكذلك درجة الحرارة يجب أن تدخل في الشاشة قبل القياسات. يجب الاحتفاظ بالمحلول الملحي الطبيعي في نفس درجة الحرارة (عادة <5 درجة مئوية) للقياسات الصحيحة. يجب إدخال حجم وطول القسطرة أيضا. تتطلب بعض الشاشات إدخال عامل تصحيح.
   5. للدراسات التي تنطوي على قياسات دقيقة لتوازن المنحل بالكهرباء، استخدم محلول الجلوكوز بنسبة 5٪ بدلا من 0.9٪ ملحي.
3. تأكد من تسجيل كافة المعلمات. خذ عينات الدم الوريدية الشريانية والمختلطة المتزامنة قبل أو بعد قياسات ثاني أكسيد الكربون بقليل لتمكين حساب التحويلة من اليمين إلى اليسار داخل الرئة.
   1. سجل جميع الإعدادات والقياسات التنفسية اللازمة لإكمال مجموعة البيانات، مثل الذروة والهضبة وضغط الانتهاء.
      ملاحظة: قد يتطلب تحريض التخدير والتنبيب والأجهزة الكاملة 1.5 ساعة اعتمادا على تجربة وعدد المحققين.

5. استنفاد السطحي

1. تهوية الحيوان مع F_IO₂ من 1.0.
   1. فصل الحيوان عن جهاز التنفس الصناعي.
2. ملء الرئتين مع ما قبل الحرب 0.9٪ المالحة (37 درجة مئوية، 35 مل / كغ) مع قمع متصل أنبوب القصبة الهوائية.
   1. لهذا، رفع القمع حوالي 1 متر فوق الحيوان.
      ملاحظة: سيخصص الضغط الهيدروستاتيكي المحلول الملحي في جميع الأقسام الرئوية.
   2. توقف عن التعبئة فورا عندما ينخفض معدل ال MAP إلى أقل من <50 مم زئبق.
3. خفض القمع إلى مستوى الأرض لتصريف السائل lavage. إعادة توصيل الحيوان بجهاز التنفس الصناعي للأوكسجين.
4. انتظر حتى يتعافى الحيوان وكرر المرحاض في أقرب وقت ممكن، إذا لزم الأمر.
   ملاحظة: يتم تعريف ضرورة زيادة lavage بواسطة P_نسبةO₂/F_IO_2.
   1. خذ عينة من غاز الدم الشرياني بعد 5 دقائق بعد كل مرحاض.
   2. كرر lavages حتى P_AO₂/ F_IO_{2 نسبة} (مؤشر هورويتز) يقلل أقل من 100 ملم زئبق لمدة 5 دقائق على الأقل في F_IO₂ 1.0 و PEEP > 5 cmH₂O.
      ملاحظة: يجب تعديل معدل التنفس خلال فترة المراحيض للحفاظ على درجة الحموضة الشريانية فوق 7.25 من أجل منع التخلص من العوض الدموي.
5. كن على علم بأن هذا النموذج الحيواني يستند إلى مزيج من استنفاد السطحي وVILI.
   ملاحظة: سيتم إيقاف lavages بعد P_AO₂/ F_IO_{2 نسبة} لا تزال أقل من 100 لمدة 5 دقائق لا بعد 60 دقيقة كما نشرت سابقا لنموذج من الاغتسال السطحي دون VILI⁵.
   1. تبدأ مع التلفزيون عالية / منخفضة زقزقة التهوية بعد_{المستهدفة}P A O₂/ F_IO₂ تم التوصل إليها.
      ملاحظة: وإلا، فإن استنفاد السطحي العدوانية بشكل مفرط جنبا إلى جنب مع VILI سيؤدي إلى فشل الجهاز متعددة والتنازل عن التجربة. تختلف مدة استنفاد السطحي بين الحيوانات، حيث يتم استهداف P_AO₂/F_IO_2. قد يستغرق 45 دقيقة إلى 1.5 ساعة.

6. التهوية الضارة مع ارتفاع حجم المد والجزر / زقزقة منخفضة (التلفزيون عالية / زقزقة منخفضة)

1. احتفظ ب F_IO₂ من 1.0.
2. قم بتعيين جهاز التنفس الصناعي على وضع تهوية مضمون ومضمون للضغط.
3. زيادة عتبة التنبيه لذروة الضغط الملهم إلى 60 mbar.
   ملاحظة: يجب أن يطبق جهاز التنفس الصناعي ضغطا ملهما يصل إلى 60 مبار، ولكن ليس أعلى.
4. خفض معدل التنفس إلى 12/دقيقة وتعيين إلهام لانتهاء (I:E) نسبة إلى 1:1.5 (مما أدى إلى وقت إلهام من 2 ق ووقت انتهاء الصلاحية من 3 ق).
5. زيادة حجم المد والجزر ببطء حتى 17 مل/كغ من الكيلوواط على الأقل 2 دقيقة.
   1. لا تزيد حجم المد والجزر أكثر إذا تم الوصول إلى ضغط إلهامي من 60 mbar.
      ملاحظة: يمكن أن يؤدي الضغط الملهم المحدود إلى حجم المد والجزر الذي يقل عن 17 مل / كجم من وزن الجسم اعتمادا على إصابة الرئة بعد الاغتسال السطحي. قد تؤدي الزيادة المفاجئة في حجم المد والجزر إلى إزالة الصدمة أو التخلص من الإصابة بالهيموديناميك. لذلك، من الأهمية بمكان زيادة أحجام المد والجزر ببطء على مدى عدة دقائق.
6. خفض PEEP إلى 2 mbar.
7. تهوية الحيوان لمدة تصل إلى 2 ساعة (انظر الشكل 2 لإعدادات جهاز التنفس الصناعي ومنحنى التدفق).
   ملاحظة: التهوية مع كميات عالية من المد والجزر سيؤدي إلى الأوكسجين جيدة من الحيوان، ولكن التضخم دوري شبه كاملة والانكماش يؤدي إلى إصابة هيكلية في الرئتين. لا يمكن عكس الضرر الهيكلي مع مناورات التوظيف ، وتحديد المواقع المعرضة ، و PEEP عالية ، الخ. وينبغي التسامح مع الإصابة الناجمة عن ذلك طوال فترة التحقيق. قد تكون هناك حاجة إلى وقت تهوية أقصر للتلفزيون العالي / منخفض PEEP اعتمادا على التجربة التالية ومدة التحقيق.

7. نهاية التجربة والقتل الرحيم

1. تأكد من إجراء جميع قياسات البروتوكول التجريبي ، والذي سيتبع تحريض إصابة الرئة.
2. حقن الفنتانيل (على الأقل 0.5 ملغ) بالإضافة إلى التخدير المستمر والانتظار 5 دقائق على الأقل. حقن ثيوبينتال (على الأقل 1000 ملغ) سرعان ما تليها ما لا يقل عن 60 مليمول من البوتاسيوم باستخدام الخط المركزي.

Representative Results

انخفض P_AO₂/ F_IO_{2 -ratio}أثناء الاغتسال السطحي في جميعالحيوانات (الشكل 3). تسبب نقص الأكزوديوم الناتج، وفرط الكبوة، وداء أتيليكتاس في زيادة ضغط الشريان الرئوي. تفاصيل مراحيض الرئة هي بالفعل وصفها في مكان آخر⁶.

تكرر استنفاد السطحي حتى P_AO₂/ F_IO 2 ظلت_نسبة أقل من 100 ملم زئبق على الرغم من التهوية الميكانيكية مع PEEP من 5 mbar لمدة 5 دقائق على الأقل. بعد ذلك ، بدأت التهوية مع أحجام المد والجزر العالية ، وانخفاض PEEP ، والتضخم / الانكماش الكامل تقريبا لمدة 2 ساعة للتسبب في VILI. وتجدر الإشارة إلى أن معلمات تبادل الغاز (تشبع الأكسجين ، P_aO₂₎يمكن أن تتحسن أثناء التهوية مع كميات عالية من المد والجزر بسبب التوظيف الدوري في حين أن mPAP عادة ما يبقى مرتفعا بسبب الضغوط الداخلية العالية وفرط الكابينيا(الشكل 3B). في المتوسط، التعريفي من التخدير، والأجهزة، واستنفاد السطحي، والتهوية الضارة تتطلب حوالي 5 ساعة اعتمادا على خبرة المحقق وعدد من الحمم المطلوبة لتحقيق المستهدفة P_AO₂/ F_IO_{2 نسبة.}

تم اختبار إمكانية تجنيد الرئتين بعد كل خطوة تجريبية مع مناورة تجنيد (ضغط إلهامي من 50 مبار و PEEP 24 mbar لمدة خمسة أنفاس). تم أخذ عينة غاز الدم الشرياني 5 دقائق بعد مناورة التوظيف في حين بدأت التهوية مع حجم المد والجزر من 6 مل / كجم bw، زقزقة من 15 mbar وF_IO₂ من 1.0. أسفرت هذه المناورة تجنيد في زيادة ملحوظة في الأوكسجين في جميع الحيوانات بعد الاغتسال السطحي(الشكل 3a)،في حين أن 2 ح من التهوية الضارة تقلصت إمكانية تجنيد الرئة فيما يتعلق بتبادل الغاز وmPAP (الشكل 3، الجدول 1). لم تكن إصابة الرئة الناجمة عن البروتوكول عرضة للتجنيد حتى عندما تم إجراء التهوية وفقا لجدول ARDS-Network HIGH PEEP لمدة 3 ساعات بعد مناورة توظيف إضافية.

أظهر التصوير المقطعي الحاسوبي (CT) لأحد الحيوانات أن الرضح في المناطق التابعة للرئة أثناء التهوية مع زقزقة من 6 مبار ، والتي حلت إلى حد كبير عندما تم تصعيد التهوية إلى زقزقة من 15 mbar (الشكل 4) ، في حين أن التعتيم الزجاجي الأرضي الكبير في كل مكان لم يحل. وعلاوة على ذلك، أشارت بعض النتائج المقطعية مثل العتامات الحويصلات إلى تلف هيكلي في الرئتين يقابله فحص الرئتين بعد الوفاة(الشكل 4).

الشكل 1: موضع قسطرة الشريان الرئوي. رسم تخطيطي للقلب، وقسطرة الشريان الرئوي الموضوعة بشكل صحيح (PAC؛ القسطرة الصفراء) وأشكال الموجات ذات الصلة التي يمكن رؤيتها أثناء التقدم في PAC. PCWP يعني ضغط إسفين الشعيرات الدموية الرئوية. يمكن رؤية شكل الموجة PCWP فقط في وضع الإسفين أثناء نفخ البالون. يجب أن يختفي منحنى PCWP ويجب أن يكون منحنى الشريان الرئوي مرئيا إذا تم تفريغ البالون ووضع PAC بشكل صحيح. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: إعدادات جهاز التنفس الصناعي للتهوية الضارة. يتم عرض إعدادات جهاز التنفس الصناعي أثناء التهوية لإثارة إصابة الرئة الناجمة عن جهاز التنفس الصناعي (VILI). حجم المد والجزر يتوافق مع 17 مل / كجم وزن الجسم في الحيوان المعني. ينخفض نمط التدفق إلى صفر تدفق عند انتهاء الصلاحية (النجم الأحمر). يتم الحفاظ على التدفق الصفري لفترة ذات صلة من الدورة التنفسية. وهكذا، يتم تحقيق التضخم الكامل تقريبا والانكماش في الرئتين لتعزيز البارو و atelectrauma. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: الأوكسجين الجهازي وضغط الشريان الرئوي. (أ) النتائج الفردية للضغط الشرياني الجزئي للأوكسجين. (ب) يتم عرض متوسط ضغط الشريان الرئوي لأربعة كقيم تمثيلية لإصابة الرئة المستحثة. لم يتم إجراء اختبار للأهمية الإحصائية بسبب العدد الصغير من الحيوانات (n = 4). تم إجراء مناورة تجنيد بعد كل تدخل (السهام الصفراء) لاختبار قابلية تجنيد النموذج. لاحظ أن P_AO₂ يزيد بعد إصابة الرئة وبعد التوظيف بما لا يقل عن 150 مم زئبق ، ولكن ليس بعد التهوية الضارة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: التصوير المقطعي المحوسب للرئتين. إجراء فحوصات طبوغرافية حاسوبية تمثيلية (CT) لحيوان واحد بعد الاغتسال السطحي والتهوية الميكانيكية ذات أحجام المد والجزر العالية و PEEP المنخفضة للتسبب في إصابة الرئة الناجمة عن جهاز التنفس الصناعي (VILI). تم إجراء عمليات المسح أثناء التهوية بضغط انتهاء صلاحية إيجابي عالي 15 mbar (PEEP 15 mbar) و PEEP منخفض من 6 mbar (PEEP 6 mbar) بحجم مد وجزر 6 مل / كجم وزن الجسم. تظهر الألواح العلوية نفس المنطقة apical من الرئتين. تظهر الألواح السفلية نفس المنطقة من الرئة في ارتفاع القلب. علامات # مناطق الرئة التابعة مع atelectasis القاعدية; → علامات مناطق الرئة التابعة / atelectasis السابقة، والتي يتم تجنيدها تحت التهوية مع زقزقة من 15 mbar؛ علامات * التعتيم الزجاج الأرض واسعة مع فرضه بين وداخل الصفاء سماكة، والتي لم يتم حلها أثناء التهوية مع PEEP من 15 mbar، و + علامات التعتيم الحويصلات المنتشرة، والتي تشير إلى نزيف السنفية وغير مرئية أثناء التهوية مع زقزقة من 6 مبار بسبب atelectasis واسعة النطاق. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 5:فحص الرئتين بعد الوفاة. علم الأمراض التمثيلي للرئتين غير المثبتة من واحد مباشرة بعد التجربة. المنطقة القاعدية للرئتين تواجه نحو القارئ. علامات # atelectasis; و + علامات نزيف الحويصلات المنتشر; علامات → منتفخة، والمساحات المحيطة بفترة ما حولية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

	الاساس	بعد اللافاج	جمهورية مقدونيا	بعد تهوية إصابةiuos	جمهورية مقدونيا	بعد ARDS-صافي	جمهورية مقدونيا
PAO2 (مم زئبق)	514 ±13	87 ±12	324 ±78	197 ±134	147 ±95	128 ±37	185 ±129
PACO2 (مم زئبق)	48 ±6	86 ±10	82 ±12	66 ±5	96 ±4	92 ±5	123 ±10
الرقم الهيدروجيني	7.39 ±0.09	7.14 ±0.05	7.17 ±0.08	7.26 ±0.06	7.11 ±0.04	7.14 ±0.04	7.04 ±0.03
اللاكتات (ملغم/ ديسيلت)	4 ±3.9	6 ±5.0	6 ±5.9	4 ±3.6	4 ±3.5	4 ±3.6	6 ±5.3
معدل ضربات القلب (يدق / دقيقة)	86 ±8	90 ±11	92 ±12	104 ±18	129 ±30	147 ±13	149 ±5
CO (L/min)	4 ±0.8		3.7 ±1.4	3.6 ±0.8	5.2 ±0.8	5.1 ±0.8	6.9 ±1.0
خريطة (مم زئبق)	93 ±4	101 ±21	108 ±31	78 ±8	96 ±31	65 ±12	72 ±9
SVR (دين. ثانية. سم-5)	1856 ±302		2552 ±777	1624 ±468	1179 ±237	903 ±292	711 ±166
mPAP (مم زئبق)	14 ±1	27 ±2	22 ±2	33 ±10	33 ±8	29 ±3	30 ±3
PVR (دين. ثانية. سم-5)	106 ±170		267 ±442	170 ±258	92 ±126	108 ±160	66 ±88
برنامج عمل الأجهزة المكتبية	6 ±2		10 ±2	8 ±2	9 ±1	10 ±4	11 ±5
سيدين (مل/ مبار)	33 ±4	12 ±2	21 ±4	23 ±8	20 ±2	26 ±8	24 ±5

الجدول 1: غازات الدم الشريانية، والبيانات الدينامية الدموية، والامتثال الرئوي. يعرض الجدول غازات الدم الشريانية والبيانات الديناميكية الدموية ذات الصلة. RM: مناورة التوظيف، P_AO₂: الضغط الجزئي الشرياني للأوكسجين، P_CO2: الضغط الجزئي الشرياني لثاني أكسيد الكربون، CO: إخراج القلب، MAP: متوسط الضغط الشرياني، SRV: مقاومة الأوعية الدموية الجهازية، mPAP: متوسط ضغط الشريان الرئوي، PVR: مقاومة الأوعية الدموية الرئوية، PCWP: ضغط إسفين الشعيرات الدموية الرئوية. البيانات المقدمة على أنها متوسط ± SD.

		الاساس	بعد اللافاج	جمهورية مقدونيا
أنا	PAO2 (مم زئبق)	540	81.3	270	21.9	-مناورة التوظيف بعد استنفاد السطحية كان مسبقا دون الحقن المسبق من مرخي العضلات - أسفرت مناورة التوظيف (RM) في استرواح الصدر التوتر مع تدهور القلب والاوعية الدموية السريع (خلفية رمادية) على الرغم من الإدراج مباشرة استنزاف الصدر - تلقى الحيوانات التالية حقن بولوس من مرخي العضلات قبل RM ولم يلاحظ المشكلة مرة أخرى
	PACO2 (مم زئبق)	42.6	69.4	84.9	93.9
	الرقم الهيدروجيني	7.44	7.17	7.01	6.99
	لاكتات (مليمول/لتر)	11	17	67	56
	معدل ضربات القلب (يدق / دقيقة)	138	155	141	221
	CO (L/min)	7.7		3.6	1.6
	mAP (مم زئبق)	82	60	143	53
	mPAP (مم زئبق)	26	18	22	22
	PCWP (مم زئبق)	10	12	12	17
	Cdyn (mbar/mL)	35	11	19	13
	برنامج عمل الأجهزة المكتبية (مم زئبق)	10	12	12	17
	Cdyn (mbar/mL)	35	11	19	13
		الاساس	بعد اللافاج	جمهورية مقدونيا	بعد التهوية الضارة	جمهورية مقدونيا
الثاني	PAO2 (مم زئبق)	638	60	84	83.2	61.4	82.7	-تم إجراء التهوية المصابة مع المد والجزر حجم 17 مل / كجم وزن الجسم لمدة 3 ساعات -بعد التهوية الضارة تدهور الحيوان بسرعة ولا يمكن استقراره مع حقن البولوس من الإبينفرين -تم الحصول على آخر تحليل لغاز الدم تحت التهوية مع PEEP: 20 mbar. بياك: 35 مبار. مما أدى إلى حجم المد والجزر فقط 187 مل (4ml/ كجم وزن الجسم) - كان من الضروري تخفيض فترة التهوية الضارة في التجارب التالية
	PACO2 (مم زئبق)	41	78	77	85.1	120	183
	الرقم الهيدروجيني	7.37	7.17	7.16	7.13	7.02	6.81
	اللاكتات (ملغم/ديسيلت)	16	18	20	17	30	65
	معدل ضربات القلب (يدق / دقيقة)	86	64	109	133	150	185
	CO (L/min)	4.3		3.3	3.7	5.6	2.4
	mAP (مم زئبق)	77	82	61	53	77	40
	mPAP (مم زئبق)	15	30	24	35	35	32
	PCWP (مم زئبق)	7	8	9	8	9
	Cdyn (mbar/mL)	34	9	12	17	14	13

الجدول 2: غازات الدم الشريانية وبيانات الديناميكا الدموية أثناء تنفيذ البروتوكول. يعرض الجدول غازات الدم الشريانية ذات الصلة والبيانات الديناميكية الدموية لحيوانين ، توفيا قبل الأوان أثناء تنفيذ البروتوكول. خلفية رمادية يسلط الضوء على النتائج الأخيرة قبل الوفاة. RM: مناورة التوظيف، P_AO₂: الضغط الجزئي الشرياني للأوكسجين، P_CO2: الضغط الجزئي الشرياني لثاني أكسيد الكربون، CO: إخراج القلب، MAP: متوسط الضغط الشرياني، mPAP: متوسط ضغط الشريان الرئوي، PCWP: ضغط إسفين الشعيرات الدموية الرئوية، زقزقة: ضغط نهاية الزواية الإيجابي، Ppeak: ذروة الضغط الملهم.

Discussion

توضح هذه المقالة تحريض ARDS التجريبي في الخنازير التي تجمع بين استنفاد السطحي عن طريق مراحيض الرئة المتكررة والتهوية مع أحجام المد والجزر العالية ، وانخفاض PEEP ، والتضخم / الانكماش الكامل للرئتين. هذا المزيج يسبب تدهور قابل للاستنساخ وقابلة للمقارنة في تبادل الغاز والتسوية الديناميكية الدموية الناتجة ولكن يحد من تجنيد الرئتين. وهكذا، فإن هذا النموذج يحاكي ARDS السريرية مع انخفاض إمكانية التوظيف ويسمح بالتحقيق في أنظمة التهوية الجديدة.

هناك بعض القيود على البروتوكول. أولا ، تؤدي المراحيض المتكررة إلى بعض الخصائص الهستوباثولوجية ل ARDS السريرية (البشرية) ، بما في ذلك تكوين atelectasis الرئيسية ، وتشكيل الوذمة المحيطة والأوعية الدموية ، وزيادة سمك الغشاء الحويصلات الشعرية. التلفزيون عالية / منخفضة زقزقة التهوية يضيف بعض الخصائص مثل نزيف السنفات المنتشرة، والتي ليست عرضة للتجنيد. ومع ذلك، لا يمكن أن تكون السمات الهامة من ARDS الإنسان مثل تشكيل الأغشية الهيالين في غضون ساعات، وبالتالي مفقودة في هذا النموذج^2،3. ثانيا ، الضرر الهيكلي للرئتين لا رجعة فيه لساعات أو ربما أيام. ولكن يجب توخي الحذر لتجنب الإصابة المفرطة بالرئتين، والتي من شأنها أن تجعل التجربة التالية مستحيلة. باستخدام إعدادات جهاز التنفس الصناعي الموصوفة في المقالة ، بدأ البروتوكول مع 3 ساعة في البداية من VILI لاختبار أوضاع التهوية الآلية ، والتي تدمج الأدلة السريرية الحديثة المتعلقة بالتهوية لمرضى ARDS. لسوء الحظ، تدهورت بعض الحيوانات أثناء التجربة ولوحظت حالة واحدة من استرواح الصدر الشديد(الجدول 2). وكان تخفيض فترة VILI إلى 2 ساعة مناسبة للتصميم التجريبي، ولكن هذه الفترة الزمنية يمكن تكييفها في بيئات تجريبية أخرى. ثالثا، يمكن أن تؤدي مراحيض الرئة إلى فشل القلب الأيمن المفاجئ وموت الحيوان. حوالي 10٪ -15٪ من الحيوانات قد تموت خلال فترة التعريفي. يمكن تخفيض هذا العدد بعد التوصيات المنشورة سابقا⁵. وأخيرا، لم تقدم الدراسة سوى نتائج أربعة وحيوانين آخرين، نفقا قبل الأوان أثناء تنفيذ النموذج. قوانين حماية الحيوان المحلية الصارمة لا تدعم التجارب في المزيد من الحيوانات بمجرد تنفيذ النموذج بما فيه الكفاية ، ولكن تم استخدام نماذج ضربتين تتكون من استنفاد السطح والتهوية الضارة من قبل مجموعات بحثية أخرى⁷.

من الأهمية ، يمكن أن يؤدي تفاقم إصابة الرئة عن طريق التهوية مع تهوية عالية التلفزيون / منخفضة PEEP إلى تلف هيكلي لا يمكن السيطرة عليه في الرئتين أو إلغاء التعويض الديناميكي الدموي. ومن ثم، يجب زيادة أحجام المد والجزر في خطوات على مدى عدة دقائق، ويجب تعيين عتبة عليا للضغط الملهم الذروة لتجنب استرواح الصدر وعدم الاستقرار في الدم. ووجد أن العتبة العليا من 60 مليبار كانت الأنسب للتسبب VILI دون فقدان الحيوانات قبل الأوان.

وسيؤدي التوظيف الدوري مع كميات عالية من المد والجزر إلى أكسجة كافية على الرغم من انخفاض PEEP. بعد مراحيض الرئة، انخفض PEEP إلى 2 مبار بطريقة تدريجية موازية لزيادة حجم المد والجزر من أجل تجنب نقص الأكزوديوم الذي لا يطاق.

يستخدم بعض المحققين معدلات تنفسية أعلى لتوليد VILI⁷ بسبب ظهور VILI بشكل أسرع ، ولكن ارتفاع معدلات الجهاز التنفسي يمكن أن يؤدي إلى محاصرة الهواء إذا لم يتم مراقبة منحنى تدفق جهاز التنفس الصناعي عن كثب. قد يقلل محاصرة الهواء VILI بسبب الانكماش غير المكتمل للرئتين لشيء واحد ، في حين أنه يعزز أيضا عدم الاستقرار في الحركة الدموية الناجم عن الضغوط الداخلية العالية المستمرة. وهكذا، تم استخدام معدل التنفس أبطأ مع الانكماش مضمونة من الرئتين وفترة أطول VILI في النموذج الموصوف.

وتجدر الإشارة إلى أن علامات الالتهاب الرئوي مثل إنترلوكين 8 في سائل بروتشوالفيلار لم تقاس لأن التهوية المطولة في نموذج قابل للاستنساخ من قابلية الإنجاب المنخفضة هي التطبيق الرئيسي للنموذج. للبحوث المتعلقة أنماط التهابية محددة (مثل النمط الفرعي الالتهابي المفرط من ARDS) نموذج ضرب متعددة الجمع بين ضربة التهابية الأولى مثل أي ضخ lipopolysaccharide مع التهوية الضارة يمكن أن تكون مواتية¹².

مزيج من الاغتسال السطحي والتلفزيون عالية / منخفضة زقزقة التهوية النتائج في نموذج كفاءة الوقت وقابلة للاستنساخ من ARDS الإنسان فيما يتعلق بتبادل الغاز والتغيرات في الديناميكا الدموية. إصابة الرئة الناجمة في هذا النموذج يمثل انخفاض إمكانية التوظيف ويسمح التحقيق التجريبي للاستراتيجيات العلاجية, بما في ذلك التهوية الميكانيكية.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Eve	Fritz Stephan GmbH		emergency ventilator
Flow through chamber thermistor	Baxter	93-505	for measuring cardiac output
Leader Cath Set	Vygon	1,15,805	arterial catheter
Mallinckrodt Tracheal Tube Cuffed	Covidien	107-80	8.0 mm ID
MultiCath3	Vygon	1,57,300	3 lumen central venous catheter, 20 cm length
Percutaneus Sheath Introducer Set	Arrow	SI-09600	introducer sheath for pulmonary artery catheter of 4-6 Fr., 10 cm length
Swan-Ganz True Size Thermodilution Catheter	Edwards	132F5	pulmonary artery catheter, 75 cm length
urinary catheter			no specific model requiered
Vasofix Braunüle 20G	B Braun	4268113B	peripheral vein catheter
Vigilance I	Edwards		monitor