Summary
0.9%生理液量(35mL/kg体重、37°C)を用いた界面活性剤洗浄と、中程度の人工呼吸器誘発肺傷害(VILI)を引き起こす低いPEEPによる高潮量換気の組み合わせは、実験的急性呼吸窮迫症候群(ARDS)をもたらす。この方法は、長期にわたる様々な換気戦略の効果を研究するための低/限られた採用能力を有する肺損傷のモデルを提供する。
Abstract
急性呼吸窮迫症候群(ARDS)の複雑な病態機構を研究するために、様々な動物モデルが存在する。これらのモデルには、オレイン酸の肺動脈注入、内毒素または細菌の注入、cecalライゲーションおよび穿刺、様々な肺炎モデル、肺虚血/再灌流モデル、そしてもちろん界面活性剤枯渇モデルなどが含まれる。サーファクタントの枯渇は、肺ガス交換と血液力学の急速で再現性の悪化を生じ、0.9%の生理食動物(35 mL/kg体重、37°C)で繰り返される肺洗浄を使用して麻酔豚で誘導することができます。界面活性剤の枯渇モデルは臨床応用された装置の標準的な呼吸および血行力学的モニタリングと調査を支える。しかし、このモデルは比較的高い採用可能性に苦しんでおり、高い気道圧力で換気を行うことで、直ちに局所肺領域を再開することで怪我の重症度を軽減することができます。したがって、このモデルは、高気道圧力を使用する人工呼吸器のレジームの調査には適していません。界面活性剤の枯渇と高潮量/低陽性終気流圧(高いTv/低PEEP)との有害換気の組み合わせにより、人工呼吸器による肺損傷(VILI)を引き起こすことにより、肺損傷の採用性が低下します。タイムリーな誘導の利点と集中治療室に匹敵する設定で実験研究を行う可能性は保存されます。
Introduction
急性呼吸窮迫症候群(ARDS)の死亡率は、1967年のAshboughとPettyによる最初の記述以来、集中的な研究にもかかわらず、40%1を超える値で高いままである2。当然のことながら、新しい治療アプローチの調査は、倫理的な懸念と基礎となる病理、周囲の状態、および共同薬の標準化の欠如のためにクリニックで制限されていますが、動物モデルは標準化された条件下で体系的な研究を可能にします。
したがって、実験的なARDSは、オレイン酸の肺動脈注入、細菌および内毒素の静脈内注入、またはセプシス誘発性ARDSを引き起こすcecalライゲーションおよび穿刺(CLP)モデルのような様々な方法を用いて、大型動物(例えば、ブタ)または小動物(例えば、げっ歯類)に誘導された。また、火傷や煙の吸入や肺虚血/再灌流(I/R)による直接肺損傷が3.直接肺損傷の1つの頻繁に使用されるモデルは、モルモット4で最初に述べられているように肺洗浄による界面活性剤の枯渇である。
界面活性剤の枯渇は、ガス交換およびヘモダイナミクス5において急速に妥協をもたらす非常に再現性の高い方法である。大きな利点は、臨床的に使用される機械式人工呼吸器、カテーテル、モニターでのサポート研究を可能にする大規模な種で界面活性剤の枯渇を適用する可能性です。しかし、界面活性剤枯渇モデルの大きな欠点は、高気道圧力や位置決めなどの採用工作が適用されるたびに、気楽な肺領域の即時募集である。したがって、モデルは、例えば、長期化時間6の高いPEEPレベルを有する自動換気を調査するのに適していない。吉田らは、実験ARDS7を誘導するために界面活性剤の枯渇と換気と高い吸気性気道圧の組み合わせを説明したが、そのモデルでは、血液ガスのサンプリングを繰り返し、圧及びPEEPの摺動テーブルに従った駆動圧力の調整を繰り返し、事前定義された廊下で酸素の分圧(PaO2)の精巧な維持を必要とする。
全体的に、過度に積極的な有害な換気または骨の折れる、換気の繰り返し調整を持つモデルは、肺の構造的損傷をもたらし、これはあまりにも深刻であり、その後の多臓器不全をもたらす。したがって、この記事では、長期間にわたって臨床的に使用される換気パラメータを用いた研究を支援する実験的ARDSの誘導のための高いTv/低PEEPによる界面活性剤枯渇と有害な換気の簡単に実現可能なモデルの詳細な説明を提供します。
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Protocol
実験は、実験に先立って、ドイツ・ベルリンの大学医学部(EN DIN ISO 9001:2000に準拠)で実施され、実験前にドイツ・ベルリンの動物研究に関して連邦当局によって承認されました(G0229/18)。実験動物の治療の原則は、すべての実験で使用され、実験動物科学の欧州およびドイツ協会のガイドラインに従っています.
1. 実験動物及び動物福祉
- 体重(bw)30~40kgの深麻酔をした雄豚(ドイツ陸地×大白)の3~4ヶ月ですべての実験を行います。
2. 麻酔、挿管、および機械的換気
- 豚の完全な胃を避けるために麻酔の前に12時間乾燥食品を提供しないでください。ストレスを最小限に抑えるために水とわら/干し草への自由なアクセスを許可します。
- アザペロン(3mg/kg bw)、アトロピン(0.03mg/kg bw)、ケタミン(25mg/kg bw)、キシラジン(3.5mg/kg bw)を豚の首筋に組み合わせた筋肉注射を用いたプレメディケーションは、動物がストレスを最小限に抑えるために住宅施設に保管されている。
注:実験の前にいくつかの砂糖キューブを供給しながら、動物の首をかわいがって、訓練された方法で糖キューブを供給しながら注入を適用する毎日のトレーニングは、滑らかな前投薬を容易にし、さらにストレスを軽減します。- 動物を担架に乗せ、十分なレベルの麻酔に達したら、輸送用の布で目を覆います。
- 豚を外科劇場に移し、常に十分な自然呼吸を保障する。
- 住宅施設が実験室に隣接していない場合は、酸素ボンベ、フィッティングチューブ、およびマスクを取って、豚を輸送しながら補助酸素を提供します。
- 高い酸素(例えば、10 L/分)を使用して動物の鼻に合うマスクで豚を起こしやすい位置に置き、前酸素化します。
- 静脈アクセスを得るために末梢静脈カテーテル(通常18または20 G)を使用してください。アルコール交換で拭き取り手順を行った後、末梢静脈カテーテルを耳静脈の1つに入れる。
- バランスのとれた結晶溶液で注入を開始し、麻酔薬のその後の注入のためのカテーテルの正しい配置を確認します。
- 500 mLのバランスのとれた結晶溶液をボーラス i.v. として注入し、続いて流体サポートのために 4 mL/kg/h の連続注入を行います。
- 耳または尾部の1つでSpO2-Sensorを固定して、末梢酸素飽和度(SpO2)のモニタリングを開始します。
- プロポフォール(約5〜10mg/kg - 正確な用量は、前投薬の効果に依存し、動物から動物に異なる)耳通管挿管のために注入することによって麻酔を誘発する。
注:オピオイドの事前注射はさらに挿管を容易にしますが、動物の早期無呼吸を避けるために十分な経験が必要です。プロポフォールを注入する前に、100μgのフェンタニル(クエン酸フェンタニル、100 μg/mL)の注入を、自発呼吸速度が約20/分まで遅くなるまで繰り返し行います。 - カフ付き気管チューブ(7.5-8.0 mm ID)と大型動物用に設計された喉頭鏡(長さ約25cmのストレートブレード)で動物を挿管します。
注:挿管は、Theisenらら8によって詳細に説明されているように、起こりやすい位置で最も簡単です。- CO2-モニター(カプノグラフ)での満了時にCO2の典型的な波形を観察することにより、気管内チューブの配置を確認します。
- 等しい二国間の呼吸音をチェックするためにオースカルテーションを使用してください。
注:ブタは、挿管に失敗または遅延した場合に高流量の酸素を供給しながら、両側からリブケージの手動圧縮で機械的に換気することができます。
- インスパイアされた酸素の分率(FIO2)を1.0に、呼吸数を15-20/minに、潮量を8-9 mL/kg bwに、賞味比(I:E)から1:1.5にインスピレーションを与え、5cmH2Oの正の終気圧(PEEP)を適用して機械換気を開始します。設定を調整して、35~40 mmHgの二酸化炭素(P et CO2)の終値分圧(PetCO2)と95%以上のSpO2をターゲットにします。
- 麻酔を維持するために、チオプトン(20mg/kg/h)とフェンタニル(7 μg/kg/h)の連続i.v.注入を使用してください。
注:必要な投与量は、動物から動物、および実験設定によって異なる場合があります。動物の福祉と科学的理由から、実験の過程で十分な深さの麻酔を維持することが不可欠です。 - 動物のストレス/痛みの反応(心拍数、血圧、呼吸数の増加など)を細かく監視します。
注:麻酔の深さが十分である場合は、筋弛緩剤を投与せずに計装が可能である必要があります。 - 筋肉弛緩剤を投与し、例えば、臭化パンクロニウム(0.15mg/kg bw i.v.bolus、0.15 mg/kg bw/hまたは繰り返しボーラス注射の連続注入)を投与する。実験に筋肉弛緩が必要な場合(例えば、界面活性剤枯渇前、有害な腹腔肺コンプライアンスの前)。
- 麻酔を維持するために、チオプトン(20mg/kg/h)とフェンタニル(7 μg/kg/h)の連続i.v.注入を使用してください。
- インストルメンテーションテクニック
- 動物をサピーヌの位置に変えます。
- 気管チューブとi.v.ラインを動物を回しながら固定します。
- 包帯を使用して脚を引き込み、計画された切開部位の上に皮膚を伸ばします。
- アルコールやヨウ素1%溶液などの適切な皮膚消毒剤で手術領域を殺菌します。
- 中心静脈カテーテルを用いて外的頸静脈をカニューレートし、加えて、肺動脈カテーテル(PAC)の導入者シースを同じ静脈に導入する。
- 下顎骨と胸骨(可能な左右)を結ぶライン上で10cmの皮膚切開を行う。
- 常に麻酔の深さを再評価し、必要に応じて投与量を調整します。
- 皮下組織とカモノマを、腕頭筋と切菌筋が見えるまで、組織鉗子と外科用はさみで分離する。
- 鈍い切り取り手順を続けて、外部頸静脈が見えるまで筋肉間の筋膜を分離します。
- セルディンガー技術9 を使用して、後でPACを挿入するために、中央静脈カテーテルと導入者シースで外部頸静脈をカンニュール化する。
注:経皮的なアプローチの場合に行われるように、拡張器で静脈を拡張しないでください。これは静脈を引き裂くだろう。標準的な縫合糸で閉じます。シースのサイズは、選択したPACのサイズによって異なります。体重30〜40kgの豚では、6F導入者シース(長さ10cm)と長さ75cmの5F PACが一般的に使用される。
- 侵襲的血圧モニタリングのために大腿動脈をカニューレクトする。
- 後肢のグラシリスとサルトリウス筋(左または右)の間の折り目を特定し、動脈線を配置する。
注:大腿動脈の脈動は容易に触知可能であるべきである。 - セルディンガーテクニック9で動脈を経皮的にカンヌレートする。
- 動脈が容易に触診されない場合は、直接アプローチを使用してください。
- 長さ5cmの切開で皮膚を切り抜き、皮下組織を組織鉗子と手術用はさみで分離する。
- 筋肉間の筋膜を大腿動脈のレベルに分離する鈍いカットダウン手順を使用してください。
注:D oそれらの切り捨て手順頭蓋を行うことによって、伏在血管を傷つけていない。 - 大腿動脈の周りに合字をループし、穿刺部位で出血した場合に血管を閉じることができるようにする。後ろ足への血流を損なうため、可能な限りこのステップは避けてください。
- セルディンガーテクニック9で動脈をカンニュレートします。
- 後肢のグラシリスとサルトリウス筋(左または右)の間の折り目を特定し、動脈線を配置する。
- 大気(ゼロ)と200mmHg(動脈線)または50mmHg(中央静脈線)に対してトランスデューサを校正し、動脈カテーテルと中央静脈線に接続してモニタリングを開始します。
- 右心房の推定位置に胸郭の高さの約半分の高さの圧力トランスデューサを置きます。
- 膀胱のカチラ化のために膀胱の上の皮膚を切り裂く小さな(4〜5cm)切開を行う。
- 鈍い器械を使用して皮下組織を分離する。
- 財布ひも縫合糸(直径1~2cm)を膀胱の壁に入れる。
注:縫合糸は、穿刺を通して尿の損失をもたらす膀胱壁のすべての層を貫通すべきではありません。 - 縫合糸の途中で小さな切開を行い、尿カテーテルを導入します。
- すぐに、10 mLの蒸留水でバルーンをブロックし、カテーテルを膀胱壁に向かって引っ張り、耐光性が感じられるまで引っ張ります。
- カテーテルの周りの財布ひも縫合糸を閉じます。標準的な縫合糸を使用して皮膚を閉じます。
3. 肺動脈カテーテル(PAC)の導入
- カテーテルの大きさに応じて、空気の0.5〜1 mLでPACのバルーンのステイシーを確認し、バルーンを再び収縮させます。
- PACを圧力トランスデューサシステムに接続し、大気(ゼロ)と100 mmHgに対してトランスデューサを較正します。
- 10-15 cmの膨らんだ気球(シースの長さによって異なる)との入装器の外装を通してPACを導入する。
- 外装後にバルーンを膨らませ、圧力と圧力モニタの典型的な波形を監視しながらPACをさらに前進させます。
- 右心房、右心室、肺動脈の典型的な波形が現れる間にPACを前方に押し出し、肺毛細管のくさび圧力(PCWP)波形が見られるとPACを進めるのをやめます。
- PCWP を終了期限切れに記録し、バルーンを収縮させます(それぞれのカーブについては 図 1 を参照)。
注意:バルーンのデフレ後、PCWP波形が消え、肺動脈圧波形が見える必要があります。肺動脈圧波形が見えない場合、カテーテルは肺動脈に挿入されすぎて、自動くさび位置に達している可能性が最も高い。これは、肺血管の永久的な閉塞をもたらし、肺動脈圧波形が再び現れるまでカテーテルを引き戻すことによって修正しなければならない、例えば、肺血管10の破裂。PACカテーテルは、しばしば誤って豚の下の騎兵静脈を介して肝臓静脈に進行する。したがって、右心室の圧力信号が約30〜50cm後に到達しない場合は、カテーテルを引き戻し、最初からやり直します。
4. 血行力学的測定のための肺動脈熱希釈技術
- 熱希釈技術11を用いて心拍出量(CO)を測定する。
- PACのそれぞれのルーメンにハウジングを通してサーミスタと流れを接続します。
- 次に、血行力モニターを PAC の遠位温度ポート(赤キャップ)に接続します。
- 血行性モニターを、カテーテルのサイズ、カテーテルの長さ、注入された容積、および注入された生理食音溶液の温度に対する必要なモードの補償に合わせて調整します。
- 適切な量の0.9%生理液をできるだけ早く注入します(通常、5または10 mLの0.9%生理液量、温度4°C)。
- 測定が完了するまで待ちます。
- 人工呼吸器の呼吸サイクルで5つの測定を立て続けにランダム化します。
- 最大値と最小値を削除し、残りの 3 つの値を使用して平均を計算します。
- この平均値は心拍出量として注意してください。
- その後、カテーテルバルーンを膨らませてPCWPを測定し、測定後に膨らまします。
- 平均動脈圧(MAP)、肺動脈圧(PAP)、中枢静脈圧(CVP)、PCWP、およびCOを使用して、さらにすべての血行力学的計算を行います。
注:生理音の体積と温度は、測定前にモニタに入力する必要があります。正しい測定のために通常の生理食糸は同じ温度(通常<5°C)に保たれている。カテーテルのサイズと長さも入力する必要があります。一部のモニタでは、補正係数の入力が必要です。 - 電解質バランスの正確な測定を含む研究のために、0.9%生理食前の代わりに5%のグルコース溶液を使用してください。
- すべてのパラメーターを記録するようにしてください。CO測定の直前または直後に同時に動脈と混合静脈血液サンプルを採取し、肺内右から左のシャントの計算を可能にする。
- ピーク、高原、終気圧など、データセットを完了するために必要なすべての呼吸設定と測定を記録します。
注:麻酔、挿管、および完全な計装の誘導は、研究者の経験と数に応じて1.5時間を必要とする場合があります。
- ピーク、高原、終気圧など、データセットを完了するために必要なすべての呼吸設定と測定を記録します。
5. 界面活性剤の枯渇
- 1.0のFIO2 で動物を換気します。
- 動物を人工呼吸器から取り外します。
- 肺に前温0.9%の生理液(37°C、35 mL/kg)を気管内チューブに接続された漏斗で満たします。
- このために、動物の上に約1mの漏斗を上げます。
注:静水圧は、すべての肺セクションに生理塩水を割り当てます。 - MAPが<50 mmHg以下に減少した場合は、すぐに充填を停止します。
- このために、動物の上に約1mの漏斗を上げます。
- 漏斗を地面に下げて、洗浄液を排出します。酸素を補給するために人工呼吸器に動物を再接続します。
- 動物が回復するまで待ち、必要に応じてできるだけ早く洗浄を繰り返します。
注: さらなる洗浄の必要性は、PaO2/FIO2 比によって定義されます。- 各洗浄に続いて5分後に動脈血液ガスサンプルを採取する。
- Pa O2/FIO2比(ホロウィッツ指数)がFIO21.0で少なくとも5分間100mmHg以下になるまで溶出>繰り返します。
注:血行力低下を防ぐために、呼吸数は、7.25以上の動脈pHを維持するために、洗浄の期間中に調整する必要があります。
- この動物モデルは界面活性剤の枯渇とVILIの組み合わせに基づいていることに注意してください。
注:洗浄は、VilI 5を使用しない界面活性剤の洗浄のモデルのために以前に公開された60分後に、PaO2/ FIO2比が5分間100未満のままで、60分未満のままで止められる。- ターゲット P aO2 /FIO2に達した後の高いテレビ/低 PEEP 換気で開始します。
注:さもなければ、VILIと組み合わせた過度に積極的な界面活性剤の枯渇は、多臓器不全をもたらし、実験を妥協する。界面活性剤の枯渇の持続時間は、定義されたPaO2/FIO2が標的とされるので、動物間で異なる。45分から1.5時間かかる場合があります。
- ターゲット P aO2 /FIO2に達した後の高いテレビ/低 PEEP 換気で開始します。
6. 高潮量/低ピープ(高テレビ/低ピープ)で有害な換気
- 1.0 の FIO2 を保持します。
- 換気装置を、気圧制御換気モードの音量保証に設定します。
- ピーク吸気圧のアラームしきい値を 60 mbar に上げます。
注:人工呼吸器は、最大60mbarの吸気圧力を加えるべきですが、高くはありません。 - 呼吸数を12/分に下げ、1:1.5(2 sのインスピレーション時間と3 sの有効期限)に対して、そのインスピレーションを満了(I:E)比に設定します。
- 潮量を少なくとも2分以上で17 mL/kg bwまでゆっくりと増やします。
- 60mbarの吸気圧に達した場合は、さらに潮量を増やさない。
注:限られた吸気圧は、界面活性剤の洗浄後の肺損傷に応じて、17 mL /kg体重以下の潮量をもたらす可能性があります。急激な潮量の増加は、バロ外傷または血行力低下代償をもたらす可能性がある。したがって、数分間にわたって潮の量をゆっくりと増やすことが最も重要です。
- 60mbarの吸気圧に達した場合は、さらに潮量を増やさない。
- 2 mbar に PEEP を減らします。
- 動物を最大 2 時間換気します(換気装置の設定と流れカーブについては 図 2 を参照)。
注:高潮量の換気は、動物の良好な酸素化をもたらすが、循環的なほぼ完全なインフレとデフレは、肺の構造的損傷をもたらす。採用工作、ポジショニング、高いPEEPなどでは構造的損傷を取り消すことはできません。結果として生じる傷害は、調査を通じて容認されなければならない。以下の実験と調査の期間によっては、より短い高いテレビ/低PEEP換気時間が必要な場合があります。
7. 実験終了と安楽死
- 肺損傷の誘発に続く実験プロトコルのすべての測定が行われることを確認します。
- フェンタニル(0.5mg以上)を続発麻酔に加えて注入し、少なくとも5分間待ちます。チオペンタール(少なくとも1000mg)を注入し、その後に中央線を使用して少なくとも60mmolのカリウムを迅速に注入する。
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Representative Results
PaO2/FIO2-全ての動物の界面活性剤洗浄中に比が低下した(図3)。結果として生じる低酸素血症、高カプ症、およびアテレタシスは肺動脈圧の増加を引き起こした。肺洗浄の詳細は、すでに他の6に記載されています。
界面活性剤の枯渇は、少なくとも5 mbarのPEEPでの機械換気にもかかわらず、PaO2/FIO2比が100 mmHg以下になるまで繰り返した。その後、大潮量、低いPEEP、ほぼ完全なインフレ/デフレが2時間続き、VILIを引き起こすために換気が開始されました。なお、ガス交換のパラメータ(酸素飽和、PaO2)は、循環的な採用による高い潮量で換気中に改善され得るが、mPAPは通常、高胸腔圧および高カプニアのために上昇したままである(図3B)。平均して、麻酔、器具、界面活性剤の枯渇、および有害な換気の誘導は、研究者の経験と目標PaO2/FIO2比を達成するために必要な洗浄体の数に応じて約5時間を必要とする。
肺の募集可能性は、各実験ステップの後に、募集工作(50mbarの吸気圧および5回の呼吸のためのPEEP 24 mbar)で試験された。換気が開始された間、動脈血ガスサンプルは、6 mL/kg bwの潮量、15mbarのPEEPおよび1.0のFIO2で開始された間、募集の操縦の5分後に採取された。この採用工作は、界面活性剤洗浄後のすべての動物における酸素の顕著な増加をもたらした(図3a)、一方、有害な換気の2時間は、ガス交換およびmPAPに関して肺の募集性を減少させた(図3、表1)。プロトコルで誘発された肺損傷は、追加の採用操作後3時間のARDS-Network高PEEP表に従って換気が行われた場合でも募集を起こしやすいではなかった。
1つの動物のコンピュータ断層撮影(CT)画像は、換気が15mbarのPEEPにエスカレートしたときに大部分が解決した6mbarのPEEPで換気中の肺の依存領域のアテクサシスを示した(図4)が、実質的なユビキタス地上ガラス不透明度は解決しなかった。さらに、肺胞の不透明性などのいくつかのCT所見は、肺の死後検査に対応する肺の構造的損傷を示した(図4)。
図1:肺動脈カテーテルの配置 心臓のスケッチ、適切に配置された肺動脈カテーテル(PAC;黄色のカテーテル)とPACを進めながら見ることができるそれぞれの波形。PCWPは肺毛細血管のくさび圧力を意味する。PCWP波形は、バルーンが膨張している間のみウェッジ位置で見ることができます。PCWP曲線が消失し、バルーンが膨張し、PACが適切に配置されている場合、肺動脈曲線が見えるはずです。 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図2:有害な換気の換気装置の設定 表示される換気装置の設定は、人工呼吸器による肺損傷(VILI)を引き起こす換気の間に設定されています。潮の容積は、それぞれの動物の体重17mL/kgに相当する。フロー パターンは、有効期限が切れるとフローがゼロになります(赤い星)。ゼロ流は呼吸周期の関連期間維持される。このように、肺のほぼ完全なインフレとデフレが、バロ外傷とアテレクトラウマを促進するために達成される。 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図3:全身酸素化と肺動脈圧(A)酸素の分動脈圧の個々の結果。(B)4匹の動物の平均肺動脈圧は、誘発された肺損傷の代表的な値として表示される。動物数が少ないため統計的有意性の検定は行われなかった(n=4)。モデルの採用可能性をテストするために、各介入(黄色い矢印)の後に採用工作を行いました。なお、PaO2は肺洗浄後および採用後に少なくとも150mmHg増加するが、排気を害した後には増加しない。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図4:肺のコンピュータ断層撮影 人工呼吸器洗浄後の1つの動物の代表的なコンピュータ断層スキャン(CT)と高潮量と低いPEEPによる機械的換気が人工呼吸器による肺損傷(VILI)を引き起こす。スキャンは、換気中に15mbar(PEEP 15 mbar)の高い正気流圧と6mbar(PEEP 6 mbar)の低いPEEP、6 mL/kg体重の潮量で撮影しました。上のパネルは、肺の同じ有端領域を示しています。下のパネルは、心臓の高さで肺の同じ領域を示しています。# は、依存性肺領域を基底アテクサシスでマークします。→は、15 mbarのPEEPで換気の下で募集されている依存性肺領域/以前のアテクサシスを示します。* は、15 mbarのPEEPで換気中に解決されない重畳の中隔中隔厚みを伴う広範なグラウンドガラスの不透明性を示し、+は肺胞出血を示し、広範囲な耳下咽頭のために換気中に見えないびまん性肺の大通り過誤を示す。 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図5:肺の死後検査 実験直後の1匹の動物の固定されていない肺の代表的な病理。肺の基底領域は読者に向かう。# マークアテクタシス;+ はびまん性肺出血を示します。→マークは、浮腫の細気管支空間を歪めました。 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
| ベースライン | 洗浄後 | マイクロメートル | 排害換気後 | マイクロメートル | ARDS-ネットの後 | マイクロメートル | |
| PaO2 (mmHg) |
514 ±13 |
87 ±12 |
324 ±78 |
197 ±134 |
147 ±95 |
128 ±37 |
185 ±129 |
| PaCO2 (mmHg) |
48 ±6 |
86 ±10 |
82 ±12 |
66 ±5 |
96 ±4 |
92 ±5 |
123 ±10 |
| pH | 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 |
| 乳酸 (mg/dL) |
4 ±3.9 |
6 ±5.0 |
6 ±5.9 |
4 ±3.6 |
4 ±3.5 |
4 ±3.6 |
6 ±5.3 |
| 心拍数 (ビート/分) |
86 ±8 |
90 ±11 |
92 ±12 |
104 ±18 |
129 ±30 |
147 ±13 |
149 ±5 |
| CO (L/分) | 4 ±0.8 |
3.7 ±1.4 |
3.6 ±0.8 |
5.2 ±0.8 |
5.1 ±0.8 |
6.9 ±1.0 |
|
| 地図 (mmHg) |
93 ±4 |
101 ±21 |
108 ±31 |
78 ±8 |
96 ±31 |
65 ±12 |
72 ±9 |
| SVR (ディン.秒.cm-5) |
1856 ±302 |
2552 ±777 |
1624 ±468 |
1179 ±237 |
903 ±292 |
711 ±166 |
|
| mPAP (mmHg) |
14 ±1 |
27 ±2 |
22 ±2 |
33 ±10 |
33 ±8 |
29 ±3 |
30 ±3 |
| PVR (ディン.秒.cm-5) |
106 ±170 |
267 ±442 |
170 ±258 |
92 ±126 |
108 ±160 |
66 ±88 |
|
| PCWP | 6 ±2 |
10 ±2 |
8 ±2 |
9 ±1 |
10 ±4 |
11 ±5 |
|
| Cdyn (mL/mbar) |
33 ±4 |
12 ±2 |
21 ±4 |
23 ±8 |
20 ±2 |
26 ±8 |
24 ±5 |
表1:動脈血気体、血行力学的データ、肺コンプライアンス表は、それぞれの動脈血気体と血行力学的データを示す。RM:募集操縦、PaO2:酸素の動脈分圧、酸素の動脈分圧、PaCO2:二酸化炭素の動脈分圧、CO:心拍出量、MAP:平均動脈圧、SRV:全身血管抵抗、mPAP:平均肺動脈圧圧、PVR:肺血管抵抗、PCWP:肺毛細血管のくさび圧。SD±平均として提示されるデータ。
| ベースライン | 洗浄後 | マイクロメートル | ||||||
| 私 | PaO2 (mmHg) | 540 | 81.3 | 270 | 21.9 | -界面活性剤の枯渇後の採用工作は、筋弛緩剤の事前注入なしで前形化された -採用工作(RM)は、胸部ドレイン挿入直後にもかかわらず、急速な心肺の悪化(灰色の背景)を有する緊張気胸をもたらした - 次の動物は、RMの前に筋弛緩剤のボーラス注射を受け、問題は再び観察されませんでした |
||
| PaCO2 (mmHg) | 42.6 | 69.4 | 84.9 | 93.9 | ||||
| pH | 7.44 | 7.17 | 7.01 | 6.99 | ||||
| 乳酸塩(ムモル/L) | 11 | 17 | 67 | 56 | ||||
| 心拍数(拍動/分) | 138 | 155 | 141 | 221 | ||||
| CO (L/分) | 7.7 | 3.6 | 1.6 | |||||
| mAP (mmHg) | 82 | 60 | 143 | 53 | ||||
| mPAP (mmHg) | 26 | 18 | 22 | 22 | ||||
| PCWP (mmHg) | 10 | 12 | 12 | 17 | ||||
| クディン (mbar/mL) | 35 | 11 | 19 | 13 | ||||
| PCWP (mmHg) |
10 | 12 | 12 | 17 | ||||
| クディン (mbar/mL) | 35 | 11 | 19 | 13 | ||||
| ベースライン | 洗浄後 | マイクロメートル | 有害な換気の後 | マイクロメートル | ||||
| II | PaO2 (mmHg) | 638 | 60 | 84 | 83.2 | 61.4 | 82.7 | -有害換気は、3時間の17ml /kg体重の潮汐で行われました -有害な換気の後、動物は急速に悪化し、例えばエピネフリンのボーラス注射で安定させることができませんでした -最後の血液ガス分析は、PEEP:20 mbarと換気の下で得られた。ピーク:35mbar。187 ml (4ml/kg 体重) の潮量だけ -以下の実験で、有害な換気期間の短縮が必要であった |
| PaCO2 (mmHg) | 41 | 78 | 77 | 85.1 | 120 | 183 | ||
| pH | 7.37 | 7.17 | 7.16 | 7.13 | 7.02 | 6.81 | ||
| 乳酸 (mg/dL) | 16 | 18 | 20 | 17 | 30 | 65 | ||
| 心拍数(拍動/分) | 86 | 64 | 109 | 133 | 150 | 185 | ||
| CO (L/分) | 4.3 | 3.3 | 3.7 | 5.6 | 2.4 | |||
| mAP (mmHg) | 77 | 82 | 61 | 53 | 77 | 40 | ||
| mPAP (mmHg) | 15 | 30 | 24 | 35 | 35 | 32 | ||
| PCWP (mmHg) | 7 | 8 | 9 | 8 | 9 | |||
| クディン (mbar/mL) | 34 | 9 | 12 | 17 | 14 | 13 | ||
表2: プロトコルの実装中の動脈血気体ガスと血行力学的データ.表は、プロトコルの実施中に早期に死亡した2匹の動物のそれぞれの動脈血気体ガスおよび血行力学的データを示す。灰色の背景は、死の前の最後の結果を強調します。RM:募集操縦、PaO2:酸素の動脈分圧、PaCO2:二酸化炭素の動脈分圧、CO:心拍出量、mAP:平均動脈圧、PCWP:肺毛細管くさび圧、PEEP:正の終末気圧、ピーク感動圧。
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Discussion
本稿では、繰り返し肺洗浄による界面活性剤の枯渇と高潮量、低いPEEP、肺の完全な膨張/デフレを組み合わせた豚における実験的ARDSの誘導について説明する。この組み合わせは、ガス交換の再現性と同等の悪化と結果として生じる血力学的妥協を引き起こすが、肺の採用可能性を制限する。したがって、このモデルは低い採用率の臨床ARDSを模倣し、新しい換気の体制の調査を可能にする。
プロトコルにはいくつかの制限があります。まず、反復洗浄は、主要なアテダシスの形成、血管内浮腫形成、および肺胞毛細血管膜の厚さの増加を含む、臨床的(ヒト)ARDSの組織病理学的特性の一部をもたらす。高いTV/低PEEP換気は、採用に対して脆弱ではないびまん性肺出血などのいくつかの特性を追加します。それにもかかわらず、ヒアリン膜の形成のようなヒトARDSの重要な特徴は、数時間以内に誘導することができず、したがってこのモデル2、3では欠けている。第二に、肺の構造的損傷は、数時間またはおそらく数日にわたって不可逆的である。しかし、肺の過度のバロ、ボルー、アテレクトラウマを避けるために注意する必要があり、次の実験は不可能になります。記事に記載されている換気装置の設定を使用して、プロトコルは、ARDS患者の換気に関する最近の臨床証拠を統合する自動換気モードをテストするために、最初にVILIの3時間で始まりました。残念ながら、実験の過程で劣化した動物の一部と、重度の気胸の1例(表2)が観察された。実験計画に2時間に対するVILI期間の短縮は適していたが、この期間は他の実験設定で適合されてもよい。第三に、肺洗浄は、突然の右心不全および動物の死をもたらす可能性がある。約10%〜15%の動物が誘導期間中に死んでしまう。この数は、以前に公開された推奨事項に従って減らすことができます 5 .最後に、この研究は、モデルの実施中に早死にした4匹の動物と2匹の動物の結果のみを提示した。厳格な局所動物保護法は、モデルが十分に実施されれば、さらなる動物の実験をサポートしていないが、界面活性剤の枯渇と有害な換気からなる2つのヒットモデルは、他の研究グループ7によって使用されている。
重要なのは、高いTv/低PEEP換気による換気による肺損傷の悪化は、肺の制御不能な構造的損傷または血行力学的代償不全をもたらす可能性がある。したがって、潮汐量は数分にわたってステップで増加する必要があり、気胸と血力学的不安定性を避けるためにピーク吸気圧の上限閾値を設定する必要があります。60mbarの上限閾値は、動物を早期に失うことなくVILIを引き起こすのに最も適していることが判明した。
大量の循環的な採用は、低いPEEPにもかかわらず十分な酸素化をもたらす。肺洗浄後、PEEPは耐え難血症を避けるために、潮量を増加させることと並行して段階的に2mbarに減少した。
一部の研究者は、VILIの発症が速いためVILI7 を生成するためにより高い呼吸数を使用しますが、人工呼吸器の流れ曲線が注意深く監視されていないと、高い呼吸数が空気トラップを引き起こす可能性があります。空気トラップは、肺の不完全なデフレのためにVILIを減少させる一方で、持続的な高胸腔内圧によって引き起こされる血行性不安定性を促進する。したがって、遅い呼吸速度は、肺の確実なデフレと、記載されたモデルにおけるより長いVILI期間で使用された。
なお、臭呼吸室液中のインターロイキン8などの肺炎症のマーカーは、モデルの主な適用である低採用性の再現可能なモデルにおいて長期換気以来測定されなかった。特定の炎症性パターン(ARDSの過炎症サブフェノタイプなど)に関する研究のために、i.v.リポ多糖注入などの炎症性初のヒットを組み合わせた複数のヒットモデルは、有害な換気を有する好ましい12であり得る。
界面活性剤の洗浄と高いTv/低PEEP換気の組み合わせは、ガス交換および血行力学的変化に関して、ヒトARDSの時間効率と再現性のあるモデルをもたらします。このモデルで誘発される肺損傷は低い採用性を示し、機械換気を含む治療戦略の実験的調査を可能にする。
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Disclosures
すべての著者は、金銭的またはその他の利益相反を開示しません。
Acknowledgments
私たちは、ビルギット・ブラントの優れた技術支援を感謝しています。この研究は、ドイツ連邦教育研究省(FKZ 13GW0240A-D)の助成金によって支えられた。
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 |
References
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