Summary
0.9% 식염수(35mL/kg 체중, 37°C)를 이용한 계면활성제 세척제와 낮은 PEEP를 이용한 높은 조수부량 환기의 조합은 적당한 환기유발폐손상(VILI)을 유발하여 실험적인 급성 호흡곤란 증후군(ARDS)을 초래한다. 이 방법은 장기간 다양한 환기 전략의 효과를 연구할 수 있는 낮은/제한된 채용성을 가진 폐 손상 모델을 제공한다.
Abstract
급성 호흡 곤란 증후군 (ARDS)의 복잡한 병기 메커니즘을 연구하기 위해 다양한 동물 모델이 존재합니다. 이러한 모델에는 올레산의 펄모 동맥 주입, 내독소 또는 박테리아의 주입, 세칼 결속 및 천자, 다양한 폐렴 모델, 폐 허혈/재퍼퓨전 모델 및 물론 계면활성제 고갈 모델 등이 포함됩니다. 계면활성제 고갈은 폐 가스 교환 및 혈역학의 신속하고 재현 가능한 악화를 생성하며 0.9%의 식염수(35mL/kg 체중, 37°C)를 가진 반복적인 폐 용암을 사용하여 마취돼지에서 유도될 수 있다. 계면활성제 고갈 모델은 임상적으로 적용된 장치를 통해 표준 호흡기 및 혈역학 모니터링을 통해 조사를 지원합니다. 그러나 이 모델은 기도 압력이 높은 비교적 높은 채용 가능성과 환기로 인해 기동성 폐 영역을 재개함으로써 부상의 심각성을 즉시 줄일 수 있습니다. 따라서,이 모델은 높은 기도 압력을 사용하는 인공 호흡기 정권의 조사에 적합하지 않습니다. 계면활성제 고갈및 해로운 환기의 조합은 높은 조수 부피/낮은 양성 말기압(HIGH TV/저PEEP)을 결합하여 환기 유발 폐 손상(VILI)을 유발하여 그로 인한 폐 손상의 채용가능성을 감소시게 된다. 적시에 유도의 장점과 중환자실에 필적하는 환경에서 실험 연구를 수행 할 수있는 가능성이 보존됩니다.
Introduction
급성 호흡 곤란 증후군 (ARDS)의 사망률은 1967 년 Ashbough와 Petty에 의해 첫 번째 설명 이후 집중적인 연구에도 불구하고 40 %이상의 값으로 높게 유지됩니다2. 당연히, 새로운 치료 접근법의 조사는 윤리적 관심사 및 근본적인 병리, 주변 조건 및 공동 약물의 표준화의 부족으로 인해 클리닉에서 제한됩니다, 동물 모델은 표준화 된 조건에서 체계적인 연구를 가능하게하는 반면.
따라서, 실험적 ARDS는 큰 동물(예를 들어, 돼지) 또는 작은 동물(예를 들어, 설치류)에서 유도되어 올레산의 펄모 동맥 주입, 정맥 내(즉) 박테리아및 내독소의 주입, 또는 세칼 결합 및 천자(CLP) 모델의 주입과 같은 다양한 방법을 사용하여 유도되었다. 또한 화상및 연기 흡입 또는 폐 허혈/재퍼퓨전(I/R)으로 인한 직접적인 폐 손상(I/R)이3을사용한다. 직접 폐 손상의 1개의 자주 사용되는 모형은 기니피그4에서Lachmann 외에 의해 처음 기술된 바와 같이 폐 용암을 가진 계면활성제 고갈입니다.
계면활성제 고갈은 가스 교환 및 혈역학5에서급격히 타협을 초래하는 매우 재현 가능한 방법입니다. 가장 큰 장점은 임상적으로 사용되는 기계 식 인공 호흡기, 카테터 및 모니터를 사용하여 지원 연구를 가능하게하는 대형 종에 계면 활성제 고갈을 적용 할 수있는 가능성입니다. 그러나, 계면활성제 고갈 모델의 주요 단점은 기도 압력이 가중되거나 채용 기동이 적용될 때마다 기질성 폐 영역의 즉각적인 모집이다. 따라서, 모델은 장기간 6시에 대해 높은 PEEP 수준을 가진 자동화된 환기, 예를 들어, 조사에 적합하지않다. 요시다 등은 실험적인 ARDS7을유도하기 위해 높은 피망유지기도 압력과 계면활성제 고갈및 환기의 조합을 설명했지만, 이들의 모델은 반복된 혈액 가스 샘플링 및 경피성 압력 및 PEEPEP의 슬라이딩 테이블에 따라 구동 압력의 조정을 통해 미리 정의된 복도에서 산소(PaO2)의부분압력의 정교한 유지보수가 필요하다.
전반적으로, 지나치게 공격적인 해로운 환기 또는 환기 정권의 힘들고 반복적인 조정을 가진 모형은 폐의 구조적 손상을 초래할 수 있고, 이는 너무 가혹하고 후속 다중 기관 실패귀착됩니다. 따라서, 이 문서는 장기간 임상적으로 사용되는 환기 매개 변수로 연구를 지원하는 실험 ARDS의 유도를 위한 높은 TV/낮은 PEEP를 가진 해저기판고갈기의 쉬운 모델에 대한 상세한 설명을 제공한다.
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Protocol
실험의학부, 샤리테 - 대학 의학, 베를린, 독일 (EN DIN ISO 9001:2000에 따라 인증) 실험 전에 독일 베를린에서 동물 연구를위한 연방 당국의 승인을 받았다 (G0229/18). 실험실 동물 관리의 원리는 모든 실험에서 사용되었으며 유럽 및 독일 실험실 동물 과학 협회의 지침에 따라 사용되었습니다.
1. 실험실 동물 및 동물 복지
- 30-40kg의 체중(bw)을 가진 3-4개월의 깊은 마취된 남성 돼지(독일 랜드레이스 × 대형 화이트)에서 모든 실험을 수행합니다.
2. 마취, 삽관 및 기계 환기
- 돼지의 전체 위장을 피하기 위해 마취 하기 전에 12 시간 동안 건조 식품을 제공 하지 마십시오. 스트레스를 최소화하기 위해 물과 밀짚/건초에 무료로 접근할 수 있습니다.
- 아자페론(3 mg/kg bw), 아트로핀(0.03 mg/kg bw), 케타민(25 mg/kg bw), 자일라진(3.5 mg/kg bw)을 결합하여 돼지의 목 근육에 투입하여 동물들이 여전히 스트레스를 최소화합니다.
참고: 실험 전에 설탕 큐브 몇 개를 먹이고 훈련된 방식으로 설탕 큐브를 먹이면서 주사를 치면서 동물의 목을 애무하는 일일 훈련은 부드러운 예약을 용이하게 하고 스트레스를 더 줄일 수 있습니다.- 동물을 들것에 놓고 적절한 수준의 마취에 도달하면 수송을위한 천으로 눈을 가립니다.
- 돼지를 외과 극장으로 옮기고 항상 충분한 자발적인 호흡을 보장하십시오.
- 주택 시설이 실험실에 인접하지 않은 경우, 돼지를 운반하는 동안 산소를 보충하기 위해 산소 실린더, 피팅 튜브, 마스크를 가져 가라.
- 돼지를 경향이 있는 위치에 놓고 산소의 높은 흐름을 사용하여 동물의 주미에 맞는 마스크로 산소를 공급합니다(예: 10 L/min).
- 주변 정맥 카테터(보통 18G 또는 20G)를 사용하여 정맥 에 액세스하십시오. 주변 정맥 카테터를 알코올 스왑으로 닦아 낸 후 귀 정맥 중 하나에 넣습니다.
- 균형 잡힌 결정용액으로 주입을 시작하고 마취제의 후속 주입을 위해 카테터의 올바른 배치를 보장합니다.
- 500mL의 균형 잡힌 결정용액을 볼루스 i.v.로 주입한 다음 유체 지지에 대해 4mL/kg/h의 연속 주입이 이어진다.
- 귀 또는 꼬리 중 하나에 SpO 2-센서를 고정하여주변 산소 포화도(SpO2)를모니터링하기 시작합니다.
- 프로포폴 (약 5-10 mg / kg - 정확한 복용량은 사전 약물의 효과에 따라 다르고 동물마다 다름)을 주입하여 마취를 유도합니다.
참고 : 오피오이드의 사전 주사는 더 삽관을 용이하게하지만 동물의 조기 무호흡증을 피하기 위해 충분한 경험이 필요합니다. 펜타닐(펜타닐 구연산염, 100 μg/mL)의 100μg를 주입하면 프로포폴을 주입하기 전에 자발적인 호흡 속도가 약 20/분으로 느려질 때까지 반복될 수 있다. - 커프드 엔타락튜브(7.5~8.0mm ID)와 큰 동물을 위해 설계된 후두리(약 25cm 길이의 직선 블레이드)를 가진 동물을 삽관합니다.
참고 : 관착은 Theisen 등8에의해 자세히 설명 된 바와 같이 경향이있는 위치에서 가장 쉽습니다. 8 .- CO 2-모니터(capnograph)에서 만료되는 동안 CO2의 전형적인 파형을관찰하여 내막관의 배치를 확인한다.
- 동일한 양측 호흡 소리를 확인하기 위해 auscultation을 사용합니다.
참고: 돼지는 양면에서 늑골 케이지의 수동 압축으로 기계적으로 환기될 수 있으며, 실패하거나 조절이 지연되는 경우 산소를 높은 유동으로 공급할 수 있습니다.
- 영감받은 산소(FIO2)의분획을 1.0으로, 호흡보호구 주파수를 15-20/분으로 설정하고, 조수부피를 8-9mL/kg bw로 설정하고, 유효비(I:E)에서 1:1.5까지 의 양수종기 기만 압력(PEEP)을 적용하여 기계환기를 시작한다. 설정을 조정하여 35-40mmHg의 이산화탄소(PetCO2)와95% 이상의 SpO2의 최종 만료 부분 압력을 목표로 설정합니다.
- 마취를 유지하기 위해 티오펜톤(20 mg/kg/h)과 펜타닐(7 μg/kg/h)의 연속 i.v. 주입을 사용하십시오.
참고: 필요한 복용량 동물에서 동물및 실험 설정 사이 다를 수 있습니다. 동물 복지와 과학적 이유로 실험하는 동안 충분한 깊이의 마취를 유지하는 것이 필수적입니다. - 기기 동안 스트레스/통증 반응(심장 박동, 혈압 또는 호흡률 증가)을 위해 동물을 면밀히 모니터링합니다.
참고: 마취의 깊이가 충분하면 근육 이완제를 투여하지 않고 계측이 가능해야 합니다. - 근육 이완제를 관리, 예를 들어, 판쿠로늄 브로마이드 (0.15 mg/kg bw i.v. bolus, 0.15 mg/kg bw/h 또는 반복 볼루스 주사의 지속적인 주입에 이어), 근육 이완이 필요한 경우 (예를 들어, 계면활성 제 고갈 전, 부상 환기 배출 전).
- 마취를 유지하기 위해 티오펜톤(20 mg/kg/h)과 펜타닐(7 μg/kg/h)의 연속 i.v. 주입을 사용하십시오.
- 계측 기술
- 동물을 척추 위치로 바꿔놓습니다.
- 동물을 돌리면서 내트라큐리 튜브와 i.v. 라인을 확보하십시오.
- 계획된 절개 부위 위에 피부를 스트레칭붕대를 사용하여 다리를 철회합니다.
- 알코올 및 요오드 1% 용액과 같은 적절한 피부 소독제로 수술 영역을 살균합니다.
- 중앙 정맥 카테터로 외부 경정맥을 캔누레이하고, 또한 폐 동맥 카테터(PAC)의 도입자 칼집을 동일한 정맥으로 소개합니다.
- 하악과 흉골(왼쪽 또는 오른쪽)을 연결하는 선상에서 10cm의 피부 절개를 수행합니다.
- 항상 마취의 깊이를 재평가하고 필요한 경우 복용량을 조정하십시오.
- 피하 조직과 조직 집게및 외과 가위로 platysma를 브라치오세팔릭과 스테르노세팔릭 근육이 보일 때까지 분리합니다.
- 외부 경정맥이 보일 때까지 근육 사이의 근막을 분리하는 무딘 절단 절차를 계속하십시오.
- Seldinger 기술9를 사용하여 중앙 정맥 카테터와 PAC의 나중에 삽입할 수 있는 도입자 칼집으로 외부 경정맥을 수선합니다.
참고: 경피적 접근법의 경우와 같이 팽창자로 정맥을 팽창시키지 마십시오. 이것은 정맥을 찢어 버릴 것입니다. 표준 봉합사와 닫습니다. 칼집의 크기는 선택한 PAC의 크기에 따라 다릅니다. 6F 소개자 칼집(길이 10cm)과 몸무게 30-40kg의 돼지에서 길이 75cm의 5F PAC가 일반적으로 사용된다.
- 침략적인 혈압 감시를 위한 대퇴동맥을 캐너리.
- 동맥 선을 배치하는 뒷다리의 그라실리스와 사르토리우스 근육 사이의 접기를 식별합니다(왼쪽 또는 오른쪽이 가능하다).
참고 : 대퇴 동맥의 맥동은 쉽게 만져야합니다. - 셀딩거 기술9로동맥을 경피적으로 수거한다.
- 동맥이 쉽게 만지지 않으면 직접적인 접근 방식을 사용합니다.
- 5cm 길이의 절개로 피부를 잘라 조직 집게및 수술 가위로 피하 조직을 분리합니다.
- 대퇴 동맥의 수준으로 근육 사이의 근막을 분리 하는 무딘 삭감 절차를 사용 하 여.
참고 :D절단 시술을 수행하여 사페누아 혈관을 다치게 하지 않습니다. - 구멍 부위에 출혈이 있을 경우 혈관을 닫을 수 있도록 대퇴동맥 주변에 합자를 반복합니다. 그것은 뒷다리에 혈액 흐름을 손상으로 가능 하면이 단계를 피하십시오.
- 셀딩거 기술9로동맥을 캐너레이트.
- 동맥 선을 배치하는 뒷다리의 그라실리스와 사르토리우스 근육 사이의 접기를 식별합니다(왼쪽 또는 오른쪽이 가능하다).
- 트랜스듀서를 대기(0) 및 200mmHg(동맥 선) 또는 50mmHg(중앙 정맥 선)에 보정하고 동맥 카테터 및 중앙 정맥 선에 연결하여 모니터링을 시작합니다.
- 오른쪽 아트리움의 추정 위치에 흉부 높이의 약 절반정도의 압력 트랜스듀서를 배치합니다.
- 오줌 방광의 캐셔팅을 위해 방광 위의 피부를 통해 작은 (4-5cm) 절개를 수행하십시오.
- 무딘 악기를 사용하여 피하 조직을 분리합니다.
- 방광 벽에 지갑 끈 봉합사(직경 1~2cm)를 놓습니다.
참고: 봉합사는 방광 벽의 모든 층을 통해 관통해서는 안되며, 이는 구멍을 통해 소변을 잃어야 합니다. - 봉합사의 중간에 작은 절개를 수행하고 오줌 카테터를 소개합니다.
- 즉시, 증류수 10mL로 풍선을 막고 광 저항이 느껴질 때까지 카테터를 방광 벽쪽으로 당깁니다.
- 카테터 주변의 지갑 끈 봉합사를 닫습니다. 표준 봉합사를 사용하여 피부를 닫습니다.
3. 폐 동맥 카테터의 도입 (PAC)
- 카테터의 크기에 따라 0.5-1mL의 공기로 PAC의 풍선의 가래성을 확인하고 풍선을 다시 수축시십시오.
- PAC를 압력 변환기 시스템에 연결하고 트랜스듀서를 대기(0) 및 100mmHg에 대해 보정합니다.
- 10-15cm(칼집 길이에 따라 다름)에 팽창된 풍선을 장착한 도입자 칼집을 통해 PAC를 소개합니다.
- 칼집을 떠난 후 풍선을 팽창시키고 압력 모니터의 압력 및 일반적인 웨이브 형태를 모니터링하면서 PAC를 더 발전시다.
- 오른쪽 심실, 오른쪽 심실, 폐 동맥의 전형적인 파형이 나타나고 폐 모세혈관 쐐기 압력(PCWP) 파형을 볼 때 PAC의 전진을 멈추는 동안 PAC를 앞으로 밀어 넣습니다.
- PCWP를 최종 만료시 기록하고 풍선을 수축합니다(각 곡선의 그림 1 참조).
참고: 풍선의 디플레이션 후 PCWP 파형이 사라져야 하며 폐 동맥 압력 파형이 표시되어야 합니다. 폐 동맥 압력 파형을 볼 수없는 경우, 카테터는 폐 동맥에 너무 멀리 삽입하고 자동 쐐기 위치에 도달했다. 이는 폐 용기의 영구적인 폐색을 초래하며 폐 동맥 압력 파형이 다시 나타날 때까지 카테터를 다시 당겨 서 교정되어야 하며, 이로 인해폐용기(10)의파열과 같은 합병증을 피한다. PAC 카테터는 종종 실수로 돼지의 열등한 카빌 정맥을 통해 간 정맥으로 진행됩니다. 따라서, 오른쪽 심실 압력 신호가 약 30 - 50cm 후에 도달하지 않으면 카테터를 다시 당기고 다시 시작하십시오.
4. 혈역학 측정을 위한 폐 동맥 열량 감소 기술
- 열희석기술(11)으로심장 출력(CO)을 측정한다.
- 하우징을 통해 서운을 PAC의 각 루멘에 연결합니다.
- 다음으로 혈역학 모니터를 PAC(적색 캡)의 탈강 온도 포트와 연결합니다.
- 혈역학 모니터를 카테터 크기, 카테터 길이, 주입된 볼륨 및 주입된 식염수 용액의 온도를 보정하는 데 필요한 모드로 조정합니다.
- 가능한 한 빨리 0.9 % 식염수의 적절한 부피를 주입하십시오 (일반적으로 4 ° C의 온도로 0.9 % 식염수의 5 또는 10 mL).
- 측정이 완료될 때까지 기다립니다.
- 인공호흡기의 호흡 주기에 대해 5개의 측정값을 빠르게 랜덤화합니다.
- 가장 높고 가장 낮은 값을 삭제하고 나머지 세 값을 사용하여 평균을 계산합니다.
- 이 평균 값은 심장 출력으로 기록됩니다.
- 나중에 카테터 풍선을 팽창시켜 PCWP를 측정하고 측정 후 수축합니다.
- 모든 추가 혈역학 계산에 대한 평균 동맥 압력 (MAP), 폐 동맥 압력 (PAP), 중앙 정맥 압력 (CVP), PCWP 및 CO를 사용합니다.
참고: 식염수의 부피와 온도는 측정 전에 모니터에 입력해야 합니다. 정상 식염수는 올바른 측정을 위해 동일한 온도 (일반적으로 <5 °C)로 유지되어야합니다. 카테터의 크기와 길이도 입력해야합니다. 일부 모니터는 보정 계수의 입력이 필요합니다. - 전해질 균형의 정확한 측정을 관련시키는 연구 결과를 위해, 0.9% 식염수 대신 5% 포도당 용액을 사용하십시오.
- 모든 매개 변수를 기록해야 합니다. CO 측정 직전 또는 직후에 동시에 동맥 및 혼합 정맥 혈액 샘플을 섭취하여 폐 내 좌측 션트를 계산할 수 있습니다.
- 피크, 고원 및 최종 만료 압력과 같은 데이터 세트를 완료하기 위해 필요한 모든 호흡 설정 및 측정값을 기록합니다.
참고: 마취, 삽관 및 전체 계측의 유도는 조사자의 경험과 수에 따라 1.5 h가 필요할 수 있습니다.
- 피크, 고원 및 최종 만료 압력과 같은 데이터 세트를 완료하기 위해 필요한 모든 호흡 설정 및 측정값을 기록합니다.
5. 계면활성제 고갈
- 1.0의 FIO2로 동물을 환기시하십시오.
- 인공호흡기에서 동물을 분리합니다.
- 폐는 0.9% 식염수(37°C, 35mL/kg)로 폐를 충진관에 연결된 깔때기로 채웁니다.
- 이를 위해, 동물 위에 약 1m 의 깔때기를 올립니다.
참고: 정압은 식염수 부분을 모든 폐 섹션에 할당합니다. - MAP이 <50mmHg 이하로 감소하면 즉시 충전을 중지합니다.
- 이를 위해, 동물 위에 약 1m 의 깔때기를 올립니다.
- 깔때기를 지면으로 낮추어 용액을 배출합니다. 산소를 위해 동물을 인공호흡기에 다시 연결합니다.
- 동물이 회복될 때까지 기다렸다가 필요한 경우 가능한 한 빨리 용암을 반복하십시오.
참고: 추가 용암의 필요성은 PA O2/FIO2 비율에 의해 정의됩니다.- 각 라베지 다음 5 분 후 동맥 혈액 가스 샘플을 복용하십시오.
- P A AO2/FIO2 비율(Horowitz 인덱스)이 FI O2 1.0에서 최소 5분 동안 100mmHg 이하로 감소하고 5cmH2O를 엿볼 때까지 반복할 > 수있습니다.
참고: 혈역학 적보상을 방지하기 위해 동맥 pH를 7.25 이상으로 유지하기 위해 호흡 속도를 조정해야합니다.
- 이 동물 모델은 계면 활성제 고갈과 VILI의 조합을 기반으로합니다.
참고: 용암은PAO2/FIO2 비율이 VILI5없이 계면 활성제 세척 모델에 대해 이전에 게시된 대로 60분 후에 5분 동안 100 이하로 유지된 후에 중단됩니다.- 타겟 PAO 2 /FIO 2에도달 한 후 높은 TV / 낮은 PEEP 환기로 시작.
참고: 그렇지 않으면 VILI와 결합된 지나치게 공격적인 계면활성제 고갈로 인해 여러 장기 부전이 발생하여 실험이 손상됩니다. 계면활성제 고갈의 지속 시간은 정의된 PAO 2/FIO2가표적으로 하기 때문에 동물마다 다릅니다. 1.5시간까지 45분이 걸릴 수 있습니다.
- 타겟 PAO 2 /FIO 2에도달 한 후 높은 TV / 낮은 PEEP 환기로 시작.
6. 높은 조수 볼륨 / 낮은 엿보기 (높은 TV / 낮은 엿보기) 손상 환기
- FIO2를 1.0의 상태로 유지합니다.
- 압력 제어 환기 모드를 보장하는 볼륨에 인공호흡기를 설정합니다.
- 피크 피증 압력에 대한 경보 임계값을 60mbar로 늘립니다.
참고: 인공호흡기는 최대 60mbar의 피의적 압력을 가해야 하지만 더 높지는 않습니다. - 호흡 속도를 12/분으로 낮추고 만료(I:E) 비율을 1:1.5로 설정합니다(2초의 영감 시간 및 3초의 만료 시간).
- 조수 부피를 최소 2분 이상 17mL/kg bw까지 천천히 늘립니다.
- 60mbar의 피증적 압력에 도달하면 조수 부피를 더 증가시키지 마십시오.
참고: 제한된 피증 압력은 계면활성제 세척 후 폐 부상에 따라 17mL/kg 이하의 조수 부피를 초래할 수 있습니다. 조수 부피가 급격히 증가하면 바로 외상이나 혈역학적 보상이 발생할 수 있습니다. 따라서 몇 분 동안 천천히 조수 량을 늘리는 것이 가장 중요합니다.
- 60mbar의 피증적 압력에 도달하면 조수 부피를 더 증가시키지 마십시오.
- PEEP를 2mbar로 줄입니다.
- 동물을 최대 2시간 동안 환기시합니다(인공호흡기 설정 및 유동 곡선의 그림 2 참조).
참고: 조수량이 많은 환기는 동물의 양산화를 초래하지만, 순환은 거의 완전한 인플레이션과 디플레이션으로 인해 폐의 구조적 손상을 초래합니다. 채용 기동, 위치 지정, 높은 PEEP 등으로 구조적 손상을 되돌릴 수 없습니다. 그 결과 부상은 조사 내내 용납되어야 합니다. 조사의 다음 실험 및 기간에 따라 더 짧은 높은 TV/낮은 PEEP 환기 시간이 필요할 수 있습니다.
7. 실험과 안락사의 종말
- 폐 손상의 유도에 따라 수행될 실험 프로토콜의 모든 측정이 수행되는지 확인합니다.
- 펜타닐을 주입 (적어도 0.5 mg) 추가 연속 마취에 5 분 기다립니다. 티오펜탈(적어도 1000 mg)을 주입한 후 중앙선을 사용하여 적어도 60m의 칼륨이 빠르게 뒤따릅니다.
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Representative Results
PAO2/FIO2-비율은모든 동물에서 계면활성제 세척 시 감소(도3). 결과 저혈증, hypercapnia 및 atelectasis폐 동맥 압력의 증가를 일으키는 원인이 되었습니다. 폐 용암의 세부 사항은 이미 다른 곳에서설명6.
계면활성제 고갈은PAO2/FIO2 비율이 5mbar의 PEEP를 5mbar의 PEEP로 기계적 환기에도 불구하고 100mmHg 이하로 유지될 때까지 반복되었다. 그 후, 높은 조수 볼륨, 낮은 PEEP, 거의 완전한 인플레이션 / 디플레이션과 환기가 VILI를 일으키는 원인이 되기 위해 2 시간 동안 시작되었다. 참고로, 가스 교환의 매개변수(산소 포화도,PaO2)는순환 모집으로 인한 높은 조수부로 환기 시 개선될 수 있으며 mPAP는 일반적으로 높은 내장압 및 과카피니아(도3B)로인해 상승상태를 유지한다. 평균적으로, 마취, 계측, 계면활성제 고갈 및 해로운 환기의 유도는 표적 PAO2/FIO2 비율을 달성하는 데 필요한 조사자의 경험과 용암의 수에 따라 약 5h가 필요합니다.
폐의 모집은 모집 기동 (50 mbar의 피증 압력 및 5 호흡을위한 PEEP 24 mbar의 피증 압력)으로 각 실험 단계 후에 시험되었습니다. 동맥 혈액 가스 샘플은 모집 기동 후 5 분 동안 환기는 6 mL / kg bw의 조수 부피, 15 mbar의 PEEP 및 1.0의 FIO2로 시작되었습니다. 이러한 모집 기동으로 계면활성제 세척후모든 동물에서 산소가 현저히 증가한 반면, 2h의 해로운 환기는 가스 교환 및 mPAP에 대하여 폐 모집성이 감소하였다(그림3, 표 1). 프로토콜로 유도된 폐 손상은 추가 모집 기동 후 3시간 동안 ARDS-Network 고PEEP 테이블에 따라 환기가 수행된 경우에도 모집하는 경향이 없었다.
한 동물의 컴퓨터 지형(CT) 이미징은 환기가 15mbar(도4)의PEEP로 에스컬레이션될 때 크게 해결된 6mbar의 PEEP를 통해 환기 시 폐의 부양 영역을 아틸라시스하는 것으로 나타났으며, 실질적인 유비쿼터스 지면 유리 불투명도는 해결되지 않았다. 더욱이, 폐포 불투명도와 같은 일부 CT 연구 결과는 폐의 사후 검사에 대응하는 폐의 구조적 손상을나타냈다(도 4).
그림 1: 폐 동맥 카테터 배치. 심장의 스케치, 제대로 배치 된 폐 동맥 카테터 (PAC; 노란색 카테터) 및 PAC를 진행하는 동안 볼 수있는 각각의 파형. PCWP는 폐 모세관 쐐기 압력을 의미한다. PCWP 파형은 풍선이 팽창하는 동안 웨지 위치에서만 볼 수 있습니다. PCWP 곡선이 사라지고 풍선이 수축되고 PAC가 제대로 배치되면 폐 동맥 곡선이 표시되어야 합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 인공 호흡기설정. 환기 호흡기 유발 폐 손상(VILI)을 유발하는 환기 중 인공호흡기 설정이 표시됩니다. 조수 부피는 각 동물의 17 mL/kg 체중에 해당합니다. 흐름 패턴은 만료시 0흐름으로 감소합니다(적별). 제로 흐름은 호흡 주기의 관련 기간 동안 유지된다. 따라서 폐의 거의 완전한 인플레이션과 디플레이션은 바로와 아텔레스외상을 촉진하기 위해 달성됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: 전신 산소 및 폐 동맥 압력. (A)산소의 부분 동맥 압력의 개별 결과. (B)4마리의 동물의 평균 폐동맥압력이 유발된 폐손상의 대표적인 값으로 표시된다. 통계적 유의에 대한 테스트는 소수의 동물(n=4)으로 인해 수행되지 않았다. 모델의 채용 가능성을 테스트하기 위해 각 개입(노란색 화살표)이 수행된 후 채용 기동이 수행되었습니다. PAO2는 폐 용암 후 및 모집 후 적어도 150 mmHg로 증가하지만, 해로운 환기 후는 증가하지 않습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: 폐의 단층 촬영. 계면활성제 세척 및 기계적 환기 후 한 동물의 대표적인 컴퓨터 지형 검사(CT)는 높은 조수부와 낮은 PEEP로 인공호흡기 유발 폐 손상(VILI)을 유발합니다. 스캔은 15mbar (PEEP 15 mbar)의 높은 양성 끝 만료 압력과 6 mbar (PEEP 6 mbar)의 낮은 PEEP로 환기 중에 6 mL / kg의 체중을 조력으로 촬영했습니다. 상부 패널은 폐의 동일한 기형 영역을 보여줍니다. 하부 패널은 심장의 높이에서 폐의 동일한 영역을 보여줍니다. #은 기저 기저 기분과 종속 폐 영역을 표시; → 15 mbar의 PEEP와 환기하에 모집되는 종속 폐 지역 / 전 atelectasis를 표시합니다; * 15 mbar의 PEEP와 환기 중에 해결되지 않는 중첩 된 중간 및 내 격막 농축과 광범위한 지상 유리 불투명도를 표시, + 표시 확산 폐포 출혈을 나타내고 광범위한 6 mbar의 PEEP로 환기 하는 동안 볼 수 없습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5: 폐의 사후 검사. 실험 직후 한 동물의 고정되지 않은 폐의 대표적인 병리학. 폐의 기저 부위는 독자를 향해 향합니다. # 마크 atelectasis; + 마크 확산 폐포 출혈; → 부종, 부종 과막 공간 표시. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 기준선 | 라베지 후 | 마이크로미터 | 부상 후 환기 | 마이크로미터 | 아드네트 이후 | 마이크로미터 | |
| 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 |
| 젖산 (mg/dL) |
4 ±3.9 |
6 ±5.0 |
6 ±5.9 |
4 ±3.6 |
4 ±3.5 |
4 ±3.6 |
6 ±5.3 |
| 심박수 (비트/분) |
86 ±8 |
90 ±11 |
92 ±12 |
104 ±18 |
129 ±30 |
147 ±13 |
149 ±5 |
| CO (L/분) | 4 ±0.8 |
3.7 ±1.4 |
3.6 ±0.8 |
5.2 ±0.8 |
5.1 ±0.8 |
6.9 ±1.0 |
|
| 지도 (mmHg) |
93 ±4 |
101 ±21 |
108 ±31 |
78 ±8 |
96 ±31 |
65 ±12 |
72 ±9 |
| SVR (dyn. 초. 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 (dyn. 초. 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 |
표 1: 동맥 혈액 가스, 혈역학 데이터 및 폐 규정 준수. 표는 각각의 동맥 혈액 가스 및 혈역학 데이터를 제시합니다. RM: 모집 기동, PaO2: 산소의 동맥 부분 압력, PACO2: 이산화탄소의 동맥 부분 압력, CO : 심장 출력, MAP : 평균 동맥 압력, SRV : 전신 혈관 저항, mPAP : 평균 폐 동맥 압력, PVR : 폐 혈관 저항, PCWP : 폐 모세관 압력. 평균 ± SD로 제공되는 데이터.
| 기준선 | 라베지 후 | 마이크로미터 | ||||||
| 나는 | PAO2 (mmHg) | 540 | 81.3 | 270 | 21.9 | - 계면활성제 고갈 후 모집 기동은 근육 이완제의 사전 주입 없이 미리 형성되었다 -모집 기동(RM)은 즉각적인 흉부 드레인 삽입에도 불구하고 신속한 심폐 열화(회색 배경)를 가진 장력 기압을 초래했습니다. - 다음 동물은 RM 전에 근육 이완제의 볼러스 주사를 받았고 문제는 다시 관찰되지 않았다 |
||
| PaCO2 (mmHg) | 42.6 | 69.4 | 84.9 | 93.9 | ||||
| pH | 7.44 | 7.17 | 7.01 | 6.99 | ||||
| 락테이트 (몰/L) | 11 | 17 | 67 | 56 | ||||
| 심박수(비트/분) | 138 | 155 | 141 | 221 | ||||
| CO (L/분) | 7.7 | 3.6 | 1.6 | |||||
| mAP (mmHg) | 82 | 60 | 143 | 53 | ||||
| mPAP (mmHg) | 26 | 18 | 22 | 22 | ||||
| PCWP (mmHg) | 10 | 12 | 12 | 17 | ||||
| Cdyn (mbar/mL) | 35 | 11 | 19 | 13 | ||||
| PCWP (mmHg) |
10 | 12 | 12 | 17 | ||||
| Cdyn (mbar/mL) | 35 | 11 | 19 | 13 | ||||
| 기준선 | 라베지 후 | 마이크로미터 | 해로운 환기 후 | 마이크로미터 | ||||
| II | PAO2 (mmHg) | 638 | 60 | 84 | 83.2 | 61.4 | 82.7 | - 3시간 동안 17ml/kg의 체급으로 조력으로 환기가 수행되었습니다. - 해로운 환기 후 동물은 급속히 악화및 예를 들어 에피네프린의 볼러스 주사와 함께 안정화 될 수 없습니다 -마지막 혈액 가스 분석은 PEEP: 20 mbar를 가진 환기하에서 얻어졌다. 피크: 35 mbar. 187ml(4ml/kg 체중)의 조수 부피 - 다음과 같은 실험에서 해로운 환기 기간의 감소가 필요했습니다. |
| PaCO2 (mmHg) | 41 | 78 | 77 | 85.1 | 120 | 183 | ||
| pH | 7.37 | 7.17 | 7.16 | 7.13 | 7.02 | 6.81 | ||
| 젖산 (mg/dL) | 16 | 18 | 20 | 17 | 30 | 65 | ||
| 심박수(비트/분) | 86 | 64 | 109 | 133 | 150 | 185 | ||
| CO (L/분) | 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 | |||
| Cdyn (mbar/mL) | 34 | 9 | 12 | 17 | 14 | 13 | ||
표 2: 프로토콜의 구현 중 동맥 혈액 가스 및 혈역학 데이터. 표는 프로토콜의 구현 도중 조기에 정지한 2개의 동물의 각각 동맥 혈액 가스 및 혈역학 데이터를 제시합니다. 회색 배경은 사망 전 마지막 결과를 강조 표시합니다. RM: 모집 기동, PaO2: 산소의 동맥 부분 압력, PACO2: 이산화탄소의 동맥 부분 압력, CO : 심장 출력, mAP : 평균 동맥 압력, mPAP : 평균 폐 동맥 압력, PCWP : 폐 모세관 쐐기 압력, PEEP : 양수 최종 만료 압력, 피크 : 피크 피피라피토리 압력.
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Discussion
이 문서는 반복되는 폐 용암및 환기에 의한 계면활성제 고갈, 낮은 PEEP 및 폐의 완전한 인플레이션/디플레이션을 결합한 돼지의 실험 적 ARDS 유도에 대해 설명합니다. 이 조합은 가스 교환의 재현 가능하고 유사한 악화와 그로 인한 혈역학적 타협을 일으키지만 폐의 채용 가능성을 제한합니다. 따라서,이 모델은 낮은 채용 가능성으로 임상 ARDS를 모방하고 새로운 환기 정권의 조사를 허용한다.
프로토콜에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 첫째, 반복된 라베지는 주요 관절통의 형성, 경피 부종 형성 및 폐포 모세관 막 두께의 증가를 포함하여 임상 (인간) ARDS의 조직 병리학적 특성의 일부를 초래한다. 높은 TV/낮은 PEEP 환기는 채용에 취약하지 않은 확산 폐포 출혈과 같은 일부 특성을 추가합니다. 그럼에도 불구하고, 히알린 막의 형성과 같은 인간의 ARDS의 중요한 특징은 몇 시간 내에 유도될 수 없으므로 이 모델2,3에서누락된다. 둘째, 폐의 구조적 손상은 몇 시간 또는 아마도 며칠 동안 돌이킬 수 없습니다. 그러나 다음과 같은 실험을 불가능하게 만드는 폐의 과도한 바로, volu-및 atelectrauma을 피하기 위해주의를 기울여야합니다. 이 문서에 설명된 인공호흡기 설정을 사용하여, 프로토콜은 ARDS 환자의 환기에 관한 최근의 임상 증거를 통합하는 자동화된 환기 모드를 시험하기 위해 처음에 3 h의 VILI로 시작되었습니다. 불행하게도, 실험 과정에서 일부 동물은 악화되고 심한 기압호르몬(표2)의1례가 관찰되었다. VILI 기간을 2h로 줄이는 것은 실험 설계에 적합했지만, 이 기간은 다른 실험 설정에 적용될 수 있다. 셋째, 폐 용암은 동물의 갑작스러운 오른쪽 심장 마비와 사망을 초래할 수 있습니다. 동물의 약 10%-15%는 유도 기간 동안 죽을 수 있다. 이 숫자는 이전에 게시된 권장 사항 5에 따라 줄일 수있습니다. 마지막으로, 연구 결과는 4개의 동물과 2개의 추가 동물의 결과를 제시했습니다, 모형의 실행 도중 조기에 정지했습니다. 엄격한 지역 동물 보호법은 모델이 충분히 구현되면 추가 동물의 실험을 지원하지 않지만 계면 활성제 고갈 및 해로운 환기로 구성된 2 히트 모델은 다른 연구 그룹에서 사용되었습니다7.
중요한 것은, 높은 TV/낮은 PEEP 환기를 가진 환기에 의한 폐 상해의 악화는 폐의 통제할 수 없는 구조적인 손상 또는 혈역학 탈보상을 초래할 수 있습니다. 따라서, 조수 부피는 몇 분 동안 단계로 증가해야하며 피크 피증 압력에 대한 상부 임계 값은 폐렴 및 혈역학 불안정을 피하기 위해 설정해야합니다. 60mbar의 상부 임계값이 동물을 조기에 잃지 않고 VILI를 유발하는 데 가장 적합한 것으로 나타났습니다.
높은 조수 볼륨과 순환 모집낮은 PEEP에도 불구하고 충분한 산소를 초래할 것이다. 폐용암 후, PEEP는 참을 수 없는 저산소혈증을 피하기 위해 조수 부피를 증가시키기 위해 단계적 방식으로 2mbar로 감소하였다.
일부 조사관은 VILI의 빠른 발병으로 인해 VILI7을 생성하기 위해 더 높은 호흡률을 사용하지만, 높은 호흡 속도는 인공호흡기의 유동 곡선을 밀접하게 모니터링하지 않으면 공기 트래핑을 초래할 수 있습니다. 공기 트래핑은 폐의 불완전한 디플레이션으로 인해 VILI를 줄일 수 있으며 지속적인 높은 내트라토라시 압력으로 인한 혈역학적 불안정을 촉진합니다. 따라서, 느린 호흡률은 기술된 모델에서 폐의 보장된 디플레이션 및 더 긴 VILI 기간과 함께 사용되었다.
참고로, 브로콜로알 유체에서 인터류킨 8과 같은 폐 염증의 마커는 낮은 채용성의 재현 가능한 모델에서 장기간 환기 가 있기 때문에 측정되지 않았으며 모델의 주요 적용이다. 특정 염증 패턴(예: ARDS의 하이퍼 염증 형 과형)에 관한 연구를 위해 i.v. lipopolysaccharide 주입과 해로운 환기와 같은 염증성 첫 번째 히트를 결합한 다중 히트 모델이 유리할 수 있다12.
계면활성제 세척과 높은 TV/낮은 PEEP 환기의 조합은 가스 교환 및 혈역학 적 변화에 관한 인간 ARDS의 시간 효율적이고 재현 가능한 모델을 초래합니다. 이 모형에서 유도된 폐 상해는 낮은 모집성을 제시하고 기계 환기를 포함하여 치료 전략의 실험적인 조사를 허용합니다.
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Disclosures
모든 저자는 재정적 또는 기타 이해 상충을 공개하지 않습니다.
Acknowledgments
우리는 감사버짓 브란트의 우수한 기술 적 지원을 인정합니다. 이 연구는 독일 연방 교육 연구부 (FKZ 13GW0240A-D)의 보조금에 의해 지원되었다.
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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