Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

Nichtinvasives und invasives Monitoring der renalen Hypoxie in einem Schweinemodell des hämorrhagischen Schocks

Published: October 28, 2022 doi: 10.3791/64461
Automatic Translation
1, 2,3, 1,4, 4,5
1Department of Biomedical Engineering, University of Utah, 2Department of Emergency Medicine, University of Utah, 3Nora Eccles Harrison Cardiovascular Research and Training Institute, University of Utah, 4Department of Anesthesiology, University of Utah, 5Geriatric Research, Education, and Clinical Centre, VAMC

ERRATUM NOTICE

Summary

Hier wird ein Protokoll zur Messung der renalen Oxygenierung in der Medulla und des nicht-invasiven Sauerstoffpartialdrucks im Urin in einem hämorrhagischen Schock-Schweinemodell vorgestellt, um den Sauerstoffpartialdruck im Urin als Frühindikator für akutes Nierenversagen (AKI) und einen neuartigen Wiederbelebungsendpunkt zu etablieren.

Abstract

Bis zu 50 % der Patienten mit Trauma entwickeln ein akutes Nierenversagen (AKI), zum Teil aufgrund einer schlechten Nierendurchblutung nach starkem Blutverlust. Die Diagnose einer akuten Niereninsuffizienz wird derzeit auf der Grundlage einer Veränderung der Serumkreatininkonzentration gegenüber dem Ausgangswert oder längerer Perioden mit verminderter Urinausscheidung gestellt. Leider sind bei den meisten Patienten mit Trauma keine Daten zur Kreatininkonzentration im Serum verfügbar, und die derzeitigen Schätzmethoden sind ungenau. Darüber hinaus kann sich die Kreatininkonzentration im Serum erst 24-48 Stunden nach der Verletzung ändern. Schließlich muss die Oligurie mindestens 6 Stunden anhalten, um ein akutes Nierenversagen zu diagnostizieren, was eine frühzeitige Diagnose unpraktisch macht. Die heute verfügbaren AKI-Diagnoseansätze sind für die Vorhersage des Risikos bei der Reanimation von Patienten mit Trauma nicht geeignet. Studien deuten darauf hin, dass der Sauerstoffpartialdruck im Urin (PuO2) für die Beurteilung einer renalen Hypoxie nützlich sein kann. Ein Monitor, der den Blasenkatheter und den Urinsammelbeutel verbindet, wurde entwickelt, um PuO2 nicht-invasiv zu messen. Das Gerät verfügt über einen optischen Sauerstoffsensor, der PuO2 auf der Grundlage von Lumineszenzlöschprinzipien schätzt. Darüber hinaus misst das Gerät den Harnfluss und die Temperatur, wobei letztere um Störeffekte von Temperaturänderungen auszugleichen. Der Harnfluss wird gemessen, um die Auswirkungen des Sauerstoffeintritts in Zeiten mit niedrigem Urinfluss zu kompensieren. Dieser Artikel beschreibt ein Schweinemodell des hämorrhagischen Schocks, um den Zusammenhang zwischen nicht-invasivem PuO2, renaler Hypoxie und der Entwicklung von akutem Nierenversagen zu untersuchen. Ein zentrales Element des Modells ist die ultraschallgesteuerte chirurgische Platzierung einer Sauerstoffsonde im Nierenmark, die auf einer unummantelten optischen Mikrofaser basiert. PuO2 wird auch in der Blase gemessen und mit der Niere und nicht-invasivenPuO2-Messungen verglichen. Dieses Modell kann verwendet werden, um PuO 2 als frühen Marker für AKI zu testen und PuO2 als wiederbelebungsfähigen Endpunkt nach Blutungen zu bewerten, der eher auf eine endorganische als auf eine systemische Sauerstoffversorgung hinweist.

Introduction

Akutes Nierenversagen (AKI) betrifft bis zu 50 % der Patienten mit Traumata, die auf die Intensivstation1 eingeliefert werden. Patienten, die eine akute Niereninsuffizienz entwickeln, haben tendenziell eine längere Aufenthaltsdauer im Krankenhaus und auf der Intensivstation und ein dreimal höheres Mortalitätsrisiko 2,3,4. Derzeit wird AKI am häufigsten durch die KDIGO-Richtlinien (Kidney Disease Improving Global Outcomes) definiert, die auf Veränderungen der Serumkreatininkonzentration gegenüber dem Ausgangswert oder Perioden verlängerter Oligurie basieren5. Bei den meisten Patienten mit Trauma sind keine Daten zur Kreatininkonzentration verfügbar, und Schätzgleichungen sind unzuverlässig und wurden bei Patienten mit Trauma nicht validiert6. Darüber hinaus darf sich die Kreatininkonzentration im Serum frühestens 24 Stunden nach der Verletzung ändern, was eine frühzeitige Erkennung und Intervention ausschließt7. Während Untersuchungen darauf hindeuten, dass die Urinausscheidung ein früherer Indikator für AKI ist als die Kreatininkonzentration im Serum, verlangen die KDIGO-Kriterien eine mindestens 6-stündige Oligurie, was Interventionen zur Verletzungsprävention ausschließt8. Der optimale Schwellenwert für die stündliche Urinausscheidung und die geeignete Dauer der Oligurie zur Definition von AKI werden ebenfalls diskutiert, was ihre Wirksamkeit als Frühmarker der Krankheit einschränkt 9,10. Daher sind die derzeitigen diagnostischen Maßnahmen für AKI in Traumasituationen nicht nützlich, führen zu einer verzögerten Diagnose von AKI und liefern keine Echtzeitinformationen über den Risikostatus eines Patienten für die Entwicklung eines AKI.

Während die Entwicklung einer akuten Niereninsuffizienz in einer traumatischen Umgebung komplex ist und wahrscheinlich mit mehreren Ursachen verbunden ist, wie z. B. einer schlechten Nierendurchblutung aufgrund einer Hypovolämie, einer verminderten Nierendurchblutung aufgrund einer Vasokonstriktion, einer traumabedingten Entzündung oder einer Ischämie-Reperfusionsverletzung, ist die renale Hypoxie ein häufiger Faktor bei den meisten Formen der akuten Niereninsuffizienz11,12. Insbesondere die Medullaregion der Niere ist aufgrund der reduzierten Sauerstoffzufuhr und der hohen Stoffwechselaktivität im Zusammenhang mit der Natriumresorption sehr anfällig für ein Ungleichgewicht zwischen Sauerstoffbedarf und -versorgung. Wenn es also möglich wäre, die Oxygenierung des Nierenmarks zu messen, könnte es möglich sein, den Risikostatus eines Patienten für die Entwicklung einer akuten Niereninsuffizienz zu überwachen. Obwohl dies klinisch nicht durchführbar ist, korreliert der Sauerstoffpartialdruck im Urin (PuO2) am Ausgang der Niere stark mit der Sauerstoffversorgung des Markgewebes13,14. Andere Studien haben gezeigt, dass es möglich ist, das PuO2 in der Blase zu messen und dass es sich als Reaktion auf Reize verändert, die denPuO2-Spiegel des Marksauffsund des Nierenbeckens verändern, wie z. B. eine Abnahme des Nierenblutflusses15,16,17. Diese Studien deuten darauf hin, dass PuO2 auf eine Endorganperfusion hinweisen könnte und für die Überwachung der Auswirkungen von Interventionen in Traumasituationen auf die Nierenfunktion nützlich sein könnte.

Um PuO 2 nicht-invasiv zu überwachen, wurde ein nicht-invasiver PuO2-Monitor entwickelt, der einfach an das Ende eines Blasenkatheters außerhalb des Körpers angeschlossen werden kann. Der nichtinvasive PuO2-Monitor besteht aus drei Hauptkomponenten: einem Temperatursensor, einem lumineszenzlöschenden Sauerstoffsensor und einem thermisch basierten Durchflusssensor. Da jede Lambdasonde optisch basiert und sich auf die Stern-Volmer-Beziehung stützt, um die Beziehung zwischen Lumineszenz und Sauerstoffkonzentration zu quantifizieren, ist ein Temperatursensor erforderlich, um mögliche Störeffekte von Temperaturänderungen auszugleichen. Der Durchflusssensor ist wichtig, um die Urinausscheidung zu quantifizieren und die Richtung und Größe des Urinflusses zu bestimmen. Alle drei Komponenten sind durch eine Kombination aus männlichen, weiblichen und T-förmigen Luer-Lock-Anschlüssen und flexiblen Polyvinylchlorid (PVC)-Schläuchen verbunden. Das Ende mit dem konischen Konnektor wird mit dem Auslass des Blasenkatheters verbunden, und das Ende mit dem Schlauch über dem konischen Konnektor verbindet Schieber über den Konnektor am Urinsammelbeutel.

Trotz der Messung distal zur Blase zeigte eine kürzlich durchgeführte Studie, dass ein niedriger PuO2-Wert im Urin während einer Herzoperation mit einem erhöhten Risiko für die Entwicklung von AKIverbunden ist 18,19. In ähnlicher Weise konzentrieren sich aktuelle Tiermodelle in erster Linie auf die Früherkennung von akutem Nierenversagen während Herzoperationen und Sepsis 14,20,21,22. Daher bleiben Fragen über den Einsatz dieses neuartigen Geräts in Traumasituationen offen. Ziel dieser Forschung ist es, PuO2 als frühen Marker für AKI zu etablieren und seine Verwendung als reanimationsfähigen Endpunkt bei Patienten mit Trauma zu untersuchen. Dieses Manuskript beschreibt ein Schweinemodell des hämorrhagischen Schocks, das die Platzierung des nicht-invasiven PuO2-Monitors, eines Blasen-PuO2-Sensors und eines Gewebesauerstoffsensors im Nierenmark umfasst. Die Daten des nicht-invasiven Monitors werden mit Blasen-PuO2- und invasiven Gewebesauerstoffmessungen verglichen. Der nicht-invasive Monitor enthält auch einen Durchflusssensor, der nützlich sein wird, um die Beziehung zwischen der Urinflussrate und dem Sauerstoffeintritt zu verstehen, was die Fähigkeit verringert, aus nicht-invasivem PuO2 auf die Sauerstoffversorgung des Nierenmarkgewebes zu schließen, wenn der Urin die Harnwege durchquert. Zusätzlich werden die Daten der drei Sauerstoffsensoren mit systemischen Vitalparametern, wie z.B. dem mittleren arteriellen Druck, verglichen. Die zentrale Hypothese ist, dass nicht-invasive PuO2-Daten stark mit dem invasiven medullären Sauerstoffgehalt korrelieren und eine medulläre Hypoxie während der Reanimation widerspiegeln. Die nichtinvasivePuO-2-Überwachung hat das Potenzial, traumabedingte Ergebnisse zu verbessern, indem sie AKI früher erkennt und als neuartiger Wiederbelebungsendpunkt nach Blutungen dient, der eher auf eine endorganbedingte als auf eine systemische Sauerstoffversorgung hinweist.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Das Institutional Animal Care and Use Committee der University of Utah genehmigte alle hier beschriebenen Versuchsprotokolle. Vor dem Experiment wurden insgesamt 12 kastrierte männliche oder nicht trächtige weibliche Yorkshire-Schweine mit einem Gewicht von 50-75 kg und einem Alter von 6-8 Monaten mindestens 7 Tage lang in ihren Gehegen akklimatisiert. Während dieser Zeit erfolgt die gesamte Betreuung durch einen Tierarzt und in Übereinstimmung mit dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Versuchstieren und den Vorschriften und Standards des Tierschutzgesetzes. Die Tiere werden vor der Einleitung der Narkose über Nacht gefastet, haben aber freien Zugang zu Wasser.

1. Sensor-Baugruppe

  1. Schneiden Sie ein 6 cm langes Stück 3/8 Zoll Schlauch aus thermoplastischem Elastomer (TPE), 25 mm Stücke 1/8 Zoll und 3/16 Zoll PVC-Schlauch und 31 mm Stücke 1/8 Zoll und 3/16 Zoll PVC-Schlauch.
  2. Bohren Sie ein Loch in die Oberseite der nicht belüfteten Kappe, damit es in die freiliegende Spitze des Temperaturfühlers passt. Beginnen Sie mit einem 3/32-Zoll-Bohrer und verwenden Sie dann einen 1/8-Zoll-Bohrer.
  3. Verwenden Sie einen 5/32-Zoll-Bohrer, um den oberen Teil des T-Verbinders so aufzubohren, dass er in die Lambdasonde passt.
  4. Schieben Sie das kürzere Stück des 1/8-Zoll-PVC-Schlauchs über die Einlassseite des Durchflusssensors. Schieben Sie das längere 1/8-Zoll-Stück PVC-Schlauch über die Auslassseite (wie durch den Pfeil auf dem Durchflusssensor selbst gekennzeichnet) des Durchflusssensors. Schieben Sie die kürzeren und längeren 3/16-Zoll-PVC-Schläuche über die entsprechenden Längen des 1/8-Zoll-PVC-Schlauchs. Stecken Sie das mit Widerhaken versehene Ende des männlichen Luer-Lock-Anschlusses in das offene Ende des 1/8-Zoll-PVC-Schlauchs.
    Anmerkungen: Verwenden Sie bei Bedarf eine Heißluftpistole, um den Schlauch zu erhitzen, bevor Sie über Stachelverschraubungen gleiten. Es ist auch möglich, Isopropylalkohol zu verwenden, um das Stachel-/Schneidende zu schmieren, um das Gleiten des Schlauches über den Stachel-/Schneidverbinder zu erleichtern.
  5. Mischen Sie den biokompatiblen Kleber.
  6. Legen Sie die Spitze des Temperaturfühlers frei, indem Sie alle Schutzhüllen oder -schläuche entfernen. Füllen Sie die Innenseite des Schlauchs des Thermistors mit biokompatiblem Kleber, aber decken Sie die freiliegende Spitze nicht ab.
  7. Montieren Sie die Teile wie in Abbildung 1 gezeigt. Verwenden Sie den Kleber, um jede Luer-Lock-Verbindung zu sichern, wenn Sie den Thermistor in die nicht belüftete Kappe einsetzen und bevor Sie den 3/8-Zoll-TPE-Schlauch über das Stachelende schieben.
  8. Stellen Sie vor der Sterilisation sicher, dass die blaue Kappe des Sauerstoffsticks nicht zu fest verdreht ist, da sie sich sonst nach der Sterilisation nur schwer lösen lässt.
    HINWEIS: Ein Bild eines zusammengebauten Geräts ist in Abbildung 1 als Referenz dargestellt. Für dieses Experiment wurde das Glasfaserkabel mit einem elektrooptischen Modul verbunden, das Software enthält, die für die Arbeit mit den spezifischen Sauerstoffsensoren im Gerät entwickelt wurde. Jeder auf Lumineszenzlöschung basierende Lambdasonden und kompatibles Datenerfassungsgerät funktioniert. Darüber hinaus wurden ein kundenspezifisches Modul und eine Leiterplatte entwickelt, um den Durchflusssensor und den Temperaturfühler zu verbinden. Es wurde eine spezielle Software verwendet, um Daten in Echtzeit zu sammeln und anzuzeigen.

2. Experimentelles Verfahren

  1. Einleitung der Anästhesie und Überwachung.
    1. Sedieren Sie das Tier mit einer kombinierten intramuskulären Injektion von Ketamin (2,2 mg/kg) und Xylazin (2,2 mg/kg) und Telazol (4,4 mg/kg).
    2. Legen Sie je nach Größe des Tieres mit Hilfe eines Laryngoskops einen Endotrachealtubus in geeigneter Größe (höchstwahrscheinlich zwischen 7 mm und 8 mm) mit Manschette.
    3. Tragen Sie Augengleitmittel auf beide Augen auf.
    4. Nach der Induktion wird das Tier unter Aufrechterhaltung der Anästhesie mit 1,5%-3,0% gasförmigem Isofluran, das mit Sauerstoff gemischt ist, mechanisch beatmet. Stellen Sie den Anteil des eingeatmeten Sauerstoffs zwischen 40 % und 100 % ein, den positiven endexspiratorischen Druck auf 4 cmH2O, das Tidalvolumen auf 6-8 ml/kg und passen Sie die Atemfrequenz und das Tidalvolumen an, um den CO2 am Ende der Tide von 35-45 mmHg aufrechtzuerhalten.
    5. Überwachen und bestätigen Sie die richtige Narkosetiefe, indem Sie den Kiefertonus, den Lidreflex etwa alle 15 Minuten und das Fehlen spontaner Bewegungen während des gesamten Experiments beurteilen. Überwachen Sie außerdem klinische Parameter der Gewebeperfusion (Schleimhautfarbe, Kapillarauffüllzeit, Herzfrequenz), Pulsoximetrie, CO2 -Endzeit, Körperkerntemperatur und Elektrokardiogramm.
    6. Positionieren Sie das Tier in Rückenlage auf einer wärmenden Decke und befestigen Sie jedes Bein am Tisch.
    7. Bei dem Protokoll handelt es sich um ein Nicht-Überlebensverfahren mit Euthanasie des Tieres am Ende des Versuchs, wie in Abschnitt 5 beschrieben.
  2. Bereiten Sie das Tier auf das Experiment vor.
    1. Bereiten Sie alle Einstichstellen vor (die in den Schritten 2.2.3-2.2.7 aufgeführt sind), indem Sie die Haut mit drei abwechselnden Peelings aus Chlorhexidin gefolgt von Alkohol schrubben. Tragen Sie nach dem dritten Peeling Chlorhexidin auf und lassen Sie es vollständig trocknen, dann decken Sie die Operationsstelle steril ab.
    2. Lokales Infiltrieren aller Einstich- und Inzisionsstellen mit 2% Lidocain zur lokalen Schmerzlinderung.
    3. Unter Ultraschallkontrolle und Seldinger-Technik wird ein 9-Fr-Katheter in die rechte äußere Halsvene für die Medikamenteninfusion und die zentrale Venendrucküberwachung und einen 7-Fr-Katheter in die rechte Oberschenkelvene zur Wiederbelebung gelegt.
    4. Legen Sie unter Ultraschallkontrolle eine 7 Fr lange Schleuse in die rechte Armarterie.
    5. Legen Sie unter Ultraschallkontrolle eine 7 Fr lange Schleuse in die rechte Oberschenkelarterie.
    6. Unter Ultraschallkontrolle wird eine 7 Fr lange Schleuse in die linke Oberschenkelarterie gelegt.
    7. Unter Ultraschallkontrolle wird eine 5 Fr lange Schleuse in die rechte oder linke Halsschlagader gelegt.
    8. Überwachen Sie den Druck distal des reanimationsfähigen endovaskulären Verschlusses der Aorta (REBOA) über die linke Oberschenkelarterie.
      1. Schließen Sie einen Einweg-Druckaufnehmer an den arteriellen Katheter an, der sich distal des REBOA-Ballons befindet.
    9. Überwachen Sie den Druck proximal zum Ballon des REBOA-Katheters über die Scheide der Halsschlagader.
      1. Schließen Sie einen Einweg-Druckaufnehmer an den arteriellen Katheter an, der sich proximal des REBOA-Ballons befindet.
    10. Führen Sie eine Laparotomie in der Mittellinie durch, indem Sie einen Schnitt entlang der Mittellinie des Bauches machen, beginnend am unteren Teil des Brustbeins und endend am Schambein.
    11. Identifizieren Sie bei geöffnetem Bauch die Blase und führen Sie eine Zystotomie durch oder machen Sie einen kleinen Schnitt, um die Spitze eines 20-Fr-Blasenkatheters in die Blase einzuführen. Verschließen Sie die Zystotomie mit angelegtem Blasenkatheter mit einer Beutelfadennaht. Nachdem der Katheter angebracht ist, befestigen Sie ihn mit Nähten an der Haut.
    12. Führen Sie vor dem Anschließen des Katheterausgangs an den Harnauffangbeutel das kegelförmige Ende des nichtinvasiven PuO2-Monitors in den Katheterausgang ein.
    13. Legen Sie den offenen Schlauch am Ende des neuartigen PuO2-Monitors über den kegelförmigen Anschluss des Schlauchs, der mit dem Urinauffangbeutel verbunden ist.
    14. Entfernen Sie die Milz, um eine blutungsbedingte Autotransfusion zu vermeiden.
      1. Finde die Milz. Identifizieren Sie den Milzhilus oder die Stelle, an der die Milzarterie und -vene in die Milz eintreten. Klemmen und durchtrennen Sie jedes Gefäß.
      2. Nach der Durchtrennung wird jedes Gefäß mit modifizierten Miller-Knoten und 2-0-Nähten ligiert.
  3. Platzieren Sie das Gerät, um denPuO2-Wert der Blase und die Sauerstoffversorgung des Gewebes zu messen.
    1. Messen Sie PuO2 am Ausgang der Blase.
      1. Identifiziere den Ballon auf dem Katheter. Machen Sie direkt unter dem Ballon einen Schnitt entlang der Längsachse des Katheters und achten Sie darauf, dass Sie das Lumen, das mit dem Ballon verbunden ist, nicht durchschneiden.
      2. Führen Sie nach dem Einschnitt einen T-Verbinder, der das Sensormaterial enthält, in den Einschnitt ein.
      3. Verwenden Sie Gewebekleber, um den T-Verbinder zu befestigen.
      4. Verbinden Sie das Glasfaserkabel vom Blasendatenerfassungsgerät mit dem Stecker, der das Sensormaterial enthält.
      5. Erstellen Sie eine neue Datei auf dem Datenerfassungsgerät, und beachten Sie den Zeitunterschied zwischen dem eigenständigen Erfassungsgerät und anderen Geräten, die im Experiment verwendet werden.
        1. Für das in dieser Studie verwendete Datenerfassungsgerät: Drücken Sie den Zurück-Pfeil, um zum Hauptmenü zu gelangen.
        2. Gehen Sie zu den Messeinstellungen und klicken Sie auf OK. Verwenden Sie die Pfeile, um das Feld des Messbrowsers zu markieren, und drücken Sie OK.
        3. Drücken Sie den Pfeil nach rechts, um eine neue Datei zu erstellen. Geben Sie den Namen der neuen Datei ein und wählen Sie Fertig aus.
        4. Markieren Sie den neuen Dateinamen, und wählen Sie OK aus. Navigieren Sie zum Messbildschirm und klicken Sie auf OK , um die Aufnahme zu starten.
    2. Messen Sie die Sauerstoffversorgung des medullären Nierengewebes.
      1. Bestimmen Sie die Position der Niere im Inneren.
      2. Bewegen Sie den Darm so, dass Sie eine klare Linie und Zugang zur gesamten Niere haben.
      3. Führen Sie den Sensor in einen 2-Zoll-Katheter mit 18 Gauge ein. Stellen Sie den Luer-Lock-Anschluss am Sensor so ein, dass die Spitze des Sensors freiliegt. Entfernen Sie den Katheter und legen Sie ihn über eine 18-Gauge-Nadel.
      4. Legen Sie die 18-Gauge-Nadel und die 2-Zoll-Kanüle unter Ultraschallkontrolle in das Nierenmark.
      5. Entfernen Sie die Nadel und halten Sie den Katheter an Ort und Stelle. Führen Sie den Gewebesensor durch den Katheter und verwenden Sie den Luer-Lock, um den Sensor mit dem Katheter zu verbinden.
      6. Verwenden Sie Gewebekleber, um den Katheter zu fixieren.
      7. Schließen Sie den Gewebesensor an die Datenerfassungsbox an.
      8. Warten Sie 10 Minuten, bevor Sie mit dem Versuchsprotokoll beginnen, nachdem Sie das Gerät und das Tier vorbereitet haben. Dies wird als Basiszeitraum betrachtet.
  4. Experimentelles Protokoll
    1. Stellen Sie vor Beginn des Versuchsverfahrens sicher, dass der mittlere arterielle Druck (MAP) ≥65 mmHg beträgt. Wenn der MAP-Wert unter dem Schwellenwert liegt, verabreichen Sie bis zu zwei Boli mit 5 ml/kg isotonischer Kristalloidlösung. Wenn der MAP-Wert unter 65 mmHg bleibt, Noradrenalin (0,02 μg/kg/min) infundieren, bis der Ziel-MAP erreicht ist.
    2. Hämorrhagischen Schock induzieren.
      1. 25 % (geschätzt 60 ml/kg) des geschätzten Blutvolumens des Tieres werden über einen Zeitraum von 30 Minuten durch die Scheide der rechten Armarterie in leicht gerührte Citrat-Blutentnahmebeutel entnehmen. Markieren Sie den Beginn der Blutentnahme mit t = 0 min.
      2. Lagern Sie das entnommene Blut in einem warmen Wasserbad bei 37 °C.
      3. Führen Sie dann eine Randomisierung durch, um die Tiere entweder der REBOA-Gruppe mit Vollblut oder der REBOA-Gruppe mit Kristalloiden zuzuordnen (n = 6 für jede Gruppe).
    3. Platzieren Sie den REBOA-Katheter.
      1. Führen Sie einen 7 Fr REBOA-Katheter in die rechte Oberschenkelarterienscheide ein. Platzieren Sie den Ballon des Katheters unmittelbar über der Membran und bestätigen Sie die Lage mit einer Durchleuchtung.
      2. Bei t = 30 min den REBOA-Ballon aufblasen und die Aorta für 45 min vollständig verschließen.
    4. Leiten Sie die Wiederbelebung ein und führen Sie eine Intensivpflege durch.
      1. Bei t = 70 min transfundieren Sie jedes Tier über 15 min mit seinem vergossenen Blut.
      2. Infundieren Sie intravenöses Kalzium über einen Zeitraum von 10 Minuten, um eine Citrat-induzierte Hypokalzämie zu verhindern.
      3. Bei t = 75 min den REBOA-Ballon über 10 min entleeren.
      4. Bis t = 360 min wird das Tier mit Flüssigkeit und Noradrenalin wiederbelebt, um einen MAP-Wert > 65 mmHg aufrechtzuerhalten.
  5. Ende des Experiments und der Euthanasie
    1. Sammeln Sie alle verbleibenden Blut- oder Urinproben.
    2. Einschläfern Sie das Tier ein, indem Sie eine Kombination aus Pentobarbital-Natrium (390 mg) und Phenytoin-Natrium (50 mg) (1 ml/10 lbs) injizieren.

3. Datenverarbeitung

  1. Synchronisieren Sie alle Datendateien mit der Zeit.
    1. Richten Sie basierend auf den Zeiten, die auf den einzelnen Geräten relativ zueinander notiert wurden, und dem Beginn des Experiments alle Datendateien so aus, dass t = 0 den Beginn des Experiments angibt.
  2. Entfernen Sie alle Datenpunkte, die mit Fehler-Flags verknüpft sind, vom Durchflusssensor.
    HINWEIS: Die Fehlertypen sind "High Flow Rate" und "Air-in-Line". Der Fehler "Hohe Durchflussrate" gibt an, dass die Durchflussrate die Ausgangsgrenze des Sensors überschritten hat. Das Air-in-Line-Fehlerflag wird ausgelöst, wenn der Sensor Luft im Strömungskanal erkennt.
  3. Verwerfen Sie die Daten, die dem negativen Fluss zugeordnet sind.
    1. Sobald der Durchfluss negativ wird, verfolgen Sie das Volumen, das am Sensor vorbeifließt, in Rückwärtsrichtung.
    2. Nachdem der Blutfluss positiv geworden ist, verfolgen Sie das Volumen und vergleichen Sie es mit dem Volumen des negativen Flusses, um nur Messungen von kürzlich entleertem Urin einzubeziehen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Abbildung 1 zeigt ein Bild des in diesem Manuskript beschriebenen nicht-invasiven PuO2-Monitors . Abbildung 2 zeigt ein Diagramm von MAP- und nicht-invasivenPuO2-Messungen bei einem einzelnen Probanden während eines Experiments, das dem beschriebenen Schweineblutungsmodell ähnelt. Zu Beginn des Experiments, als die Blutung eingeleitet wurde, kam es zu einem Abfall von MAP und PuO2. Nach dem anfänglichen Rückgang von PuO2 stieg er allmählich an, bis der REBOA-Ballon entleert war. Der allmähliche Anstieg korrespondierte mit einer Periode drastisch reduzierter Urinausscheidung aufgrund einer blutungsinduzierten Hypovolämie mit anschließendem Aortenverschluss. Während des Zeitraums mit geringer Urinausscheidung waren diePuO2-Daten aufgrund des Sauerstoffaustauschs mit dem umgebenden Gewebe und der Luft nicht zuverlässig, während der Urin vom Ausgang der Niere zur nicht-invasiven Messstelle wanderte. Während der intensivmedizinischen Phase kam es zu einem deutlichen Abfall von PuO2, der mit einem Anstieg der Urinausscheidung einherging. Die Zunahme der Urinausscheidung schränkte den Einfluss des Sauerstoffaustauschs mit dem umgebenden Gewebe ein, und die PuO2-Daten wurden als valide eingestuft. NichtinvasivePuO-2-Daten , die während des Experiments erhoben wurden, können mit anderen Daten, wie z. B. MAP, verglichen werden. In diesem Fall scheint die MAP während der Intensivmedizin konstant zu bleiben und PuO2 erreicht ein Maximum bei etwa 180 min, gefolgt von einer Abnahme bis 240 min, gefolgt von einem allmählichen Anstieg bis zum Ende des Experiments.

Figure 1
Abbildung 1: Ein Bild des nicht-invasiven PuO2-Monitors . Das Gerät wird zwischen dem Katheter und dem Auffangbeutel verbunden. Das Gerät enthält einen Temperaturfühler, einen lumineszenzbasierten Lambdasonden und das zugehörige Glasfaserkabel sowie einen thermisch basierten Durchflusssensor. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Figure 2
Abbildung 2: Nicht-invasivePuO2 und MAP, gemessen während des beschriebenen hämorrhagischen Schockschweinmodells. Alle Daten wurden bei 1 Hz gemessen. HEM = Blutung, MAP = mittlerer arterieller Druck. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

AKI ist eine häufige Komplikation bei Patienten mit Traumata, und derzeit gibt es keinen validierten Monitor am Krankenbett für die Sauerstoffversorgung des Nierengewebes, der eine frühere Erkennung von AKI ermöglichen und mögliche Interventionen leiten könnte. Dieses Manuskript beschreibt die Verwendung und Instrumentierung eines porcinen hämorrhagischen Schockmodells zur Etablierung von nicht-invasivem PuO2 als Frühindikator für AKI und als neuartigen Reanimationsendpunkt in Traumasituationen.

Einer der entscheidenden Vorteile dieses Schweinemodells ist die Möglichkeit, Sauerstoffmessungen an drei verschiedenen Stellen zu vergleichen, auch direkt im Mark. Während es beim Menschen möglich ist, Blase und nicht-invasivesPuO2 zu messen, ist es nicht möglich, den Sauerstoffgehalt direkt im Mark zu messen. Frühere Tiermodelle, die die Anwendung des PuO2-Monitorings bei Sepsis und Herzchirurgie untersuchten, stützten sich in der Regel auf nichtinvasive oder Blasensauerstoffmessungen, wobei nur eine Handvoll Studien gleichzeitig auch den Sauerstoffgehalt des Markgewebes messen23. Außerdem wurden viele der bisherigen Studien an kleineren Tieren wie Mäusen oder Kaninchen durchgeführt, was den translationalen Einfluss einschränkt. Der Einsatz von Schweinen ist vorteilhaft, da die Tiere groß genug sind, um eine Überwachung und Intensivpflege zu ermöglichen, ähnlich wie bei schwerkranken Patienten. Es ist wichtig zu beachten, dass der Sauerstoffsensor unter Ultraschallkontrolle in das Mark eingesetzt wird. Der Ultraschall wird verwendet, um zu bestätigen, dass sich der Katheter und der Sensor tatsächlich im Markbereich der Niere befinden. Darüber hinaus enthält der nicht-invasive Monitor einen Harnflusssensor. Dies ist wichtig, da einer der Störfaktoren bei der Messung von PuO2 distal des Nierenbeckens der Sauerstoffeintritt entlang der Harnwege ist24. Die Auswirkungen des Eindringens von Sauerstoff wurden in den Daten des vorherigen Experiments gesehen. In Phasen des Aortenverschlusses und des damit verbundenen niedrigen Urinflusses war PuO2 im Vergleich zur intensivmedizinischen Phase, in der die Urinausscheidung erhöht war, künstlich erhöht. Anhand der Urinflussdaten ist es möglich, nur valide nichtinvasive PuO2-Daten mit dem PuO2-Sauerstoffgehalt der Blase und des Markgewebes zu vergleichen sowie einen Flussgeschwindigkeitsschwellenwert zu bestimmen, unterhalb dessen nichtinvasivePuO2-Daten keine renale Sauerstoffversorgung mehr darstellen.

Neben dem Vergleich von Sauerstoffdaten an verschiedenen Messstellen wird dieses Modell dazu beitragen, zu vergleichen, welche Wiederbelebungsprodukte am effektivsten sind, um die Sauerstoffversorgung der Niere, die Sauerstoffversorgung des Nierengewebes und Indikatoren für die globale Perfusion wie MAP zu verbessern. In der aktuellen Iteration des Modells werden Vollblut und Kristalloide verglichen. Aktuelle Leitlinien schlagen den Einsatz von Kristalloiden als erste Behandlungslinie bei Patienten mit hypotensiven Blutungstraumata vor25. Andere haben gezeigt, dass die Flüssigkeitsreanimation mit Kristalloiden die Sauerstoffversorgung des Nierengewebes nicht wiederherstellte, während die Bluttransfusion diestat 26. Der optimale Endpunkt der Transfusion ist jedoch unklar, und die Ressourcen können in einigen Traumasituationen (ländliche, abgelegene oder bewaffnete Konfliktumgebungen) begrenzt sein. Basierend auf den Daten aus dieser Studie könnte der nicht-invasive PuO2-Monitor als neuartiger Endpunkt zur Bestimmung einer geeigneten Transfusionsschwelle bei Patienten mit Trauma dienen. Nach der Validierung des nicht-invasivenPuO-2-Monitors in dieser Studie könnten zukünftige Iterationen dieses Modells die Verwendung anderer Reanimationsflüssigkeiten, wie z. B. hypertoner Lösungen und die Verwendung synthetischer Kolloide, untersuchen.

Ähnlich wie beim Vergleich verschiedener Reanimationsprodukte können Daten aus diesem Modell verwendet werden, um globale Perfusionsmessungen mit der regionalen Sauerstoffversorgung und der Beziehung zwischen systemischer und regionaler Sauerstoffversorgung und Ergebnissen zu vergleichen. Die aktuellen Leitlinien für die Traumaversorgung empfehlen die Einhaltung eines MAP von 60-65 mmHg25. Studien haben keinen schlüssigen optimalen Ziel-MAP während des hämorrhagischen Schocks gefunden, um die Nierenfunktion zu erhalten27. Die Ergebnisse des vorangegangenen Experiments deuten darauf hin, dass MAP möglicherweise nur ein Faktor ist, der PuO2 beeinflusst. Während der MAP während der Intensivphase konstant war, war PuO 2 variiert, was bedeutet, dass es wahrscheinlich andere Faktoren gibt, die PuO2 beeinflussen. Daher kann eine Methode zur Überwachung der Nierenoxygenierung, wie z. B. die nichtinvasivePuO2-Überwachung, nützlich sein, um Interventionen im Vergleich zu Messungen der globalen Perfusion wie MAP zu steuern. Die nichtinvasivePuO2-Überwachung hat das Potenzial, die Nierenfunktion zu erhalten, indem sie die Hypoxie des Gewebes reduziert und die Funktionsstörung der Organe minimiert.

Eine der Haupteinschränkungen des nicht-invasiven Monitors, der in diesem Modell verwendet wird, besteht darin, dass während der Blutungs- oder Aortenverschlussphasen kein Urin produziert wird. Dies beschränkt Vergleiche zwischen nicht-invasivem PuO2, Blasen-PuO2 und medullärer Oxygenierung auf die Reanimationsphase, in der Daten aus ähnlichen Experimenten zeigen, dass der Urinfluss in diesem Zeitraum ausreichend ist. Eine zweite Einschränkung dieses Modells besteht darin, dass REBOA in beiden Behandlungsgruppen eingesetzt wird. Basierend auf der aktuellen klinischen Praxis wird REBOA in der Regel nur bei nicht kompressiblen Rumpfblutungen eingesetzt28. Daher sollten zukünftige Studien den Einsatz des nicht-invasiven PuO2-Monitorings mit konventionellen Blutungskontroll- und Reanimationsmethoden untersuchen.

Dieses Modell wird dazu beitragen, die nichtinvasive PuO2-Überwachung als Instrument zur Früherkennung von akuten Niereninsuffizienz und zur Bewertung des Ansprechens auf Wiederbelebungsmethoden zu validieren. Dies ist wichtig, da dieser neuartige Monitor potenziell die frühe und verzögerte Morbidität und Mortalität im Zusammenhang mit Traumata reduzieren kann. Dieses Methodenpapier enthält eine Schritt-für-Schritt-Beschreibung der Implementierung des Modells.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

N. Silverton, K. Kuck und L. Lofgren sind Erfinder eines Patents und einer Patentanmeldung rund um den in dieser Studie verwendeten nicht-invasiven Monitor. Dieser Prototyp wird von N. Silverton und K. Kuck für die kommerzielle Prüfung entwickelt, aber bisher hat noch keine kommerzielle Aktivität stattgefunden. Die anderen Autoren erklären keine Interessenkonflikte. Die Interpretation und Berichterstattung dieser Daten liegt allein in der Verantwortung der Autoren.

Acknowledgments

Die Arbeit im Rahmen dieses Stipendiums wird vom University of Utah Clinical and Translational Science Institute über das Translational and Clinical Studies Pilot Program und das Büro des Verteidigungsministeriums der Congressionally Directed Medical Research Programs (PR192745) finanziert.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1/8" PVC tubing Qosina SKU: T4307 Part of noninvasive PuO2 monitor
3/16" PVC tubing Qosina SKU: T4310 Part of noninvasive PuO2 monitor
3/8" TPE tubing  Qosina SKU: T2204 Part of noninvasive PuO2 monitor
3/32" (1), 1/8" (1), 5/32" (1) drill bit Dewalt N/A For building noninvasive PuO2 monitor
Biocompatible Glue Masterbond EP30MED Part of noninvasive PuO2 monitor
Bladder PuO2 sensor Presens DP-PSt3 Oxygen dipping probe
Bladder oxygen measurement device Presens Fibox 4 Stand-alone fiber optic oxygen meter
Chlorhexidine 4% scrub Vetone N/A For scrubbing insertion or puncture sites
Conical connector with female luer lock Qosina SKU: 51500 Part of noninvasive PuO2 monitor
Cuffed endotracheal tube Vetone 600508 For sedating the subject and providing respiratory support
Euthanasia solution (pentobarbital sodium|pheyntoin sodium) Vetone 11168 For euthanasia after completion of experiment
General purpose temperature probe, 400 series thermistor Novamed 10-1610-040 Part of noninvasive PuO2 monitor
HotDog veterinary warming system HotDog V106 For controlling subject temperature during experiment
Invasive tissue oxygen measurement device Optronix N/A OxyLite™ oxygen monitors
Invasive tissue oxygen sensor Optronix NX-BF/OT/E Oxygen/Temperature bare-fibre sensor
Isoflurane Vetone 501017 To maintain sedation throughout the experiment
Isotonic crystalloid solution HenrySchein 1537930 or 1534612 Used during resuscitation in the critical care period
Liquid flow sensor Sensirion LD20-2600B Part of noninvasive PuO2 monitor
Male luer lock to barb connector Qosina SKU: 11549 Part of noninvasive PuO2 monitor
Male to male luer connector Qosina SKU: 20024 Part of noninvasive PuO2 monitor
Norepinephrine HenrySchein AIN00610 Infusion during resuscitation
Noninvasive oxygen measurement device Presens EOM-O2-mini Electro optical module transmitter for contactless oxygen measurements
Non-vented male luer lock cap  Qosina SKU: 65418 Part of noninvasive PuO2 monitor
O2 sensor stick Presens SST-PSt3-YOP Part of noninvasive PuO2 monitor
PowerLab data acquisition platform AD Instruments N/A For data collection
REBOA catheter Certus Critical Care N/A Used in experimental protocol
Super Sheath arterial catheters (5 Fr, 7 Fr, 9 Fr) Boston Scientific C1894 for intravascular access
Suture Ethicon C013D For securing catheter to skin and closing incisions
T connector, all female luer locks Qosina SKU: 88214 Part of noninvasive PuO2 monitor

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Gomes, E., Antunes, R., Dias, C., Araújo, R., Costa-Pereira, A. Acute kidney injury in severe trauma assessed by RIFLE criteria: a common feature without implications on mortality. Scandinavian Journal of Trauma, Resuscitation and Emergency Medicine. 18, 1 (2010).
  2. Bihorac, A., et al. Incidence, clinical predictors, genomics, and outcome of acute kidney injury among trauma patients. Annals of Surgery. 252 (1), 158-165 (2010).
  3. Perkins, Z. B., et al. Trauma induced acute kidney injury. Plos One. 14 (1), 0211001 (2019).
  4. Lai, W. H., et al. Post-traumatic acute kidney injury: a cross-sectional study of trauma patients. Scandinavian Journal of Trauma, Resuscitation and Emergency Medicine. 24 (1), 136 (2016).
  5. Khwaja, A. KDIGO clinical practice guidelines for acute kidney injury. Nephron Clinical Practice. 120 (4), 179-184 (2012).
  6. Saour, M., et al. Assessment of modification of diet in renal disease equation to predict reference serum creatinine value in severe trauma patients: Lessons from an observational study of 775 cases. Annals of Surgery. 263 (4), 814-820 (2016).
  7. Ostermann, M., Joannidis, M. Acute kidney injury 2016: diagnosis and diagnostic workup. Critical Care. 20 (1), 299 (2016).
  8. Koeze, J., et al. Incidence, timing and outcome of AKI in critically ill patients varies with the definition used and the addition of urine output criteria. BMC Nephrology. 18 (1), 70 (2017).
  9. Ralib, A., Pickering, J. W., Shaw, G. M., Endre, Z. H. The urine output definition of acute kidney injury is too liberal. Critical Care. 17 (3), 112 (2013).
  10. Ostermann, M. Diagnosis of acute kidney injury: Kidney disease improving global outcomes criteria and beyond. Current Opinion Critical Care. 20 (6), 581-587 (2014).
  11. Harrois, A., Libert, N., Duranteau, J. Acute kidney injury in trauma patients. Current Opinion Critical Care. 23 (6), 447-456 (2017).
  12. Ow, C. P. C., Ngo, J. P., Ullah, M. M., Hilliard, L. M., Evans, R. G. Renal hypoxia in kidney disease: Cause or consequence. Acta Physiologica. 222 (4), 12999 (2018).
  13. Leonhardt, K. O., Landes, R. R., McCauley, R. T. Anatomy and physiology of intrarenal oxygen tension: Preliminary study of the effets of anesthetics. Anesthesiology. 26 (5), 648-658 (1965).
  14. Stafford-Smith, M., Grocott, H. P. Renal medullary hypoxia during experimental cardiopulmonary bypass: a pilot study. Perfusion. 20 (1), 53-58 (2005).
  15. Kitashiro, S., et al. Monitoring urine oxygen tension during acute change in cardiac output in dogs. Journal of Applied Physiology. 79 (1), 202-204 (1995).
  16. Sgouralis, I., et al. Bladder urine oxygen tension for assessing renal medullary oxygenation in rabbits: experimental and modeling studies. American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative, and Comparative Physiology. 311 (3), 532-544 (2016).
  17. Kainuma, M., Kimura, N., Shimada, Y. Effect of acute changes in renal arterial blood flow on urine oxygen tension in dogs. Critical Care Medicine. 18 (3), 309-312 (1990).
  18. Zhu, M. Z. L., et al. Urinary hypoxia: an intraoperative marker of risk of cardiac surgery-associated acute kidney injury. Nephrology Dialysis Transplantation. 33 (12), 2191-2201 (2018).
  19. Silverton, N. A., et al. Noninvasive urine oxygen monitoring and the risk of acute kidney injury in cardiac surgery. Anesthesiology. 135 (3), 406-418 (2021).
  20. Lankadeva, Y. R., et al. Intrarenal and urinary oxygenation during norepinephrine resuscitation in ovine septic acute kidney injury. Kidney International. 90 (1), 100-108 (2016).
  21. Evans, R. G., et al. Renal hemodynamics and oxygenation during experimental cardiopulmonary bypass in sheep under total intravenous anesthesia. American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative, and Comparative Physiology. 318 (2), 206-213 (2020).
  22. Sgouralis, I., Evans, R. G., Layton, A. T. Renal medullary and urinary oxygen tension during cardiopulmonary bypass in the rat. Mathematical Medicine and Biology. 34 (3), 313-333 (2017).
  23. Lankadeva, Y. R., Kosaka, J., Evans, R. G., Bellomo, R., May, C. N. Urinary oxygenation as a surrogate measure of medullary oxygenation during angiotensin II therapy in septic acute kidney injury. Critical Care Medicine. 46 (1), 41-48 (2018).
  24. Ngo, J. P., et al. Factors that confound the prediction of renal medullary oxygenation and risk of acute kidney injury from measurement of bladder urine oxygen tension. Acta Physiologica. 227 (1), 13294 (2019).
  25. Spahn, D. R., et al. The European guideline on management of major bleeding and coagulopathy following trauma: fifth edition. Critical Care. 23 (1), 98 (2019).
  26. Legrand, M., et al. Fluid resuscitation does not improve renal oxygenation during hemorrhagic shock in rats. Anesthesiology. 112 (1), 119-127 (2010).
  27. Badin, J., et al. Relation between mean arterial pressure and renal function in the early phase of shock: a prospective, explorative cohort study. Critical Care. 15 (3), 135 (2011).
  28. Ribeiro Junio, M. A. F., et al. The complications associated with resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta (REBOA). World Journal of Emergency Surgery. 13, 20 (2018).

Tags

Bioengineering Heft 188

Erratum

Formal Correction: Erratum: Noninvasive and Invasive Renal Hypoxia Monitoring in a Porcine Model of Hemorrhagic Shock
Posted by JoVE Editors on 05/09/2023. Citeable Link.

An erratum was issued for: Noninvasive and Invasive Renal Hypoxia Monitoring in a Porcine Model of Hemorrhagic Shock. The Protocol section was updated.

Step 2.3.1 - 2.3.1.2 of the Protocol was updated from:

  1. Measure PuO2 in the bladder.
    1. Remove all air from the bladder by slowly squeezing the bladder while ensuring urine does not leak out.
    2. Place the tip of the luminescence quenching-based PuO2 sensor in the bladder via a cystotomy, similar to the catheter.
    3. Connect the fiber optic cable from the bladder sensor to the data collection device.

to:

  1.  Measure PuO2 at the outlet of the bladder
    1. Identify the balloon on the catheter. Just below the balloon make an incision along the long axis of the catheter, ensuring that you do not cut the lumen that connects to the balloon. 
    2. After making the incision, insert a t-connector that contains the sensing material into the incision. 
    3. Use tissue glue to secure the t-connector in place. 
    4. Connect the fiber optic cable from the bladder data collection device to the connector that contains the sensing material. 

Step 2.3.2.2 - 2.3.2.7 of the Protocol was updated from:

  1. Make a flank incision large enough to expose the kidney (approx. 2-3 in) on the side of the pig at approximately the same location where the kidney was identified.
  2. With the tips of a retractor together, introduce the retractor into the incision and then spread the tips of the retractor to expose the kidney.
  3. Use a micro-manipulator or similar tool to hold the oxygen probe steady. If possible, attach this tool to the end of an articulating arm.
  4. Attach the other end of the articulating arm to the surgical table so that the other end that will hold the oxygen probe is near the opened incision. If the tool that is used to hold the oxygen probe is not connected to an articulating arm, position the tool so the oxygen sensor is near the opened incision and is stable.
  5. Unlock all articulating joints of the arm. Using ultrasound, place the tip of the oxygen probe in the medulla region of the kidney. Lock all articulating joints on the arm.
  6. After confirming placement of the tip of the sensor in the medulla with ultrasound, use the micromanipulator to retract the needle housing the luminescence-based oxygen sensor. Connect the other end of the sensor to the data collection device connected to the computer running the data collection software. Start recording.

to:

  1. Move the bowel so that you have a clear line of site and access to the entire kidney. 
  2. Insert the sensor into 2" 18 gauge catheter. Adjust the luer lock connector on the sensor so that the tip of the sensor is exposed. Remove the catheter and place it over an 18 gauge needle.
  3. Place the 18 gauge needle and 2 in catheter into the renal medulla under ultrasound guidance.
  4. Remove the needle, keeping the catheter in place. Thread the tissue sensor through the catheter and use the luer lock to connect the sensor to the catheter. 
  5. Use tissue glue to secure the catheter in place. 
  6. Connect the tissue sensor to the data collection box.

The Table of Materials was updated from:

Name Company Catalog Number Comments
1/8" PVC tubing Qosina SKU: T4307 Part of noninvasive PuO2 monitor
3/16" PVC tubing Qosina SKU: T4310 Part of noninvasive PuO2 monitor
3/32" (1), 1/8" (1), 5/32" (1) drill bit Dewalt N/A For building noninvasive PuO2 monitor
3/8" TPE tubing  Qosina SKU: T2204 Part of noninvasive PuO2 monitor
Biocompatible Glue Masterbond EP30MED Part of noninvasive PuO2 monitor
Bladder oxygen measurement device Presens Fibox 4 Stand-alone fiber optic oxygen meter
Bladder PuO2 sensor Presens DP-PSt3 Oxygen dipping probe
Chlorhexidine 4% scrub Vetone N/A For scrubbing insertion or puncture sites
Conical connector with female luer lock Qosina SKU: 51500 Part of noninvasive PuO2 monitor
Cuffed endotracheal tube Vetone 600508 For sedating the subject and providing respiratory support
Euthanasia solution (pentobarbital sodium|pheyntoin sodium) Vetone 11168 For euthanasia after completion of experiment
General purpose temperature probe, 400 series thermistor Novamed 10-1610-040 Part of noninvasive PuO2 monitor
Hemmtop Magic Arm 11 inch Amazon B08JTZRKYN Holding invasive oxygen sensor in place
HotDog veterinary warming system HotDog V106 For controlling subject temperature during experiment
Invasive tissue oxygen measurement device Presens Oxy-1 ST  Compact oxygen transmitter
Invasive tissue oxygen sensor Presens PM-PSt7 Profiling oxygen microsensor
Isoflurane Vetone 501017 To maintain sedation throughout the experiment
Isotonic crystalloid solution HenrySchein 1537930 or 1534612 Used during resuscitation in the critical care period
Liquid flow sensor Sensirion LD20-2600B Part of noninvasive PuO2 monitor
Male luer lock to barb connector Qosina SKU: 11549 Part of noninvasive PuO2 monitor
Male to male luer connector Qosina SKU: 20024 Part of noninvasive PuO2 monitor
Noninvasive oxygen measurement device Presens EOM-O2-mini Electro optical module transmitter for contactless oxygen measurements
Non-vented male luer lock cap Qosina SKU: 65418 Part of noninvasive PuO2 monitor
Norepinephrine HenrySchein AIN00610 Infusion during resuscitation
O2 sensor stick Presens SST-PSt3-YOP Part of noninvasive PuO2 monitor
PowerLab data acquisition platform AD Instruments N/A For data collection
REBOA catheter Certus Critical Care N/A Used in experimental protocol
Super Sheath arterial catheters (5 Fr, 7 Fr, 9 Fr) Boston Scientific C1894 For intravascular access
Suture Ethicon C013D For securing catheter to skin and closing incisions
T connector, all female luer locks Qosina SKU: 88214 Part of noninvasive PuO2 monitor

to:

Name Company Catalog Number Comments
1/8" PVC tubing Qosina SKU: T4307 Part of noninvasive PuO2 monitor
3/16" PVC tubing Qosina SKU: T4310 Part of noninvasive PuO2 monitor
3/8" TPE tubing  Qosina SKU: T2204 Part of noninvasive PuO2 monitor
3/32" (1), 1/8" (1), 5/32" (1) drill bit Dewalt N/A For building noninvasive PuO2 monitor
Biocompatible Glue Masterbond EP30MED Part of noninvasive PuO2 monitor
Bladder PuO2 sensor Presens DP-PSt3 Oxygen dipping probe
Bladder oxygen measurement device Presens Fibox 4 Stand-alone fiber optic oxygen meter
Chlorhexidine 4% scrub Vetone N/A For scrubbing insertion or puncture sites
Conical connector with female luer lock Qosina SKU: 51500 Part of noninvasive PuO2 monitor
Cuffed endotracheal tube Vetone 600508 For sedating the subject and providing respiratory support
Euthanasia solution (pentobarbital sodium|pheyntoin sodium) Vetone 11168 For euthanasia after completion of experiment
General purpose temperature probe, 400 series thermistor Novamed 10-1610-040 Part of noninvasive PuO2 monitor
HotDog veterinary warming system HotDog V106 For controlling subject temperature during experiment
Invasive tissue oxygen measurement device Optronix N/A OxyLite™ oxygen monitors
Invasive tissue oxygen sensor Optronix NX-BF/OT/E Oxygen/Temperature bare-fibre sensor
Isoflurane Vetone 501017 To maintain sedation throughout the experiment
Isotonic crystalloid solution HenrySchein 1537930 or 1534612 Used during resuscitation in the critical care period
Liquid flow sensor Sensirion LD20-2600B Part of noninvasive PuO2 monitor
Male luer lock to barb connector Qosina SKU: 11549 Part of noninvasive PuO2 monitor
Male to male luer connector Qosina SKU: 20024 Part of noninvasive PuO2 monitor
Norepinephrine HenrySchein AIN00610 Infusion during resuscitation
Noninvasive oxygen measurement device Presens EOM-O2-mini Electro optical module transmitter for contactless oxygen measurements
Non-vented male luer lock cap  Qosina SKU: 65418 Part of noninvasive PuO2 monitor
O2 sensor stick Presens SST-PSt3-YOP Part of noninvasive PuO2 monitor
PowerLab data acquisition platform AD Instruments N/A For data collection
REBOA catheter Certus Critical Care N/A Used in experimental protocol
Super Sheath arterial catheters (5 Fr, 7 Fr, 9 Fr) Boston Scientific C1894 for intravascular access
Suture Ethicon C013D For securing catheter to skin and closing incisions
T connector, all female luer locks Qosina SKU: 88214 Part of noninvasive PuO2 monitor
Nichtinvasives und invasives Monitoring der renalen Hypoxie in einem Schweinemodell des hämorrhagischen Schocks
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lofgren, L. R., Hoareau, G. L.,… More

Lofgren, L. R., Hoareau, G. L., Kuck, K., Silverton, N. A. Noninvasive and Invasive Renal Hypoxia Monitoring in a Porcine Model of Hemorrhagic Shock. J. Vis. Exp. (188), e64461, doi:10.3791/64461 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter