الردود التعويضية متكاملة في نموذج الإنسان من نزف
Summary
والغرض من هذا البروتوكول هو للتدليل على تقنيات لقياس الاستجابات التعويضية إلى انخفاض حجم الدم المركزي باستخدام الجزء السفلي من الجسم الضغط السلبي كنموذج تجريبي موسع النزف البشري والتي يمكن استخدامها لقياس التكامل الكلي للآليات تعويضية لعجز حجم الدم في الإنسان .
Abstract
نزف هو السبب الرئيسي للوفيات المرتبطة الصدمات النفسية، ويرجع ذلك جزئيا إلى التشخيص المبكر لشدة فقدان الدم أمر صعب. تقييم المرضى نزيف صعب لأن أدوات السريرية الحالية توفر مقاييس العلامات الحيوية التي لا تزال مستقرة خلال المراحل المبكرة من نزيف بسبب الآليات التعويضية. ونتيجة لذلك، هناك حاجة لفهم وقياس الدمج الكامل للآليات التي تعوض عن انخفاض تعميم حجم الدم، وكيف تتغير خلال نزيف التدريجي المستمر. احتياطي الجسم للتعويض عن انخفاض تعميم حجم الدم يسمى "احتياطي التعويضي. الاحتياطي التعويضي يمكن تقييمها بدقة مع القياسات في الوقت الحقيقي من تغييرات في ملامح الموجي الشرايين قياس مع استخدام جهاز كمبيوتر رفيع المستوى. وقد تبين أن الجزء السفلي من الجسم ضغط سلبي (LBNP) لمحاكاة العديد من الاستجابات الفسيولوجية في البشر يرتبط مع نزيف،ويستخدم لدراسة استجابة تعويضية لنزيف. والغرض من هذه الدراسة هو إظهار كيف الاحتياطي التعويضية يتم تقييمها خلال تخفيضات تدريجية في حجم الدم المركزي مع LBNP باعتباره محاكاة للنزف.
Introduction
أهم وظيفة من نظام القلب والأوعية الدموية هي السيطرة على نضح الكافي (تدفق الدم وتوصيل الأكسجين) إلى جميع أنسجة الجسم عن طريق التنظيم التماثل الساكن من ضغط الدم الشرياني. آليات مختلفة للتعويض (على سبيل المثال، اللاإرادي نشاط الجهاز العصبي، ومعدل القلب وانقباض، العائد الوريدي، تضيق الأوعية، التنفس) تسهم في الحفاظ على مستويات طبيعية فسيولوجية الأكسجين في الأنسجة. 1 تخفيضات في تعميم حجم الدم مثل تلك التي تسببها النزف يمكن أن تمس قدرة الآليات التعويضية القلب والأوعية الدموية وتؤدي في النهاية إلى انخفاض ضغط الدم الشرياني، نقص الأكسجة الأنسجة خطيرة، وصدمة في الدورة الدموية التي يمكن أن تكون قاتلة.
صدمة في الدورة الدموية الناجم عن النزيف الحاد (أي صدمة نزفية) هي السبب الرئيسي للوفاة بسبب الصدمة. 2 واحدة من أصعب جوانب منع المريض من تطوير الصدمة لديناعدم القدرة على الاعتراف بداية في وقت مبكر. تقييم في وقت مبكر ودقيق للتقدم نحو تطوير صدمة يقتصر حاليا في إعداد سريرية عن طريق تكنولوجيات (أي مراقبين الطبية) التي توفر قياسات المؤشرات الحيوية التي تغير قليلا جدا في المراحل المبكرة من فقدان الدم بسبب العديد التعويضية في الجسم آليات لتنظيم ضغط الدم. 3-6 وعلى هذا النحو، والقدرة على قياس مجموع احتياطي الجسم للتعويض عن فقدان الدم يمثل أدق تعبير الدولة نضح الأنسجة ومن خطر الاصابة صدمة. 1 وهذا ما يسمى احتياطي . الاحتياطي التعويضية التي يمكن تقييمها بدقة عن طريق القياسات في الوقت الحقيقي من تغييرات في ملامح الموجي الشرياني 1 استنفاد الاحتياطي التعويضية نسخ متماثلة عدم الاستقرار القلب والأوعية الدموية الطرفية التي لوحظت في مرضى مصابين بأمراض خطيرة مع ظهور مفاجئ لضغط الدم. وهي حالة تعرف باسم ديكو الدورة الدمويةmpensation 7
يمكن أن يكون أظهر العلاقة بين استخدام الاحتياطي التعويضي وتنظيم ضغط الدم خلال فقدان الدم الجارية في البشر في المختبر باستخدام مجموعة شاملة من القياسات الفسيولوجية (على سبيل المثال، ضغط الدم ومعدل ضربات القلب، الشرايين الدم تشبع الأكسجين، حجم المخ، النتاج القلبي، ومقاومة الأوعية الدموية، ومعدل التنفس، والطابع النبض، والحالة النفسية، في نهاية المد CO 2، والأكسجين الأنسجة) التي تقدمها الرصد الفسيولوجي القياسية خلال تخفيضات تدريجية مستمرة في حجم الدم المركزي مشابهة لتلك التي تحدث أثناء نزيف. يمكن أن يتسبب خفض حجم الدم المركزي noninvasively مع الزيادة التدريجية في الجزء الأسفل من الجسم ضغط سلبي (LBNP). 8 عن طريق هذا المزيج من القياسات الفسيولوجية وLBNP، والفهم التصوري لكيفية تقييم قدرة الجسم على تعويض عن انخفاض حجم الدم المركزي يمكن أن يكون بسهولة الشياطينtrated. هذه الدراسة يصور إعداد prelab، المظاهرة استجابة تعويضية فيما يتعلق الاستجابات الفسيولوجية الأخرى خلال نزيف محاكاة، وتقييم postlab النتائج. وأظهرت التقنيات التجريبية اللازمة لإجراء قياسات الاحتياطي التعويضي في متطوعين من البشر.
Protocol
Representative Results
Discussion
باستخدام LBNP أن تسبب تخفيضات تدريجية ومستمرة في حجم الدم المركزي، كنا قادرين على إحداث استجابة نموذجية من المعاوضة الدورة الدموية في هذا الموضوع، وتتميز ظهور مفاجئ لضغط الدم وبطء القلب (الشكل 7). من المهم أن نفهم أن الاستجابة التعويضية متكاملة لنزيف معقدة جد?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويؤيد هذا العمل من خلال تمويل من جيش الولايات المتحدة، بحوث الطبية وقيادة العتاد ومكافحته برنامج الرعاية الحوادث. نشكر LTC كيفن س أكرز، العضو المنتدب والسيدة كريستين R. الغسول للمساعدة في جعل الفيديو.
Materials
| Dynamic Research Evaluation Workstation (DREW) data acquisition syetem | NA | NA | Custom Built by ISR personnel. The DREW allows for time synchronization of both digital and analog signal data collection from up to 16 independent instruments with a sampling rate of 1000 Hz. |
| Finometer | Finapress Medical Systems (FMS) | Model 1 | Device that provides non-invasive, continuous measurements of brachial artery blood pressure and arterial oxygen saturation (SpO2) using two separate infrared finger photophlethymography cuff sensors. |
| BCI Capnocheck Plus | Smith Medical PM Inc. | 9004 | Capnograph used to measure end tidal CO2 and respiration rate |
| CipherOX | Flashback Technologies Inc. | R200 | Investigational device used to calculate Compensatory Reserve Index (CRI) |
| Nonin 9560 Pulse Oximeter | Nonin | 9560 | finger pulse oximeter |
| Lower Body Negative Pressure Chamber (LBNP) | NASA | 79K32632-1 | Custom Chamber built by NASA |
| ECG Biotach | Gould | 13-6615-65 | Electrocardiograph for measuring ECG |
| Nasal CO2 Sample Line | Salter Labs | REF 4000 | Latex free nasal cannula for sampling expired air |
References
- Convertino, V. A., Wirt, M. D., Glenn, J. P., Lein, B. C. The compensatory reserve for early and accurate prediction of hemodynamic compromise: a review of the underlying physiology. Shock. 45 (6), 580-590 (2016).
- Eastridge, B. J., et al. Death on the battlefield (2001-2011): Implications for the future of combat casualty care. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 73 (6), S431-S437 (2012).
- Orlinsky, M., Shoemaker, W., Reis, E. D., Kerstein, M. D. Current controversies in shock and resuscitation. Surg. Clin. North Am. 81 (6), 1217-1262 (2001).
- Wo, C. C. J., et al. Unreliability of blood pressure and heart rate to evaluate cardiac output in emergency resuscitation and critical illness. Crit Care Med. 21, 218-223 (1993).
- Bruijns, S. R., Guly, H. R., Bouamra, O., Lecky, F., Lee, W. A. The value of traditional vital signs, shock index, and age-based markers in predicting trauma mortality. J Trauma Acute Care Surg. 74 (6), 1432-1437 (2013).
- Parks, J. K., Elliott, A. C., Gentilello, L. M., Shafi, S. Systemic hypotension is a late marker of shock after trauma: a validation study of Advanced Trauma Life Support principles in a large national sample. Am. J. Surg. 192 (6), 727-731 (2006).
- Brunauer, A., et al. The arterial blood pressure associated with terminal cardiovascular collapse in critically ill patients: a retrospective cohort study. Crit Care. 18 (6), 719 (2014).
- Hinojosa-Laborde, C., et al. Validation of lower body negative pressure as an experiomental model of hemorrhage. J. Appl. Physiol. 116, 406-415 (2014).
- Martina, J. R., et al. Noninvasive continuous arterial blood pressure monitoring with Nexfin(R). Anesthesiology. 116 (5), 1092-1103 (2012).
- Imholz, B. P., Wieling, W., Langewouters, G. J., van Montfrans, G. A. Continuous finger arterial pressure: utility in the cardiovascular laboratory. Clin. Auton. Res. 1 (1), 43-53 (1991).
- Imholz, B. P. M., Wieling, W., van Montfrans, G. A., Wesseling, K. H. Fifteen years experience with finger arterial pressure monitoring: assessment of technology. Cardiovasc. Res. 38, 605-616 (1998).
- Roelandt, R. . Finger pressure reference guide. , (2005).
- Harms, M. P. M., et al. Continuous stroke volume monitoring by modelling flow from non-invasive measurement of arterial pressure in humans under orthostatic stress. Clin. Sci. 97, 291-301 (1999).
- Leonetti, P., et al. Stroke volume monitored by modeling flow from finger arterial pressure waves mirrors blood volume withdrawn by phlebotomy. Clin. Auton. Res. 14 (3), 176-181 (2004).
- Convertino, V. A., Grudic, G., Mulligan, J., Moulton, S. Estimation of individual-specific progression to impending cardiovascular instability using arterial waveforms. J. Appl. Physiol(Bethesda, Md :1985). 115 (8), 1196-1202 (2013).
- Convertino, V. A., et al. Individual-specific, beat-to-beat trending of significant human blood loss: the compensatory reserve. Shock. 44 (Supplement 1), 27-32 (2015).
- Cooke, W. H., Ryan, K. L., Convertino, V. A. Lower body negative pressure as a model to study progression to acute hemorrhagic shock in humans. J. Appl. Physiol. 96, 1249-1261 (2004).
- Convertino, V. A., et al. Inspiratory resistance maintains arterial pressure during central hypovolemia: implications for treatment of patients with severe hemorrhage. Crit Care Med. 35 (4), 1145-1152 (2007).
- Carter, R., Hinojosa-Laborde, C., Convertino, V. A. Variability in integration of mechanisms associated with high tolerance to progressive reductions in central blood volume: the compensatory reserve. Physiol Reports. 4 (1), (2016).
- Convertino, V. A., Sather, T. M. Vasoactive neuroendocrine responses associated with tolerance to lower body negative pressure in humans. Clin. Physiol. 20, 177-184 (2000).
- Convertino, V. A., et al. Use of advanced machine-learning techniques for noninvasive monitoring of hemorrhage. J. Trauma. 71 (1 Suppl), S25-S32 (2011).
- Convertino, V. A., Rickards, C. A., Ryan, K. L. Autonomic mechanisms associated with heart rate and vasoconstrictor reserves. Clin. Auton. Res. 22, 123-130 (2012).
- Rickards, C. A., Ryan, K. L., Cooke, W. H., Convertino, V. A. Tolerance to central hypovolemia: the influence of oscillations in arterial pressure and cerebral blood velocity. J. Appl. Physiol. 111 (4), 1048-1058 (2011).
- Johnson, B. D., et al. Reductions in central venous pressure by lower body negative pressure of blood loss elicit similar hemodynamic responses. J. Appl. Physiol. 117, 131-141 (2014).
- van Helmond, N., et al. Coagulation Changes during Lower Body Negative Pressure and Blood Loss in Humans. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 309, H1591-H1597 (2015).
- Gerhardt, R., Berry, J., Blackbourne, L. Analysis of life-saving interventions performed by out-of-hospital combat medical personnel. J. Trauma. 71, S109-S113 (2011).
- Pinsky, M. R. Hemodynamic evaluation and monitoring in the ICU. Chest. 132 (6), 2020-2029 (2007).
- Rivers, E., et al. Early goal-directed therapy in the treatment of severe sepsis and septic shock. N.Engl.J.Med. , 1368-1377 (2001).
- Rivers, E. P., et al. The influence of early hemodynamic optimization on biomarker patterns of severe sepsis and septic shock. Crit Care Med. 35 (9), 2016-2024 (2007).
- Rivers, E. P., Coba, V., Whitmill, M. Early goal-directed therapy in severe sepsis and septic shock: a contemporary review of the literature. Curr Opin Anaesthesiol. 21 (2), 128-140 (2008).
- Cap, A. P., Spinella, P. C., Borgman, M. A., Blackbourne, L. H., Perkins, J. G. Timing and location of blood product transfusion and outcomes in massively transfused combat casualties. J. Trauma. 73, S89-S94 (2012).
- Spinella, P. C., Perkins, J. G., Grathwohl, K., Beekley, A., Holcomb, J. B. Warm fresh whole blood is independently associated iwth improved survival for patients with combat-related traumatic injuries. J. Trauma. 66, S69-S76 (2009).
- Kragh, J., et al. Survival with emergency tourniquet use to stop bleeding in major limb trauma. Ann Surgery. 249 (1), 1-7 (2009).
- Chung, K. K., et al. Continous renal replacement therapy improves survival in severly burned military casualties with acute kidney injury. J. Trauma. 64, S179-S187 (2008).
- Stewart, C. L., et al. The compensatory reserve for early and accurate prediction of hemodynamic compromise: case studies for clinical utility in acute care and physical performance. J Special Op. Med. 16, 6-13 (2016).
