Den Perinatal kvalt lam modell: En modell for nyfødte lungeredning
Summary
Invasiv instrumentering av fetal gir nøyaktig fysiologiske målinger av overgangen sirkulasjonen i en modell som nærmere etterligner nyfødt spedbarn.
Abstract
Fødsel kvelning står for nesten en million dødsfall over hele verden hvert år, og er en av de viktigste årsakene til tidlig neonatal sykelighet og dødelighet. Mange aspekter av gjeldende neonatal resuscitation retningslinjer fortsatt kontroversielle gitt vanskelighetene i å gjennomføre randomiserte kliniske studier på grunn av den sjeldne og ofte uforutsigbart trenger for omfattende lungeredning. De fleste studier neonatal resuscitation stammer fra dukke modeller som ikke virkelig gjenspeiler fysiologiske endringer eller piglet modeller som har ryddet deres lungen væske og som fullført overgangen fra fosterets neonatal opplag. Stede protokollen gir en detaljert steg for steg beskrivelse om hvordan du oppretter en perinatal kvalt fosterets lam modell. Den foreslåtte modellen har en overgangen sirkulasjon og væskefylte lungene, som etterligner menneskelige Nyfødte etter levering, og er derfor en utmerket dyr modell å studere nyfødte fysiologi. En viktig begrensning til lam eksperimenter er høyere tilknyttet kostnaden.
Introduction
Perinatal kvelning skjer i omtrent 4 per 1000 begrepet fødsler i USA og er ansvarlig for omtrent 25% av 4 millioner neonatal dødsfall verdensomspennende1,2. Hele fosteret naturlig utvikling, må flere tilpasninger skje i løpet av arbeidskraft og til å tillate en sømløs overgang fra intra – til extrauterine miljøet når lungene tar på seg rollen av morkaken som organet til gassutveksling. Svikt i nyfødt tilstrekkelig overgang på fødselen ytterligere kompromisser resuscitative innsats. Forekomster når fosterets lunge klarering er ufullstendig eller forsinket3,4og forhold som fører en vedvarende høy lunge vaskulær motstand (PVR)5 effekt effekten av ventilasjon, som er den mest viktig intervensjon i gjenoppliving av asphyxiated nyfødte6. I tillegg kan umiddelbar clamping navlestrengen og fjerning av lav motstand morkaken føre til plutselige endringer i cardiac output som fører til hjerteinfarkt dysfunksjon7,8.
På grunn av sjeldne behovet for aggressive gjenoppliving (behovet for brystkompresjon og/eller adrenalin administrasjon)1,9er det mangel av sterke bevis fra store randomiserte kliniske studier for å støtte gjeldende neonatal resuscitation program (NRP) retningslinjer. Mange translasjonsforskning studier i neonatal resuscitation er utført med postnatal dyremodeller (spesielt grisunger) som ikke tilstrekkelig skildrer den overgangen fosterets sirkulasjon og væskefylte lungene ligger på nyfødt i leveringen rom. Gitt de unike utfordringene knyttet til overgangen fra fosterets sirkulasjon neonatal opplag, er perinatal kvalt hjertestans fosterets lam modellen ideell for å studere nyfødte resuscitative fysiologi.
Studier av Joseph Barcroft på fosterets lam, så tidlig som i 1930, la grunnlaget for fosterets og neonatal fysiologi10. I andre halvdel av20 århundre , Geoffrey Dawes’ nyskapende og grundig eksperimenter på fosterets lam modeller, og senere av Abraham Rudolph enormt har bidratt til kunnskap om hjerte- og lunge fysiologi i fosteret 11 , 12. de siste årene, studier på fosterets/neonatal lam modeller har gitt en bedre forståelse av virkningen av ventilasjon hemodynamics13,14, effekten av oksygenering på PVR15,16: og sirkulasjons endringene som oppstår under cord klemmer7,17. Til slutt, i det siste året, nyfødt lammet har fungert som en ny modell for å studere hemodynamic effektene under lungeredning18,19,20. En trinnvis fortelling om hva er involvert i å gjennomføre et lam eksperiment, i tillegg til en detaljert beskrivelse av de kirurgiske instrumentations og eksperimentell metodikk vil bli presentert.
Protocol
Representative Results
Discussion
Lam modellen er tilsvarer menneskelige Nyfødte og tillater enkel instrumentering for å måle invasiv hemodynamic variabler. Fosterets/nyfødt lam modellen er en uvurderlig forskningsverktøy som har rikt bidratt til å forstå overgangen sirkulasjon, samt den nyfødte lunge og hjerte fysiologi. Flere eksperimentelle lam modeller har blitt etablert gjennom årene for å studere optimal ventilasjon strategier i premature lam13,14,21</…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Babcock forceps | Miltex | 16-44 | |
| Blood pressure transducer | Becton Dickinson | P23XL-1 | Used with saline filled diaphragm domes |
| Blunt tipped scissors | Miltex | 98SCS50-56 | |
| Capnograph | Philips | 7900 | Used with Neonatal Flow Sensors |
| Cautery pencil | Valley Lab | 287879 | |
| Cautery unit | Valley Lab | SSE2K | |
| Curved Forceps | Everost | 711714 | |
| Data acquisition software | Biopac Systems Inc. | ACK100W | |
| EKG | Biopac Systems Inc. | ECG100C | |
| Endotracheal tube -cuffed | Rusch | 111780035 | |
| Flow modulator | Transonic Systems Inc. | T403 | |
| Flow-probe | Transonic Systems Inc. | MC4PSS-LS-WC100-CM4B-GA | |
| Gastric tube | Jorgensen Labs Inc. | J0106LE | To decompress and drain ewe stomach |
| Hair clipper | Andis Company | 65340 | # 40 Clipper Blade |
| Infant radiant warmer | GE healthcare | 7810 | |
| Intravenous catheters | Becton Dickinson | 381234 | |
| Iris surgical scissors | Patterson | 510585 | |
| Kelly Foreceps | Patterson | 510535 | |
| Mosquito Forceps | RICA Surgical Products INC | 1-74 | |
| Near-infrared spectroscopy | Nonin Medical Inc. | X-100M | Sensmart Equanox & PureSAT |
| RSO2 Sensor | Nonin Medical Inc. | 8004CB-NA | Neonatal |
| Scalpel handle and blade | Everost | 707203 | |
| Sutures -silk 2-0 | Covidien | SS-695 | Used for tying catheters to vessels |
| Sutures -vicryl 2-0 | Ethicon | J269H | Used for closing thoracotomy |
| T-piece resuscitator | Neo-Tee | MCM1050812 | |
| Umbilical ties | Jorgensen Labs Inc. | J0025UA | |
| Weitlander Retractor | Miltex | 11-625 |
References
- Wyckoff, M. H., Berg, R. A. Optimizing chest compressions during delivery-room resuscitation. Semin Fetal Neonatal Med. 13 (6), 410-415 (2008).
- Black, R. E., et al. Global, regional, and national causes of child mortality in 2008: a systematic analysis. Lancet. 375 (9730), 1969-1987 (2010).
- Guglani, L., Lakshminrusimha, S., Ryan, R. M. Transient tachypnea of the newborn. Pediatr Rev. 29 (11), e59-e65 (2008).
- Brown, M. J., Olver, R. E., Ramsden, C. A., Strang, L. B., Walters, D. V. Effects of adrenaline and of spontaneous labour on the secretion and absorption of lung liquid in the fetal lamb. J Physiol. 344, 137-152 (1983).
- Lakshminrusimha, S., Saugstad, O. D. The fetal circulation, pathophysiology of hypoxemic respiratory failure and pulmonary hypertension in neonates, and the role of oxygen therapy. J Perinatol. 36 Suppl 2, S3-S11 (2016).
- Wyckoff, M. H., et al. Part 13: Neonatal Resuscitation: 2015 American Heart Association Guidelines Update for Cardiopulmonary Resuscitation and Emergency Cardiovascular Care. Circulation. 132 (18 suppl 2), S543-S560 (2015).
- Bhatt, S., et al. Delaying cord clamping until ventilation onset improves cardiovascular function at birth in preterm lambs. J Physiol. 591 (Pt 8), 2113-2126 (2013).
- Katheria, A. C., Brown, M. K., Rich, W., Arnell, K. Providing a Placental Transfusion in Newborns Who Need Resuscitation). Front Pediatr. 5 (1), (2017).
- Kapadia, V. S., Wyckoff, M. H. Drugs during delivery room resuscitation–what, when and why?. Semin Fetal Neonatal Med. 18 (6), 357-361 (2013).
- Barcroft, J. . Researches on Pre-natal Life. 1, 292 (1946).
- Dawes, G. S. . Foetal and Neonatal Physiosolgy. A Comparative Study of the Changes at Birth. , (1968).
- Rudolph, A. . Congenital Diseases of the Heart: Clinical-Physiological Considerations. , 1-24 (2009).
- Sobotka, K. S., et al. An initial sustained inflation improves the respiratory and cardiovascular transition at birth in preterm lambs. Pediatr Res. 70 (1), 56-60 (2011).
- Polglase, G. R., et al. Positive end-expiratory pressure differentially alters pulmonary hemodynamics and oxygenation in ventilated, very premature lambs. J Appl Physiol (1985). 99 (4), 1453-1461 (2005).
- Lakshminrusimha, S., et al. Oxygen concentration and pulmonary hemodynamics in newborn lambs with pulmonary hypertension. Pediatr Res. 66 (5), 539-544 (2009).
- Lakshminrusimha, S., et al. Pulmonary hemodynamics in neonatal lambs resuscitated with 21%, 50% and 100% oxygen. Pediatr Res. 62 (3), 313-318 (2007).
- Hooper, S. B., et al. Cardiovascular transition at birth: a physiological sequence. Pediatr Res. 77 (5), 608-614 (2015).
- Vali, P., et al. Evaluation of Timing and Route of Epinephrine in a Neonatal Model of Asphyxial Arrest. J Am Heart Assoc. 6 (2), (2017).
- Vali, P., et al. Continuous Chest Compressions During Sustained Inflations in a Perinatal Asphyxial Cardiac Arrest Lamb Model. Pediatr Crit Care Med. , (2017).
- Vali, P., et al. Hemodynamics and gas exchange during chest compressions in neonatal resuscitation. PLoS One. 12 (4), e0176478 (2017).
- Tana, M., et al. Determination of Lung Volume and Hemodynamic Changes During High-Frequency Ventilation Recruitment in Preterm Neonates With Respiratory Distress Syndrome. Crit Care Med. 43 (8), 1685-1691 (2015).
- Morin, F. C. Ligating the ductus arteriosus before birth causes persistent pulmonary hypertension in the newborn lamb. Pediatr Res. 25 (3), 245-250 (1989).
- Morin, F. C., Egan, E. A. Pulmonary hemodynamics in fetal lambs during development at normal and increased oxygen tension. J Appl Physiol (1985). 73 (1), 213-218 (1992).
- Morin, F. C., Egan, E. A., Ferguson, W., Lundgren, C. E. Development of pulmonary vascular response to oxygen. Am J Physiol. 254 (3 Pt 2), H542-H546 (1988).
- Rawat, M., et al. Neonatal resuscitation adhering to oxygen saturation guidelines in asphyxiated lambs with meconium aspiration. Pediatr Res. , (2015).
- Chandrasekharan, P. K., et al. Continuous End-Tidal Carbon Dioxide Monitoring during Resuscitation of Asphyxiated Term Lambs. Neonatology. 109 (4), 265-273 (2016).
- Lakshminrusimha, S., et al. Tracheal suctioning improves gas exchange but not hemodynamics in asphyxiated lambs with meconium aspiration. Pediatr Res. 77 (2), 347-355 (2015).
- Meuli, M., et al. In utero surgery rescues neurological function at birth in sheep with spina bifida. Nat Med. 1 (4), 342-347 (1995).
- Meuli, M., et al. Creation of myelomeningocele in utero: a model of functional damage from spinal cord exposure in fetal sheep. J Pediatr Surg. 30 (7), 1028-1032 (1995).
- Adzick, N. S., et al. Correction of congenital diaphragmatic hernia in utero. IV. An early gestational fetal lamb model for pulmonary vascular morphometric analysis. J Pediatr Surg. 20 (6), 673-680 (1985).
- Harrison, M. R., Bressack, M. A., Churg, A. M., de Lorimier, A. A. Correction of congenital diaphragmatic hernia in utero. II. Simulated correction permits fetal lung growth with survival at birth. Surgery. 88 (2), 260-268 (1980).
- Turley, K., et al. Intrauterine cardiothoracic surgery: the fetal lamb model. Ann Thorac Surg. 34 (4), 422-426 (1982).
- Reddy, V. M., et al. In utero placement of aortopulmonary shunts. A model of postnatal pulmonary hypertension with increased pulmonary blood flow in lambs. Circulation. 92 (3), 606-613 (1995).
- Hemway, R. J., Christman, C., Perlman, J. The 3:1 is superior to a 15:2 ratio in a newborn manikin model in terms of quality of chest compressions and number of ventilations. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 98 (1), F42-F45 (2013).
- Solevåg, A. L., Schmölzer, G. M. Optimal Chest Compression Rate and Compression to Ventilation Ratio in Delivery Room Resuscitation: Evidence from Newborn Piglets and Neonatal Manikins. Frontiers in Pediatrics. 5 (3), (2017).
- Solevåg, A. L., et al. Chest compressions in newborn animal models: A review. Resuscitation. 96, 151-155 (2015).
