Inducción de choque hemorrágico estandarizada guiada por oximetría cerebral y monitoreo hemodinámico extendido en cerdos
Summary
El shock hemorrágico es una complicación grave en pacientes gravemente heridos, lo que conduce a un suboferta de oxígeno potencialmente mortal. Presentamos un método estandarizado para inducir shock hemorrágico a través de la extracción de sangre en cerdos que se guía por la hemodinámica y la oxigenación cerebral microcirculatoria.
Abstract
El shock hemorrágico se encuentra entre las principales razones de la muerte grave relacionada con lesiones. La pérdida de volumen circulatorio y portadores de oxígeno puede conducir a un suministro insuficiente de oxígeno y una falla irreversible de los órganos. El cerebro ejerce sólo capacidades de compensación limitadas y está particularmente en alto riesgo de daño hipoxico grave. Este artículo demuestra la inducción reproducible de shock hemorrágico potencialmente mortal en un modelo porcino por medio de la abstinencia de sangre calculada. Valoramos la inducción de choque guiados por espectroscopia de infrarrojo cercano y monitoreo hemodinámico extendido para mostrar falla scirculatoria sistémica, así como agotamiento cerebral de oxígeno microcirculatorio. En comparación con modelos similares que se centran principalmente en volúmenes de eliminación predefinidos para la inducción por choque, este enfoque destaca una valoración por medio de la falla resultante de la macro y la microcirculación.
Introduction
La pérdida masiva de sangre es una de las principales causas de muertes relacionadas con lesiones1,2,3. La pérdida de líquido circulatorio y portadores de oxígeno conduce a insuficiencia hemodinámica y suboferta grave de oxígeno y puede causar insuficiencia orgánica irreversible y la muerte. El nivel de gravedad del shock está influenciado por factores adicionales como la hipotermia, la coagulopatía y la acidosis4. Particularmente el cerebro, pero también los riñones carecen de capacidad de compensación debido a la alta demanda de oxígeno y la incapacidad de la generación de energía anaeróbica adecuada5,6. Con fines terapéuticos, la acción rápida e inmediata es fundamental. En la práctica clínica, la reanimación de líquidos con una solución electrolito equilibrada es la primera opción para el tratamiento, seguida de la administración de concentrados de glóbulos rojos y plasma fresco congelado. Los concentrados de trombocitos, las catecolaminas y la optimización de la coagulación y el estado ácido-base apoyan la terapia para recuperar las condiciones fisiológicas normales después de un trauma sostenido. Este concepto se centra en la restauración de la hemodinámica y la macrocirculación. Varios estudios, sin embargo, muestran que la perfusión microcirculatoria no se recupera simultáneamente con la macrocirculación. Especialmente, la perfusión cerebral sigue deteriorada y el suministro de oxígeno adicional puede ocurrir7,8.
El uso de modelos animales permite a los científicos establecer estrategias novedosas o experimentales. La anatomía, la homología y la fisiología comparables de los cerdos y los seres humanos permiten conclusiones sobre factores patológicos específicos. Ambas especies tienen un sistema metabólico similar y respuesta a los tratamientos farmacológicos. Esta es una gran ventaja en comparación con los modelos animales pequeños donde las diferencias enel volumen sanguíneo, la hemodinámica y la fisiología general hacen que sea casi imposible imitar un escenario clínico 9. Además, los equipos médicos y consumibles autorizados se pueden utilizar fácilmente en modelos porcinos. Además, es fácilmente posible obtener cerdos de proveedores comerciales, lo que permite una alta diversidad de genéticas y fenotipos y es un coste reduciendo10. El modelo de extracción de sangre a través de la cannulación de los vasos es bastante común11,12,13,14,15.
En este estudio, ampliamos el concepto de inducción de choque hemorrágico a través de la abstinencia arterial de sangre con una valoración exacta de la insuficiencia hemodinámica y deterioro de la oxigenación cerebral. El shock hemorrágico se logra si el índice cardíaco y la presión arterial media caen por debajo del 40% del valor basal, lo que ha demostrado causar un deterioro considerable de la saturación de oxigenación regional cerebral8. La medición de la salida cardíaca de contorno de pulso (PiCCO) se utiliza para la monitorización hemodinámica continua. En primer lugar, el sistema debe calibrarse mediante termodilución transpulmonar, lo que permite calcular el índice cardíaco del contenido de agua pulmonar extravascular y el volumen diastólico final global. Posteriormente, el índice cardíaco continuo se calcula mediante el análisis del contorno del pulso y también proporciona parámetros dinámicos de precarga como la presión del pulso y la variación del volumen de la carrera.
Esta técnica está bien establecida en entornos clínicos y experimentales. La espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) es un método establecido clínica y experimentalmente para monitorear los cambios en el suministro de oxígeno cerebral en tiempo real. Los sensores autoadherentes están unidos a la frente izquierda y derecha y calculan la oxigenación cerebral de forma no invasiva en la corteza frontal cerebral. Dos longitudes de onda de luz infrarroja (700 y 900 nm) son emitidas y detectadas por los sensores después de ser reflejadas desde el tejido de la corteza. Para evaluar el contenido de oxígeno cerebral, las contribuciones de la sangre arterial y venosa se calculan en relaciones 1:3 y se actualizan en intervalos de 5 s. La sensibilidad en profundidad de 1-4 cm es exponencial decreciente e influenciada por el tejido penetrado (por ejemplo, piel y hueso), aunque el cráneo es translúcido a luz infrarroja. La técnica facilita acciones terapéuticas rápidas para evitar que los pacientes desenlaces adversos como delirio o lesión cerebral hipoxica y sirve como parámetro objetivo en caso de deterioro de la salida cardíaca16,17. La combinación de ambas técnicas durante el choque experimental permite una valoración exacta de la macrocirculación, así como deterioro microcirculatorio cerebral, para estudiar este evento potencialmente mortal.
Protocol
Representative Results
Discussion
El protocolo describe un método de inducir el shock hemorrágico a través de sangrado arterial controlado en cerdos que se guía por la hemodinámica sistémica, así como por deterioro microcirculatorio cerebral. Las condiciones de choque se lograron mediante una extracción sanguínea calculada de 25-35 ml kg-1 y confirmadas por el compuesto mencionado de parámetros sustitutivos que indican una insuficiencia cardiocirculatoria considerable. Si no se trata, este procedimiento fue letal dentro de 2 h en el …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores quieren agradecer a Dagmar Dirvonskis por su excelente apoyo técnico.
Materials
| 3-way-stopcock blue | Becton Dickinson Infusion Therapy AB Helsingborg, Sweden | 394602 | Drug administration |
| 3-way-stopcock red | Becton Dickinson Infusion Therapy AB Helsingborg, Sweden | 394605 | Drug administration/Shock induction |
| Atracurium | Hikma Pharma GmbH , Martinsried | AM03AC04* | Anesthesia |
| Canula 20 G | Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain | 301300 | Vascular access |
| Datex Ohmeda S5 | GE Healthcare Finland Oy, Helsinki, Finland | – | Hemodynamic monitor |
| Desinfection | Schülke & Mayr GmbH, Germany | 104802 | Desinfection |
| Heidelberger Verlängerung 75CM | Fresenius Kabi Deutschland GmbH | 2873112 | Drug administration/Shock induction |
| INVOS 5100C Cerebral | Medtronic PLC, USA | – | Monitore for cerebral regional oxygenation |
| INVOS Cerebral/Somatic Oximetry Adult Sensors | Medtronic PLC, USA | 20884521211152 | Monitoring of the cerebral regional oxygenation |
| Endotracheal tube | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia | 112482 | Intubation |
| Endotracheal tube introducer | Wirutec GmbH, Sulzbach, Germany | 5033062 | Intubation |
| Engström Carestation | GE Heathcare, Madison USA | – | Ventilator |
| Fentanyl | Janssen-Cilag GmbH, Neuss | AA0014* | Anesthesia |
| Gloves | Paul Hartmann, Heidenheim, Germany | 9422131 | Self-protection |
| Incetomat-line 150 cm | Fresenius, Kabi GmbH, Bad Homburg, Germany | 9004112 | Drug administration |
| Ketamine | Hameln Pharmaceuticals GmbH, Zofingen, Schweiz | AN01AX03* | Sedation |
| Laryngoscope | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia | 671067-000020 | Intubation |
| Logical pressure monitoring system | Smith- Medical GmbH, Minneapolis, USA | MX9606 | Hemodynamic monitor |
| Logicath 7 Fr 3-lumen 30cm | Smith- Medical GmbH, Minneapolis, USA | MXA233x30x70-E | Vascular access/Drug administration |
| Masimo Radical 7 | Masimo Corporation, Irvine, USA | – | Hemodynamic monitor |
| Mask for ventilating dogs | Henry Schein, Melville, USA | 730-246 | Ventilation |
| Original Perfusor syringe 50ml Luer Lock | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 8728810F | Drug administration |
| PICCO Thermodilution. F5/20CM EW | MAQUET Cardiovascular GmbH, Rastatt, Germany | PV2015L20-A | Hemodynamic monitor |
| Percutaneous sheath introducer set 8,5 und 9 Fr, 10 cm with integral haemostasis valve/sideport | Arrow international inc., Reading, USA | AK-07903 | Vascular access/Shock induction |
| Perfusor FM Braun | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 8713820 | Drug administration |
| Potassium chloride | Fresenius, Kabi GmbH, Bad Homburg, Germany | 6178549 | Euthanasia |
| Propofol 2% | Fresenius, Kabi GmbH, Bad Homburg, Germany | AN01AX10* | Anesthesia |
| Pulse Contour Cardiac Output (PiCCO2) | Pulsion Medical Systems, Feldkirchen, Germany | – | Hemodynamic monitor |
| Sonosite Micromaxx Ultrasoundsystem | Fujifilm, Sonosite Bothell, Bothell, USA | – | Vascular access |
| Stainless Macintosh Size 4 | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Perak, Malaysia | 670000 | Intubation |
| Sterofundin | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | AB05BB01* | balanced electrolyte infusion |
| Stresnil 40mg/ml | Lilly Germany GmbH, Wiesbaden, Germany | QN05AD90 | Sedation |
| Syringe 10 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain | 309110 | Drug administration |
| Syringe 2 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain | 300928 | Drug administration |
| Syringe 20 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain | 300296 | Drug administration |
| Syringe 5 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain | 309050 | Drug administration |
| venous catheter 22G | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 4269110S-01 | Vascular access |
| *ATC: Anatomical Therapeutic Chemical / Defined Daily Dose Classification | |||
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