傷害性換気と組み合わせた界面活性剤の枯渇は急性呼吸窮迫症候群(ARDS)の再現可能なモデルをもたらす
Summary
0.9%生理液量(35mL/kg体重、37°C)を用いた界面活性剤洗浄と、中程度の人工呼吸器誘発肺傷害(VILI)を引き起こす低いPEEPによる高潮量換気の組み合わせは、実験的急性呼吸窮迫症候群(ARDS)をもたらす。この方法は、長期にわたる様々な換気戦略の効果を研究するための低/限られた採用能力を有する肺損傷のモデルを提供する。
Abstract
急性呼吸窮迫症候群(ARDS)の複雑な病態機構を研究するために、様々な動物モデルが存在する。これらのモデルには、オレイン酸の肺動脈注入、内毒素または細菌の注入、cecalライゲーションおよび穿刺、様々な肺炎モデル、肺虚血/再灌流モデル、そしてもちろん界面活性剤枯渇モデルなどが含まれる。サーファクタントの枯渇は、肺ガス交換と血液力学の急速で再現性の悪化を生じ、0.9%の生理食動物(35 mL/kg体重、37°C)で繰り返される肺洗浄を使用して麻酔豚で誘導することができます。界面活性剤の枯渇モデルは臨床応用された装置の標準的な呼吸および血行力学的モニタリングと調査を支える。しかし、このモデルは比較的高い採用可能性に苦しんでおり、高い気道圧力で換気を行うことで、直ちに局所肺領域を再開することで怪我の重症度を軽減することができます。したがって、このモデルは、高気道圧力を使用する人工呼吸器のレジームの調査には適していません。界面活性剤の枯渇と高潮量/低陽性終気流圧(高いTv/低PEEP)との有害換気の組み合わせにより、人工呼吸器による肺損傷(VILI)を引き起こすことにより、肺損傷の採用性が低下します。タイムリーな誘導の利点と集中治療室に匹敵する設定で実験研究を行う可能性は保存されます。
Introduction
急性呼吸窮迫症候群(ARDS)の死亡率は、1967年のAshboughとPettyによる最初の記述以来、集中的な研究にもかかわらず、40%1を超える値で高いままである2。当然のことながら、新しい治療アプローチの調査は、倫理的な懸念と基礎となる病理、周囲の状態、および共同薬の標準化の欠如のためにクリニックで制限されていますが、動物モデルは標準化された条件下で体系的な研究を可能にします。
したがって、実験的なARDSは、オレイン酸の肺動脈注入、細菌および内毒素の静脈内注入、またはセプシス誘発性ARDSを引き起こすcecalライゲーションおよび穿刺(CLP)モデルのような様々な方法を用いて、大型動物(例えば、ブタ)または小動物(例えば、げっ歯類)に誘導された。また、火傷や煙の吸入や肺虚血/再灌流(I/R)による直接肺損傷が3.直接肺損傷の1つの頻繁に使用されるモデルは、モルモット4で最初に述べられているように肺洗浄による界面活性剤の枯渇である。
界面活性剤の枯渇は、ガス交換およびヘモダイナミクス5において急速に妥協をもたらす非常に再現性の高い方法である。大きな利点は、臨床的に使用される機械式人工呼吸器、カテーテル、モニターでのサポート研究を可能にする大規模な種で界面活性剤の枯渇を適用する可能性です。しかし、界面活性剤枯渇モデルの大きな欠点は、高気道圧力や位置決めなどの採用工作が適用されるたびに、気楽な肺領域の即時募集である。したがって、モデルは、例えば、長期化時間6の高いPEEPレベルを有する自動換気を調査するのに適していない。吉田らは、実験ARDS7を誘導するために界面活性剤の枯渇と換気と高い吸気性気道圧の組み合わせを説明したが、そのモデルでは、血液ガスのサンプリングを繰り返し、圧及びPEEPの摺動テーブルに従った駆動圧力の調整を繰り返し、事前定義された廊下で酸素の分圧(PaO2)の精巧な維持を必要とする。
全体的に、過度に積極的な有害な換気または骨の折れる、換気の繰り返し調整を持つモデルは、肺の構造的損傷をもたらし、これはあまりにも深刻であり、その後の多臓器不全をもたらす。したがって、この記事では、長期間にわたって臨床的に使用される換気パラメータを用いた研究を支援する実験的ARDSの誘導のための高いTv/低PEEPによる界面活性剤枯渇と有害な換気の簡単に実現可能なモデルの詳細な説明を提供します。
Protocol
Representative Results
Discussion
本稿では、繰り返し肺洗浄による界面活性剤の枯渇と高潮量、低いPEEP、肺の完全な膨張/デフレを組み合わせた豚における実験的ARDSの誘導について説明する。この組み合わせは、ガス交換の再現性と同等の悪化と結果として生じる血力学的妥協を引き起こすが、肺の採用可能性を制限する。したがって、このモデルは低い採用率の臨床ARDSを模倣し、新しい換気の体制の調査を可能にする。</p…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
私たちは、ビルギット・ブラントの優れた技術支援を感謝しています。この研究は、ドイツ連邦教育研究省(FKZ 13GW0240A-D)の助成金によって支えられた。
Materials
| Evita Infinity V500 | Dräger | intensive care 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
- Bellani, G., et al. Epidemiology, patterns of care, and mortality for patients with acute respiratory distress syndrome in intensive care units in 50 countries. JAMA. 315 (8), 788-800 (2016).
- Ashbaugh, D. G., Bigelow, D. B., Petty, T. L., Levine, B. E. Acute respiratory distress in adults. Lancet. 2 (7511), 319-323 (1967).
- Ballard-Croft, C., Wang, D., Sumpter, L. R., Zhou, X., Zwischenberger, J. B. Large-animal models of acute respiratory distress syndrome. The Annals of Thoracic Surgery. 93 (4), 1331-1339 (2012).
- Lachmann, B., Robertson, B., Vogel, J. In vivo lung lavage as an experimental model of the respiratory distress syndrome. Acta Anaesthesiologica Scandinavica. 24 (3), 231-236 (1980).
- Russ, M., et al. Lavage-induced surfactant depletion in pigs as a model of the acute respiratory distress syndrome (ARDS). Journal of Visualized Experiments: JoVE. (115), e53610 (2016).
- Pomprapa, A., et al. Artificial intelligence for closed-loop ventilation therapy with hemodynamic control using the open lung concept. International Journal of Intelligent Computing and Cybernetics. 8 (1), 50-68 (2015).
- Yoshida, T., et al. Continuous negative abdominal pressure reduces ventilator-induced lung Injury in a porcine model. Anesthesiology. 129 (1), 163-172 (2018).
- Theisen, M. M., et al. Ventral recumbency is crucial for fast and safe orotracheal intubation in laboratory swine. Laboratory Animals. 43 (1), 96-101 (2009).
- Seldinger, S. I. Catheter replacement of the needle in percutaneous arteriography: A new technique. Acta Radiologica. 39 (5), 368-376 (1953).
- Kelly, C. R., Rabbani, L. E. Videos in clinical medicine. Pulmonary-artery catheterization. The New England Journal of Medicine. 369 (25), 35 (2013).
- Forrester, J. S., et al. Thermodilution cardiac output determination with a single flow-directed catheter. American Heart Journal. 83 (3), 306-311 (1972).
- Dos Santos Rocha, A., et al. Physiologically variable ventilation reduces regional lung inflammation in a pediatric model of acute respiratory distress syndrome. Respiratory Research. 21 (1), 288 (2020).
