وعادة ما يتم تنفيذ المحاكاة نقص الأكسجين في البشر عن طريق استنشاق خليط من الغاز ميتة. لهذه الدراسة، تم استخدام الغواصين انقطاع التنفس لمحاكاة نقص الأكسجين الحيوي في البشر. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم التغيرات الفسيولوجية في عدم التشبع وإعادة التشبع حركية مع الأدوات غير الغازية مثل القريبة من الأشعة تحت الحمراء، التحليل الطيفي (تقارير قوائم الجرد الوطنية) والطرفية تشبع الأوكسجين (مكتب التخطيط الاستراتيجي 2).
In case of apnea, arterial partial pressure of oxygen (pO2) decreases, while partial pressure of carbon dioxide (pCO2) increases. To avoid damage to hypoxia sensitive organs such as the brain, compensatory circulatory mechanisms help to maintain an adequate oxygen supply. This is mainly achieved by increased cerebral blood flow. Intermittent hypoxia is a commonly seen phenomenon in patients with obstructive sleep apnea. Acute airway obstruction can also result in hypoxia and hypercapnia. Until now, no adequate model has been established to simulate these dynamics in humans. Previous investigations focusing on human hypoxia used inhaled hypoxic gas mixtures. However, the resulting hypoxia was combined with hyperventilation and is therefore more representative of high altitude environments than of apnea. Furthermore, the transferability of previously performed animal experiments to humans is limited and the pathophysiological background of apnea induced physiological changes is poorly understood. In this study, healthy human apneic divers were utilized to mimic clinically relevant hypoxia and hypercapnia during apnea. Additionally, pulse-oximetry and Near Infrared Spectroscopy (NIRS) were used to evaluate changes in cerebral and peripheral oxygen saturation before, during, and after apnea.
ويعتبر نقص الأكسجين الحاد سريريا ذات الصلة وفرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم يصاحب ذلك غالبا في المرضى الذين يعانون من الانسداد متلازمة توقف التنفس أثناء النوم (OSAS)، انسداد مجرى الهواء الحادة أو أثناء الإنعاش القلبي الرئوي. وتشمل القيود الرئيسية في مجال OSAS والشروط hypoxemic أخرى المعرفة قابلة للتحويل محدودة عن الفيزيولوجيا المرضية المستمدة من الدراسات على الحيوانات وأن النماذج البشرية هي غير موجودة 1. لتقليد نقص الأكسجين في البشر، وقد استخدمت خليط الغاز ميتة حتى الان 2-7. ومع ذلك، هذه الشروط هي أكثر تمثيلا للبيئة المحيطة المرتفعة من الحالات السريرية حيث نقص الأكسجين، وبشكل عام، يرافقه فرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم. لمراقبة الأوكسجين الأنسجة أثناء السكتة القلبية والإنعاش، وقد أجريت دراسات على الحيوانات 8 للتحقيق في الآليات التعويضية الفسيولوجية.
الغواصين انقطاع التنفس والرياضيين صحي قادر على الاكتئاب الدافع التنفسالتي حركها انخفاض الأوكسجين في الشرايين تشبع 9 وزيادة PCO 2 10،11. ونحن التحقيق الغواصين انقطاع النفس من أجل تقليد الحالات السريرية لنقص الأكسجين الحاد وفرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم يصاحب ذلك 12. هذا النموذج يمكن استخدامها لتقييم الاجهزة الطبية، وتحسين فهم المرضية في جسم المريض من المرضى الذين يعانون من OSAS أو اضطرابات التنفس المرضية، وتكشف عن إمكانيات جديدة لدراسة آلية مكافحة موازنة المحتملة في حالات توقف التنفس أثناء. وعلاوة على ذلك، نقص الأكسجة في البشر ويمكن اختبار لجدوى ودقة في حالة نقص الأكسجين الحيوي الذي هو الحاضر في حالات الطوارئ تقنيات مختلفة للكشف عن (أي انسداد لمجرى الهواء، تشنج الحنجرة أو لا يمكن التنبيب، لا يمكن تهوية الحالات) أو لمحاكاة نقص الأكسجة متقطعة في المرضى مع OSAS.
تقنيات موسع للكشف عن نقص الأكسجة في البشر محدودة. المحيطي نبض قياس التأكسج (مكتب التخطيط الاستراتيجي 2) هو أداة وافقت في مرحلة ما قبل hospiالتل والمستشفيات للكشف عن نقص الأكسجة 13. وتستند هذه الطريقة على امتصاص الضوء من الهيموغلوبين. ومع ذلك، يقتصر قياس مكتب التخطيط الاستراتيجي 2 إلى الأوكسجين في الشرايين الطرفية والتي لا يمكن استخدامها في حالات النشاط انعدام النبض الكهربائي (PEA) أو تداول الحد الأدنى المركزي 14. في المقابل، القريبة من الأشعة تحت الحمراء الطيفي يمكن استخدامها لتقييم الدماغي تشبع الأكسجين الأنسجة (RSO 2) في الوقت الحقيقي أثناء PEA، خلال صدمة نزفية أو بعد نزيف تحت العنكبوتية 15-19. استخدامه في تزايد مستمر 20 و الدراسات المنهجية قد كشفت عن وجود علاقة إيجابية بين مكتب التخطيط الاستراتيجي 2 و RSO 2 3،4.
في هذه الدراسة، ونحن نقدم نموذج لمحاكاة نقص الأكسجين ذات الصلة سريريا في البشر وتقديم منهجية خطوة بخطوة لمقارنة عداد نبض الطرفية وتقارير قوائم الجرد الوطنية في حالة اجتثاث وإعادة التشبع. من خلال تحليل البيانات الفسيولوجية في حالة وجودpnea، ويمكن تحسين فهمنا للآليات التوازن المضاد.
كان السبب في مجموع الوقت توقف التنفس أثناء أساسا من حجم الرئة واستهلاك الأوكسجين في الدقيقة الواحدة وتتأثر قدرة الأفراد على تحمل رد الفعل التنفس الناجم عن زيادة PCO 2 أو خفض ص 2. ويتم تدريب الغواصين توقف التنفس أثناء لتعظيم مدة التنفس وسيطرتهم وتستخدم لذلك ?…
The authors have nothing to disclose.
Special thanks to all volunteers who participated in the original study. The work of L. Eichhorn was supported through a scholarship of the Else-Kröner-Fresenius Foundation. The authors would like to thank Springer, Part of Springer Science+Business Media, for copyright clearance (License Number 3894660871180) and the kind permission of reusing previously published data.
SpO2 | Dräger Medical AG&CO.KG | SHP ACC MCABLE-Masimo Set | peripheral SpO2-Monitoring |
Non Invasive Blood Pressure (NIBP) | Dräger Medical AG&CO.KG | NIBP cuff M+, MP00916 | |
Electrocardiographic (ECG) | Dräger Medical AG&CO.KG | Infinity M540 Monitor | ECG monitoring |
Docking station | Dräger Medical AG&CO.KG | M500 Docking Station | connection of M540 to laptop |
NIRS | NONIN Medical’s EQUANOX | Model 7600 Regional Oximeter System | measuring of cerebral and tissue oxygenation |
NIRS diodes | EQUANOX Advance Sensor | Model 8004CA | suited for measuring cerebral and somatic oxygen-saturation |
Laptop | |||
DataGrabber | Dräger Medical AG&CO.KG | DataGrabber v2005.10.16 | software to synchronize M540 with laptop |
eVision | Nonin Medical. Inc. | Version 1.3.0.0 | software to synchronize NONIN with laptop |