モデルは、ヒトにおける臨床的に関連する低酸素症をシミュレートします
Summary
ヒトにおける低酸素シミュレーションは、通常、低酸素のガス混合物を吸入することにより行われています。この研究のために、無呼吸ダイバーは、ヒトの動的低酸素症をシミュレートするために使用しました。さらに、不飽和化および再飽和動態における生理的変化は、このような近赤外分光法（NIRS）および末梢酸素飽和度（SpO 2）などの非侵襲的なツールを使用して評価しました。
Abstract
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.
Introduction
臨床的に関連する急性低酸素症および付随する高炭酸ガス血症は、主に閉塞性睡眠時無呼吸症候群（OSAS）、急性気道閉塞を有する患者においてまたは心肺蘇生中に見られています。 OSASと他の低酸素血症の条件の分野での主な制限は、動物研究から派生病態生理に関すると人間のモデルは1非存在であること限られた譲渡の知識を含みます。 7 –ヒトにおける低酸素症を模倣するために、低酸素ガス混合物は、これまで2に使用されてきました。しかし、これらの条件は、低酸素症は、一般的には、高炭酸ガス血症を伴っている臨床的状況のより高い標高の周囲の複数の代表的なものです。心停止および蘇生中に組織の酸素化を監視するには、動物実験は、生理的代償機構を調査するために8を行ってきました。
無呼吸ダイバーは、呼吸衝動を押下することのできる健全な選手ですそれは、低動脈血酸素飽和度9と増加のpCO 2 10,11によって誘発されます。私たちは、急性低酸素症および付随する高炭酸ガス12の臨床的状況を模倣するために、無呼吸ダイバーを調べました。このモデルは、臨床的な設定を評価OSASまたは病理学的な呼吸障害を有する患者の病態生理学の理解を改善し、無呼吸の場合に潜在的なカウンターバランス機構を研究するための新たな可能性を明らかにするために使用することができます。さらに、ヒトでは低酸素症を検出するために異なる技術が緊急事態に存在する（ すなわち 、気道閉塞、喉頭痙攣や、挿管することができない状況を換気することはできません）、または患者に断続的低酸素症をシミュレートするために、動的な低酸素症の場合に実現可能性と正確性を試験することができますOSASを持ちます。
人間は限られている中で非侵襲的技術は、低酸素状態を検出します。周辺パルスオキシメトリ度（SpO 2）事前HOSPIで承認されたツールです。TALおよび病院の設定は、低酸素13を検出します。この方法は、ヘモグロビンの光の吸収に基づいています。しかしのSpO 2測定は、末梢動脈酸素化に制限され、無脈性電気活動（PEA）または集中最小循環14の場合には使用できません。 19 –これとは対照的に、近赤外分光法は、出血性ショック、またはくも膜下出血15を以下の間、PEA中にリアルタイムで脳組織の酸素飽和度（RSO 2）を評価するために使用することができます。その使用は常に20を成長しており、方法論的研究がなSpO 2、RSO 2 3,4の間に正の相関を明らかにしました。
本研究では、ヒトでの臨床的に関連する低酸素症をシミュレートし、脱および再飽和の場合には、周辺パルス酸素濃度計とNIRSを比較するためのステップバイステップの方法論を提示するモデルを提供します。の場合には生理学的データを分析することによりpnea、カウンタバランス機構の理解を向上させることができます。
Protocol
Representative Results
Discussion
合計無呼吸時間は、主に肺の大きさ毎分の酸素消費量に起因するとのpCO 2の増加またはPO 2を減少させることによって引き起こされる呼吸反射に耐える個人の能力によって影響されます。無呼吸ダイバーは、彼らの息止め時間を最大化するために訓練されており、最大のインスピレーションにそうすることに使用されています。したがって、低酸素状態になるまでの時間は、個…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
Materials
| 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 |
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