Hypoxi simulering i människa har vanligtvis utförts genom inandning hypoxiska gasblandningar. För denna studie var apnéiska dykare används för att simulera dynamiska hypoxi hos människor. Dessutom har fysiologiska förändringar i desaturation och återmättnads kinetik utvärderades med icke-invasiva verktyg som nära infraröd-spektroskopi (NIRS) och perifer syresättning mättnad (SpO 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.
Kliniskt relevant akut syrebrist och samtidig hypercapnia oftast hos patienter med obstruktiv sömnapnésyndrom (OSAS), akut luftvägsobstruktion eller under hjärt-lungräddning. Stora begränsningar inom OSAS och andra hypoxemisk villkor inkluderar begränsad överförbar kunskap om patofysiologi härrör från djurstudier och att mänskliga modeller är obefintlig en. Att efterlikna hypoxi hos människor, har hypoxiska gasblandningar hittills använts 2-7. Dessa villkor är mer representativa för hög höjd omgivning än kliniska situationer där syrebrist i allmänhet åtföljs av hyperkapni. Att övervaka vävnadsoxygenering under hjärtstillestånd och återupplivning, har djurstudier utförts 8 för att undersöka fysiologiska kompensationsmekanismer.
Apnéiska dykare är friska idrottare kan trycka andnings impulssom framkallas av låg arteriell syremättnad 9 och en ökad PCO2 10,11. Vi undersökte apnéiska dykare för att efterlikna kliniska situationer av akut syrebrist och samtidig hyperkapni 12. Denna modell kan användas för att utvärdera kliniska inställningar, förbättra den patofysiologiska förståelse av patienter med OSAS eller patologiska andningsstörningar, och avslöjar nya möjligheter för att studera en potentiell utbalansering mekanismen i fall av apné. Dessutom olika tekniker upptäcka syrebrist hos människa kan testas för genomförbarhet och noggrannhet när det gäller dynamiska hypoxi som finns i nödsituationer (dvs., luftvägshinder, laryngospasm eller kan inte intuberas, kan inte ventilera situationer) eller för att simulera intermittent hypoxi hos patienter med OSAS.
Icke-invasiva metoder för att upptäcka syrebrist hos människa är begränsad. Perifer pulsoximetri (SpO 2) är ett godkänt verktyg i pre-hospital och sjukhusmiljö för att upptäcka hypoxi 13. Metoden är baserad på ljusabsorption av hemoglobin. Dock är SpO 2 mätning begränsad till perifer arteriell syresättning och kan inte användas i fall av pulslös elektrisk aktivitet (PEA) eller centraliserad minimal cirkulation 14. I motsats härtill kan Near-Infrared Spectroscopy användas för att utvärdera cerebralt vävnadssyremättnad (RSO 2) i realtid under PEA, under hemorragisk chock eller efter subaraknoidalblödning 15-19. Dess användning växer ständigt 20 och metodstudier har visat ett positivt samband mellan SpO 2 och RSO 2 3,4.
I denna studie, ger vi en modell för att simulera kliniskt relevant hypoxi hos människor och presentera en steg-för-steg metod för att jämföra perifera pulsoximetri och NIRS vid de- och återmättnad. Genom att analysera fysiologiska data i händelse av enpnea kan vår förståelse av disk balanseringsmekanismer förbättras.
Den totala apnétiden orsakas främst av lung storlek och syreförbrukning per minut och påverkas av en individs förmåga att motstå andningsreflexen som orsakas av att öka pCO 2 eller minskar PO2. Apnea dykare är utbildade för att maximera andan håll varaktighet och används för att göra det i maximal inspiration. Därför tiden tills hypoxi är detekterbara skiljer mellan individer och beror på patientens fysiska tillstånd och utbildning status och kan även variera med deras dagliga t…
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 |