Den perinatala Asphyxiated lamm modellen: En modell för nyfödda återupplivning
Summary
Invasiva instrumentering av fostrets Lammet ger noggranna fysiologiska mätningar av transitioning cirkulationen i en modell som nära härmar det nyfödda barnet.
Abstract
Födelse asfyxi står för nästan en miljon dödsfall i världen varje år och är en av de främsta orsakerna till tidig neonatal morbiditet och mortalitet. Många aspekter i neonatal återupplivning riktlinjerna förblir kontroversiellt med tanke på svårigheterna att genomföra randomiserade kliniska prövningar på grund av de ovanliga och ofta oförutsägbara behöver för omfattande återupplivning. De flesta studier på neonatal återupplivning härrör från dockans modeller som misslyckas med att verkligen återspeglar fysiologiska förändringar eller Nasse-modeller som har rensat deras lung vätska och som har genomfört övergången från foster till neonatal cirkulation. Detta protokoll ger en detaljerad steg för steg beskrivning om hur du skapar en perinatal ansträngda fostrets lamm modell. Den föreslagna modellen har en transitioning cirkulation och vätskefyllda lungor, som härmar mänskliga nyfödda efter leverans, och är därför en utmärkt djurmodell att studera nyfödda fysiologi. En viktig begränsning till lamm experiment är högre associerade kostnaden.
Introduction
Perinatal asfyxi inträffar i ungefär 4 per 1000 sikt födda i Sverige och ansvarar för cirka 25% av 4 miljoner neonatala dödsfall i världen1,2. Hela fostrets naturliga utveckling, måste flera anpassningar äga rum under förlossningen och vid födseln att möjliggöra en smidig övergång från den intra – extrauterin miljön när lungorna ta på sig rollen av moderkakan som organ av gasutbyte. Underlåtenhet hos nyfödda till adekvat övergången på födelse ytterligare kompromisser återupplivande insatser. Fall när fostrets lung clearance är ofullständig eller fördröjd3,4, och omständigheter som resulterar i en ihållande hög pulmonell vaskulär resistens (PVR)5 inverkan effekten av ventilation, som fortfarande är den mest viktigt ingripande i återupplivning av ansträngda nyfödda6. Dessutom kan omedelbar fastspänning av navelsträngen och borttagningen av lågresistenta moderkakan leda till plötsliga förändringar i hjärtminutvolym som kan orsaka myokardiell dysfunktion7,8.
Konsolideringsbehovet de sällan aggressiva återupplivning (behov av bröstkompressioner eller epinefrin administration)1,9finns det en brist på starka bevis från stora randomiserade kliniska prövningar till stöd för aktuellt neonatal återupplivning program (NRP) riktlinjer. Många translationell forskningsstudier i neonatal återupplivning utförs med postnatal djurmodeller (särskilt smågrisar) som misslyckas med att på ett adekvat sätt skildra de övergår fostrets cirkulation och vätskefyllda lungor inneboende till nyfödda i leveransen rum. Med tanke på de unika utmaningar relaterade till övergången från fostrets cirkulation till neonatal cirkulation, är perinatal ansträngda hjärtstillestånd fostrets lamm modellen idealisk för att studera nyfödda återupplivande fysiologi.
Studierna av Joseph Barcroft på fostrets lamm, så tidigt som på 1930-talet, lade grunden för fetal och neonatal fysiologi10. Under andra halvan av20-talet , Geoffrey Dawes’ innovativa och noggranna experiment på fostrets lamm modeller, och senare av Abraham Rudolph har oerhört bidragit till kunskapen om kardiovaskulära och pulmonella fysiologi hos fostret 11 , 12. under de senaste åren har studier på foster/neonatal lamm modeller gav en bättre förståelse av effekterna av ventilation på hemodynamiken13,14, effekterna av syresättning på PVR15,16, liksom de cirkulatoriska förändringar som sker under sladd fastspänning7,17. Slutligen, under det senaste året, nyfödda Lammet har fungerat som en ny modell för att studera de hemodynamiska effekterna under återupplivning18,19,20. En steg för steg berättelse om vad är inblandad i genomför ett lamm experiment, samt en detaljerad beskrivning av de kirurgiska Instrumentation och den experimentella metoden kommer att presenteras.
Protocol
Representative Results
Discussion
Lamm modellen är jämförbar i storlek med mänskliga nyfödda och tillåter enkel instrumentering att mäta invasiva hemodynamiska variabler. Fostrets/det nyfödda lamm modellen har varit en ovärderlig forskningsverktyg som har rikt bidragit till förstå transitioning cirkulationen, liksom det nyfött pulmonell och kardiovaskulär fysiologi. Flera experimentella lamm modeller har fastställts genom åren att studera bästa ventilation strategier i prematura lamm13,…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Babcock forceps | Miltex | 16-44 | |
| Blood pressure transducer | Becton Dickinson | P23XL-1 | Used with saline filled diaphragm domes |
| Blunt tipped scissors | Miltex | 98SCS50-56 | |
| Capnograph | Philips | 7900 | Used with Neonatal Flow Sensors |
| Cautery pencil | Valley Lab | 287879 | |
| Cautery unit | Valley Lab | SSE2K | |
| Curved Forceps | Everost | 711714 | |
| Data acquisition software | Biopac Systems Inc. | ACK100W | |
| EKG | Biopac Systems Inc. | ECG100C | |
| Endotracheal tube -cuffed | Rusch | 111780035 | |
| Flow modulator | Transonic Systems Inc. | T403 | |
| Flow-probe | Transonic Systems Inc. | MC4PSS-LS-WC100-CM4B-GA | |
| Gastric tube | Jorgensen Labs Inc. | J0106LE | To decompress and drain ewe stomach |
| Hair clipper | Andis Company | 65340 | # 40 Clipper Blade |
| Infant radiant warmer | GE healthcare | 7810 | |
| Intravenous catheters | Becton Dickinson | 381234 | |
| Iris surgical scissors | Patterson | 510585 | |
| Kelly Foreceps | Patterson | 510535 | |
| Mosquito Forceps | RICA Surgical Products INC | 1-74 | |
| Near-infrared spectroscopy | Nonin Medical Inc. | X-100M | Sensmart Equanox & PureSAT |
| RSO2 Sensor | Nonin Medical Inc. | 8004CB-NA | Neonatal |
| Scalpel handle and blade | Everost | 707203 | |
| Sutures -silk 2-0 | Covidien | SS-695 | Used for tying catheters to vessels |
| Sutures -vicryl 2-0 | Ethicon | J269H | Used for closing thoracotomy |
| T-piece resuscitator | Neo-Tee | MCM1050812 | |
| Umbilical ties | Jorgensen Labs Inc. | J0025UA | |
| Weitlander Retractor | Miltex | 11-625 |
Riferimenti
- Wyckoff, M. H., Berg, R. A. Optimizing chest compressions during delivery-room resuscitation. Semin Fetal Neonatal Med. 13 (6), 410-415 (2008).
- Black, R. E., et al. Global, regional, and national causes of child mortality in 2008: a systematic analysis. Lancet. 375 (9730), 1969-1987 (2010).
- Guglani, L., Lakshminrusimha, S., Ryan, R. M. Transient tachypnea of the newborn. Pediatr Rev. 29 (11), e59-e65 (2008).
- Brown, M. J., Olver, R. E., Ramsden, C. A., Strang, L. B., Walters, D. V. Effects of adrenaline and of spontaneous labour on the secretion and absorption of lung liquid in the fetal lamb. J Physiol. 344, 137-152 (1983).
- Lakshminrusimha, S., Saugstad, O. D. The fetal circulation, pathophysiology of hypoxemic respiratory failure and pulmonary hypertension in neonates, and the role of oxygen therapy. J Perinatol. 36 Suppl 2, S3-S11 (2016).
- Wyckoff, M. H., et al. Part 13: Neonatal Resuscitation: 2015 American Heart Association Guidelines Update for Cardiopulmonary Resuscitation and Emergency Cardiovascular Care. Circulation. 132 (18 suppl 2), S543-S560 (2015).
- Bhatt, S., et al. Delaying cord clamping until ventilation onset improves cardiovascular function at birth in preterm lambs. J Physiol. 591 (Pt 8), 2113-2126 (2013).
- Katheria, A. C., Brown, M. K., Rich, W., Arnell, K. Providing a Placental Transfusion in Newborns Who Need Resuscitation). Front Pediatr. 5 (1), (2017).
- Kapadia, V. S., Wyckoff, M. H. Drugs during delivery room resuscitation–what, when and why?. Semin Fetal Neonatal Med. 18 (6), 357-361 (2013).
- Barcroft, J. . Researches on Pre-natal Life. 1, 292 (1946).
- Dawes, G. S. . Foetal and Neonatal Physiosolgy. A Comparative Study of the Changes at Birth. , (1968).
- Rudolph, A. . Congenital Diseases of the Heart: Clinical-Physiological Considerations. , 1-24 (2009).
- Sobotka, K. S., et al. An initial sustained inflation improves the respiratory and cardiovascular transition at birth in preterm lambs. Pediatr Res. 70 (1), 56-60 (2011).
- Polglase, G. R., et al. Positive end-expiratory pressure differentially alters pulmonary hemodynamics and oxygenation in ventilated, very premature lambs. J Appl Physiol (1985). 99 (4), 1453-1461 (2005).
- Lakshminrusimha, S., et al. Oxygen concentration and pulmonary hemodynamics in newborn lambs with pulmonary hypertension. Pediatr Res. 66 (5), 539-544 (2009).
- Lakshminrusimha, S., et al. Pulmonary hemodynamics in neonatal lambs resuscitated with 21%, 50% and 100% oxygen. Pediatr Res. 62 (3), 313-318 (2007).
- Hooper, S. B., et al. Cardiovascular transition at birth: a physiological sequence. Pediatr Res. 77 (5), 608-614 (2015).
- Vali, P., et al. Evaluation of Timing and Route of Epinephrine in a Neonatal Model of Asphyxial Arrest. J Am Heart Assoc. 6 (2), (2017).
- Vali, P., et al. Continuous Chest Compressions During Sustained Inflations in a Perinatal Asphyxial Cardiac Arrest Lamb Model. Pediatr Crit Care Med. , (2017).
- Vali, P., et al. Hemodynamics and gas exchange during chest compressions in neonatal resuscitation. PLoS One. 12 (4), e0176478 (2017).
- Tana, M., et al. Determination of Lung Volume and Hemodynamic Changes During High-Frequency Ventilation Recruitment in Preterm Neonates With Respiratory Distress Syndrome. Crit Care Med. 43 (8), 1685-1691 (2015).
- Morin, F. C. Ligating the ductus arteriosus before birth causes persistent pulmonary hypertension in the newborn lamb. Pediatr Res. 25 (3), 245-250 (1989).
- Morin, F. C., Egan, E. A. Pulmonary hemodynamics in fetal lambs during development at normal and increased oxygen tension. J Appl Physiol (1985). 73 (1), 213-218 (1992).
- Morin, F. C., Egan, E. A., Ferguson, W., Lundgren, C. E. Development of pulmonary vascular response to oxygen. Am J Physiol. 254 (3 Pt 2), H542-H546 (1988).
- Rawat, M., et al. Neonatal resuscitation adhering to oxygen saturation guidelines in asphyxiated lambs with meconium aspiration. Pediatr Res. , (2015).
- Chandrasekharan, P. K., et al. Continuous End-Tidal Carbon Dioxide Monitoring during Resuscitation of Asphyxiated Term Lambs. Neonatology. 109 (4), 265-273 (2016).
- Lakshminrusimha, S., et al. Tracheal suctioning improves gas exchange but not hemodynamics in asphyxiated lambs with meconium aspiration. Pediatr Res. 77 (2), 347-355 (2015).
- Meuli, M., et al. In utero surgery rescues neurological function at birth in sheep with spina bifida. Nat Med. 1 (4), 342-347 (1995).
- Meuli, M., et al. Creation of myelomeningocele in utero: a model of functional damage from spinal cord exposure in fetal sheep. J Pediatr Surg. 30 (7), 1028-1032 (1995).
- Adzick, N. S., et al. Correction of congenital diaphragmatic hernia in utero. IV. An early gestational fetal lamb model for pulmonary vascular morphometric analysis. J Pediatr Surg. 20 (6), 673-680 (1985).
- Harrison, M. R., Bressack, M. A., Churg, A. M., de Lorimier, A. A. Correction of congenital diaphragmatic hernia in utero. II. Simulated correction permits fetal lung growth with survival at birth. Surgery. 88 (2), 260-268 (1980).
- Turley, K., et al. Intrauterine cardiothoracic surgery: the fetal lamb model. Ann Thorac Surg. 34 (4), 422-426 (1982).
- Reddy, V. M., et al. In utero placement of aortopulmonary shunts. A model of postnatal pulmonary hypertension with increased pulmonary blood flow in lambs. Circulation. 92 (3), 606-613 (1995).
- Hemway, R. J., Christman, C., Perlman, J. The 3:1 is superior to a 15:2 ratio in a newborn manikin model in terms of quality of chest compressions and number of ventilations. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 98 (1), F42-F45 (2013).
- Solevåg, A. L., Schmölzer, G. M. Optimal Chest Compression Rate and Compression to Ventilation Ratio in Delivery Room Resuscitation: Evidence from Newborn Piglets and Neonatal Manikins. Frontiers in Pediatrics. 5 (3), (2017).
- Solevåg, A. L., et al. Chest compressions in newborn animal models: A review. Resuscitation. 96, 151-155 (2015).
