Volledige en gedeeltelijke aorta occlusie voor de behandeling van hemorragische schok in varkens
Summary
Hier presenteren we een protocol aan te tonen een hemorragische schok model in varkens die gebruikmaakt van de aorta occlusie als brug naar de definitieve zorg in trauma. Dit model heeft toepassing in het testen van een breed scala van chirurgische en farmacologische therapeutische strategieën.
Abstract
Bloeding blijft de belangrijkste oorzaak van vermijdbare sterfgevallen in trauma. Endovasculaire beheer van niet-samendrukbaar romp bloeding is in de voorhoede van trauma zorg in de afgelopen jaren. Aangezien volledige aorta occlusie ernstige bedenkingen presenteert, heeft het concept van gedeeltelijke aorta occlusie een groeiende aandacht gekregen. Hier presenteren we een grote diermodel van hemorragische schok te onderzoeken van de effecten van een roman gedeeltelijke aorta ballon occlusie katheter en vergelijk het met een katheter die op de beginselen van volledige aorta occlusie werkt. Varkens zijn verdoofd en geïnstrumenteerd om te voeren gecontroleerde vast volume bloeding en hemodynamische en fysiologische parameters worden gecontroleerd. Na de bloeding, aorta ballon occlusie katheters worden ingevoegd en opgeblazen in de aorta supraceliac voor 60 min, gedurende welke de dieren volbloed reanimatie als 20% van het totale bloed volume (TBV) ontvangen. Na ballon deflatie, de dieren worden gecontroleerd in de setting van een kritieke zorgen voor 4 uur, gedurende welke zij ontvangen vloeistof reanimatie en vasopressors zo nodig. De gedeeltelijke aorta ballon occlusie verbeterde distale gemiddelde arteriële druk (MAPs) toonde tijdens de ballon inflatie daalde markers van ischemie en vloeistof reanimatie en doser gebruik verminderd. Als varkens fysiologie en homeostatische reacties na bloeding goed gedocumenteerd zijn en zoals die bij de mens, een zwijn hemorragische zijn kan schok model worden gebruikt voor het testen van verschillende behandelingsstrategieën. Naast behandeling van bloeding, hebben aorta ballon occlusie katheters populair voor hun rol in de hartstilstand, cardiale en vasculaire chirurgie en andere risicovolle electieve chirurgische ingrepen.
Introduction
Bloeding is nog steeds de dominante oorzaak van vermijdbare sterfgevallen in patiënten die een traumatische gebeurtenissen, goed voor 90% van trauma-gerelateerde sterfgevallen in de instelling van de militaire en 40% van posttraumatische sterfgevallen in de burgerbevolking1, 2. Hoewel directe druk comprimeerbare bloeding behandelen kunt, niet-samendrukbaar romp bloeding nog steeds moeilijk te behandelen en dodelijk zonder prompt hemostatische controle kunnen zijn. De historische benadering van resuscitative Thoracotomie of laparotomie met aorta Kruis-klemmen is gebleken zeer invasieve3,4. Deze interventie vereist ook een complexe selectie algoritme om te bepalen van de kandidatuur van patiënten die een traumatische beledigingen5hebben ondergaan.
In de afgelopen jaren is er een opleving van de belangstelling voor een eerder beschreven aanpak — resuscitative endovasculair ballon occlusie van de aorta (REBOA)6,7,8. Hoewel REBOA heeft een korte termijn voordelen van het overleven in bloeding toegekend, vormt een langdurige volledige occlusie van de aorta tijdens de ballon inflatie ernstige bezorgdheid waarin onomkeerbare einde-orgel ischemie9,10. In een poging om het overwinnen van deze mogelijke morbiditeit, zijn alternatieve endovasculair strategieën voor het beheer van de bloeding worden bedacht. Een dergelijke strategie heeft gezien dat een toenemende aandacht is een gedeeltelijke occlusie van de aorta11,12. Het idee van gedeeltelijke aorta ballon occlusie biedt de perfusie van vasculaire bedden distale op de site van occlusie, verbeterde fysiologische proximale aorta kaarten en een vermindering van de geleidelijke afterload na de ballon deflatie. Deze veranderingen in de parameters zijn gewenste wijzigingen in de fysiologische kenmerken van een bloedende dier. Voorafgaand aan deze methode de vertaling voor de mens, volledige en gedeeltelijke aorta ballon occlusie katheters zwaar zijn getest in varkens modellen van hemorragische schok11,12,13.
Varkens zijn gebruikt in studies waarbij hemorragische schok voor vele jaren. De meeste van de huidige kennis van de pathofysiologie van hemorragische schok is afgeleid van studies die dierlijke modellen, met inbegrip van varkens hebben gebruikt. Hun fysiologie en homeostatische reacties in de omgeving van pathologische volume uitputting volgende bloeding, vooral die met betrekking tot bloed bloedstolling en cardiovasculaire reacties, zijn goed gedocumenteerd en zijn zoals die in mensen14. Varkens modellen van hemorragische schok bieden ook mogelijkheden te onderzoeken van behandelingsstrategieën voor hemorragische schok en andere traumatische verwondingen.
In deze studie tonen wij een klinisch realistisch model van hemorragische schok in varkens te evalueren endovasculaire behandelingsstrategieën, met inbegrip van volledige en gedeeltelijke aorta ballon occlusie. We veronderstellen dat een gedeeltelijke occlusie van de aorta in een beter fysiologische resulteert en laboratorium profiel in vergelijking met een volledige occlusie van de aorta in varkens ondergaan een gecontroleerde vast volume bloeding.
We gericht op de fysiologische effecten van gedeeltelijke en volledige aorta occlusie vergelijken als een behandeling voor hemorragische schok in een varkens-model. Gedeeltelijke aorta occlusie werd bereikt met behulp van een selectieve aorta ballon occlusie in trauma (SABOT) katheter (Figuur 1). De SABOT katheter is een twee-ballon systeem waarmee intra-luminal doorbloeding, waardoor een gedeeltelijke aorta doorstroming naar de vasculaire bedden distale aan de occlusie. Volledige aorta occlusie werd bereikt met behulp van een katheter de aorta occlusie single-ballon (bijvoorbeeldCODA) (Figuur 1). Behandeling in groepen werden gerandomiseerd te ondergaan resuscitative aorta occlusie met de volledige of de gedeeltelijke aorta ballon occlusie katheters (n = 2/groep).
De hoofdstappen van het model omvatten de inductie van de anesthesie en intubatie, het onderhoud van anesthesie, instrumentatie, 35% TBV bloeding (20 min totaal; half over de eerste 7 min, en half over de resterende 13 min), de ballon van de aorta occlusie en volbloed reanimatie (60 min van occlusie; 20% volbloed reanimatie tijdens de laatste 20 min van de occlusie), spoedeisende hulp (240 min) bewaking met hemodynamische waarneming, en euthanasie met weefsel oogsten. Figuur 2 toont het model gebruikt in dit experiment.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dit protocol, we gewezen op een hemorragische schok model in varkens. Dit model heeft aangetoond dat zowel betrouwbaar en reproduceerbaar16,17,18,19. Modellen gelijkend op dit zijn tewerkgesteld in verschillende wetenschappelijke studies, onderzoek naar de effecten van hemorragische schok op Dierenfysiologie16,20. Bovendien, dit mode…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij willen erkennen van Rachel O’Connell en Jessica Lee voor hun hulp bij de dierproeven. Wij willen ook te erkennen van majoor generaal Harold Timboe, MD, MPH, US Army (Ret.), die al een adviseur en mentor voor dit project.
Materials
| Yorkshire-Landrace Swine | Michigan State University Veterinary Farm | ||
| Anesthesia: Telazol | Pfizer | Dose: 2-8 mg/kg; IM | |
| Anti-cholinergic: Atropine | Pfizer | Dose: 1mg, IM | |
| Anesthesia: Isoflurane | Baxter | Dose: 1-5%, INH | |
| Betadine | Humco | ||
| Alcohol 70% | Humco | NDC 0395-4202-28 | |
| Datex-Aespire Anesthesia Machine | GE Healthcare | 7900 | |
| Endotracheal tube | DEE Veterinary | 20170518 | Appropriate size for animal (6.5 or 7.0F) |
| Laryngoscope | Miller | 85-0045 | |
| Stylet | Hudson RCI | 5-151–1 | |
| Jelco 20G IV Catheter | Smiths Medical | 4054 | |
| Operating Room Monitor (Vital Signs Monitor) | SurgiVet Advisor | V9201 | May require at least 2 |
| Surgical Gowns | Kimberly Clark | 90142 | Use appropriate size for surgeon. |
| Sterile surgical gloves | Cardinal Health (Allegiance) | 22537-570 | Use appropriate size for surgeon. |
| Cautery Pencil | Medline | ESPB 2000 | |
| Suction tubing | Medline | DYND50251 | |
| Sunction tip: Yankauer | Medline | DYND50130 | |
| Bovie Aaron 1250 Electrocautery Unit | Bovie Medical Co. FL | BOV-A1250U | |
| Salpel Blade – Size #10 | Cardinal Health (Allegiance) | 32295-010 | |
| Scalpel Handle | Martin | 10-295-11 | |
| Debakey Forceps | Roboz | RS-7562 | |
| Weitlander Retractor | Roboz | RS-8612 | |
| Mayo Scissors | Roboz | RS-76870SC | |
| Army-navy Retractor | Teleflex | 164715 | |
| Mixter Right-angle Forceps | Teleflex | 175073 | |
| 5F (1.7 mm) 11 cm Insertion Sheath with 0.35" Guidewire | Boston Scientific | 16035-05B | |
| 8F (2.7 mm) 11 cm Insertion Sheath with 0.35'' Guidewire | Boston Scientific | 16035-08B | |
| 20G angled Introducer Needle | Arrow | AK-09903-S | |
| 14F (4.78 mm) 13 cm Insertion Sheath with 10F dilator | Cook Medical | G08024 | |
| 2-0 Silk 18'' 45 cm | Ethicon | A185H | |
| 3-0 Vicryl 36'' 90 cm | Ethicon | J344H | |
| 3-0 Nylon 18'' 45 cm | Ethicon | 663G | |
| 4-0 Prolene 30'' 75 cm | Ethicon | 8831H | |
| 20 ml syringe | Metronic/Covidien | 8881512878 | |
| 3 mL syringe | Metronic/Covidien | 1180300555 | |
| 6 mL syringe | Metronic/Covidien | 1180600777 | |
| 1000ml 0.9% Saline | Baxter | 2B1324X | |
| Foley Catheter (18F 30 cc) | Bard | 0166V18S | |
| Urinary Drainage Bag | Bard | 154002 | |
| 9F 10 cm Insertion Sheath | Arrow | AK-09903-S | |
| Swan-Ganz pulmonary artery catheter (8F) | Edwards Lifesciences co. CA | 746F8 | |
| Carotid Flow Probe System | Transonic, Ithaca, NY | 3, 4, or 6 mm probes | |
| SABOT catheter | Hayes Inc. | ||
| CODA balloon catheter | Cook Medical | 8379144 | |
| Ultrasound, M-Turbo | SonoSite | ||
| Amplatz Stiff Guidewire (0.035 inch, 260 cm) | Cook Medical | G03460 | |
| Arterial Blood Gas Syringes | Smiths Medical | 4041-2 | |
| Arterial Blood Gas Analyzer | Nova Biochemical | ABL800 | |
| Masterflex Pump | Cole Palmer | HV-77921-75 | |
| Blood Collection Bags | Terumo | 1BBD606A | |
| Macro IV drip set | Hospira | 12672-28 | |
| Pentobarbital | Pfizer | Dose: 100 mg/kg; IV | |
| Eppendorf Tubes | Sorenson | 11590 | |
| 50 cc conical tubes | Falcon | 352097 | |
| Formalin | Fisherbrand | 431121 | |
| Bair Hugger Normothermia System | Arizant Healthcare, Inc. |
References
- Kauvar, D. S., Lefering, R., Wade, C. E. Impact of hemorrhage on trauma outcome: an overview of epidemiology, clinical presentations, and therapeutic considerations. The Journal of Trauma: Injury, Infection and Critical. 60, S3-S11 (2006).
- Kauvar, D. S., Wade, C. E. The epidemiology and modern management of traumatic hemorrhage: US and international perspectives. Critical Care. 9, S1-S9 (2005).
- Mattox, K. L., Allen, M. K., Feliciano, D. V. Laparotomy in the emergency department. Journal of the American College of Emergency Physicians. 8 (5), 180-183 (1979).
- Pust, G. D., Namias, N. Resuscitative thoracotomy. International Journal of Surgery. 33 (Pt B), 202-208 (2016).
- Burlew, C. C., et al. Trauma Association critical decisions in trauma: resuscitative thoracotomy. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 73 (6), 1359-1363 (2012).
- DuBose, J. J., et al. The AAST prospective Aortic Occlusion for Resuscitation in Trauma and Acute Care Surgery (AORTA) registry: Data on contemporary utilization and outcomes of aortic occlusion and resuscitative balloon occlusion of the aorta (REBOA). Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 81 (3), 409-419 (2016).
- Biffl, W. L., Fox, C. J., Moore, E. E. The role of REBOA in the control of exsanguinating torso hemorrhage. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 78 (5), 1054-1058 (2015).
- Manzano Nunez, R., et al. A meta-analysis of resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta (REBOA) or open aortic cross-clamping by resuscitative thoracotomy in non-compressible torso hemorrhage patients. World Journal of Emergency Surgery. 12, 30 (2017).
- Gupta, B. K., et al. The role of intra-aortic balloon occlusion in penetrating abdominal trauma. Journal of Trauma. 29 (6), 861-865 (1989).
- Inoue, J., et al. Resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta might be dangerous in patients with severe torso trauma: A propensity score analysis. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 80 (4), 559-566 (2016).
- Russo, R. M., et al. Extending the golden hour: Partial resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta in a highly lethal swine liver injury model. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 80 (3), 378-380 (2016).
- Russo, R. M., et al. Partial Resuscitative Endovascular Balloon Occlusion of the Aorta in Swine Model of Hemorrhagic Shock. Journal of the American College of Surgeons. 223 (2), 359-368 (2016).
- Williams, T. K., et al. Extending resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta: Endovascular variable aortic control in a lethal model of hemorrhagic shock. The Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 81 (2), 294-301 (2016).
- Hannon, J. P., Swindle, M. M. Hemorrhage and hemorrhagic-shock in swine: A review. Swine as Models in Biomedical Research. , 197-245 (1992).
- Garry, B. P., Bivens, H. E. The Seldinger technique. Journal of Cardiothorac Anesthesia. 2 (3), 403 (1988).
- Halaweish, I., et al. Addition of low-dose valproic acid to saline resuscitation provides neuroprotection and improves long-term outcomes in a large animal model of combined traumatic brain injury and hemorrhagic shock. The Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 79 (6), 911-919 (2015).
- Alam, H. B., et al. Surviving blood loss without blood transfusion in a swine poly-trauma model. Surgery. 146 (2), 325-333 (2009).
- Jin, G., et al. Traumatic brain injury and hemorrhagic shock: evaluation of different resuscitation strategies in a large animal model of combined insults. Shock. 38 (1), 49-56 (2012).
- Nikolian, V. C., et al. Valproic acid decreases brain lesion size and improves neurologic recovery in swine subjected to traumatic brain injury, hemorrhagic shock, and polytrauma. The Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 83 (6), 1066-1073 (2017).
- Langeland, H., Lyng, O., Aadahl, P., Skjaervold, N. K. The coherence of macrocirculation, microcirculation, and tissue metabolic response during nontraumatic hemorrhagic shock in swine. Physiological Reports. 5 (7), (2017).
- Johnson, M. A., et al. The effect of resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta, partial aortic occlusion and aggressive blood transfusion on traumatic brain injury in a swine multiple injuries model. Journal of Trauma Acute Care Surgery. 83 (1), 61-70 (2017).
- 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).
- Li, Y., Alam, H. B. Modulation of acetylation: creating a pro-survival and anti-inflammatory phenotype in lethal hemorrhagic and septic shock. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 523481 (2011).
- Nikolian, V. C., et al. Valproic acid decreases brain lesion size and improves neurologic recovery in swine subjected to traumatic brain injury, hemorrhagic shock, and polytrauma. The Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 83 (6), 1066-1073 (2017).
- Dekker, S. E., et al. Normal saline influences coagulation and endothelial function after traumatic brain injury and hemorrhagic shock in pigs. Surgery. 156 (3), 556-563 (2014).
- Causey, M. W., McVay, D. P., Miller, S., Beekley, A., Martin, M. The efficacy of Combat Gauze in extreme physiologic conditions. The Journal of Surgical Research. 177 (2), 301-305 (2012).
- Frankel, D. A., et al. Physiologic response to hemorrhagic shock depends on rate and means of hemorrhage. The Journal of Surgical Research. 143 (2), 276-280 (2007).
- Morrison, J. J., et al. The inflammatory sequelae of aortic balloon occlusion in hemorrhagic shock. The Journal of Surgical Research. 191 (2), 423-431 (2014).
- White, J. M., et al. A porcine model for evaluating the management of noncompressible torso hemorrhage. Journal of Trauma. 71, S131-S138 (2011).
- Alam, H. B., et al. Putting life on hold-for how long? Profound hypothermic cardiopulmonary bypass in a Swine model of complex vascular injuries. Journal of Trauma. 64 (4), 912-922 (2008).
- Bebarta, V. S., Daheshia, M., Ross, J. D. The significance of splenectomy in experimental swine models of controlled hemorrhagic shock. The Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 75 (5), 920 (2013).
- Georgoff, P. E., et al. Alterations in the human proteome following administration of valproic acid. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 81 (6), 1020-1027 (2016).
- Dekker, S. E., et al. Different resuscitation strategies and novel pharmacologic treatment with valproic acid in traumatic brain injury. Journal of Neuroscience Research. 96 (4), 711-719 (2017).
- Georgoff, P. E., et al. Safety and Tolerability of Intravenous Valproic Acid in Healthy Subjects: A Phase I Dose-Escalation Trial. Clinical Pharmacokinetics. 57 (2), 209-219 (2017).
