Standardisert hemoragisk Shock induksjon guidet av cerebral Oksymetri og utvidet hemodynamisk overvåking i griser

Summary

Hemoragisk sjokk er en alvorlig komplikasjon hos alvorlig skadde pasienter, noe som fører til livstruende oksygen leveranse. Vi presenterer en standardisert metode for å indusere hemoragisk sjokk via blod uttak i griser som styres av Hemodynamics og microcirculatory cerebral oksygenering.

Abstract

Hemoragisk sjokk rangerer blant hovedårsakene til alvorlig skade-relatert død. Tap av sirkulasjons volum og oksygen bærere kan føre til en utilstrekkelig oksygentilførsel og irreversible organ svikt. Hjernen utøver bare begrensede kompensasjons kapasiteter og er spesielt høy risiko for alvorlig hypoxic Kader. Denne artikkelen demonstrerer reproduserbar induksjon av livstruende hemoragisk sjokk i en svin modell ved hjelp av beregnet blod uttak. Vi titrere sjokk induksjon styrt av nesten infrarød spektroskopi og utvidet hemodynamisk overvåking for å vise systemisk sirkulasjonssvikt, samt cerebral microcirculatory oksygen tømming. I forhold til lignende modeller som primært fokuserer på forhåndsdefinerte fjernings volumer for sjokk induksjon, fremhever denne tilnærmingen en titrering ved hjelp av den resulterende svikt i makro-og mikrosirkulasjonen.

Introduction

Massive blodtap er blant de viktigste årsakene til skade-relaterte dødsfall^1,2,3. Tapet av sirkulasjons væske og oksygen bærere fører til hemodynamisk svikt og alvorlig oksygen leveranse og kan forårsake irreversible organ svikt og død. Alvorlighetsgraden nivået av sjokk er påvirket av flere faktorer som nedkjøling, koagulopati, og acidose⁴. Spesielt hjernen, men også nyrene mangler kompensasjon kapasitet på grunn av høy oksygen etterspørsel og manglende evne av adekvat anaerob energi generasjon^5,6. For terapeutiske formål, rask og umiddelbar handling er sentral. I klinisk praksis er væske gjenoppliving med en balansert elektrolyttløsning det første alternativet for behandling, etterfulgt av administrering av røde blodlegemer konsentrater og fersk frossen plasma. Thrombocyte konsentrater, katekolaminer, og optimalisering av blødnings og syre-base-status støtter behandlingen for å gjenvinne normale fysiologiske forhold etter vedvarende traumer. Dette konseptet fokuserer på restaurering av Hemodynamics og macrocirculation. Flere studier viser imidlertid at microcirculatory ikke gjenopprettes samtidig med macrocirculation. Spesielt, cerebral er fortsatt svekket og ytterligere oksygen leveranse kan forekomme^7,8.

Bruk av dyremodeller lar forskere å etablere romanen eller eksperimentelle strategier. Den sammenlignbare anatomi, homologi, og fysiologi av griser og mennesker aktivere konklusjoner på spesifikke patologiske faktorer. Begge artene har et lignende metabolske system og respons på Pharmacologic behandlinger. Dette er en stor fordel i forhold til små dyremodeller der forskjeller i blod volum, Hemodynamics, og generell fysiologi gjør det nesten umulig å etterligne et klinisk scenario⁹. Videre kan autorisert medisinsk utstyr og forbruksvarer lett brukes i svin modeller. I tillegg er det lett mulig å få griser fra kommersielle leverandører, som tillater et stort mangfold av genetikk og fenotyper og koster å redusere¹⁰. Modellen av blod tilbaketrekking via fartøyet kanyleringen er ganske vanlig¹¹,¹²,¹³,^14,15.

I denne studien, utvider vi begrepet hemoragisk sjokk induksjon via arteriell blod tilbaketrekking med en eksakt titrering av hemodynamisk svikt og cerebral oksygenering verdifall. Hemoragisk sjokk oppnås hvis CARDIAC indeksen og gjennomsnittlig arterietrykk synker under 40% av Baseline verdi, som har vist å forårsake betydelig forverring av cerebral regionale oksygenering metning⁸. Puls kontur CARDIAC output (PiCCO) måling brukes for kontinuerlig hemodynamisk overvåking. Først må systemet kalibreres av transpulmonalt thermodilution, som gjør det mulig å beregne CARDIAC indeksen av ekstravaskulær lunge vanninnhold og den globale end-diastolisk volum. Deretter blir den kontinuerlige CARDIAC indeksen beregnet ved puls kontur analyse og gir også dynamiske Forhåndslast parametere som puls trykk og Slagvolum variasjon.

Denne teknikken er godt etablert i kliniske og eksperimentelle innstillinger. Nær-infrarød spektroskopi (NIRS) er en klinisk og eksperimentelt etablert metode for å overvåke endringer i cerebral oksygentilførsel i sanntid. Self-tilhenger sensorer er festet til venstre og høyre panne og beregne cerebral oksygenering ikke-invasivt i cerebral frontal cortex. To bølgelengder av infrarødt lys (700 og 900 NM) slippes ut og oppdages av sensorene etter å ha blitt reflektert fra cortex vev. Å vurdere cerebral oksygeninnhold, bidrag av arteriell og venøs blod er beregnet i 1:3 relasjoner og oppdatert i 5 s intervaller. Følsomheten i dybden på 1-4 cm er eksponentiell synkende og påvirket av trengt vev (f. eks, hud og bein), selv om skallen er gjennomskinnelig til infrarødt lys. Teknikken forenkler rask terapeutiske tiltak for å hindre pasienter fra uønskede utfall som delirium eller hypoxic cerebral skade og fungerer som målparameteren i tilfelle av nedsatt CARDIAC output^16,17. Kombinasjonen av begge teknikkene under eksperimentell sjokk muliggjør en eksakt titrering av macrocirculation, så vel som cerebral microcirculatory svekkelse, for å studere denne livstruende hendelsen.

Protocol

Eksperimentene i denne protokollen ble godkjent av staten og institusjonelle Animal Care Committee (Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz, Koblenz, Tyskland; Leder: Dr. Silvia Eisch-Wolf; referansenummer: 23 177-07/G 14-1-084; 02.02.2015). eksperimentene ble gjennomført i samsvar med retningslinjene for Animal Research Reporting of in vivo eksperimenter (ankomst). Studien ble planlagt og gjennomført mellom november 2015 og mars 2016. Etter utvidet litteraturforskning ble gris modellen valgt som en veletablert modell f…

Representative Results

Etter å ha startet sjokket induksjon, en kort tid for kompensasjon kan registreres. Med pågående blod fjerning, nevnte cardio-sirkulasjons-decompensation, som overvåkes av en betydelig reduksjon av crSO2, CARDIAC indeksen, den intratorakal blod volum indeksen, og den globale end-diastolisk volum indeks (figur 2 , Figur 3og Figur 4), oppstår. Videre er betydelig takykardi og en reduksj…

Discussion

Protokollen beskriver en metode for å indusere hemoragisk sjokk via kontrollerte arteriell blødning i griser som styres av systemisk Hemodynamics, så vel som av cerebral microcirculatory svekkelse. Sjokk forholdene ble oppnådd ved en beregnet blod uttak på 25-35 mL kg^-1 og bekreftes av nevnte sammensatt av surrogat parametere indikerer betydelig cardio-sirkulasjonssvikt. Hvis ubehandlet, denne prosedyren var dødelig innen 2 t i 66% av dyrene, som understreker alvorlighetsgraden og reproduserbarhet av mod…

Materials

3-way-stopcock blue	Becton Dickinson Infusion Therapy AB Helsingborg, Sweden	394602	Drug administration
3-way-stopcock red	Becton Dickinson Infusion Therapy AB Helsingborg, Sweden	394605	Drug administration/Shock induction
Atracurium	Hikma Pharma GmbH , Martinsried	AM03AC04*	Anesthesia
Canula 20 G	Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain	301300	Vascular access
Datex Ohmeda S5	GE Healthcare Finland Oy, Helsinki, Finland	–	Hemodynamic monitor
Desinfection	Schülke & Mayr GmbH, Germany	104802	Desinfection
Heidelberger Verlängerung 75CM	Fresenius Kabi Deutschland GmbH	2873112	Drug administration/Shock induction
INVOS 5100C Cerebral	Medtronic PLC, USA	–	Monitore for cerebral regional oxygenation
INVOS Cerebral/Somatic Oximetry Adult Sensors	Medtronic PLC, USA	20884521211152	Monitoring of the cerebral regional oxygenation
Endotracheal tube	Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia	112482	Intubation
Endotracheal tube introducer	Wirutec GmbH, Sulzbach, Germany	5033062	Intubation
Engström Carestation	GE Heathcare, Madison USA	–	Ventilator
Fentanyl	Janssen-Cilag GmbH, Neuss	AA0014*	Anesthesia
Gloves	Paul Hartmann, Heidenheim, Germany	9422131	Self-protection
Incetomat-line 150 cm	Fresenius, Kabi GmbH, Bad Homburg, Germany	9004112	Drug administration
Ketamine	Hameln Pharmaceuticals GmbH, Zofingen, Schweiz	AN01AX03*	Sedation
Laryngoscope	Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia	671067-000020	Intubation
Logical pressure monitoring system	Smith- Medical GmbH,  Minneapolis, USA	MX9606	Hemodynamic monitor
Logicath 7 Fr 3-lumen 30cm	Smith- Medical GmbH,  Minneapolis, USA	MXA233x30x70-E	Vascular access/Drug administration
Masimo Radical 7	Masimo Corporation, Irvine, USA	–	Hemodynamic monitor
Mask for ventilating dogs	Henry Schein, Melville, USA	730-246	Ventilation
Original Perfusor syringe 50ml Luer Lock	B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany	8728810F	Drug administration
PICCO Thermodilution. F5/20CM EW	MAQUET Cardiovascular GmbH, Rastatt, Germany	PV2015L20-A	Hemodynamic monitor
Percutaneous sheath introducer set 8,5 und 9 Fr, 10 cm with integral haemostasis valve/sideport	Arrow international inc., Reading, USA	AK-07903	Vascular access/Shock induction
Perfusor FM Braun	B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany	8713820	Drug administration
Potassium chloride	Fresenius, Kabi GmbH, Bad Homburg, Germany	6178549	Euthanasia
Propofol 2%	Fresenius, Kabi GmbH, Bad Homburg, Germany	AN01AX10*	Anesthesia
Pulse Contour Cardiac Output (PiCCO2)	Pulsion Medical Systems, Feldkirchen, Germany	–	Hemodynamic monitor
Sonosite Micromaxx Ultrasoundsystem	Fujifilm, Sonosite Bothell, Bothell, USA	–	Vascular access
Stainless Macintosh Size 4	Teleflex Medical Sdn. Bhd, Perak,  Malaysia	670000	Intubation
Sterofundin	B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany	AB05BB01*	balanced electrolyte infusion
Stresnil 40mg/ml	Lilly Germany GmbH, Wiesbaden, Germany	QN05AD90	Sedation
Syringe 10 mL	Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain	309110	Drug administration
Syringe 2 mL	Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain	300928	Drug administration
Syringe 20 mL	Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain	300296	Drug administration
Syringe 5 mL	Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain	309050	Drug administration
venous catheter 22G	B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany	4269110S-01	Vascular access
*ATC:  Anatomical Therapeutic Chemical / Defined Daily Dose Classification