Summary

출혈의 인간 모델의 통합 보상 적 응답

Published: November 20, 2016
doi:

Summary

이 프로토콜의 목적은 인간의 혈액량 적자 보상기구의 전체 통합을 정량화하는데 사용될 수있는 인간 출혈 비 침습적 실험 모델로 하체 부압을 사용하여 단축 된 중앙 혈액량을 보상 응답을 측정하는 방법을 보여주는 것이다 .

Abstract

출혈 혈액 손실의 심각성을 조기 진단이 곤란하기 때문에 부분적 외상 관련 사망의 주요 원인이다. 현재 임상 도구 인해 보상 메커니즘 출혈의 초기 단계 동안에 안정하게 유지 생체 신호의 측정을 제공하기 때문에 출혈 환자의 평가가 곤란하다. 따라서, 이해 감소 순환 혈액량 그들이 어떻게 진행 프로그레시브 출혈시 변화를 보상기구의 전체 통합을 측정 할 필요가있다. 몸의 적립금이 감소 순환 혈액량을 보상하는 '보상 준비금'이라고합니다. 보상 용 예비 정확하게 고성능 컴퓨터를 이용하여 측정되는 동맥 파형의 특징의 변화를 실시간으로 측정하여 평가할 수있다. 하체 부압 (LBNP)의 출혈과 관련된 인체의 생리적 반응의 많은 시뮬레이션 나타났다및 출혈에 대한 보상 반응을 연구하는 데 사용됩니다. 이 연구의 목적은 출혈의 시뮬레이션으로 LBNP와 중앙 혈액 볼륨 점진적 감소하는 동안 평가하는 방법을 보상 예비 입증하는 것입니다.

Introduction

심장 혈관 시스템의 가장 중요한 기능은 동맥 혈압의 항상성 조절을 통해 신체의 모든 조직에 충분한 혈류 (혈액 순환과 산소 공급)의 제어이다. 보상 다양한 메커니즘 (예를 들어, 자율 신경계의 활동, 심장 속도 및 수축력, 정맥 복귀 수축 호흡)은 조직에서 산소의 정상적인 생리 학적 수준을 유지하는 데 기여한다. (1) 감소 등의 출혈로 인한 이러한 타협 수 혈액 양의 심장 혈관 보상 메커니즘의 능력과 궁극적으로 치명적일 수있다 낮은 동맥 혈압, 심각한 조직의 저산소증,과 순환 쇼크로 이어집니다.

심한 출혈 (즉, 출혈성 쇼크)에 의한 순환 충격에 의한 외상 사망의 주요 원인이다.에서 환자를 방지하는 가장 어려운 측면이 하나의 충격을 개발하는 우리입니다무능력 초기 증상을 인식합니다. 쇼크의 발달을 향해 진행 초기에 정확한 평가는 현재 때문에 신체의 다양한 보상의 혈액 손실의 초기 단계에서 매우 작은 변화 생체 신호의 측정을 제공하는 기술 (예, 의료용 모니터)에 의해 임상에서 한정 혈압을 조절하는 메커니즘. 3-6과 같은 혈액 손실을 보상하기 위해 신체의 보호구의 총합을 측정하는 기능은 조직 관류 상태의 가장 정확하게 반영 충격 발생 위험을 나타낸다. (1)이 예비가 불려 . 정확하게 동맥 파형의 기능에 변화를 실시간으로 측정에 의해 평가 될 수 보상 준비금은 보상 예비 1 고갈은 저혈압의 갑작스런 발병과 비판적으로 아픈 환자에서 관찰 된 단말기 심장 혈관 불안정을 복제; 혈역학 적 데코로 알려진 조건mpensation. (7)

인간 지속적인 실혈시 보상 예비 혈압 조절의 이용 간의 관계 (생리적 측정치 광범위한 세트를 사용하여 실험실에서 입증 될 수있다 예를 들어, 혈압, 심박수, 동맥혈 산소 포화도, 스트로크 볼륨 출혈 중에 발생하는 것과 유사한 중앙 혈액량 연속 점진적인 감소 동안 표준 생리 학적 모니터링에 의해 제공되는 심 박출량, 혈관 저항, 호흡율, 펄스 특성, 정신 상태, 호 기말 CO 2, 조직 산소). 하강 중앙 혈액량은 하체 부압 점진적인 증가 (LBNP) 함께 비 침습적으로 유도 될 수있다.도 8 생리 학적 측정과 LBNP 쉽게 될 수 감소 중앙 혈액량을 보상하는 신체의 능력을 평가하는 방법의 개념을 이해할의 조합을 사용하여 악마보이는 것. 이 연구는 prelab 준비, 모의 출혈 동안 다른 생리적 반응과 관련하여 보상 응답의 시연 및 결과의 postlab 평가를 나타낸다. 보상 준비금의 측정을 위해 필요한 실험 기술은 인간의 자원 봉사에서 입증된다.

Protocol

이전에 어떤 인간의 절차, 제도 심의위원회 (IRB)는 프로토콜을 승인해야합니다. 이 연구에 사용 된 프로토콜은 미국 육군 의료 연구 및 물자 명령 IRB 승인을 받았다. 프로토콜이 조절되고 재현 실험실 환경에서 지속적인 출혈시 개인에 의해 경험 한 것과 유사한 중앙 혈액량의 점진적인 감소를 보상 생리적 반응을 입증하기 위해 설계된다. 25 ℃ – 실험실 실온 23에서 제어된다. 1. 장비 준비 …

Representative Results

LBNP 절차는 하부 몸통과 다리 주위의 공기 압력의 감소를 야기한다. 이 진공 점차 증가함에 따라, 상기 하부 본체의 머리와 상반신의 혈액량의 변화는 중앙의 저 혈량 상태를 생성한다. 중앙 혈액량의 점진적인 감소 (즉, LBNP)는 적외선 손가락 photoplethysmograph (도 5)로 측정 동맥 파형의 특성에 상당한 변화를 생성한다. 보상 성 준비 지수 (CRI)는 추정 된 보…

Discussion

중앙 혈액량 진보적 지속적 감소를 야기 LBNP를 사용하여, 우리는 저혈압 및 서맥 (도 7)의 갑작스러운 발병을 특징으로 피사체의 혈역학 부전의 전형적인 반응을 유도 할 수 있었다. 혈액 손실에 대한 허용 오차에 상당한 개별 다양성의 결과로, 출혈로 통합 보상 응답이 매우 복잡 것을 이해하는 것이 19 중요합니다. (1) 다른 사람이 효과적으로 보상하지 않는 동안 따라…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품은 미국 육군, 의료 연구 및 물자 사령부, 전투 사상자 케어 프로그램에서 자금을 지원합니다. 우리는 비디오를 만드는 그들의 도움을 LTC 케빈 S. 에이커 스, MD 및 양 크리스틴 R. 잿물 감사합니다.

Materials

Dynamic Research Evaluation Workstation (DREW) data acquisition syetem NA NA Custom Built by ISR personnel.  The DREW allows for time synchronization of both digital and analog signal data collection from up to 16 independent instruments with a sampling rate of 1000 Hz.
Finometer Finapress Medical Systems (FMS) Model 1 Device that provides non-invasive, continuous measurements of brachial artery blood pressure and arterial oxygen saturation (SpO2) using two separate infrared finger photophlethymography cuff sensors.
BCI Capnocheck Plus Smith Medical PM Inc. 9004 Capnograph used to measure  end tidal CO2 and respiration rate
CipherOX  Flashback Technologies Inc. R200 Investigational device used to calculate Compensatory Reserve Index (CRI)
Nonin 9560 Pulse Oximeter Nonin 9560 finger pulse oximeter
Lower Body Negative Pressure Chamber (LBNP) NASA 79K32632-1 Custom Chamber built by NASA
ECG Biotach Gould 13-6615-65 Electrocardiograph for measuring ECG
Nasal CO2 Sample Line Salter Labs REF 4000 Latex free nasal cannula for sampling expired air

Referências

  1. Convertino, V. A., Wirt, M. D., Glenn, J. P., Lein, B. C. The compensatory reserve for early and accurate prediction of hemodynamic compromise: a review of the underlying physiology. Shock. 45 (6), 580-590 (2016).
  2. Eastridge, B. J., et al. Death on the battlefield (2001-2011): Implications for the future of combat casualty care. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 73 (6), S431-S437 (2012).
  3. Orlinsky, M., Shoemaker, W., Reis, E. D., Kerstein, M. D. Current controversies in shock and resuscitation. Surg. Clin. North Am. 81 (6), 1217-1262 (2001).
  4. Wo, C. C. J., et al. Unreliability of blood pressure and heart rate to evaluate cardiac output in emergency resuscitation and critical illness. Crit Care Med. 21, 218-223 (1993).
  5. Bruijns, S. R., Guly, H. R., Bouamra, O., Lecky, F., Lee, W. A. The value of traditional vital signs, shock index, and age-based markers in predicting trauma mortality. J Trauma Acute Care Surg. 74 (6), 1432-1437 (2013).
  6. Parks, J. K., Elliott, A. C., Gentilello, L. M., Shafi, S. Systemic hypotension is a late marker of shock after trauma: a validation study of Advanced Trauma Life Support principles in a large national sample. Am. J. Surg. 192 (6), 727-731 (2006).
  7. Brunauer, A., et al. The arterial blood pressure associated with terminal cardiovascular collapse in critically ill patients: a retrospective cohort study. Crit Care. 18 (6), 719 (2014).
  8. Hinojosa-Laborde, C., et al. Validation of lower body negative pressure as an experiomental model of hemorrhage. J. Appl. Physiol. 116, 406-415 (2014).
  9. Martina, J. R., et al. Noninvasive continuous arterial blood pressure monitoring with Nexfin(R). Anesthesiology. 116 (5), 1092-1103 (2012).
  10. Imholz, B. P., Wieling, W., Langewouters, G. J., van Montfrans, G. A. Continuous finger arterial pressure: utility in the cardiovascular laboratory. Clin. Auton. Res. 1 (1), 43-53 (1991).
  11. Imholz, B. P. M., Wieling, W., van Montfrans, G. A., Wesseling, K. H. Fifteen years experience with finger arterial pressure monitoring: assessment of technology. Cardiovasc. Res. 38, 605-616 (1998).
  12. Roelandt, R. . Finger pressure reference guide. , (2005).
  13. Harms, M. P. M., et al. Continuous stroke volume monitoring by modelling flow from non-invasive measurement of arterial pressure in humans under orthostatic stress. Clin. Sci. 97, 291-301 (1999).
  14. Leonetti, P., et al. Stroke volume monitored by modeling flow from finger arterial pressure waves mirrors blood volume withdrawn by phlebotomy. Clin. Auton. Res. 14 (3), 176-181 (2004).
  15. Convertino, V. A., Grudic, G., Mulligan, J., Moulton, S. Estimation of individual-specific progression to impending cardiovascular instability using arterial waveforms. J. Appl. Physiol(Bethesda, Md :1985). 115 (8), 1196-1202 (2013).
  16. Convertino, V. A., et al. Individual-specific, beat-to-beat trending of significant human blood loss: the compensatory reserve. Shock. 44 (Supplement 1), 27-32 (2015).
  17. Cooke, W. H., Ryan, K. L., Convertino, V. A. Lower body negative pressure as a model to study progression to acute hemorrhagic shock in humans. J. Appl. Physiol. 96, 1249-1261 (2004).
  18. Convertino, V. A., et al. Inspiratory resistance maintains arterial pressure during central hypovolemia: implications for treatment of patients with severe hemorrhage. Crit Care Med. 35 (4), 1145-1152 (2007).
  19. Carter, R., Hinojosa-Laborde, C., Convertino, V. A. Variability in integration of mechanisms associated with high tolerance to progressive reductions in central blood volume: the compensatory reserve. Physiol Reports. 4 (1), (2016).
  20. Convertino, V. A., Sather, T. M. Vasoactive neuroendocrine responses associated with tolerance to lower body negative pressure in humans. Clin. Physiol. 20, 177-184 (2000).
  21. Convertino, V. A., et al. Use of advanced machine-learning techniques for noninvasive monitoring of hemorrhage. J. Trauma. 71 (1 Suppl), S25-S32 (2011).
  22. Convertino, V. A., Rickards, C. A., Ryan, K. L. Autonomic mechanisms associated with heart rate and vasoconstrictor reserves. Clin. Auton. Res. 22, 123-130 (2012).
  23. Rickards, C. A., Ryan, K. L., Cooke, W. H., Convertino, V. A. Tolerance to central hypovolemia: the influence of oscillations in arterial pressure and cerebral blood velocity. J. Appl. Physiol. 111 (4), 1048-1058 (2011).
  24. Johnson, B. D., et al. Reductions in central venous pressure by lower body negative pressure of blood loss elicit similar hemodynamic responses. J. Appl. Physiol. 117, 131-141 (2014).
  25. van Helmond, N., et al. Coagulation Changes during Lower Body Negative Pressure and Blood Loss in Humans. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 309, H1591-H1597 (2015).
  26. Gerhardt, R., Berry, J., Blackbourne, L. Analysis of life-saving interventions performed by out-of-hospital combat medical personnel. J. Trauma. 71, S109-S113 (2011).
  27. Pinsky, M. R. Hemodynamic evaluation and monitoring in the ICU. Chest. 132 (6), 2020-2029 (2007).
  28. Rivers, E., et al. Early goal-directed therapy in the treatment of severe sepsis and septic shock. N.Engl.J.Med. , 1368-1377 (2001).
  29. Rivers, E. P., et al. The influence of early hemodynamic optimization on biomarker patterns of severe sepsis and septic shock. Crit Care Med. 35 (9), 2016-2024 (2007).
  30. Rivers, E. P., Coba, V., Whitmill, M. Early goal-directed therapy in severe sepsis and septic shock: a contemporary review of the literature. Curr Opin Anaesthesiol. 21 (2), 128-140 (2008).
  31. Cap, A. P., Spinella, P. C., Borgman, M. A., Blackbourne, L. H., Perkins, J. G. Timing and location of blood product transfusion and outcomes in massively transfused combat casualties. J. Trauma. 73, S89-S94 (2012).
  32. Spinella, P. C., Perkins, J. G., Grathwohl, K., Beekley, A., Holcomb, J. B. Warm fresh whole blood is independently associated iwth improved survival for patients with combat-related traumatic injuries. J. Trauma. 66, S69-S76 (2009).
  33. Kragh, J., et al. Survival with emergency tourniquet use to stop bleeding in major limb trauma. Ann Surgery. 249 (1), 1-7 (2009).
  34. Chung, K. K., et al. Continous renal replacement therapy improves survival in severly burned military casualties with acute kidney injury. J. Trauma. 64, S179-S187 (2008).
  35. Stewart, C. L., et al. The compensatory reserve for early and accurate prediction of hemodynamic compromise: case studies for clinical utility in acute care and physical performance. J Special Op. Med. 16, 6-13 (2016).
check_url/pt/54737?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Convertino, V. A., Hinojosa-Laborde, C., Muniz, G. W., Carter, III, R. Integrated Compensatory Responses in a Human Model of Hemorrhage. J. Vis. Exp. (117), e54737, doi:10.3791/54737 (2016).

View Video