Hämorrhagischer Schock ist eine schwere Komplikation bei schwer verletzten Patienten, die zu einer lebensbedrohlichen Sauerstoffunterversorgung führt. Wir präsentieren eine standardisierte Methode, um hämorrhagischen Schock durch Blutentnahme bei Schweinen zu induzieren, die von Hämodynamik und mikrozirkulärer zerebraler Sauerstoffversorgung geleitet wird.
Der hämorrhagische Schock zählt zu den Hauptgründen für den schweren verletzungsbedingten Tod. Der Verlust von Kreislaufvolumen und Sauerstoffträgern kann zu einer unzureichenden Sauerstoffversorgung und irreversiblem Organversagen führen. Das Gehirn übt nur begrenzte Kompensationskapazitäten aus und ist besonders einem hohen Risiko schwerer hypoxischer Schäden ausgesetzt. Dieser Artikel zeigt die reproduzierbare Induktion eines lebensbedrohlichen hämorrhagischen Schocks in einem Schweinemodell mittels berechneter Blutentnahme. Wir titerieren Schockinduktion, die durch Nahinfrarotspektroskopie und erweiterte hämodynamische Überwachung gesteuert wird, um systemisches Kreislaufversagen sowie einen zerebralen mikrozirkulierenden Sauerstoffmangel anzuzeigen. Im Vergleich zu ähnlichen Modellen, die sich in erster Linie auf vordefinierte Entfernungsvolumina für die Schockinduktion konzentrieren, unterstreicht dieser Ansatz eine Titration durch das resultierende Versagen der Makro- und Mikrozirkulation.
Massiver Blutverlust gehört zu den Hauptursachen für verletzungsbedingte Todesfälle1,2,3. Der Verlust von Kreislaufflüssigkeit und Sauerstoffträgern führt zu hämodynamischem Versagen und starker Sauerstoffunterversorgung und kann irreversibles Organversagen und Tod verursachen. Der Schweregrad des Schocks wird durch zusätzliche Faktoren wie Hypothermie, Koagulopathie und Azidose4beeinflusst. Vor allem das Gehirn, aber auch die Nieren haben aufgrund des hohen Sauerstoffbedarfs und der Unfähigkeit einer adäquaten anaeroben Energieerzeugung5,6keine Kompensationsfähigkeit. Für therapeutische Zwecke ist schnelles und sofortiges Handeln von entscheidender Bedeutung. In der klinischen Praxis ist die Reanimation von Flüssigkeiten mit einer ausgewogenen Elektrolytlösung die erste Option für die Behandlung, gefolgt von der Verabreichung von roten Blutkörperchenkonzentraten und frischem gefrorenem Plasma. Thrombozytenkonzentrate, Katecholamine und die Optimierung der Gerinnung und der Säure-Basen-Status unterstützen die Therapie, um nach einem anhaltenden Trauma wieder normale physiologische Bedingungen zu erhalten. Dieses Konzept konzentriert sich auf die Wiederherstellung der Hämodynamik und Makrozirkulation. Mehrere Studien zeigen jedoch, dass sich die Mikrozirkulationsperfusion nicht gleichzeitig mit der Makrozirkulation erholt. Insbesondere die zerebrale Perfusion bleibt beeinträchtigt und eine weitere Sauerstoffunterversorgung kann7,8auftreten.
Die Verwendung von Tiermodellen ermöglicht es Wissenschaftlern, neue oder experimentelle Strategien zu entwickeln. Die vergleichbare Anatomie, Homologie und Physiologie von Schweinen und Menschen lassen Rückschlüsse auf spezifische pathologische Faktoren zu. Beide Arten haben ein ähnliches Stoffwechselsystem und eine Reaktion auf pharmakologische Behandlungen. Dies ist ein großer Vorteil im Vergleich zu kleinen Tiermodellen, bei denen Unterschiede in Blutvolumen, Hämodynamik und Gesamtphysiologie es fast unmöglich machen, ein klinisches Szenario nachzuahmen9. Darüber hinaus können autorisierte medizinische Geräte und Verbrauchsmaterialien problemlos in Schweinemodellen verwendet werden. Darüber hinaus ist es leicht möglich, Schweine von kommerziellen Lieferanten zu beziehen, was eine große Vielfalt an Genetik und Phänotypen ermöglicht und Kosten reduziert10. Das Modell der Blutentnahme über Gefäßkonservenbildung ist ziemlich häufig11,12,13,14,15.
In dieser Studie erweitern wir das Konzept der hämorrhagischen Schockinduktion durch arterielle Blutentnahme mit einer exakten Titration von hämodynamischem Versagen und zerebraler Sauerstoffbeeinträchtigung. Ein hämorrhagischer Schock wird erreicht, wenn der Herzindex und der mittlere arterielle Druck unter 40 % des Ausgangswertes fallen, was nachweislich zu einer erheblichen Verschlechterung der zerebralen regionalen Sauerstoffsättigung8führt. Die Pulskontur-Herzleistung (PiCCO) wird zur kontinuierlichen hämodynamischen Überwachung eingesetzt. Zunächst muss das System durch transpulmonale Thermodilution kalibriert werden, die die Berechnung des Herzindex des extravaskulären Lungenwassergehalts und des globalen Enddiastolischen Volumens ermöglicht. Anschließend wird der kontinuierliche Herzindex durch Pulskonturanalyse berechnet und liefert auch dynamische Vorspannungsparameter wie Pulsdruck und Hubvolumenvariation.
Diese Technik ist in klinischen und experimentellen Umgebungen gut etabliert. Die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) ist eine klinisch und experimentell etablierte Methode zur Überwachung von Veränderungen der zerebralen Sauerstoffversorgung in Echtzeit. Selbsthafte Sensoren werden an der linken und rechten Stirn befestigt und berechnen die zerebrale Sauerstoffversorgung nicht-invasiv in der großhirnfrontalen Rinkorte. Zwei Wellenlängen von Infrarotlicht (700 und 900 nm) werden von den Sensoren emittiert und erfasst, nachdem sie aus dem Kortexgewebe reflektiert wurden. Um den zerebralen Sauerstoffgehalt zu bewerten, werden Die Beiträge von arteriellem und venösem Blut in 1:3-Beziehungen berechnet und in 5 s Intervallen aktualisiert. Die Empfindlichkeit in der Tiefe von 1-4 cm ist exponentiell abnehmend und wird durch das eingedrungene Gewebe (z.B. Haut und Knochen) beeinflusst, obwohl der Schädel in Infrarotlicht transluzent ist. Die Technik ermöglicht schnelle therapeutische Maßnahmen, um Patienten vor unerwünschten Folgen wie Delirium oder hypoxischen Hirnverletzungen zu verhindern und dient als Zielparameter bei eingeschränkter Herzleistung16,17. Die Kombination beider Techniken während des experimentellen Schocks ermöglicht eine exakte Titration der Makrozirkulation sowie eine zerebrale mikrozirkulakulare Beeinträchtigung, um dieses lebensbedrohliche Ereignis zu untersuchen.
Das Protokoll beschreibt eine Methode zur Induktion eines hämorrhagischen Schocks durch kontrollierte arterielle Blutungen bei Schweinen, die von systemischer Hämodynamik sowie von zerebralen mikrozirkulären Beeinträchtigungen geleitet wird. Schockbedingungen wurden durch eine berechnete Blutentnahme von 25-35 mlkg -1 erreicht und durch den genannten Verbund von Ersatzparametern bestätigt, die auf ein erhebliches Herz-Kreislauf-Versagen hindeuten. Unbehandelt war dieses Verfahren bei 66 % der Tiere innerh…
The authors have nothing to disclose.
Die Autoren bedanken sich bei Dagmar Dirvonskis für die hervorragende technische Unterstützung.
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 |