Ex Vivo (체외 주행) 폐 역학 연구 및 교육을 위한 돼지 실험 모델
Summary
우리는 교육 목적으로 폐 역학 및 폐포 모집 기동을 시연하기 위해 생체 외 돼지 폐 모델을 제시합니다. 폐는 폐 역학 변수의 변화를 최소화하면서 하루 이상(최대 5일) 동안 사용할 수 있습니다.
Abstract
기계 환기는 널리 사용되며 이해 및 관리를 위한 특정 지식이 필요합니다. 이 분야의 의료 전문가는 부적절한 교육 및 교수법으로 인해 불안감을 느끼고 지식이 부족할 수 있습니다. 따라서 이 기사의 목적은 폐 역학을 연구하고 가르치기 위해 미래에 사용할 생체 외 돼지 폐 모델을 생성하는 것과 관련된 단계를 간략하게 설명하는 것입니다. 모델을 생성하기 위해 5개의 돼지 폐를 동물연구윤리위원회의 지침에 따라 적절한 주의를 기울여 흉부에서 조심스럽게 제거하고 기관 캐뉼라를 통해 기계식 인공호흡기에 연결했습니다. 그런 다음 이 폐는 폐포 모집 기동을 받았습니다. 호흡 역학 매개변수가 기록되고 이 과정에서 폐의 비디오를 얻기 위해 비디오 카메라가 사용되었습니다. 이 과정을 5일 연속으로 반복했다. 사용하지 않을 때는 폐를 냉장 보관했다. 이 모델은 매일 폐포 모집 기동 후 다른 폐 역학을 보여주었습니다. 요일에 영향을 받지 않고 기동에만 영향을 받습니다. 따라서 우리는 생체 외 폐 모델이 폐 역학과 그 효과, 심지어 프로세스의 모든 단계에서 시각적 피드백을 통해 폐포 모집 기동에 대한 더 나은 이해를 제공할 수 있다고 결론지었습니다.
Introduction
기계 환기(MV)는 중환자실(ICU) 및 수술 센터에서 널리 사용됩니다. 모니터링은 특히 환자가 심각한 폐 손상을 입은 경우 비동시성을 인식하고 모든 환자의 부상을 예방하는 데 필수적입니다 1,2,3,4,5,6. 호흡 역학을 모니터링하면 호기말 양압(PEEP) 또는 폐포 모집 기동(ARM)의 사용과 같은 질병 진행 및 치료 응용 분야에 대한 임상적 이해에도 기여할 수 있습니다. 그러나 이러한 기술을 사용하기 위해서는 만곡과 기본적인 폐 역학에 대한 능숙한 이해가 필요합니다 3,4.
학생, 레지던트 및 의료 전문가는 인공호흡기 켜기 및 초기 조정에서 정체기 및 구동 압력 모니터링에 이르기까지 MV 관리에 대해 불안감을 느끼며, 이러한 불안감은 지식 및 적절한 사전 교육 부족과 관련이 있습니다 7,8,9,10. 시뮬레이션에 참여하고 폐 모델을 사용한 전문가들이 더 큰 자신감, 매개변수에 대한 이해, 폐 역학의 구성 요소에 대한 이해도를 보고하는 것을 관찰했다 8,11,12.
테스트 폐, 벨로우즈 및 피스톤을 사용하여 MV를 연구하고 훈련하기 위한 모델은 다양한 압력과 부피뿐만 아니라 다양한 폐 역학 조건을 시뮬레이션할 수 있습니다 13,14,15. 컴퓨터 및 소프트웨어 모델은 또한 의료 전문가에게 MV11의 원리를 가르치는 데 사용할 수 있는 시뮬레이션을 생성함으로써 심폐 상호작용 연구에 기여한다16,17.
계산 모델은 폐 히스테리시스(pulmonary hysteresis)16를 표현하는 데 어려움이 있을 수 있지만, 시험 폐 및 벨로우즈(13,14,15)를 갖는 모델은 생리학적 곡선과 유사한 압력-부피 곡선을 생성할 수 있고 폐 역학을 입증할 수 있다. 장점으로, 체외 돼지 폐는 인간과 유사한 해부학적 구조를 나타내며,18 MV 곡선, 폐 히스테리시스를 생성하고, 폐 역학 분석 중에 아크릴 상자 내부의 폐에 대한 시각적 피드백을 제공합니다. 시각적 모델은 중요하며 상상하기 어려운 구성 요소와 개념을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 따라서 생체 외 폐 모델은 실용적인 교육 방법을 나타냅니다.
양압 및 음압을 갖는 MV에 대한 연구(예: 양압 및 음압19,20,21), 에어로졸 분포 분석(22,23), 소아 시뮬레이션(24) 및 폐 관류(25)와 같은 생체 외 돼지 폐에 대한 연구는 MV에 대한 지식을 향상시킬 수 있다. 양압 및 음압에서 모델을 분석한 최근 연구에 따르면 양압 환기는 음압압에 비해 더 큰 국소 변형, 더 큰 팽창, 히스테리시스 곡선 차이 및 가능한 조직 병변을 동반한 갑작스러운 모집으로 이어질 수 있습니다 19,20,21. 그럼에도 불구하고 환자가 MV 압력 19,20,21 동안 양압을 받고 있기 때문에 양압 모델이 필요합니다. 전임상 연구를 위한 폐 모델의 개발은 MV 교육 및 훈련을 포함한 새로운 연구 및 응용 프로그램의 가능성을 열어줍니다.
여기에서는 연구 및 교육 목적으로 생체 외 돼지 폐 모델을 제시합니다. 우리의 주요 목표는 양압 MV 하에서 이 생체 외 돼지 폐 모델을 생성하는 단계를 설명하는 것입니다. 앞으로 폐 역학을 연구하고 가르치는 데 사용할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
설명된 프로토콜은 양압 MV 하에서 생체외 돼지 폐 모델을 생성하는데 유용하다. 장치 화면에 투사된 곡선과 값을 모집하고 분석하는 동안 폐의 시각적 피드백을 통해 폐 역학을 연구하고 가르치는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 결과를 얻기 위해서는 흉곽 밖에서 폐의 거동을 이해하고 적응의 필요성을 확인하기 위한 파일럿 연구가 필요합니다.
임계점은 기계식 인공…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 이 생체 외 돼지 폐 모델 프로토콜의 구축에 기여하고 지원한 모든 동료와 전문가에게 감사드립니다.
이 연구는 자금 출처가 없었다.
Materials
| 0.9% Saline solution | 2500ml | ||
| Anesthesia machine – Primus | Drager | REF 8603800-18 | Anesthesia work station used in the procedure |
| Aspirator | For blood aspiration from thorax | ||
| Bedside Monitor – Life Scope | Nihon Kohden | BSM-7363 | Multiparameter monitor used during the procedure |
| Bonney Tissue Forceps | Any tissue forceps is suitable | ||
| Disposable scalper, #23 | Any scalper is suitable | ||
| Disposable syringe needles, 18G x 1 1/2", 23G x 1" | BD | 302814 | Widely available |
| Disposable syringes, 10ml | Widely available | ||
| Electrosurgical unit – SS-501 | WEM | For cutting and coagulation during thorax incision | |
| Fentanyl | 10 mcg/kg bolus + 10 mcg/kg/hour continuous infusion | ||
| Finochietto retractor | Any finochietto retractor is suitable | ||
| heparin | 3ml | ||
| Infusion set | Any infusion set is suitable | ||
| Isoflurane | 1.5% | ||
| Kelly Forceps Curved | Any kelly forceps is suitable | ||
| Ketamine | 5mg/kg | ||
| Lactated Ringer solution | 500ml | ||
| Mechanical ventilator – Servo I | Maquet | REF 6449701 | Mechanical ventilator used in the procedure |
| Metzenbaum Scissor (Straight and curved) | Any metzenbaum scissor is suitable | ||
| Midazolam | 0.25mg/kg | ||
| Orotracheal intubation cannula, #6.5 | Rusch | 112282 | Widely available |
| Plexiglass | Custom made plexiglass box: 30x45x60cm | ||
| Polyester suture, 2-0 | Widely available | ||
| Potassium choride | 10 ml, 19.1% potassium chloride. | ||
| propofol | 5mg/kg | ||
| Three way stopcock | Widely available | ||
| Venous catheter, G20 x 1" | BD | 38183314 | Widely available |
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