Summary
El propósito de este protocolo es para demostrar las técnicas para la medición de respuestas compensatorias a la reducción del volumen sanguíneo central utilizando una menor presión negativa cuerpo como un modelo experimental no invasivo de la hemorragia humana que se puede usar para cuantificar la integración total de los mecanismos de compensación a déficit de volumen de sangre en los seres humanos .
Abstract
La hemorragia es la causa principal de muertes relacionadas con el trauma, en parte porque el diagnóstico precoz de la gravedad de la pérdida de sangre es difícil. Evaluación de los pacientes hemorrágicos es difícil porque las herramientas clínicas actuales proporcionan medidas de signos vitales que permanecen estables durante las primeras etapas de sangrado debido a los mecanismos de compensación. En consecuencia, hay una necesidad de comprender y medir la integración total de mecanismos que compensar la reducción de volumen de sangre circulante y cómo cambian durante hemorragia progresiva en curso. la reserva del cuerpo para compensar la reducción del volumen de sangre circulante se llama la "reserva compensatoria '. La reserva compensatoria se puede evaluar con precisión con mediciones en tiempo real de los cambios en las características de la forma de onda arterial medidos con el uso de un equipo de alta potencia. Baja Presión Negativa cuerpo (LBNP) se ha demostrado para simular muchas de las respuestas fisiológicas en los seres humanos asociados con la hemorragia,y se utiliza para estudiar la respuesta compensatoria a la hemorragia. El propósito de este estudio es demostrar cómo la reserva compensatoria se evaluó durante la reducción progresiva del volumen sanguíneo central con PNIC como una simulación de la hemorragia.
Introduction
La función más importante del sistema cardiovascular es el control de la perfusión adecuada (el flujo sanguíneo y el suministro de oxígeno) a todos los tejidos del cuerpo a través de la regulación homeostática de la presión sanguínea arterial. Varios mecanismos de compensación (por ejemplo, la actividad del sistema nervioso autónomo, la tasa cardíaca y la contractilidad, el retorno venoso, la vasoconstricción, la respiración) contribuir a mantener los niveles fisiológicos normales de oxígeno en los tejidos. 1 reducciones en volumen de sangre circulante, tales como los causados por hemorragia puede comprometer la capacidad de los mecanismos de compensación cardiovasculares y en última instancia conducir a una baja presión arterial, la hipoxia tisular grave y shock circulatorio que puede ser fatal.
El shock circulatorio causado por grave (es decir, el choque hemorrágico) hemorragia es una causa principal de muerte debido a un traumatismo. 2 Uno de los aspectos más desafiantes de la prevención de un paciente de desarrollar shock es nuestraincapacidad para reconocer su aparición temprana. La evaluación temprana y precisa de la progresión hacia el desarrollo de shock se limita actualmente en el ámbito clínico por las tecnologías (por ejemplo, monitores médicos) que proporcionan las mediciones de signos vitales que cambian muy poco en las primeras etapas de la pérdida de sangre debido a las numerosas compensatoria del cuerpo mecanismos de regulación de la presión arterial. 3-6 Como tal, la capacidad de medir la suma total de la reserva del cuerpo para compensar la pérdida de sangre representa el reflejo más exacto del estado de perfusión de los tejidos y el riesgo de desarrollar shock. 1 Esta reserva se denomina . reserva compensatoria que puede ser evaluado con precisión mediante mediciones en tiempo real de los cambios en las características de la onda arterial 1 el agotamiento de la reserva compensatoria replica la inestabilidad cardiovascular terminal observada en los pacientes críticamente enfermos con inicio súbito de hipotensión; una condición conocida como deco hemodinámicampensation. 7
La relación entre la utilización de la reserva compensatoria y la regulación de la presión arterial durante la pérdida de sangre en curso en los seres humanos se puede demostrar en el laboratorio utilizando un amplio conjunto de medidas fisiológicas (por ejemplo, presión arterial, frecuencia cardíaca, la saturación arterial de oxígeno en la sangre, el volumen sistólico, gasto cardíaco, resistencia vascular, la frecuencia respiratoria, el carácter del pulso, el estado mental, CO teleespiratorio 2, oxígeno tisular) proporcionada por la monitorización fisiológica estándar durante progresivas reducciones continuas en el volumen sanguíneo central similar a los que ocurren durante la hemorragia. Volumen sanguíneo central rebajado puede ser inducida de forma no invasiva con aumentos progresivos en la parte inferior del cuerpo de presión negativa (PNIC). 8 El uso de esta combinación de mediciones fisiológicas y PNIC, la comprensión conceptual de la forma de evaluar la capacidad del cuerpo para compensar la reducción del volumen sanguíneo central puede ser fácilmente demoniostrado. Este estudio representa la preparación pre-práctica, la demostración de la respuesta compensatoria en relación con otras respuestas fisiológicas durante hemorragia simulada, y la evaluación de los resultados postlab. Las técnicas experimentales necesarias para realizar mediciones de reserva compensatoria se demuestran en un voluntario humano.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Antes de cualquier procedimiento humana, la junta de revisión institucional (IRB) debe aprobar el protocolo. El protocolo utilizado en este estudio fue aprobado por la Investigación Médica del Ejército de Estados Unidos y del comando del material del IRB. El protocolo está diseñado para demostrar las respuestas fisiológicas de compensación a una reducción progresiva del volumen sanguíneo central similar a la experimentada por los individuos durante una hemorragia en curso en un entorno de laboratorio controlado y reproducible. La temperatura ambiente del laboratorio se controla a 23 - 25 ° C.
1. Preparación del equipo
- Encienda el equipo y los dispositivos que requieren calentamiento y calibración.
NOTA: Equipos y dispositivos incluyen un sistema de adquisición de datos para registrar los datos a 1 Hz; dos dispositivos independientes que proporcionan mediciones no invasivas y continuas de la presión arterial de la arteria braquial y la saturación arterial de oxígeno (SpO 2) utilizando dos sensores infrarrojos dedo fotoplecismografía del manguito separadas 9-11; un capnograpH para la medición de CO 2-final de la espiración y la frecuencia respiratoria; y un oxímetro de pulso de dedo para adquirir formas de onda pulsátil arteriales periféricas para la medición de la Reserva compensatoria. - Sincronizar todos los instrumentos con relojes internos mediante el ajuste de la marca de tiempo en cada instrumento para que coincida con un reloj maestro de laboratorio que se utiliza para marcar el tiempo durante el experimento.
2. Sin perjuicio de Preparación
- Instruir al objeto de evitar la cafeína, el alcohol y el ejercicio extenuante 24 h antes de la prueba, y para evitar el consumo de al menos 2 h antes de protocolo en el caso de que la descompensación hemodinámica induce náuseas.
- Antes del inicio del protocolo, tiene el médico realizará un examen de exámenes médicos para garantizar que el sujeto cumple con los requisitos mínimos de salud, y asegura la ausencia de criterios de exclusión (el consumo de nicotina, hipertensión, disfunción autonómica, o antecedentes de episodios sincopales). Puesto que el embarazo es un criterio de exclusiónparticipación, requiere que los participantes femeninas que tomar una prueba de embarazo en orina de serie en el día del estudio.
NOTA: Para la seguridad del sujeto, el médico del estudio se ha certificado en soporte vital avanzado, y está presente durante el estudio. Un totalmente equipada 'accidente de carro "está disponible de inmediato para apoyar el tema de las vías respiratorias, la respiración y la circulación en caso de pérdida de la conciencia o una arritmia cardiaca aguda que tiene lugar durante el procedimiento PNIC. - Informar al interesado sobre el procedimiento, y obtener el consentimiento por escrito para participar en el estudio.
NOTA: Explicar al objeto de que el objetivo del estudio es aplicar PNIC hasta la aparición de una descompensación cardiovascular (presíncope). Explica que hay parámetros cardiovasculares que definen este punto, y PNIC se dará por terminado cuando se observen estos parámetros cardiovasculares. Informar al interesado de que también se experimentan síntomas normalmente asociados con presíncope durante el proce PNICmiento. Instruir al objeto de notificar al investigador si estos síntomas ocurren y PNIC serán inmediatamente terminados. - Coloque la falda de neopreno PNIC sobre el tema. Asegurarse de que la falda está ajustado alrededor de la cintura y el torso con el fin de crear un sello hermético.
- Instruir al objeto de poner en posición supina sobre la cama de la cámara de PNIC mientras que a caballo entre un puesto fijo para asegurar el torso en su lugar durante la PNIC. Instruir al sujeto para relajar la parte inferior del cuerpo durante la exposición PNIC. Asegurar el sujeto en la cámara de LBNP deslizando la cama en la cámara y fijar la falda de neopreno para la abertura de la cámara para crear un sello hermético.
NOTA: La cámara de LBNP proporciona la capacidad de precisión (a menos de 0,1 mm de Hg) el control de la presión interna de 0 a -100 mmHg, ya sea manualmente o con un perfil computarizado. La cámara incluye una montura ajustable para asegurar la posición del cuerpo del sujeto. ventanas de plexiglás transparentes permiten una visualización de las piernas del sujeto.Una junta de la cintura de aluminio ajustable permite un cierre hermético al aire a ser creado por una falda de neopreno usado por el sujeto y la cámara de LBNP en el nivel de la cresta ilíaca (Figura 1). - Lugar electrocardiograma (ECG) electrodos de la derecha y articulaciones humorales-clavicular izquierda, ya la derecha y la izquierda costillas inferiores (un total de 4) en una configuración de derivación II modificado (Figura 1) para la medición continua de la frecuencia cardíaca.
- Coloque los brazos del sujeto en el brazo descansa, ajustados de modo que las manos son compatibles a nivel del corazón. El uso de los puños de los dedos de tamaño apropiado, coloque un dedo fotoplecismografía infrarrojos dispositivo en los dedos corazón izquierdo y derecho para no invasiva de medición continua de latido a latido de la presión arterial.
- Coloque los puños de los dedos de los monitores de presión. Calibrar los dispositivos de sangre y registro de presión de acuerdo con las instrucciones del fabricante. 12 Introduzca la información sujeto (edad, sexo, HEIGht, y peso) para permitir que los supuestos adecuados para el cálculo (estimación) del volumen sistólico, el gasto cardíaco y la resistencia vascular periférica por el algoritmo Modelflow si se desea. 13,14
- Coloque el oxímetro de pulso de dedo en el dedo índice derecho para la medición continua de la reserva compensatoria 1,12 (Figura 2).
- Colocar una cánula nasal sobre el tema y dar instrucciones al sujeto a respirar por la nariz para asegurar reflexiones sensibles en la inspiración y la espiración. toma de muestras de aire nasal permitirá al sujeto para hablar libremente de auto-reporte de síntomas en desarrollo. Conectar la cánula nasal para la capnografía para la medición continua de la respiración y el final de la espiración de CO 2.
3. Realización del protocolo PNIC
- Iniciar la grabación de datos haciendo clic en el botón "Inicio" en el sistema de adquisición de datos. datos de referencia registro durante 5 min. Iniciar el primer nivel del centro hypovolemia activando el motor de aspiración y el establecimiento de presión negativa a -15 mmHg, y mantener esta presión durante 5 min. La Figura 3 describe el protocolo.
- Aumentar el PNIC a -30 mmHg, y mantener esta presión durante 5 minutos.
- Aumentar el PNIC a -45 mmHg, y mantener esta presión durante 5 minutos.
- Aumentar el PNIC a -60 mmHg, y mantener esta presión durante 5 minutos.
- Aumentar el PNIC a -70 mmHg, y mantener esta presión durante 5 minutos.
- Continuar aumentando los niveles de PNIC de -10 mmHg cada 5 minutos hasta que el final del protocolo (5 min a -100 mmHg PNIC) o el punto de descompensación hemodinámica. Dar por terminado el PNIC pulsando el botón de liberación de presión en la cámara de PNIC.
NOTA: hemodinámica descompensación se identifica por una caída brusca de la presión arterial sistólica por debajo de 80 mmHg, o el sujeto de informes síntomas presincopales como el gris de salida (pérdida de la visión del color), visión de túnel, sudoración, náuseas o mareos (Figura 4). - Continuar el registro de datos en el sistema de adquisición de datos durante 10 minutos después de la cesación de la PNIC (recuperación postLBNP).
- Detener la grabación de datos al final del período de recuperación de 10 minutos haciendo clic en el botón "Stop" en el sistema de adquisición de datos.
- Separar toda la instrumentación del sujeto y eliminar el tema de la cámara de PNIC. Pedir al paciente a sentarse después de que renunció a la plataforma PNIC para asegurar que están libres de síntomas antes de salir del laboratorio. El estudio se ha completado.
- Descargar archivos de datos desde el sistema de adquisición para la extracción del Índice compensatoria de Reserva (CRI), presión arterial media (MAP), la frecuencia cardíaca y la SpO 2 valores. 1,15,16
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
El procedimiento LBNP causa una reducción en la presión de aire alrededor de la parte inferior del torso y las piernas. A medida que se incrementa progresivamente este vacío, los cambios de volumen de sangre de la cabeza y el torso superior a la parte inferior del cuerpo para crear un estado de hipovolemia central. La reducción progresiva en el volumen sanguíneo central (es decir, LBNP) produce alteraciones significativas en las características de la forma de onda arterial medida con el photoplethysmograph dedo de infrarrojos (Figura 5). El índice de la Reserva Compensatoria (CRI) se calcula a partir de la onda de pulso arterial grabado utilizando un algoritmo de aprendizaje de máquina única que analiza los cambios en las características de forma de onda para calcular una reserva compensatoria prevista (Figura 6). 1,15,16 Cada forma de onda photoplethysmograph no invasivo continuo ( representado como el monitorizado 'del paciente de forma de onda arterial') es la entrada para calcular una estimación de compen de un individuoreserva de Satory (representado como el "CRI estimado ') basado en la comparación de un gran" biblioteca "de formas de onda de referencia (representado como el" Algoritmo de forma de onda Biblioteca') genera a partir de niveles progresivos de hipovolemia central.
En este experimento, un sujeto fue expuesto a LBNP hasta el inicio de descompensación hemodinámica que se produce cuando el cuerpo ya no es capaz de compensar la hipovolemia. Los valores de la presión arterial media, frecuencia cardíaca, SpO 2, y CRI registrarse en tiempo (es decir, reducción progresiva de volumen central de la sangre causada por el aumento de los niveles de LBNP) se muestran en la Figura 7. Los resultados del experimento muestran que los cambios en la media presión arterial, la frecuencia cardíaca, y SpO 2 se producen durante las fases posteriores de hemorragia (es decir,> 15 min en el protocolo para la frecuencia cardíaca y> 25 min para la presión arterial media y la SpO 2), Mientras que disminuye la IRC temprana y de forma progresiva a lo largo de las múltiples etapas de PNIC.
La tolerancia a la reducción del volumen sanguíneo central se define como el tiempo desde el inicio del experimento a una descompensación. En este ejemplo, la tolerancia fue de aproximadamente 27,5 min a un nivel de -70 mmHg LBNP. Basándose en experimentos anteriores que fueron diseñados para igualar la magnitud de la pérdida de sangre real con PNIC, 8 la pérdida de sangre equivalente que nuestro sujeto era capaz de tolerar se estimó en aproximadamente 1,2 L.
Figura 1:. Cámara PNIC Un sujeto se muestra en una posición supina sobre la cama de la cámara de PNIC. La falda de neopreno alrededor de la cintura del sujeto se utiliza para crear un sello hermético dentro de la cámara PNIC. Publicada previamente en Cooke et al. 17
Figura 2:. Compensatoria dispositivo de supervisión de la Reserva El dispositivo consta de un oxímetro de pulso digital no invasivo que transmite los datos de forma de onda y oxímetro de pulso a través de una conexión USB a un monitor de reserva compensatoria. La unidad de monitor contiene un algoritmo que calcula un valor para la reserva compensatoria conocido como el índice de la Reserva Compensatoria (CRI) 1,12. Los datos se registran en cada latido del corazón y se muestran en el monitor y se almacenan en una tarjeta de memoria. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
re 3 "src =" / files / ftp_upload / 54737 / 54737fig3.jpg "/>
Figura 3. Cambios por pasos en LBNP durante el experimento. Durante el protocolo experimental, LBNP (mmHg) se ajusta de una manera escalonada (5 min / nivel) para inducir la hipovolemia centro progresiva. Este diagrama muestra el aumento de la PNIC de 0 a -100 mm Hg durante 40 minutos de un protocolo experimental. Modificado de Convertino et al. 18 Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4:. Hemodinámico descompensación de la presión arterial de la muestra (mm Hg, el trazado de color amarillo) y la presión negativa inferior del cuerpo (mmHg), trazado negra grabaciones se muestran de un sujeto en el punto de descompensación hemodinámica. En el punto de descompensación, la presión arterial es 78/55 mmHg, y una menor presión negativa cuerpo es -60 mm Hg. La presión arterial vuelve a la normalidad después del cese de la presión negativa inferior del cuerpo. Modificado de Convertino et al. 1 Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5. Las formas de onda arteriales Durante PNIC. Grabaciones de ejemplo de formas de onda de presión arterial se muestran durante la línea base (trazado superior) y durante -60 mmHg menor presión negativa del cuerpo (PNIC, menor rastreo). Los cambios en los rasgos característicos de las formas de onda arteriales son evaluados para estimar reserva compensatoria. nk "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6:. ¿Cómo se calcula el CRI Diagrama que ilustra el proceso del índice de reserva compensatoria (CRI) algoritmo que compara latido a latido trazados de forma de onda de la presión arterial durante un intervalo de 30 latidos (A) a una "biblioteca" de formas de onda (B) recogidos de seres humanos expuestos a la reducción progresiva del volumen sanguíneo central para la generación de un valor estimado de CRI (C). Reproducido de Convertino et al. 15 Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
/54737fig7.jpg "/>
Figura 7. Muestra resultados de un experimento PNIC. Los valores de la presión arterial media (MAP, mmHg), frecuencia cardíaca (FC, latidos / min), la saturación arterial de oxígeno (SpO 2,%), índice de la Reserva Compensatoria (CRI) y la parte inferior del cuerpo Presión negativa (PNIC, mmHg) se muestran para un sujeto durante un experimento PNIC. La línea discontinua representa la aparición de una descompensación cardiovascular, por favor haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 8:. Rasgos característicos de la forma de onda arterial Dos formas de onda se muestra que demuestran los rasgos característicos de la arteria expulsados y se reflejan formas de onda durante normovolemia e hipovolemia. La línea roja indica el integrada forma de onda que se registra y se observó en un trazado. Publicada previamente en Convertino et al. 1 Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
El uso de PNIC para causar reducciones progresivas y continuas en el volumen sanguíneo central, hemos sido capaces de inducir una respuesta típica de descompensación hemodinámica en el tema, que se caracteriza por un inicio repentino de la hipotensión y bradicardia (Figura 7). Es importante entender que la respuesta compensatoria integrada a la hemorragia es muy complejo, lo que resulta en 19 significativa variabilidad individual en la tolerancia a la pérdida de sangre. 1 Como tal, algunos individuos tienen mecanismos compensatorios relativamente sensibles, mientras que otros no compensan la mayor eficacia. Por lo tanto, un paso crítico en el protocolo es para llevar a cabo el experimento hasta el punto de la aparición de la descompensación cardiovascular de modo que la tolerancia a la hipovolemia puede evaluarse con precisión. la terminación prematura del experimento no proporcionará datos de tolerancia. Los experimentos con más de 250 seres humanos nos permitió clasificar a los individuos en dos poblaciones generales 1,15,20-23 - aquellos con tolerancia relativamente alta (la finalización del nivel -60 mmHg del protocolo PNIC) a la reducción del volumen sanguíneo central (es decir, buenas compensadores) y los que tienen baja tolerancia (compensadores pobres que no pudieron completar el nivel -60 mm Hg de la protocolo PNIC). Un tercio (33%) de los seres humanos que hemos probado tiene una baja tolerancia, y dos terceras partes (67%) de los sujetos tienen una alta tolerancia a la hipovolemia. La materia evaluada en la presentación (Figura 7) se clasifica como que tiene una alta tolerancia desde que completó el nivel de -60 mm Hg PNIC.
PNIC es una técnica bien establecida en el estudio de la hipovolemia en los seres humanos, y la solución de problemas no suele ser necesario. Sin embargo, el uso de LBNP para evaluar la tolerancia a la hipovolemia requiere que el experimento se llevó a cabo hasta el punto de presíncope. Un factor clave en este experimento es el mantenimiento de un mínimo riesgo de un evento adverso (síncope) para el sujeto. Como resultado, todos los experimentos son Conducted en presencia de un médico del estudio. Además, todos los experimentos se terminan de inmediato a petición del sujeto o cuando la presión arterial sistólica cae por debajo de 80 mmHg. El cese de la PNIC redistribuye inmediatamente el volumen de sangre a los órganos vitales como el cerebro y el corazón, posteriormente restaurar la estabilidad hemodinámica (Figura 4).
Como se puede esperar, el sello hermético alrededor de la cintura del sujeto es un requisito crítico para permitir que los aumentos progresivos en la presión negativa en la cámara. De vez en cuando, especialmente en los niveles más altos PNIC, el sello hermético puede verse comprometida. En este punto, se pueden hacer modificaciones para reforzar el sello apretando los cordones en la falda de neopreno o la colocación de almohadillas de espuma entre la cintura del sujeto y la tabla de LBNP. El dispositivo de vacío PNIC puede acomodar pequeñas fugas en el sello sin afectar a la presión en la cámara.
Las respuestas hemodinámicas a la PNIC tienenSe ha demostrado que ser similares a los observados durante la hemorragia. 8,17,24,25 Hemos utilizado PNIC para estudiar las respuestas compensatorias a hemorragia progresiva en un esfuerzo para evaluar el esfuerzo de integración del cuerpo para mantener la estabilidad cardiovascular durante la pérdida de sangre (reserva compensatoria) y para proporcionar una medida de la reserva compensatoria. Mientras LBNP es un modelo válido para el estudio de las respuestas compensatorias a la hemorragia en los seres humanos, una limitación de esta técnica es la ausencia de otros factores normalmente asociados con la hemorragia, tales como trauma y el dolor. Claramente, los efectos de estos factores sobre las respuestas hemodinámicas a la hemorragia no se pueden evaluar por hipovolemia inducida PNIC en voluntarios humanos.
De acuerdo con observaciones previamente reportados 1,15,16 se utilizó el modelo de hemorragia LBNP para demostrar que la medición de la reserva compensatoria identifica una trayectoria de inestabilidad hemodinámica (descompensación) mucho antes de clínicamente significant cambios en los signos vitales disponibles. Este es un punto importante de entender ya que el reconocimiento temprano de urgencia clínica es fundamental para mejorar los resultados del paciente, sobre todo en el entorno médico de emergencia. 26-34 Los métodos existentes para la predicción de la descompensación cardiovascular se basan en los signos vitales tradicionales que no cambian hasta la aparición de una descompensación . La capacidad del algoritmo de CRI para evaluar los cambios continuos en las características de la forma de onda arterial permite máquina de aprendizaje del estado clínico del paciente individual. En este sentido, la medición continua en tiempo real de la reserva compensatoria ofrece la técnica más sensible y específico para evaluar la tolerancia de cada individuo de la pérdida de sangre, y representa una mejora significativa sobre los métodos existentes para la predicción de choque hemorrágico en el entorno clínico.
Es importante reconocer la salida algoritmo CRI como un reflejo de la integración de todos physimeto- mecanismos compensatorios que intervienen en la compensación de un déficit relativo de volumen de sangre circulante. Esta noción es lógico ya que la forma de onda arterial se compone de dos ondas distintas - la onda expulsado (causada por la contracción del corazón) y la onda reflejada (causada por la onda arterial que refleja de vuelta de la vasculatura arterial). Todos los mecanismos compensatorios que afectan el gasto cardíaco (por ejemplo, la actividad del sistema nervioso autónomo, el llenado cardíaco, la respiración, medicamentos para el corazón, etc.) se encuentran dentro de las características de la onda expulsada mientras que todos los mecanismos compensatorios que afectan a la resistencia vascular (por ejemplo, actividad nerviosa simpática, catecolaminas circulantes , pH arterial o CO 2, la elasticidad arterial, contracciones musculares, etc.) están representados por las características de la onda reflejada. 1 Como se ilustra en la Figura 8, los rasgos característicos cambian claramente de una onda única aparente con un pequeño notch en un estado normovolémica (panel izquierdo) de dos ondas separadas con magnitudes más pequeñas de altura y la anchura en condiciones de reducción del volumen sanguíneo central (panel de la derecha), como ocurre durante la hemorragia. Como tal, los cambios en las características de la forma de onda arterial en respuesta a la hemorragia dan una capacidad de predicción individuo específico única para evaluar la propia capacidad para compensar adecuadamente la pérdida de sangre. Reserva compensatoria de cada individuo se estima correctamente en tiempo real, ya que la máquina de la capacidad de aprender de las cuentas del algoritmo de CRI para comprometida volumen de sangre a medida que "aprende" circulante y "normaliza" la totalidad de los mecanismos de compensación basados en las características de forma de onda arterial del individuo. 1 En a este respecto, la reserva compensatoria es una medida superior del estado fisiológico de un paciente sangrado de una cualquiera o una combinación de los signos vitales.
CRI también ha sido Estimated en informes de casos más allá del entorno de laboratorio estándar PNIC. Mediciones de reservas compensatorias se obtuvieron de los seres humanos con las condiciones de la perfusión tisular en peligro causado por una hemorragia controlada 16, traumatismo 1, traumatismo seguido de la sepsis 35, apendicitis aguda 35, lesiones por quemadura 35, hematemesis masiva 35, el parto 35, paro cardíaco 35, taquicardia ortostática postural 35, hipovolemia progresiva con el estrés por calor 35, y la fiebre hemorrágica del dengue. 1 Estos resultados indican que la medición de la reserva compensatoria utilizando el algoritmo CRI ha proporcionado diagnosis precisa del paciente en condiciones clínicas de la perfusión del tejido comprometido asociados con el dolor y lesión de los tejidos, y en diferentes retos ambientales.
La capacidad de medir los cambios compensatorios asociados con la pérdida de sangre es fundamental para ofrecer cuidados agudos en emergerNCY situaciones en ambos escenarios militares y civiles. La técnica PNIC continuará siendo utilizado como un modelo válido de la hemorragia humana para proporcionar datos para crear, probar y refinar los algoritmos y los futuros dispositivos de medida compensatoria de la Reserva.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Este trabajo es apoyado por fondos del Ejército de los Estados Unidos, Investigación Médica y de Material Command, Programa de asistencia a los heridos del combate. Agradecemos a LTC Kevin S. Akers, MD y la Sra Kristen R. lejía por su ayuda en hacer el video.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 1,000 Hz. |
| Finometer | Finapress Medical Systems (FMS) | Model 1 | Device that provides noninvasive, 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 |
References
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Hinojosa-Laborde, C., et al. Validation of lower body negative pressure as an experiomental model of hemorrhage. J. Appl. Physiol. 116, 406-415 (2014).
- Martina, J. R., et al. Noninvasive continuous arterial blood pressure monitoring with Nexfin(R). Anesthesiology. 116 (5), 1092-1103 (2012).
- 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).
- 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).
- Roelandt, R. Finger pressure reference guide. , Finapres Medical Systems BV. (2005).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Carter, R. III, 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).
- 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).
- Convertino, V. A., et al. Use of advanced machine-learning techniques for noninvasive monitoring of hemorrhage. J. Trauma. 71 (1 Suppl), S25-S32 (2011).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Pinsky, M. R. Hemodynamic evaluation and monitoring in the ICU. Chest. 132 (6), 2020-2029 (2007).
- Rivers, E., et al. Early goal-directed therapy in the treatment of severe sepsis and septic shock. N.Engl.J.Med. , 1368-1377 (2001).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Kragh, J., et al. Survival with emergency tourniquet use to stop bleeding in major limb trauma. Ann Surgery. 249 (1), 1-7 (2009).
- 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).
- 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).
