JoVE Journal Medicine

Medicine

نموذج لمحاكاة نقص الأكسجة ذات الصلة سريريا في البشر

Published: December 22, 2016 doi: 10.3791/54933

Lars Eichhorn¹, Florian Kessler¹, Volker Böhnert², Felix Erdfelder¹, Anja Reckendorf³, Rainer Meyer⁴, Richard K. Ellerkmann¹

¹Department of Anaesthesiology and Intensive Care Medicine, University Hospital of Bonn, ²Institute of Clinical Chemistry and Clinical Pharmacology, University of Bonn, ³Institute for Terrestrial and Aquatic Wildlife Research, University of Veterinary Medicine Hannover, ⁴Institute of Physiology 2, University of Bonn

Summary

وعادة ما يتم تنفيذ المحاكاة نقص الأكسجين في البشر عن طريق استنشاق خليط من الغاز ميتة. لهذه الدراسة، تم استخدام الغواصين انقطاع التنفس لمحاكاة نقص الأكسجين الحيوي في البشر. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم التغيرات الفسيولوجية في عدم التشبع وإعادة التشبع حركية مع الأدوات غير الغازية مثل القريبة من الأشعة تحت الحمراء، التحليل الطيفي (تقارير قوائم الجرد الوطنية) والطرفية تشبع الأوكسجين (مكتب التخطيط الاستراتيجي _2).

Introduction

ويعتبر نقص الأكسجين الحاد سريريا ذات الصلة وفرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم يصاحب ذلك غالبا في المرضى الذين يعانون من الانسداد متلازمة توقف التنفس أثناء النوم (OSAS)، انسداد مجرى الهواء الحادة أو أثناء الإنعاش القلبي الرئوي. وتشمل القيود الرئيسية في مجال OSAS والشروط hypoxemic أخرى المعرفة قابلة للتحويل محدودة عن الفيزيولوجيا المرضية المستمدة من الدراسات على الحيوانات وأن النماذج البشرية هي غير موجودة ^1. لتقليد نقص الأكسجين في البشر، وقد استخدمت خليط الغاز ميتة حتى الان ^{^{^2-7.}} ومع ذلك، هذه الشروط هي أكثر تمثيلا للبيئة المحيطة المرتفعة من الحالات السريرية حيث نقص الأكسجين، وبشكل عام، يرافقه فرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم. لمراقبة الأوكسجين الأنسجة أثناء السكتة القلبية والإنعاش، وقد أجريت دراسات على الحيوانات ⁸ للتحقيق في الآليات التعويضية الفسيولوجية.

الغواصين انقطاع التنفس والرياضيين صحي قادر على الاكتئاب الدافع التنفسالتي حركها انخفاض الأوكسجين في الشرايين تشبع ⁹ وزيادة PCO ₂ ^10،11. ونحن التحقيق الغواصين انقطاع النفس من أجل تقليد الحالات السريرية لنقص الأكسجين الحاد وفرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم يصاحب ذلك ^12. هذا النموذج يمكن استخدامها لتقييم الاجهزة الطبية، وتحسين فهم المرضية في جسم المريض من المرضى الذين يعانون من OSAS أو اضطرابات التنفس المرضية، وتكشف عن إمكانيات جديدة لدراسة آلية مكافحة موازنة المحتملة في حالات توقف التنفس أثناء. وعلاوة على ذلك، نقص الأكسجة في البشر ويمكن اختبار لجدوى ودقة في حالة نقص الأكسجين الحيوي الذي هو الحاضر في حالات الطوارئ تقنيات مختلفة للكشف عن (أي انسداد لمجرى الهواء، تشنج الحنجرة أو لا يمكن التنبيب، لا يمكن تهوية الحالات) أو لمحاكاة نقص الأكسجة متقطعة في المرضى مع OSAS.

تقنيات موسع للكشف عن نقص الأكسجة في البشر محدودة. المحيطي نبض قياس التأكسج (مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂₎ هو أداة وافقت في مرحلة ما قبل hospiالتل والمستشفيات للكشف عن نقص الأكسجة ^13. وتستند هذه الطريقة على امتصاص الضوء من الهيموغلوبين. ومع ذلك، يقتصر قياس مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ إلى الأوكسجين في الشرايين الطرفية والتي لا يمكن استخدامها في حالات النشاط انعدام النبض الكهربائي (PEA) أو تداول الحد الأدنى المركزي ^14. في المقابل، القريبة من الأشعة تحت الحمراء الطيفي يمكن استخدامها لتقييم الدماغي تشبع الأكسجين الأنسجة (RSO ₂₎ في الوقت الحقيقي أثناء PEA، خلال صدمة نزفية أو بعد نزيف تحت العنكبوتية ^{^{^15-19.}} استخدامه في تزايد مستمر ²⁰ و الدراسات المنهجية قد كشفت عن وجود علاقة إيجابية بين مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ و RSO ₂ ^3،4.

في هذه الدراسة، ونحن نقدم نموذج لمحاكاة نقص الأكسجين ذات الصلة سريريا في البشر وتقديم منهجية خطوة بخطوة لمقارنة عداد نبض الطرفية وتقارير قوائم الجرد الوطنية في حالة اجتثاث وإعادة التشبع. من خلال تحليل البيانات الفسيولوجية في حالة وجودpnea، ويمكن تحسين فهمنا للآليات التوازن المضاد.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

بيان الأخلاق
وكانت جميع الإجراءات المتبعة في دراسة شملت المشاركين الإنسان وفقا للمعايير الأخلاقية للإعلان هلسنكي 1964 وتعديلاته اللاحقة. وتمت الموافقة على تصميم هذه الدراسة من قبل لجنة الأخلاق المحلية من مستشفى جامعة بون، ألمانيا.

ملاحظة: تأكد من المواضيع التي هي في حالة جيدة وصحية، وخالية من أي دواء لمكافحة ارتفاع ضغط الدم ولا يقل عن 24 ساعة مجانا الكاتيكولامين يحفز عوامل مثل الكافيين أو المواد متساوية.

1. إعداد اختبار الموضوع

تنظيف البشرة من الجبين مع الكحول 70٪ لإزالة الشحوم والجلد قبل تقارير قوائم الجرد الوطنية الكهربائي لتحديد المواقع.
وضع القطب تقارير قوائم الجرد الوطنية على الجبهة اليمنى فوق الحاجب وإلى اليمين من التلم السهمي النصفي (موضع frontopolar 2) لقياس الدماغي (= المركزية) الأوكسجين الأنسجة.
تقييم استقرار إشارة. يجب أن يكون -signal RSO ₂ ثابت (7؛ 3٪) لمدة 5 دقائق على الأقل.
لقياس الأكسجة الأنسجة الطرفية مع تقارير قوائم الجرد الوطنية (-electrode _{الأنسجة} تقارير قوائم الجرد الوطنية)، ووضع القطب الواحد فوق منتصف الفخذ العضلة الرباعية (بدلا من ذلك على الساعد). لا تضع القطب فوق الضفيرة الوريدية أو الشريان.
وضع ECG-الأقطاب الكهربائية على الصدر الشعر الحر. يتم وضع علامة يؤدي ECG بأحرف مختلفة. مكان "R" على رأسه القصي الضلعي من الصدرية حق كبير، "L" على رأسه القصي الضلعي من الصدرية اليسار كبير، "C" في منتصف الفضاء وربي الخامس من خط medioclavicular، "F" على اليسار الحافة السفلى ضلع " N "على حافة اليمنى السفلى الصدري.
قياس المحيطي نبض قياس التأكسج (مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂₎ على الإصبع على نفس الطرف والجانب حيث يتم وضع -electrode _{الأنسجة} تقارير قوائم الجرد الوطنية.
قياس ضغط الدم موسع (NIBP) باستخدام كفة ضغط الدم. استخدام أقصى المقابل أن يسمح الطرفية أوكسيم النبضetry المراد قياسها. من أجل الحصول على ارتفاع الوقت قرار في نتائج ضغط الدم، واختيار فاصل دقيقة واحدة لقياس. اختيار NIBP عن طريق لمس الشاشة واختيار "إعدادات".
لا يقل عن 20 دقيقة قبل انقطاع النفس، إنشاء خط الوريد إلى الوريد المرفقي وسطي من اليمين أو اليسار ذراع لأخذ عينات الدم في نقاط زمنية الفردية أثناء وبعد انقطاع النفس.
1. تنظيف البشرة مع الكحول 70٪.
2. استخدام ضمادة لمساعدة الأوردة تصبح أكثر بروزا.
3. استخدام الجلد التطهير لتجنب العدوى وادخال الإبرة من خلال الجلد.
4. تقليل زاوية الإدراج بعد الفلاش باك الدم في مركز القسطرة. دفع القسطرة في الوريد.
5. إزالة الإبرة والقسطرة الاحمرار مع ملحي معقم (كلوريد الصوديوم 0.9٪).

2. جمع البيانات

معايرة الساعة الداخلية لجميع المراقبين من أجل مزامنة قياسات للمعالجة في وقت لاحق.
1. CLإك رمز الساعة الأيمن السفلي على سطح المكتب، ثم انقر على "تغيير التاريخ وإعدادات الوقت" في نافذة منبثقة.
2. اضغط على زر القائمة إعدادات على تقارير قوائم الجرد الوطنية ابتكار وتاريخ ووقت تغيير عن طريق القائمة.
لتخزين البيانات الفسيولوجية للتحليل حاليا، أدخل جهاز مراقبة في محطة لرسو السفن وتوصيله إلى جهاز الكمبيوتر عن طريق كابل الشبكة. تأكد من أن عنوان IP وقناع الشبكة الفرعية من محطة الإرساء هو الصحيح في إعدادات الشبكة من أجل الحصول على اتصال. اتصل بمزود الجهاز من أجل الحصول على هذه المعلومات.
استخدام جهاز مراقبة برامج معينة لتوفير قياسات على الكمبيوتر. انقر على زر "البدء" لبدء التسجيلات وحفظ النتائج بعد نهاية القياس.
ملاحظة: في بعض الأجهزة، والبيانات لابد من حفظها على الهواء مباشرة أثناء القياس.
ملاحظة: للحصول على إصلاح الأعطال رعاية الخطوات التالية: إذا كان التغير في سيج _{الأنسجة} تقارير قوائم الجرد الوطنيةNALS مرتفعة جدا، وإعادة تقييم الموقف من القطب (تجنب أكبر الضفيرة الوريدية أو الشرايين مباشرة تحت الأقطاب). التباين الشديد من الإشارات _{الدماغية} تقارير قوائم الجرد الوطنية يمكن أيضا أن تكون علامة غير مباشرة لفرط من الغواصين للحد من ثاني أكسيد الكربون الجزئي _2. إرشاد الموضوع إلى التنفس أبطأ ومع انخفاض أحجام-المد والجزر وإعادة تقييم إشارة. يسمح الموضوعات التي يستغرق 3 ابتغاها عميقة قبل توقف التنفس أثناء النهائي. تجنب بما في ذلك هذه الفترة في تقييم القيم الأساسية. وتتميز أول 30 ثانية بعد إلهام الاقصى في قيم المتغيرات. لا تستخدم منهم لتحليلها.

3. توقف التنفس أثناء

هل لديك الموضوعات راحة لمدة 15 دقيقة على الأقل في موقف الكذب لتفادي التغييرات الناجمة عن الإجهاد في الدورة الدموية بسبب تضيق الأوعية. لدينا مواد تتنفس بشكل طبيعي لتجنب التأثيرات من فرط تسبب تضيق الأوعية. الحد من وتيرة التنفس إلى ≤ 15 نفسا / دقيقة.
رسم عينة من الدمالصورة لتحليل خط الأساس. تجاهل 5 مل الأولى من الدم المسحوبة لتجنب عدم اليقين في القياس. طرد القسطرة بعد كل جمع الدم الوريدي مع المياه المالحة عقيمة لمنع تخثر الدم.
تأكد من أن القيم مراقبة غير مرئية لمواضيع لتجنب التأثيرات البصرية لأدائها انقطاع التنفس.
التحقق من كل جهاز حصول على وظائف وجودة الإشارة. تأكد من أن الأقطاب لا يمكن إزالتها عن طريق حركات لا إرادية من موضوع اختبار في نهاية انقطاع النفس.
تختتم اتفاقات واضحة. إعطاء العد التنازلي للدقيقة 2 الماضي لفظيا. يجب الموضوعات التنفس بشكل طبيعي خلال هذه الفترة إعداد. يسمح قبل النهائي التنفس 3 ابتغاها عميقة. وطرح هذا الموضوع للإشارة إلى استنشاق الماضي علامة الإصبع. يجب أن يتم تنفيذ توقف التنفس أثناء طويلة قدر الإمكان.
ملاحظة: في نهاية الرمق الأخير تشير إلى بداية انقطاع النفس. يتم تعريف نهاية انقطاع النفس ومصدر إلهام الأول بعد انقطاع النفس.
كافة الأحداث الهامة (أي ابتداء منالثانية نهاية انقطاع النفس) إلكترونيا لتجنب عدم الدقة في إجراء مزيد من التحليل وقت عن طريق الضغط على "زر الحدث مارك" على الجهاز تقارير قوائم الجرد الوطنية.
ملاحظة: حركات الصدر والمعدة الناجمة عن الأنشطة الحجاب الحاجز غير الطوعي شائعة في النصف الثاني من انقطاع النفس وتدل على مرحلة النضال.
أخذ عينات الدم في مختلف الوقت نقطة اعتمادا على الهدف من هذه الدراسة.
عينات الدم أجهزة الطرد المركزي في 1500 x ج لمدة 10 دقيقة. اتخاذ طاف وتخزينه في -80 درجة مئوية لتحليل المستقبل.

4. معالجة البيانات

معالجة البيانات من الجهاز رصد:
1. فتح الملف المحفوظ على جهاز الكمبيوتر ثم اضغط على "بدء" لتحليل البيانات.
2. انقر على "مراجعة" للوصول إلى رصد اتجاه واختر "خيارات" ثم "أدوات" في submask القائمة. الفاصل الزمني يمكن تغيير عبر "فاصل الاتجاه" إذا لزم الأمر.
3. حدد قناع "اتجاهات" والسيارات الرياضية متعددة الاستخداماته. فتح ملف "اتجاهات" في برنامج جداول البيانات لمزيد من المعالجة.
معالجة البيانات من جهاز تقارير قوائم الجرد الوطنية:
1. فتح البرنامج على الكمبيوتر وتوصيل الجهاز تقارير قوائم الجرد الوطنية عن طريق واي فاي.
2. نقل البيانات من الجهاز تقارير قوائم الجرد الوطنية إلى الكمبيوتر.
3. حفظ البيانات في CSV الشكل.
4. فتح ملف في برنامج جداول البيانات لمزيد من المعالجة.

5. تحليل القيم

إنشاء جدول مع كل من مجموعات البيانات لمقارنة القيم. تحديد فترة زمنية لا تقل عن 30 ثانية حيث تقارير قوائم الجرد الوطنية القيم ومكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ ثابتة (± 3٪). خذ متوسط هذه القيم لتحديد مستوى خط الأساس.
ملاحظة: من المعروف معدل ضربات القلب للتغيير قبل إلى حد كبير لانقطاع النفس. من أجل إجراء مزيد من التحليل، ويعرف معدل ضربات القلب الأساسي في وقت نقطة 30 ثانية بعد بدء انقطاع النفس.
العثور على نقطة بداية انخفاض رتيب في RSO ₂ ومكتب التخطيط الاستراتيجي ₂
تحديد نقطة بداية RSO ₂ ومكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ زيادة في نهاية توقف التنفس أثناء كزيادة رتيب من القيم بعد انتهاء انقطاع النفس. وتعرف هذه المرحلة بأنها "تبدأ من إعادة تشبع".
حساب الفارق الزمني بين "بداية من توقف التنفس أثناء" و "البدء من عدم التشبع" وفروق التوقيت بين "نهاية انقطاع النفس" و "البدء في إعادة تشبع" لتقارير قوائم الجرد الوطنية _{الدماغي،} _{الأنسجة} تقارير قوائم الجرد الوطنية ومكتب التخطيط الاستراتيجي _2. حفظ كل الفرق في ثانية على جدول منفصل.
اختياري: احسب تقلب معدل ضربات القلب من كل مشارك خلال الثانية والدقيقة الأخيرة من انقطاع النفس. هذا قد تكشف عن معلومات حول التوازن متعاطف / السمبتاوي خلال هذه المرحلة العصيبة.

6. المعالجة الإحصائية

مقارنة فروق التوقيت بين "بداية من عدم التشبع" من مكتب التخطيط الاستراتيجي _2، تقارير قوائم الجرد الوطنية _{الدماغي،} والقيم _{الأنسجة} تقارير قوائم الجرد الوطنية. اختبار لتوزيع جاوس الخلافات القياس (على سبيل المثال، وذلك باستخدام شابيرو-ويلك اختبار الطبيعية بالنسبة لعينة أحجام أصغر من 50).
إذا كان توزيع الخلافات قياس يختلف كثيرا عن التوزيع الطبيعي، واستخدام قعت اختبار Wilcoxon رتبة. إذا يمكن افتراض التوزيع الطبيعي، والنظر في استخدام تقرن اختبار t.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

الشكل 1 يعرض التسجيلات في وقت واحد من مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ والقيم تقارير قوائم الجرد الوطنية (تقارير قوائم الجرد الوطنية _{الأنسجة} _{الدماغية} وتقارير قوائم الجرد الوطنية) أثناء انقطاع النفس عند مريض واحد. وكان مجموع وقت انقطاع النفس 363 ثانية. بقيت بعد توقف التنفس أثناء تقارير قوائم الجرد الوطنية ومكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ قيم مستقرة لحوالي 140 ثانية. تم الكشف عن انخفاض في مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ بعد 204 ثانية من قبل طرفي مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ في حين تم الكشف عن ذلك بانخفاض قدره تقارير قوائم الجرد الوطنية _{الدماغي} بعد 238 ثانية. وكان أدنى قياس مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ التالية توقف التنفس أثناء 58٪ وكان أدنى تقارير قوائم الجرد الوطنية _الشلل المقاس 46٪. في نهاية تقارير قوائم الجرد الوطنية توقف التنفس أثناء زيادة _الشلل بعد فترة زمنية من 12 ثانية في حين زادت مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ بعد فترة زمنية من 30 ثانية.

في دراسة حديثة من عشرة غواصين انقطاع التنفس أظهرنا انخفاض ملحوظ في قيم _{الدماغية} تقارير قوائم الجرد الوطنية من 71٪ (المدى 85-55) إلى 54٪ (المدى 74-24) ¹² 2 من 98٪ (المدى 100-98) إلى 81٪ (المدى 94-67). الشكل 2 يعرض التأخير متوسط الوقت بين بداية انقطاع النفس وانخفاض في تقارير قوائم الجرد الوطنية _{الدماغية} مقابل مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ قيم هذه الغواصين عشرة. تشبع الأوكسجين يقاس تقارير قوائم الجرد الوطنية _الشلل انخفضت بشكل ملحوظ في وقت لاحق من تشبع الأكسجين على طرف الإصبع يقاس مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ [175 ثانية؛ SD = 50 ثانية مقابل 134 ثانية؛ SD = 29 ثانية؛ (ر (9) = 2.865، ع = 0.019، ص ² = 0.477)]. ويمكن اعتبار ذلك علامة لارتفاع تدفق الدم إلى المخ وامدادات الاوكسجين تفضيلية للأنسجة المخ أثناء انقطاع النفس.

بعد إعادة تشغيل التنفس (الشكل 2C)، ارتفعت قيم تقارير قوائم الجرد الوطنية _{الدماغي} بشكل كبير في وقت سابق من مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ القيم [10 ثانية؛ SD = 4 ثانية مقابل 21 ثانية؛ SD = 4 ثانية (ر (9) = 7.703، P <0.001، ص ² = 0.868)]. الأرقام 2B رونغ> ود عرض اجتثاث وإعادة التشبع يقاس على الإصبع (مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂₎ وفوق العضلة الرباعية الرؤوس الفخذية (تقارير قوائم الجرد الوطنية _{الأنسجة)} أثناء انقطاع النفس. انخفضت قيم _{الأنسجة} تقارير قوائم الجرد الوطنية بشكل كبير في وقت سابق من مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ القيم [39 ق. SD = 13 ثانية مقابل تأخير من 125 ثانية؛ SD = 36 ثانية (ر (6) = 4.869، ع = 0.003، ص ² = 0.798)]. قد تظهر هذا التأخير الوقت الذي تضيق الأوعية المحيطية يؤدي إلى انخفاض في الأوكسجين الأنسجة، وحتى قبل انخفاض في الشرايين تشبع الأكسجين - تصور من قبل مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ - هو قابلة للقياس. لم يكن هناك اختلاف في تأخير وقت بعد استئناف التنفس بين _{الأنسجة} تقارير قوائم الجرد الوطنية ومكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ [تقارير قوائم الجرد الوطنية _{الأنسجة} 30 ثانية؛ SD = 16 ثانية مقابل مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ 27 ثانية؛ SD = 7 ثانية (ر (6) = 0.631، ع = 0.551، ص ² = 0.062)]. وهذا يدل على أن تأخير الوقت لاحظ ليست ناجمة عن الأجهزة المختلفة أنفسهم.

الصفحة = "1"> لمقارنة اجتثاث وإعادة التشبع خلال فترات انقطاع النفس الفردية، ونحن تطبيع مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ - تقارير قوائم الجرد الوطنية _{الأنسجة} - وتقارير قوائم الجرد الوطنية القيم -baseline _{الدماغي} إلى 100٪ (الشكل 3). لمقارنة مدة انقطاع النفس الفردية، تم تعيين المدة الإجمالية انقطاع النفس كل موضوع أيضا إلى 100٪. ¹²

الشكل 1: الوقت بالطبع من تقارير قوائم الجرد الوطنية، مكتب التخطيط الاستراتيجي _2، ومعدل ضربات القلب (HR) أثناء انقطاع. يتم عرض البيانات الخام من أحد المشاركين. وكان إجمالي الوقت توقف التنفس أثناء 363 ثانية. موضوع أظهرت انخفاضا في وقت سابق في مكتب التخطيط الاستراتيجي ₂ من الشلل في RSO _2. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

/>
الشكل 2: التأخير الوقت أثناء توقف التنفس أثناء وإعادة تشغيل من التنفس. أ) يعني تأخير الوقت بين بداية انقطاع النفس وانخفاض تقارير قوائم الجرد الوطنية _{الدماغي} مقابل القيم مكتب التخطيط الاستراتيجي _2. ب) يعني تأخير الوقت بين بداية انقطاع النفس وانخفاض _{الأنسجة} تقارير قوائم الجرد الوطنية مقابل القيم مكتب التخطيط الاستراتيجي _2. ج) يعني تأخير الوقت بين استئناف التنفس وزيادة في تقارير قوائم الجرد الوطنية _{الدماغية} مقابل القيم مكتب التخطيط الاستراتيجي _2. د) يعني تأخير الوقت بين استئناف التنفس وزيادة _{الأنسجة} تقارير قوائم الجرد الوطنية مقابل القيم مكتب التخطيط الاستراتيجي _2. أشرطة الخطأ تشير إلى الخطأ المعياري للمتوسط. البيانات والرقم من إيكهورن وآخرون. 2015 ^(12). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

1 ">

الشكل 3: تطور الزمني للتطبيع مكتب التخطيط الاستراتيجي _2، تقارير قوائم الجرد الوطنية القيم _{الأنسجة} _{الدماغية} وتقارير قوائم الجرد الوطنية: لتتوازن الاختلافات الفردية في وقت انقطاع النفس، وتوحيد جميع الأوقات انقطاع النفس إلى 100٪. وهكذا يتم تعيين الاختلافات في المعلمات الثلاث خططوا لمرات توقف التنفس أثناء النسبية. قيم خط الأساس تقاس قبل توقف التنفس أثناء تم تعريفها بأنها 100٪. أشرطة الخطأ تشير إلى الخطأ المعياري للمتوسط. البيانات والرقم من إيكهورن وآخرون. 2015 ^(12). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

كان السبب في مجموع الوقت توقف التنفس أثناء أساسا من حجم الرئة واستهلاك الأوكسجين في الدقيقة الواحدة وتتأثر قدرة الأفراد على تحمل رد الفعل التنفس الناجم عن زيادة PCO ₂ أو خفض ص _2. ويتم تدريب الغواصين توقف التنفس أثناء لتعظيم مدة التنفس وسيطرتهم وتستخدم لذلك في إلهام القصوى. ولذلك، فإن الوقت حتى نقص الأكسجين هو يختلف اكتشافها بين الأفراد ويعتمد على هذا الموضوع في حالة والتدريب الوضع المادي وقد تختلف حتى من قبل دولتهم اليومية والاستعداد لتحمل رد الفعل في التنفس. ويمكن خفض مستويات التوتر هذا الموضوع من خلال التعليم مفصل لخطوات بروتوكول والبيئة المحيطة هادئة.

هناك العديد من العوامل التي تؤثر على إجمالي وقت انقطاع النفس، وهو ما يعني أن بيئة الاختبار يجب أن تكون موحدة من أجل الحصول على النتائج التي يمكن الاعتماد عليها وتكرارها. إذا كنت مهتما الباحثون في دراسة increa الكاتيكولامينحد ذاتها أو نشاط العصب الودي، والمواد المؤثرة على حد سواء (أي الكافيين والنيكوتين والمواد الغذائية مثل الموز والمكسرات، أو أي مواد طبية مثل أوكسيديز أحادي الأمين (MAO) مثبطات، الخ) ينبغي تجنبها. كما ينبغي وضع خط في الوريد لا يقل عن 20 دقيقة قبل انقطاع النفس. وموضوعات "سيتم مستوى الإجهاد يؤثر بشكل رئيسي مستويات الكاتيكولامينات ويمكن تزوير الباحثين نتائج تحليل الدم. بشكل عام، يجب على الباحثين خلق مستويات خط الأساس من كل موضوع لتطبيع النتائج بسبب الخلافات الكبيرة بين الفردية.

القياسات غير الغازية من الأوكسجين الأنسجة عن طريق تقنية تقارير قوائم الجرد الوطنية تستخدم التغييرات شبه الكمية في المؤكسج وغير المؤكسج الهيموجلوبين ^21. استخدام تقارير قوائم الجرد الوطنية يتزايد باستمرار ²⁰ ويمكن الكشف عن تشبع الأنسجة الدماغية والطرفية، مستقلة عن تدفق نابض الدم. تعتمد القيم تقارير قوائم الجرد الوطنية على كمية من الأوعية الوريدية والشريانية وضعت تحت NIRS-الأقطاب. وبالتالي يمكن للقيم تقارير قوائم الجرد الوطنية تختلف اختلافا كبيرا تبعا لكمية من الدم الوريدي مقابل الأوعية الشريانية تحت القطب. أيضا، سوف التنسيب والاتصال الضغط يؤثر على موثوقية القيم. يجب فحص القيم للاستقرار قبل بدء القياس. إذا تختلف إشارات تقارير قوائم الجرد الوطنية خلال قياسات خط الأساس، استبدال الأقطاب أو للتحقق من مجموع ملامسة الجلد. لتفسير تقارير قوائم الجرد الوطنية النتائج، اجتثاث قريب أو زيادة القيم مقارنة القيم الأساسية ينبغي أن تستخدم (ليست مطلقة).

ويرجع ذلك إلى عبء مادي على وجود القصوى التنفس والانتظار، وعدد من انقطاعات النفس في الموضوع هو محدود. وينبغي أن تكون البروتوكولات إعداد المساواة لكل موضوع ويجب أن تكون جميع الأجهزة المزدوج فحص قبل استخدامها. لا تعديل البروتوكول في فئة واحدة. الاجهزة موحدة إلزامية لخلق النتائج التي هي قابلة للتكرار. على الرغم من فرط قبل عقد التنفس القصوى يخفض الشرايين CO ₂ المستويات ودelays التحفيز التنفس، فإنه يؤثر أيضا على تنظيم ذاتي دماغي وحركي التفاعل ^22. وينبغي تجنب فرط النشط لتقليص الآثار الهدامة التي كتبها هذا الموضوع.

ويتمثل الهدف العام من هذا النموذج هو محاكاة نقص الأكسجين في البشر عن طريق التنفس الانتظار. لذلك، يمكن أن تنشأ أجهزة قياس إضافية للحصول على معلومات أكثر تفصيلا حول ضغط الدم (أي قياس ضغط الدم الغازية) أو نشاط العصب الودي. قياس ضغط الدم يمكن أن تستخدم لتقدير عبء توقف التنفس أثناء فترات طويلة لنظام الأوعية. إشارات تخطيط القلب يمكن أن تستخدم لحساب التباين ضربات إلى فوز في فترة RR أو للكشف عن عدم انتظام ضربات القلب. وعلاوة على ذلك، مستويات الكورتيزول في اللعاب أو مستويات الكاتيكولامين ²⁹ في الدم يمكن قياس العينات في نقاط زمنية مختلفة أثناء وبعد انقطاع النفس. حركية هذه القيم يفتح عددا من فرص الدراسة ممكنة. ومع ذلك، كشف موثوق بها من نقص الأكسجين هومن الضروري ضمان ظروف نقص الأوكسجين الناجم عن توقف التنفس أثناء. القيم المقاسة بواسطة أجهزة مختلفة ولكن في الدورة انقطاع التنفس نفسها يمكن مقارنتها مباشرة. يجب تطبيع فروق التوقيت (على سبيل المثال، حتى زيادة ضغط الدم، ويبدأ عدم التشبع، وما إلى ذلك) من مختلف الأفراد إلى الزمن الكلي للانقطاع النفس.

منعكس التنفسي هي واحدة من أقوى الحوافز للجسم البشري. لذا يعتبر نقص الأكسجين الحاد وفرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم فقط في المرضى الذين يعانون من الأمراض (أي OSA، حالات الطوارئ، تشنج الحنجرة، CPR، وما إلى ذلك). غير متوقعة في الغالب، نقص الأكسجة من الصعب اكتشافها، تتأثر دائما حدثا اثار ويصعب تقييم بسبب أمراض المصاحبة لموضوعات ". على الرغم من أن إجمالي وقت انقطاع النفس الغواصين والمرضى الذين يخضعون لنقص الأكسجين لا ينبغي مقارنة بسبب الظروف بداية مختلفة تماما، وآليات تعويضية الإنسان لتجنب تلف في خلايا المخ في حالة نقص الأكسجين متطابقة ²³ ^-^28. أيضا يصب أحد الطوعي التنفس وعقد بمد الأكسجين تخزين في الجسم ويزيد من موضوع في PCO ₂ ^29. عرضت الغواصين انقطاع التنفس لتوليد نتائج موثوقة خلال محاكاة لنقص الأكسجين الحيوي في البشر ^12. قمنا بقياس الحد الأدنى من الإشباع الدماغي فقط أعلى قليلا من القيم ينظر في المرضى أثناء السكتة القلبية (42.2 ± 10.7٪ ¹⁵ و 37.2 ± 17.0٪ ^14). هذا يدل على أن لدينا نموذج قادر على تقليد نقص الأكسجين ذات الصلة سريريا. على الرغم من أن نقص الأكسجين يسبب مشاكل صحية خطيرة، والآليات الفسيولوجية تلميذه ولكن ليس تماما فهم ⁽¹⁾ وحتى الآن لا يوجد نموذج البشري السريرية ذات الصلة موجودة لمحاكاة نقص الأكسجين الحاد في البشر. عن طريق الغواصين انقطاع التنفس السليم كنموذج السريرية ذات الصلة لمحاكاة نقص الأكسجين وفرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم لدى البشر يحمل إمكانات كبيرة للتحقيقات في المستقبل. هذا النموذج يسمح للعلماء لدراسة آلية تعويضية لتجنب نقص الأوكسجينالضرر في نموذج الإنسان استنساخه. لأنها تتيح محاكاة ذات الصلة سريريا من حالات الطوارئ ميتة مثل تشنج الحنجرة أو "لا يمكن تهوية - لا يمكن أن تدخله". يمكن استخدامه لإثبات جدوى الأدوات الغازية أو غير الغازية جديدة لقياس الأكسجة البشري. وعلاوة على ذلك، هذا النموذج قد تساعد على فهم العلاقة لزيادة الكاتيكول الذاتية وتأثيرها على وظيفة القلب (أي تقلب معدل ضربات القلب، خرج القلب، وما إلى ذلك). باستخدام أجهزة مختلفة وجديدة لمراقبة نقص الأكسجين في الغواصين انقطاع التنفس يمكن استكشاف معالم جديدة وقد تمتد فهمنا لنقص الأكسجين في المستقبل.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
SpO₂	Dräger Medical AG&CO.KG	SHP ACC MCABLE-Masimo Set	peripheral SpO₂-Monitoring
Non Invasive Blood Pressure (NIBP)	Dräger Medical AG&CO.KG	NIBP cuff M+, MP00916
Electrocardiographic (ECG)	Dräger Medical AG&CO.KG	Infinity M540 Monitor	ECG monitoring
Docking station	Dräger Medical AG&CO.KG	M500 Docking Station	connection of M540 to laptop
NIRS	NONIN Medical’s EQUANOX	Model 7600 Regional Oximeter System	measuring of cerebral and tissue oxygenation
NIRS diodes	EQUANOX Advance Sensor	Model 8004CA	suited for measuring cerebral and somatic oxygen-saturation
Laptop
DataGrabber	Dräger Medical AG&CO.KG	DataGrabber v2005.10.16	software to synchronize M540 with laptop
eVision	Nonin Medical. Inc.	Version 1.3.0.0	software to synchronize NONIN with laptop

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

Drager, L. F., Polotsky, V. Y., O'Donnell, C. P., Cravo, S. L., Lorenzi-Filho, G., Machado, B. H. Translational approaches to understanding metabolic dysfunction and cardiovascular consequences of obstructive sleep apnea. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 309 (7), 1101-1111 (2015).
Shah, N., Trivedi, N. K., Clack, S. L., Shah, M., Shah, P. P., Barker, S. Impact of hypoxemia on the performance of cerebral oximeter in volunteer subjects. J Neurosurg Anesthesiol. 12 (3), 201-209 (2000).
Ricci, M., Lombardi, P., et al. Near-infrared spectroscopy to monitor cerebral oxygen saturation in single-ventricle physiology. J Thorac Cardiovasc Surg. 131 (2), 395-402 (2006).
Kusaka, T., Isobe, K., et al. Quantification of cerebral oxygenation by full-spectrum near-infrared spectroscopy using a two-point method. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 132 (1), 121-132 (2002).
Nishimura, N., Iwasaki, K., Ogawa, Y., Shibata, S. Oxygen administration, cerebral blood flow velocity, and dynamic cerebral autoregulation. Aviat Space Environ Med. 78 (12), 1121-1127 (2007).
Wilson, M. H., Newman, S., Imray, C. H. The cerebral effects of ascent to high altitudes. Lancet Neurol. 8 (2), 175-191 (2009).
Sanborn, M. R., Edsell, M. E., et al. Cerebral hemodynamics at altitude: effects of hyperventilation and acclimatization on cerebral blood flow and oxygenation. Wilderness Environ Med. 26 (2), 133-141 (2015).
Reynolds, J. C., Salcido, D., et al. Tissue oximetry by near-infrared spectroscopy in a porcine model of out-of-hospital cardiac arrest and resuscitation. Resuscitation. 84 (6), 843-847 (2013).
Andersson, J. P. A., Evaggelidis, L. Arterial oxygen saturation and diving response during dynamic apneas in breath-hold divers. Scand J Med Sci Sports. 19 (1), 87-91 (2009).
Overgaard, K., Friis, S., Pedersen, R. B., Lykkeboe, G. Influence of lung volume, glossopharyngeal inhalation and P(ET) O2 and P(ET) CO2 on apnea performance in trained breath-hold divers. Eur J Appl Physiol. 97 (2), 158-164 (2006).
Ferretti, G. Extreme human breath-hold diving. Eur J Appl Physiol. 84 (4), 254-271 (2001).
Eichhorn, L., Erdfelder, F., et al. Evaluation of near-infrared spectroscopy under apnea-dependent hypoxia in humans. J Clin Monit Comput. 29 (6), 749-757 (2015).
Eichhorn, J. H. Pulse oximetry as a standard of practice in anesthesia. Anesthesiology. 78 (3), 423-426 (1993).
Schewe, J. -C., Thudium, M. O., et al. Monitoring of cerebral oxygen saturation during resuscitation in out-of-hospital cardiac arrest: a feasibility study in a physician staffed emergency medical system. Scand J Trauma Resusc Emerg Med. 22, 58 (2014).
Ahn, A., Nasir, A., Malik, H., D'Orazi, F., Parnia, S. A pilot study examining the role of regional cerebral oxygen saturation monitoring as a marker of return of spontaneous circulation in shockable (VF/VT) and non-shockable (PEA/Asystole) causes of cardiac arrest. Resuscitation. 84 (12), 1713-1716 (2013).
Moritz, S., Kasprzak, P., Arlt, M., Taeger, K., Metz, C. Accuracy of cerebral monitoring in detecting cerebral ischemia during carotid endarterectomy: a comparison of transcranial Doppler sonography, near-infrared spectroscopy, stump pressure, and somatosensory evoked potentials. Anesthesiology. 107 (4), 563-569 (2007).
Beilman, G. J., Groehler, K. E., Lazaron, V., Ortner, J. P. Near-infrared spectroscopy measurement of regional tissue oxyhemoglobin saturation during hemorrhagic shock. Shock. 12 (3), 196-200 (1999).
Rhee, P., Langdale, L., Mock, C., Gentilello, L. M. Near-infrared spectroscopy: continuous measurement of cytochrome oxidation during hemorrhagic shock. Crit Care Med. 25 (1), 166-170 (1997).
Zweifel, C., Castellani, G., et al. Continuous assessment of cerebral autoregulation with near-infrared spectroscopy in adults after subarachnoid hemorrhage. Stroke. 41 (9), 1963-1968 (2010).
Scheeren, T. W. L., Schober, P., Schwarte, L. A. Monitoring tissue oxygenation by near infrared spectroscopy (NIRS): background and current applications. J Clin Monit Comput. 26 (4), 279-287 (2012).
Boushel, R., Langberg, H., Olesen, J., Gonzales-Alonzo, J., Bülow, J., Kjaer, M. Monitoring tissue oxygen availability with near infrared spectroscopy (NIRS) in health and disease. Scand J Med Sci Sports. 11 (4), 213-222 (2001).
Aaslid, R. Cerebral autoregulation and vasomotor reactivity. Front Neurol Neurosci. 21, 216-228 (2006).
Palada, I., Obad, A., Bakovic, D., Valic, Z., Ivancev, V., Dujic, Z. Cerebral and peripheral hemodynamics and oxygenation during maximal dry breath-holds. Respir Physiol Neurobiol. 157 (2-3), 374-381 (2007).
Heusser, K., Dzamonja, G., et al. Cardiovascular regulation during apnea in elite divers. Hypertension. 53 (4), 719-724 (2009).
Joulia, F., Lemaitre, F., Fontanari, P., Mille, M. L., Barthelemy, P. Circulatory effects of apnoea in elite breath-hold divers. Acta Physiol (Oxf). 197 (1), 75-82 (2009).
Costalat, G., Coquart, J., Castres, I., Tourny, C., Lemaitre, F. Hemodynamic adjustments during breath-holding in trained divers. Eur J Appl Physiol. 113 (10), 2523-2529 (2013).
Busch, D. R., Lynch, J. M., et al. Cerebral Blood Flow Response to Hypercapnia in Children with Obstructive Sleep Apnea Syndrome. Sleep. 39 (1), 209-216 (2016).
Alex, R., Bhave, G., et al. An investigation of simultaneous variations in cerebral blood flow velocity and arterial blood pressure during sleep apnea. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 5634-5637 (2012).
Eichhorn, L., Erdfelder, F., et al. Influence of Apnea-induced Hypoxia on Catecholamine Release and Cardiovascular Dynamics. Int J Sports Med. , (2016).

Cite this Article

Eichhorn, L., Kessler, F.,… More

Eichhorn, L., Kessler, F., Böhnert, V., Erdfelder, F., Reckendorf, A., Meyer, R., Ellerkmann, R. K. A Model to Simulate Clinically Relevant Hypoxia in Humans. J. Vis. Exp. (118), e54933, doi:10.3791/54933 (2016).

Less

Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions

View Video