Induction de choc hémorragique normalisée guidée par l'oxymétrie cérébrale et la surveillance hémodynamique prolongée chez les porcs

Summary

Le choc hémorragique est une complication grave dans les patients grièvement blessés, qui mène à l’insuffisance d’oxygène représentant un danger pour la vie. Nous présentons une méthode normalisée pour induire le choc hémorragique par le retrait de sang chez les porcs qui est guidé par l’hémodynamique et l’oxygénation cérébrale microcirculatoire.

Abstract

Le choc hémorragique compte parmi les principales raisons de la mort grave liée aux blessures. La perte de volume circulatoire et de porteurs d’oxygène peut conduire à un approvisionnement insuffisant en oxygène et à une défaillance irréversible des organes. Le cerveau n’exerce que des capacités d’indemnisation limitées et est particulièrement à haut risque de dommages hypoxiques graves. Cet article démontre l’induction reproductible du choc hémorragique représentant un danger pour la vie dans un modèle porcin au moyen du retrait sanguin calculé. Nous attifions l’induction de choc guidée par la spectroscopie proche infrarouge et la surveillance hémodynamique prolongée pour montrer l’échec circulatoire systémique, aussi bien que l’épuisement microcirculatoire cérébral d’oxygène. Par rapport à des modèles similaires qui se concentrent principalement sur les volumes d’élimination prédéfinis pour l’induction du choc, cette approche met en évidence une titration au moyen de l’échec résultant de la macro- et la microcirculation.

Introduction

La perte de sang massive est l’une des principales causes de décès liés aux blessures^1,2,3. La perte de liquide circulatoire et de porteurs d’oxygène conduit à une défaillance hémodynamique et à une grave sous-alimentation en oxygène et peut causer une défaillance irréversible des organes et la mort. Le niveau de gravité du choc est influencé par d’autres facteurs comme l’hypothermie, la coagulopathie et l’acidose⁴. Particulièrement le cerveau, mais aussi les reins manquent de capacité de compensation en raison de la forte demande d’oxygène et de l’incapacité de la production d’énergie anaérobie adéquate^5,6. À des fins thérapeutiques, une action rapide et immédiate est essentielle. Dans la pratique clinique, la réanimation liquide avec une solution équilibrée d’électrolyte est la première option pour le traitement, suivie par l’administration des concentrés de globules rouges et du plasma congelé frais. Les concentrés de Thrombocyte, les catécholamines, et l’optimisation de la coagulation et du statut acide-base soutiennent la thérapie pour regagner des conditions physiologiques normales après trauma soutenu. Ce concept se concentre sur la restauration de l’hémodynamique et de la macrocirculation. Plusieurs études, cependant, montrent que la perfusion microcirculatoire ne se rétablit pas simultanément avec la macrocirculation. Particulièrement, la perfusion cérébrale reste altérée et davantage de sous-approvisionnement en oxygène peut se produire^7,8.

L’utilisation de modèles animaux permet aux scientifiques d’établir des stratégies nouvelles ou expérimentales. L’anatomie, l’homologie et la physiologie comparables des porcs et des humains permettent de tirer des conclusions sur des facteurs pathologiques spécifiques. Les deux espèces ont un système métabolique similaire et la réponse aux traitements pharmacologiques. C’est un grand avantage par rapport aux modèles de petits animaux où les différences dans le volume sanguin, l’hémodynamique, et la physiologie globale font qu’il est presque impossible d’imiter un scénario clinique⁹. En outre, l’équipement médical et les consommables autorisés peuvent être facilement utilisés dans les modèles porcins. En outre, il est facilement possible d’obtenir des porcs auprès de fournisseurs commerciaux, ce qui permet une grande diversité de la génétique et des phénotypes et est la réduction des coûts¹⁰. Le modèle de sevrage sanguin par l’intermédiaire du vaisseau cannulation est assez commun^{11,12,13,14,15}.

Dans cette étude, nous prolongeons le concept de l’induction hémorragique de choc par le retrait de sang artériel avec une titration exacte de l’échec hémodynamique et de l’affaiblissement cérébral d’oxygénation. Le choc hémorragique est réalisé si l’index cardiaque et la pression artérielle moyenne tombe en dessous de 40%de la valeur de base, qui a été montrée pour causer la détérioration considérable de la saturation régionale cérébrale d’oxygénation 8. La mesure du rendement cardiaque du contour des impulsions (PiCCO) est utilisée pour la surveillance hémodynamique continue. Tout d’abord, le système doit être calibré par thermodilution transpulmonaire, qui permet le calcul de l’indice cardiaque de la teneur en eau pulmonaire extravasculaire et du volume global de l’extrémité diastolique. Par la suite, l’indice cardiaque continu est calculé par l’analyse du contour de l’impulsion et fournit également des paramètres de précharge dynamiques comme la pression d’impulsion et la variation du volume des accidents vasculaires cérébraux.

Cette technique est bien établie dans les milieux cliniques et expérimentaux. La spectroscopie proche infrarouge (NIRS) est une méthode cliniquement et expérimentalement établie pour surveiller les changements dans l’approvisionnement en oxygène cérébral en temps réel. Des capteurs auto-adhérents sont attachés au front gauche et droit et calculent l’oxygénation cérébrale de façon non invasive dans le cortex frontal cérébral. Deux longueurs d’onde de la lumière infrarouge (700 et 900 nm) sont émises et détectées par les capteurs après avoir été réfléchies par le tissu du cortex. Pour évaluer la teneur en oxygène cérébrale, les contributions du sang artériel et veineux sont calculées dans les relations 1:3 et mises à jour dans 5 intervalles de s. La sensibilité en profondeur de 1-4 cm est exponentielle décroissante et influencée par le tissu pénétré (par exemple, la peau et l’os), bien que le crâne soit translucide à la lumière infrarouge. La technique facilite des actions thérapeutiques rapides pour empêcher des patients des résultats défavorables comme le délire ou les dommages cérébraux hypoxiques et sert de paramètre cible en cas de sortie cardiaque altérée^16,17. La combinaison des deux techniques pendant le choc expérimental permet une titration exacte de la macrocirculation, aussi bien que l’affaiblissement microcirculatoire cérébral, pour étudier cet événement représentant un danger pour la vie.

Protocol

Les expériences de ce protocole ont été approuvées par le Comité d’État et de soins aux animaux institutionnels (Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz, Koblenz, Allemagne; Présidente: Dre Silvia Eisch-Wolf; numéro de référence: 23 177-07/G 14-1-084; 02.02.2015). Les expériences ont été menées conformément aux lignes directrices sur les rapports de recherche sur les animaux des expériences in vivo (ARRIVE). L’étude a été planifiée et menée entre novembre 2015 et mars 2016. Après une recherche docume…

Representative Results

Après le début de l’induction du choc, un court délai d’indemnisation peut être enregistré. Avec l’ablation continue du sang, la décompensation cardio-circulatoire susmentionnée, surveillée par une diminution significative de CRSO2, l’indice cardiaque, l’indice intrathoracique du volume sanguin, et l’indice global de volume de fin-diastolique (figure2 , Figure 3, et Figure 4), se p…

Discussion

Le protocole décrit une méthode d’induire le choc hémorragique par l’intermédiaire du saignement artériel commandé chez les porcs qui est guidé par l’hémodynamique systémique, aussi bien que par l’affaiblissement microcirculatoire cérébral. Les conditions de choc ont été atteintes par un retrait sanguin calculé de 25-35 mL kg^-1 et confirmés par le composite mentionné des paramètres de substitution indiquant l’échec cardio-circulatoire considérable. Si elle n’est pas traitée, cette procédur…

Materials

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