猪心室颤动和高级心脏生命支持标准化模型

摘要

心肺复苏和除颤是心室颤动引起的心脏骤停期间唯一有效的治疗方案。该模型提出了在猪模型中诱导、评估和治疗这种生理状态的标准化方案，从而提供了一种临床方法，为数据收集和分析提供了各种机会。

摘要

心脏骤停后心肺复苏，与心脏骤停无关，是医院以及临床前经常遇到的医疗紧急情况。人体的前瞻性随机试验难以设计，在伦理上模棱两可，导致缺乏循证疗法。本报告中提出的模型代表了心脏骤停、心室颤动的最常见原因之一，在大型动物模型中的标准化环境中。这允许在临床准确条件下进行可重复的观察和各种治疗干预，从而有助于生成更好的证据，并最终改善医疗治疗的潜力。

引言

心脏骤停和心肺复苏（CPR）是医院病房中经常遇到的医疗紧急情况，以及临床前急诊提供者方案^1，2。虽然已经作出广泛的努力来描述这种情况的最佳治疗3，4，5，6，国际准则和专家建议（例如，ERC和ILCOR）通常依靠低级证据，由于缺乏前瞻性的随机试验^{3，4，5，7，8，9。}这在一定程度上是由于在人体试验¹⁰中关于随机复苏协议的明显伦理保留。然而，这也可能指向在面对威胁生命和压力的情况^11，12时缺乏严格的协议遵守。本报告提出的协议旨在提供一个标准化的临床复苏模型，在无需人体受试者的情况下，生成有价值的前瞻性数据，同时尽可能有效和准确。它遵循共同的复苏指南，易于应用，使研究能够在关键但有控制的环境中检查和描述各个方面和干预措施。这将导致 1） 更好地了解心脏骤停和心室颤动背后的病理机制，2） 高质量的证据，以优化治疗方案和提高存活率。

研究方案

这一议定书的实验得到了国家和机构动物照料委员会的批准（德国科布伦茨州兰登苏松桑特莱茵兰-普法尔茨;主席:西尔维亚·艾施-沃尔夫博士;批准号。G16-1-042）。实验是按照《到达指南》进行的。七只麻醉雄猪（susscrofa家猪），平均体重为30~2公斤，年龄为12-16周。

1. 麻醉、插管和机械通风^13、14

1. 尽可能长时间地保持动物的正常环境，以尽量减少压力。在预定实验前6小时扣留食物，以降低吸入风险，但不拒绝取水。
2. 在颈部或臀部肌肉中结合注射氯胺酮（4毫克/千克）和阿扎珀酮（8毫克/千克）的猪，用针（20G）进行肌肉注射。让动物不受干扰，直到镇定（15-20分钟）。
   注意:处理动物时，手套是绝对必要的。
3. 将镇静动物运送到实验室。运输时间不应超过有效镇水时间（此处为 30-60 分钟）。
4. 用传感器夹在尾部或耳朵上监测周围氧饱和度 （SpO₂）。
5. 在将周围静脉导管（20 G）插入耳静脉之前，用酒精消毒剂对皮肤进行消毒。喷洒区域，擦拭 1 次，再次喷洒，让消毒剂干燥。
6. 通过静脉注射芬太尼（4微克/千克）进行麻醉。静脉注射异丙酚（3毫克/千克）诱导麻醉
7. 用真空床垫将猪放在担架上，然后用绷带固定。通过静脉注射肌松弛剂（0.5毫克/千克）应用肌肉松弛剂
8. 使用狗通风面罩（尺寸 2）直接启动非侵入性通风。通气参数如下:FiO_2（吸气氧分量）= 100%，呼吸速率 = 18-20 次呼吸/分钟，呼吸峰值压力 = <20 cmH_{2 0，PEEP（}正端呼气压力） = 5 cmH₂0。
9. 通过连续输注芬太尼（0.1-0.2毫克千克^{-1小时-1）}和异丙酚（8-12毫克公斤^{-1 h-1）}维持麻醉。开始连续注入平衡电解质溶液（5 mL kg^-1 h^-1）。
10. 使用公共内切管（ID 6-7）和引体通过插管固定气道。使用带有 Macintosh 刀片（尺寸 4）的常用喉镜。这一步需要两个人。
    1. 确保一个人用一块纸巾把舌头固定在室外，用另一只手打开鼻嘴。
       1. 确保第二个人对猪喉进行喉镜检查。当猪皮出现在视野中时，在腹中移动喉镜。应该抬起声带，声带是可见的。
          注:如果肾上腺不向心室移动，它会粘附在柔软的古丁，并可以通过管的尖端进行动员。
11. 小心地通过声带移动管子。
    注: 气管最窄的点不在声带水平上，而是下形。如果无法插入管，请尝试顺时针旋转管或使用较小的管子。
12. 将引推器从管子中拉出。使用 10 mL 注射器用 10 mL 的空气堵住袖口。使用袖口管理器（30 cmH₂O）控制袖口压力。
13. 使用通风机连接管后开始机械通风（PEEP = 5 cmH₂O，潮汐体积 = 8 mL/kg，FiO₂ = 0.4，I:E [灵感到过期比率] = 1:2，呼吸速率 = 可变，以实现 <6 kPa 的端潮 CO_2，通常为 20-30/分钟）。通过断层扫描定期和定期呼出二氧化碳，确保管位置正确。
14. 通过听气检查双面通风。
    注:如果管子放置不正确，充满空气的胃会迅速通过腹壁形成清晰可见的凸起。在这种情况下，需要立即更换管子并插入胃管。如果插管不成功，请切换回掩膜通风，并尝试较小的管子或更好的鼻塞定位。
15. 将胃管放入胃中，避免与两人发生反流和呕吐。
    1. 用一块纸巾固定舌头，用另一只手打开鼻塞。
       1. 确保第二个人对猪喉进行喉镜检查，然后可视化食道。用马吉尔的钳子将胃管推入食道内，直到胃液排出。
          注:可视化可能比较困难。在这种情况下，用喉镜口提起管子以打开食道。

2. 仪器仪表

1. 使用绷带拉回后腿，使股体区域的褶皱平滑，以便血管催化。
2. 准备以下材料:注射器（5 mL、10 mL 和 50 mL）、塞尔丁格针、引入器护套（6 Fr、8 Fr、8 Fr）、护套导丝、带三个端口（7 Fr，30 厘米）的中央静脉导管（7 Fr，30 厘米），心脏输出监视器（材料表）和导管（5 Fr，20 厘米）。
3. 消毒内脏区域（参见步骤 1.6）。重复此过程 2 倍。
4. 用盐水溶液填充所有导管。在超声波探头上涂抹超声波凝胶。用无菌的防风窗帘盖住内脏区域。
5. 用超声波扫描右股骨血管，并使用多普勒技术识别动脉和静脉^15。轴向可视化右股动脉。通过旋转探头 90°，切换到艺术的纵向视图。
6. 用 5 mL 注射器在永久吸入下用 Seldinger 针头在超声波可视化下刺穿右股动脉。
   注:我们认为，超声引导塞尔丁格的技术与其他血管访问方法相比，与失血和组织创伤显著减少有关。
7. 通过观察鲜红色脉动血液，确认所需的针位置。断开注射器，快速将导丝插入右股动脉。
8. 可视化右股骨静脉的纵轴。使用 5 mL 注射器将 Seldinger 针头插入永久吸入器下。吸出任何深红色非脉动静脉血。
   注:如果无法目视确认针头在不同血管中的正确位置，请采集血液样本并分析血气含量。高氧水平是动脉血液的良好迹象，而低氧饱和度表示静脉注射位置。
9. 断开注射器后，将中央静脉导管的导丝插入右股骨静脉。收回塞尔丁格针。
10. 使用超声波可视化两个右血管，以控制正确的导线位置。将动脉引入器护套 （6 Fr） 推入右侧动脉，用血吸入固定位置。
    注意:将护套穿过皮肤可能很困难。沿着导线执行小切口，以利于更好地放置，这很有帮助。
11. 使用塞尔丁格的技术将中央静脉线定位到右股骨静脉中。吸出所有端口，用盐水溶液冲洗它们。
12. 在左侧执行相同的程序，将塞尔丁格技术中的其他引入护套插入左股动脉（8 Fr）和股骨静脉（8 Fr）。
13. 将右动脉导引护套和中央静脉导管与两个传感器系统连接，用于测量侵入性流体动力学。将两个传感器置于心脏水平。
14. 将两个传感器的树道止动器打开到大气中，将系统校准为零。
    注:有必要避免系统中出现任何气泡和血迹，以生成合理的值。
15. 切换所有输液，以保持麻醉从周围静脉到中央静脉线。在恢复15分钟后，取基线值（心脏动力学、肺气测量和其他输出;见第3节）。
16. 启动心室颤动（见第4节）。

3. 脉冲轮廓心脏输出

1. 将透孔式热稀释导管插入右动脉导管护套。
   注:在临床医学中，热稀释导管由塞尔丁格的技术直接放置。但是，通过引入护套放置也是可行的。在建议的协议中，护套被放置在一个标准化的血管访问，以在不同实验的仪器中实现最大的灵活性。
2. 将导管与心脏监测系统的动脉导线连接。使用心脏监护器端口直接切换动脉传感器，并按照步骤 2.14 中所述重新校准。将心脏监测系统的静脉测量单元与左静脉引入器护套连接。
   注:必须尽可能分开连接静脉探头和动脉探头;否则，测量将受到干扰，因为将冷水注入静脉系统会影响动脉测量。关于PiCCO₂的更多详细信息已经提供了^之前16。
3. 打开心脏监测系统。确认正在测量新患者。输入大小和重量。
4. 将类别切换到成人。输入协议名称和 ID。单击"退出"。
5. 将喷射音量设置为 10 mL。
   注: 所选注射溶液的体积可以在软件中更改。较高的体积使测量值更加有效。为了避免任何血液润滑效应，为这个实验选择了一个小体积。
6. 输入中央静脉压力。
7. 打开三向停止孔到大气。
8. 单击零进行系统校准。单击"退出"。
9. 校准连续心脏输出测量。
   1. 单击TD（热稀释）。在10 mL注射器中制备温度为4°C的生理盐水溶液。单击"开始"。
   2. 快速、稳定地将10 mL的冷盐水溶液注射到静脉测量单元中。等待测量完成，系统请求重复。
   3. 重复上一步，直到完成三次测量。系统将计算所有参数的平均值。单击"退出"。
      注:校准完成后，测量将立即开始。虽然心肺复苏期间的心脏输出测量没有定期进行，但经过充分的校准^后，合理的结果已经能够得到^确认。

4. 心室颤动和机械复苏

1. 将除颤器贴片电极置于躯干的前后置位置。后电极应位于左中半胸上。
   注:使用剃须刀去除多余的头发和污垢，以促进最佳传导。
2. 将电极连接到除颤器并建立心电图。
3. 将猪固定在真空床垫内。放气床垫，以防止在心肺复苏过程中不必要的移动。控制四肢的固定。
4. 根据制造商的建议，将胸部压缩装置（此处，LUCAS-2）放在胸部周围和真空床垫下。将压力垫调整到中位位置的胸尾的下三分之一。
5. 打开胸部压缩装置（"电源"按钮），将压力垫降至皮肤水平。将压缩频率设置为 100/min（如果协议中未另有定义）。按"暂停"按钮准备压缩设备进行胸部压缩。
6. 通过 i.v. 护套将颤动/起搏导管插入左股骨静脉。
7. 用 1-2 mL 的空气充气导管袖口。缓慢地进一步推膨胀的袖口，直到它被放置在右中庭旁边（通常约 50 厘米的距离）。
8. 将导管电极连接到足够的示波器/功能发生器。根据所需值调整颤动参数（此处为频率在 50-200 Hz 之间的 13.8 V 电流）。
9. 打开发电机并监控心电图变化。缓慢向前移动导管，直到心律失常在心律失常中检测到。
   注意:防止导管末端的单独电极接触人体皮肤或彼此接触，以防止短路和可能危及生命的情况。
10. 仔细改变导管位置，直到检测到心室颤动。
    注:可能很难马上引起颤动。如果达到一个可以看到 ECG 效果的位置，则更改频率或反复打开和关闭发电机有时可能会有所帮助。
11. 确认心室颤动后，关闭发电机，放气气球，并取出颤动导管。根据需要，保持有或没有通风的颤动。
12. 通过按下压缩设备上的"播放"按钮启动机械胸部压缩。要中断胸部压缩，请按压缩设备上的"暂停"按钮。
13. 分析心电图模式。如果心室颤动持续，准备除颤。
    1. 在除颤器菜单中输入手动模式。将能量调节到 200 J 双相。
    2. 按"加载"按钮。等待，直到声学信号打开，以指示已准备好的电击值。启动电击。
       注意:只有有经验的用户才能处理除颤器和颤动导管。如果有任何材料有故障或磨损的迹象，则不应启动冲击。电击的起落必须始终清楚地向房间里的每个人宣布，而发起除颤的人有责任确保没有人在释放电击之前接触动物或担架。
       注:这里，使用基于指南的复苏方案（即2分钟的胸部压缩，心电图评估，休克，2分钟胸部压缩，肾上腺素管理等）。有关详细信息，请参阅准则⁴。
14. 在自发循环 （ROSC） 返回的情况下，停止胸部压缩，继续通风，并根据需要广泛应用监测。
    注:麻醉药物在给药期间可能或可能不会在心肺复苏期间中断，具体取决于协议。如果镇定停止，应在确认的ROSC后重新启动输注。
15. 建议采用目标导向的方法指导液体和儿茶酚胺管理以及标准化的呼吸和通风设置，以防止ROSC阶段的心肺恶化导致实验失败。

5. 实验结束和安乐死（就ROSC而言）

1. 将0.5毫克芬太尼注射到中央静脉线。等待 5 分钟， 将 200 mg 异丙酚注射到中央静脉线中。
2. 用40mmol氯化钾注射剂使动物安乐死。
3. 根据需要执行器官摘除/固定或分析。

结果

七头猪心脏骤停。四头猪在心肺复苏后自发循环的回归（57%）均值为 3 × 1 双相颤化。在整个实验中，健康且充分麻醉的猪应保持苏皮状态，没有颤抖和激动的迹象。平均动脉血压不应降到50毫米汞柱以下，然后开始颤动^18。为了获得最佳结果，可以进行血气分析，并对所有值（包括温度）进行标准化。

如果?...

讨论

关于猪模型麻醉的一些主要技术问题，我们小组^13，14已经描述了。这些措施包括严格避免动物的压力和不必要的疼痛，在气道管理中可能出现的解剖问题，以及具体的人员要求^19。

此外，超声导管插入的好处以前已经强调，并且仍然是在仪器仪表期间防止血管损伤的可取方法。然而，只有经过专业培训的用户才能...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
1 M- Kaliumchlorid-Lösung 7,46% 20ml	Fresenius, Kabi Deutschland GmbH		potassium chloride
Arterenol 1mg/ml 25 ml	Sanofi- Aventis, Seutschland GmbH		norepinephrine
Atracurium Hikma 50mg/5ml	Hikma Pharma GmbH, Martinsried		atracurium
BD Discardit II Spritze 2,5,10,20 ml	Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain		syringe
BD Luer Connecta	Becton Dickinson Infusion Therapy AB Helsingborg, Schweden		3-way-stopcock
BD Microlance 3 20 G	Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain		canula
CorPatch Easy Electrodes	CorPuls, Kaufering, Germany		defibrillator electrodes
Corpuls 3	Corpuls, Kaufering, Germany		defibrillator
Datex Ohmeda S5	GE Healthcare Finland Oy, Helsinki, Finland		hemodynamic monitor
Engström Carestation	GE Heathcare, Madison USA		ventilator
Fentanyl-Janssen 0,05mg/ml	Janssen-Cilag GmbH, Neuss		fentanyl
Führungsstab, Durchmesser 4.3	Rüsch		endotracheal tube introducer
Incetomat-line 150 cm	Fresenius, Kabi Deutschland GmbH		perfusorline
Ketamin-Hameln 50mg/ml	Hameln Pharmaceuticals GmbH		ketamine
laryngoscope	Rüsch		laryngoscope
logicath 7 Fr 3-lumen 30cm lang	Smith- Medical Deutschland GmbH		central venous catheter
LUCAS-2	Physio-Control/Stryker, Redmond, WA, USA		chest compression device
Masimo Radical 7	Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 USA		periphereal oxygen saturation
Neofox Oxygen sensor 300 micron fiber	Ocean optics Largo, FL USA		ultrafast pO2-measurements
Ölsäure reinst Ph. Eur NF C18H34O2 M0282,47g/mol Dichte 0,9	Applichem GmbH Darmstadt, Deutschland		oleic acid
Original Perfusor syringe 50ml Luer Lock	B.Braun Melsungen AG, Germany		perfusorsyringe
Osypka pace, 110 cm	Osypka Medical GmbH, Rheinfelden-Herten, Germany		Pacing/fibrillation catheter
PA-Katheter Swan Ganz 7,5 Fr 110cm	Edwards Lifesciences LLC, Irvine CA, USA		PAC
Percutaneous sheath introducer set 8,5 und 9 Fr, 10 cm with integral haemostasis valve/sideport	Arrow international inc. Reading, PA, USA		introducer sheath
Perfusor FM Braun	B.Braun Melsungen AG, Germany		syringe pump
Propofol 2% 20mg/ml (50ml flasks)	Fresenius, Kabi Deutschland GmbH		propofol
Radifocus Introducer II, 5-8 Fr	Terumo Corporation Tokio, Japan		introducer sheath
Rüschelit Super Safety Clear >ID 6/ 6,5 /7,0 mm	Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia		endotracheal tube
Seldinger Nadel mit Fixierflügel	Smith- Medical Deutschland GmbH		seldinger canula
Sonosite Micromaxx Ultrasoundsystem	Sonosite Bothell, WA, USA		ultrasound
Stainless Macintosh Größe 4	Welsch Allyn69604		blade for laryngoscope
Stresnil 40mg/ml	Lilly Deutschland GmbH, Abteilung Elanco Animal Health		azaperone
Vasofix Safety 22G-16G	B.Braun Melsungen AG, Germany		venous catheter
Voltcraft Model 8202	Voltcraft, Hirschau, Germany		oscilloscope/function generator