A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
This article describes a rat model of electrically-induced ventricular fibrillation and resuscitation by chest compression, ventilation, and delivery of electrical shocks that simulates an episode of sudden cardiac arrest and conventional cardiopulmonary resuscitation. The model enables gathering insights on the pathophysiology of cardiac arrest and exploration of new resuscitation strategies.
A rat model of electrically-induced ventricular fibrillation followed by cardiac resuscitation using a closed chest technique that incorporates the basic components of cardiopulmonary resuscitation in humans is herein described. The model was developed in 1988 and has been used in approximately 70 peer-reviewed publications examining a myriad of resuscitation aspects including its physiology and pathophysiology, determinants of resuscitability, pharmacologic interventions, and even the effects of cell therapies. The model featured in this presentation includes: (1) vascular catheterization to measure aortic and right atrial pressures, to measure cardiac output by thermodilution, and to electrically induce ventricular fibrillation; and (2) tracheal intubation for positive pressure ventilation with oxygen enriched gas and assessment of the end-tidal CO2. A typical sequence of intervention entails: (1) electrical induction of ventricular fibrillation, (2) chest compression using a mechanical piston device concomitantly with positive pressure ventilation delivering oxygen-enriched gas, (3) electrical shocks to terminate ventricular fibrillation and reestablish cardiac activity, (4) assessment of post-resuscitation hemodynamic and metabolic function, and (5) assessment of survival and recovery of organ function. A robust inventory of measurements is available that includes – but is not limited to – hemodynamic, metabolic, and tissue measurements. The model has been highly effective in developing new resuscitation concepts and examining novel therapeutic interventions before their testing in larger and translationally more relevant animal models of cardiac arrest and resuscitation.
קרוב ל360,000 אנשים בארצות הברית 1 ועוד רב ברחבי העולם סובל 2 פרק של דום לב פתאומי מדי שנה. ניסיונות להשיב את החיים דורשים לא רק שפעילות הלב יתחדש אבל נזק שלאיברים חיוניים למנוע, למזער, או הפוכה. טכניקות החייאה הנוכחיות להניב שיעור החייאה ראשוני של כ -30%; עם זאת, הישרדות לשחרור מבית חולים היא רק 5% 1. תפקוד לקוי של שריר לב, הפרעות בתפקוד נוירולוגים, דלקות מערכתיות, מחלות intercurrent, או שילוב של כל אלה המתרחשים בחשבון שלאחר החייאה-לחלק הגדול מהחולים שימותו למרות תשואה הראשונית של מחזור דם. לפיכך, יש צורך בהבנה טוב יותר של גישות הפתופיזיולוגיה והחייאה הבסיסיות רומן בדחיפות כדי להגדיל את שיעור ההחייאה ראשונית והישרדות שלאחר מכן עם תפקוד איבר שלם.
מצב בעלי חייםls של דום לב לשחק תפקיד קריטי בהתפתחות של טיפולי החייאה חדשים על ידי מתן תובנות על הפתופיזיולוגיה של מעצר והחייאת לב ומציע אמצעים מעשיים להמשיג ולבדוק התערבויות חדשות לפני שהם יכולים להיבחן בבני האדם 3. מודל העכברים של החייאת חזה סגור (CPR) שתואר כאן יש תפקיד חשוב. המודל פותח בשנת 1988 על ידי איירין פון Planta - עמית מחקר בזמן - ומשתפי הפעולה שלה 4 במעבדה של פרופ 'מקס מאוחר הארי וייל MD, Ph.D. באוניברסיטה למדעי בריאות (שם אוניברסיטת פרנקלין רוזלינד של רפואה ומדע בשנת 2004) וכבר בשימוש נרחב בתחום ההחייאה בעיקר על ידי עמיתיו של פרופ 'וייל והחניכים שלהם.
מודל המדמה אירוע של דום לב פתאומי עם החייאה ניסתה על ידי טכניקות החייאה קונבנציונליות ובכך כולל לגייס אתיון של פרפור חדרים (VF) על ידי אספקת זרם חשמלי לendocardium החדר ממני ומתן ההחייאה חזה סגור על ידי מכשיר בוכנה מונע פניאומטית תוך אספקה במקביל אוורור לחץ חיובי עם גז מועשר בחמצן. סיום VF מושגת על ידי משלוח transthoracic של מכות חשמל. מודל החולדה יוצר איזון בין המודלים שפותחו בבעלי חיים גדולים (למשל, חזירים) ומודלים שפותחו בבעלי חיים קטנים יותר (למשל, עכברים) המאפשר בדיקה של מושגי מחקר חדשים באופן טוב-תקני, לשחזור, ויעיל עם גישה לחזקה המלאי של מדידות רלוונטיות. המודל שימושי במיוחד במחקר כדי לחקור רעיונות חדשים ולבחון את ההשפעות של ערפלנים לפני ביצוע מחקרים במודלים של בעלי חיים גדולים יותר שהם יקרים יותר, אבל השפעת translational יותר בשלבים מוקדמים.
חיפוש Medline לכל מאמרי ביקורת עמיתי דיווח כמודל החולדה imilar יש VF כמנגנון של דום לב וצורה כלשהי של החייאת חזה סגורה חשף כולל של 69 מחקרים מקוריים נוספים תוך שימוש במודל מאז שפורסם לראשונה בשנת 1988 4. תחומי המחקר כוללים היבטי pathophysiological של החייאה 5-17, גורמים המשפיעים על תוצאות 18-30, את התפקיד של התערבויות תרופתיות בחינת סוכני vasopressor 31-43, סוכני חיץ 44, סוכנים האינוטרופית 45, סוכנים במטרה שריר לב או הגנה מוחית 46-70, וגם את ההשפעות של תאי גזע mesenchymal 71-73.
המודל והפרוטוקול מתואר במאמר זה נמצא בשימוש במכון ההחייאה. ובכל זאת, יש הזדמנויות מרובות ל" אישית "המודל המבוסס על היכולות הזמינות לחוקרים בודדים והמטרות של המחקרים.
הערה: הפרוטוקול אושר על ידי ועדת הטיפול ושימוש בבעלי חיים המוסדיים באוניברסיטת פרנקלין רוזלינד לרפואה ומדע. כל הנהלים בהתאם למדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה שפורסמו על ידי המועצה הלאומית למחקר.
1. התקנה ניסיונית והרדמה
2. Cannulations כלי הדם
2.1) משמאל עורק הירך לקידום קטטר התרמי T-הסוג לתוך אב העורקים החזי יורדים
2.2) משמאל וריד הירך לקידום קטטר PE25 לעלייה הימנית
2.3) עורק הירך ימין לקידום קטטר PE25 לתוך אב העורקים החזי יורדים
2.4) וריד הצוואר חיצוני ימין לקידום צנתר ורידי הילדים פוליאוריטן 3F לעלייה ימנית
3. הקנים אינטובציה
3.1) חשיפת קנה נשימה
3.2) אינטובציה לקנה הנשימה
5. פרוטוקול ניסויי
5.1) אינדוקציה של פרפור חדרים (VF)
5.2) לחיצות חזה ואוורור לחץ חיובי
הערה: מדחס החזה מובלט בפרסום זה הוא מכשיר בוכנה מחוייט מונע פניאומטית ובקרה אלקטרונית. המאוורר הוא מכשיר זמין באופן מסחרי.
5.3 דפיברילציה)
5.4) Post-החייאה
מודל העכברים שתואר כאן היה בשימוש לאחרונה כדי להשוות את ההשפעות של שני מעכבים של איזופורם נתרן-מימן sarcolemmal מחליף 1 (nhe-1) על תפקוד שריר לב וhemodynamic במהלך דחיסת חזה ופוסט-החייאה 61. דווח בעבר כי nhe-1 מעכבים להחליש פגיעת reperfusion שריר לב על ידי הגבלת cytosolic מושרה נתרן וסידן ע...
צעדים קריטיים בפרוטוקול
ישנם צעדים קריטיים בפרוטוקול. כאשר שולטים, ההכנה והפרוטוקול פעלו כמתואר להלן באופן תמציתי. ההכנה כירורגית היא מהירה, קידום צנתרים במהירות דרך חתכים קטנים מפעילה עווית מינימאלית או ללא כלי ומיצוב הטי...
The authors have nothing to disclose.
The authors would like to acknowledge Dr. Wanchun Tang MD, MCCM, FCCP, FAHA and Jena Cahoon of the Weil Institute of Critical Care Medicine in Rancho Mirage, CA. for their contributions to the resuscitation protocol outline and for having helped train the rodent surgeon (LL). The preparation of this article was in part supported by a gift in memory of US Navy Retired SKC Robert W. Ply by Ms. Monica Ply for research in heart disease and Parkinson’s disease and by a discretionary fund from the Department of Medicine at Rosalind Franklin University of Medicine and Science.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Sodium pentobarbital | Sigma Aldrich | P3761 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/p3761?lang=en®ion=US |
Rectal thermistor | BIOPAC Systems, INC | TSD202A | http://www.biopac.com/fast-response-thermistor |
Needle electrode biopolar concentric 25 mm TP | BIOPAC Systems, INC | EL451 | http://www.biopac.com/needle-electrode-concentric-25mm |
PE25 polyethylene tubing | Solomon Scientific | BPE-T25 | http://www.solsci.com/products/polyethylene-pe-tubing |
26GA female luer stub adapter | Access Technologies | LSA-26 | http://www.norfolkaccess.com/needles.html |
Stopcocks with luer connections; 3-way; male lock, non-sterile | Cole-Parmer | UX-30600-02 | http://www.coleparmer.com/Product/Large_bore_3_way _male_lock_stopcocks _10_pack_Non_sterile/EW-30600-23 |
TruWave disposable pressure transducer | Edwards Lifesciences | PX600I | http://www.edwards.com/products/pressuremonitoring/Pages/truwavemodels.aspx?truwave=1 |
Type-T thermocouple | Physitemp Instruments | IT-18 | http://www.physitemp.com/products/probesandwire/flexprobes.html |
Central venous pediatric catheter | Cook Medical | C-PUM-301J | https://www.cookmedical.com/product/-/catalog/display?ds=cc_pum1lp_webds |
Abbocath-T subclavian I.V. catheter (14g x 5 1/2") | Hospira | 453527 | http://www.hospira.com/products_and_services/iv_sets/045350427 |
Novametrix Medical Systems, Infrared CO2 monitor | Soma Technology, Inc. | 7100 CO2SMO | http://www.somatechnology.com/MedicalProducts/novametrix_respironics_co2smo_ 7100.asp |
Harvard Model 683 small animal ventilator | Harvard Apparatus | 555282 | http://www.harvardapparatus.com/webapp/wcs/stores/servlet/haisku2_10001_11051_44453_-1_ HAI_ProductDetail_N_37322_37323 |
Double-flexible tipped wire guides | Cook Medical | C-DOC-15-40-0-2 | https://www.cookmedical.com/product/-/catalog/display?ds=cc_doc_webds |
High accuracy AC LVDT displacement sensor | Omega Engineering | LD320-25 | http://www.omega.com/pptst/LD320.html |
HeartStart XL defibrillator/monitor | Phillips Medical Systems | M4735A | http://www.healthcare.philips.com/main/products/resuscitation/products/xl/ |
Graefe micro dissection forceps 4 inches | Roboz | RS-5135 | http://shopping.roboz.com/Surgical-Instrument-Online-Shopping?search=RS-5135 |
Graefe micro dissection forceps 4 inches with teeth | Roboz | RS-5157 | http://shopping.roboz.com/Surgical-Instrument-Online-Shopping?search=RS-5157 |
Extra fine micro dissection scissors 4 inches | Roboz | RS-5882 | http://shopping.roboz.com/micro-scissors-micro-forceps-groups/micro-dissecting-scissors/Micro-Dissecting-Scissors-4-Straight-Sharp-Sharp |
Heiss tissue retractor | Fine Science Tools | 17011-10 | http://www.finescience.com/Special-Pages/Products.aspx?ProductId=321&CategoryId=134& lang=en-US |
Crile curve tip hemostats | Fine Science Tools | 13005-14 | http://www.finescience.com/Special-Pages/Products.aspx?ProductId=372 |
Visistat skin stapler | Teleflex Incorporated | 528135 | http://www.teleflexsurgicalcatalog.com/weck/products/9936 |
Braided silk suture, 3-0 | Harvard Apparatus | 517706 | http://www.harvardapparatus.com/webapp/wcs/stores/servlet/haisku2_10001_11051_43051_-1_ HAI_ProductDetail_N_37916_37936 |
Betadine solution | Butler Schein | 3660 | https://www.henryscheinvet.com/ |
Sterile saline, 250 ml bags | Fisher | 50-700-069 | http://www.fishersci.com/ecomm/servlet/itemdetail?catnum=50700069&storeId=10652 |
Heparin sodium injection, USP | Fresenius Kabi | 504201 | http://fkusa-products-catalog.com/files/assets/basic-html/page25.html |
Loxicom (meloxicam) | Butler Schein | 045-321 | https://www.henryscheinvet.com/ |
Thermodilution cardiac output computer for small animals | N/A | N/A | Custom-developed at the Resuscitation Institute using National Instruments hardware and LabVIEW software |
Analog-to-digital data acquisition and analysis system | N/A | N/A | Custom-developed at the Resuscitation Institute using National Instruments hardware and LabVIEW software |
Pneumatically-driven and electronically controlled piston device for chest compression in small animals | N/A | N/A | Custom-developed at the Weil Institute of Critical Care Medicine |
60 Hz alternating current generator | N/A | N/A | Custom-developed at the Weil Institute of Critical Care Medicine |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved