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Method Article
이 프로토콜은 진혈성 돼지/새끼 돼지의 중심 정맥에 결정체를 지속적으로 투여하는 것이 어떻게 급성 부피 과부하의 생리학적 영향을 적절하게 조사할 수 있는지 보여줍니다.
이 프로토콜은 성체 요크셔 돼지 및 새끼 돼지에 대한 급성 부피 과부하 돼지 모델을 설명합니다. 두 돼지 연령 모두 전신 마취, 기관 내 삽관 및 기계 환기를 받습니다. 중심 정맥 카테터와 동맥 카테터는 각각 외경정맥과 경동맥에 외과적 절개를 통해 배치됩니다. 폐동맥 카테터는 중심 정맥 카테터의 도입기 덮개를 통해 배치됩니다. 그런 다음 PlasmaLyte 결정질 용액을 성체 돼지의 경우 100mL/분의 속도로 투여하고 새끼 돼지의 경우 10분 동안 20mL/kg 볼루스로 투여합니다. 고혈량혈증은 심박량이 15% 감소하거나 성체 돼지의 경우 5L, 새끼 돼지의 경우 500mL에서 발생합니다. 심박수, 호흡수, 호기말 이산화탄소, 산소 포화 헤모글로빈 분율, 동맥 혈압, 중심 정맥압, 폐동맥 압력, 폐 모세관 쐐기 압력, 부분 동맥 산소 압력, 젖산, pH, 염기 과잉 및 산소 포화 헤모글로빈의 폐동맥 분율과 같은 혈류역학적 데이터가 실험 중에 모니터링됩니다. 이 모델로 관찰된 예비 데이터는 성체 돼지에서 중심 혈역학적 매개변수와 급성 부피 과부하 사이의 통계적으로 유의미한 변화와 강력한 선형 회귀를 보여주었습니다. 폐 모세관 쐐기압만이 선형 회귀와 자돈의 급성 부피 과부하에 대한 통계적 유의성을 모두 보여주었습니다. 이러한 모델은 과학자들이 급성 부피 과부하를 이해하고 예방하기 위해 연령에 적합한 치료 및 모니터링 전략을 발견하는 데 도움이 될 수 있습니다.
급성 체적 과부하는 체액량의 갑작스럽고 과도한 증가를 특징으로 하는 상태로, 포괄적인 연구가 필요한 중요한 의학적 문제입니다1. 종종 공격적이거나 부적절한 수액 소생술, 수혈 및 심부전 및 신부전과 같은 동반 질환과 관련이 있습니다. 이는 심각한 이환율과 사망 가능성 증가로 이어질 수 있다 1,2,3. 임상적 중요성에도 불구하고, 급성 부피 과부하의 병태생리학은 잘 이해되지 않고 있다 3,4. 또한 구체적인 진단 기준과 효과적인 모니터링 전략이 없다는 점은 엄격한 과학적 조사의 필요성을 더욱 강조합니다. 급성 부피 과부하를 연구하는 것은 환자 결과를 개선할 뿐만 아니라 인간 생리학에 대한 이해를 발전시키는 데에도 중요합니다. 신체의 유체 항상성 메커니즘과 극도의 스트레스에 대한 반응을 탐구할 수 있는 독특한 기회를 제공합니다1. 자유적 수액 소생술을 예방하고 보다 목표 지향적인 소생술을 촉진하기 위한 목표 지향 수액 요법(GDFT)을 조사한 연구는 수술 전후 환경과 패혈증에서 이환율과 사망률이 개선되었음을 입증했다 1,3,4. 이 연구에서는 중심 정맥압 측정이 가능한 중심 정맥 카테터, ScVO2, 동맥 라인 젖산 측정, 경식도 도플러를 통한 뇌졸중 부피/심박출량 측정, 리튬 희석 심박출량, 동맥 맥박 윤곽 분석, 흉부 전기 생체 임피던스 및 경폐 열희석 1,3,4,5를 포함한 다양한 장치를 사용하여 부피 상태를 모니터링했습니다. 부피 상태를 평가하는 데 사용되는 여러 접근법은 각각 정확성과 유용성에 제한이 있지만, 혈관 내 부피 평가를 향상시킴으로써 GDFT를 크게 개선할 여지가 있음을 시사합니다 3,4.
돼지 모델은 인간의 심혈관 생리학 연구에서 특히 가치 있는 도구로 부상했다6. 심장 크기, 관상 동맥 해부학 및 혈류역학적 매개변수와 같은 돼지와 인간의 심혈관계 간의 해부학적, 생리학적 유사성은 돼지를 중개 연구에 이상적인 모델로 만듭니다6. 또한, 돼지는 인간과 유사한 부피 과부하에 대한 반응을 나타내어 급성 부피 과부하의 병태 생리학 및 다양한 치료 개입의 효과를 연구하기 위한 훌륭한 모델이 됩니다 7,8. 또한 돼지 모델을 사용하면 실시간 혈류역학 측정 및 조직 샘플과 같은 고품질의 상세한 데이터 포인트를 수집할 수 있는데, 이는 인간 연구에서는 얻을 수 없는 경우가 많습니다7. 이러한 데이터 포인트의 우월성은 급성 볼륨 과부하에 대한 보다 포괄적인 이해를 제공하며, 이는 궁극적으로 보다 효과적인 모니터링 및 예방 전략 개발에 기여할 수 있습니다.
급성 부피 과부하를 연구하는 데 자돈 모델을 사용하는 것은 특히 이 분야의 소아과 연구가 부족하다는 점을 감안할 때 매우 중요합니다. 인간 유아와 생리학적, 발달적 유사성을 가진 새끼 돼지는 성인 새끼 돼지와 마찬가지로 소아 인구를 이해하는 데 매우 귀중한 모델을 제공합니다 9,10,11. 소아 환자에서 선천성 심장 질환 또는 집중 치료 중재와 관련된 질환과 같은 부피 과부하 상태의 높은 발병률에도 불구하고, 이 분야에 대한 연구는 특히 인간 유아를 정확하게 대표하는 동물 모델에 관해서는 현저히 제한되어 왔다 5,12,13. 자돈 모델을 활용하면 이러한 격차를 해소하는 데 도움이 될 수 있으며, 급성 부피 과부하의 소아 특이적 병태생리학과 잠재적 치료 전략의 효능에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다 7,11.
이 원고는 성체 및 소아 돼지의 외부 경정맥에 결정질 용액을 직접 지속적으로 주입하여 급성 부피 과부하를 유발하고 부피 상태 모니터링에 사용되는 공통 말초 및 중앙 데이터 포인트에 대한 이러한 부피 변화의 혈역학적 효과를 연구하는 방법을 설명합니다. 이 개요된 방법은 미래의 과학자들이 급성 부피 과부하의 근본적인 병태생리학적 메커니즘을 조사하고 잠재적으로 우수한 모니터링 방식과 혁신을 평가하는 데 도움이 되는 귀중한 도구 역할을 할 것입니다.
연구 프로토콜은 Vanderbilt University Institutional Animal Care and Use Committee(프로토콜 M1800176-00)의 승인을 받았으며 National Institute of Health Guidelines for the Care and Use of Laboratory Animals를 엄격하게 준수했습니다. 이 실험에는 약 40-45kg 및 4-10kg의 수컷 및 암컷 요크셔 돼지 및 새끼 돼지가 사용됩니다. 현재의 접근법은 주문한 돼지의 기존 의학적 상태에 대한 스크리닝을 포함하지 않습니다. 이러한 관행이 원하는 결과에 잠재적으로 영향을 미치거나 모호하게 할 수 있음을 인정하면 공급업체의 정보에 따라 그러한 간섭의 가능성이 낮다는 점에 유의해야 합니다. 제한 사항은 절차의 고유한 측면으로 인정되고 수락됩니다.
1. 마취 및 환기
2. 캐뉼레이션 및 모니터링 장치 배치
3. 볼륨 관리
4. 성체 돼지와 새끼 돼지 모두에 대한 안락사
성체 돼지 모델에 대한 선형 회귀 분석 후 예비 대표 파일럿 데이터는 처음 8마리의 돼지에서 부피 투여에 대한 선형성을 보여주었습니다(그림 2). 이 실험에서 다른 많은 데이터 포인트와 2.5L를 초과하는 부피가 측정되었지만, 이 데이터는 현재까지의 분석을 나타냅니다. 부피 평가에 가장 많이 사용되는 두 가지 활력 징후인 HR(R2=0.15) 및 MAP(...
이 프로토콜에는 두 가지 중요한 단계가 있습니다. 첫째, 적절한 캐뉼레이션을 얻고 혈류역학/부피 모니터링의 위치를 보장하기 위해 시간을 할애하는 것이 필수적입니다. 성체 및 새끼 돼지 모델 모두에서 필요한 혈관을 적절하게 캐뉼레이션하고 필요한 카테터를 도입하기 위해 외과적 절단이 필요합니다. 경피적 초음파 유도 접근법은 돼지와 자돈에서 볼 수 있는 작은...
이 보고서의 주제와 관련된 공개는 없습니다. Kyle Hocking 박사는 VoluMetrix의 창립자, CEO 겸 사장이며 Vanderbilt University에 배정되어 VoluMetrix에 라이선스를 부여한 정맥 파형 분석 분야의 지적 재산권 발명가입니다. Colleen Brophy, MD는 VoluMetrix의 창립자이자 CIO이며 Vanderbilt에 할당되고 VoluMetrix에 라이선스를 부여받은 정맥 파형 분석 분야의 지적 재산권 발명가입니다. Bret Alvis, MD, CMO는 Vanderbilt에 할당되고 VoluMetrix에 라이선스를 부여받은 정맥 파형 분석 분야의 지적 재산권 발명가이며 VoluMetrix의 COO와 결혼했습니다. 나머지 저자는 보고할 공개가 없습니다.
저자는 José A. Diaz 박사, Jamie Adcock, Mary Susan Fultz 박사와 Vanderbilt University Medical Center의 S.R. Light Laboratory에게 도움과 지원을 아끼지 않았습니다. 이 연구에 도움을 준 John Poland와 Vanderbilt University Medical Center의 관류 전문의 및 학생들에게 또 다른 특별한 감사를 드립니다. 이 연구는 미국 국립보건원(National Institutes of Health, BA; R01HL148244). 내용은 전적으로 저자의 책임이며 반드시 National Institutes of Health의 공식 견해를 나타내는 것은 아닙니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1% Isoflurane | Primal, Boston, MA, USA | 26675-46-7 | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/792632?gclid=Cj0KCQjw9fqnBhDSARIsAHl cQYS_W-q6tS2s6LQw2Qn7Roa3TGIpTLPf5 2351vrhgp44foEcRozPqtYaAtvfEAL w_wcB |
Arterial Catheter | Merit Medical, South Jordan, UT, USA | MAK401 | MAK Mini Access Kit 4F |
Arterial Catheter | Cook Medical, Bloomington, IN, USA | C-PMS-300-RA/G01908 | Radial Artery Catheter Set 3.0Fr./5cm |
Blood Pressure Amp | AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA | FE117 | https://www.adinstruments.com/products/bp-blood-pressure-amp |
Central Venous Catheter Introducer | Arrow International Inc, Reading, PA, USA | AK-09800 | 8.5 Fr. x 4" (10 cm) Arrow-Flex |
Central Venous Catheter-Introducer | Arrow International | CP-07611-P | Super Arrow-Flex Percutaneous Sheath Introducer Kit 6Fr./7.5cm |
Disposable BP Transducers | AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA | MLT0670 | https://www.adinstruments.com/products/disposable-bp-transducers |
Kendall 930 FoamElectrodes | Covidien, Mansfield, MA, USA | 22935 | https://www.cardinalhealth.com/en/product-solutions/medical/patient-monitoring/electrocardiography/monitoring-ecg-electrodes/radiolucent-electrodes/kendall-930-series-radiolucent-foam-electrodes.html |
LabChart 8 software | AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA | N/A | https://www.adinstruments.com/products/labchart |
Peripheral IV Catheter Angiocath 18-24 Gauge 1.16 inch | McKesson, Irving, TX, USA | 329830 | https://mms.mckesson.com/product/329830/Becton-Dickinson-381144 |
PlamaLyte Crystilloid Solution | Baxter International, Deerfield, IL USA | 2B2544X | https://www.ciamedical.com/baxter-2b2544x-each-solution-plasma-lyte-a-inj-ph-7-4-1000ml |
PowerLab | ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA | N/A | https://www.adinstruments.com/products/powerlab/c?creative=532995768429&keyword= powerlab&matchtype=e&network= g&device=c&gclid=CjwKCAjwysipB hBXEiwApJOcu-ulfO0bfCc-j6B7PpO kOAGur8IZ4SWNkhNZ7mORGstO vKON6plWLxoCigsQAvD_BwE |
Pulmonary Artery Catheter | Edwards Life Sciences, Irvine, CA, USA | TS105F5 | True Size Thermodilution Catheter 24cm Proximal Port- Swan Ganz |
Pulmonary Artery Catheter (7F) | Edwards Life Sciences, Irvine, CA, USA | 131F7 | Swan Ganz 7F x 110cm |
Telazol (Tiletamine HCl and Zolazepam HCl), Injectable Solution, 5 mL | Patterson Veterinary, Loveland, CO 80538 | 07-801-4969 | https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078014969?omni=telazol |
Terumo Sarns 8000 Roller Pump | Terumo Cardiovascular, Ann Arbor, MI, USA | 16402 | https://aamedicalstore.com/products/terumo-sarns%E2%84%A2-8000-roller-pump |
Xylazine HCl 100 mg/mL, Injectable Solution, 50 mL | Patterson Veterinary, Loveland, CO 80538 | 07-894-5244 | https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078945244 |
Yorkshire Adult Pigs | Oak Hill Genetics, Ewing, IL, USA | N/A | Yorkshire/Landrace 81-100lbs |
Yorkshire Piglets | Oak Hill Genetics | N/A | Female "piglet", specify age 5 weeks with a correlating healthy weight range (approximately 10-20lbs.) |
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