Ekstrakorporeal Membran Oksijenasyonunun Koagülasyon Sistemi Üzerine Etkileri

Özet

Koyunlarda uzun süreli uyanık ekstrakorporeal membran oksijenasyonu (ECMO) modeli oluşturmak için bir protokol sunuyoruz. ECMO modeli sırasında pıhtılaşma sisteminin yönetimine ve değerlendirilmesine özel önem verilmektedir.

Özet

Bu çalışmada uzun süreli uyanık ekstrakorporeal membran oksijenasyonunun (ECMO) koagülasyon sistemi üzerindeki etkilerinin bir koyun modelinde araştırılması amaçlanmıştır. Çalışmaya her grupta 5 koyun olmak üzere toplam on sağlıklı koyun dahil edildi. Veno-arteriyel ECMO (V-A ECMO) grubunda sağ karotis arter ve sağ eksternal juguler vende kanülasyon yapıldı. Veno-venöz ECMO (V-V ECMO) grubunda, sağ eksternal juguler ven içine yerleştirmek için çift lümenli bir kateter kullanıldı. ECMO'ya başlandıktan sonra koyunlar anesteziden kurtarıldı ve 7 gün boyunca uyanık kaldı. Hedef aktif pıhtılaşma süresi (ACT) hedefi 220-250 s olarak belirlendi. Her iki grupta da, gerçek ACT 250 s civarında dalgalandı ve heparin dozu yavaş yavaş arttı ve deneylerin sonunda neredeyse 60 IU / kg / dk'ya ulaştı. Ayrıca, aktive edilmiş parsiyel tromboplastin zamanı (APTT) ve trombin zamanı (TT) değerleri, aynı dozlarda heparin almasına rağmen, V-A ECMO grubunda V-V ECMO grubuna göre anlamlı olarak daha yüksekti. Laboratuvar test sonuçları normal ve makul bir aralıkta dalgalanmasına rağmen, çalışmanın sonunda her iki grupta da böbreklerde enfarktüs odakları gözlendi.

Giriş

Ekstrakorporeal membran oksijenasyonu (ECMO), ağır hastalar için kardiyopulmoner destek sağlayarak hayat kurtarıcı bir müdahale görevi görür. İki ana forma ayrılır: veno-arteriyel ECMO (V-A ECMO) ve veno-venöz ECMO (V-V ECMO^)1,2. V-A ECMO dolaşım yetmezliği yaşayan hastalar için kullanılırken, V-V ECMO solunum yetmezliği olan ancak ciddi kardiyovasküler disfonksiyonu olmayanlar için tercih edilir ^3,4.

Tromboz ve kanama ECMO hastalarında sık görülen komplikasyonlardır⁵. ECMO devresi kanı yapay yüzeylere maruz bırakarak karmaşık pıhtılaşma tepkilerini başlatır⁶. Bu süreçler endotel hasarına ve mikrosirkülasyon bozukluklarına yol açarak hayati organlarda daha sonra işlev bozukluğuna neden olabilir ^7,8. Sonuç olarak, ECMO hastaları için etkili sistemik antikoagülan tedavinin hayati önem taşıdığı düşünülmektedir. Buna rağmen, ECMO ile ilgili çeşitli klinik ortamlarda antikoagülasyon stratejilerine rehberlik edecek kanıt eksikliği devam etmektedir.

İstikrarlı bir ECMO hayvan modelinin oluşturulması, ECMO'nun vücut üzerindeki etkisine dair içgörüler sağlayabilir ve ECMO yönetim stratejilerinin optimizasyonuna, ECMO ile ilişkili komplikasyonların azaltılmasına ve klinik uygulamada hasta sonuçlarının iyileştirilmesine önemli ölçüde katkıda bulunabilir. Koyun ve domuz gibi büyük hayvanlar, insanlarınkine çok benzeyen fizyolojik parametreleri nedeniyle ECMO modellerinin oluşturulmasında birincil seçeneklerdir ^9,10. Bununla birlikte, önceki büyük hayvan ECMO modellerinin bakım süresi 24 saatten azdı, bu da ECMO'nun pıhtılaşma sistemi¹¹ üzerindeki etkisini kapsamlı bir şekilde değerlendirmeyi zorlaştırıyordu. Bu nedenle, ECMO'nun patofizyolojik mekanizmalarını kapsamlı bir şekilde araştırmak için uzun vadeli ECMO büyük hayvan modellerinin oluşturulmasına ihtiyaç vardır. ECMO'nun pıhtılaşma sistemi üzerindeki etkilerini araştırmak için uzun vadeli büyük hayvan modellerinin kullanılması, klinik uygulama için daha sağlam kanıtlar sağlayabilir.

Bu çalışmanın amacı, sağlıklı koyunlarda uzun süreli (7 gün) uyanık V-A ve V-V ECMO modeli oluşturmaktır. Tüm model oluşturma ve değerlendirmenin merkezi odak noktası antikoagülasyonun yönetimidir.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protokol

Bu deneysel protokol, Fuwai Hastanesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi'nden (no. 0101-2-20-HX(X)) onay almıştır. Tüm prosedürler, Ulusal Sağlık Enstitüleri'nin Laboratuvar Hayvanlarının Kullanımı ve Bakımı Kılavuzu'nda belirtilen yönergelere uygun kalmıştır. Deney, Fuwai Hastanesi Hayvan Deney Merkezi, Kardiyovasküler İmplant Malzemeleri için Klinik Öncesi Araştırma ve Değerlendirme Pekin Anahtar Laboratuvarı'nda gerçekleştirildi (kayıt no. CNAS LA0009). Çalışmada Fuwai Hastanesi Hayvan Deney Merkezi'nde gerekli karantina standartlarını karşılayan sağlıklı koyunlar kullanıldı. Ayrıca, bu araştırma Hayvan Araştırmaları: İn Vivo Deneylerin Raporlanması yönergelerini takip etti. Ağırlık aralığı 50-65 kg ve yaş aralığı 12-24 ay olan erkek Küçük Kuyruklu Han koyunları (bkz. Malzeme Tablosu), ameliyattan en az bir hafta önce yiyecek ve suya ücretsiz erişimi olan belirli bir patojen içermeyen ortamda barındırıldı. Koyunlar rastgele olarak, her biri 5 bireyden oluşan iki gruba ayrıldı: Veno-Arteriyel ECMO (V-A ECMO) grubu ve Veno-Venöz ECMO (V-V ECMO) grubu. Sağlıklı koyunların seçimi, ECMO desteğinin organizma üzerindeki etkilerinin kesin olarak değerlendirilmesi gerekliliği ile haklı çıkarıldı. Çalışmada kullanılan ekipman ve reaktifler Malzeme Tablosunda listelenmiştir.

1. Hayvan hazırlama

1. Cerrahi işlemden önce, sağlıklı yetişkin koyunları 48 saat oruç tutun ve 12 saat boyunca sudan mahrum bırakın.
2. Ameliyattan önce cerrahi aletleri ve ECMO parametrelerini sterilize edin. Cerrahi ekibin tüm üyeleri için cerrahi boneler, tek kullanımlık yüz maskeleri, temiz cerrahi kıyafetler, galoşlar, steril ameliyat kıyafetleri ve steril eldivenler dahil olmak üzere kişisel koruyucu ekipmanların sağlandığından emin olun.
3. Kulak damarından bir propofol enjeksiyonu (5 mg / kg) uygulayın. Daha önce açıklandığı gibi, kan basıncı manşetini uyluğa sabitleyin ve elektrokardiyogram uçlarını dört uzuvun tümüne yerleştirin. EKG ve non-invaziv kan basıncı ölçümü için kan basıncı manşonunu ve EKG kablolarını tıbbi monitöre bağlayın¹².
4. Trakeaya tek lümenli bir endotrakeal tüp yerleştirin ve tüpü hacim kontrollü modda ventilatöre bağlayın. Parametreleri aşağıdaki gibi ayarlayın: tidal hacim: 8-10 mL/kg, solunum hızı: 12-20/dk, inspirasyon oksijeninin ilk fraksiyonu (FiO2): %60.
5. Anestezi bakımı için intravenöz anestezi (propofol, 8-10 mg / kg / saat) ve inhale anestezi (izofluran% 2 -% 3) kombinasyonunu uygulayın. İntraoperatif analjezi için intravenöz olarak aralıklı flurbiprofen (1-2 mg / kg) sağlayın.
6. Koyunları ameliyat masasına yerleştirin ve uzuvlarını esnek bir bez kemerle sabitleyin. Sol karotid arteri ve juguler veni izole etmeye devam edin ve sırasıyla tek lümenli bir santral venöz kateter (18 Fr) ve üç lümenli bir santral venöz kateter (7 Fr) yerleştirin. Hemodinamik izleme için sol karotis arterdeki 18 G kateteri tıbbi monitöre bağlayın. Sol juguler ven üzerindeki 7 Fr üç lümenli merkezi venöz kateteri eşzamanlı intravenöz sıvı uygulaması, ilaç enjeksiyonu ve merkezi venöz basınç izleme için infüzyon pompasına ve tıbbi monitöre bağlayın. Tüm bağlantıları üç muslukları kullanarak yapın. Venöz veya arteriyel kan örneklerini üç musluk ile çekin.
   NOT: Kateter yerleştirildikten sonra, kateter ve damarı 2-0 cerrahi sütür ile bağlayın.
7. Sağ juguler arter ve veni ortaya çıkarın. Sağ juguler ven yoluyla bir heparin bolusu (120 IU / kg) ile sistemik antikoagülasyon elde edin.
   NOT: Kanülasyon için hedef aktif pıhtılaşma süresi (ACT) 250 saniyenin üzerindedir.

2. Kanülasyon

1. V-A ECMO devresinin kurulması: Sağ karotis arterden 10-15 cm derinliğe kadar arteriyel kateter (18 Fr) ve sağ eksternal juguler venden sağ atriyuma venöz kateter (24 Fr) yerleştirilir.
2. V-V ECMO devresinin kurulması: Sağ dış juguler veni açığa çıkarın ve sağ dış juguler venden çift lümenli bir kateter (23 Fr) yerleştirin.
   NOT: Bu prosedür sırasında, koyunların kan basıncını ve kalp atış hızını başlangıç değerlerinin %±20'si içinde tutun. Arteriyel karbondioksitin (PaCO2) kısmi basıncını 35-40 mmHg arasında tutun. Gelgit sonu karbondioksitin (EtCO2) kısmi basıncının 35-45 mmHg arasında kaldığından emin olun. Koyunlarda kan basıncı ve kalp atış hızındaki değişikliklerle karşılaştığınızda anestezi derinliğini ayarlayın. Bunun etkisiz olduğu kanıtlanırsa veya acil durumlarda, vazoaktif ilaçlar kullanmayı düşünün. Öncelikli olarak tidal hacim ve solunum hızına odaklanarak ventilatör parametrelerini ayarlayarak PaCO2 ve EtCO2'yi normal değerlerde tutun.
3. V-V ECMO'da kateter ucunu sağ atriyumdan (RA) geçirin ve inferior vena kava (IVC) içine yerleştirin. Çift lümenli kateterin çıkış portunu triküspit valfe doğru yönlendirin (ultrason yardımı ile konumu onaylayın).
   NOT: Kateter yerleştirildikten sonra, kateter ve damarı 2-0 cerrahi sütür ile bağlayın. Cilt kesisini 4-0 cerrahi dikişler kullanarak kapatın.

3. ECMO'nun Başlatılması

1. Tüm ECMO cihazlarını üreticinin talimatlarına göre bağlayın (bkz. Malzeme Tablosu). Sızıntı olmadığından emin olun.
   NOT: Bağlantı sırasında aseptik prensipleri izleyin.
2. Hazırlama çözeltisi, 2000 IU heparin ile normal salinden (1000 mL) oluşur. Hazırlama solüsyonunu ECMO devresine manuel olarak infüze ettikten ve devrede hava kabarcığı olmadığından emin olduktan sonra, hazırlama için santrifüj pompayı çalıştırın (1000-1500 rpm).
3. Hazırlama işlemi tamamlandıktan sonra santrifüj pompayı kapatın. Giriş kateterini santrifüj pompanın girişine bağlayın ve çıkış kateterini oksijenatörün çıkışına bağlayın. Tüm bağlantıları üç muslukları kullanarak yapın. Bağlantıdaki havayı üç musluktan boşaltın. Doğru oksijen akışını sağlamak için oksijen kaynağını ECMO sistemine bağlayın. Ardından ECMO çalışması için santrifüj pompayı çalıştırın. 3000 rpm'lik bir pompa hızı ile ilk pompa akışını 2,0 L/dk'ya ayarlayın.
4. Yer değiştirmeyi veya bükülmeyi önlemek için ECMO devre boru hattını koyunun boynuna yarım dolaştırın.

4. Ameliyat sonrası yönetim ve izleme

1. Koyunları metabolik bir kafese aktarın ve işlemi tamamladıktan sonra koyunları uygun şekilde dizginleyin.
   NOT: Kanülün yer değiştirmesini veya bükülmesini önlemeye özellikle dikkat ederek koyunların başını ve omuzlarını sabitleyin. Anestezi derinliğini kademeli olarak azaltın. Koruyucu giysiler (steril giysiler, eldivenler, maskeler ve boneler) giyerek ameliyat sonrası hemşirelik ekibinin üyeleri için kişisel koruma sağlayın.
2. Stabil solunum ve kan gazı analizi sonuçları sağlarken, endotrakeal tüpü çıkarın.
3. Ameliyattan sonraki ilk 24 saat içinde, sedasyon ve ağrının giderilmesi için intravenöz olarak flurbiprofen (1-2 mg / kg) ve deksmedetomidin (0.2-0.3 μg / kg · h) uygulayın.
   NOT: İlk 24 saatten sonra, postoperatif ağrı nedeniyle koyunlarda ajitasyon ve kan basıncı dalgalanması varsa yatıştırıcı ve analjezik ilaçları düşünün.
4. İzleme kafesinin içinde, koyunların belirli bir aralıkta serbestçe hareket ettiğinden ve uygun miktarda yem ve suya sınırsız erişime sahip olduğundan emin olun.
5. ECMO hidrolik parametrelerinin (pompa akışı, pompa hızı, pompa öncesi basıncı, pompa sonrası basıncı ve oksijenatör sonrası basıncı) yanı sıra temel yaşamsal belirtileri (kalp atış hızı ve arteriyel kan basıncı) sürekli olarak gerçek zamanlı olarak kontrol edin.
   NOT: ECMO yönetimi için hedef parametreleri ayarlayın (pompa akışı: 2.0-2.5 L/dk, pompa hızı: 3000-3500 rpm, oksijen akış hızı: %50-80 FiO2 ile 1.0-1.5 L/dk). Yukarıdaki parametreleri kan gazı sonuçlarına göre ayarlayın.
6. Kan gazlarını ve ACT'yi her 6 saatte bir ölçün ve kan sayımı, kan kimyası ve pıhtılaşma testlerini günlük olarak izleyin. Antikoagülasyon stratejisini pıhtılaşma göstergelerine göre ayarlayın.
   NOT: Hedef ACT hedefi: 220-250 sn.
7. Merkezi venöz basıncı (CVP) 5-12 cm H₂O arasında tutmak için intravenöz infüzyonları sıvı dengesine göre ayarlayın Enfeksiyonu önlemek için günlük olarak sefuroksim sodyum (1.5 g, iV, b.i.d.) uygulayın. Günlük insizyon dezenfeksiyonu yapın ve enfeksiyon veya kanama belirtilerini yakından izleyin.

5. Ötenazi

1. 7 günlük bir deney süresinden sonra ECMO devresini çıkarın.
2. Propofol (20 mg / kg) ile sedasyon altında ötenazi için intravenöz potasyum klorür (100 mg / kg) enjeksiyonu uygulayın.
   NOT: Ötenaziden sonra, ana organlar (kalp, böbrek, akciğer, karaciğer, beyin ve bağırsak) toplandı ve enfarktüs, kanama veya açık hasar varlığı açısından görsel olarak kontrol edildi. Tüm organ yaralanmaları ayrıntılı olarak kaydedildi. Daha sonra organlar küçük parçalar halinde kesildi ve %4'lük formaldehit içinde sabitlendi, parafin ile gömüldü ve hematoksilen-eozin (HE) boyaması için 4 μm'lik bölümlere ayrıldı¹³. HE kesitleri için ışık mikroskobu altında en az iki patolog tarafından bağımsız olarak histolojik inceleme yapın.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Sonuçlar

Tüm deney boyunca, her grupta beş koyun olmak üzere toplam on koyun değerlendirildi (Tablo 1). ECMO'nun başlamasının ardından, tüm koyunlar anesteziden kurtuldu ve 7 gün boyunca uyanık kaldı. Her iki grupta da ECMO akışı 1.8 L/dk'yı aştı. V-V ECMO grubunda akış 1,8 L/dk civarında dalgalanırken, V-A ECMO grubunda 2,3 L/dk ile 1,8 L/dk arasında değişmektedir (Şekil 1A). Her koyunun yaşamsal belirtileri sabit kaldı. ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Tartışmalar

Bu çalışma, koyunlarda V-V ve V-A ECMO için sağlam, uzun vadeli sağkalım modelleri oluşturma prosedürünü özetlemektedir. Hayatta kalan tüm hayvanlar stabil yaşamsal belirtiler sergiledi ve ciddi kanama veya pıhtılaşma olayı meydana gelmedi. ECMO akışı ve oksijenasyon performansı stabil kaldı ve önemli bir patolojik yaralanma gözlenmedi. Çalışmada antikoagülan tedavisi hakkında detaylı bilgi verilmektedir.

Antikoagülasyon yöneti...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
ACT analyzer	Hemochron, USA	Jr Signature
Anaesthesia machine	Drager, Germany	Primus
Arterial catheter	Edwards Lifescience, USA	18-Fr	Provide return access into an artery for VA-EMCO
Blood chemistry analyzer	IDEXX Laboratories, USA	Catalyst One
Blood gas analyzer	Abbott, USA	Abbott i-STAT1
Centrifugal pump	Jiangsu STMed Technologies, China	STM CP-24 I
Centrifugal pump drive and console	Jiangsu STMed Technologies, China	OASSIST STM001
Coagulation test analyzer	Beijing Succeeder Technology, China	SF-8050
Complete blood count analyzer	Siemens Healthcare, Germany	ADVIA 2120i
Dual-channel micro-injection pump	Zhejiang Smith Medical Instrument, China	WZS-50F6
Dual-lumen catheter	MAQUET Avalon Elite, Germany	23-Fr	Provide return and drainage accesses into the right external jugular vein for VV-ECMO
Flurbiprofen	Beijing Tide Pharmaceutical Co., Ltd., China	5ml: 50mg
GraphPad software	GraphPad Software, USA	GraphPad Prism v9.0	Statistical analysis
Heparin	Shanghai Shangyao No.1 Biochemical Pharmaceutical Co., Ltd., China	2ml: 12500IU
High-frequency electrosurgical	COVIDIEN, USA	Force F
Multi-parameter medical monitor	Philips, Netherlands	MP60
Oxygenator kit	Medos, Germany	Hilite 7000LT
Oxygenator kit	Maquet, Germany	BE-PLS 2050
Propofol	Xi’an Libang Pharmaceutical Co. Ltd, China	20ml: 0.2g
Single-lumen central venous catheter	TuoRen, China	18Fr	Insert in left carotid artery  for hemodynamic monitoring and blood sampling.
Small Tail Han sheep	Jinyutongfeng Commercial and Trade Co. Ltd, China	weight: 50-65 kg, age: 12-24 months
Triple-lumen central venous catheter	TuoRen, China	7Fr	Insert in left jugular vein for intravenous fluid administration, drug injection, and blood sampling.
Ultrasound machine	GE, USA	E9
Venous catheter	Edwards Lifescience, USA	24-Fr	Provide the drainage access into a vein for VA-ECMO
Ventilator	Drager, Germany	Savina