Name: a piglet perinatal asphyxia model to study cardiac injury and hemodynamics after cardiac arrest, resuscitation, and the return of spontaneous circulation
Uploaded: 2023-01-13T13:20:00
Duration: 10 min 55 s
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我们要感谢所有在我们的设施中帮助建立、开发和完善围产期窒息和心脏骤停仔猪模型的研究员和研究人员。我们要感谢挪威奥斯陆大学外科研究所和比较医学研究所动物研究机构的工作人员以及加拿大埃德蒙顿阿尔伯塔大学的研究技术人员多年来的合作。我们感谢奥斯陆大学医学生研究计划、挪威研究理事会以及挪威小岛屿发展中国家和死产协会对本出版物的经济支持。

作者与本文没有相关的利益冲突需要披露。

这种仔猪模型耗时且技术上具有挑战性，有几个关键步骤。需要在药物、手术干预和诱导心脏骤停的方法方面保持良好的平衡，以确保合理的生存率。由于该协议持续时间相对较长，并且包括几个关键步骤，因此进行实验需要充分的准备和专门且运作良好的团队，并且实验应在具有大型动物研究经验的设施中进行。我们的研究团队已经对一到三头仔猪进行了平行实验。建议在实验过程中始终至少有两人在场，如果要同时用三头仔猪进行实验，则至少要有三人。
实验中特别关键和技术上具有挑战性的部分包括以下内容：1）确保所有设备都在工作，并且所有数据采样工具都可用，工作和校准;2）良好和令人满意的机械通气，特别是在窒息前和心肺复苏期间;3）手术干预;4）诱导窒息;5）确定心脏骤停;6） 心肺复苏术;7）标本取样，特别是在心脏骤停和ROSC等时间关键点。该方案中最关键的步骤是诱导窒息和确定心脏骤停。在第一个实验中，将CO2添加到窒息气体中以密切模拟围产期窒息10,11,13,14,15,16,20的混合呼吸和代谢性酸中毒。然而，在后来的实验7,21,22中，CO2气体不可用，机械通气速率的降低，然后在20-30分钟后钳夹ETT也观察到导致混合呼吸和代谢性酸中毒。心脏骤停时的高CO2水平不仅对模拟临床情况很重要，而且还可能影响ROSC。其原因可能是心脏骤停似乎发生在特定的pH值下，并且pH值取决于乳酸和CO2。由于高碳酸血症比乳酸酸中毒更容易逆转，因此主要是呼吸道酸中毒与代谢性酸中毒可能决定仔猪从窒息中恢复的速度。其他围产期窒息或HIE仔猪模型通常在心脏骤停前开始复氧/复苏，通常根据MAP值或窒息持续时间（例如，45分钟窒息29,2小时窒息30，MAP20mmHg 31，MAP30-35mmHg 30，MAP比基线低70%29,32).该模型的优点是，通过诱导心脏骤停，可以在心脏骤停之前、期间和之后研究新生儿心肺复苏术和样本数据。值得注意的是，偶然发现相当一部分仔猪在心脏骤停期间患有PEA 7,33可能会增加该模型在围产期以外的适用性34。
多年来，该模型经过改进，以尽量减少仔猪接触镇静剂和手术干预，并改善数据抽样和登记。先前的方案10,11,13,14,15,16,20包括用七氟醚诱导麻醉。这现在已经被放弃了，因为目前的协议涉及通过耳静脉和静脉药物直接建立静脉通路。这是可能的，因为只需在经过培训的提供者插入外周静脉导管之前将仔猪包裹在毛巾中即可避免仔猪窘迫。咪达唑仑也用于第一个实验方案;然而，进行绝大多数尸检的研究人员（R.S.）的主观评估是，如果使用咪达唑仑作为连续输注，则在尸检期间大脑状况更糟。因此，我们现在只使用芬太尼静脉注射来维持麻醉。如果仔猪出现窘迫迹象，而芬太尼和/或戊巴比妥无效，则可以推注剂量使用咪达唑仑;但是，我们几乎从未管理过它。
就其他改进而言，在以前的实验中，仔猪通过声门下切口放置紧密固定的气管插管进行气管切开术。该手术提供无泄漏的气道，但会给仔猪带来手术压力。另一方面，由于仔猪的上气道较大，使用无囊ETT时气管插管与显着渗漏有关。因此，我们开始使用有囊的ETT，这导致零泄漏和显着更高的ROSC率，与气管切开仔猪的实验相当。此外，在数据抽样方面也作了一些调整。以前的一些实验7,19,22,33,35,36涉及使用放置在左颈总动脉周围的流动探针。在过去的几年里，我们在奥斯陆的研究所还没有现成的这种流动探头。我们在埃德蒙顿的实验室仍然使用颈动脉血流探头，它的使用可能会为模型提供有价值的额外血流动力学数据。以前的一些实验还涉及使用放置在左心室的压力容量导管，将其推进到其中一个颈动脉中。胸外按压的施用混淆了压力容量导管注册，在某些情况下，甚至导致导管故障和破损。因此，在逮捕模式中放弃了它的使用。最近，非侵入性一氧化碳监测器已被添加到协议中，我们专注于优化心脏骤停和心肺复苏期间的心电图信号，因为它们可能会提供有关心电图形态和PEA的宝贵信息。最后，ROSC后的观察时间从4 h延长到9.5 h，因为4 h太短，无法检测组织病理学变化，细胞死亡和某些生物标志物的变化。
该模型最重要的局限性之一，以及通常使用仔猪作为转化模型，是与产房心肺复苏术不同，产后心肺转换已经在仔猪中发生。仔猪不太可能像窒息新生儿那样具有开放的胎儿心血管分流和高肺压。尽管Fugelseth等人37使用这种仔猪窒息模型（非心脏骤停）的先前版本进行的一项研究表明，在窒息期间，仔猪的血管分流可能会重新开放，但它们对通气和血流动力学支持的反应可能不同。因此，生理测量可能并不总是代表过渡期人类新生儿。仔猪和新生儿之间也存在一些解剖学差异，例如仔猪中较大的上气道，这会导致ETT泄漏（这意味着使用有囊的ETT很重要）和较高的基础温度。
尽管存在这些局限性，但全球研究界使用仔猪作为围产期窒息的转化模型有着悠久的传统。猪在解剖学、生理学、组织学、生物化学和炎症方面与人类相似38，除了足月出生体重较低（1.5-2.5公斤）外，新生仔猪的体型与人类新生儿相当相似。其大小和解剖结构使仪器、监测、成像和收集的生物标本能够与人类新生儿相媲美。该模型还允许进行复苏研究，因为胸外按压相对容易以与人类新生儿相同的方式进行，并且猪具有类似于人类的心脏解剖学和生理学39，包括冠状动脉血液分布，传导系统的血液供应，心肌的组织学外观以及对缺血性损伤的生化和代谢反应40.另一个重要因素是新生仔猪的围产期脑发育与人类新生儿相当41，窒息导致生化反应伴有高碳酸血症和混合性呼吸和代谢性酸中毒，类似于窒息新生儿。
总而言之，这种围产期窒息模型在技术上具有挑战性且耗时。然而，它提供了有关围产期窒息期间生理和血液动力学变化的宝贵信息，允许新生儿复苏研究，并提供有关心脏骤停之前、期间和之后生理变化的宝贵信息，这可能对围产期病学以外的其他医学研究领域感兴趣。

围产期窒息是由出生前、出生期间和/或出生后气体交换受损（低氧血症和高碳酸血症）引起的。它导致流向重要器官的血流量减少（缺血），随后出现呼吸道和代谢性混合性酸中毒。围产期窒息是一种常见的分娩并发症，每年导致全世界580,000名婴儿死亡1。正如联合国可持续发展目标3.2（即新生儿死亡率<每1000例活产12例和5岁以下儿童死亡率<每1000例活产25例）2所述，降低这一数字对于减少新生儿和5岁以下儿童的死亡至关重要。
临床上，窒息表现为新生儿缺氧缺血性脑病 （HIE）、呼吸抑制和循环衰竭3 （即重要器官缺氧缺血的症状和体征）4。因此，窒息婴儿可能需要治疗脑病，包括癫痫发作，以及先进的呼吸和循环支持。在全球范围内，每年有多达1000万婴儿需要某种形式的干预，例如触觉刺激，600万至700万婴儿在出生时需要辅助通气5。因此，围产期窒息给卫生保健系统带来巨大压力，并具有相关的社会经济影响。为了减轻围产期窒息造成的全球疾病负担，我们的研究小组认为，科学研究应调查以下重点领域：预防，包括改善产前和产科护理和随访;预后生物标志物;并优化产房复苏和稳定6.
新生儿仔猪和近期妊娠期的人类婴儿具有相似的解剖学和病理生理学7。虽然没有围产期窒息和心脏骤停的动物模型可以产生围产期过渡失败导致窒息和心脏骤停的全部方面，但仔猪是很好的转化模型。
早在 1970 年代，我们就开发了成年猪的缺氧模型8.它被研究组9成功改进，从而提供了围产期窒息10,11,12,13,14,15,16,17,18的仔猪模型。2007年，在奥斯陆大学医院11,13,15,16的外科研究所进行了仔猪心脏骤停的首次实验。逮捕模型为指南制定提供了证据10,13,15,16,19,20，以及生理研究和设备/诊断工具测试的巨大机会14,21，复苏方案（随机对照研究）13,15,16，22，以及血液和组织生物标志物10,12,20。因此，该模型已被证明是通用的，并且传统上使用一个实验系列来回答几个研究问题。这很重要，并且符合实验动物研究23的三个R（减少，替换和改进）（即减少为科学目的而牺牲的动物数量的原理）。
在以下方案中，详细描述了围产期窒息的仔猪模型，包括如何诱导、定义和确定心脏骤停。该模型已经过改进，以尽量减少接触镇静剂和手术干预，包括机械通气、窒息、复苏、复苏后观察以及血液、尿液和脑脊液标本的采集。我们的小组传统上也从死后的重要器官收集组织，但本协议中没有详细描述组织收集的过程。该模型模拟了混合呼吸和代谢性酸中毒的缺氧损伤，这反映了窒息人类新生儿的生物化学。通过侵入性血压（BP）和心率（HR）、脉搏血氧饱和度（PO）、心电图（ECG）、阻抗心动图（ICG）和近红外光谱（NIRS）评估对仔猪进行密切监测，可以详细研究围产期窒息的生理学，特别是心脏。
该模型在技术上具有挑战性，因为需要药物、手术干预和诱导心脏骤停的方法进行非常精细的平衡，以确保合理的生存率。进行实验需要充分的准备和一支敬业且运作良好的团队。实验动物的选择似乎在确保实验成功方面也起着重要作用。在本文中，我们详细描述了该协议及其经验。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acid-base machine (ABL 800 Flex)</td>
			<td>Radiometer Medical ApS, Br&#248;nsh&#248;j, Denmark</td>
			<td>989-963</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AcqKnowledge 4.0 software for PC</td>
			<td>Biopac Systems Inc., Goleta, CA, USA</td>
			<td>ACK100W</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adhesive aperture drape</td>
			<td>OneMed Group Oy, Helsinki, Finland</td>
			<td>1505-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adrenaline (1 mg/mL)</td>
			<td>Takeda AS, Asker, Norway</td>
			<td>Vnr 00 58 50</td>
			<td>Dilute 1:10 in normal saline to 0.1 mg/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arterial cannula 20 G 1,10 mm x 45 mm</td>
			<td>Becton Dickinson Infusion Therapy, Helsingborg, Sweden</td>
			<td>682245</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arterial forceps</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Asphyxia gas, 8% oxygen in nitrogen</td>
			<td>Linde Gas AS (AGA AS), Oslo, Norway</td>
			<td>110093</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benelyte, 500 mL</td>
			<td>Fresenius Kabi, Norge AS, Halden, Norway</td>
			<td>79011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biopac ECG and invasive blood pressure modules, Model MP 150</td>
			<td>Biopac Systems Inc., Goleta, CA 93117, USA</td>
			<td>ECG100C, MP150WSW</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Box of cardboard for sample storage</td>
			<td>Syhehuspartner HF, Oslo, Norway</td>
			<td>2000076</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannula , 23G x 1 1/4&#34;- Nr.14</td>
			<td>Beckton Dickinson S.A., Fraga, Spain</td>
			<td>300700</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannula, 18G x 2&#34;</td>
			<td>Beckton Dickinson S.A., Fraga, Spain</td>
			<td>301900</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannula, 21G x 1 1/2&#34;- Nr.2</td>
			<td>Beckton Dickinson S.A., Fraga, Spain</td>
			<td>304432</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge (Megafuge 1.0R)&#160;</td>
			<td>Heraeus instruments, Kendro Laboratory Products GmbH, Hanau, Germany</td>
			<td>75003060</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chlorhexidin colored 5 mg/mL</td>
			<td>Fresenius Kabi Norge AS, Halden, Norway</td>
			<td>00 73 24</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Combi-Stopper</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>4495101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CRF form</td>
			<td>Self-made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Desmarres eyelid retractor 13 cm x 18 mm</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Thermometer ama-digit ad 15 th</td>
			<td>Amarell, Kreuzwertheim, Germany</td>
			<td>9243101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ECG electrodes, Skintact</td>
			<td>Leonhard Lang, Innsbruck, Austria</td>
			<td>FS-TC1 /10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric heating mattress</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extension set</td>
			<td>Codan Medizinische Ger&#228;te GmbH &#38; Co KG, Lensahn, Germany</td>
			<td>71.4021</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fentanyl (50 &#181;g/mL)</td>
			<td>Hameln, Saksa, Germany</td>
			<td>00 70 16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine wood chips</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Finnpipette F1, 100-1000 &#181;L</td>
			<td>VWR, PA, USA</td>
			<td>613-5550</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fully equipped surgical room</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas hose</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gauze swabs 5 cm x 5 cm</td>
			<td>Bastos Viegas,.a., Penafiel, Portugal</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin, heparinnatium 5000 IE/a.e./mL</td>
			<td>LEO Pharma AS, Ballerup, Denmark</td>
			<td>46 43 27</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HighClean Nonwoven Swabs, 10 cm x 10 cm</td>
			<td>Selefa, OneMed Group Ay, Helsinki, Finland</td>
			<td>223003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ICON&#160;</td>
			<td>Osypka Medical GmbH, Berlin, Germany</td>
			<td></td>
			<td>Portable non-invasive cardiometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ICON electrodes/ECG electrodes, Ambu WhiteSensor WSP25</td>
			<td>Ambu A/S, Ballerup, Denmark</td>
			<td>WsP25-00-S/50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infusomat Space medical pump</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>8713050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Invasive blood pressure monitoring system</td>
			<td>Codan pvb Critical Care GmbH, Forstinning, Germany</td>
			<td>74.6604</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laryngoscope SunMed Greenlinen blade No 2&#160;</td>
			<td>KaWe Medical, Asperg, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leoni plus mechanical ventilator&#160;</td>
			<td>L&#246;wenstein Medical SE &#38; Co. KG, Bad Ems, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid nitrogen 230 L</td>
			<td>Linde Gas AS (AGA AS), Oslo, Norway</td>
			<td>102730</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge tubes, 1.5 ml</td>
			<td>Forsyningssenteret, Trondheim, Norway</td>
			<td>72.690.001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcuff endotracheal tube, size 3.5</td>
			<td>Avanos, GA, USA</td>
			<td>35162</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle holder</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neoflon, peripheral venous catheter, 24 G 0.7 mm x 19 mm</td>
			<td>Becton Dickinson Infusion Therapy AB, Helsingborg, Sweden</td>
			<td>391350</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neonatal piglets 12-36 h of age</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>As young as possible</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NIRS electrodes,&#160;FORE-SIGHT Single Non-Adhesive Sensor Kit Small</td>
			<td>Cas Medical systems Inc., Branford Connecticut, USA</td>
			<td>01-07-2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NIRS machine, FORE-SIGHT Universal, Cerebral Oximeter MC-202, Benchtop regional oximeter&#160;FORE-SIGHT</td>
			<td>Cas Medical systems Inc., Branford Connecticut, USA</td>
			<td>01-06-2020</td>
			<td>May also use INVOS, Covidien</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normal saline, NaCl 9 mg/mL, 500 mL.</td>
			<td>Fresenius Kabi Norge AS, Halden, Norway</td>
			<td>Vare nr. 141387</td>
			<td>Unmixed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normal saline, NaCl 9 mg/mL, 500 mL.</td>
			<td>Fresenius Kabi Norge AS, Halden, Norway</td>
			<td>141388</td>
			<td>For IV blood pressure monitoring, add heparin (0.2 ml heparin 5000 IE/a.e./mL in 500 mL of 0.9% NaCl)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nunc Cryogenic Tubes 1.8 mL</td>
			<td>VWR, PA, USA</td>
			<td>479-6847</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Original Perfusor Line, I Standard PE</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>8723060</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen saturation monitor, MasimoSET, Rad 5</td>
			<td>Masimo, Neuch&#226;tel, Switzerland</td>
			<td>9196</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen saturation monitor, OxiMax N-65</td>
			<td>Covidien LP (formerly Nellcor Puritan Bennett Inc.), Boulder, CO, USA</td>
			<td>N65-PDN1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pentobarbital (100 mg/mL)</td>
			<td>Norges Apotekerforening, Oslo, Norway</td>
			<td>Pnr 811602</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette tips</td>
			<td>VWR, PA, USA</td>
			<td>732-2383</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic container with holes</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td>Has to allow for circulation of air</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Printer labels B-492, hvit, 25 mm x 9 mm, 3000 labels</td>
			<td>VWR, PA, USA</td>
			<td>BRDY805911</td>
			<td>For nunc tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Razor, single use disposable</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber gloves</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber hot water bottles</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Self-inflating silicone pediatric bag 500 ml</td>
			<td>Laerdal Medical, Stavanger, Norway</td>
			<td>86005000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Smallbore T-Port Extension Set</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>471954</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile surgical gloves latex, Sempermed supreme</td>
			<td>Semperit Technische Produkte Ges.m.b.H., Vienna, Austria</td>
			<td>size 7: 822751701</td>
			<td>Different sizes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stethoscope&#160;</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stopcocks, 3-way, Discofix</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>16494C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stylet size 3.5&#160;</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SunMed Greenlinen laryngoscope blade No 2&#160;</td>
			<td>KaWe Medical, Asperg, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical blade, size 15</td>
			<td>Swann Morton LTD, Sheffield England</td>
			<td>205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical forceps</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical scissors</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical sponges, sterile</td>
			<td>M&#246;lnlycke Health Care, G&#246;teborg, Sweden</td>
			<td>C0130-3025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical swabs</td>
			<td>M&#246;lnlycke Health Care, G&#246;teborg, Sweden</td>
			<td>159860-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical tape Micropore 2.5 cm x 9.1 m&#160;</td>
			<td>3M Norge AS, Lillestr&#248;m, Norway</td>
			<td>153.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suture, Monsoft Monofilament Nylon 3-0</td>
			<td>Covidien LP (formerly Nellcor Puritan Bennett Inc.), Boulder, CO, USA</td>
			<td>SN653</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suture, Polysorb Braided Absorbable</td>
			<td>Covidien LP (formerly Nellcor Puritan Bennett Inc.), Boulder, CO, USA</td>
			<td>GL884</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 0.01-1 mL Omnifix F Luer Solo</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>9161406V</td>
			<td>Used for acid base blood sampling. Flush with heparin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 10 mL Omnifix Luer Solo</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>4616103V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 2.5 mL BD Plastipak</td>
			<td>Beckton Dickinson S.A., Madrid, Spain</td>
			<td>300185</td>
			<td>Used for blood sampling. Flush with heparinized NaCl</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 20 mL Omnifix Luer Loc Solo</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>4617207V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 20 mL Omnifix Luer Solo</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>4616200V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 5 mL Omnifix Luer Solo</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>4616057V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 50 mL Omnifix Luer Lock Solo</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>4617509F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe 50 mL Omnifix Luer Solo</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG,&#160; Melsungen, Germany</td>
			<td>4616502F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Table drape sheet, asap drytop</td>
			<td>Asap Norway AS, Skien, Norway</td>
			<td>83010705</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tape Tensoplast 2.5 cm x 4.5 m&#160;</td>
			<td>BSN Medical, Essity Medical Solutions, Charlotte, NC, USA</td>
			<td>66005305, 72067-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Timer</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Towels</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transparent IV-fixation</td>
			<td>Mediplast AB, Malm&#246;, Sweden</td>
			<td>60902106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound gel</td>
			<td>Optimu Medical Solutions Ltd. Leeds, UK</td>
			<td>1157</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound machine, LOGIQ e</td>
			<td>GE Healthcare, GE Medical Systems, WI, USA</td>
			<td>5417728-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Utility drape, sterile</td>
			<td>OneMed Group Oy, Helsinki, Finland</td>
			<td>1415-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuette K3E K3EEDTA 2mL</td>
			<td>Greiner Bio-One GmbH, Kremsm&#252;nster, Austria</td>
			<td>454222</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Venflon Pro Safety 22 G 0.9 mm x 25 mm</td>
			<td>Becton Dickinson Infusion Therapy, Helsingborg, Sweden</td>
			<td>393222</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ventilation mask made to fit tightly around a piglet snout</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td>Typically cone shaped</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weight</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a piglet perinatal asphyxia model to study cardiac injury and hemodynamics after cardiac arrest, resuscitation, and the return of spontaneous circulation

新生仔猪已被广泛用作围产期窒息的转化模型。2007年，我们通过引入心脏骤停来调整成熟的仔猪窒息模型。这使我们能够研究严重窒息对关键结局的影响，包括恢复自主循环（ROSC）所需的时间，以及根据心肺复苏替代方案进行胸外按压的效果。由于仔猪和人类新生儿在解剖学和生理学上的相似性，仔猪是心肺复苏和血流动力学监测研究的良好模型。事实上，这种心脏骤停模型通过对复苏方案、病理生理学、生物标志物和血流动力学监测新方法的研究，为指南的制定提供了证据。值得注意的是，偶然发现相当一部分仔猪在心脏骤停期间具有无脉电活动（PEA）可能会增加该模型的适用性（即，它可用于研究围产期以外的病理生理学）。然而，模型生成在技术上具有挑战性，需要各种技能、专职人员以及措施的良好平衡，包括手术方案和镇静剂/镇痛药的使用，以确保合理的生存率。在本文中，详细描述了该协议，以及多年来对该协议进行调整的经验。

仔猪被仪器化和稳定后，使用数据采集和分析软件连续收集心电图和血压测量值。窒息期间的血流动力学变化可以在软件中轻松看到（图5）。血压在窒息期间逐渐下降，直到血压 = 0 时心脏骤停。达到 ROSC 后，血压升高，然后在一段时间后，它再次恢复正常。血压和心电图数据可用于不同类型的分析，例如，心肺复苏期间冠状动脉灌注压的计算以及窒息前、窒息期间和/或之后血压和心电图节律和形态的变化。
通过阻抗心动图（一种无创心输出量测量）连续监测心搏输出量和心脏指数21。为了研究心脏损伤，测量氧化应激和厌氧代谢的心肌标志物19。此外，可以在血浆中测量包括心肌肌钙蛋白T在内的心肌酶（结果尚未发表）。
窒息会改变仔猪的生理机能。图6显示了HR（图6A）、MAP（图6B）、pH（图6C）、pCO2（图6D）、碱过量（图6E）和乳酸（图6F）在整个实验过程中如何变化的示例。正如预期的那样，窒息期间 MAP、pH 和碱过量降低，而 pCO2 和乳酸增加（混合性呼吸道和代谢性酸中毒）。在实验即将结束时，这些值将归一化。
历史上，实验是用气管造口仔猪11,13,15,16,19（即无泄漏气道）进行的。为了限制手术压力，仔猪在2019年的实验中用无袖口ETT对仔猪进行气管插管。在这些实验21中，观察到显着较低的ROSC率。因此，在最近的实验中，我们比较了使用无套囊与有囊ETT的ROSC率。当使用无囊ETT时，7/19仔猪达到ROSC，当使用有囊ETT时，5/5仔猪达到ROSC（p = 0.012）（未发表的结果）。这一发现支持了该模型中无泄漏气道的重要性。
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64788/64788fig05.jpg"> 图 5：使用数据采集和分析软件进行连续数据采样。 数据采集和分析软件中连续数据采样的示例。（A）整个实验的血压。（B）血压和心电图的逐搏复合体。实验的不同部分在图（A）中标记：1）窒息开始，2）心脏骤停和心肺复苏，3）ROSC。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64788/64788fig05large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的大图。</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64788/64788fig06.jpg"> 图6：整个实验过程中心血管和代谢变量的变化。演示不同变量在整个实验中如何变化。显示的六个时间点如下：缺氧开始前（基线），缺氧10分钟，心脏骤停，ROSC，ROSC后120分钟和研究结束（ROSC后570分钟）。（A）心率（HR），（B）平均动脉压（MAP），（C）pH值，（D）CO 2分压（pCO2），（E）碱过量和（F）乳酸。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64788/64788fig06large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的大图。</a>

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A Piglet Perinatal Asphyxia Model to Study Cardiac Injury and Hemodynamics after Cardiac Arrest, Resuscitation, and the Return of Spontaneous Circulation

该仔猪模型包括手术器械、窒息直至心脏骤停、复苏和复苏后观察。该模型允许每只动物进行多次采样，并且通过使用连续侵入性动脉血压、心电图和非侵入性心输出量监测，它提供了围产期窒息和新生儿心肺复苏中的血流动力学和心脏病理生理学知识。

仔猪围产期窒息模型，用于研究心脏骤停、复苏和自主循环恢复后的心脏损伤和血流动力学

Neonatal piglets have been extensively used as translational models for perinatal asphyxia. In 2007, we adapted a well-established piglet asphyxia model ...

该方案意义重大，因为它能够研究围产期窒息和心脏骤停之前、期间和之后的血流动力学和生理变化。由于该模型包括心脏骤停，因此它使我们能够研究与新生儿心肺复苏相关的因素以及它们如何影响生理和血流动力学。该模型提供了有关窒息新生儿的宝贵信息。这些观察结果揭示了心脏骤停的病理生理学，包括无脉电活动。这将其适用性扩展到其他患者群体。该模型在技术上具有挑战性，实验应在具有大型和长期研究经验的设施中进行，最好是大型子颗粒。必须详细研究协议。与我一起演示该程序的将是来自奥斯陆大学研究机构的Ronnaug Solberg，Anne Lee Solevag和手术室护士Sera Sebastian。在开始手术干预之前，请准备好所有必要的设备，并用生理盐水填充所有导管。在病例登记表或CRF上注明手术开始的时间。使用三到五块手术海绵，用每毫升五毫克的彩色氯己定对麻醉仔猪的皮肤进行消毒，并用粘性孔布覆盖。在仔猪颈部右侧做一个2.5厘米长的皮肤切口，并使用眼睑牵开器将切口两侧的皮肤缩回。接下来，在动脉钳的帮助下，解剖并暴露颈内静脉，并在颈静脉下放置两三零尼龙缝合线以保持其稳定。一只手握住其中一条缝合线，另一只手握住中心静脉导管，插入导管并抽出针头。用一毫升生理盐水冲洗，以确认导管的正确放置。现在将用于将静脉固定在静脉周围的缝合线之一和导管在导管在静脉内的区域。用可吸收的四零缝合线闭合皮肤，并将芬太尼静脉注射和平衡的碳水化合物电解质溶液连接到中心静脉导管。使用手术刀，在仔猪颈部左侧做一个2.5厘米长的皮肤切口，比右侧的先前切口稍微内侧。然后使用眼睑牵开器将切口两侧的皮肤缩回。在动脉钳的帮助下，解剖颈总动脉内侧并将其暴露在胸锁乳突肌上。通过在颈总动脉下方放置一对尼龙三零缝合线来稳定颈总动脉。一只手握住其中一条缝合线，另一只手握住中央动脉导管，插入中央动脉导管并拔出针头。然后将一条缝合线固定在动脉周围，将导管绑在导管在动脉内的区域。通过用一毫升生理盐水冲洗导管确认导管的正确放置后，用可吸收的四零缝合线将导管翅固定在皮肤上并关闭皮肤。接下来，将仔猪连接到有创动脉血压监测系统。用透明敷料覆盖导管并开始数据采集。一旦中央动脉导管就位，请注意CRF上的手术结束时间。记下CRF开始窒息的时间以及仔猪的生理测量值。在开始窒息之前，立即从仔猪收集血液样本并停止芬太尼静脉注射。要开始窒息，请将机械呼吸机上的氧气拨盘转到 100%，并将呼吸机速率每分钟降低 10 次充气。在将呼吸机上的氧气软管切换到窒息气体时，确保仔猪的氧饱和度降低，以确定成功诱导窒息。持续窒息10分钟后，每分钟再降低10次充气率。从这一点开始，10分钟后，此后每五分钟一次，直到心脏骤停。跟踪酸基状态，并记录仔猪的生理测量值。继续窒息直至心脏骤停。每 10 分钟将呼吸机频率降低 10 次/分钟充气，并在窒息 30 分钟后用动脉钳夹住气管插管或 ETT。当平均动脉压降至20毫米汞柱以下时，开始心脏连续听诊。听诊心脏，并在心跳变得听不见时通知团队。然后取下 ETT 夹（如果适用），并根据协议设置适当的吸入氧比例和呼吸机设置。同时，将呼吸机上的窒息气软管切换回氧气出口。最后，在准备心肺复苏的同时，抽取与心脏骤停时间点相对应的血液样本。如果遵循国际复苏联络委员会建议的三比一心肺复苏术，则在心脏骤停后对仔猪进行机械通气 30 秒。然后开始胸外按压，目标是胸外按压与通气的比例为三比一。使用双拇指和盘旋手技术将胸部压缩到胸径和后径的三分之一深度，并允许胸部完全后坐力。旨在产生大于 20 毫米汞柱的收缩压。胸外按压 30 秒后给予肾上腺素静脉注射，并在每 3 分钟的心肺复苏术后重复一次，最多四次。每次肾上腺素给药后，用一毫升生理盐水冲洗导管。通过观察动脉血压示踪和心电图来确定自发循环或 ROSC 的恢复，并通过心脏听诊确认。继续复苏，直到 ROSC 或最多 15 分钟。如果复苏成功，请注意 ROSC 的时间、以秒为单位的心肺复苏持续时间以及 CRF 中给予的肾上腺素剂量。如果心肺复苏术在 15 分钟内不成功，请停止复苏并记录死亡时间。最后，在ROSC之后，尽快采集血液样本和CRF登记，并按照手稿中的描述继续登记9.5小时。自窒息开始以来，仔猪的血压逐渐下降，当心脏骤停发生时变为零。一旦达到ROSC值，血压就会增加，然后需要一些时间才能再次恢复正常。心率、平均动脉压、pH值、二氧化碳分压、碱过量和乳酸的变化清楚地表明了窒息期间仔猪生理机能的变化。正如预期的那样，窒息期间平均动脉压，pH和碱过量降低，而二氧化碳和乳酸分压表示混合呼吸和代谢性酸中毒增加。但是，这些值在实验结束时归一化。在心肺复苏期间保持良好的通气和正确的数据采样是该协议特别关键的部分。这种新生儿模型通过研究补充供氧和复苏方案，为指南的制定提供了证据。此外，还研究了病理生理学、生物标志物和血流动力学监测的新方法。

Research

JoVE Journal

Medicine

Normothermic Cardiac Arrest and Cardiopulmonary Resuscitation: A Mouse Model of Ischemia-Reperfusion Injury

常温心脏骤停和心肺复苏术：缺血再灌注损伤的小鼠模型

Acute Kidney Injury (AKI) is a common, highly lethal, complication of critical illness which has a high mortality1-4 and which is most 
frequently caused ...

科研

医学

A Piglet Model of Neonatal Hypoxic-Ischemic Encephalopathy

新生儿缺氧缺血性脑病的小猪模型

Birth asphyxia, which causes hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE), accounts for 0.66 million deaths worldwide each year, about a quarter of the ...

The Perinatal Asphyxiated Lamb Model: A Model for Newborn Resuscitation

围产儿窒息羔羊模型: 新生儿复苏模型的建立

Birth asphyxia accounts for nearly one million deaths worldwide each year, and is one of the primary causes of early neonatal morbidity and mortality. ...

Implantation of hiPSC-derived Cardiac-muscle Patches after Myocardial Injury in a Guinea Pig Model

几内亚猪模型心肌损伤后 hiPSC-derived 衍生心肌贴片的植入

Due to the limited regeneration capacity of the heart in adult mammals, myocardial infarction results in an irreversible loss of cardiomyocytes. This loss ...

Pre-clinical Model of Cardiac Donation after Circulatory Death

循环死亡后心脏捐献的临床前模型

Cardiac transplantation demand is on the rise; nevertheless, organ availability is limited due to a paucity of suitable donors. Organ donation after ...

A Rat Lung Transplantation Model of Warm Ischemia/Reperfusion Injury: Optimizations to Improve Outcomes

温缺血/再灌注损伤的大鼠肺移植模型：改善结局的优化

From our experience with rat lung transplantation, we have found several areas for improvement. Information in the existing literature regarding methods ...

Transthoracic Echocardiography to Assess Post-Resuscitation Left Ventricular Dysfunction After Acute Myocardial Infarction and Cardiac Arrest in Pigs

经胸超声心动图评估猪急性心肌梗死和心脏骤停后复苏后左心室功能障碍

One of the main causes of out-of-hospital cardiac arrest is acute myocardial infarction (AMI). After successful resuscitation from cardiac arrest, ...

Large-Animal Model of Donation after Circulatory Death and Normothermic Regional Perfusion for Cardiac Assessment

The increase in demand for cardiac transplantation throughout the years has fueled interest in donation after circulatory death (DCD) to expand the organ ...

Extracorporeal Cardiopulmonary Resuscitation in Animal Model After Cardiac Arrest

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Author Spotlight: Simulating Pediatric Cardiac Surgery Using a Neonatal Piglet Model

Congenital heart disease (CHD) is the most prevalent congenital malformation, with about one million births impacted worldwide per year. Comprehensive ...

Modified Heterotopic Abdominal Heart Transplantation and a Novel Aortic Regurgitation Model in Rats

改良异位腹心移植及新型大鼠主动脉瓣反流模型

Over the past 50 years, many researchers have reported heterotopic abdominal heart transplantation in mice and rats, with some variations in the surgical ...