Name: ex vivo porcine experimental model for studying and teaching lung mechanics
Uploaded: 2024-04-19T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Ex Vivo Porcine Experimental Model for Studying and Teaching Lung Mechanics at JoVE.com

Wir danken allen Kollegen und Fachleuten, die zur Erstellung dieses Ex-vivo-Lungenmodellprotokolls beigetragen und diese unterstützt haben.
Für diese Studie gab es keine Finanzierungsquellen.

Das Protokoll wurde von der Ethikkommission für Tierversuche unserer Institution genehmigt (Protokoll Nr. 1610/2021).
1. Anästhesie und Tierpräparation
<ol><li>Legen Sie das Tier zunächst auf eine Waage und überprüfen Sie das Gewicht, um die für den Eingriff erforderlichen Medikamente und Sedierungen anzupassen.</li>
	<li>Ketamin 5 mg/kg und Midazolam 0,25 mg/kg intramuskulär verabreichen.</li>
	<li>Punktion der marginalen Ohrvene mit einem 20-G-Venenkatheter und int...

<ol>
	<li>Roberto, C., Carvalho, R., Toufen Jr, C., Franca, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+Ventilation:+Principles,+graphic+analysis+and+ventilation+modalities.">Mechanical Ventilation: Principles, graphic analysis and ventilation modalities.</a> Jornal Brasileiro de Pneumologia. 33 (2), 54-55 (2007).</li><li>Barbas, C. S. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brazilian+recommendations+for+mechanical+ventilation+2013.+Part+I.">Brazilian recommendations for mechanical ventilation 2013. Part I.</a> Revista Brasileira de Terapia Intensiva. 26 (2), 89-121 (2014).</li><li>Walter, J. M., Corbridge, T. C., Singer, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Invasive+mechanical+ventilation.">Invasive mechanical ventilation.</a> Southern Medical Journal. 111 (12), 746-753 (2018).</li><li>Faustino, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concepts+and+monitoring+of+pulmonary+mechanics+in+patients+under+ventilatory+support+in+the+intensive+care+unit.">Concepts and monitoring of pulmonary mechanics in patients under ventilatory support in the intensive care unit.</a> Revista Brasileira de Terapia Intensiva. 19 (2), 161-169 (2007).</li><li>Holanda, M. A., Vasconcelos, R. S., Ferreira, J. C., Pinheiro, B. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patient-ventilator+asynchrony.">Patient-ventilator asynchrony.</a> Jornal Brasileiro de Pneumologia. 44 (2), 321-333 (2018).</li><li>Rezoagli, E., Laffey, J. G., Bellani, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+lung+injury+severity+and+ventilation+intensity+during+mechanical+ventilation.">Monitoring lung injury severity and ventilation intensity during mechanical ventilation.</a> Seminars in Respiratory and Critical Care Medicine. 43 (3), 346-368 (2022).</li><li>Tallo, F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+self-perception+of+mechanical+ventilation+knowledge+among+Brazilian+final-year+medical+students,+residents,+and+emergency+physicians.">Evaluation of self-perception of mechanical ventilation knowledge among Brazilian final-year medical students, residents, and emergency physicians.</a> Clinics. 72 (2), 65-70 (2017).</li><li>Schroedl, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+simulation-based+mastery+learning+on+resident+skill+managing+mechanical+ventilators.">Impact of simulation-based mastery learning on resident skill managing mechanical ventilators.</a> American Thoracic Society Scholar. 2 (1), 34-48 (2021).</li><li>Wilcox, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Academic+emergency+medicine+physicians'+knowledge+of+mechanical+ventilation.">Academic emergency medicine physicians' knowledge of mechanical ventilation.</a> The Western Journal of Emergency Medicine. 17 (3), 271-279 (2016).</li><li>Cox, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effectiveness+of+medical+resident+education+in+mechanical+ventilation.">Effectiveness of medical resident education in mechanical ventilation.</a> American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 167 (1), 32-38 (2003).</li><li>Keegan, R., Henderson, T., Brown, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+the+virtual+ventilator,+a+screen-based+computer+simulation,+to+teach+the+principles+of+mechanical+ventilation.">Use of the virtual ventilator, a screen-based computer simulation, to teach the principles of mechanical ventilation.</a> Journal of Veterinary Medical Education. 36 (4), 436-443 (2009).</li><li>Spadaro, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simulation+training+for+residents+focused+on+mechanical+ventilation:+A+randomized+trial+using+mannequin-based+versus+computer-based+simulation.">Simulation training for residents focused on mechanical ventilation: A randomized trial using mannequin-based versus computer-based simulation.</a> Simulation in Healthcare. 12 (6), 349-355 (2017).</li><li>Chase, J. G., Yuta, T., Mulligan, K. J., Shaw, G. M., Horn, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+mechanical+lung+model+of+pulmonary+diseases+to+assist+with+teaching+and+training.">A novel mechanical lung model of pulmonary diseases to assist with teaching and training.</a> BMC Pulmonary Medicine. 6 (21), 1-11 (2006).</li><li>Kuebler, W. M., Mertens, M., Pries, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+two-component+simulation+model+to+teach+respiratory+mechanics.">A two-component simulation model to teach respiratory mechanics.</a> Advances in Physiology Education. 31 (2), 218-222 (2007).</li><li>Heili-Frades, S., Peces-Barba, G., Rodr&#237;guez-Nieto, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+a+lung+simulator+for+learning+lung+mechanics+in+mechanical+ventilation.">Design of a lung simulator for learning lung mechanics in mechanical ventilation.</a> Archivos de Bronconeumolog&#237;a. 43 (12), 674-679 (2007).</li><li>Ngo, C., Dahlmanns, S., Vollmer, T., Misgeld, B., Leonhardt, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+object-oriented+computational+model+to+study+cardiopulmonary+hemodynamic+interactions+in+humans.">An object-oriented computational model to study cardiopulmonary hemodynamic interactions in humans.</a> Computer Methods and Programs in Biomedicine. 159, 167-183 (2018).</li><li>Lazzari, C. D., Genuini, I., Pisanelli, D. M., D'Ambrosi, A., Fedele, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interactive+simulator+for+e-Learning+environments:+a+teaching+software+for+health+care+professionals.">Interactive simulator for e-Learning environments: a teaching software for health care professionals.</a> Biomedical Engineering Online. 13 (172), 1-18 (2014).</li><li>Perinel, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+an+ex+vivo+human-porcine+respiratory+model+for+preclinical+studies.">Development of an ex vivo human-porcine respiratory model for preclinical studies.</a> Scientific Reports. 7, 1-6 (2017).</li><li>Aboelnazar, N. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Negative+pressure+ventilation+decreases+inflammation+and+lung+edema+during+normothermic+ex-vivo+lung+perfusion.">Negative pressure ventilation decreases inflammation and lung edema during normothermic ex-vivo lung perfusion.</a> The Journal of Heart and Lung Transplantation. 37 (4), 520-530 (2018).</li><li>Sattari, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Introducing+a+custom-designed+volume-pressure+machine+for+novel+measurements+of+whole+lung+organ+viscoelasticity+and+direct+comparisons+between+positive-+and+negative-pressure+ventilation.">Introducing a custom-designed volume-pressure machine for novel measurements of whole lung organ viscoelasticity and direct comparisons between positive- and negative-pressure ventilation.</a> Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 8, 1-12 (2020).</li><li>Sattari, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positive-+and+negative-pressure+ventilation+characterized+by+local+and+global+pulmonary+mechanics.">Positive- and negative-pressure ventilation characterized by local and global pulmonary mechanics.</a> American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 207 (5), 577-586 (2023).</li><li>Montigaud, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+an+ex+vivo+preclinical+respiratory+model+of+idiopathic+pulmonary+fibrosis+for+aerosol+regional+studies.">Development of an ex vivo preclinical respiratory model of idiopathic pulmonary fibrosis for aerosol regional studies.</a> Scientific Reports. 9 (1), 17949 (2019).</li><li>Montigaud, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerosol+delivery+during+invasive+mechanical+ventilation:+development+of+a+preclinical+ex+vivo+respiratory+model+for+aerosol+regional+deposition.">Aerosol delivery during invasive mechanical ventilation: development of a preclinical ex vivo respiratory model for aerosol regional deposition.</a> Scientific Reports. 9 (1), 17930 (2019).</li><li>Montigaud, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+an+ex+vivo+respiratory+pediatric+model+of+bronchopulmonary+dysplasia+for+aerosol+deposition+studies.">Development of an ex vivo respiratory pediatric model of bronchopulmonary dysplasia for aerosol deposition studies.</a> Scientific Reports. 9 (1), 5720 (2019).</li><li>Buchko, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+low-cost+perfusate+alternative+for+ex+vivo.+lung+perfusion.">A low-cost perfusate alternative for ex vivo. lung perfusion.</a> transplantation proceedings. 52 (10), 2941-2946 (2020).</li><li>Kondo, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+an+effective+method+utilizing+fibrin+glue+to+repair+pleural+defects+in+an+ex-vivo+pig+model.">Development of an effective method utilizing fibrin glue to repair pleural defects in an ex-vivo pig model.</a> Journal of Cardiothoracic Surgery. 15 (1), 110 (2020).</li><li>Gasek, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+alginate+and+gelatin-based+pleural+and+tracheal+sealants.">Development of alginate and gelatin-based pleural and tracheal sealants.</a> Acta Biomaterialia. 131, 222-235 (2021).</li><li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+individualized+positive+end-expiratory+pressure+combined+with+recruitment+maneuver+on+intraoperative+ventilation+during+abdominal+surgery:+a+systematic+review+and+network+meta-analysis+of+randomized+controlled+trials.">Effects of individualized positive end-expiratory pressure combined with recruitment maneuver on intraoperative ventilation during abdominal surgery: a systematic review and network meta-analysis of randomized controlled trials.</a> Journal of Anesthesia. 36 (2), 303-315 (2022).</li><li>Hu, M. C., Yang, Y. L., Chen, T. T., Lee, C. I., Tam, K. W. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recruitment+maneuvers+to+reduce+pulmonary+atelectasis+after+cardiac+surgery:+A+meta-analysis+of+randomized+trials.">Recruitment maneuvers to reduce pulmonary atelectasis after cardiac surgery: A meta-analysis of randomized trials.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 164 (1), 171-181 (2020).</li><li>Hu, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recruitment+maneuvers+in+patients+undergoing+thoracic+surgery:+a+meta-analysis.">Recruitment maneuvers in patients undergoing thoracic surgery: a meta-analysis.</a> General Thoracic and Cardiovascular Surgery. 69 (12), 1553-1559 (2021).</li><li>Zeng, C., Lagier, D., Lee, J. W., Melo, M. F. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perioperative+pulmonary+atelectasis:+Part+I.+Biology+and+mechanisms.">Perioperative pulmonary atelectasis: Part I. Biology and mechanisms.</a> Anesthesiology. 136 (1), 181-205 (2022).</li><li>Niman, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lung+recruitment+after+cardiac+arrest+during+procurement+of+atelectatic+donor+lungs+is+a+protective+measure+in+lung+transplantation.">Lung recruitment after cardiac arrest during procurement of atelectatic donor lungs is a protective measure in lung transplantation.</a> Journal of Thoracic Disease. 14 (8), 2802-2811 (2022).</li><li>Calvo, R. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+efficacy+of+two+alveolar+recruitment+maneuvers+in+improving+the+lung+mechanics+and+the+degree+of+atelectasis+in+anesthetized+healthy+sheep.">Comparison of the efficacy of two alveolar recruitment maneuvers in improving the lung mechanics and the degree of atelectasis in anesthetized healthy sheep.</a> Research in Veterinary Science. 150 (5), 164-169 (2022).</li><li>Pensier, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+lung+recruitment+maneuver+on+oxygenation,+physiological+parameters+and+mortality+in+acute+respiratory+distress+syndrome+patients:+a+systematic+review+and+meta-analysis.">Effect of lung recruitment maneuver on oxygenation, physiological parameters and mortality in acute respiratory distress syndrome patients: a systematic review and meta-analysis.</a> Intensive Care Medicine. 45 (12), 1691-1702 (2019).</li><li>Mariano, C. A., Sattari, S., Quiros, K. A. M., Nelson, T. M., Eskandari, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Examining+lung+mechanical+strains+as+influenced+by+breathing+volumes+and+rates+using+experimental+digital+image+correlation.">Examining lung mechanical strains as influenced by breathing volumes and rates using experimental digital image correlation.</a> Respiratory Research. 23 (1), 92 (2022).</li></ol>

Das beschriebene Protokoll ist nützlich für die Herstellung eines ex vivo Schweinelungenmodells unter Überdruck-MV. Es kann für das Studium und den Unterricht der Lungenmechanik durch visuelles Feedback von der Lunge während der Rekrutierung und Analyse der auf den Gerätebildschirm projizierten Kurven und Werte verwendet werden. Um dieses Ergebnis zu erreichen, sind Pilotstudien erforderlich, um das Verhalten der Lunge außerhalb des Brustkorbs zu verstehen und den Anpassungsbedarf zu identifizieren.
<...

Die mechanische Beatmung (MV) ist auf Intensivstationen (ICUs) und chirurgischen Zentren weit verbreitet. Die Überwachung ist wichtig, um Asynchronitäten zu erkennen und Verletzungen für alle Patienten zu vermeiden, insbesondere wenn der Patient schwere Lungenverletzungen hat 1,2,3,4,5,6. Die Überwachung der Atemmechanik kann auch zum klinischen Verständnis des Krankheitsverlaufs und therapeutischer Anwendungen beitragen, wie z. B. der Einsatz von positivem endexspiratorischem Druck (PEEP) oder dem alveolären Rekrutierungsmanöver (ARM). Die Anwendung dieser Techniken erfordert jedoch ein gutes Verständnis der Kurven und der grundlegenden Lungenmechanik 3,4.
Studierende, Assistenzärzte und medizinisches Fachpersonal fühlen sich unsicher in Bezug auf das MV-Management, vom Einschalten des Beatmungsgeräts und den ersten Anpassungen bis hin zur Überwachung des Plateaus und des Fahrdrucks, und diese Unsicherheit ist mit einem Mangel an Wissen und angemessener Vorschulung verbunden 7,8,9,10. Wir beobachteten, dass Fachleute, die an Simulationen teilnahmen und ein Lungenmodell verwendeten, über ein größeres Vertrauen, ein besseres Verständnis der Parameter und ein besseres Verständnis der Komponenten der Lungenmechanik berichteten 8,11,12.
Modelle zur Untersuchung und zum Training von MV mit Testlungen, Blasebälgen und Kolben können unterschiedliche Drücke und Volumina sowie unterschiedliche lungenmechanische Bedingungen simulieren 13,14,15. Computer- und Softwaremodelle tragen auch zur Untersuchung der kardiopulmonalen Interaktion bei, indem sie Simulationen erstellen, die verwendet werden können, um den Angehörigen der Gesundheitsberufe die Prinzipien von MV11 beizubringen 16,17.
Während Computermodelle Schwierigkeiten bei der Darstellung der Lungenhysterese16 darstellen können, können Modelle mit Testlunge und Blasebalg13, 14, 15Druck-Volumen-Kurven erzeugen, die der physiologischen Kurve ähneln, und die Lungendynamik demonstrieren. Ein Vorteil ist, dass die ex vivo Schweinelunge eine ähnliche Anatomie wie der Mensch aufweist18 und auch MV-Kurven und Lungenhysterese erzeugt und während der lungenmechanischen Analyse ein visuelles Feedback der Lunge in der Acrylbox liefert. Visuelle Modelle sind wichtig und können helfen, schwer vorstellbare Komponenten und Konzepte zu verstehen. Somit stellen ex vivo Lungenmodelle eine praktische Art des Unterrichts dar.
Studien mit ex vivo Schweinelungen, z. B. mit MV mit Über- und Unterdruck 19,20,21, Analyse der Aerosolverteilung22,23, pädiatrischen Simulationen 24 und Lungenperfusion25, können das Wissen über MV verbessern. Neuere Studien, die Modelle in Über- und Unterdruck analysierten, haben gezeigt, dass die Überdruckbeatmung im Vergleich zu Unterdruckdruck zu einer abrupten Rekrutierung mit größerer lokaler Verformung, größerer Dehnung, Unterschieden in der Hysteresekurve und möglichen Gewebeläsionen führen kann 19,20,21. Nichtsdestotrotz sind Überdruckmodelle notwendig, da die Patienten während des MV-Drucks 19,20,21 unter Überdruck stehen. Die Entwicklung eines Lungenmodells für präklinische Studien eröffnet Möglichkeiten für neue Forschung und Anwendungen, einschließlich der MV-Lehre und -Ausbildung.
Hier stellen wir ein ex vivo Schweinelungenmodell für Studien- und Trainingszwecke vor. Unser primäres Ziel ist es, die Schritte zur Generierung dieses ex vivo Schweinelungenmodells unter Überdruck-MV zu beschreiben. Es kann in Zukunft verwendet werden, um Lungenmechanik zu studieren und zu lehren.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.9% Saline solution</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>2500ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anesthesia machine - Primus</td>
			<td>Drager</td>
			<td>REF 8603800-18</td>
			<td>Anesthesia work station used in the procedure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aspirator</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>For blood aspiration from thorax</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bedside Monitor - Life Scope</td>
			<td>Nihon Kohden</td>
			<td>BSM-7363</td>
			<td>Multiparameter monitor used during the procedure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bonney Tissue Forceps</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any tissue forceps is suitable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable scalper, #23</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any scalper is suitable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable syringe needles, 18G x 1 1/2&#34;, 23G x 1&#34;</td>
			<td>BD</td>
			<td>302814</td>
			<td>Widely available</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable syringes, 10ml</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Widely available</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrosurgical unit - SS-501</td>
			<td>WEM</td>
			<td></td>
			<td>For cutting and coagulation during thorax incision</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fentanyl</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>10 mcg/kg bolus + 10 mcg/kg/hour continuous infusion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Finochietto retractor</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any finochietto retractor is suitable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>heparin</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>3ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infusion set</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any infusion set is suitable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>1.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kelly Forceps Curved</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any kelly forceps is suitable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>5mg/kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lactated Ringer solution</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>500ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mechanical ventilator - Servo I</td>
			<td>Maquet</td>
			<td>REF 6449701</td>
			<td>Mechanical ventilator used in the procedure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metzenbaum Scissor (Straight and curved)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any metzenbaum scissor is suitable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Midazolam</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>0.25mg/kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Orotracheal intubation cannula, #6.5</td>
			<td>Rusch</td>
			<td>112282</td>
			<td>Widely available</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plexiglass</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Custom made plexiglass box: 30x45x60cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyester suture, 2-0</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Widely available</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium choride</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>10 ml, 19.1% potassium chloride.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>propofol</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>5mg/kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Three way stopcock</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Widely available</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Venous catheter, G20 x 1&#34;</td>
			<td>BD</td>
			<td>38183314</td>
			<td>Widely available</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ex vivo porcine experimental model for studying and teaching lung mechanics

Die mechanische Beatmung ist weit verbreitet und erfordert spezifisches Wissen für das Verständnis und die Behandlung. Angehörige der Gesundheitsberufe in diesem Bereich können sich aufgrund unzureichender Schulungs- und Lehrmethoden unsicher fühlen und es ihnen an Wissen mangeln. Daher ist es das Ziel dieses Artikels, die Schritte zu skizzieren, die zur Generierung eines ex vivo Schweinelungenmodells erforderlich sind, das in Zukunft verwendet werden soll, um die Lungenmechanik zu studieren und zu lehren. Um das Modell zu erstellen, wurden fünf Schweinelungen nach den Richtlinien der Ethikkommission für Tierversuche vorsichtig und mit angemessener Sorgfalt aus dem Thorax entfernt und über eine Trachealkanüle an das mechanische Beatmungsgerät angeschlossen. Diese Lungen wurden dann dem alveolären Rekrutierungsmanöver unterzogen. Atemmechanische Parameter wurden aufgezeichnet und Videokameras wurden verwendet, um während dieses Prozesses Videos von der Lunge zu erhalten. Dieser Vorgang wiederholte sich an fünf aufeinanderfolgenden Tagen. Bei Nichtgebrauch wurde die Lunge gekühlt aufbewahrt. Das Modell zeigte nach dem alveolären Rekrutierungsmanöver jeden Tag eine andere Lungenmechanik; nicht von den Tagen beeinflusst zu werden, sondern nur vom Manöver. Daher kommen wir zu dem Schluss, dass das ex vivo Lungenmodell ein besseres Verständnis der Lungenmechanik und ihrer Auswirkungen sowie des alveolären Rekrutierungsmanövers durch visuelles Feedback in allen Phasen des Prozesses liefern kann.

Wir verwendeten fünf weibliche Schweine mit einem Gewicht zwischen 23,4 und 26,9 kg und befolgten das beschriebene Protokoll für die kardiopulmonale Extraktion und die Analyse der Lungenmechanik. Unser Ziel ist es, dass das Modell für die Untersuchung der Lungenmechanik nützlich ist, indem Spitzendruck, Plateaudruck, Widerstand, Antriebsdruck und dynamische Compliance-Variablen analysiert werden, die direkt vom Bildschirm des mechanischen Beatmungsgeräts erfasst werden. Das Flussdiagramm des Modells ist in <strong c...

Watch this Scientific Journal Video about Ex Vivo Porcine Experimental Model for Studying and Teaching Lung Mechanics at JoVE.com

Ex Vivo Porcine Experimental Model for Studying and Teaching Lung Mechanics

Wir präsentieren ein ex vivo Schweinelungenmodell zur Demonstration der Lungenmechanik und alveolärer Rekrutierungsmanöver für Lehrzwecke. Die Lunge kann mehr als einen Tag (bis zu fünf Tage) mit minimalen Veränderungen der pulmonalmechanischen Variablen verwendet werden.

Ex Vivo Schweineexperimentelles Modell zum Studium und zur Lehre der Lungenmechanik

Mechanical ventilation is widely used and requires specific knowledge for understanding and management. Health professionals in this field may feel ...

Die mechanische Beatmung ist bei Ateminsuffizienz weit verbreitet und ersetzt die spontane Beatmung teilweise oder vollständig. Das Management erfordert Vorkenntnisse und Fachkenntnisse. Einige Studien zeigen jedoch, dass sich Fachleute bei der Verwaltung unsicher fühlen.Jegliche Reklamationen, mangelnde Ausbildung oder Vorkenntnisse. Die experimentellen Modelle erleichtern die Konzepte der mechanischen Beatmung und die Visualisierung der Lungenmechanik mit visuellem Feedback. Zunächst wurde das Gewicht des Tieres ermittelt, um die für das Verfahren erforderlichen Medikamente und Sedierungen anzupassen.Verabreichen Sie Ketamin fünf Milligramm pro Kilogramm und Midazolam Punkt 25 Milligramm pro Kilogramm intramuskulär. Dann punktieren Sie die marginale Ohrvene mit einem 20-G-Venenkatheter und verabreichen intravenöses Propofol, fünf Milligramm pro Kilogramm zur Narkoseeinleitung. Verabreichen Sie drei Milliliter Heparin intravenös an acht kardiopulmonale Blockextraktion und Perfusion.Nach der Anästhesie führen Sie eine orotracheale Intubation mit einer 6,5-Millimeter-Kanüle durch. Die Trachealkanüle muss sicher fixiert werden, um eine Verschiebung während des Eingriffs zu verhindern. Schließen Sie den NMO nach der Präparation über eine Kanüle an die mechanische Beatmung an und halten Sie die NMO-Anästhesie mit einem 1,5%igen Isofluor in 50% inspirierter Sauerstofffraktion aufrecht.Und Fentanyl, 10 Mikrogramm pro Kilogramm Bolus, plus 10 Mikrogramm pro Kilogramm pro Stunde kontinuierliche Infusion. Die Beurteilung der Sedierungstiefe erfolgt auf der Grundlage der Überwachung hämodynamischer Parameter und des Einsatzes eines Gasanalysators. Stellen Sie das mechanische Beatmungsgerät für ein volumengesteuertes Modell mit einem Atemzugvolumen von acht Millilitern pro Kilogramm ein.Der Beatmungsmodus und andere Einstellungen werden auf dem Bildschirm des mechanischen Beatmungsgeräts ausgewählt. Die Atemfrequenz muss angepasst werden, um den Endtidal-CO2-Gehalt von 35 bis 45 Millimetern Quecksilbersäule aufrechtzuerhalten. Machen Sie einen Sternumschnitt, der groß genug ist, um die Brusthöhle zu erreichen, zwei Zentimeter über dem Manubrium bis zwei Zentimeter unter dem Xifoidfortsatz des Brustbeins, und positionieren Sie die Rippenretraktoren, um das Sichtfeld während des Eingriffs zu erweitern.Machen Sie einen Trachealschnitt horizontal mit dem Skalpell. Der Schnitt muss groß genug sein, um eine neue Trachealkanüle einzuführen und den oralen Trachealtubus zu entfernen. Blasen Sie die Manschette der neu eingeführten Trachealkanüle auf.Befestigen Sie die neue Trachealkanüle direkt an der Luftröhre. Die Trachealkanüle wird nicht vernäht, sondern nur gebunden, um Leckagen und Bewegungen während der Platzierung der Lunge in der Beatmungsbox zu vermeiden. Sezieren Sie mit dem Skalpell das Gewebe, um die kardiopulmonale Blockade aus dem Thorax zu entfernen.Erhöhen Sie am Ende die Isofluorankonzentration auf 5 % und verabreichen Sie 10 Milliliter Kaliumchlorid. Nach der Gewebedissektion klemmen Sie die Ororatrachealkanüle am Ende der Inspiration mit der entsprechenden Cali-Pinzette ab und halten Sie die Lunge aufgeblasen. Trennen Sie das mechanische Beatmungsgerät.Durchtrennen Sie die Aortenarterie und positionieren Sie den Aspirator in der Brusthöhle, um extravasiertes Blut zu entfernen und die Visualisierung der Höhle aufrechtzuerhalten. Das untere Pulmonalband sollte vorsichtig gelöst werden, um einen Lungenriss zu vermeiden. Entfernen Sie die kardiopulmonale Blockade mit eingespannter Ortrachealkanüle aus dem Brustkorb und legen Sie sie auf ein Tablett.Kanülieren Sie die Lungenarterie mit einem einlumigen Katheter mit großer Bohrung und schließen Sie sie an das Infusionsset an, um kontinuierlich 2000 Milliliter Code-9%ige Kochsalzlösung zu verabreichen, bis eine klare Flüssigkeit aus der Aorta fließt. Die Kochsalzlösung sollte in normaler Menge verabreicht werden. Vermeiden Sie es, den Infusionsbeutel zusammenzudrücken.Nachdem Sie den Fluss gereinigt haben, vernähen Sie die Aortenarterie und verabreichen Sie weitere hundert Milliliter Kochsalzlösung. Die Kochsalzlösung verbleibt bis zum Ende des Experiments in der Lunge. Nachdem Sie die Lungen vorbereitet haben, positionieren Sie sie vertikal in der Acrylbox und schließen Sie die Trachealkanüle an das mechanische Beatmungsgerät an.Stellen Sie sicher, dass die Trachealkanüle fest in der Luftröhre sitzt. Stellen Sie das mechanische Beatmungsgerät mit den folgenden Parametern auf den volumengeregelten Modus ein. Tau-Volumen, sechs Milliliter pro Kilogramm.PEEP, fünf Zentimeter Wasser. Inspirierte Fraktion von Sauerstoff, 21%Atemfrequenz, 15. Eine inspiratorische Pausenzeit, 10%Einstellungen werden auf dem Bildschirm des mechanischen Beatmungsgeräts ausgewählt.Um mit der Rekrutierung zu beginnen, erhöhen Sie den PEEP von fünf auf sechs Zentimeter Wasser und erhöhen Sie ihn dann schrittweise in Schritten von zwei Zentimetern Wasser, bis Sie 14 Zentimeter Wasser erreichen. Der PEEP wird mit der Bildschirmtaste am mechanischen Beatmungsgerät erhöht. Jeder PEEP-Wert wird 10 Minuten lang beibehalten, während die Lungenmechanik aufgezeichnet wird.Nach Erreichen von 14 Zentimetern Wasser reduzieren Sie PEEP Schritt für Schritt um zwei Zentimeter Wasser, bis sechs Zentimeter Wasser erreicht sind, und reduzieren Sie es dann auf fünf Zentimeter Wasser. Während dieser Abnahme wird der PEEP-Wert fünf Minuten lang beibehalten, während die Lungenmechanik aufgezeichnet wird. Am Ende der Rekrutierungsphase klemmen Sie die Trachealkanüle während der Inspiration vorsichtig mit der Klemme ab und halten Sie die Lunge aufgeblasen.Öffne die Acrylbox. Entferne die Lunge aus der Acrylbox und lege sie vorsichtig in einen Glasbehälter. Nachdem Sie die Lunge in den Glasbehälter gelegt haben, stellen Sie sicher, dass die Klemme fest verschlossen ist, und gießen Sie 500 Milliliter 9%ige Kochsalzlösung.Bewahren Sie die Lunge im Kühlschrank in einem in Plastik verpackten Glasbehälter bei einer Temperatur von zwei bis acht Grad Celsius für 24 Stunden auf. Wiederholen Sie den Vorgang für die mechanische Beatmung und das Ovular-Rekrutierungsmanöver an fünf aufeinanderfolgenden Tagen. Nach jedem Abschluss des Vorgangs legen Sie die Lunge in den Glasbehälter und bewahren Sie ihn im Kühlschrank auf.Wir analysieren die Lunge an fünf aufeinanderfolgenden Tagen und wiederholen den gesamten Prozess, wie im Flussdiagramm beschrieben. Wir konnten zeigen, wie sich die Lungenvariablen vor und nach der Rekrutierung verhielten, und die Haltbarkeit des ex vivo Lungenmodells im Studienzeitraum feststellen. Wir beobachteten signifikante Unterschiede zwischen allen Variablen vor und nach den Rekrutierungsmanövern.Der Spitzendruck, der Plateaudruck und der Fahrdruck nahmen nach dem Manöver ab, während die dynamische Nachgiebigkeit zunahm, was die Öffnung der kollabierten Alveolen und einen Zuwachs im Lungenbereich zeigte. Auch der Atemwegswiderstand nahm nach der Rekrutierung zu. Wir zeigen, dass das Modell bei der Demonstration visueller Veränderungen in der Lungenmechanik durch das alveoläre Rekrutierungsmanöver und seine Wirksamkeit für das Studium und die Lehre der Lungenmechanik effektiv ist.Darüber hinaus zeigen wir, dass das Modell an mindestens fünf aufeinanderfolgenden Tagen verwendet werden kann. In der Pilotstudie haben wir mit einem PEEP von fünf Zentimetern Wasser begonnen und ihn in Fünf-Zentimeter-Schritten auf bis zu 25 Zentimeter erhöht. Die Spitzen- und Plateaudrücke erreichen jedoch Werte von mehr als 40 bzw. 30 Zentimetern Wasser, wobei sich Fisteln bilden.Daher haben wir uns für eine schrittweise Erhöhung in Zwei-Zentimeter-Schritten entschieden, um das Verhalten von Drücken im Laufe der Zeit besser analysieren zu können und die PEEP-Grenzwerte in Ihrem Ex-vivo-Protokollierungsmodell zu verstehen. Es gibt keinen Unterschied zwischen anhaltender oder inkrementeller Inflation in Bezug auf die Mortalität, aber sie ist nicht nur die am häufigsten verwendete, sondern kann auch die schrittweise Analyse der Lungenmechanik erleichtern. Es gab Studien mit XV-über-C-Modellen mit positivem und negativem Druck mit verschiedenen Initiativen, wie z.B. der Entwicklung eines ähnlichen Modells für präklinische Studien, der Verifizierung von Aerosolverteilungen und der Etablierung pädiatrischer Simulationen.Trotz der unterschiedlichen Zielsetzungen eröffnen solche Studien Möglichkeiten für unsere neue Forschung und helfen bei der Anwendung unseres Lernmodells. Studien haben jedoch gezeigt, dass die Verwendung der Überdruckbeatmung im XV-Volumenmodell zu einer abrupten Rekrutierung mit einer größeren lokalen Verformung als die Unterdruckbeatmung führen kann. Es ist notwendig, Überdruckmodelle zu erstellen, da unsere Patienten während der mechanischen Beatmung in der Regel Überdruck ausgesetzt sind, da wir zunächst nur Kenntnisse über die Anatomie von Tieren haben, damit die Beine ordnungsgemäß entfernt werden können.Zweitens wurde das Modell nicht länger als fünf Tage evaluiert. Drittens eignet sich dieses Modell gut für den Beatmungsunterricht. Und schließlich, um seine Ergebnisse auf alle Menschen zu übertragen, ist es wichtig, die Grenzen des Tiermodells zu berücksichtigen.Das X-vivo-Lungenmodell ist lebensfähig und reproduzierbar, es kann Rekrutierungsmanövern mit Visualisierung der pulmonalmechanischen Variablen unterzogen werden. Das Modell bietet eine neue Sicht auf die Lunge unter mechanischer Beatmung und erleichtert das Erlernen dieser Konzepte durch visuelles Feedback.

Research

Without Section

JoVE Journal

Ex Vivo Porcine Experimental Model for Studying and Teaching Lung Mechanics

Medicine

Steps for the Autologous Ex vivo Perfused Porcine Liver-kidney Experiment

Steps for the Autologous Ex vivo Perfused Porcine Liver-kidney Experiment

The use of ex vivo perfused models can mimic the physiological conditions of the liver for short periods, but to maintain normal homeostasis for an ...

Forschung

Medizin

Procedure for Human Saphenous Veins Ex Vivo Perfusion and External Reinforcement

Procedure for Human Saphenous Veins Ex Vivo Perfusion and External Reinforcement

Verfahren für Menschen V. saphena<em&gt; Ex-vivo-</em&gt; Perfusion und Außen Verstärkung

The mainstay of contemporary therapies for extensive occlusive arterial disease is venous bypass graft. However, its durability is threatened by intimal ...

Method of Isolated Ex Vivo Lung Perfusion in a Rat Model: Lessons Learned from Developing a Rat EVLP Program

Method of Isolated Ex Vivo Lung Perfusion in a Rat Model: Lessons Learned from Developing a Rat EVLP Program

Methode Isolated<em&gt; Ex vivo</em&gt; Lung Perfusion in einem Rattenmodell: Lehren aus Entwicklung einer Ratte EVLP Programm gelernt

The number of acceptable donor lungs available for lung transplantation is severely limited due to poor quality. Ex-Vivo Lung Perfusion (EVLP) has allowed ...

An Ex vivo Model to Study Hormone Action in the Human Breast

An Ex vivo Model to Study Hormone Action in the Human Breast

Ein<em&gt; Ex-vivo-</em&gt; Modell um die Hormonwirkung in der menschlichen Brust Studieren

The study of hormone action in the human breast has been hampered by lack of adequate model systems. Upon in vitro culture, primary mammary epithelial ...

Ex vivo Live Imaging of Lung Metastasis and Their Microenvironment

Ex vivo Live Imaging of Lung Metastasis and Their Microenvironment

Ex-vivo-Live-Imaging von Lungenmetastasen und deren Mikromilieu

Metastasis is a major cause for cancer-related morbidity and mortality. Metastasis is a multistep process and due to its complexity, the exact cellular ...

A Small Animal Model of Ex Vivo Normothermic Liver Perfusion

A Small Animal Model of Ex Vivo Normothermic Liver Perfusion

Ein kleines Tier Modell der Ex Vivo Normothermic Leber Perfusion

There is a significant shortage of liver allografts available for transplantation, and in response the donor criteria have been expanded. As a result, ...

Impact of Intracardiac Neurons on Cardiac Electrophysiology and Arrhythmogenesis in an Ex Vivo Langendorff System

Impact of Intracardiac Neurons on Cardiac Electrophysiology and Arrhythmogenesis in an Ex Vivo Langendorff System

Auswirkungen der intrakardialen Neuronen auf kardiale Elektrophysiologie und Arrhythmogenesis in einem Ex-Vivo -Langendorff-System

Since its invention in the late 19th century, the Langendorff ex vivo heart perfusion system continues to be a relevant tool for studying a broad spectrum ...

Ex Vivo Corneal Organ Culture Model for Wound Healing Studies

Ex Vivo Wundheilung Hornhaut Orgel Kulturmodells für Studien

The cornea has been used extensively as a model system to study wound healing. The ability to generate and utilize primary mammalian cells in two ...

An Ex Vivo Tissue Culture Model for Fibrovascular Complications in Proliferative Diabetic Retinopathy

Ein Ex-Vivo-Gewebekultur-Modell für fibrovaskulärem Komplikationen bei proliferativer diabetischer Retinopathie

Diabetic retinopathy (DR) is the most common microvascular complication of diabetes and one of the leading causes of blindness in working-age adults. No ...

Manufacture of a Multi-Purpose Low-Cost Animal Bench-Model for Teaching Tracheostomy

Herstellung eines mehrschichtigen Niederkostentierisches Bench-Modell für die Tracheostomie

Tracheostomy is one of the most frequent procedures, performed through various techniques in the intensive care unit and emergency situations. Despite ...