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

Ringraziamo tutti i colleghi e i professionisti che hanno contribuito e sostenuto la costruzione di questo protocollo modello di polmone suino ex vivo .
Questo studio non aveva fonti di finanziamento.

Il protocollo è stato approvato dal Comitato Etico per la Ricerca Animale della nostra Istituzione (protocollo n. 1610/2021).
1. Anestesia e preparazione dell'animale
<ol><li>Inizialmente, posizionare l'animale su una bilancia e controllare il peso per regolare i farmaci e la sedazione necessari per la procedura.</li>
	<li>Somministrare ketamina 5 mg/kg e midazolam 0,25 mg/kg per via intramuscolare.</li>
	<li>Perforare la vena marginale dell'orecchio con un catetere venoso ...

<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>

Il protocollo descritto è utile per produrre un modello di polmone suino ex vivo in condizioni di MV a pressione positiva. Può essere utilizzato per lo studio e l'insegnamento della meccanica polmonare attraverso il feedback visivo dei polmoni durante il reclutamento e l'analisi delle curve e dei valori proiettati sullo schermo del dispositivo. Per ottenere questo risultato, sono necessari studi pilota per comprendere il comportamento dei polmoni al di fuori della gabbia toracica e per identificare la necessit...

La ventilazione meccanica (MV) è ampiamente utilizzata nelle unità di terapia intensiva (ICU) e nei centri chirurgici. Il suo monitoraggio è essenziale per aiutare a riconoscere le asincronie e prevenire lesioni per tutti i pazienti, soprattutto quando il paziente ha gravi lesioni polmonari 1,2,3,4,5,6. Il monitoraggio della meccanica respiratoria può anche contribuire alla comprensione clinica della progressione della malattia e delle applicazioni terapeutiche, come l'uso della pressione positiva di fine espirazione (PEEP) o la manovra di reclutamento alveolare (ARM). Tuttavia, l'uso di queste tecniche richiede una buona comprensione delle curve e della meccanica polmonaredi base 3,4.
Gli studenti, gli specializzandi e i professionisti del settore medico si sentono insicuri riguardo alla gestione della MV, dall'accensione del ventilatore e dalle regolazioni iniziali al monitoraggio del plateau e delle pressioni di guida, e questa insicurezza è associata a una mancanza di conoscenza e di un'adeguata formazione precedente 7,8,9,10. Abbiamo osservato che i professionisti che hanno partecipato alle simulazioni e hanno utilizzato un modello polmonare hanno riportato una maggiore fiducia, comprensione dei parametri e comprensione delle componenti della meccanica polmonare 8,11,12.
I modelli per lo studio e l'addestramento della MV con polmoni, soffietti e pistoni di prova possono simulare diverse pressioni e volumi, nonché diverse condizioni di meccanica polmonare 13,14,15. Anche i modelli computazionali e software contribuiscono allo studio dell'interazione cardiopolmonare generando simulazioni che possono essere utilizzate per insegnare i principi della MV11 agli operatori sanitari16,17.
Mentre i modelli computazionali possono presentare difficoltà nel rappresentare l'isteresi polmonare16, i modelli con polmone e soffietto di prova 13,14,15 possono produrre curve pressione-volume simili alla curva fisiologica e dimostrare la dinamica polmonare. Come vantaggio, il polmone suino ex vivo presenta un'anatomia simile a quella degli esseri umani18, producendo anche curve MV, isteresi polmonare e fornendo un feedback visivo dei polmoni all'interno della scatola acrilica durante l'analisi della meccanica polmonare. I modelli visivi sono importanti e possono aiutare a comprendere componenti e concetti difficili da immaginare. Pertanto, i modelli polmonari ex vivo rappresentano un modo pratico di insegnare.
Gli studi con polmoni suini ex vivo, come quelli sulla MV con pressione positiva e negativa 19,20,21, l'analisi della distribuzione dell'aerosol 22,23, le simulazioni pediatriche24 e la perfusione polmonare25 possono migliorare le conoscenze sulla MV. Recenti studi che analizzano modelli in pressione positiva e negativa hanno dimostrato che la ventilazione a pressione positiva può portare a un reclutamento brusco con maggiore deformazione locale, maggiore distensione, differenze della curva di isteresi e possibili lesioni tissutali rispetto alla pressione a pressione negativa 19,20,21. Tuttavia, i modelli a pressione positiva sono necessari perché i pazienti sono sotto pressione positiva durante la pressione MV 19,20,21. Lo sviluppo di un modello polmonare per gli studi preclinici apre la possibilità di nuove ricerche e applicazioni, tra cui l'insegnamento e la formazione sulla MV.
Qui presentiamo un modello di polmone suino ex vivo per scopi di studio e formazione. Il nostro obiettivo primario è quello di descrivere le fasi per la generazione di questo modello di polmone suino ex vivo in MV a pressione positiva. Può essere utilizzato in futuro per studiare e insegnare la meccanica polmonare.

<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

La ventilazione meccanica è molto utilizzata e richiede conoscenze specifiche per la comprensione e la gestione. I professionisti della salute in questo campo possono sentirsi insicuri e privi di conoscenze a causa di una formazione e di metodi di insegnamento inadeguati. Pertanto, l'obiettivo di questo articolo è quello di delineare i passaggi coinvolti nella generazione di un modello di polmone suino ex vivo da utilizzare in futuro, per studiare e insegnare la meccanica polmonare. Per generare il modello, cinque polmoni suini sono stati accuratamente rimossi dal torace seguendo le linee guida del Comitato etico per la ricerca sugli animali con adeguata cura e sono stati collegati al ventilatore meccanico attraverso una cannula tracheale. Questi polmoni sono stati poi sottoposti alla manovra di reclutamento alveolare. Sono stati registrati i parametri della meccanica respiratoria e sono state utilizzate videocamere per ottenere video dei polmoni durante questo processo. Questo processo è stato ripetuto per cinque giorni consecutivi. Quando non venivano utilizzati, i polmoni venivano conservati in frigorifero. Il modello ha mostrato una meccanica polmonare diversa dopo la manovra di reclutamento alveolare ogni giorno; non facendosi influenzare dai giorni, ma solo dalla manovra. Pertanto, concludiamo che il modello polmonare ex vivo può fornire una migliore comprensione della meccanica polmonare e dei suoi effetti, e anche della manovra di reclutamento alveolare attraverso il feedback visivo durante tutte le fasi del processo.

Sono state utilizzate cinque suine femmine di peso compreso tra 23,4 e 26,9 kg e sono stati seguiti il protocollo descritto per l'estrazione cardiopolmonare e l'analisi della meccanica polmonare. La nostra intenzione è che il modello sia utile per lo studio della meccanica polmonare analizzando la pressione di picco, la pressione di plateau, la resistenza, la pressione di guida e le variabili di compliance dinamica raccolte direttamente dallo schermo del ventilatore meccanico. Il diagramma di flusso del modello è illus...

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

Presentiamo un modello ex vivo di polmone di maiale per la dimostrazione della meccanica polmonare e delle manovre di reclutamento alveolare a scopo didattico. I polmoni possono essere utilizzati per più di un giorno (fino a cinque giorni) con variazioni minime delle variabili della meccanica polmonare.

Ex Vivo Modello sperimentale suino per lo studio e l'insegnamento della meccanica polmonare

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

La ventilazione meccanica è ampiamente utilizzata nell'insufficienza respiratoria, sostituendo parzialmente o completamente la ventilazione spontanea. La sua gestione richiede conoscenze e competenze preliminari. Tuttavia, alcuni studi dimostrano che i professionisti si sentono insicuri nella sua gestione.Qualsiasi reclamo, mancanza di formazione o conoscenza pregressa. I modelli sperimentali vengono a facilitare i concetti di ventilazione meccanica e visualizzazione della meccanica polmonare con feedback visivo. Inizialmente ha ottenuto il peso dell'animale per regolare i farmaci e la sedazione necessari alla procedura.Somministrare ketamina cinque milligrammi per chilogrammo e midazolam punto 25 milligrammi per chilogrammo per via intramuscolare. Quindi perforare la vena marginale dell'orecchio con un catetere venoso da 20 G e somministrare propofol per via endovenosa, cinque milligrammi per chilogrammo per l'induzione dell'anestesia. Somministrare tre millilitri di eparina per via endovenosa a otto estrazioni e perfusioni di blocchi cardiopolmonari.Dopo l'anestesia, eseguire l'intubazione orotracheale con una cannula da 6,5 millimetri. La cannula tracheale deve essere fissata saldamente per evitare lo spostamento durante la procedura. Dopo la preparazione, collegare l'NMO tramite cannula alla ventilazione meccanica e mantenere l'anestesia NMO con un 1,5% di isofluoro nel 50% di frazione inspirata di ossigeno.E fentanil, 10 microgrammi per chilogrammo in bolo, più 10 microgrammi per chilogrammo all'ora di infusione continua. La valutazione della profondità di sedazione viene eseguita sulla base del monitoraggio dei parametri emodinamici e dell'utilizzo di un analizzatore di gas. Regolare il ventilatore meccanico per il modello a volume controllato con un volume corrente di otto millilitri per chilogrammo.La modalità di ventilazione e altre impostazioni vengono selezionate sullo schermo del ventilatore meccanico. La frequenza respiratoria deve essere regolata per mantenere la Co2 di fine espirazione di 35-45 millimetri di mercurio. Praticare un'incisione sternale abbastanza grande da accedere alla cavità toracica, da due centimetri sopra il manubrio a due centimetri sotto il processo xifoide dello sterno, e posizionare i divaricatori delle costole, ampliando il campo visivo durante la procedura.Praticare un'incisione tracheale orizzontalmente utilizzando il bisturi. L'incisione deve essere sufficientemente grande da introdurre una nuova cannula tracheale, rimuovendo il tubo tracheale orale. Gonfiare la cuffia della cannula tracheale appena introdotta.Collegare la nuova cannula tracheale direttamente alla trachea. La cannula tracheale non viene suturata, ma solo legata, per evitare perdite e movimenti durante il posizionamento dei polmoni nella scatola di ventilazione. Con il bisturi sezionare i tessuti per rimuovere il blocco cardiopolmonare dal torace.Alla fine, aumentare la concentrazione di isofluoro al 5% e somministrare 10 millilitri di cloruro di potassio. Dopo la dissezione del tessuto, clampare la cannula orotracheale con l'apposita pinza Cali durante la fine dell'inspirazione, mantenendo il polmone gonfio. Scollegare il ventilatore meccanico.Sezione l'arteria aortica e posizionare l'aspiratore all'interno della cavità toracica per rimuovere il sangue stravasato e mantenere la visualizzazione della cavità. Il legamento polmonare inferiore deve essere rilasciato con cautela per evitare lacerazioni polmonari. Rimuovere il blocco cardiopolmonare dalla gabbia toracica con la cannula orotracheale clampata e posizionarlo su un vassoio.Incannulare l'arteria polmonare con un catetere a lume singolo di grande diametro e collegarlo al set di infusione per somministrare continuamente 2000 millilitri di soluzione salina al 9% di codice fino a quando il liquido limpido non fuoriesce dall'aorta. La soluzione salina deve essere somministrata a una velocità normale. Evitare di schiacciare la sacca per flebo.Dopo aver eliminato il flusso, suturare l'arteria aortica e somministrare un altro centinaio di millilitri di soluzione salina. La soluzione salina rimane all'interno dei polmoni fino alla fine dell'esperimento. Dopo aver preparato i polmoni, posizionarli verticalmente all'interno della scatola acrilica e collegare la cannula tracheale al ventilatore meccanico.Assicurarsi che la cannula tracheale sia saldamente fissata nella trachea. Regolare il ventilatore meccanico per la modalità a volume controllato con i seguenti parametri. Volume di tau, sei millilitri per chilogrammo.PEEP, cinque centimetri d'acqua. Frazione inspirata di ossigeno, 21%Frequenza respiratoria, 15. Un tempo di pausa inspiratoria, 10%Le impostazioni vengono selezionate sullo schermo del ventilatore meccanico.Per iniziare il reclutamento aumentare la PEEP da cinque a sei centimetri di acqua, per poi aumentarla gradualmente di due centimetri d'acqua, fino a raggiungere i 14 centimetri d'acqua. La PEEP viene aumentata utilizzando il pulsante sullo schermo sul ventilatore meccanico. Ogni valore PEEP viene mantenuto per 10 minuti durante la registrazione della meccanica polmonare.Dopo aver raggiunto i 14 centimetri d'acqua, ridurre gradualmente la PEEP in decrementi di due centimetri d'acqua fino a raggiungere i sei centimetri d'acqua, quindi ridurla a cinque centimetri d'acqua. Durante questa diminuzione, il valore PEEP viene mantenuto per cinque minuti, registrando la meccanica polmonare. Al termine della fase di reclutamento, clampare delicatamente la cannula tracheale con la pinza durante l'inspirazione, mantenendo i polmoni gonfiati.Apri la scatola acrilica. Rimuovere i polmoni dalla scatola acrilica e riporli con cura in un contenitore di vetro. Dopo aver inserito i polmoni nel contenitore di vetro, assicurarsi che il morsetto sia ben chiuso e versare 500 millilitri di soluzione salina al 9%.Conservare i polmoni in frigorifero in un contenitore di vetro avvolto nella plastica a una temperatura compresa tra due e otto gradi Celsius per 24 ore. Ripetere il processo per la ventilazione meccanica e la manovra di reclutamento ovulare per cinque giorni consecutivi. Al termine di ogni processo, mettere i polmoni nel contenitore di vetro e conservarlo in frigorifero.Analizziamo i polmoni per cinque giorni consecutivi, ripetendo l'intero processo come descritto nel diagramma di flusso. Siamo stati in grado di mostrare come si comportavano le variabili polmonari prima e dopo il reclutamento e di stabilire la durata del modello polmonare ex vivo nel periodo di studio. Abbiamo osservato differenze significative tra tutte le variabili prima e dopo le manovre di reclutamento.La pressione di picco, la pressione di plateau e la pressione di guida sono diminuite dopo la manovra, mentre la compliance dinamica è aumentata, dimostrando l'apertura degli alveoli collassati e il guadagno nell'area polmonare. Anche la resistenza delle vie aeree è aumentata dopo il reclutamento. Mostriamo che il modello è efficace nel dimostrare i cambiamenti visivi nella meccanica polmonare attraverso la manovra di reclutamento alveolare e la sua efficacia per lo studio e l'insegnamento della meccanica polmonare.Inoltre, mostriamo che il modello può essere utilizzato per almeno cinque giorni consecutivi. Nello studio pilota, abbiamo iniziato con un PEEP di cinque centimetri d'acqua e l'abbiamo aumentato con incrementi di cinque centimetri d'acqua fino a 25 centimetri. Tuttavia, le pressioni di picco e di plateau raggiungono valori superiori rispettivamente a 40 e 30 centimetri d'acqua, con formazione di fistole.Pertanto, abbiamo scelto di eseguire un aumento graduale con incrementi di due centimetri per fornire una migliore analisi del comportamento delle pressioni nel tempo e comprendere i limiti PEEP nel modello di registrazione ex-vivo. Non c'è differenza tra inflazione sostenuta o incrementale in relazione alla mortalità, ma oltre ad essere la più utilizzata l'inflazione incrementale può facilitare l'analisi graduale della meccanica polmonare. Ci sono stati studi che utilizzano modelli XV su C con pressione positiva e negativa con diverse iniziative, come lo sviluppo di un modello simile per studi preclinici, la verifica delle distribuzioni di aerosol e la creazione di simulazioni pediatriche.Nonostante i diversi obiettivi, tali studi aprono possibilità per la nostra nuova ricerca, applicazioni di aiuto per il nostro modello di apprendimento. Sebbene gli studi abbiano dimostrato che l'uso della ventilazione a pressione positiva nel modello del volume XV può portare a un reclutamento brusco, con una maggiore deformazione locale rispetto alla ventilazione a pressione negativa. E' necessario creare modelli a pressione positiva perché i nostri pazienti sono solitamente sottoposti a pressione positiva durante la ventilazione meccanica, in quanto abbiamo prima di tutto la conoscenza dell'anatomia animale in modo che le zampe possano essere rimosse correttamente.In secondo luogo, il modello non è stato valutato per più di cinque giorni. In terzo luogo, questo modello, si adatta bene solo per l'insegnamento della ventilazione. E infine, per tradurre i suoi risultati a tutti gli esseri umani, è importante considerare i limiti del modello animale.Il modello polmonare X vivo è vitale e riproducibile, può essere sottoposto a manovre di reclutamento con visualizzazione delle variabili meccaniche polmonari. Il modello fornisce una nuova visione del polmone sotto ventilazione meccanica, facilitando l'insegnamento di questi concetti attraverso il feedback visivo.

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 ...

Ricerca

Medicina

Procedure for Human Saphenous Veins Ex Vivo Perfusion and External Reinforcement

Procedure for Human Saphenous Veins Ex Vivo Perfusion and External Reinforcement

Procedura per la safena umane Veins<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Perfusione e rinforzo esterno

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

Metodo di isolato<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Lung Perfusion in un modello di ratto: Lezioni apprese da Sviluppo di un programma EVLP Rat

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

Un<em&gt; Ex vivo</em&gt; Modello per studiare Hormone azione in seno umano

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 dal vivo Imaging di polmone metastasi e il loro micro

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

Un piccolo modello animale di aspersione epatica normotermica Ex Vivo

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

Impatto dei neuroni intracardiaci elettrofisiologia cardiaca e aritmogenesi in un sistema di Langendorff Ex Vivo

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 modello di cultura di organo corneale per la guarigione delle ferite studi

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

Un modello di coltura del tessuto Ex Vivo per fibrovascolare complicazioni nella retinopatia diabetica proliferativa

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

Fabbricazione di un modello multi-purpose a basso costo per animali da banco per l'insegnamento della tracheostomia

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