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

Agradecemos a todos os colegas e profissionais que contribuíram e apoiaram a construção deste protocolo de modelo de pulmão suíno ex vivo .
Este estudo não teve fontes de financiamento.

O protocolo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa Animal de nossa Instituição (protocolo nº 1610/2021).
1. Anestesia e preparo dos animais
<ol><li>Inicialmente, coloque o animal em uma balança e verifique o peso para ajustar as medicações e sedação necessárias para o procedimento.</li>
	<li>Administrar cetamina 5 mg/kg e midazolam 0,25 mg/kg por via intramuscular.</li>
	<li>Puncionar a veia marginal da orelha com cateter venoso 20G e administrar propofol (...

<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>

O protocolo descrito é útil para produzir um modelo de pulmão suíno ex vivo sob VM com pressão positiva. Pode ser usado para estudar e ensinar mecânica pulmonar através do feedback visual dos pulmões durante o recrutamento e análise das curvas e valores projetados na tela do dispositivo. Para esse resultado, estudos piloto são necessários para entender o comportamento dos pulmões fora da caixa torácica e identificar a necessidade de adaptações.
Identificamos que o ponto...

A ventilação mecânica (VM) é amplamente utilizada em unidades de terapia intensiva (UTIs) e centros cirúrgicos. Sua monitorização é essencial para ajudar a reconhecer assincronias e prevenir lesões para todos os pacientes, especialmente quando o paciente apresenta lesões pulmonares graves1,2,3,4,5,6. A monitorização da mecânica respiratória também pode contribuir para o entendimento clínico da progressão da doença e aplicações terapêuticas, como o uso da pressão expiratória final positiva (PEEP) ou a manobra de recrutamento alveolar (MRA). No entanto, o uso dessas técnicas requer um conhecimento proficiente das curvas e da mecânica pulmonar básica 3,4.
Estudantes, residentes e profissionais médicos sentem-se inseguros quanto ao manejo da VM, desde o acionamento do ventilador e ajustes iniciais até a monitorização do platô e da pressão de condução, e essa insegurança está associada à falta de conhecimento e treinamento prévio adequado 7,8,9,10. Observamos que os profissionais que participaram das simulações e utilizaram um modelo de pulmão relataram maior confiança, compreensão dos parâmetros e compreensão dos componentes da mecânica pulmonar 8,11,12.
Modelos para estudo e treinamento da VM com pulmões-teste, fole e pistões podem simular diferentes pressões e volumes, bem como diferentes condições de mecânica pulmonar 13,14,15. Modelos computacionais e de software também contribuem para o estudo da interação cardiopulmonar ao gerar simulações que podem ser utilizadas para ensinar os princípios da VM11 aos profissionais de saúde16,17.
Enquanto modelos computacionais podem apresentar dificuldades para representar a histerese pulmonar16, modelos com pulmão-teste e fole 13,14,15 podem produzir curvas pressão-volume semelhantes à curva fisiológica e demonstrar dinâmica pulmonar. Como vantagem, o pulmão suíno ex vivo apresenta anatomia semelhante à do ser humano18, produzindo também curvas de VM, histerese pulmonar e fornecendo feedback visual dos pulmões dentro da caixa de acrílico durante a análise da mecânica pulmonar. Os modelos visuais são importantes e podem ajudar a entender componentes e conceitos difíceis de imaginar. Assim, modelos pulmonares ex vivo representam uma forma prática de ensino.
Estudos com pulmões suínos ex vivo, como VM com pressão positiva e negativa 19,20,21, análise da distribuição de aerossóis 22,23, simulações pediátricas24 e perfusão pulmonar25 podem melhorar o conhecimento sobre VM. Estudos recentes analisando modelos de pressão positiva e negativa têm demonstrado que a ventilação com pressão positiva pode levar a recrutamento abrupto com maior deformação local, maior distensão, diferenças na curva de histerese e possíveis lesões teciduais em relação à pressão negativa 19,20,21. No entanto, modelos de pressão positiva são necessários, pois os pacientes estão sob pressão positiva durante a VM 19,20,21. O desenvolvimento de um modelo pulmonar para estudos pré-clínicos abre possibilidades para novas pesquisas e aplicações, incluindo ensino e treinamento em VM.
Aqui, apresentamos um modelo de pulmão suíno ex vivo para fins de estudo e treinamento. Nosso objetivo primário é descrever as etapas para a geração deste modelo de pulmão suíno ex vivo sob VM com pressão positiva. Ele pode ser usado no futuro para estudar e ensinar mecânica pulmonar.

<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

A ventilação mecânica é amplamente utilizada e requer conhecimentos específicos para seu entendimento e manejo. Os profissionais de saúde dessa área podem sentir-se inseguros e desconhecedores devido à formação e aos métodos de ensino inadequados. Portanto, o objetivo deste artigo é delinear as etapas envolvidas na geração de um modelo de pulmão suíno ex vivo a ser utilizado no futuro, para estudar e ensinar mecânica pulmonar. Para gerar o modelo, cinco pulmões porcinos foram cuidadosamente retirados do tórax seguindo as orientações do Comitê de Ética em Pesquisa Animal com os cuidados adequados e conectados ao ventilador mecânico através de uma cânula traqueal. Esses pulmões foram então submetidos à manobra de recrutamento alveolar. Parâmetros de mecânica respiratória foram gravados e câmeras de vídeo foram usadas para obter vídeos dos pulmões durante esse processo. Esse processo foi repetido por cinco dias consecutivos. Quando não utilizados, os pulmões foram mantidos refrigerados. O modelo mostrou mecânica pulmonar diferente após a manobra de recrutamento alveolar a cada dia; não sendo influenciado pelos dias, apenas pela manobra. Portanto, concluímos que o modelo pulmonar ex vivo pode proporcionar um melhor entendimento da mecânica pulmonar e seus efeitos, e até mesmo da manobra de recrutamento alveolar através do feedback visual durante todas as etapas do processo.

Foram utilizadas cinco fêmeas de suínos pesando entre 23,4-26,9 kg e seguindo o protocolo descrito para extração cardiopulmonar e análise da mecânica pulmonar. Nossa intenção é que o modelo seja útil para o estudo da mecânica pulmonar, analisando as variáveis de pico pressórico, pressão de platô, resistência, pressão motriz e complacência dinâmica coletadas diretamente da tela do ventilador mecânico. O fluxograma do modelo é mostrado na Figura 1.
<p class="jove_conte...

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

Apresentamos um modelo ex vivo de pulmão de porco para demonstração da mecânica pulmonar e manobras de recrutamento alveolar para fins didáticos. Os pulmões podem ser utilizados por mais de um dia (até cinco dias) com mínimas alterações nas variáveis da mecânica pulmonar.

Ex Vivo Modelo Experimental Porcino para Estudo e Ensino de Mecânica Pulmonar

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

A ventilação mecânica é amplamente utilizada na insuficiência respiratória, substituindo parcial ou completamente a ventilação espontânea. Sua gestão requer conhecimento e expertise prévios. No entanto, alguns estudos mostram que os profissionais sentem-se inseguros em seu manejo.Qualquer reclamação, falta de treinamento ou conhecimento prévio. Os modelos experimentais vêm para facilitar os conceitos de ventilação mecânica e visualização da mecânica pulmonar com feedback visual. Inicialmente obteve-se o peso do animal para ajuste das medicações e sedação necessárias ao procedimento.Administrar cetamina cinco miligramas por quilograma, e ponto de midazolam 25 miligramas por quilograma por via intramuscular. Em seguida, puncionar a veia marginal da orelha com cateter venoso 20G e administrar propofol por via venosa, cinco miligramas por quilograma para indução anestésica. Administrar três mililitros de heparina por via intravenosa a oito bloqueios cardiopulmonares, extração e perfusão.Após a anestesia, realizar intubação orotraqueal com cânula de 6,5 milímetros. A cânula traqueal deve ser fixada de forma segura para evitar deslocamento durante o procedimento. Após o preparo, conectar a NMO via cânula à ventilação mecânica e manter a anestesia NMO com isofluorina a 1,5% em 50% da fração inspirada de oxigênio.E fentanil, 10 microgramas por quilograma em bolus, mais 10 microgramas por quilograma por hora de infusão contínua. A avaliação da profundidade da sedação é realizada com base na monitorização dos parâmetros hemodinâmicos e no uso de analisador de gases. Ajuste o ventilador mecânico para o modelo de volume controlado com volume corrente de oito mililitros por quilograma.O modo de ventilação e outras configurações são selecionadas na tela do ventilador mecânico. A frequência respiratória deve ser ajustada para manter o Co2 expirado final de 35 a 45 milímetros de mercúrio. Fazer uma incisão esternal grande o suficiente para acessar a cavidade torácica, dois centímetros acima do manúbrio a dois centímetros abaixo do processo xifoide do esterno, e posicionar os afastadores de costelas, ampliando o campo de visão durante o procedimento.Faça uma incisão traqueal horizontalmente usando o bisturi. A incisão deve ser grande o suficiente para introduzir uma nova cânula traqueal, retirando o tubo traqueal oral. Inflar o manguito da cânula traqueal recém-introduzida.Fixar a nova cânula traqueal diretamente na traqueia. A cânula traqueal não é suturada, apenas amarrada, para evitar vazamentos e movimentação durante a colocação dos pulmões na caixa de ventilação. Com o bisturi dissecar os tecidos para remover o bloqueio cardiopulmonar do tórax.Ao final, aumente a concentração de isoflourano para 5% e administre 10 mililitros de cloreto de potássio. Após a dissecção tecidual, pinçar a cânula orotraqueal com pinça de Cali apropriada durante o final da inspiração, mantendo o pulmão insuflado. Desconecte o ventilador mecânico.Seccionar a artéria aórtica e posicionar o aspirador dentro da cavidade torácica para remover o sangue extravasado e manter a visualização da cavidade. O ligamento pulmonar inferior deve ser cuidadosamente liberado para evitar laceração pulmonar. Retire o bloqueio cardiopulmonar da caixa torácica com a cânula orotraqueal pinçada e coloque-o em uma bandeja.Cânular a artéria pulmonar com um cateter de lúmen único de grande calibre e conectá-la ao conjunto de infusão para administrar continuamente 2000 mililitros de solução salina codificada a 9% até que o líquido claro flua da aorta. A solução salina deve ser administrada a uma taxa normal. Evitar espremer a bolsa intravenosa.Após a desobstrução do fluxo, sutura da artéria aorta e administração de mais cem mililitros de soro fisiológico. A solução salina permanece no interior dos pulmões até o final do experimento. Após o preparo dos pulmões, posicione-os verticalmente dentro da caixa de acrílico e conecte a cânula traqueal ao ventilador mecânico.Certifique-se de que a cânula traqueal está firmemente presa na traqueia. Ajuste o ventilador mecânico para o modo de volume controlado com os seguintes parâmetros. Tau volume, seis mililitros por quilo.PEEP, cinco centímetros de água. Fração inspirada de oxigênio, 21%Frequência respiratória, 15. Um tempo de pausa inspiratória, 10% Configurações são selecionadas na tela do ventilador mecânico.Para iniciar o recrutamento aumente a PEEP de cinco para seis centímetros de água, e depois aumente-a em incrementos passo a passo de dois centímetros de água, até atingir 14 centímetros de água. A PEEP é aumentada usando o botão na tela do ventilador mecânico. Cada valor de PEEP é mantido por 10 minutos durante o registro da mecânica pulmonar.Depois de atingir 14 centímetros de água, reduza a PEEP passo a passo em decrementos de dois centímetros de água até atingir seis centímetros de água, e depois reduza-a para cinco centímetros de água. Durante essa diminuição, o valor da PEEP é mantido por cinco minutos, enquanto se registra a mecânica pulmonar. Ao final da fase de recrutamento, pinçar suavemente a cânula traqueal com a pinça durante a inspiração, mantendo os pulmões inflados.Abra a caixa de acrílico. Retire os pulmões da caixa de acrílico e coloque-os cuidadosamente em um recipiente de vidro. Depois de colocar os pulmões no recipiente de vidro, certifique-se de que a braçadeira está bem fechada e despeje 500 mililitros de solução salina a 9%.Guarde os pulmões na geladeira em um recipiente de vidro plástico embrulhado a uma temperatura de dois a oito graus Celsius por 24 horas. Repetir o processo para ventilação mecânica e a manobra de recrutamento ovular por cinco dias consecutivos. Após cada vez que o processo for concluído, coloque os pulmões no recipiente de vidro e guarde-o na geladeira.Analisamos os pulmões por cinco dias consecutivos, repetindo todo o processo conforme descrito no fluxograma. Pudemos mostrar como as variáveis pulmonares se comportaram antes e após o recrutamento e estabelecer a durabilidade do modelo pulmonar ex vivo no período do estudo. Observamos diferenças significativas entre todas as variáveis antes e após as manobras de recrutamento.A pressão de pico, a pressão de platô e a pressão motriz diminuíram após a manobra, enquanto a complacência dinâmica aumentou, demonstrando abertura dos alvéolos colapsados e ganho de área pulmonar. A resistência das vias aéreas também aumentou após o recrutamento. Mostramos que o modelo é eficaz em demonstrar alterações visuais na mecânica pulmonar através da manobra de recrutamento alveolar, e sua efetividade para o estudo e ensino da mecânica pulmonar.Além disso, mostramos que o modelo pode ser usado por pelo menos cinco dias consecutivos. No estudo piloto, começamos com uma PEEP de cinco centímetros de água, e a aumentamos em cinco centímetros de incrementos de água até 25 centímetros. Entretanto, as pressões de pico e platô atingem valores superiores a 40 e 30 centímetros de água, respectivamente, com formação de fístula.Assim, optamos por realizar um aumento gradual em incrementos de dois centímetros para fornecer uma melhor análise do comportamento das pressões ao longo do tempo, e entender os limites de PEEP em seu modelo de registro ex-vivo. Não há diferença entre a insuflação sustentada ou incremental em relação à mortalidade, mas além de ser a insuflação incremental mais utilizada pode facilitar a análise passo a passo da mecânica pulmonar. Há estudos utilizando modelos XV sobre C com pressão positiva e negativa com diferentes iniciativas, como o desenvolvimento de um modelo semelhante de para estudos pré-clínicos, a verificação da distribuição de aerossóis e o estabelecimento de simulações pediátricas.Apesar dos diferentes objetivos, tais estudos abrem possibilidades para nossas novas pesquisas, auxiliam aplicações para nosso modelo de aprendizagem. Embora estudos tenham demonstrado que o uso da ventilação com pressão positiva no modelo de volume XV pode levar a um recrutamento abrupto, com maior deformação local do que a ventilação com pressão negativa. É necessário criar modelos de pressão positiva, pois nossos pacientes geralmente são submetidos à pressão positiva durante a ventilação mecânica, como limitação de termos primeiramente, conhecimento de qualquer anatomia animal para que as pernas possam ser adequadamente removidas.Em segundo lugar, o modelo não foi avaliado além de cinco dias. Terceiro, esse modelo, ele se encaixa bem apenas para o ensino de ventilação. E, finalmente, para traduzir seus resultados para todos os seres humanos, é importante considerar as limitações do modelo animal.O modelo pulmonar X vivo é viável e reprodutível, podendo ser submetido a manobras de recrutamento com visualização das variáveis mecânicas pulmonares. O modelo proporciona uma nova visão do pulmão sob ventilação mecânica, facilitando o ensino desses conceitos por meio de feedback visual.

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 ...

Medicina

Procedure for Human Saphenous Veins Ex Vivo Perfusion and External Reinforcement

Procedure for Human Saphenous Veins Ex Vivo Perfusion and External Reinforcement

Procedimento para safenas humanas Veias<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Perfusão e reforço externo

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

Método de Isolado<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Perfusão pulmonar em um modelo de rato: Lições aprendidas com o desenvolvimento de um Programa PPEV 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

Um<em&gt; Ex vivo</em&gt; Modelo para estudar a ação do hormônio no peito humano

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 de imagens ao vivo de pulmão Metástase e seu microambiente

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

Um pequeno modelo Animal de perfusão de fígado normotérmica 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

Impacto dos neurônios intracardíacos eletrofisiologia cardíaca e arritmogênica em um sistema de 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 modelo de cultura órgão da córnea para cicatrização de feridas estudos

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

Um modelo de cultura de tecidos de Ex Vivo para fibrovasculares complicações retinopatia diabética 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

Fabricação de um modelo de banco de animais de baixo custo de múltiplos propósitos para o ensino de traqueostomia

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