监控Microcirculatory血流与一个新的舌下眼压计猪出血性休克模型

文摘

组织capnometry可能适用于间接评价区域灌注不足。我们测试了新舌下毛细管张力计的性能实验出血。36个麻醉、通风迷你猪被分成sham-operated ()和休克组()。出血性休克诱导是通过降低平均动脉压(MAP)为60分钟40毫米汞柱,这液体复苏后开始旨在增加映射到75%的基线值(60 - 180分钟)。舌下二氧化碳分压是衡量张力测定法,使用一个特别盘绕硅橡胶管。粘膜红细胞速度(RBCV)和毛细血管灌注率(CPR)是评估通过正交偏振光谱(OPS)成像。在60分钟休克期心脏指数显著下降伴随着减少舌下RBCV CPR和舌下mucosal-to-arterial PCO的显著增加₂差距(差距),显著提高在第120分钟复苏阶段。之间有显著相关性差距和舌下RBCV (,)、心肺复苏(,),中央静脉氧饱和度(,),和中央venous-to-arterial PCO₂差异(,)。这个新的舌下眼压计可能是一个适当的工具间接评价循环变化的冲击。

1。介绍

微循环的紊乱与不同来源的循环衰竭紧密相连;因此评估microcirculatory地位起着越来越重要在危重患者的诊断和治疗。它认识到,尽管全球氧气交付区域组织低灌注的正常价值可能存在,不能被传统的监视工具(1,2]。此外,补偿机制可能导致正常化macrohemodynamic参数循环休克的早期阶段,并默默地持续microcirculatory不足会导致细胞缺氧和代谢障碍,最终导致器官衰竭(3]。

测量二氧化碳(PCO的分压₂)组织可能是一个可行的技术间接评价的微循环4,5]。这个参数反映了区域微血管血流量充足,随着intramucosal PCO₂逆相关比例的模型包括毛细血管,和主要依赖于组织灌注(6,7]。然而,急性PCO的增加或减少₂动脉的血液(P_一个有限公司₂组织PCO)导致类似的变化₂(8];因此它应该解释与P_一个有限公司₂。通过减去P_一个有限公司₂从组织PCO₂、特殊间隙值可以计算比粘膜PCO更准确₂独自一人,因为它们是独立的并发P的变化_一个有限公司₂。虽然没有共识最敏感的血流动力学和实验室参数指示休克的发病的tissue-to-arterial PCO₂差距可能会提供一个早期的和重要的额外的信号灌注失败(1,2,9]。此外,tissue-to-arterial PCO₂值的差距也有预后重要性(1,10,11];因此组织的监控水平的有限公司₂可能是有用的在滴定治疗干预措施在关键州(12),或选择妥协生理储备患者需要扩大血流动力学监测。

不同站点的胃肠道的目的可用于组织capnometry和粘膜血流量的充足的评估。作为PCO₂结果获得了从胃和舌下区域被证明是可以互换的6,13),后者是免费的一些局限性胃张力测定法,如胃酸的干涉,肠内喂养,和潜在的陷阱(φ的计算14),舌下张力测定法测量可能是一个有用的替代粘膜PCO₂。虽然承诺,这种技术还不可以在床边因为缺乏合适的监测设备;因此临床和实验证据对其功效也不见了。

人们普遍承认,监测舌下微循环,唯一可用的活体的显微镜(IVM)网站的时候照顾大多数危重病人,是特定的预后价值3]。在我们学院一个特殊的仪器设计和制造了舌下PCO的测量₂(图1),这是一个进一步发展的胃眼压计(15,16]。这个新的调查最近的性能测试在体外和呼吸道疾病患者,结果显示其是否适合舌下张力测定法(17]。

当前的研究的主要目的是为了测试这个新的舌下探针猪出血性休克模型,比较其性能直接与IVM microcirculatory测量使用正交偏振光谱成像技术(OPS)。另一个目的是探讨capnometry-derived值如何与全球的血流动力学指标变化在出血和复苏。我们还假设,如果同样的诊断可以达到终点,舌下capnometry可以提供一个技术上简单,替代方法是非侵入性监测舌下microcirculatory变化。

2。材料和方法

实验进行了严格遵守国家健康研究所的实验动物的使用指南和伦理委员会批准的研究机构的动物保健和使用委员会塞格德大学的。这项研究是在进行外科研究所的研究实验室的方式并不造成不必要的疼痛或不适的动物。

2.1。动物和仪表

36个越南迷你猪的男女双方,第16 - 25重量公斤,接受了24小时禁食术前与自由水;动物被随机分配到控制(sham-operated,)和出血性休克组(冲击,)。麻醉诱导了肌肉注射氯胺酮的混合物(20毫克公斤⁻¹)和甲苯噻嗪(2毫克公斤⁻¹)和维护持续输注异丙酚(50μ克敏⁻¹公斤⁻¹第四,3毫克公斤⁻¹人力资源⁻¹)。气管插管后,动物是机械通风和室内空气(哈佛装置、南纳蒂克,妈,美国)。被设定为潮汐卷毫升公斤⁻¹,呼吸速率调整保持end-tidal二氧化碳分压(EtCO₂)和P_一个有限公司₂在35 - 45托(4.7 - -6.0 Pa)。麻醉深度监测评估了下巴定期基调。动物被置于仰卧位加热垫为维护之间的体温36和37°C。

舌下PCO的测量₂(P_SL有限公司₂)新舌下毛细管眼压计(见下文)被放置在舌下,和一个特别设计的乳胶面具被用来关闭口腔。Capnography执行与微型手持capnograph (Oridion医疗有限公司,耶路撒冷,以色列)。的舌下mucosal-to-arterial PCO₂差异(P_SL有限公司₂gap)被减去计算P_SL有限公司₂同时从P_一个有限公司₂值。

中央静脉访问左颈静脉是乳胶过敏。three-lumen中央静脉导管(7 F,爱德华兹Lifesciences LLC,欧文美国)介绍了血液采样和流体管理使用无菌手术技术。中心静脉压(CVP)连续监测了计算机数据采集系统(法术Haemosys;匈牙利布达佩斯,Experimetria有限公司)。特别热稀释法对血流动力学测量导管(Pulsiocath,推进医疗系统集团,德国慕尼黑)置于左侧股动脉。心输出量监测是transpulmonary热稀释法和连续脉冲轮廓分析(山顶方法)。右颈动脉也catheterised出血(7 F、PE、访问技术,伊利诺斯州,美国)。血液气体测量进行了通过动脉和中央静脉血液样本同时根据研究方案,然后分析了cooximetry与血液气体分析仪(Cobas b221,罗氏,奥地利)。简化氧萃取率(O₂ER)是根据标准来计算公式从动脉(圣₂)和中央静脉氧饱和度(ScvO₂):。从中央静脉和动脉血气值中央venous-to-arterial PCO₂差距(PcvaCO₂)也确定。

直接评价和非侵入式可视化的舌下微循环活体的运维成像技术(Cytoscan A / R,仪,费城,宾夕法尼亚州,美国)使用。一个10倍的目标是放在舌下黏膜,和微观图像记录S-VHS录像机(松下AG-TL 700年,松下电器。有限公司,大阪,日本)。定量评估microcirculatory参数进行离线的帧到帧分析录像图像。红细胞流速(RBCV;μm s⁻¹)postcapillary小静脉的变化测定三个不同领域的计算机辅助图像分析系统(IVM Pictron,布达佩斯,匈牙利)18]。毛细血管灌注率(心肺复苏术;1/1)确定每总长度微血管灌注的长度不断观察毛细血管的区域。在定量评估心肺复苏我们使用直径为测定微血管网络限制。专门的船舶选择进行分析,其直径小于20μm。microcirculatory评估都是由相同的人员。

2.2。描述新Tonometric调查

新舌下毛细管眼压计(Mediszintech有限公司,布达佩斯,匈牙利)是一个专门盘绕硅橡胶管(ID: 1.5毫米,OD: 2.0毫米,长度:640毫米)与高渗透气体,形成多个v字形的使用模具及粘在五行(图1)。防止soft-walled管压扁,0.3毫米厚度的聚酰胺纤维插入沿全长。从而在折叠管足够差距仍是确保充填介质的免费运输。传入和不同地区的分支管固定在一起。结束的导管管配有鲁尔接口连接器。充填材料是室内空气,平衡与PCO很快₂的内容在舌下黏膜毛细血管。所需的平衡时间后可以通过capnometry吸气和测量。舌下探针的完整平衡的持续时间大约是15分钟。PCO₂吸气式气体测量的红外分光光度法。结果立即显示在单位毫米汞柱。

2.3。试验协议

准备阶段之后,休息30分钟的时间。在基线测量0分钟()休克组、出血性休克是引起出血的动物通过正确的颈动脉导管肝素(100 IU毫升⁻¹包含水库)。的目标平均动脉压(MAP)大约40毫米汞柱在10 - 15分钟,一直达到反复出血时间直到60分钟的实验()。的流血量正是监控。平均失血约为25毫升公斤⁻¹15分钟后出血,平均增加到大约40毫升公斤⁻¹年底出血。这是动物的循环血容量的50%左右。在60分钟()复苏与胶体溶液体积(羟乙基淀粉130 kDa / 0.4、6% Voluven费森尤斯公司,德国)就开始了。75%的地图开始了在10到15分钟。进一步的降低血压胶体灌注,但胶体灌注的总量最大化25毫升公斤⁻¹。这意味着猪部分复苏和保持低血容量性在接下来的60至180分钟(和)。本协议选择的原因是让我们调查不同宏观和microcirculatory参数的变化在两个分离的时期:严重的冲击和温和的血容量减少。血流动力学、动脉和中央静脉血液气体测量和组织capnometry重复记录每30分钟的持续时间3小时()。活体的视频显微镜进行基线,在60岁(在180分钟),()(图2)。

动物对照组没有提交到出血。他们经历了相同的操作程序和接收仪器和监控。在这组0.9%氯化钠的速度注入10毫升公斤⁻¹h⁻¹在实验。血流动力学、血液气体分析和microcirculatory测量进行了在同一时间点。

2.4。统计分析

统计软件包SigmaStat Windows (Jandel科学、Erkrath、德国)申请数据分析。后测试正常使用参数的方法。双向重复测量方差分析(方差分析)申请统计分析。为分析sham-operated和出血性休克组之间的差异,从基线与时间有关的差异(为每个组)被评估Holm-Sidak事后测试。当我们检查部分复苏的影响开始在60分钟(),我们执行的多个成对比较结果与数据作为控制。不同变量的两两比较和皮尔逊相关了。值< 0.05被认为是具有统计学意义。文本和数字数据值的数据给出平均值和标准偏差。

3所示。结果

3.1。出血性休克阶段(来)

严重休克状态实现的动物休克组所表示的标志和重大变化在macrohemodynamics第一个60分钟:地图减少,增加心率(HR)、心脏指数(CI)和全球舒张末期容积指数(GEDVI)显著降低(数字3(一个),3 (b),3 (c),3 (d))。这种全球血液动力学的改变伴随着显著下降基地过剩(是)休克组(:和:更易与L⁻¹ ),而没有虚假的集团(类似的改变:和:更易与L⁻¹)。我们发现在P都显著增加_SL有限公司₂和P_SL有限公司₂空白值(数据4(一)和4 (b))。舌下postcapillary红细胞速度(RBCV_SL(CPR)和舌下毛细血管灌注率_SL)显著降低(数据5(一个)和5 (b))。中央静脉血液派生变量显示特征变化:对应ScvO萃取率显著增加的氧气₂期间减少出血,而PcvaCO₂(增加数据6(一),6 (b),6 (c))。这些变化在60分钟明显比基线值和相应的值的显著不同sham-operated动物。

(一)

(b)

(c)

(d)

(一)

(b)

(一)

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(b)

(c)

3.2。部分复苏阶段(来)

统计上显著的变化被发现关于地图,人力资源,CI和GEDVI(数字3(一个),3 (b),3 (c),3 (d))。CI显著增加,,而在基线值和相比sham-operated组(图3 (c))。也反映出了全球改善血液动力学休克组的显著改善来(,更易与L⁻¹,、职责),而没有变化是虚假的组(,更易与L⁻¹)。P_SL有限公司₂sham-operated组没有显著改变随着时间的推移。休克组在这一时期也有显著的改善,这些值仍然保持升高与基线相比()。此外,在P_SL有限公司₂明显高于sham-operated组(图4(一))。对于P_SL有限公司₂差距,它大大降低了相比休克组,但仍明显高于相比在复苏时期。sham-operated组P_SL有限公司₂差距随着时间的推移会增加缓慢的无意义的。之间的和有虚假和休克组之间无显著差异(图4 (b))。

RBCV有关microcirculatory测量_SL和心肺复苏_SL在休克组相比显著增加相比,但是他们仍减少基线值。在180分钟(),在RBCV没有区别_SL震惊和sham-operated组之间(图5(一个)),而心肺复苏_SL休克组仍明显低于sham-operated组(图5 (b))。

样品的图片在每一个阶段可以看作是网上电子提交的补充材料(参见图S1http://dx.doi.org/10.1155/2015/847152)。

液体复苏PcvaCO导致明显降低₂在相比,但PcvaCO₂在休克组显著的变化相比(图6(一))。ScvO₂显示显著复苏相比后标高但仍显著降低与基线值和sham-operated组(图6 (b))。氧萃取率的显著差异观察骗局和休克组之间(图6 (c))。

3.3。相关分析

统计显著性P之间的相关性被发现_SL有限公司₂差距,RBCV_SL(;)和P_SL有限公司₂差距,心肺复苏_SL(;)(数据7(一)和7 (b))。P_SL有限公司₂差距也与ScvO相关₂和PcvaCO₂(和;和职责。)(数据7 (c)和7 (d))。一个重要但弱P之间的相关性被发现_SL有限公司₂和ScvO₂(;)和P_SL有限公司₂和PcvaCO₂(;)。

(一)

(b)

(c)

(d)

4所示。讨论

在这项研究中我们首先报告在活的有机体内一个新的舌下tonometric设备中的应用。这个实验的主要发现是,这无创监测准确后黏膜下出血和复苏期间postcapillary血流的变化。测量值显示很好的相关性与微循环的直接指标由完善的运维技术和全球措施hypovolemia-caused ScvO等氧债₂和PcvaCO₂。

4.1。舌下Capnometry和微循环

有不同的方法可以检测CO浓度的增加₂在外围。胃张力测定法是基于胃粘膜PCO的监控₂水平;舌下神经和颊粘膜PCO capnometry措施₂的近端胃肠道19- - - - - -21]。混合venous-to-arterial或中央venous-to-arterial有限公司₂分压差被认为是标记描述心输出量之间的平衡和耗氧量的外围组织(22,23]。

监控区域互补的概念/局部灌注参数,以指导或微调复苏策略相当老的。历史上,第一个方法是胃张力测定法。然而,技术上的困难,平衡,和其他混杂因素(14阻碍了该方法的广泛使用,导致这些设备撤出市场。近年来几个PCO的调查人员得出的结论₂的口腔黏膜相关值与胃粘膜PCO₂参数(6,13,20.,24]。虽然舌下的价值capnometry在循环衰竭的诊断报告之前(20.,25),该方法不能用于日常临床实践。监控工具用于此目的的实验和临床研究与特殊的PCO高度复杂的设备₂电极或光纤传感器(26]。提出了实验中使用的设备我们协议被证明是一个简单的、非侵入性监测。

根据最近的研究建议,即使是失血的大小可以通过组织capnometry,估计和方法也可能是有用的在引导液体复苏期间出血。不同的作者27,28)测量颊PCO₂不断在不同严重程度的出血性休克大鼠,发现组织PCO₂定量的监测是可靠的急性出血。男爵et al。29日)测量舌下PCO₂出血创伤患者,发现类似的结果。在许猪出血性休克模型和他的同事们(30.)相比,基于要么舌下PCO不同体积置换协议₂或血压。舌下PCO的动物监测₂需要小数量的晶体和输血,而微循环、器官功能,和生存被类似的治疗组。虽然我们的实验有不同的目标,结果支持假设。损失50%的循环血容量也增加了舌下PCO₂50%:从来托。另一方面,舌下PCO₂差距增加了5倍;因此看来,为此这个参数可能比舌下PCO更敏感₂在它自己的。我们没有观察到强,P的显著差异_SL有限公司₂和P_SL有限公司₂sham-operated和休克组之间差距值在部分复苏阶段,但有休克组的显著变化反映了血流动力学改变在整个实验过程。我们建议的动力学P_SL有限公司₂而不是绝对值,值得关注。这是未来的研究。重要的是要注意,P_SL有限公司₂或P_SL有限公司₂差距不同的角色和解释在“快速”或“大规模”和“慢”出血。没有人需要额外的指标在大量出血严重低血压确认病人陷入困境,这些测量,也没有时间。因此舌下capnometry可能证明其价值在缓慢的出血和血容量减少作为一个潜在的复苏微循环的结束点。

大量出血在我们的研究中导致严重的灌注异常的严重恶化的舌下心肺复苏和RBCV,由舌下的变化也反映出P_SL有限公司₂差距。虽然舌下灌注和PCO之间的密切关系₂已经描述(6,31日),在粘膜PCO和调查₂和回肠的微循环32一直在出血性休克,这是第一个研究揭示了舌下capnometry和直接测量microcirculatory参数之间的相关性在出血性休克。

4.2。舌下Capnometry和全球血液动力学

显著图的变化,人力资源、CI和GEDVI期间被发现在休克期和部分复苏,CI是明显高于年底复苏与基线相比,可能是因为持续的心动过速bleeding-related造成的应激反应。有几项研究表明hemorrhage-caused血容量减少伴随着舌下灌注不足和/或增加P_SL有限公司₂(13,20.,29日]。然而,重要的是要承认,P_SL有限公司₂自己是一个贫穷的地区循环变化的指示器,除非它放在上下文的动脉和/或end-tidal PCO₂。另外,为了消除全球呼吸变化的影响,每分通气量应该不变。这或许可以解释为什么在实验室模型的进步造成血容量减少下肢负压涌等人没有证实的敏感性舌下capnometry心血管衰竭的早期阶段(33]。在我们看来研究的主要局限是在他们的模型中每分通气量不是常数(受试者自发呼吸),end-tidal PCO₂显著降低,他们测量了P_SL有限公司₂而不是P_SL有限公司₂差距。通过计算大量的间隙值差距的差异可以被发现。还有其他重要概念之间的差异模型和前面的实验协议;hypovolaemia并非由于出血,观察期间只有20分钟,研究人口年轻,健康,不吸烟的话题大概好生理储备。最后,舌下微循环并不是监视在这项研究中,所以舌下微血管灌注的变化在实验仍然未知。

4.3。舌下Capnometry和氧气交付/消费

虽然最准确的方式评估心输出量,氧气交付,和消费入侵血流动力学监测,它常常是在紧急情况下不可用。简单的血液气体驱动ScvO等变量₂和PcvaCO₂可以帮助临床医生在定义需要液体复苏和红细胞输血或可以作为治疗目标的目标导向治疗高危手术或败血症的病人34- - - - - -36]。在我们的研究中ScvO₂阿,₂呃,PcvaCO₂显示显著变化在出血性休克和部分复苏。虽然在氧气吸收ScvO受损的情况下₂值可以升高(5,37),我们的出血性shock-resuscitation模型理论,低ScvO给予进一步的支持₂和高PcvaCO₂表明血容量减少和他们用P也相关_SL有限公司₂间隙值。事实上ScvO的相关性₂和PcvaCO₂和P_SL有限公司₂差距比P_SL有限公司₂的实际情况,表明微循环通过缺口值更准确地反映比舌下PCO的绝对值₂。

5。结论

这个新的毛细管张力计可能是一个适当的工具来间接评价舌下微循环。也有一些限制使用这种方法,如相对较长的平衡时间和需要画动脉血液样本确定P_SL有限公司₂差距。然而,差距的计算值可能不是必要的,如果肺泡通气被认为是稳定的。在我们看来,这个设备可以最好的利用在紧急情况下(在加护病房或ER和主要/高风险手术),常用的动脉和中央静脉导管,和过度的侵袭性应该不是一个问题。

这些限制,我们得出的结论是,capnometry-derived变量后microcirculatory全球血液动力学和与完善的相关指标的变化在血容量减少和出血性休克。结合这些结果与中央静脉氧饱和度和中央venous-to-arterial二氧化碳分压的差异可能是互补的工具,用于监测和治疗血容量减少和出血性休克的临床设置。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

彼得Palagyi和Jozsef Kaszaki贡献同样这项工作。

确认

作者非常感激教授Domokos博达为他的优秀的技术支持和指导规划和实施的舌下tonometric测量。这份出版物是欧盟和得到支持的欧洲社会基金。项目标题Telemedicine-Focused研究活动领域的数学、信息学和医学科学。这项研究也支持了研究资助OTKA K104656。

补充材料

图S1。代表性的例子舌下微脉管系统使用一个正交偏振光谱(OPS)成像设备:(A)正常毛细血管密度和灌注速度基线(T₀);(B)减少毛细血管密度,停止流动或缓慢间歇毛细管流量(非连续血红细胞系在毛细血管)在出血性休克(T₂);(C)减少毛细血管密度与间歇毛细管流量部分年底复苏阶段(T₆)

补充材料

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