Name: integrated compensatory responses in a human model of hemorrhage
Uploaded: 2016-11-20T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 57 s
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この作品は、アメリカ陸軍、医学研究および資材コマンド、戦闘死傷者ケアプログラムからの資金提供によってサポートされています。私たちはビデオを作るの彼らの援助のためにLTCケビン・S.エイカーズ、MDさんとクリステンR.ライに感謝します。

あらゆる人間の手続きの前に、治験審査委員会（IRB）は、プロトコルを承認する必要があります。この研究で使用されるプロトコルは、米陸軍医学研究および資材コマンドIRBによって承認されました。プロトコルは、制御され再現可能な実験室の設定で進行中の出血時の個人によって経験と同様の中央の血液量の漸進的減少を補償の生理学的応答を示すように設計されています。 25℃ - 実験室の室温は23で制御されています。 1.機器の準備<ol><li>機器やウォームアップや校正を必要とするデバイスの電源をオンにします。 注：装置およびデバイスは1Hzでデータを記録するデータ収集システムを含みます。非侵襲提供する2つの別個の装置、9-11二つの別個の赤外線フィンガーフォトプレチスモグラフィカフセンサを用いた上腕動脈の血圧および動脈酸素飽和度（SpO 2）の連続測定。 capnogra呼吸終期CO 2及び呼吸数を測定するためのpH;指パルスオキシメータは、代償予約を測定するために末梢拍動動脈波形を取得します。 </li><li>実験中の時間をマークするために使用される実験室のマスタークロックに合わせて、各機器にタイムスタンプを調整することにより、内部クロックとの楽器のすべてを同期します。 </li></ol> 2.件名の準備<ol><li>試験前にカフェイン、アルコール、および激しい運動24時間を回避するために、および血行動態代償は吐き気を誘発した場合には、プロトコルの前に少なくとも2時間を食べることを避けるために、被験者に指示します。 </li><li>プロトコルの開始前に、医師が被験者は最小限の健康要件を満たし、かつ除外基準（ニコチン使用、高血圧、自律神経機能障害、または失神のエピソードの歴史）が存在しないことを確実に保証するために、医療スクリーニング試験を行う必要があります。妊娠はの除外基準であるので、参加は、試験当日に、標準的な尿妊娠検査を取るために女性の参加を必要とします。 注：被験者の安全のため、研究医師が救命に認定されており、研究中に存在しています。設備の整った「クラッシュカートは意識の喪失またはLBNP手順中に起こる急性心臓不整脈が発生した場合に被験者の気道、呼吸、循環をサポートするためにすぐに利用可能です。 </li><li>手順については、被写体に通知し、研究に参加する書面による同意を得ます。 注：この研究の目的は、心血管代償（失神寸前の状態）の発症までLBNPを適用することで、被験者に説明してください。この点を定義する心血管パラメータがあることを説明し、これらの心血管パラメータが観察されたときにLBNPは終了します。彼らはまた、LBNPのproce時には標準で失神寸前の状態に関連する症状を経験する可能性があること主題を知らせますdure。これらの症状が発生し、LBNPを直ちに終了される場合は調査員に通知するために、被験者に指示します。 </li><li>主題のネオプレンLBNPスカートを置きます。スカートは、気密シールを作成するために、腰と胴体の周りにぴったりされていることを確認してください。 </li><li> LBNP中に所定の位置に胴体を確保するために、固定ポストを跨いLBNP室のベッドの上で仰向け築くために、被験者に指示します。 LBNP露光時に下半身を緩和する対象を指示します。室にベッドをスライドし、気密シールを作成するために、チャンバ開口部にネオプレンスカートを取り付けることにより、LBNP室に対象を固定します。 注：LBNP室は-100 mmHgの手動またはコンピュータ化されたプロファイルを持つに0からの内部の圧力を制御する（0.1 mmHgの範囲内）を正確の機能を提供します。チャンバは、被検者の身体の位置を固定するための調節可能なサドルを含みます。クリアプレキシガラスの窓は、被験者の脚の可視化を可能にします。調整可能なアルミ腰ボードは、対象と腸骨稜（ 図1）のレベルでLBNP室が着用ネオプレンスカートによって作成される気密シールを可能にします。 </li><li>場所の心電図（ECG）、左右の体液性鎖骨関節に、右側の電極と心拍数を連続的に測定するために修正されたリードIIの構成（ 図1）に下リブ（4の合計）を残しました。 </li><li>アームは手が心臓レベルでサポートされるように調整し、休符に被験者の腕を置きます。適切なサイズの指カフを使用して、赤外線フィンガーフォトプレチスモグラフィを配置します&#160;血圧の連続非侵襲ビート・ツー・ビート測定用左右の中指の装置。 </li><li>圧力モニタに指カフを取り付けます。製造業者の指示に従ってデバイスとレコード血圧を調整します。12は、被写体の情報を入力します（年齢、性別、heig必要であればModelflowアルゴリズムにより、ストローク量、心拍出量と末梢血管抵抗を計算するための適切な仮定（推定）を有効にするには、HT、および重量）。13,14 </li><li>補償引当金1,12（ 図2）の連続測定のための右の人差し指に指パルスオキシメータを配置します。 </li><li>被写体に鼻カニューレを配置し、吸気および呼気中の敏感な反射を確実にするために鼻から息をする対象を指示します。鼻空気サンプリングは、対象が症状を発症の自己申告のために自由に話をすることができます。呼吸の連続測定のためのカプノグラフに鼻カニューレを接続し、潮のCO 2を終了します。 </li></ol> 3. LBNPプロトコルを実行<ol><li>データ収集システムの「スタート」ボタンをクリックしてデータの記録を開始します。 5分間の録音基準データ。中央hypovoleの最初のレベルを開始します真空モータをオンにし、-15 mmHgの負圧を設定し、5分間この圧力を保持する。 図3は、プロトコルの概要を説明することによってミア。 </li><li> -30 mmHgのにLBNPを増やし、そして5分間この圧力を保持します。 </li><li> -45 mmHgのにLBNPを増やし、そして5分間この圧力を保持します。 </li><li> -60 mmHgのにLBNPを増やし、そして5分間この圧力を保持します。 </li><li> -70 mmHgのにLBNPを増やし、そして5分間この圧力を保持します。 </li><li> （-100 mmHgのLBNPで5分）プロトコルの終了または血行力学的代償不全の時点まで-10 mmHgで5分ごとによってLBNPレベルを増加し続けます。 LBNP室に圧力解除ボタンを押してLBNPを終了します。 注：血行動態代償は、80 mmHgの下の収縮期動脈圧の急落、またはそのようなグレーアウト（色覚の喪失）、トンネルビジョン、発汗、吐き気やめまい（ 図4）などのpresyncopal症状を報告する対象によって識別されます。 </li><li>LBNPの停止（postLBNP回復）後10分の間、データ収集システム上のデータを記録し続けます。 </li><li>データ取得システム上で「停止」ボタンをクリックすることで、10分間の回復期間の終了時にデータの記録を停止。 </li><li>被写体からすべての機器を外し、LBNP室から対象を削除します。研究室を離れる前に、彼らは無症状であることを確認するためにLBNPプラットフォームから退任した後に座って、被写体を確認して下さい。調査が完了しました。 </li><li>補償リザーブ指数（CRI）、平均動脈圧（MAP）、心拍数、およびのSpO 2値を抽出するための取得システムからデータファイルをダウンロードしてください。1,15,16 </li></ol>

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The authors declare that they have no competing financial interests. The views expressed herein are the private views of the authors and are not to be construed as representing those of the US Department of the Army or the US Department of Defense.

中央の血液量の漸進的かつ継続的な減少を引き起こすLBNPを使用して、我々は低血圧や徐脈（ 図7）の突然の発症によって特徴づけられる被験者における血行動態代償不全の典型的な応答を誘導することができました。出血に統合された代償性反応が非常に複雑であることを理解することが重要である19は、血液の損失に対する耐性が大幅に個体差が生じる。他の人が同様に効果的補償しないながら1このように、いくつかの個体は比較的応答性の代償機構を持っています。したがって、プロトコルにおける重要なステップは、血液量減少に対する耐性を正確に評価することができるように心血管代償不全の開始点までの実験を行うことです。実験の早期終結は、公差データを提供することはありません。 250以上の人体実験は、私たちは二つの一般的な集団に個人を分類するために許可されました1,15,20-23 -縮小中心血液量（ すなわち、良好な補償器）に対して比較的高い耐性（LBNPプロトコールの-60 mmHgのレベルの完成）を有するものとの-60 mmHgのレベルを完了するために失敗した許容度が低い（悪い補償器を持つものLBNPプロトコル）。我々がテストしている人間の三分の一（33％）が低い耐性を持っており、対象者の三分の二（67％）は、血液量減少に対する高い耐性を持っています。彼は-60 mmHgのLBNPレベルを完了したので、プレゼンテーション（図7）で試験された被験者は、高い耐性を持つものとして分類されるであろう。 LBNPは、ヒトの血液量減少の研究において十分に確立された技術であり、トラブルシューティングはほとんど必要ありません。しかし、血液量減少に対する耐性を評価するためにLBNPを使用して実験を失神寸前の状態の点に行われている必要があります。この実験の重要な要因は、被験者のための有害事象（失神）の最小限のリスクを維持しています。結果として、すべての実験はconduあります研究医の存在下でCTED。さらに、すべての実験は、直ちに被写体の要求時または収縮期動脈圧は、以下の80 mmHgのに落ちる時に終了します。 LBNPの停止はすぐその後に血行動態安定性（図4）を復元し、脳や心臓などの重要な臓器への血液量を再分配します。 予想されるように、被験者のウエストの周りに気密シールは、チャンバ内の負圧の漸進的な増加を可能にするために重要な要件です。時折、特に高いLBNPレベルで、気密シールが損なわれる可能性があります。この時点で、修正はネオプレンスカートの紐を締め、または被験者の腰部とLBNPテーブルとの間にフォームパッドを配置することによってシールを強化させることができます。 LBNPの真空装置は、チャンバ内の圧力に影響を与えることなく、シールのわずかなリークを収容することができます。 LBNPへの血行動態応答が持っています出血中に観察されたものを模倣することが示されて。私たちは、失血（補償引当金）の間、および心臓血管の安定性を維持するために身体の統合の努力を評価するための努力で進歩的な出血に対する代償応答を研究するためにLBNPを使用している8,17,24,25補償引当金の測定値を提供します。 LBNPはヒトで出血に対する代償応答を研究するための有効なモデルであるが、この技術の限界は、通常、このような外傷や痛みなどの出血に関連する他の要因が存在しないことです。明らかに、出血への血行動態応答に対するこれらの要因の影響は、ヒトボランティアにおけるLBNP誘発される血液量減少によって評価することができません。 一致し、以前に私たちが補償引当金の測定は臨床的に複数の事前に血行動態不安定性（代償）に軌道を識別する実証するために出血のLBNPモデルを用いた観測1,15,16を報告しました現在利用可能なバイタルサインignificant変化。臨床緊急性の以前の認識は、特に救急医療設定では、患者の転帰を改善するために重要であるので、これは理解するための重要なポイントである。心血管代償不全を予測するための26から34の既存の方法は、代償不全の発症まで変わらない伝統的なバイタルサインに依存しています。動脈波形の特徴で連続的な変化を評価するためのCRIアルゴリズムの能力は、個々の患者の臨床状態の機械学習を可能にします。これに関して、補償予備の連続リアルタイム測定は、失血、各個々の耐性を評価するための最も高感度で特異的な技術を提供し、臨床設定において出血性ショックを予測するための既存の方法を超える有意な改善を表します。 すべてのphysiの統合を反映するものとしてCRIアルゴリズムの出力を認識することが重要です循環血液量の相対的な赤字の補償に関与学的代償機構。 （心臓の収縮によって引き起こされる）、駆出波と（バック動脈血管系から反射動脈波による）反射波 - 動脈波形は二つの別個の波で構成されているので、この概念は論理的です。血管抵抗に影響を与えるすべての代償機構（ 例えば 、交感神経活動は、カテコールアミンを循環させながら、心拍出量に影響を与えるすべての代償機構（ 例えば 、自律神経活動、心臓充満、呼吸、心臓の薬、 等 ） が排出された波の特徴の中に含まれています動脈pHやCO 2、動脈の弾力性、筋収縮など ）反射波の特徴によって表されている。 図8に示すように 1、特徴は、小さなないと明白な単一波から明らかに変化などの減少中央血液量（ 右パネル ）の条件での高さと幅の小さい大きさを持つ2つの別々の波にnormovolemic状態（ 左パネル ）におけるTCHは出血中に発生します。このように、出血に応答して、動脈波形の特徴の変化は、血液損失を適切に補償する自分の能力を評価するためのユニークな個々の固有の予測能力を与えます。各個人の補償引当金が正しく妥協それ「学習する」として循環血液量と個々の動脈波形の特徴に基づいて、代償機構の全体を「正規化」のためのCRIアルゴリズムアカウントの機械学習能力ので、リアルタイムで推定されている。1でこの点に関しては、補償金はバイタルサインのいずれか1つまたはそれらの組み合わせよりも出血患者の生理学的状態の優れた尺度です。 CRIはまたestimatされています場合のedは、標準LBNPの実験環境を超えて報告します。代償予備測定が負傷35、大規模な吐血35、出産35、心停止35、姿勢起立性頻脈を燃やす、敗血症35、急性虫垂炎35に続いて制御出血16、外傷1、外傷によって引き起こされる危険にさらさ組織灌流の条件でヒトから得られました熱ストレス35、およびデング出血熱と35、プログレッシブ血液量減少。1これらの結果は、CRIのアルゴリズムを使用して補償引当金の測定は、痛みや組織の損傷に関連した妥協組織灌流の臨床症状に正確な患者の診断を提供していることを示す、とに変化させます環境問題。 血液の損失に関連した代償の変化を測定する能力が出現するに急性期医療を提供するために重要です軍と民間の両方のシナリオでNCY状況。ヒト出血の有効なモデルは、作成、テスト、および補償準備を測定するために、将来のアルゴリズムおよび装置を改良するためのデータを提供するようLBNP技術が使用され続けます。

心臓血管系の最も重要な機能は、動脈血圧の恒常性の調節を介して身体のすべての組織に十分な灌流（血流および酸素送達）の制御です。補償（ 例えば 、自律神経系の活動、心拍数と収縮、静脈還流、血管収縮、呼吸）の様々なメカニズムが、組織内の酸素の正常な生理的レベルを維持するために貢献しています。そのような出血によって引き起こされるもののような循環血液量での1削減が妥協することができます心血管代償機構の能力、最終的には致命的なことができ、低動脈血圧、深刻な組織低酸素症、及び循環性ショックにつながります。 重度の出血（ すなわち、出血性ショック）によって引き起こされる循環性ショック、外傷による死亡の主な原因である。ショックの発症から患者を防ぐ最も挑戦的な側面の2つが私たちですその早期発症を認識することができません。ショックの開発に向けた進行の早期および正確な評価は、現在あるため、体の多数の代償の血液損失の初期段階ではほとんど変更バイタルサインの測定値を提供する技術（ すなわち、医療モニター）により、臨床設定で制限されています血圧を調節するための機構。3-6このように、血液の損失を補償するために、身体の準備の合計を測定する能力は、組織灌流状態とショックを発症するリスクの最も正確な反射を表す。1この予備が呼び出され正確に動脈波形の特徴の変化をリアルタイムで測定することにより評価することができる補償引当金補償引当金の1枯渇は、低血圧の突然の発症と重症患者で観察され、端末心血管不安定性を複製します。;血行動態デコとして知られている状態mpensation。7 ヒトにおける進行中の失血中代償準備および血圧の調節の使用との関係は（生理学的測定の包括的なセットを使用して実験室で実証することができ、例えば 、血圧、心拍数、動脈血酸素飽和度、一回拍出量、出血中に発生したものと同様の中央の血液量の継続的な進歩的な削減の際に、標準的な生理学的モニタリングによって提供さ心拍出量、血管抵抗、呼吸数、パルスの文字、精神状態、呼吸終期CO 2、組織の酸素）。下げ中心血液量が下半身陰圧（LBNP）の漸進的増加で非侵襲的に誘導することができる。8生理学的測定とLBNPのこの組み合わせを使用して、縮小中心血液量を補償する身体能力を評価する方法の概念理解を容易にすることができます悪魔trated。この研究はprelab準備、シミュレートされた出血中に他の生理学的反応に関連した代償性反応のデモンストレーション、および結果のpostlab評価を示しています。補償引当金の測定を行うために必要な実験技術は、ヒトのボランティアで実証されています。

<table><tbody><tr><td>Dynamic Research Evaluation Workstation (DREW) data acquisition syetem</td><td>NA</td><td>NA</td><td>Custom Built by ISR personnel. The DREW allows for time synchronization of both digital and analog signal data collection from up to 16 independent instruments with a sampling rate of 1,000 Hz.</td></tr><tr><td>Finometer</td><td>Finapress Medical Systems (FMS)</td><td>Model 1</td><td>Device that provides noninvasive, continuous measurements of brachial artery blood pressure and arterial oxygen saturation (SpO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;) using two separate infrared finger photophlethymography cuff sensors.</td></tr><tr><td>BCI Capnocheck Plus</td><td>Smith Medical PM Inc.</td><td>9004</td><td>Capnograph used to measure end tidal CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; and respiration rate</td></tr><tr><td>CipherOX&amp;nbsp;</td><td>Flashback Technologies Inc.</td><td>R200</td><td>Investigational device used to calculate Compensatory Reserve Index (CRI)</td></tr><tr><td>Nonin 9560 Pulse Oximeter</td><td>Nonin</td><td>9560</td><td>finger pulse oximeter</td></tr><tr><td>Lower Body Negative Pressure Chamber (LBNP)</td><td>NASA</td><td>79K32632-1</td><td>Custom Chamber built by NASA</td></tr><tr><td>ECG Biotach</td><td>Gould</td><td>13-6615-65</td><td>Electrocardiograph for measuring ECG</td></tr><tr><td>Nasal CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Sample Line</td><td>Salter Labs</td><td>REF 4000</td><td>Latex free nasal cannula for sampling expired air</td></tr></tbody></table>

integrated compensatory responses in a human model of hemorrhage

出血は、血液の損失の重大性の早期診断が困難である理由の一つ、トラウマに関連した死亡の主な原因です。現在の臨床ツールが原因代償機構に出血の初期段階で安定したままでバイタルサインの対策を提供するため、出血患者の評価は困難です。従って、減少循環血液量と、それらがどのように進行中の進行性の出血中に変化を補償するためのメカニズムの合計統合を理解し、測定する必要があります。身体の準備金は減少し、循環血液量を補償するための「補償引当金」と呼ばれています。補償金は正確に高性能のコンピュータを使用して測定された動脈波形の特徴の変化のリアルタイム測定を用いて評価することができます。下半身陰圧（LBNP）は、出血に関連したヒトにおける生理学的反応の多くをシミュレートすることが示されていますそして、出血に対する代償応答を研究するために使用されます。本研究の目的は、出血のシミュレーションとしてLBNPと中央の血液量の漸進的な削減の際に評価される方法を補償引当金を実証することです。

LBNP手順は胴体下部と脚周りの空気圧の低下を引き起こします。この真空が漸進的に増加すると、下半身に頭と胴体上部からの血液量の変化は、中心血液量減少の状態を作成します。中央の血液量（ すなわち 、LBNP）の漸進的な減少は、赤外指の光電脈波（ 図5）を用いて測定した動脈波形の特徴で有意な変化を生成します。補償準備指数（CRI）は、推定補償リザーブ（図6）を計算する波形特性の変化を解析するユニークな機械学習アルゴリズムを使用して記録された動脈の脈波から算出される。1,15,16各連続非侵襲性フォトプレチスモグラフ波形（監視対象の「患者の動脈波形」として表される）は、個々のCOMPENの推定値を計算するために入力されます。（ &#39;アルゴリズム波形ライブラリ」として表される）参照波形の大「ライブラリー」との比較に基づいて（&#39; CRI見積もり」として表される）satory準備金は、中央血液量減少の進行レベルから生成されました。 この実験では、被験体は、身体がもはや血液量減少を補償することが可能である場合に発生しない血行力学的代償不全の発症までLBNPに曝露しました。平均動脈圧、心拍数、のSpO 2、およびCRIの値は時間（ すなわち 、LBNPのレベルを増加させることによって引き起こされる中央血液容量の漸進的減少）は、図7に示されているプロット。平均して変化実験ショーの結果を動脈圧、心拍数、およびたSpO 2は、心拍数および平均動脈圧とのSpO 2&gt; 25分間のプロトコルに（ すなわち、&gt; 15分、出血の後の段階の間に起こります）CRIはLBNPの複数のステップを通じて早期かつ漸進的に減少します。 縮小中央血液容量に対する耐性を代償に、実験の開始からの時間として定義されます。この例では、許容範囲は-70 mmHgでLBNPのレベルで約27.5分でした。 LBNPと実際の血液損失の大きさを同一視するように設計された以前の実験に基づいて、当社の対象が許容することができた8同等の血液損失は約1.2 L.と見積もられました<img alt="図1" src="/files/ftp_upload/54737/54737fig1.jpg" /> 図1：LBNP 商工対象はLBNP室のベッドの上で仰向けの位置で示されています。対象者の腰周りネオプレンスカートはLBNP室内の気密シールを作成するために使用されます。以前クックらに発表された。17 <a<html> href = &quot;https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54737/54737fig1large.jpg&quot;ターゲット= &quot;_空白&quot;&gt;この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/54737/54737fig2.jpg" /> 図2：補償予約監視装置は、装置は、補償引当金モニタへのUSB接続を介してパルスオキシメータや波形データを伝送する非侵襲的な指パルスオキシメータで構成されています。モニタ部は、補償準備指数（CRI）1,12として知られている補償引当金の値を計算するアルゴリズムが含まれています。データは、各心拍で計上され、モニタに表示されると、メモリカードに保存されている。 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54737/54737fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> 3再 &quot;SRC =&quot; /ファイル/ ftp_upload / 54737 / 54737fig3.jpg &quot;/&gt; 実験中の 図 LBNP 3.段階的変化。実験プロトコルの間に、LBNP（mmHgの）は、プログレッシブ中央血液量減少を誘導するために段階的に（5分/レベル）に調整されています。この図は、LBNPは、実験プロトコルの40分の間に0から-100 mmHgのに増加を示しています。 Convertino ら 18から変更すると、 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54737/54737fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/54737/54737fig4.jpg" /> 図4： 血行動態代償サンプル血圧（mmHgで、黄色のトレース）と下半身の負圧（mmHgで、白トレース）記録は、血行動態代償不全の時点で対象から示されています。時点で、<html>代償不全の、血圧が55分の78 mmHgであり、下半身陰圧は-60 mmHgです。血圧は下半身負圧の停止後、正常に戻ります。 Convertino らから変更された。1 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54737/54737fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/54737/54737fig5.jpg" /> 動脈圧力波形のLBNP中 図5. 動脈波形。サンプルの記録は、ベースライン（ 上のトレース ）の間、および-60 mmHgの下半身負圧（LBNP、 下のトレース ）中に示されています。動脈波形の特徴の変化が補償引当金を推定するために評価されています。<html> NK &quot;&gt;この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 <img alt="図6" src="/files/ftp_upload/54737/54737fig6.jpg" /> 図6：CRI を算出する方法は 、波形の「ライブラリ」に30心拍（A）の間隔で拍動ごとの動脈血圧波形追跡を比較補償予備指数（CRI）アルゴリズムのプロセスを示す図推定CRI値（C）を生成するための中央の血液量の漸進的な減少にさらされるヒトから収集された（B）。 Convertino らから再生。15 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54737/54737fig6large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> /54737fig7.jpg &quot;/&gt; LBNP実験の 図7. サンプルの結果。平均動脈圧（MAP、mmHgの）の値、心拍数（HR /分を打つ）、動脈血酸素飽和度（SpO 2、％）、補償準備指数（CRI）と下半身負圧（LBNP、mmHgのは）LBNP実験中に一人の被験者のために示されています。破線は、心血管代償不全の発症を表し、 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54737/54737fig7large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図8" src="/files/ftp_upload/54737/54737fig8.jpg" /> 図8： 動脈波形の特徴二つの波形が示されている動脈の特徴を実証排出され正常血液量及び血液量減少時の波形を反映しています。赤い線がiを示していますトレースに記録され、観察されるntegrated波形。以前Convertino らに発表された。1 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54737/54737fig8large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a>

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Integrated Compensatory Responses in a Human Model of Hemorrhage

このプロトコルの目的は、ヒトの血液量不足の代償機構の合計積分を定量化するために使用することができる人間の出血の非侵襲的な実験モデルとして下半身陰圧を用いて還元中央の血液量に対する代償応答を測定するための技術を実証することです。

出血の人体モデルで統合代償応答

Hemorrhage is the leading cause of trauma-related deaths, partly because early diagnosis of the severity of blood loss is difficult. Assessment of ...

integrated-compensatory-responses-in-a-human-model-of-hemorrhage

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

12.4K ビュー.  JBSA Fort Sam Houston. このプロトコルの目的は、ヒトの血液量不足の代償機構の合計積分を定量化するために使用することができる人間の出血の非侵襲的な実験モデルとして下半身陰圧を用いて還元中央の血液量に対する代償応答を測定するための技術を実証することです。 

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Fixed Volume or Fixed Pressure: A Murine Model of Hemorrhagic Shock

It is common knowledge that severe blood loss and traumatic injury can lead to a cascade of detrimental signaling events often resulting in mortality. 1, 2, 3, 4, 5 These signaling events can also lead to sepsis and/or multiple organ dysfunction (MOD). 6, 7, 8, 9 It is critical then to investigate the causes of suppressed immune function and detrimental signaling cascades in order to develop more effective ways to help patients who suffer from traumatic injuries. 10 This fixed pressure Hemorrhagic Shock (HS) procedure, although technically challenging, is an excellent resource for investigation of these pathophysiologic conditions. 11, 12, 13 Advances in the assessment of biological systems, i.e. Systems Biology have enabled the scientific community to further understand complex physiologic networks and cellular communication patterns. 14 Hemorrhagic Shock has proven to be a vital tool for unveiling these cellular communication patterns as they relate to immune function. 15, 16, 17, 18 This procedure can be mastered! This procedure can also be used as either a fixed volume or fixed pressure approach. We adapted this technique in the murine model to enhance research in innate and adaptive immune function. 19, 20, 21 Due to their small size HS in mice presents unique challenges. However due to the many available mouse strains, this species represents an unparalleled resource for the study of the biologic responses. The HS model is an important model for studying cellular communication patterns and the responses of systems such as hormonal and inflammatory mediator systems, and danger signals, i.e. DAMP and PAMP upregulation as it elicits distinct responses that differ from other forms of shock. 22, 23, 24, 25 The development of transgenic murine strains and the induction of biologic agents to inhibit specific signaling have presented valuable opportunities to further elucidate our understanding of the up and down regulation of signal transduction after severe blood loss, i.e. HS and trauma 26, 27, 28, 29, 30. 
There are numerous resuscitation methods (R) in association with HS and trauma. 31, 32, 33, 34 A fixed volume resuscitation method of solely lactated ringer solution (LR), equal to three times the shed blood volume, is used in this model to study endogenous mechanisms such as remote organ injury and systemic inflammation. 35, 36, 38 This method of resuscitation is proven to be effective in evaluating the effects of HS and trauma 38, 39.

The Hemorrhagic Shock model has been a reliable and reproducible resource facilitating the identification and understanding of signaling cascades associated with inflammation and end-organ damage after trauma. This article provides a step-by-step description of surgical and mechanical aspects associated with the Hemorrhagic Shock experimental procedure in mice.

固定ボリュームまたは固定圧力：出血性ショックのマウスモデル

It is common knowledge that severe blood loss and traumatic injury can lead to a cascade of detrimental signaling events often resulting in mortality. 1, ...

医学

Modeling Intracerebral Hemorrhage in Mice: Injection of Autologous Blood or Bacterial Collagenase 

Spontaneous intracerebral hemorrhage (ICH) defines a potentially life-threatening neurological malady that accounts for 10-15% of all stroke-related hospitalizations and for which no effective treatments are available to date1,2. Because of the heterogeneity of ICH in humans, various preclinical models are needed to thoroughly explore prospective therapeutic strategies3. Experimental ICH is commonly induced in rodents by intraparenchymal injection of either autologous blood or bacterial collagenase4. The appropriate model is selected based on the pathophysiology of hemorrhage induction and injury progression. The blood injection model mimics a rapidly progressing hemorrhage. Alternatively, bacterial collagenase enzymatically disrupts the basal lamina of brain capillaries, causing an active bleed that generally evolves over several hours5. Resultant perihematomal edema and neurofunctional deficits can be quantified from both models. In this study, we described and evaluated a modified double injection model of autologous whole blood6 as well as an ICH injection model of bacterial collagenase7, both of which target the basal ganglia (corpus striatum) of male CD-1 mice. We assessed neurofunctional deficits and brain edema at 24 and 72 hr after ICH induction. Intrastriatal injection of autologous blood (30 &mu;l) or bacterial collagenase (0.075U) caused reproducible neurofunctional deficits in mice and significantly increased brain edema at 24 and 72 hr after surgery (p&lt;0.05). In conclusion, both models yield consistent hemorrhagic infarcts and represent basic methods for preclinical ICH research.

Modeling Intracerebral Hemorrhage in Mice: Injection of Autologous Blood or Bacterial Collagenase

Clinically relevant animal models of intracerebral hemorrhage (ICH) are needed to extend our knowledge of hemorrhagic stroke and to examine novel therapeutic strategies. In this study, we describe and evaluate two ICH models that implement unilateral injections of either autologous whole blood or bacterial collagenase into the basal ganglia (corpus striatum) of mice.

マウスにおけるモデリング脳出血：自己血または細菌性コラゲナーゼの注入

Spontaneous intracerebral hemorrhage (ICH) defines a potentially life-threatening neurological malady that accounts for 10-15% of all stroke-related ...

Uncontrolled Hemorrhagic Shock Modeled via Liver Laceration in Mice with Real Time Hemodynamic Monitoring

Uncontrolled hemorrhage is an important cause of preventable deaths among trauma patients. We have developed a murine model of uncontrolled hemorrhage via a liver laceration that results in consistent blood loss, hemodynamic alterations, and survival.
Mice undergo a standardized resection of the left-middle lobe of the liver. They are allowed to bleed without mechanical intervention. Hemostatic agents can be administered as pre-treatment or rescue therapy depending on the interest of the investigator. During the time of hemorrhage, real-time hemodynamic monitoring via a left femoral arterial line is performed. Mice are then sacrificed, blood loss is quantified, blood is collected for further analysis, and organs are harvested for analysis of injury. Experimental design is described to allow for simultaneous testing of multiple animals.
Liver hemorrhage as a model of uncontrolled hemorrhage exists in the literature, primarily in rat and porcine models. Some of these models utilize hemodynamic monitoring or quantify blood loss but lack consistency. The present model incorporates quantification of blood loss, real-time hemodynamic monitoring in a murine model that offers the advantage of using transgenic lines and a high-throughput mechanism to further investigate the pathophysiologic mechanisms in uncontrolled hemorrhage.

Uncontrolled hemorrhage, an important cause of mortality among trauma patients, can be modeled using a standard liver laceration in a murine model. This model results in consistent blood loss, survival, and allows for testing hemostatic agents. This article provides the step-by-step process to perform this valuable model.

リアルタイム血行動態モニタリングを用いたマウスの肝梗塞モデルによる制御不能出血性ショック

Uncontrolled hemorrhage is an important cause of preventable deaths among trauma patients. We have developed a murine model of uncontrolled hemorrhage via ...

Complete and Partial Aortic Occlusion for the Treatment of Hemorrhagic Shock in Swine

Hemorrhage remains the leading cause of preventable deaths in trauma. Endovascular management of non-compressible torso hemorrhage has been at the forefront of trauma care in recent years. Since complete aortic occlusion presents serious concerns, the concept of partial aortic occlusion has gained a growing attention. Here, we present a large animal model of hemorrhagic shock to investigate the effects of a novel partial aortic balloon occlusion catheter and compare it with a catheter that works on the principles of complete aortic occlusion. Swine are anesthetized and instrumented in order to conduct controlled fixed-volume hemorrhage, and hemodynamic and physiological parameters are monitored. Following hemorrhage, aortic balloon occlusion catheters are inserted and inflated in the supraceliac aorta for 60 min, during which the animals receive whole-blood resuscitation as 20% of the total blood volume (TBV). Following balloon deflation, the animals are monitored in a critical care setting for 4 h, during which they receive fluid resuscitation and vasopressors as needed. The partial aortic balloon occlusion demonstrated improved distal mean arterial pressures (MAPs) during the balloon inflation, decreased markers of ischemia, and decreased fluid resuscitation and vasopressor use. As swine physiology and homeostatic responses following hemorrhage have been well-documented and are like those in humans, a swine hemorrhagic shock model can be used to test various treatment strategies. In addition to treating hemorrhage, aortic balloon occlusion catheters have become popular for their role in cardiac arrest, cardiac and vascular surgery, and other high-risk elective surgical procedures.

Here, we present a protocol demonstrating a hemorrhagic shock model in swine that uses aortic occlusion as a bridge to definitive care in trauma. This model has application in testing a wide range of surgical and pharmacological therapeutic strategies.

豚の出血性ショックの治療のための完全なおよび部分的な大動脈閉塞症

Hemorrhage remains the leading cause of preventable deaths in trauma. Endovascular management of non-compressible torso hemorrhage has been at the ...

Standardized Hemorrhagic Shock Induction Guided by Cerebral Oximetry and Extended Hemodynamic Monitoring in Pigs

Hemorrhagic shock ranks among the main reasons for severe injury-related death. The loss of circulatory volume and oxygen carriers can lead to an insufficient oxygen supply and irreversible organ failure. The brain exerts only limited compensation capacities and is particularly at high risk of severe hypoxic damage.This article demonstrates the reproducible induction of life-threatening hemorrhagic shock in a porcine model by means of calculated blood withdrawal. We titrate shock induction guided by near-infrared spectroscopy&#160;and extended hemodynamic monitoring to display systemic circulatory failure, as well as cerebral microcirculatory oxygen depletion. In comparison to similar models that primarily focus on predefined removal volumes for shock induction, this approach highlights a titration by means of the resulting failure of macro- and microcirculation.

Hemorrhagic shock is a severe complication in seriously injured patients, which leads to life-threatening oxygen undersupply. We present a standardized method to induce hemorrhagic shock via blood withdrawal in pigs that is guided by hemodynamics and microcirculatory cerebral oxygenation.

ブタの脳オキシメトリーと拡張血行力モニタリングによって導かれる標準化された出血性ショック誘導

Hemorrhagic shock ranks among the main reasons for severe injury-related death. The loss of circulatory volume and oxygen carriers can lead to an ...

Systems Analysis of the Neuroinflammatory and Hemodynamic Response to Traumatic Brain Injury

Mild traumatic brain injuries (mTBIs) are a significant public health problem. Repeated exposure to mTBI can lead to cumulative, long-lasting functional deficits. Numerous studies by our group and others have shown that mTBI stimulates cytokine expression and activates microglia, decreases cerebral blood flow and metabolism, and impairs cerebrovascular reactivity. Moreover, several works have reported an association between derangements in these neuroinflammatory and hemodynamic markers and cognitive impairments. Herein we detail methods to characterize the neuroinflammatory and hemodynamic tissue response to mTBI in mice. Specifically, we describe how to perform a weight-drop model of mTBI, how to longitudinally measure cerebral blood flow using a non-invasive optical technique called diffuse correlation spectroscopy, and how to perform a Luminex multiplexed immunoassay on brain tissue samples to quantify cytokines and immunomodulatory phospho-proteins (e.g., within the MAPK and NF&#954;B pathways) that respond to and regulate activity of microglia and other neural immune cells. Finally, we detail how to integrate these data using a multivariate systems analysis approach to understand the relationships between all of these variables. Understanding the relationships between these physiologic and molecular variables will ultimately enable us to identify mechanisms responsible for mTBI.

This protocol presents methods to characterize the neuroinflammatory and hemodynamic response to mild traumatic brain injury and to integrate these data as part of a multivariate systems analysis using partial least squares regression.

外傷性脳損傷に対する神経炎症および血行動態応答のシステム解析

Mild traumatic brain injuries (mTBIs) are a significant public health problem. Repeated exposure to mTBI can lead to cumulative, long-lasting functional ...

神経科学

A Preclinical Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Hemorrhage Contusion and Neuroinflammation

Cerebral contusion is a severe medical problem affecting millions of people worldwide each year. There is an urgent need to understand the pathophysiological mechanism and to develop effective therapeutic strategy for this devastating neurological disorder. Intraparenchymal hemorrhage and post-traumatic inflammatory response induced by initial physical impact can aggravate microglia/macrophage activation and neuroinflammation which subsequently worsen brain pathology. We provide here a controlled cortical impact (CCI) protocol that can reproduce experimental cortical contusion in mice by using a pneumatic impactor system to deliver mechanical force with controllable magnitude and velocity onto the dural surface. This preclinical model allows researchers to induce moderately severe focal cerebral contusion in mice and to investigate a wide range of post-traumatic pathological progressions including hemorrhage contusion, microglia/macrophage activation, iron toxicity, axonal injury, as well as short-term and long-term neurobehavioral deficits. The present protocol can be useful for exploring the long-term effects of and potential interventions for cerebral contusion.

<meta charset="utf8"></head><body>外傷性出血挫傷および神経炎症に対する前臨床制御皮質衝撃モデル

Intraparenchymal hemorrhage and neuroinflammation accompanied by cerebral contusion can trigger severe secondary brain injury. This protocol details a mouse controlled cortical impact (CCI) model allowing researchers to study hemorrhage contusion and post-traumatic immune responses and explore potential therapeutics.

外傷性出血挫傷および神経炎症に対する前臨床制御皮質衝撃モデル

Cerebral contusion is a severe medical problem affecting millions of people worldwide each year. There is an urgent need to understand the ...

Description of a Swine Infant Model of Volume-Controlled Hemorrhagic Shock

Hemorrhagic shock is a leading cause of morbidity and mortality in pediatric patients. Interpretation of the clinical indicators validated in adults to guide resuscitation and comparison between different therapies is difficult in children due to the inherent heterogeneity of this population. As a result, compared to adults, appropriate management of pediatric hemorrhagic shock is still not well established. In addition, the scarcity of pediatric patients with hemorrhagic shock precludes the development of clinically relevant studies. For this reason, an experimental pediatric animal model is necessary to study the effects of hemorrhage in children as well as their response to different therapies. We present an infant animal model of volume-controlled hemorrhagic shock in anesthetized young pigs. Hemorrhage is induced by withdrawing a previously calculated blood volume, and the pig is subsequently monitored and resuscitated with different therapies. Here, we describe a precise and highly reproducible model of hemorrhagic shock in immature swine. The model yields hemodynamic data that characterizes compensatory mechanisms that are activated in response to severe hemorrhage.

This article aims to provide researchers with a detailed and accessible guide to set up an infant porcine model of hemorrhagic shock.

容積制御出血性ショックのブタ乳児モデルの説明

Hemorrhagic shock is a leading cause of morbidity and mortality in pediatric patients. Interpretation of the clinical indicators validated in adults to ...

ラットにおける出血性ショック誘発を伴う血管カニューレ挿入術

Developing a Clinically Relevant Hemorrhagic Shock Model in Rats

Over the recent decades, the development of animal models allowed us to better understand various pathologies and identify new treatments. Hemorrhagic shock, i.e., organ failure due to rapid loss of a large volume of blood, is associated with a highly complex pathophysiology involving several pathways. Numerous existing animal models of hemorrhagic shock strive to replicate what happens in humans, but these models have limits in terms of clinical relevance, reproducibility, or standardization. The aim of this study was to refine these models to develop a new model of hemorrhagic shock. Briefly, hemorrhagic shock was induced in male Wistar Han rats (11-13 weeks old) by a controlled exsanguination responsible for a drop in the mean arterial pressure. The next phase of 75 min was to maintain a low mean arterial blood pressure, between 32 mmHg and 38 mmHg, to trigger the pathophysiological pathways of hemorrhagic shock. The final phase of the protocol mimicked patient care with an administration of intravenous fluids, Ringer Lactate solution, to elevate the blood pressure. Lactate and behavioral scores were assessed 16 h after the protocol started, while hemodynamics parameters and plasmatic markers were evaluated 24 h after injury. Twenty-four hours post-hemorrhagic shock induction, the mean arterial and diastolic blood pressure were decreased in the hemorrhagic shock group (p&#160;&#60; 0.05). Heart rate and systolic blood pressure remained unchanged. All organ damage markers were increased with the hemorrhagic shock (p &#60; 0.05). The lactatemia and behavioral scores were increased compared to the sham group (p &#60; 0.05). In conclusion, we demonstrated that the protocol described here is a relevant model of hemorrhagic shock that can be used in subsequent studies, particularly to evaluate the therapeutic potential of new molecules.

著者スポットライト:出血性ショック研究のための革新的な治療戦略の開発

Hemorrhagic shock kills 1.9 million people worldwide every year. Small animals are frequently used as hemorrhagic shock models but are associated with issues of standardization, reproducibility, and clinical significance, thus limiting their relevance. This article describes developing a new clinically relevant hemorrhagic shock model in rats.

ラットにおける臨床的に関連性のある出血性ショックモデルの開発

Over the recent decades, the development of animal models allowed us to better understand various pathologies and identify new treatments. Hemorrhagic ...

出血の人体モデルで統合代償応答

要約

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固定ボリュームまたは固定圧力：出血性ショックのマウスモデル

マウスにおけるモデリング脳出血：自己血または細菌性コラゲナーゼの注入

リアルタイム血行動態モニタリングを用いたマウスの肝梗塞モデルによる制御不能出血性ショック

豚の出血性ショックの治療のための完全なおよび部分的な大動脈閉塞症

ブタの脳オキシメトリーと拡張血行力モニタリングによって導かれる標準化された出血性ショック誘導

外傷性脳損傷に対する神経炎症および血行動態応答のシステム解析

外傷性出血挫傷および神経炎症に対する前臨床制御皮質衝撃モデル

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