无血预充大鼠体外膜氧合模型的建立

无血预充大鼠体外膜氧合模型的建立

体外循环技术在临床应用中的扩展和普及。其本质是一种人工心肺机，通过一些心脏和肺的功能，减少患者的心脏压力，恢复时间的原则来实现治疗的目的。相关临床数据显示，ECMO的使用从最初患者并无明显受益且并发症发生率高到现在的临床治疗效果显著，ECMO技术的使用在临床上发挥着重要作用对于ECMO的机制探讨及研究已经成为时下热点问题，相关大动物模型的建立和研究也备受关注1数据和方法1.1理委员会批准本实验经中国医学科学院阜外医院动物实验伦理委员会批准(2014-5-30-GZR)。选取成年健康雄性SD大鼠5只，体重350～500g(由本院动物中心提供)。1.2机械通气测试随机选取实验大鼠，于术前12h禁食，4h禁水。称重后4%～6%七氟烷诱导麻醉10～15min后，四肢固定于实验操作台。使用16G特殊用静脉留置针(BectonDickinson公司)经口气管插管，随后连接小动物呼吸机(上海奥尔科特生物技术有限公司)进行机械通气(60%氧气与40%氮气的混合气体作为气源)，2%～3%七氟烷维持麻醉，呼吸频率设定为70～80次/min，潮气量6～8ml/kg，呼吸机参数根据动脉血气结果进行调整。监护仪温度探头经石蜡油润滑后置入肛门3～5cm实时监测体温。1.3股动脉穿刺置管手术部位备皮、消毒，精细游离双侧股动脉并穿刺置管。双侧股动脉使用22G一次性使用静脉留置针(苏州林华医疗器械股份有限公司)，并经左侧股动脉通路给予500U/kg肝素抗凝，连接监护仪(PHILIPS)进行血流动力学监测;右侧股动脉穿刺置管成功后连接ECMO动脉灌注端;精细游离右侧颈静脉并外科切开置管送入自置静脉引流管，尖端至下腔静脉入右心房水平，随后连接至ECMO静脉引流端。以上所有血管远端丝线结扎，近端丝线固定，以防止置管部位出血和插管脱出。1.5ctivateclo-tg-lating担保所有血管置管结束后与ECMO管路动、静脉端连接，保证管路通畅。尾静脉取血监测活化凝血时间(activatedclottingtime,ACT),ACT达400s以上时开始ECMO运转，根据引流情况调整蠕动泵转速及静脉插管位置，确保注射器液面稳定。膜式氧合器以氧气和氮气的混合气体作为气源，气流量的大小根据实际血气结果进行调节，以维持pH值和二氧化碳分压(PCO1.6数据收集各实验动物均于术前、术中1h、2h三个时间点抽取动脉血气分析，记录各时间点血气数值，并于术中实时监测记录平均动脉压及心率。2流动力学指标5只大鼠均顺利完成实验并于术后麻醉状态下立即处死。所有实验大鼠基本资料、血流动力学指标及血气分析结果见表1。结果提示:ECMO开始运转后红细胞比容(hematocrit,HCT)由术前0.292下降至0.236;血红蛋白(hemoglobin,Hb)浓度由术前99.4g/L下降至79.6g/L;K3ecmo的应用ECMO是抢救生命垂危患者的新的体外生命支持技术，根据辅助支持脏器的不同可分为V-VEC-MO和V-AECMO，前者主要用于呼吸支持，后者既可以用于呼吸支持，又可以用于心脏支持。当患者的心肺功能严重受损时，ECMO技术的应用为患者的生存带来希望。有研究显示V-AECMO可以改善难治性心源性休克或心脏骤停患者的生存率，但同时其治疗过程中的并发症也是不可忽视的问题3.1静脉引流管的设计3.1.1充足的静脉引流是ECMO管理的关键问题之一，本实验采用自制静脉引流管可以保证良好的静脉引流量，静脉引流管软硬度适中，静脉内不易打折且对血管壁损伤小，并且将静脉引流管置于右心房水平，保证了充分且稳定的引流。3.1.2ECMO作为一种密闭的体外循环系统，在临床中大量应用于心肺功能衰竭患者的治疗3.2明确ecmo和h-b及h-d的关系所有大鼠均顺利完成实验。表1数据显示ECMO开始运转后实验大鼠的体温、平均动脉压及心率均有明显下降，考虑原因为V-AECMO模型并不能完全模拟生理过程，会对大鼠机体带来一定程度的影响，虽然统计学意义显著，但是数据的绝对值变化并无明显临床意义。表2血气分析数据结果显示，ECMO的运转以及膜式氧合器的使用为非生理状态，因此会对机体酸碱平衡带来一定程度的影响。由于本实验采用无血预充，ECMO运转过程中血液稀释较为明显，导致离子浓度、HCT、Hb等指标的改变。ECMO运行期间静脉端注射器液面平稳，无明显下降，提示系统内未出现负压过大的情况;而钾离子浓度呈现上升趋势，考虑与血液破坏有关，可能是由于该实验使用的膜式氧合器并未达到临床ECMO要求的低阻力膜式氧合器的工艺标准，需要进一步优化生产工艺以减少血液破坏。3.3ecmo对脏器的影响由于本实验属于V-AECMO大鼠模型的初步探索，因此ECMO运转时间较短，选用的是健康大鼠，与实际临床应用仍存在不同，为更好探索ECMO对脏器带来的影响，需要进一步延长ECMO运转时间，在大鼠疾病模型上进行ECMO的研究，使得大鼠ECMO期间的病理生理改变更加接近临床。本实验采用蠕动泵代替传统滚压泵，流量更加精细可控，但是与临床应用的离心泵原理不同，膜式氧合器也不能完全达到临床上的使用标准，因此对系统的进一步改良，使该模型对临床问题更加具有指导意义是接下来的研究和探索重点所在。4v-aecmo动物模型本实验在保证充分的引流量和灌注流量的情况下，对原有动物模型进行进一步改良，成功建立了大鼠外周V-AECMO模型。该动物模型在系统组成方面十分接近ECMO的临床应用，因此尤其适用于V-AECMO期间血流动力学相关研究。该模型操作简单，成功率高，术中麻醉深度可控，大鼠生命体征平稳，为ECMO期间的病理生理学研究、脏器损伤研究，以及干预治疗措施的探讨奠定基础。1.4小动物膜式氧合器ECMO系统组成(如图1)包括