Establishment of a Laparoscopic Model of Hemorrhagic Shock in Minipigs via Superior Mesenteric Artery Injury
本研究は、上腸間膜動脈遠位部の切断を通じて、戦闘による外傷に伴う非圧迫性腹腔内出血を忠実に再現する、高成功率の腹腔鏡下ミニブタ出血性ショックモデルの確立に成功し、蘇生および止血戦略を評価するための強固なプラットフォームを提供するものである。
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現代の戦場において、最も危険な負傷とは、多くの場合、目に見えず、単純な包帯では止めることのできないものです。兵士が腹部内部で負傷した場合、出血は深い臓器や主要な血管から発生している可能性があり、それらは手や止血帯（ターニケット）で圧迫することが不可能です。この種の体内出血は、本来であれば救えるはずの兵士たちの主要な死因となっています。より優れた治療法を開発するために、医師たちはこれらを現実的な設定の中で研究する必要があります。しかし、生存している動物を用いて、この特定の種類の出血を正確かつ安全に再現するモデルを作成することは極めて困難です。従来の方法では、チューブを通じて動物から血液を抜き出すことが多かったのですが、それでは、身体自身のシステムが生き残ろうと抗っている、実際の外傷における混沌とした制御不能な性質を模倣することができません。
研究チームは現在、腹腔鏡手術と呼ばれる外科的手法を用いて、この問題に対処する新しい方法を開発しました。腹腔鏡手術とは、大きな切開を加えるのではなく、小さな穴を通して操作を行うものです。彼らは、実際の戦闘による外傷で見られる制御不能な出血と組織の飢餓状態を密接に模倣したモデルを、小型の豚を用いて作成しました。麻酔下にある動物の腹部内にある主要動脈の特定の枝を慎重に切断することで、彼らは重度のショック状態を誘発し、身体がどのように反応するかを観察し、新しい救命治療をテストすることを可能にしました。このアプローチは、従来の方法よりも「正直な」損傷の姿を提示しており、科学者が緊急ケア戦略を練習し、洗練させるための安定した窓口を提供します。
研究者たちは、そのサイズや生理機能が人間に十分に似ており、知見の関連性が高い種であるミニブタ20頭を用いて研究を行いました。チームは低侵襲なアプローチを用い、豚の腹部に小さな切開を加え、カメラと手術器具を挿入しました。腹部全体を切開する代わりに、腸に血液を供給する上腸間膜動脈の枝として知られる、体内深部の特定の動脈を特定しました。そして、組織用鋏を使用してこの血管を切り、大量の体内出血を引き起こしました。この手法は、「ダブルヒット」のシナリオを作り出すように設計されました。つまり、動物が急速に大量の血液を失うと同時に、腸への血流が遮断され、組織損傷に至るという状況です。この出血と臓器飢餓の組み合わせこそが、腹部戦闘負傷の核心的な危険性なのです。
実験は20頭のミニブタのうち15頭で成功し、成功率は75パーセントでした。動脈が切断されると、豚は体内出血を開始し、その身体は迅速に反応しました。平均して約12分以内に、動物たちは厳格なショックの基準を満たしました。血圧が危険なほど低下し、心拍数は急上昇し、重要な臓器を守るために血液が皮膚から遠ざけられたことで、四肢は冷たくなりました。研究者たちはこれらの変化を継続的に監視し、豚の収縮期血圧（血圧の上の数値）が最も劇的に低下し、正常レベルから60パーセント以上も減少したことを記録しました。この急激な低下は、このモデルが実際の外傷症例で見られる深刻な循環虚脱を正確に再現していることを裏付けました。
出血が続くにつれ、豚の血液化学成分は深刻なヒトの負傷を反映するように変化しました。赤血球数とヘモグロビン値は大幅に低下し、酸素運搬能力の喪失を反映しました。同時に、白血球数は上昇し、身体の激しいストレス反応を示しました。また、豚は血液が酸性化し、酸素レベルが低下すると同時に、乳酸と呼ばれる老廃物が体内に蓄積するという状態に陥りました。これらの化学的変化は、身体の組織が十分な酸素を得られていない状態、すなわち虚血を示す明確な指標です。研究者たちはまた、特殊な造影剤を用いたX線撮影を使用して、リアルタイムで出血を観察し、造影材が切断された血管から漏れ出し、腹腔内に溜まっていく様子を確認することで、損傷が意図した通りであることを視覚的に証明しました。
この研究はまた、高度な医療介入なしに、これらの動物がこのような条件下でどの程度生存できるかも明らかにしました。豚はショック開始後、平均して約89分間生存しました。一部の動物は2時間の観察期間を全うしましたが、大多数は生存できず、生存率は最初の1時間を過ぎると急激に低下しました。このタイムラインは、医療研究者にとって極めて重要であり、なぜなら、出血を止め、血流を回復させるための現実的な介入可能時間を定義するものだからです。これは、現実世界のシナリオにおいて、損傷が不可逆的になる前に、出血を止め、血流を回復させるための限られた、しかし管理可能な時間があることを示唆しています。研究者たちは、モデルが失敗した数少ないケースは、血管が大きすぎて動物が研究を行う前に死亡してしまったといった特定の技術的問題や、処置中に使用した麻酔および血液希釈薬に関連する問題によるものであると指摘しました。
この新しいモデルは、単に静脈から血液を排出するという人工的な性質を避けているため、従来の方法よりも大幅な改善をもたらします。体内の実際の損傷を通じて出血を引き起こすことで、豚の自然な代償機構が機能することが可能となり、結果として人間患者への適用性が高まりました。研究者たちは、このセットアップが、動脈内に挿入して一時的に出血を止める特殊なバルーンなどの新しい緊急技術のテストや、負傷した兵士に対して輸液や血液製剤を投与する最適なタイミングの評価において、非常に価値のあるものになると信じています。これは、出血を止めることと臓器を生存させ続けることの間の困難なバランスを練習するための、安定した再現可能なプラットフォームを提供します。このバランスの維持は、依然として戦場医学の最前線にある課題です。
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