A Porcine Model of Neonatal Hypoxia-Asphyxia to Study Resuscitation Techniques in Newborn Infants

Abstract

Two to three million newborn infants worldwide need extensive cardiopulmonary resuscitation (CPR), and approximately one million of these infants die annually worldwide. Therefore, resuscitation techniques require further refinement to provide better outcomes. To investigate the effectiveness of various interventions and to understand the pathophysiology and pharmacology of neonatal CPR, it is important to have animal models that reliably reproduce features observed in neonates who require resuscitation. Herein, we describe an experimental animal model in newborn piglets that simulates neonatal asphyxia and enables us to examine resuscitation interventions, reoxygenation, and recovery processes. The newborn piglet has several advantages including similar development to a human fetus at 36-38 week's gestation, and comparable body systems and body size, allowing for surgical instrumentation, monitoring, and collection of biological samples. Furthermore, using this model of neonatal asphyxia, we are also able to describe an increasingly important clinical situation in the laboratory setting-pulseless electrical activity (PEA). Since the integration of electrocardiogram into the neonatal resuscitation guidelines, there has been an increased awareness of PEA in newborn infants. The animal model we describe can therefore serve as a valuable tool to bridge the knowledge gap and improve the outcome of asphyxiated newborns in the delivery room.

Doppler Ultrasound for Heart Rate Assessment in a Porcine Model of Neonatal Asphyxia

“…Our use of a piglet asphyxia model is a great strength of this translational study, as this model closely simulates the onset of severe asphyxia leading to bradycardia observed during birth asphyxia in the delivery room (31,32). However, our asphyxia model uses piglets that were sedated/anesthetized (thus with reduced body movements) and limitations such as ventilation artifacts and peak signal detection should be considered before implementing these methods in the delivery room.…”

Ventilation With or Without Endotracheal Tube Leak in Prolonged Neonatal Asphyxia

“…We used a swine model of perinatal asphyxia, as newborn piglets are equivalent to human infants at 36-38 weeks of gestational age and have a comparable size and weight (1.5-2 kg body weight), allowing easy instrumentation to invasively monitor hemodynamic parameters, blood gases, and physiological measurements, as well as the ability to monitor the degree of hypoxia-asphyxia and reoxygenation in the recovery phase [ 14 ].…”

Συγκριτική Μελέτη Αερισμού Με Διαφυγή Και Χωρίς Διαφυγή Στην Έκβαση Της Παρατεταμένης Νεογνικής Ασφυξίας

“…Πειραματικά μοντέλα περιγεννητικής υποξίας σε χοιρίδιαΤα νεογνά χοιρίδια ως μοντέλα περιγεννητικής ασφυξίας θεωρούνται τα πιο πρόσφορα δεδομένου ότι έχουν πολλά συγκριτικά πλεονεκτήματα έναντι των άλλων πειραματικών μοντέλων. Λόγω των πολλών πλεονεκτημάτων του, το κλινικά σχετικό μοντέλο χοίρου νεογνικής υποξίας-ασφυξίας έχει προσφέρει μια πλατφόρμα για την εκτεταμένη διερεύνηση της νεογνικής αναζωογόνησης (Εικόνα 27) 185. Το νεογέννητο χοιρίδιο είναι ισοδύναμο με ένα ανθρώπινο βρέφος στην ηλικία κύησης 36-38 εβδομάδων και έχει συγκρίσιμο μέγεθος και βάρος (1,5-2 kg σωματικού βάρους).…”

“…Το χοιρινό μοντέλο νεογνικής υποξίαςασφυξίας προσομοιώνει στενά τα γεγονότα στην αίθουσα τοκετού, με τη σταδιακή έναρξη σοβαρής υποξίας-ασφυξίας που οδηγεί σε καρδιακή ανακοπή. Το μεγάλο μέγεθος αυτού του ζωικού μοντέλου (σε σύγκριση με μικρότερα μοντέλα τρωκτικών) επιτρέπει την επαναλαμβανόμενη συλλογή βιολογικών δειγμάτων (πλάσμα, ολικό αίμα) κατά τη διάρκεια της πειραματικής περιόδου για βιοχημικές αναλύσεις 185. Τα νεογνά χοιρίδια πλεονεκτούν λόγω του ότι παρουσιάζουν ευκολία στην εκτροφή είναι πιο εύκολα προσβάσιμα και μεταφέρονται επίσης πιο εύκολα.…”

“…Η χρήση χοιριδίων τα τελευταία χρόνια έχει κερδίσει έδαφος διότι η ανατομία και η φυσιολογία των χοιριδίων προσομοιάζει με των ανθρώπων ιδιαίτερα το καρδιαγγειακό τους σύστημα και για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται σε πολλές καρδιαγγειακές μελέτες. Σχηματικό μοντέλο νεογνικής υποξίας-ασφυξίας χοίρου185 Αν και η καρδιά του χοίρου αποτελείται από λιγότερο ελαστικό ιστό, περισσότερο συνδετικό ιστό και μεγαλύτερο αριθμό νευρικών ινών εντούτοις το σύστημα αγωγιμότητας της λειτουργεί παρόμοια με το ανθρώπινο195,196 Ανατομικά η καρδιά των χοίρων είναι ίδια με την ανθρώπινη με τη διαφορά ότι η αριστερή ημιάζυγος φλέβα εκβάλει σε στεφανιαία αγγεία. Ένας χοίρος περίπου 40 κιλών έχει καρδιά ίδια σε βάρος και μέγεθος με ενός ενήλικα ανθρώπου.…”