Anwendung eines „in-vitro-mock-circuit“ ECCO2R-Modells als Alternative zu Tierversuchen

Hintergrund: ECCO₂R ist eine vielversprechende, aber wenig untersuchte Therapie für hyperkapnisches respiratorisches Versagen. In dieser Arbeit beschreiben wir ein neues mock circuit Modell, welches experimentelle ECCO₂R Forschung ohne Tiermodelle ermöglicht.

Methoden: Das Modell besteht aus zwei miteinander verbundenen und mit frischem Schweineblut gefüllten Kreisläufen. Im Hauptkreislauf, dem simulierten Organismus, wird durch eine Rotaflow-Pumpe ein Blutfluss von 5 Lpm generiert und über eine Quadrox PLS Membran mit einem Spülgas aus N₂ und CO₂ ein venöses Milieu erzeugt. Im Testkreislauf, der simulierten ECCO2R, wird dieses venöse Blut über eine zweite Rotaflow-Pumpe mit typischen Kanülenflüssen durch die zu testende pädiatrische Membran gepumpt. In dieser Arbeit wird das Modell verwendet, um I) den Einfluss des verwendeten Spülgases (O₂ vs. Air), II) den Einfluss des Membranalters, III) den Einfluss des Hämoglobinwerts, IV) den Einfluss von Rezirkulationsschleifen sowie V) den Einfluss lokaler Ansäuerung auf die Decarboxylierungsleistung zu untersuchen.

Ergebnisse: Mit dem vorgestellten ECCO₂R-Modell konnten plausible, den Herstellerdaten entsprechende CO₂-Transfer-Raten bestimmt werden. Zusätzlich konnte in den 5 Anwendungsszenarien gezeigt werden, dass die Verwendung von I) Air als Sweepgas, II) längere Zeit benutzter Membranen und III) Blut mit niedrigem Hb zu schlechteren Decarboxylierungsleistungen führt. IV) Es konnte auch gezeigt werden, dass Rezirkulationschleifen (werden in der Kardiotechnik eingesetzt, um Membranen mit größeren Blutflüssen zu betreiben, als es die Kanülen erlauben würden) zu einer leichten Verschlechterung der CO₂-Auswaschung führen. V) Wird das rezirkulierende Blut durch Säurezufuhr angesäuert, kann durch Regeneration von CO₂ aus HCO₃ ⁻ die Effizienz des Systems wieder angehoben werden, sogar über das Niveau ohne eine Rezirkulationsschleife hinaus.

Schlussfolgerung: In dieser Arbeit wird ein einfaches, aber nützliches „in-vitro“ ECCO₂R-Modell vorgestellt. Die vorgestellten Ergebnisse könnten hilfreich sein, um mobilere und effizientere zukünftige ECCO₂R-Geräte zu entwickeln.