Grise medvirker til at redde menneskeliv (2013)

Af Benedict Kjærgaard, stabslæge ved flyvevåbnet, overlæge thoraxkirurgisk afdeling, Aalborg Universitetshospital

Der benyttes forsøgsdyr til forskning mange steder i Danmark og som hovedregel benyttes så små og få dyr som nødvendigt. Til megen grundforskning er små dyr, som mus og rotter, ofte velegnede, men jo mere forskningen går ud på at forbedre den kliniske behandling af mennesker, des mere må dyret ligne mennesker både i opbygning og i størrelse.

Indenfor f.eks. forskning i hjertekirurgi, som startede for ca. 40 år siden, benyttede man i stort omfang hunde opdrættet i kenneler specielt med henblik på forskning.  Den gang foregik der slet ikke så megen forskning som i dag, og nu er hunde næsten erstattet med grise. Grisene er i stort omfang mere egnet til forskning og synes at være mere accepterede følelsesmæssigt af befolkningen. De er her i landet nemme at få fat i, især hvis man bruger landgrise.

I et vist omfang benyttes også specielt fremavlede minigrise til forskning. Disse dyr er selvsagt en del dyrere, men til en del forskning også mere velegnede, især hvis de skal overleve i en længere periode, hvor alene tilvæksten gør landgrise svære at håndtere. I lande, hvor fåreavl er mere udbredt end her i landet, benytter man ofte får til forskning.

Grise var de første der afprøvede en mobil hjertelungemaskine

Et eksempel på anvendelse af grise er udviklingen af et system, der kan behandle mennesker med hjertelungemaskine (HLM) under transport. Dette startede sidst i halvfemserne primært med tanke på at kunne redde mennesker med dyb hypotermi (afkøling). I nogle tilfælde findes en person liggende ude om vinteren svært afkølet, og det kan gå så slemt, at personen har hjertestop og er uden livstegn. Man ved dog at den meget afkølede kan være i live ret længe uden cirkulation, idet cellerne ved lav temperatur har et meget lavt iltbehovt. Men for at redde en så afkølet person kræves avanceret genoplivning, der starter med hjertemassage og ventilation. I enkelte tilfælde havde man de sidste årtier i forrige århundrede haft held til at fortsætte genoplivningen efter transport af patienten til en hjertekirurgisk afdeling, hvor patienten blev koblet til en stor stationær HLM, der overtog cirkulation og ventilation, mens blodet langsomt blev opvarmet (1).

Men det var nu yderst sjældent, at man havde held med dette, og alene transporten af den meget afkølede person med hjertestop var vanskelig. Især fra flyvevåbnets side var vi opmærksom på problematikken, da vore redningshelikoptere af og til finder dybt afkølede livløse personer. Det ønskelige var, om man kunne udvikle et system med en meget mindre HLM, der ganske vist ikke egner sig til hjertekirurgi, men ville være mobil og i øvrigt bedre egnet til patienten med hjertestop på grund af kulde.

Det skulle vise sig, at vi ved hjælp af grise kunne udvikle systemer, der i dag er kommercielt tilgængelige og ikke bare bruges til afkølede, men til patienter med mange slags svigt af hjerte eller lunger (2). Man kan ikke kalde vore forsøg for opfindelser, for vi plukkede bare ting ud af eksisterende udstyr, men vi var med til at sætte en udvikling i gang, som gjorde, at man kunne reducere vægten på en HLM fra 3-400 kg til først 40 kg og senere til under 10 kg (figur 1).

Udover den tekniske del af udviklingen blev vi også klogere på behandlingen af hypoterme personer, og fra 2004 kunne vi tilbyde et udrykningsteam fra Aalborg Universitetshospital med en mobil HLM i tæt samarbejde med flyvevåbnet. Siden 2004 har teamet været involveret i mere end 200 tilfælde, hvoraf ca. 100 har været hypoterme, mens de øvrige har haft kredsløbs- eller lungesvigt af forskellige årsager. De fleste af patienterne har været i yderste livsfare.

Der har været en overlevelsesprocent på ca. 50 for hele gruppen. Af de mere kendte tilfælde er Præstøulykken, hvor 7 unge havde hjertestop efter drukning med afkøling til ca. 20 graders legemstemperatur, mens yderligere 7 unge var mere eller mindre forkomne og afkølede (3). De fleste af de unge med hjertestop blev fløjet til Rigshospitalet og behandlet med stationære hjerteungemaskiner mens udrykningsteamet også behandlede på det nærliggende Næstved sygehus og senere transporterede en af de unge i helikopter til Skejby sygehus under brug af mobil hjertelungemaskine (figur 2).

Alle de unge overlevede, men en lærer blev fundet død adskillige uger efter ulykken. Alle Præstøeleverne fik senere en flyvetur i redningshelikopter, som en slags debriefing. På nær en elev er de alle rigtig godt restitueret nu (figur 3).

Forskning i behandling af lungeemboli

Mellem 5 og 10 % af befolkningen vil statistisk set blive ramt af en blodprop i lungen, benævnt lungeemboli. Det er typisk noget der rammer ældre, eller personer med lidt forstyrret koagulationsmekanisme, som man kan se det efter en større operation og ved visse medfødte tilstande. Lungeemboli kan være svær at skelne fra andre akutte lidelse og det kan i værste fald medføre døden.

Vi har i 3 forskellige dyreforsøgsrækker udviklet en model, hvor man kan påføre en gris en stor lungeemboli, som ubehandlet vil være dødelig. Ved at bruge 250 ml af grisens eget blod fordelt i 5 sprøjter tilsat trombin fremstilles 5 blodpropper, som senere kan indgives i vena cava (hulvenen), en for en. Disse blodpropper følger blodstrømmen og havner i lungekredsløbet. Under denne seance er grisene naturligvis bedøvede, og de er monitoreret med alt hvad man normalt vil holde øje med hos en intensiv hjertepatient. Desuden er grisene forberedte med kanyler i lyskekarrene, så der på et passende tidspunkt kan startes behandling med en mobil hjertelungemaskine.

Disse undersøgelser har afsløret ret megen viden, som vi allerede har brugt humant. Noget af den viden vi har fra grisene kan vi antage også gælder for mennesker. F.eks. vil gentagne indgift af disse blodpropper hos de fleste grise medføre hjertestop efter 4 blodpropper med 10 minutters mellemrum, men efter de første 3 vil en gris næsten kunne se ud som den ikke fejler noget, hvis man kun ser på blodtryk, puls og perifer iltmætning, svarende til de parametre, man normalt får målt hos en læge. Men grisen har svært ved at udskille CO2 og det indre tryk i lungearterien er steget meget. Hvis dette også gælder for mennesker, vil person med lufthunger i princippet kunne være ¾ død af lungeemboli ved første undersøgelse på en skadestue, hvor man risikerer at blive erklæret for psykisk forstyrret med hyperventilation.

Dette er desværre sket. En simpel ekstra undersøgelse med ultralydsskanning ville have afsløret det høje tryk i lungearterien. Vi påviste også at grise efter planlagt hjertestop i 10 minutter på grund af lungeemboli kan reddes med HLM og blodpropopløsende medicin (4;5). Inden kan en gris og nu også et menneske med hjertestop få foretaget CT skanning, mens kredsløbet kunstigt holdes i gang med HLM, hvilket gør at man kan sikre diagnosen som ligger som årsag til hjertestoppet. Efter disse griseforsøg har vi nu sat et system op, hvor patienten der af en eller anden grund er lagt på HLM for hjertestop kan blive udredt med CT skanning (6) og i måske også koronar angiografi, hvis man mistænker en blodprop i hjertet (figur 4).

Dette har nu reddet mere end 10 mennesker, men vil nok i fremtiden blive mere udbredt. En typisk problemstilling hos personen med hjertestop, som man ikke får liv i ved hjertemassage og måske DC konvertering er selvfølgelig om der er en chance for at overleve. Der er jo mange mulige årsager til hjertestop, hvoraf nogle kan behandles, mens andre årsager gør, at behandlingen må indstilles. Man kan således vinde tid med en mobil HLM og man kan får en bedre chance for at finde den underliggende årsag ved mulighederne for at flytte personen rundt i sygehuset til CT og måske til ballonbehandling af kranspulsårer.

Grise på flyvetur til Grønland under behandling for lungesvigt

Kort tid efter Tsunami katastrofen i 2004 blev der sat ekstra fokus på problemet med at transportere patienter med lungesvigt i flyvemaskiner, hvor det lave lufttryk under flyvning forværrer en forvejen dårlig iltoptagelse i lungerne. Det er i et vist omfang muligt kun at bruge lungedelen af hjertelungemaskinen, hvis personen ikke har problemer med hjertet.

Der var i 2004 lige udviklet systemer hertil af Novalung fabrikken i Tyskland, men det var dog ikke testet under lufttransport. Vi havde i starten lige efter Tsunamien ikke så godt overblik over hvor medtagne eller hvor mange, der ville få behov for akut luftevakuering, men i flyvevåbnet besluttede vi om nødvendigt at bruge det nye system, hvis vi skulle evakuere mange med store lungeproblemer, sådan som det det en overgang så ud til at blive nødvendigt.

Fordelen ved systemet er, at det er simpelt, idet blodtrykket i en pulsåre i lysken driver blod gennem oxygenatoren og tilbage i venen i lysken, mens blodet iltes og navnlig får fjernet CO2. Det er ikke lige så godt som systemer, der drives af pumper, men kapacitetsmæssigt kunne der behandles mange flere under flyvning til hospitaler, der kunne modtage de kritiske patienter (figur 5).

Det viste sig, at behovet for luftevakuering af patienter med alvorlig lungesvigt ikke var så stor som først frygtet, og systemet kom ikke i brug på dette tidspunkt. Det ville også have været risikabelt at behandle kritiske patienter under forhold, der ikke var testet, men nødsituationen kunne have retfærdiggjort det.

Som en naturlig opfølgning på dette besluttede vi at afprøve Novalung teknikken under langdistance-flyvning. Også i dette tilfælde måtte bedøvede grise deltage. Teknikken med Novalung hos grise var testet, men vi vidste ikke om det kunne fungere ved lavt lufttryk, og der var mange tekniske forhold at tage i betragtning, inden en lang flyvetur. Systemet blev f.eks. først testet i flyvevåbnets undertrykskammer, hvor lufttrykket og iltindholdet kan gøres meget lavt (figur 6).

Efter en del indledende tests blev der i januar 2006 foretaget en noget speciel flyvning med et af flyvevåbnets Hercules fly. 2 bedøvede grise blev på Skejby Sygehus tilkoblet respirator med så lav indstilling, at det svarede til en så dårlig lungefunktion, at de ikke ville kunne overleve. Men de fik også monteret Novalung systemet.

Herefter blev de 2 grise transporteret i militære ambulancer til flyvestationen i Aalborg og anbragt i et intensivt behandlingsmodul i et Hercules fly, som satte kursen mod Sønder Strømfjord i Grønland i normal flyvehøjde. Der var et større følge med på turen, bl.a. DR, som lavede en udsendelse til programmet Viden Om. Sammenlagt var turen på ca. 18 timer, hvor grisene hele tiden havde rigtig pæne blodprøver (7) (figur 7).

De 2 grise blev aflivet i bedøvelse på Grønland. Selve afprøvningen var med til at NATO tog behandlingen op som en mulighed under evakuering af kritisk sårede soldater med lungesvigt.

Grisens proteiner og celleskader

Nå et menneske har haft svær iltmangel, f.eks. efter hjertestop eller en stor blodprop er der grund til at tro, at nogle af de skader det medfører først sker i efterforløbet, når der atter kommer ilt til cellerne. Der er mange teorier om dette, og blandt andet køling af personen efter hjertestop synes at have en vis beskyttende effekt mod disse skader.

Muligvis kan antioxidanter som f.eks. melatonin også beskytte cellerne, men det er svært at lave kontrollerede forsøg med dette. Her håber vi nu på, at grise kan blive en hjælp. Man kan nemlig ved avancerede proteinanalyser af væv få et indtryk af de skader der sker efter iltmangel, men det er et stort arbejde at klarlægge grisens proteiner. Vi forsøger i øjeblikket at få analyseret både normalt væv fra grise og væv fra grise, der har været udsat for hjertestop behandlet på forskellig vis. Disse vævsundersøgelser (Proteomics) og formenligt også blodprøver (Metabolomics) kan måske i fremtiden gøre, at vi bliver bedre til at teste og forbedre behandlingen af den meget kritiske patient efter hjertestop eller stor blodprop.

  1. Walpoth BH, Walpoth-Aslan BN, Mattle HP, Radanov BP, Schroth G, Schaeffler L, Fischer AP, von SL, Althaus U. Outcome of survivors of accidental deep hypothermia and circulatory arrest treated with extracorporeal blood warming. N Engl J Med 1997 Nov 20;337(21):1500-5.
  2. Kjaergaard B, Tolboll P, Lyduch S, Trautner S. A mobile system for the treatment of accidental hypothermia with extracorporeal circulation. Perfusion 2001 Nov;16(6):453-9.
  3. Wanscher M, Agersnap L, Ravn J, et al. Outcome of accidental hypothermia with or without circulatory arrest: experience from the Danish Praesto Fjord boating accident. Resuscitation 2012 Sep;83(9):1078-84.
  4. Kjaergaard B, Kristensen SR, Risom M, Larsson A. A porcine model of massive, totally occlusive, pulmonary embolism. Thromb Res 2009 Jun;124(2):226-9.
     
  5. Kjaergaard B, Rasmussen BS, de NS, Rasmussen LH, Kristensen SR. Extracorporeal cardiopulmonary support may be an efficient rescue of patients after massive pulmonary embolism. An experimental porcine study. Thromb Res 2012 Apr;129(4):e147-e151.
  6. Kjaergaard B, Frost A, Rasmussen BS, Kruger K, Ravkilde J. Extra corporeal life support makes advanced radiologic examinations and cardiac interventions possible in patients with cardiac arrest. Resuscitation 2011 May;82(5):623-6.
  7. Kjaergaard B, Christensen T, Neumann PB, Nurnberg B. Aero-medical evacuation with interventional lung assist in lung failure patients. Resuscitation 2007 Feb;72(2):280-5.

Søg på 3rcenter.dk