A novel REBOA system: prototype and proof of concept

A novel REBOA system: prototype and proof of concept

Can J Surg 2018;61(6):S188-S194 | PDF

Maj Shane A. Smith, MD, MSc; LCol Vivian C. McAlister, MB

Abstract

Background: Lower torso hemorrhage is a significant cause of death from injuries in combat. Resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta (REBOA) has been used to rescue patients successfully in the hospital setting, but its prehospital use is controversial. We designed a device that would be easy to use, safer in injured vessels, migration-resistant and amenable to a prehospital environment.

Methods: We designed a novel, balloon-led device using common commercial materials. Thin latex rubber was reassembled in cylindrical conformation aligned to the shape of the aorta and invaginated into vinyl tubing. The catheter is placed into the femoral vessel, followed by expression of the balloon with CO2 inflation in a proximal direction to navigate and treat damaged pelvic vasculature, occluding the distal aorta. The system was tested on model aortas (both intact and injured cadaveric porcine aorta) with inline fluid flow and pressure monitoring to determine the maximum pressure the balloons could occlude. The device was also tested on a perfused human cadaveric model.

Results: Flow was occluded with the balloon up to an average of 561.1 ± 124.3 mm Hg. It always ruptured before causing damage to the porcine aorta and was able to occlude injured iliac vessels and proceed to occlude the distal aorta. The device was effective in occluding the distal aorta of a perfused human cadaver.

Conclusion: This novel, high-volume, low-pressure device can occlude the distal aorta in a simulated human aorta model, cadaveric porcine model and perfused human cadaver. It can occlude fluid flow to supraphysiologic pressures. It is easy to use, migration-resistant, able to navigate and treat injured pelvic vessels, and amenable to prehospital care.

Résumé

Contexte : L’hémorragie au bas du corps est une importante cause de décès suite aux blessures subies au combat. L’occlusion aortique endovasculaire par ballonnet a été utilisée avec succès comme mesure de réanimation chez des patients hospitalisés, mais son utilisation dans un contexte préhospitalier est controversée. Nous avons conçu un instrument qui serait facile à utiliser, plus sécuritaire en présence de vaisseaux lésés, peu sujet à migrer et adapté au contexte préhospitalier.

Méthodes : Nous avons conçu un nouvel instrument guidé par ballonnet et fabriqué à l’aide de matériaux d’usage courant. Du caoutchouc de latex mince a été façonné en cylindre pour épouser la forme de l’aorte et introduit dans un tube de vinyle. Le cathéter est ensuite inséré dans la veine fémorale, après quoi il est gonflé avec du CO2 en direction proximale pour atteindre et traiter le réseau vasculaire pelvien et créer une occlusion aortique distale. Le système a été mis à l’essai sur des aortes modèles (aortes de cadavres de porcs intactes et lésées), avec surveillance interne du débit et de la pression pour déterminer la pression maximale contre laquelle le ballonnet est capable de créer l’occlusion. L’instrument a aussi été testé sur un modèle de cadavre humain perfusé.

Résultats : Le ballonnet a permis l’occlusion à une pression moyenne pouvant atteindre 561,1 ± 124,3 mm Hg. Il s’est toujours rompu avant de pouvoir endommager l’aorte porcine et a permis l’occlusion des vaisseaux iliaques lésés et ensuite de l’aorte distale. L’instrument a permis l’occlusion efficace de l’aorte distale d’un cadavre humain perfusé.

Conclusion : Ce nouvel instrument à fort volume et faible pression permet de créer l’occlusion de l’aorte distale dans un modèle simulé d’aorte humaine, dans un modèle de cadavre porcin et sur un cadavre humain perfusé. Il est facile à utiliser, peu susceptible de migrer; il se déploie et traite facilement les vaisseaux pelviens lésés et convient au contexte préhospitalier.


Accepted Oct. 10, 2018

Affiliations: From the Royal Canadian Medical Service and the Department of Surgery, Western University, London, Ont.

Competing interests: None declared.

Contributors: S. Smith built the device and testing apparatuses and conducted the experiments, which both authors designed. Both authors wrote and reviewed the article, approved the final version for publication, had full access to all of the study data and agree to be responsible for the integrity of the data and the accuracy of the data analysis.

Data sharing: No additional data are available.

Disclaimer: The views expressed in this paper are those of the authors and do not constitute the views or policies of the Canadian Armed Forces.

DOI: 10.1503/cjs.015718

Correspondence to: S. Smith, University Hospital, C8-114, 339 Windermere Rd, London ON N6A 5A5, shane.smith@lhsc.on.ca