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方法文章

慢性Fontan手术绵羊模型中用于门静脉压力监测的无线系统外科植入方法

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DOI：

10.3791/68936

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2025年10月24日

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1Center for Regenerative Medicine, Abigail Wexner Research Institute at Nationwide Children's Hospital, 2Department of Surgery, The Ohio State University Wexner Medical Center, 3Biomedical Sciences Graduate Program, The Ohio State University College of Medicine, 4Department of Pediatric Cardiology, Nationwide Children's Hospital, 5Department of Pediatric Surgery, Nationwide Children's Hospital

* These authors contributed equally

本文内容

摘要

本方案描述了一种在Fontan羊模型中植入无线遥测装置的外科手术方法，包括经门静脉插管放置压力感应导管，以实现对门静脉压力进行连续和长期的数据采集。

摘要

Fontan 循环的特征是非搏动性肺血流和慢性体静脉充血，这与多种远期并发症相关，包括 Fontan 相关性肝病（FALD）。慢性动物模型是研究此类疾病病理生理机制的有力工具。然而，从自由活动的大型动物中获取血流动力学数据存在多项挑战。无线可植入遥测系统的应用可能为实时获取肝循环压力测量值提供一种新方法。以下方案描述了在 Fontan 绵羊模型中进行无线遥测装置植入并实施门静脉插管的外科手术方法，从而实现门静脉压力的连续、长期采集，并为进一步研究 Fontan 患者慢性肝病相关的血流动力学改变提供支持。

引言

单心室是一个广义术语，涵盖多种导致心室腔在解剖或功能上缺失的心脏畸形。这类先天性缺陷属于最复杂的心脏疾病，常需通过多次手术进行姑息治疗。其中，Fontan 手术是一种常见的干预选择，通常作为分期手术序列中的最终手术1,2,3。该手术的发展显著提高了患者的预期寿命4。例如，目前接受 Fontan 姑息手术的患者中有 80–90% 可存活至成年5,6。因此，具有单心室生理特征的患者晚期住院治疗的频率正逐渐上升7,8。

尽管Fontan手术对总体生存率具有益处，但由此产生的循环状态以非搏动性肺血流和慢性体静脉充血为特征，长期来看与显著的发病率相关9,10,11,12....

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方案

本实验方案已获得全美儿童医院艾比盖尔·韦克斯纳研究所机构动物照护与使用委员会批准（批准编号：AR20-00121）。所有操作均遵循美国国立卫生研究院《实验动物护理与使用指南》中规定的指导原则。本研究遵循《动物研究：In Vivo 实验报告》指南。实验选用3至13月龄、体重24.5–40.5 kg的多塞特绵羊，在手术前至少一周将其饲养于无病原环境中，并在此期间接受兽医评估以确定是否适合手术。本研究中使用的仪器和试剂列于材料表中。

1. 麻醉与术前准备

  1. 按照先前所述的方法进行动物手术前准备23.
  2. 通过注射氯胺酮（4 mg/kg）和地西泮（0.5 mg/kg）的混合物进行镇静 通过 颈内静脉（IJ）
  3. 将一根8-9 mm的单腔气管导管插入气管以维持气道通畅，并插入经口胃管以促进胃和瘤胃的减压。
  4. 使用16-18 G单腔导管建立静脉通路，置管于右侧颈内静脉或外侧隐静脉，以实现持续输液、丙泊酚持续输注（CRI）及按需给药。
  5. 在耳动脉中放置22-24G动脉导管，以实现血压的持续监测。
  6. 在整个操作过程中，应使用1-3%异氟烷（溶于100%氧气）和/或丙泊酚（20-45 mg/kg/h）维持麻醉。
  7. 手术切....

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结果

手术结果
共有6只绵羊接受了无线遥测设备植入，并进行了门静脉插管（表1）。所有动物均未出现与设备植入相关的重大术后并发症。这6只绵羊随后均接受了单阶段Fontan手术，手术包括完全性腔肺连接，即将上腔静脉（SVC）和下腔静脉（IVC）从右心房分离，SVC与肺动脉（PA）直接端侧吻合，并在IVC与PA之间置入一个心外导管21。

门静脉压力测量
无线遥测设备植入可连续记录门静脉压力，从而识别出门静脉系统内的血流动力学趋势。值得注意的是，门静脉压力测量值在分钟级别上频繁波动，部分波动可归因于绵羊的活动水平和体位。例如，当绵羊处于仰卧位并俯卧休息时，测得的压力较高（图2）。为校正此类变异，仅筛选动物在站立状态下测得的压力数据进行分析。来自一只绵羊的遥测样本数据显示，在建立Fontan循环后，门静脉压力总体上升（图3

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讨论

我们开发了一种新型外科手术方法，用于植入无线遥测装置，以实现对慢性Fontan术绵羊模型门静脉压力的连续、长期采集。该装置已成功植入六只绵羊体内，未出现重大并发症。利用该技术采集的数据可为未来研究肝循环内局部血流动力学变化与FALD发生之间的关联提供依据。

尽管动物模型能够为研究Fontan手术后远期并发症的发生机制提供重要见解，但这些模型的构建极为困难20,21。因此，关于大型动物Fontan模型的经验十分有限，相关文献报道亦极为稀少。据我们所知，目前尚无其他研究对Fontan动物体内肝循环中实时发生的血流动力学变化进行过评估。in vivo。根据我们的经验，由于Fontan术后重建血管通路带来的技术挑战，在绵羊模型中通过经导管介入手段获取肝静脉压力并非始终可行。值得注意的是，Oldhafer等人曾描述了一种在猪模型中置入体外化门静脉导管以获取门静脉压力和血气分析数据的方法。然而，该技术需通过导管持续输注肝素，从而限制了其长期应用

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披露

作者声明无利益冲突。

致谢

我们向动物研究核心设施的敬业兽医团队表示衷心感谢。同时，我们谨向玛丽·沃克（Mary Walker）兽医学博士、理学硕士致以诚挚谢意，感谢她在本研究全程中提供的宝贵专业知识和细致周到的照护。本项目由附加事业治愈协作组织（加利福尼亚州帕洛阿尔托）、布雷特·博耶基金会（加利福尼亚州拉古纳海滩）和美国心脏协会（加利福尼亚州奥克兰）提供资助。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
0.9% 氯化钠溶液Baxter Healthcare Corporation药房术中液体复苏和创面冲洗
16 G 静脉导管BD382259用于输液、给药及门静脉压确认
22 G 血管内导管BD381423用于动脉 血压监测 
70% 异丙醇Aspen Vet11795782局部清洁溶液
ACT 检测 cartridgeAbbot Diagnostics03P86-25活化凝血时间检测
Backhaus 手巾钳MedlineMDS1411111用于固定无菌手术巾 
BanamineHospira Pharmaceuticals药房术后镇痛：浓度 50 mg/mL，剂量 2.2 mg/kg
血压袖带Royal Philips9.89803E+11无创血压监测
盐酸布比卡因Hospira Pharmaceuticals药房局部麻醉药：浓度 2.5 mg/mL，剂量 2.5 mg/kg
丁丙诺啡Hospira Pharmaceuticals药房术后镇痛：浓度 0.3 mg/mL，剂量 0.03 mg/kg
Castroviejo 持针器MedlineMDS0750386缝合血管时使用
电刀清洁垫Cardinal Health300-2SS用于清洁电刀笔尖
电刀笔MedlineESRK3002L用于电凝解剖
头孢唑林Hospira Pharmaceuticals药房抗生素预防用药
复方苯佐卡因喷雾剂（Cetacaine）Cetylite220插管用局部麻醉喷雾
氯己定复合醇消毒液（Chloraprep）BD930825局部消毒剂
Debakey 无创镊MedlineMDS1130630F用于组织操作
Debakey Satinsky 血管钳MedlineMDS1438413用于隔离门静脉穿刺点
地西泮Hospira Pharmaceuticals药房镇静剂：浓度 5 mg/mL，剂量 0.5 mg/kg
心电图导联线3M2570心电图监测
气管插管，8-9 号Covidien86452、86114 或 86454用于维持气道通畅
Hartmann 止血钳MedlineMDS1221109用于夹闭血管及持小缝线
肝素Hospira Pharmaceuticals药房抗凝剂：1,000 USP 单位/mL
异氟烷Baxter Healthcare Corporation药房麻醉剂：剂量 1-3%
Kantrowitz 钳（直角）MedlineMDS1243528用于门静脉周围钝性分离
氯胺酮Hospira Pharmaceuticals药房镇静剂：浓度 100 mg/mL，剂量 4 mg/kg
剖腹手术巾MedlineDYNJP3008无菌手术巾
润滑胶MedlineMDS0322273Z气管插管润滑剂
Mayo Hegar 持针器MedlineMDS2418420F缝合软组织时使用
Mayo 剪刀MedlineMDS0816121用于剪断缝线
Metzenbaum 弯头剪刀MedlineMDS3223226用于锐性分离
针头和注射器Cardinal Health309604用于静脉和皮下给药 
OptixcareAventixOPX-4252角膜润滑剂
口胃管Jorgensen Lab, Inc.J0348R用于胃和瘤胃减压
Perma-Hand 丝线缝线EthiconC016D用于血管结扎及皮下固定遥测装置
PhysioTel 数字无线遥测装置Data Sciences InternationalL21 型号无线遥测装置植入
Pierce 微型镊MedlineMDG384908用于小型缝针操作 
塑料止血带和缝线套环Medtronic 79013用于血管插管期间促进止血
加压袋Carefusion64-10029用于动脉血压监测
压力传感器套件Edwards LifesciencesVSYPX12N用于动脉 血压监测
Prolene 6-0 缝线Ethicon8307H血管插管用荷包缝合
丙泊酚Fresenius Kabi药房麻醉剂：浓度 10 mg/mL，剂量 20-45 mg/kg/hr
脉搏血氧仪舌夹NellcorPO736用于脉搏血氧测定
10 号手术刀片MedlineMDS15310用于皮肤切口
11 号手术刀片MedlineCISION11CS用于门静脉切开
Schnidt 扁桃体钳MedlineMDS5018719用于皮下组织钝性分离
SoftCarry 担架Four Flags Over AspenSSTR-4用于动物转运
无菌碗LSL Industries5232用于盛放生理盐水
无菌可 X 光检测棉纱布MedlineNON21430LF液体吸收
无菌一次性手术室毛巾MedlineMDT2168201无菌手术巾
皮肤表面粘合剂EthiconDHVM12用于固定遥测装置导管在门静脉插入部位
T 型接头MedlineDYNDTN0001静脉导管管路连接器
尿液引流袋Covidien3512连接口胃管以收集胃液
带穿刺针芯的兽用穿刺器Braintree Scientific, Inc.TRO-STY 7B-12用于引导遥测装置导管穿过皮下组织
Vicryl 0 号缝线EthiconJ346H腹壁筋膜缝合
Vicryl 2-0 缝线EthiconVCPB269H皮下软组织缝合
Vicryl 3-0 缝线EthiconVCPB416H深层真皮层缝合
Vicryl 4-0 缝线EthiconJ494H皮下真皮层缝合
加热毯Jorgensen Lab, Inc.J1034B用于维持动物体温
Yankauer 球形头吸引器MedlineDYND50138无菌废弃物管理

参考文献

  1. Fontan, F. Surgical repair of tricuspid atresia. Thorax. 26 (3), 240-248 (1971).
  2. Bove, E. L. Staged reconstruction for hypoplastic left heart syndrome: Contemporary results. Ann Surg. 224 (3), 387-394 (1996).
  3. Attanavanich, S., et al.

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