Methodenartikel

Methode zur Blutentnahme durch die Wand zur Minimierung von Schlafstörungen im klinischen Umfeld

DOI:

10.3791/67530

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13. Juni 2025

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1Human Performance Clinical Research Laboratory, Department of Health and Exercise Science, Colorado State University, 2Anschutz Health and Wellness Center, University of Colorado Anschutz Medical Campus

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier stellen wir eine minimal-invasive Methode vor, mit der Blut während des Schlafs im klinischen Umfeld entnommen werden kann.

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Physiologische Rhythmen, einschließlich des Tages- und des zirkadianen Rhythmus, spielen eine entscheidende Rolle für die Gesundheit, wobei Störungen zunehmend mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Typ-2-Diabetes in Verbindung gebracht werden. Diese Rhythmen sind eng mit Schlaf-Wach-Zyklen verbunden, da Änderungen des Schlaftimings oder der Schlafdauer den Tages- und zirkadianen Rhythmus verändern und dadurch die physiologische Homöostase stören können. Zusätzliche Faktoren, wie z. B. das Timing von Verhaltensweisen wie Nahrungsaufnahme und/oder körperliche Aktivität, können den 24-Stunden-Rhythmus in einer Weise modulieren, die die Gesundheit unterstützt oder das Risiko chronischer Krankheiten fördert.

Trotz der zunehmenden Anerkennung der Bedeutung biologischer Rhythmen bleibt die Gewinnung von seriellen Blutproben, die zur Aufklärung von Mustern in zirkulierenden Faktoren erforderlich sind, eine große Herausforderung in der klinischen Forschung. Routinemäßige Blutabnahmemethoden können den Schlaf stören, den Schlaf und den biologischen Rhythmus verändern und in der Folge interessierende Variablen beeinflussen. Dies unterstreicht die Notwendigkeit minimal-invasiver Ansätze, die es ermöglichen, 24-Stunden-biologische Prozesse zu beurteilen, ohne den Schlaf oder den biologischen Rhythmus zu stören.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, verwenden viele klinische und Forschungsgruppen eine Technik, die als "Durch-die-Wand"-Blutentnahmemethode bekannt ist. Bei diesem Ansatz werden verlängerte Schläuche verwendet, die mit einem Verweilkatheter verbunden sind und durch eine Wand oder Trennwand zu einer Stelle außerhalb des Raums des Teilnehmers geführt werden. Durch die Ermöglichung der Blutentnahme, ohne den Raum betreten zu müssen, minimiert diese Methode Störungen, wodurch die Integrität der 24-Stunden-Profile der zirkulierenden Variablen von Interesse erhalten bleibt und der Schlaf nur minimal gestört wird.

Hier geben wir eine detaillierte Beschreibung der Blutentnahmemethode durch die Wand und zeigen ihre Machbarkeit und Wirksamkeit bei der Entnahme von Blutproben während geplanter Schlafgelegenheiten. Es werden repräsentative Daten aus einer klinischen Studie vorgestellt und zusätzliche Überlegungen, einschließlich des Einflusses einer schwierigen Blutabnahme auf die Schlafarchitektur, diskutiert.

Einleitung

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Tages- und zirkadiane Rhythmen sind biologische Zyklen, die an der Regulation physiologischer, metabolischer und verhaltensbezogener Prozesse über einen Zeitraum von 24 Stunden beteiligt sind. Tagesrhythmen sind biologische Muster, die einem Tag-Nacht-Zyklus folgen und von Umwelt- oder Verhaltenshinweisen gesteuert werden. Im Gegensatz dazu liegen zirkadiane Rhythmen in der Biologie in der Nähe von 24-Stunden-Zyklen, die von einem intrinsischen Netzwerk molekularer Uhren gesteuert werden, unabhängig von externen Reizen (Hinweis: Eine detaillierte Erklärung der zirkadianen Uhren würde den Rahmen dieses Artikels sprengen; interessierte Leser werden auf Cox et al.1 für weitere Informationen und Broussard et al.2 für eine Diskussion klinischer zirkadianer Protokolle verwiesen). Sowohl der Tagesrhythmus als auch der zirkadiane Rhythmus spielen eine entscheidende Rolle für die Gesundheit, wobei Störungen mit einem erhöhten Risiko für die Entwicklung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Typ-2-Diabetes verbunden sind 3,4. Dieses Verständnis basiert auf jahrzehntelanger Forschung mit Zeitreihenmessungen unter kontrollierten Laborbedingungen. Die Ergebnisse solcher Studien haben dazu beigetragen, zwischen endogenen zirkadianen Einflüssen und externen Umwelt- oder Verhaltenseinflüssen auf biologische Prozesse und deren Rolle bei der Aufrechterhaltung der physiologischen Homöostase zu unterscheiden 2,5. Diese Arbeit legte den Grundstein für neuere translationale Forschungen, die den Einfluss von Schlaf und zirkadianem Timing von Verhaltensweisen auf gesundheitsbezogene Ergebnisse untersuchten 6,7,8,9.

Hormone und Stoffwechselfaktoren weisen ausgeprägte 24-Stunden-Schwingungen auf. Melatonin zum Beispiel steigt während der biologischen Nacht an und bleibt während des biologischen Tages niedrig10. Im Gegensatz dazu ist der Cortisolrhythmus durch eine Unterdrückung zu Beginn der biologischen Nacht gekennzeichnet, gefolgt von einem Anstieg vor dem Erwachen11, der sich während des Schlafentzugs verändert12. Das Schilddrüsen-stimulierende Hormon (TSH) steigt am biologischen Abend an und wird während des Schlafes unterdrückt13. Der TSH-Rhythmus ist während des Schlafentzugs gestört, was zu einem erhöhten TSH-Spiegel während der biologischen Nachtführt 14. Die rhythmischen Muster mehrerer anderer zirkulierender Faktoren werden in ähnlicher Weise von Schlaf-Wach-Zyklen beeinflusst. Zum Beispiel ist die Sekretion von Wachstumshormon (GH) eng mit dem Slow-Wave-Schlaf (SWS) verbunden, mit einer ausgeprägten Freisetzung kurz nach Beginn des Schlafes, insbesondere bei Männern15. Darüber hinaus hilft die GH-Sekretion in Verbindung mit erhöhtem Glucagon während des Schlafs, das verlängerte Fasten über Nacht zu bewältigen und führt zu einer verminderten Glukoseverwertung, um einen stabilen Blutzuckerspiegel aufrechtzuerhalten und Hypoglykämie zu verhindern16. Ähnlich wie GH steigt Prolaktin nach Beginn des Einschlafens stark an und erreicht in der Mitte der Schlafperiode seinen Höhepunkt, wobei ein ähnlicher Anstieg während des Mittagsschlafs auftritt17,18. Weitere zirkulierende Faktoren, die einen 24-Stunden-Rhythmus aufweisen, sind das adrenocorticotrope Hormon, das luteinisierende Hormon, Glukose und Insulin (für eine umfassendere Zusammenfassung siehe Hanlon et al.5).

Viele zirkulierende Faktoren, die an Hunger, Appetitregulation und Energiehaushalt beteiligt sind, zeigen ebenfalls Schwankungen über den 24-Stunden-Zeitraum. Ghrelin, das den Hunger anregt, erreicht vor den Mahlzeiten seinen Höhepunkt und nimmt während der nächtlichen Schlafphase ab, während Leptin, ein Sättigungshormon, nachts ansteigt und wahrscheinlich den Hunger während des nächtlichen Fastens unterdrückt19. Andere metabolische Signale wie freie Fettsäuren, Endocannabinoide und Sättigungspeptide wie GLP-1 und PYY weisen Schwankungen auf, die sowohl vom Schlaf- als auch vom Essverhalten beeinflusst werden 19,20,21,22.

Zusammengenommen veranschaulichen die oben skizzierten Oszillationen das komplexe Zusammenspiel zwischen Schlaf, zirkadianen Prozessen und physiologischer Homöostase, das nur durch eine Profilierung der 24-Stunden-Zirkulationsmuster relevanter physiologischer Variablen vollständig verstanden werden kann.

Die Aufklärung des 24-Stunden-Rhythmus zirkulierender Faktoren ist essentiell für das Verständnis der täglichen Schwankungen der physiologischen Funktion sowie für die Auswirkungen von Schlaf und zirkadianer Störung auf die Gesundheit. Herkömmliche Blutentnahmemethoden können jedoch genau die Prozesse stören, die diese Rhythmen antreiben und regulieren23, was die Notwendigkeit minimalinvasiver Ansätze unterstreicht, die genaue Einblicke in 24-Stunden-Profile ermöglichen.

Daher ist das Ziel dieses Methodenartikels, die Schritte ausreichend detailliert zu beschreiben, die erforderlich sind, um zuverlässige Blutproben über 24 Stunden von menschlichen Forschungsteilnehmern unter Verwendung einer Blutentnahmetechnik durch die Wand zu erhalten. Die beschriebene Technik, die von vielen Schlaf- und zirkadianen Laboratorien verwendetwird 20,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36 befasst sich mit technischen Herausforderungen bei der Entnahme von Blutproben während des Schlafs. In den folgenden Abschnitten wird die Technik selbst mit einer ergänzenden Videodemonstration beschrieben. Darüber hinaus werden repräsentative Daten aus einer klinischen Studie mit der Methode vorgestellt. Schließlich schließt der Artikel mit einer Diskussion der Einschränkungen, Fallstricke und wichtigen Überlegungen beim Einsatz der Methode in der klinischen Forschung.

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Protokoll

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Die in diesem Artikel beschriebenen Methoden werden in Protokollen verwendet, die derzeit vom Institutional Review Board der Colorado State University und dem Colorado Multiple Institutional Review Board genehmigt wurden. Repräsentative Daten wurden aus solchen Studien abgeleitet, für die vor der Teilnahme eine schriftliche Einwilligungserklärung eingeholt wurde. Alle verwendeten Verbrauchsmaterialien und Geräte sind in der Materialtabelle aufgeführt. Weitere Methodenüberlegungen werden in der Diskussion vorgestellt.

1. Einrichten und Anbringen der Verlängerungsleitung

HINWEIS: Vor jedem klinischen Eingriff muss eine angemessene Händehygiene mit einer Lösung mit mindestens 70% Isopropylalkohol durchgeführt werden. Persönliche Schutzausrüstung (PSA), einschließlich, aber nicht beschränkt auf Handschuhe, Laborkittel und geschlossene Schuhe, muss jederzeit getragen werden.

  1. Aufbau für die Probenahme durch die Wand (Abbildung 1)
    1. Richten Sie außerhalb des Teilnehmerraums die Blutentnahmestation mit folgenden Verbrauchsmaterialien ein: Einweg-Saugkissen, 3-Wege-Absperrhahnventil, 120 in der Verlängerungsleitung, 10 mL Kochsalzlösung Spülspritze, erwärmte 10 mL Kochsalzlösung Spülspritze im Wärmegerät, 5 mL Spritze für Abfall, 3 mL Spritze für die Blutentnahme (Größe kann je nach Blutentnahmevolumen variieren), und ein Behälter für biologisch gefährliche Abfälle. Alle Verbrauchsmaterialien sind in der Materialtabelle aufgeführt.
  2. Befestigen Sie die Verlängerungsleitung für die Probenahme durch die Wand.
    1. Befestigen Sie den 3-Wege-Absperrhahn auf dem Einweg-Saugkissen an der weiblichen Luer-Lock-Seite der Verlängerungsleitung.
      HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass das freiliegende Ende des Absperrhahns keine Oberflächen (einschließlich behandschuhter Hände) berührt. Bei Verunreinigung den Absperrhahn wieder einsetzen, um die Sterilität zu gewährleisten.
    2. Setzen Sie die 10-ml-Kochsalzspülung und die 3-ml-Probenspritze (mit gebrochenem Siegel) auf den Absperrhahn.
      HINWEIS: Sobald der Absperrhahn an der Verlängerungslinie befestigt ist, sind die 2 verbleibenden Absperrhahn-Befestigungsstellen identisch; Daher können die Kochsalzspülung und die Probenspritzen an einem der verbleibenden Hahnaufsätze platziert werden. Das Brechen des Siegels bezieht sich auf das Zurückziehen des Spritzenkolbens zum Lösen, bevor die Spritze am Teilnehmer befestigt wird, um sicherzustellen, dass der akute Unterdruck durch den Siegelbruch nicht zu einer Beschädigung des Blutgefäßes führt.
    3. Drehen Sie die OFF-Lasche des Absperrhahns so, dass die Verlängerungsleitung mit der 3-ml-Probenspritze geschlossen ist. Dadurch wird der Absperrhahn für die 10 mL Kochsalzspülung geöffnet.
    4. Schieben Sie Kochsalzlösung durch die Verlängerungslinie. Wenn die Kochsalzlösung das Ende der Leitung erreicht, entfernen Sie vorsichtig die Kappe und lassen Sie die Kochsalzlösung in einen Becher und/oder auf das saugfähige Pad tropfen, um sicherzustellen, dass die Leitung vollständig mit Kochsalzlösung gefüllt ist. Bringen Sie die Kappe wieder am Ende der jetzt grundierten Hilfslinie an.
    5. Drehen Sie die OFF-Lasche des Absperrhahns so, dass die Leitung zu beiden Spritzen geschlossen ist. Lassen Sie die Spritzen am Absperrhahn befestigt.
      HINWEIS: Das maximale Volumen in der Leitung beträgt 3,4 ml.
    6. Führen Sie das verschlossene Ende der Verlängerungsleitung durch den Wandanschluss in den Teilnehmerraum. Stellen Sie sicher, dass die Kappe an Ort und Stelle bleibt, um die Leitung steril zu halten.
    7. Bewegen Sie sich in den Raum des Teilnehmers, um die Hilfslinie mit dem Teilnehmer zu verbinden. Reinigen Sie das distale Ende der Verlängerungsleitung und die Befestigungsstelle des IV-Verlängerungssets (verbunden mit dem Teilnehmer) mit einem sterilen Alkoholpräparat.
    8. Entfernen Sie die Kappe an der Verlängerungsleitung und befestigen Sie die Leitung an der Infusionsverlängerung (die mit dem Teilnehmer verbunden ist).
    9. Sobald die Verlängerungsleitung mit der Infusion verbunden ist, kehren Sie in die Vorkammer zurück.
      1. Entnehmen und entsorgen Sie die gebrauchte Kochsalzspülung aus dem Absperrhahn und setzen Sie eine erwärmte 10 mL Kochsalzspülung ein. Drehen Sie die OFF-Lasche des Absperrhahns, um die Leitung zur Probenspritze zu schließen. Dadurch wird der Absperrhahn für die neue 10 mL Kochsalzspülung geöffnet.
      2. Schieben Sie Kochsalzlösung in die Verlängerungsleitung, um sicherzustellen, dass keine Lecks vorhanden sind, und die Infusion ist immer noch patentiert. Drehen Sie die OFF-Lasche des Absperrhahns so, dass die Leitung zu beiden Spritzen geschlossen ist.
        HINWEIS: Die Kochsalzspülung darf die menschliche Körpertemperatur (37 °C/98,6 °F) nicht überschreiten. Überprüfen Sie die Salztemperatur mit einem Thermometer, das sich in der Erwärmungsvorrichtung befindet. Mindestens 4,4 ml Kochsalzlösung werden benötigt, um die gesamte Leitung zu spülen, da das Volumen in der Verlängerungsleitung 3,4 ml + und das Volumen im IV-Verlängerungsset 1 ml beträgt.
    10. Schieben Sie die Kochsalzlösung langsam weiter Spülung, während Sie die OFF-Lasche des Absperrhahns drehen, um die Leitung zu beiden Spritzen zu schließen. Dadurch wird der Druck in der Verlängerungslinie aufrechterhalten und der Rückfluss des Blutes minimiert.
    11. Sobald die Verlängerungsleitung erfolgreich eingerichtet wurde, kehren Sie in das Zimmer des Teilnehmers zurück, um das IV-Verlängerungsset mit einem selbstklebenden, elastischen Verband zu umwickeln, um sicherzustellen, dass es während des Schlafs nicht gezogen wird. Befestigen Sie die Verlängerungslinie mit Klebeband am Bettrahmen.
    12. Besprechen Sie mit den Teilnehmern ihre Schlafpräferenzen (z. B. Seitenschläfer, Rückenschläfer usw.) und stellen Sie überschüssige Schläuche zur Verfügung, um Bewegungsfreiheit während des Schlafs zu ermöglichen. Bitten Sie den Teilnehmer, den Bewegungsumfang zu testen.
      HINWEIS: Es ist wichtig, den Teilnehmer daran zu erinnern, dass er die Hilfe des Personals anfordern muss, um die Nebenleitung zu trennen, um die Toilette zu benutzen.

2. Blutentnahme durch die Verlängerungslinie

  1. Entnahme einer Blutprobe.
    1. Vergewissern Sie sich vor jeder Blutabnahme, dass die Verlängerungsleitung noch mit Kochsalzlösung grundiert ist, und vergewissern Sie sich, dass die OFF-Lasche des Absperrhahns so gedreht ist, dass die Leitung für beide Spritzen geschlossen ist.
      1. Wenn Blut in der Verlängerungsleitung zu sehen ist, spülen Sie mindestens 4,4 ml erwärmte Kochsalzlösung, um die Verlängerungsleitung und das IV-Verlängerungsset von Blut zu befreien.
    2. Setzen Sie eine 5-ml-Spritze (Abfallspritze) und eine 3-ml-Spritze (Probenspritze) auf den Absperrhahn. Drehen Sie die OFF-Lasche des Absperrhahns, um die Verlängerungsleitung zur 5-ml-Spritze (Abfallspritze) zu öffnen.
      HINWEIS: Vor der Entnahme einer Blutprobe ist es notwendig, eine "Abfall"-Spritze zu entnehmen und zu entsorgen, die aus der Kochsalzlösung in der Verlängerungsleitung und dem IV-Verlängerungsset besteht.
    3. Ziehen Sie mit der 5-ml-Spritze, bis Vollblut in die Spritze eindringt (nach mindestens 4,4 mL Abfall).
      HINWEIS: Die Farbe der Flüssigkeit in der Abfallspritze beginnt als klar, gefolgt von rosa und schließlich dunkelrot, sobald die Verlängerungslinie mit Vollblut gefüllt ist.
    4. Sobald Vollblut in der 5-ml-Spritze sichtbar ist, drehen Sie die OFF-Lasche des Absperrhahns, um die Leitung zur 5-ml-Abfallspritze zu schließen.
    5. Entnehmen Sie die gewünschte Menge Blut mit der 3-ml-Spritze. Drehen Sie die OFF-Lasche des Absperrhahns, um die Verlängerungsleitung zu beiden Spritzen zu schließen.
      HINWEIS: Das Blut darf nicht länger als 5 Minuten in der Verlängerungslinie verbleiben, um das Risiko einer Blutgerinnung zu verringern. Wenn die Blutabnahme langsam ist, können mehrere kleinere Probenahmespritzen verwendet werden, um den Druck auf die Vene zu verringern. Stellen Sie einen Timer ein, um die Dauer der Blutabnahme zu bestimmen. Spülen Sie die Leitung nach 5 Minuten, um eine Gerinnung zu verhindern. Es kann eine neue Ziehung versucht werden, oder die Ziehung kann übersprungen werden. Während einige Protokolle blutsparende Techniken beinhalten, wie z. B. die erneute Infusion der Abfallspritze, um den Blutverlust zu minimieren, werden solche Maßnahmen in diesem Protokoll nicht umgesetzt.
    6. Entfernen Sie die 5-ml-Abfallspritze und ersetzen Sie sie durch eine warme 10-ml-Kochsalzlösungsspülung.
    7. Drehen Sie die OFF-Lasche am Absperrhahn, um die Leitung zur leeren 3-ml-Spritze zu schließen. Dadurch wird die Leitung zur Kochsalzspülung geöffnet.
    8. Schieben Sie bis zu 10 ml erwärmte Kochsalzlösung auf und stellen Sie sicher, dass kein Blut in der Verlängerungsleitung verbleibt.
    9. Drehen Sie die OFF-Lasche am Absperrhahn, um die Leitung zu beiden Spritzen zu schließen.
      1. Schieben Sie die Kochsalzlösung langsam weiter Spülung, während Sie die OFF-Lasche des Absperrhahns drehen, um die Leitung zu beiden Spritzen zu schließen. Dadurch wird der Druck in der Verlängerungslinie aufrechterhalten und der Rückfluss des Blutes minimiert.
      2. Verwenden Sie die restliche Kochsalzlösung in der Spritze, um durch den Absperrhahn in die leere 3-ml-Spritze zu spülen. Befreien Sie den Absperrhahn weiter von der Kochsalzlösung, indem Sie die Kochsalzspritze entfernen und die 3-ml-Spritze zurückziehen, um die restliche Flüssigkeit im Absperrhahn zu entfernen.
    10. Tauschen Sie alle Spritzen aus, um sich auf die nächste Entnahme vorzubereiten.
      HINWEIS: Lassen Sie den Absperrhahn nicht ohne Spritzen, da dies die Sterilität beeinträchtigt.

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Ergebnisse

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24-Stunden-Melatonin mit Blutentnahme durch die Wand während des Schlafs
Die oben beschriebene Methode ermöglicht die Bewertung von 24-Stunden-Mustern zirkulierender Faktoren, die sonst von einer einzigen Stichprobe zu einem bestimmten Zeitpunkt übersehen würden. Melatonin, ein Hormon, das häufig durch Blutproben durch die Wand gemessen wird, dient als das am weitesten verbreitete Surrogat zur Beurteilung des Rhythmus der zentralen zirkadianen Uhr, die sich im suprach...

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Diskussion

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Die hier vorgestellte Methode der Blutentnahme durch die Wand wird in der Schlaf- und zirkadianen Forschung häufig eingesetzt, um Blut während des Schlafs mit minimaler Störung der Teilnehmer zu sammeln. Die beschriebenen Verfahren – einschließlich der Vorbereitung, Einrichtung und Verwendung der Verlängerungsleitung – haben breite Anwendungen sowohl im klinischen als auch im Forschungsumfeld. Durch den Einsatz dieser Technik können Forscher erfolgreich Blutproben über einen Zeitraum von...

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Offenlegungen

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Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Danksagungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Diese Forschung wurde zum Teil durch T32HL149646 zu GSM und R01DK125653 sowie R01HL168081 zu JLB unterstützt. Wir möchten uns auch bei Stephanie Laing RN, BSN, einer professionellen Forschungskrankenschwester am Colorado Clinical & Translational Sciences Institute (CCTSI) und dem University of Colorado Anschutz Medical Campus Clinical Translational Research Center, für die Überprüfung der Methoden und die Bereitstellung von Erkenntnissen und Bearbeitungen der endgültigen Version dieses Manuskripts bedanken.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
9-Zoll-Standardbohrungs-IV-Verlängerungsset mit 1 mL Priming-Volumen, abnehmbarem SmartSite-Nadellosstecker, Schlittenklemme und Spin-Male-Luer-LockMedlineIME22059EH
0,9 % Natriumchlorid-Injektion USP 10 ml in einer 10 mL Spülspritze ZRExcelsior MedicalEMZE010001
Alkohol-VorbereitungsblockMedlineMDS090737
BD Insyte Autoguard Winged 20 G KatheterMedline381534
BD Plastipak 3 mL SpritzeFischer Scientific309657
CoFlexNLMedline5200CP
IV-Verlängerungssatz 192 Zoll, KleinrohrIntensivmedizinB2202Es ist notwendig, ein Konto bei ICU Medical zu erstellen, um Materialien zu bestellen
Nicht gewebte GazeschwämmeMedlineNON25223
TegadermMedline1624W
Ultra(TM) 3-Wege-Stockcock mit drehbarem männlichen Luer-SchlossMedlineMX2311L

Referenzen

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