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Methodenartikel

Chirurgische Implantation eines drahtlosen Systems zur Pfortaderdrucküberwachung in einem chronischen Fontan-Schafmodell

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DOI:

10.3791/68936

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24. Oktober 2025

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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

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Dieses Protokoll beschreibt die chirurgische Methodik für die Implantation eines drahtlosen Telemetriegeräts, das eine Pfortaderkanüle für die druckempfindliche Katheterplatzierung umfasst, um eine kontinuierliche und langfristige Erfassung des Pfortaderdrucks in einem Fontan-Schafmodell zu ermöglichen.

Zusammenfassung

Der Fontan-Kreislauf ist gekennzeichnet durch einen nichtpulsierenden pulmonalen Blutfluss und eine chronische systemische venöse Stauung, die mit mehreren Spätkomplikationen, einschließlich der Fontan-assoziierten Lebererkrankung (FALD), in Verbindung gebracht wurde. Chronische Tiermodelle sind ein wertvolles Werkzeug, um die Pathophysiologie zu untersuchen, die solchen Krankheitsprozessen zugrunde liegt. Die Gewinnung hämodynamischer Daten von frei beweglichen Großtieren stellt jedoch einige Herausforderungen dar. Die Verwendung von drahtlosen implantierbaren Telemetriesystemen könnte ein neuartiges Mittel zur Erfassung von Druckmessungen aus dem Leberkreislauf in Echtzeit bieten. Das folgende Protokoll beschreibt die chirurgische Methodik für die Implantation eines drahtlosen Telemetriegeräts mit Kanülierung der Pfortader in einem Fontan-Schafmodell, das die kontinuierliche und langfristige Erfassung des portalvenösen Drucks ermöglicht und zukünftige Untersuchungen der hämodynamischen Veränderungen im Zusammenhang mit chronischen Lebererkrankungen bei Fontan-Patienten erleichtert.

Einleitung

Der einzelne Ventrikel ist ein weit gefasster Begriff, der verschiedene Herzfehlbildungen umfasst, die zum anatomischen oder funktionellen Verlust einer Ventrikelhöhle führen. Diese angeborenen Defekte gehören zu den komplexesten Herzproblemen und erfordern oft mehrere Operationen zur Linderung. Das Fontan-Verfahren ist eine häufige Wahl für Eingriffe und typischerweise der Höhepunkt einer Operation in einer Reihe von stufenweisen Operationen 1,2,3. Die Entwicklung dieses Verfahrens hat zu einer deutlichen Verbesserung der Lebenserwartung geführt4. Zum Beispiel überleben 80-90% der Patienten, die sich einer Fontan-Palliation unterziehen, bis ins Erwachsenenalter 5,6. Infolgedessen ist eine zunehmende Rate an späten Krankenhausinanspruchnahme durch Patienten mit Einzelventrikelphysiologie zu verzeichnen 7,8.

Trotz der Vorteile des Fontan-Verfahrens für das Gesamtüberleben ist die resultierende Durchblutung, die durch einen nichtpulsierenden pulmonalen Blutfluss und eine chronische systemische venöse Stauung gekennzeichnet ist, langfristig mit einer signifikanten Morbidität verbunden 9,10,11,12,13. Die Fontan-assoziierte Lebererkrankung (FALD), die durch kongestive Hepatopathie entsteht, ist eine der am häufigsten beschriebenen systemischen Erkrankungen, die nach der Operation auftritt und etwa ein Drittel der Patienten während der Langzeitnachbeobachtung betrifft 13,14,15,16. Die Entwicklung einer kardialen Zirrhose kann bei einer Untergruppe von Patienten eine Lebertransplantation erforderlich machen17. Es wurde auch mit einem erhöhten Risiko für hepatozelluläres Karzinom in Verbindung gebracht18,19. FALD ist daher ein wichtiges Forschungsgebiet unter Forschern, die sich bemühen, die Ergebnisse von Fontan-Patienten zu verbessern.

Zu diesem Zweck sind Fontan-Tiermodelle ein wertvolles Werkzeug, um die späten physiologischen Veränderungen zu untersuchen, die solchen Komplikationen zugrunde liegen20,21. Die langfristige hämodynamische Datenerfassung stellt jedoch eine große Herausforderung dar, wenn sich große Tiere frei bewegen können. Invasive katheterbasierte Techniken sind durch ihren transienten Charakter sowie die damit verbundenen verfahrenstechnischen Risiken begrenzt. Darüber hinaus haben wir die Erfahrung gemacht, dass der Zugang zum portalvenösen System besonders schwierig zu erreichen ist, wenn man durch das rekonstruierte Gefäßsystem des Fontan-Kreislaufs navigiert. Alternativ wurde die vierdimensionale Phasenkontrast-Magnetresonanztomographie (MRT) als nicht-invasives Mittel zur Beurteilung der Hämodynamik in der Leber eingesetzt22. Dieses Verfahren ist jedoch kostspielig und erfordert eine Sedierung, wenn es an Tiermodellen angewendet wird. Darüber hinaus ist die MRT-Bildgebung nicht in der Lage, Informationen über den intravaskulären Druck zu liefern. Solche Probleme bei der postoperativen Bewertung chronischer Fontan-Tiermodelle erfordern die Entwicklung eines neuartigen Ansatzes zur Datenerhebung.

In diesem Artikel beschreiben wir die Methodik für die erfolgreiche Implantation und den Einsatz eines drahtlosen Telemetriesystems zur Überwachung des Pfortaderdrucks in einem Fontan-Schafmodell. Diese Technik bietet ein kostengünstiges und leicht zugängliches Mittel, um langfristige hämodynamische Daten aus dem portalvenösen Kreislauf zu erhalten. Die Anwendung dieser Technologie in präklinischen Modellen kann nützlich sein, um die Pathophysiologie der Fontan-Leber zu untersuchen und neue therapeutische Strategien zur Behandlung oder Prävention von FALD zu identifizieren.

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Protokoll

Dieses Versuchsprotokoll wurde vom Institutional Animal Care and Use Committee des Nationwide Children's Hospital Abigail Wexner Research Institute (AR20-00121) genehmigt. Alle Verfahren entsprachen den Richtlinien des National Institute of Health's Guide for the Use and Care of Laboratory Animals. Diese Forschung folgte den Richtlinien für Tierversuche: Berichterstattung über In-vivo-Experimente . Dorset-Schafe im Alter von 3 bis 13 Monaten und einem Gewicht von 24,5 bis 40,5 kg wurden mindestens eine Woche vor der Operation in einer pathogenfreien Umgebung untergebracht, woraufhin sie einer tierärztlichen Untersuchung unterzogen wurden, um die chirurgische Freigabe zu erhalten. Die in der Studie verwendeten Geräte und Reagenzien sind in der Materialtabelle aufgeführt.

1. Anästhesie und präoperative Einrichtung

  1. Bereiten Sie die Tiere wie zuvor beschrieben auf die Operationvor 23.
  2. Verabreichen Sie eine Sedierung durch Injektion einer Kombination aus Ketamin (4 mg/kg) und Diazepam (0,5 mg/kg) über die Vena jugularis interna (IJ).
  3. Führen Sie einen 8-9 mm großen einlumigen Endotrachealtubus in die Luftröhre ein, um die Atemwege zu erhalten, und schieben Sie einen orogastrischen Schlauch vor, um die Dekompression von Magen und Pansen zu erleichtern.
  4. Richten Sie einen venösen Zugang mit einem 16-18 G Einlumenkatheter ein, der in der rechten Vena IJ oder lateralen Stammvene platziert wird, um eine kontinuierliche Flüssigkeitszufuhr, eine kontinuierliche Infusion (CRI) von Propofol und die Verabreichung des Arzneimittels nach Bedarf zu ermöglichen.
  5. Positionieren Sie einen 22-24 G arteriellen Zugang in der Ohrarterie, um eine kontinuierliche Überwachung des Blutdrucks zu ermöglichen.
  6. Während des gesamten Eingriffs sollte die Anästhesie mit inhalativem Isofluran in Konzentrationen von 1-3% in 100% Sauerstoff und/oder Propofol in einer Menge von 20-45 mg/kg/h aufrechterhalten werden.
  7. Führen Sie eine Antibiotikaprophylaxe durch, indem Sie Cefazolin in einer Dosis von 25 mg/kg etwa 30 Minuten vor dem chirurgischen Schnitt verabreichen, wobei die Dosierung bei Bedarf alle 8 Stunden intraoperativ wiederholt wird.
  8. Platzieren Sie das Schaf in einer linken lateralen Dekubitusposition auf dem Operationstisch.
  9. Rasieren Sie das Schaf in einem breiten Umfang vom Oberschenkel bis zum unteren Brustkorb in cephalocaudaler Richtung und von der Wirbelsäule bis zum Mittelbauch knapp über dem Bett in dorsoventraler Richtung (Abbildung 1A).
  10. Bereiten Sie das Telemetriegerät wie zuvor beschriebenvor 23. Stellen Sie das Gerät vor der Implantation auf einer ebenen Fläche auf Atmosphärendruck, während es sich in der Originalverpackung befindet.

2. Freilegung der Pfortader

  1. Machen Sie einen ca. 20 cm langen subkostalen Schnitt 3 cm kaudal zum rechten unteren Brustkorb.
  2. Verwenden Sie Elektrokauter, um die Musculus bousus obliquus, den Musculus obliquus internus und den Musculus transversus abdominis zu unterteilen.
  3. Heben Sie das Bauchfell an und schneiden Sie es mit einer Schere scharf ein, um in den Bauch einzudringen, und achten Sie darauf, dass es nicht zu einer Enterotomie kommt.
  4. Ziehen Sie die Leber cephalad und den Pansen, den Magen, den Dünndarm und den Dickdarm in medialer und kaudaler Richtung zurück, um die Pfortadern innerhalb des hepatoduodenalen Bandes freizulegen.
  5. Oft kann ein Lymphknoten identifiziert werden, der sich an der Pfortader befindet. Lizieren Sie die Lymphgefäße oberhalb und unterhalb dieses Knotens und exzitieren Sie den Knoten (Abbildung 1B).
  6. Mit einer Kombination aus stumpfer und scharfer Dissektion wird die Pfortader weiter in Richtung Leber cephalad und Pankreas nach kaudal präpariert, um Platz für die Platzierung einer vaskulären Seitenklemme zu schaffen.

3. Erstellung der Gerätetasche

  1. Erstellen Sie eine subkutane Tasche für die Platzierung des Körpers des Telemetriegeräts, indem Sie einen separaten 6 cm langen Querschnitt durch die Haut auf der rechten Seite des Unterbauchs machen, etwa 15-20 cm kaudal und parallel zum subkostalen Schnitt.
  2. Trennen Sie das Unterhautfett und das Bindegewebe vorsichtig zu einer 6 × 4 cm breiten Tasche über dem äußeren schrägen Muskel, wobei Sie sowohl Elektrokauter als auch stumpfe Dissektion verwenden.
  3. Führen Sie das Telemetriegerät in die Unterhauttasche ein und befestigen Sie es mit einer 2-0-Seidennaht.
  4. Bilden Sie einen subkutanen Tunnel, der sich von der Gerätetasche bis zum subkostalen Schnitt erstreckt, und führen Sie den Druckkatheter, der dem Blutdruckkanal entspricht, durch diesen Weg.
  5. Platzieren Sie die unbenutzten EKG-Ableitungen und den Druckkatheter des Telemetrieimplantats in der subkutanen Tasche neben dem Gerätekörper (Abbildung 1C).

4. Kanülierung der Pfortadervene

  1. Wenn Sie zur Hauptoperationsstelle zurückkehren, legen Sie einen Taschenstich mit 6-0 Polypropylen-Naht auf die Oberfläche der Pfortader an der Kanülenstelle und sichern Sie die Naht mit einem Kunststoff-Tourniquet.
  2. Füllen Sie die Gelspitze des Druckkatheters mit nicht komprimierbarem, hochviskosem Gel, um eine Koagulation im Inneren der Spitze zu verhindern und sicherzustellen, dass keine Luftblasen entstehen.
  3. Verabreichen Sie eine Dosis intravenöses Heparin (100 Einheiten/kg) 3 Minuten vor der Gefäßklemmung und Kanülierung.
  4. Legen Sie eine vaskuläre Seitenklemme entlang der Längsachse der Pfortader an, die die Naht des Beutels umgibt.
  5. Machen Sie mit einer #11 Skalpellklinge einen präzisen Schnitt in das Gefäß in der Mitte des Beutelfadenstichs und vergrößern Sie dann vorsichtig die Öffnung mit der Spitze eines gebogenen Blutkörpers.
  6. Führen Sie den Druckmesskatheter in die Pfortader ein, ziehen Sie dann das Tourniquet fest und entfernen Sie die Seitenklemme.
  7. Schieben Sie den Katheter ca. 3 cm in Richtung Leber vor, ziehen Sie dann die Naht fest und binden Sie sie.
  8. Platzieren Sie an einer separaten Stelle entlang der Portalader einen weiteren Stich mit 6-0 Polypropylen.
  9. Führen Sie eine 18-G-Angiokatheternadel in die Mitte dieser Naht ein und verbinden Sie sie mit einem arteriellen Leitungswandler, um einen direkten Pfortaderdruck zu erhalten.
  10. Kalibrieren Sie das Telemetriegerät neu, indem Sie die Differenz der Pfortaderdrücke, die von der Angiokatheternadel und dem Gerätekatheter erhalten wurde, als Offset-Wert in das Telemetrie-Softwareprogramm eingeben.
  11. Entfernen Sie die Nadel und binden Sie die Naht an der Geldbeutelschnur zusammen.
  12. Tragen Sie ein paar Tropfen Hautkleber auf die Einstichstelle des Gerätekatheters auf, um sicherzustellen, dass er in der Pfortader stabil bleibt.

5. Abschluss und Ende des Verfahrens

  1. Annähern Sie sich dem Bauchwandmuskel und der Faszie mit einer resorbierbaren 0-0-Naht, wobei der druckempfindliche Katheter durch den Schnitt aus dem Bauch austritt.
  2. Verabreichen Sie intramuskuläre Injektionen von Bupivacain-Liposomensuspension (5,3 mg/kg) zur postoperativen Schmerzkontrolle.
  3. Verschließen Sie die Haut an beiden Schnitten mit tiefen dermalen und subkutikulären Nähten mit resorbierbarem Nahtmaterial 3-0 bzw. 4-0.
  4. Entwöhnen Sie das Tier von der Sedierung und erholen Sie sich wie zuvor beschrieben23.

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Ergebnisse

Chirurgische Ergebnisse
Insgesamt wurden 6 Schafe einer drahtlosen Telemetrie-Geräteimplantation mit Kanülierung der Pfortader unterzogen (Tabelle 1). Bei keinem der Tiere traten schwerwiegende postoperative Komplikationen im Zusammenhang mit der Implantation des Geräts auf. Alle 6 Schafe wurden einem einstufigen Fontan-Verfahren unterzogen, das eine vollständige kavopulmonale Verbindung mit Ablösung sowohl der SVC als auch der Vena cava inferior (IVC) aus dem rechten Vorhof, eine dir...

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Diskussion

Wir haben eine neuartige chirurgische Methode für die Implantation eines drahtlosen Telemetriegeräts entwickelt, um die kontinuierliche und langfristige Erfassung des Pfortaderdrucks in einem chronischen Fontan-Schafmodell zu ermöglichen. Das Gerät wurde erfolgreich und ohne größere Komplikationen bei sechs Schafen implantiert. Daten, die mit dieser Technik gesammelt werden, können in zukünftige Forschungen einfließen, die den Zusammenhang zwischen lokalisierten hämodynamischen Veränderu...

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Offenlegungen

Die Autoren haben keine Interessenkonflikte offenzulegen.

Danksagungen

Wir danken den engagierten Tierärzten des Animal Research Core. Wir möchten auch Mary Walker, DVM, MS, unseren Dank für ihre unschätzbare Expertise und ihre wachsame Betreuung während der gesamten Studie aussprechen. Dieses Projekt wurde von Additional Ventures Cures Collaborative (Palo Alto, Kalifornien), der Brett Boyer Foundation (Laguna Beach, Kalifornien) und der American Heart Association (Oakland, Kalifornien) finanziert.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
0,9% Natriumchlorid-LösungBaxter Healthcare CorporationApothekeIntraoperative Flüssigkeitsreanimation und Wundspülung
16 G intravenöser KatheterBD382259Für die Flüssigkeits- und Medikamentenverabreichung und die Bestätigung des Pfortaderdrucks
22 G intravaskulärer KatheterBD381423Für Arterien  Blutdrucküberwachung 
70% IsopropylalkoholAspen Tierarzt11795782Topische Reinigungslösung
ACT-KartuscheAbbot-DiagnoseNr. 03P86-25Aktivierte Gerinnungszeit
Backhaus HandtuchklemmeMedlineMDS1411111Zum Anbringen von sterilen Abdecktüchern 
BanaminHospira PharmazeutikaApothekePostoperative Schmerzkontrolle: Konzentration 50 mg/ml, Dosis 2,2 mg/kg
Manschette für BlutdruckKöniglicher Philips9.89803E+11Nicht-invasive Blutdrucküberwachung
Bupivacain-HydrochloridHospira PharmazeutikaApothekeLokalanästhetikum: Konzentration 2,5 mg/ml, Dosis 2,5 mg/kg
BuprenorphinHospira PharmazeutikaApothekePostoperative Schmerzkontrolle: Konzentration 0,3 mg/ml, Dosis 0,03 mg/kg
Castroviejo NadelhalterMedlineMDS0750386Nadelhalter beim Nähen von Blutgefäßen
Kauter-ReinigungspadKardinal Gesundheit300-2SSZum Reinigen der Kauterstiftspitze
KauterstiftMedlineESRK3002LZur Dissektion mittels Elektrokauter
CefazolinHospira PharmazeutikaApothekeAntibiotika-Prophylaxe
CetacainCetylit220Topisches Anästhesiespray zur Intubation
ChloraprepBD930825Topisches Antiseptikum
Debakey atraumatische ZangeMedlineMDS1130630FFür das Handling von Gewebe
Debakey Satinsky GefäßklemmeMedlineMDS1438413Isolierung des Zugangspunktes in die Pfortader
DiazepamHospira PharmazeutikaApothekeBeruhigungsmittel: Konzentration 5 mg/ml, Dosis 0,5 mg/kg
EKG-Ableitungen3M2570EKG-Überwachung
Endotrachealtubus, Größe 8-9Covidien86452, 86114 oder 86454Um die Atemwege zu sichern
Hartmann hämostatische PinzetteMedlineMDS1221109Zum Abklemmen von Blutgefäßen und Halten von kleinen Nähten
HeparinHospira PharmazeutikaApothekeAntikoagulans: 1.000 USP-Einheiten/ml
IsofluranBaxter Healthcare CorporationApothekeAnästhetikum: Dosis 1-3%
Kantrowitz Pinzette (rechtwinklig)MedlineMDS1243528Für die stumpfe Dissektion um die Pfortader
KetaminHospira PharmazeutikaApothekeBeruhigungsmittel: Konzentration 100 mg/ml, Dosis 4 mg/kg
Laparotomie-AbdecktuchMedlineDYNJP3008Steriles Abdecktuch
GleitgelMedlineMDS0322273ZGleitmittel für den Endotrachealtubus
Mayo Hegar NadelhalterMedlineMDS2418420FNadelhalter beim Nähen von Weichgewebe
Mayo-SchereMedlineMDS0816121Naht durchtrennen
Metzenbaum gebogene SchereMedlineMDS3223226Für scharfes Sezieren
Nadeln und SpritzenKardinal Gesundheit309604Zur intravenösen und subkutanen Verabreichung von Arzneimitteln 
Optixcare (Englisch)AventixOPX-4252Gleitmittel für die Hornhaut
MagensondeJorgensen Lab, Inc.J0348RZur Dekompression von Magen und Pansen
Perma-Hand SeidennahtEthikonNr. C016DZur Ligatur der Blutgefäße und zur subkutanen Befestigung des Telemetriegeräts
PhysioTel Digital drahtloses TelemetriegerätDatenwissenschaften InternationalModell L21Implantat eines drahtlosen Telemetriegeräts
Mikropinzette durchstechenMedlineMDG384908Handhabung kleiner Nadeln 
Tourniquet und Nahtschlinge aus KunststoffMedtronic 79013Zur Erleichterung der Blutstillung während der Gefäßkanülierung
DruckbeutelCarefusion64-10029Zur Überwachung des arteriellen Blutdrucks
Druckmessumformer-KitEdwards LifesciencesVSYPX12NFür Arterien  Blutdrucküberwachung
Prolene 6-0 NahtEthikon8307HPortemonnaie-Fadenstich für die Kanülierung von Gefäßen
PropofolFresenius KabiApothekeAnästhetikum: Konzentration 10 mg/ml, Dosis 20-45 mg/kg/h
Lingualer Clip für PulsoximeterNellcorPO736Für die Pulsoximetrie
Skalpell #10 KlingeMedlineMDS15310Für Hautschnitte
Skalpell #11 KlingeMedlineCISION11CSFür den Schnitt in die Pfortader
Schnidt MandelzangeMedlineMDS5018719Für stumpfe Dissektion durch subkutanes Gewebe
SoftCarry TrageVier Flaggen über AspenSSTR-4Für den Transport von Tieren
Sterile SchüsselLSL Branchen5232Zur Aufnahme von Kochsalzlösung
Steriler Baumwoll-Mullschwamm mit RöntgenerkennungMedlineNON21430LFFlüssigkeitsaufnahme
Steriles Einweg-OP-HandtuchMedlineMDT2168201Steriles Abdecktuch
Topischer HautkleberEthikonDHVM12Zur Fixierung des Katheters eines Telemetriegeräts an der Einführstelle in die Pfortader
T-AnschlussMedlineDYNDTN0001Anschluss für intravenöse Katheterschläuche
Urin-Drainage-BeutelCovidien3512Anschluss an die Magensonde zum Auffangen von Magenflüssigkeit
Veterinärtrokar mit MandrinBraintree Scientific, Inc.TRO-STY 7B-12Zur Führung des Katheters eines Telemetriegeräts durch das Unterhautgewebe
Vicryl 0 NahtEthikonJ346HVerschluss der Bauchwandfaszie
Vicryl 2-0 NahtEthikonVCPB269HVerschluss des subkutanen Weichgewebes
Vicryl 3-0 NahtEthikonVCPB416HVerschluss der tiefen Hautschicht
Vicryl 4-0 NahtEthikonJ494HEnger der Unterhautschicht
Wärmende DeckeJorgensen Lab, Inc.J1034BUm die Körpertemperatur des Tieres zu halten
Yankauer KolbenspitzenabsaugungMedlineDYND50138Entsorgung steriler Abfälle

Referenzen

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