Ex vivo Schweine-Niere-Modell zur Bewertung von Fluss-Druck-Dynamik und Steinrücknahme bei absaugunterstützter retrograder intrarenaler Chirurgie

Zusammenfassung

Dieses Protokoll etabliert eine ex-vivo Schweine-Nierenplattform für kontrollierte, wiederholbare Quantifizierung des intrarenalen Drucks und der Zeit des Steinabwurfs über verschiedene Bewässerungsdrücke, Saugdrücke und Verhältnisse des Endoskop-Hüllendurchmessers.

Zusammenfassung

Die retrograde intrarenale Chirurgie (RIRS) unter Verwendung einer Saug-Harnleiterzugangshülle (UAS) ist zu einem effektiven Ansatz zur Behandlung von Nierensteinen geworden. Standardisierte experimentelle Modelle, die in der Lage sind, relevante Parameter gleichzeitig zu steuern und zu bewerten, darunter Bewässerungsdruck, Saugdruck und das Verhältnis von Endoskop-Hülle-Durchmesser (RESD), bleiben jedoch begrenzt. Ziel dieser Studie ist es, ein ex-vivo-Modell der schweineschen Niere vorzuschlagen, das eine kontrollierte und wiederholbare Bewertung von Fluss-Druck-Bedingungen mit Saug-UAS ermöglicht. Das Protokoll nutzte frische Leichen-Schweine-Nieren, die in einem festen Behältersystem platziert wurden, wobei die Saug-UAS am oberen Polkel angebracht war, und künstliche Steine, die Calciumoxalatmonohydrat nachahmen, wurden in das Sammelsystem eingeführt. Ein automatisiertes Druckregelungspumpensystem ermöglichte eine präzise Regelung von Bewässerungs- und Saugdrücken. Der intrarenale Druck (IRP) wurde kontinuierlich 1 Minute lang gemessen, und die Ausbruchzeit (POT) wurde bei jeder RESD- und Druckeinstellung wiederholt gemessen. Der Variationskoeffizient (CV) und der intraklassische Korrelationskoeffizient (ICC) wurden berechnet, um die Messvariabilität und Zuverlässigkeit zu bewerten. Das Modell zeigte unterschiedliche IRP-Reaktionen über verschiedene RESD- und Druckbedingungen hinweg, einschließlich Werten von über 40 mmHg. POT-Messungen variierten je nach Druckeinstellung und spiegelten die Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen der Strömungs-Druck-Bedingungen wider. Die CV-Analyse zeigte über die meisten Bedingungen hinweg eine relativ geringe Variabilität, während die ICC-Analyse eine moderate Zuverlässigkeit für einzelne Messungen und eine hohe Zuverlässigkeit für gemittelte wiederholte Messungen zeigte. Insgesamt bietet dieses ex-vivo-Schweine-Nierenmodell eine standardisierte Ex-vivo-Referenz für RIRS, indem es objektive und zuverlässige wiederholte Messdaten mit einer Saug-UAS und einem flexiblen Uretoskop präsentiert.

Einleitung

Die retrograde intrarenale Chirurgie (RIRS) ist ein primärer minimalinvasiver Ansatz zur Behandlung von Nierensteinen ^1,2,3. Ein aktueller technischer Fortschritt im RIRS ist die Entwicklung der Saugureteralzugangshülle (UAS), die einen ergänzenden Ansatz zur Steinbergung auf Basis kontrollierter Bewässerung und Saugung 4,5,6,7 eingeführt hat.

Die Hauptherausforderung beim Einsatz von Saug-UAS besteht darin, die Geschwindigkeit der Steinabnahme mit dem Risiko eines hohen intrarenalen Drucks (IRP)^8,9 in Einklang zu bringen. IRP über 30–40 mmHg kann einen pyelovenösen Rückfluss auslösen, was potenziell zu einer systemischen Infektion und Sepsis^{führen kann.} Faktoren zur Regulierung dieses Gleichgewichts sind unter anderem Spülung, Absaugung und das Verhältnis von Endoskop-Hülle-Durchmesser (RESD).

Obwohl zahlreiche klinische Studien Saug-UAS und IRP 13,14,15 untersucht haben, bleiben standardisierte experimentelle Methodologien und validierte Modelle, die eine gleichzeitige Kontrolle, Messung und Analyse relevanter Faktoren ermöglichen, begrenzt.

Dieses Protokoll bietet einen Schritt-für-Schritt-Leitfaden zur Etablierung eines ex vivo schweineschen Nieremodells mit akzeptabler Reproduzierbarkeit, das speziell entwickelt wurde, um die Bewertung der Fluiddynamik und der Steinentnahme im saugunterstützten RIRS zu standardisieren.

Protokoll

Dieses experimentelle Protokoll mit einer leichenverischen Schweineniere wurde vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) des Seoul National University Hospital als ausgenommen angesehen. Die Reagenzien und die verwendeten Geräte sind in der Materialtabelle aufgeführt.

1. Vorbereitung des Schweinenieremodells

HINWEIS: Siehe Abbildung 1.

1. Beziehen Sie innerhalb von 6 Stunden vor dem Tod frische Nieren von toten Schweinen in einem zugelassenen Schlachthof. Transportieren und lagern Sie die Nieren bei Raumtemperatur bis zum Experiment.
   HINWEIS: Kadaverische Schweinenieren sollten innerhalb von 24 Stunden nach dem Tod verwendet werden, um Korruption und eine weitere Verringerung der Nierperfusion zu vermeiden.
2. Wählen Sie Nieren mit teilweise verbliebenem Harnleiter aus, um eine stabile Fixierung der UAS zu ermöglichen.
   HINWEIS: Die Länge des Harnleiters muss eine Fixationsnaht ermöglichen, um die UAS zu immobilisieren, und die Nieren mit einem längeren verbliebenen Harnleiter sollten bevorzugt werden.
3. Füllen Sie das Nierensammelsystem vorsichtig mit Kochsalzlösung mit einer Spritze auf spannungsfreie Weise. Bestimmen Sie das Kalkvolumen, wenn Reflux auftritt und ein Kochsalzaustritt außerhalb des Harnleiters beobachtet wird. Schweinenieren mit einem Calycealvolumen von weniger als 10 ml werden ausgeschlossen.
4. Bereiten Sie künstliche Steine vor, die Calciumoxalat-Monohydratsteine nachahmen.
5. Zerkleinern Sie die Steine mit einem Stößel zu Fragmenten einer geeigneten Größe von 2 mm bis 2,5 mm. Verwenden Sie einen digitalen Bremssattel, um Steine in passender Größe auszuwählen.
   HINWEIS: Die Steingröße muss groß genug sein, um direkten Sog im Scope oder ein spontanes Entkommen durch den Spalt zwischen Scope und Scheide zu verhindern.
6. Setzen Sie ein künstliches Steinfragment in den oberpoligen Kelch der Schweineniere. Verwenden Sie Kochsalzlösung, um den Stein in das UAS zu drücken und im Sammelsystem zu platzieren.
   HINWEIS: Verwenden Sie ein Endoskop, um während des Experiments visuell zu überprüfen, dass die UAS konstant in der richtigen Position fixiert ist.
7. Stellen Sie die Schweineniere in eine Metallbox von geeigneter Größe und geben Sie die Box in einen Plastikbehälter.
8. Befestigen Sie das lange Kunststoffrohr mit 3-0 Polyglactin-Nähten am Harnleiter, um sicherzustellen, dass das System während des Experiments unbewegt bleibt.
9. Führe die Saug-UAS in das Rohr ein und positioniere die distale Spitze am oberen Polkel, am Eingang zum Nierenbecken.

2. Experimentelle Systemkonfiguration

1. Wählen Sie ein geeignetes flexibles Ureteroskop (Außendurchmesser mit 7,5 °F, 9,0 °F oder 9,5 F) und kombinieren Sie es mit einem 50 cm Saug-UAS einer bestimmten Größe (Innen-/Außendurchmesser mit 10/12 °F, 11/13 °F oder 12/14 F).
2. Messen Sie den Außendurchmesser des flexiblen Ureteroskops mit einem digitalen Bremssattel an der distalen Spitze und im Mittelschaft. Berechnen Sie den RESD basierend auf den gemessenen Daten (0,68, 0,75, 0,86 oder 0,95).
3. Verbinden Sie die Bewässerungsleitung von einem automatischen Druckregelpumpensystem mit dem flexiblen Ureteroskop.
4. Verbinden Sie die Saugleitung von einem automatischen Druckregelpumpensystem mit dem Sauganschluss des UAS.
5. Verbinden Sie den Drucksensor im UAS mit einem automatisierten Druckregelpumpensystem.
6. Kalibrieren Sie den Drucksensor gemäß den Richtlinien des Herstellers auf den atmosphärischen Druck ohne Primen.
7. Führen Sie eine 200 μm große Laserfaser in den Arbeitskanal des Ureteroskops ein, um die reale Umgebung der retrograden intrarenalen Chirurgie nachzuahmen.

3. Datenerhebung zum intrarenalen Druck (IRP)

1. Setzen Sie das flexible Ureteroskop in die UAS. Bestätigen Sie, dass das Endoskop über das distale Ende der UAS hinausgegangen ist und die Schweineniere erreicht hat.
2. Der flexible Endoskopie-Modus auf dem automatisierten Pumpengerät wird aktiviert.
3. Wählen Sie die spezifischen Druckeinstellungen für Bewässerung und Absaugung aus.
4. Stellen Sie sicher, dass andere Einstellungen kontrolliert und konstant gehalten werden. Befeuchten Sie den Bewässerungsstrom auf der Basiseinstellung des Geräts von 200 mL/min.
5. Zeichnen Sie alle 5 Sekunden IRP-Werte für eine durchgehende Dauer von 1 Minute unter jeder festgelegten Druckeinstellung auf.

4. Messung der Pull-out-Zeit (POT)

1. Stellen Sie den Bewässerungsdruck (100 mmHg, 200 mmHg oder 300 mmHg) und den Saugdruck (100 mmHg, 200 mmHg, 300 mmHg oder 400 mmHg) an der Steuereinheit ein.
   HINWEIS: Nach jeder Parameteranpassung sollte eine feste Wartezeit von 3 s eingehalten werden, damit sich der Druck vor der Aufzeichnung von Messungen stabilisiert.
2. Visualisieren Sie das Steinfragment mit dem flexiblen Ureteroskop und bringen Sie es zur distalen Öffnung des UAS.
3. Starten Sie die Absaugung und beginnen Sie mit der Aufnahme der POT genau dann, wenn der Stein in die distale Spitze der Scheide eintritt.
   HINWEIS: Wenn ein Steinfragment durch die UAS geborgen wird, muss es immer in der endoskopischen Ansicht sichtbar sein.
4. Stoppen Sie den Timer, wenn das Steinfragment vollständig durch die proximale Seitenöffnung des UAS evakuiert ist. Zeichnen Sie den gemessenen POT auf.
5. Wiederhole diese Messung zehnmal für jeden Druck und jede RESD-Einstellung.
   HINWEIS: Die Zeitmessung sollte blind durchgeführt werden, um Operator-Bias zu vermeiden.

5. Statistische Analyse

1. Alle gesammelten experimentellen Daten wurden in ein spezialisiertes statistisches Softwarepaket eingetragen.
2. Präsentieren Sie alle gemessenen Zeitdaten als Mittelwert ± Standardabweichung für jede Einstellung.
3. Verwenden Sie Spearmans Rangkorrelationstest, um die Tendenz über verschiedene Einstellungen hinweg zu identifizieren. Überprüfen Sie den Variationskoeffizienten und den Korrelationskoeffizienten innerhalb der Klassen für die Wiederholbarkeitsanalyse.
4. Setzen Sie den Schwellenwert für die statistische Signifikanz bei einem p-Wert von weniger als 0,05 für alle vergleichenden Analysen fest.

Ergebnisse

Der äußere Durchmesser des flexiblen Ureteroskops wurde sowohl an der distalen Spitze als auch an der Mittelwelle mit einem digitalen Messschieber gemessen. Die gemessenen Außendurchmesser betrugen 7,5 °F, 9,0 °F bzw. 9,5 °F, was mit dem Produktkatalog übereinstimmt. Es wurde kein Unterschied zwischen distalen Spitzen- und Mittelschaftmessungen festgestellt, was bestätigte, dass die Instrumentenmaße einheitlich und für eine zuverlässige RESD-Berechnung geeignet waren (siehe

Diskussion

Dieses Protokoll wurde entwickelt, um eine kontrollierte experimentelle Plattform zur Bewertung der Strömungs-Druck-Bedingungen während des RIRS mittels einer Saug-UAS zu etablieren. Diese Studie lieferte ein ex vivo porcines Nierenmodell, das in der Lage ist, den Bewässerungsdruck, den Saugdruck und die RESD-Einstellungen systematisch zu steuern und gleichzeitig eine konsistente Messung von IRP und POT mit statistischer Validierung zu ermöglichen.

De...

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Flexible-Y Type Negative Suction Sheath	ZSR System Biomedical Technology Co.	ZSR-UAY-1035 ZSR-UAY-1134 ZSR-UAY-1235	Saug-Ureteralzugangsscheide
FLEX-XC1	KARL STORZ SE & Co.	091271-06	Flexibles Ureteroskop
HM30S	HugeMed Medical Technical Development Co.	HM30S	Flexibles Ureteroskop
i-MIMER-sys	ZSR System Biomedical Technology Co.	ZSR-ISP100	Automatische Pumpe
JW Digital Calipers	Jongwon Tooling Co.	404-200	Digitales Messschieber
URUS	Dyne Medical Group Inc.	URUS SU 100R	Flexibles Ureteroskop