Chirurgische Platzierung von Kathetern für die langfristige Herz-Kreislauf und Sportmedizin in Swine

Hier präsentieren wir ein Protokoll zur Beurteilung der kardiopulmonalen Funktion bei wachen Schweinen, in Ruhe und während abgestufter Laufbandübungen. Die chronische Instrumentierung ermöglicht wiederholte hämodynamische Messungen ohne Einfluss von kardiodepressiven Anästhetika.

Das übergeordnete Ziel dieser Operation ist es, Tiere chronisch zu instrumentieren, um hämodynamische Messungen während kardiopulmonaler Belastungstests bei wachen Tieren mit und ohne Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu ermöglichen. Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen im kardiovaskulären Bereich zu beantworten, z. B. wie sich das metabolische Syndrom auf die linksventrikuläre Funktion und Perfusion auswirkt und somit zur Entwicklung einer Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion beiträgt. Zwei wesentliche Vorteile dieser Technik bestehen darin, dass hämodynamische Messungen und Blutproben von wachen Tieren entnommen werden und die Technik in Ruhe und bei kardiovaskulärer Belastung wie z. B. körperlicher Betätigung durchgeführt werden kann.

Die Auswirkungen dieser Technik können sich auf eine frühzeitige Diagnose der pulmonalen Hypertonie erstrecken, da die mikrovaskuläre Funktion der Lunge sowie die rechtsventrikuläre Funktion und Perfusion in genau definierten Stadien nach der Einführung der Krankheit gemessen werden können. Eine visuelle Demonstration dieser Technik ist unerlässlich. Es ist schwierig zu lernen, wie man eine Durchflusssonde um eine Koronararterie herum platziert, da dieses Gefäß Vasospasmus hat.

Auch das Platzieren der Durchflusssonde um die Aorta herum ist aufgrund der Lage dieses Gefäßes in Bezug auf die Thorakotomie schwierig. Das Verfahren wird von Annemarie Verzijl, einer Technikerin aus unserem Labor, vorgeführt. Nachdem Sie das Tier für die Operation vorbereitet haben, machen Sie einen Schnitt in der Haut, beginnend einen Zentimeter kaudal zum linken unteren Winkel des Schulterblatts und nach unten zur linken Achselhöhle.

Verwenden Sie nach dem Schnitt Diathermie, um die Blutgefäße in der Haut zu verätzen. Als nächstes schneiden Sie mit der Schnittmethode der Diathermie durch den Musculus serratus und den Musculus pectoralis major. Verwenden Sie weiterhin die Diathermie, um die Blutgefäße in der Muskelschicht zu kauterisieren.

Teilen Sie nun mit einer stumpfen Dissektion vorsichtig den Interkostalmuskel des 4. linken Interkostalraums. Beenden Sie dies mit einer Moskitoklemme. Legen Sie dann die Rippenoberfläche der linken Lunge frei, die mit viszeraler und parietaler Pleura bedeckt ist.

Als nächstes dringen Sie in die Pleurahöhle ein, indem Sie beide Schichten der Pleura vorsichtig durchstechen und aufreißen. Verbessern Sie die Exposition mit einem Thorax-Retraktor, indem Sie die Ränder der Wunde und der Rippen trennen und dann das Gewebe gewaltsam auseinanderdrücken. Um das Herz und die großen Gefäße freizulegen, drücken Sie die linke Lunge nach kaudal und verkeilen Sie sie mit nasser Gaze.

Beginnen Sie diesen Teil der Operation mit einer stumpfen Dissektion, um etwa 2 Quadratzentimeter Bindegewebe zu entfernen, das die absteigende thorakale Aorta umgibt. Legen Sie als Nächstes eine dreistichige Taschenschnurnaht in die Aortenwand mit nicht resorbierbarem geflochtenem Seidennaht USP 3-0. Stechen Sie dann mit einer 16-Gauge-Nadel aus Edelstahl durch die Naht in die Aortengefäßwand ein.

Führen Sie nach der Nadel die Spitze des flüssigkeitsgefüllten Katheters in die Aorta ein. Ziehen Sie dann die Handtaschenschnurnaht fest zusammen und binden Sie sie ab. Um den Katheter zu sichern, wickeln Sie die überschüssige Naht dreimal um den Katheter über dem Ring, binden Sie sie ab und fügen Sie einen neuen Stich etwa 1 Zentimeter kranial an der Einstichstelle hinzu.

Verbinden Sie nun den flüssigkeitsgefüllten Katheter mit dem kalibrierten Druckmessumformer, der an einen Computer angeschlossen ist. Überwachen Sie daher den mittleren arteriellen Druck während der nachfolgenden Schritte. Öffnen Sie anschließend das Perikard, ohne den Nervus phrenicus zu beschädigen, mit einem gekreuzten Schnitt.

Legen Sie unterhalb des Schnitts die aufsteigende Aorta und den Aortenbogen mit einem Farabeuf-Retraktor frei, indem Sie die Lungenarterie identifizieren und vorsichtig nach kaudal ziehen. Bei freiliegender Aorta mit einer Metzenbaumschere einen 1 Zentimeter langen Schnitt in das Bindegewebe zwischen der aufsteigenden Aorta und der Lungenarterie machen. Befestigen Sie nun die Strömungssonde.

Legen Sie zuerst das Gummiband mit einer Nahtleitung um das Gefäß. Und zweitens, befestigen Sie das Durchflusssonden-Messgerät am Gummiband. Drittens, schließen Sie die Durchflusssonde an den Computer an und viertens, überprüfen Sie das Herzzeitvolumensignal, um zu bestätigen, dass die Sonde richtig positioniert ist.

Der nächste Schritt besteht darin, den proximalen Teil der linken vorderen absteigenden Koronararterie freizulegen und zu präparieren. Heben Sie zunächst das Gewebe mit einer Pinzette an. Und dann mit der Metzenbaumschere einen kleinen Schnitt in das Gewebe machen.

Ziehen Sie dann vorsichtig mit einem Wattestäbchen Gewebe von der Arterie ab. Und um sicherzustellen, dass die Koronararterie vollständig präpariert wird, führen Sie eine kleine, gerade abgewinkelte Mückenklemme darunter ein. Wenn ein Vasospasmus der Koronararterie auftritt, sprühen Sie mit 10% Lidocan, um das Gefäß zu entspannen.

Legen Sie mit der gleichen Technik flüssigkeitsgefüllte Katheter in die Lungenarterie, den rechten Ventrikel, den linken Ventrikel und den linken Vorhof. Alle Katheter sollten nun an den Computer angeschlossen sein. Machen Sie dann einen Stich parallel zur vorderen interventrikulären Koronararvene mit einer Naht, die mit dem Koronarvenenkatheter verbunden ist.

Nach dem Stich stechen Sie die Vene mit der 20-Gauge-Nadel des Koronararvenenkatheters und führen Sie die Kanüle des Katheters intravenös ein. Sichern Sie dann den Katheter mit dem vorhandenen Stich. Entfernen Sie die Nadel und verbinden Sie sie mit der Verlängerungslinie.

Platzieren Sie nun eine Koronar-Flow-Sonde um die zuvor präparierte linke anteriore absteigende Koronararterie. Überprüfen Sie bei platzierter Sonde das Signal des Koronarflusses auf dem Computer, um zu bestätigen, dass die Durchflusssonde korrekt platziert ist. Die Form des koronaren Flusssignals sollte ähnlich wie hier gezeigt sein.

Beginnen Sie diese Phase der Operation, indem Sie einen 1,5 Zentimeter großen Schnitt etwa 8 Zentimeter kaudal und parallel zum ersten Schnitt machen. Führen Sie dann mit einer großen, gebogenen Mückenklemme die Drainage aus der Pleurahöhle subkutan durch den 6. Interkostalraum zu diesem Schnitt. Verbinden Sie den Abfluss mit der Absaugvorrichtung, um restliche Flüssigkeit aus dem Brustkorb zu entfernen.

Als nächstes tunneln Sie die Strömungssonden mit einer großen, gebogenen Mückenklemme einzeln durch den 3. linken Interkostalraum und den Muskel oberhalb der Rippe. Tunneln Sie die flüssigkeitsgefüllten Katheter entweder durch den 3. oder den 5. linken Interkostalraum. Klemmen Sie zunächst die flüssigkeitsgefüllten Katheter ab.

Entferne als Nächstes den Drei-Wege-Absperrhahn, um den Durchstechbereich zu minimieren. Und drittens, durchstechen Sie den Interkostalmuskel. Befestigen Sie nun die Durchflusssonden und die flüssigkeitsgefüllten Katheter mit nicht resorbierbarer USP 2-0 geflochtener Seide.

Verwende eine Beutelschnurnaht auf dem Interkostalmuskel. Dieser Suter verhindert auch das Austreten von Luft nach der Wiederherstellung des negativen intrathorakalen Drucks. Machen Sie anschließend drei Schnitte in der Haut etwa 2 Zentimeter nach links und parallel zur Wirbelsäule.

Machen Sie diese drei Schnitte 3 Zentimeter lang und 3 Zentimeter voneinander entfernt. Stechen Sie nun einen Trokar unterhalb des linken Musculus latissimus dorsi von der rostralen Schnittstelle bis zu den Schnitten am Rücken. Tunneln Sie dann mit dem Trokar die Durchflusssonden und Flüssigkeitskatheter nach hinten.

Sobald der Tunnelbau abgeschlossen ist, setzen Sie die Absperrhähne auf die flüssigkeitsgefüllten Katheter und entfernen Sie die Klemme. Entnehmen Sie etwas Blut, um die Gerinnsel und Luftblasen zu entfernen. Füllen Sie dann die flüssigkeitsgefüllten Katheter mit Heparin bei 1.000 Einheiten pro Milliliter und füllen Sie die koronaren Venenkatheter mit Heparin bei 5.000 Einheiten pro Milliliter.

Schließen Sie den Thorax, indem Sie die Rippen des 4. Interkostalraums an zwei getrennten Stellen zusammenziehen. Verwenden Sie nicht resorbierbares, geflochtenes USP 6-Polyester. Dann verschließen Sie den Musculus serratus und den Musculus pectoralis major mit dem Laufstich.

Verschließen Sie die Haut mit der verlaufenden Unterhautnaht mit nicht resorbierbarer USP 2-0 geflochtener Seide. Schieben Sie dann die Schnitte auf der dorsalen Seite zwischen die Katheter. Binden Sie zunächst einen Knoten direkt auf die Haut, um den Schnitt zu schließen.

Fixieren Sie dann die Katheter mit einem weiteren Knoten etwa 1 Zentimeter von der Haut entfernt an der Naht. Vernähen Sie die Durchflusssonden mit Polyglactin-Nahtmaterial, so dass der Schlauch der Durchflusssonde nicht von der Naht durchtrennt wird. Entfernen Sie dann vorsichtig die Drainage, während Sie Druck auf die kraniale Seite des Einschnitts ausüben, um den Unterdruck in der Pleurahöhle wiederherzustellen.

Schließen Sie nun die Operation ab, indem Sie den Schnitt mit einer Naht verschließen und die Wunde mit Vaseline versiegeln. Befolgen Sie das Textprotokoll zur Bergung des Tieres und zur Durchführung des Laufbandexperiments. Das Training von Schweinen, sich mit bis zu 5 Stundenkilometern fortzubewegen, führte zu einer Verdoppelung des Herzzeitvolumens.

Es wurde eine Verdreifachung des Sauerstoffverbrauchs des Körpers beobachtet. Dies war auf die Zunahme des Herzzeitvolumens in Verbindung mit einer Erhöhung der Hämoglobinkonzentration und einer Zunahme der Sauerstoffextraktion des Körpers zurückzuführen. Dies wurde hauptsächlich durch eine Erhöhung der Herzfrequenz mit einer geringen Zunahme des Schlagvolumens erreicht.

Die Zunahme des Schlagvolumens wurde durch eine Zunahme der linksventrikulären Kontraktilität erleichtert, was sich in einer Erhöhung des Maximums der 1. Ableitung des linksventrikulären Drucks in Verbindung mit einer erhöhten Entspannungsrate des linken Ventrikels und einer Erhöhung des linksatrialen Drucks, d. h. des Fülldrucks des linken Ventrikels, zeigt. Es kam zu einer systemischen Vasodilatation, die sich in einer Zunahme der systemischen Gefäßleitfähigkeit und einer Abnahme des systemischen Gefäßwiderstands zeigte. Dadurch konnte die Zunahme des Herzzeitvolumens fast vollständig kompensiert werden, so dass der mittlere Aortendruck nur geringfügig anstieg.

Weitere Interpretationen mehrerer anderer Parameter finden Sie im Textprotokoll. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie Tiere chronisch instrumentieren, um hämodynamische Messungen in nachfolgenden kardiovaskulären Experimenten durchzuführen.