Uso de software de reconstrucción por imágenes tridimensionales como herramienta de entrenamiento para la venunción de vena cava craneal en el hurón

Summary

Proponemos que una herramienta de software reconstructiva de anatomía virtual tridimensional agrega capacitación complementaria beneficiosa en la enseñanza de la vena craneal de hurones, la venopunción de cava a los estudiantes de medicina de animales de laboratorio.

Abstract

En la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad de Georgia, se ha incorporado al plan de estudios de anatomía veterinaria un software reconstructivo de anatomía virtual tridimensional (3D). Con esta plataforma de enseñanza, los estudiantes están expuestos a oportunidades de aprendizaje más allá de la disección de cadáveres y los recursos de libros de texto. Proponemos que esta herramienta de anatomía 3D puede servir como una ayuda complementaria beneficiosa para la formación en la enseñanza de habilidades técnicas al personal de animales de laboratorio, específicamente la venopunción de vena cava craneal (CVC) en hurones. El CVC es uno de los sitios preferidos para una gran recolección de volumen de sangre en el hurón. Aunque en general es una técnica relativamente segura para recolectar sangre, los riesgos de este enfoque ciego incluyen la capacidad limitada para mantener la vena fuera después de la venopunción y el daño accidental a las estructuras circundantes. En este proyecto piloto, 5 aprendices de personal de animales de laboratorio fueron expuestos a imágenes y videos torácicos reconstruidos en 3D de hurón junto con instrucciones verbales para realizar la venopunción de vena cava craneal en el hurón. El éxito del enfoque se evaluó en función de la capacidad de los alumnos para inclinar correctamente la aguja y la jeringa, insertar la aguja en el lugar adecuado y recoger sangre del sitio. De los 5 aprendices, 5 (100%) dominaron el ángulo vertical de la aguja, 4 (80%) dominaron el ángulo horizontal de la aguja, 5 (100%) identificaron correctamente el manubrio como un punto de referencia para la inserción, y 2 (40%) recolectaron sangre con éxito dentro de dos intentos de usar este enfoque. Dado que los aprendices fueron capaces de cumplir con muchos criterios clave para el éxito, concluimos que el entrenamiento fue exitoso en proporcionar puntos de referencia anatómicos clave y la conciencia espacial necesaria para la recolección de sangre CVC en el hurón. Más allá del alcance de la venopunción de hurones, las imágenes reconstruidas en 3D tienen un papel potencial en la demostración de técnicas quirúrgicas y enfoques para diversas habilidades clínicas en medicina veterinaria.

Introduction

Propusimos que agregar imágenes y videos cervicales y torácicos reconstruidos en 3D de un hurón a nuestros procedimientos de entrenamiento estándar ayudaría al personal de animales de laboratorio a visualizar la anatomía relevante para ayudarlos a dominar el posicionamiento y los puntos de referencia necesarios para realizar la venopunción de vena cava craneal (CVC) en el hurón. Con ese fin, llevamos a cabo un entrenamiento de rutina con cinco miembros del personal de animales de laboratorio que trabajan con hurones. Durante esta capacitación, pusimos a prueba la adición de las imágenes de reconstrucción en 3D, observando el éxito del personal después de la capacitación en las áreas de posicionamiento de la jeringa y la aguja en los planos vertical y horizontal, identificación de un punto de referencia anatómico importante y recolección de sangre. Todo el personal vio las imágenes y los videos en 3D, ya que había muy pocos aprendices para realizar un ensayo cuantitativo y comparativo que contrastara la capacitación tradicional con la adición de herramientas 3D.

La venopunción es una práctica fundamental en la medicina animal de laboratorio para la recolección de sangre en estudios de investigación y la prestación de atención veterinaria clínica. Se utilizan varias técnicas en todas las especies debido a las diferencias anatómicas, el nivel de experiencia técnica y el propósito de la recolección de sangre. La venopunción puede ser un desafío, especialmente si el flebotomista no está familiarizado con el enfoque o la anatomía relevante del área.

El CVC en un hurón adulto tiene un diámetro aproximado de 3,0-3,5 mm. Es el vaso principal situado craneal al corazón, y está formado por la confluencia de las venas subclavias izquierda y derecha con las venas yugulares externas. El CVC drena hacia la aurícula derecha del corazón. Otras estructuras importantes en el área incluyen el corazón, la aorta, la arteria carótida, el esófago, la tráquea, el nervio vago y el nervio frénico¹. El tórax relativamente largo del hurón minimiza el riesgo de perforar otras estructuras importantes, lo que hace que este enfoque sea más seguro en esta especie en comparación con otros mamíferos pequeños debido a la distancia sustancial desde la porción más craneal del CVC hasta la base del corazón. Dicho esto, la técnica puede ser técnicamente desafiante y presenta un riesgo para perforar las estructuras intratorácicas vecinas, incluidas la arteria carótida y la tráquea (Figura 1)². El CVC y la vena yugular externa son los sitios preferidos para la recolección de grandes volúmenes de sangre (hasta 2 mL) en el hurón ^2,3. A menudo se necesitan grandes volúmenes de sangre para los exámenes de salud de rutina y la recolección para estudios de investigación. Los hurones se utilizan comúnmente en medicina animal de laboratorio como modelos traslacionales para la investigación de la gripe y otras enfermedades de las vías respiratorias debido a la semejanza de su tracto respiratorio con el de los humanos ^4,5. Los sitios para la recolección de sangre más limitada incluyen las venas safenas laterales y cefálicas². Otras especies comunes de animales de laboratorio para las que la vena cava craneal es un sitio adecuado para la venopunción incluyen ratas, hámsters y conejillos de indias³.

En la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad de Georgia (UGA CVM), hemos incorporado software para la reconstrucción de imágenes tridimensionales (3D) (Tabla de Materiales) en los cursos de anatomía de animales pequeños y grandes para enseñar a los estudiantes de primer año de veterinaria. El software de anatomía virtual 3D se puede utilizar para reconstruir imágenes de estudios de tomografía computarizada (TC) y resonancia magnética (RM)⁶. Los estudiantes del CVM de la UGA están expuestos a esta tecnología en el plan de estudios de anatomía junto con la disección macroscópica de cadáveres. El objetivo de incorporar este software en el curso es doble: exponer a los estudiantes a la imagen diagnóstica y permitir que los estudiantes interactúen con estructuras anatómicas 3D más allá del alcance de la disección de cadáveres. Este novedoso recurso mejora las experiencias de aprendizaje de los estudiantes y ayuda a prepararlos mejor para dominar las habilidades clínicas, ya que tienen la oportunidad de visualizar la relación de las estructuras anatómicas bajo una luz diferente. El software fue diseñado originalmente para la educación en medicina humana, con estudios que muestran que las plataformas de anatomía virtual en 3D son recursos beneficiosos para los estudiantes de medicina humana, ya que proporcionan una modalidad integral que permite a los usuarios explorar imágenes en un enfoque único que se puede adaptar a objetivos de aprendizaje específicos ^7,8,9.

Protocol

El protocolo para el uso de hurones en este estudio fue aprobado por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la UGA. El programa de cuidado y uso de animales de la UGA tiene una Garantía de Bienestar Animal con la Oficina de Bienestar de Animales de Laboratorio de los NIH, tiene un registro de investigación con el USDA y está totalmente acreditado por AAALAC International.

Los hurones se alojaron en alojamientos designados para animales en jaulas abiertas con acceso ad libitum a una dieta de hurones de alta densidad (Tabla de Materiales) y riego automático (agua del grifo). Las luces se mantuvieron en un ciclo automatizado de luz:oscuridad de 12:12, con un punto de ajuste de temperatura de 68 +/- 4 ^oF y una humedad relativa de 30-70%. Los hurones se alojaban socialmente con otros hurones y se les proporcionaban juguetes de enriquecimiento.

1. Obtención de imágenes de reconstrucción en 3D para el entrenamiento

NOTA: La exploración reconstruida en 3D utilizada para el entrenamiento fue la de un hurón macho adulto anestesiado y no identificado colocado en decúbito dorsal para una tomografía computarizada. El escáner fue adquirido del archivo del Hospital Docente Veterinario de la UGA y fue reconstruido en el programa informático por los autores.

1. Abra el programa de software de reconstrucción 3D y use el mouse de la computadora para hacer clic en Archivo , luego Abrir y hacer doble clic para seleccionar el escaneo cargado deseado.
2. Con el ratón, haga clic en cualquier ubicación del escaneo. Mantenga presionado el botón del mouse mientras arrastra simultáneamente el mouse para colocar el escaneo de modo que el hurón esté en decúbito dorsal con la cabeza hacia la parte superior de la pantalla de la computadora y la cola hacia la parte inferior de la pantalla. Repita según sea necesario para manipular ciertas partes del cuerpo.
3. Con el ratón, haga clic en la función Añadir un avión en el programa. El plano aparecerá como un rectángulo rojo y transparente.
4. Con el ratón, haga clic en las flechas izquierda y derecha asociadas a la función Añadir un avión para desplazarse por las opciones de ubicación del avión. Haga clic en la flecha hasta que el plano quede paralelo a la cara ventral del animal.
5. Con la rueda de desplazamiento del ratón, desplácese de abajo a arriba para avanzar el plano de ventral a dorsal (o de superficial a profundo). Avance el plano con la rueda de desplazamiento del ratón hasta que haya una imagen clara del vaso de la vena cava craneal.
6. Haz una captura de pantalla de la imagen y guárdala en la ubicación que desees. Estos pasos también se pueden grabar en pantalla y guardar como un video. Este paso varía en función del hardware del equipo que tenga el usuario.

2. Entrenamiento para la venopunción

NOTA: Se incluyó a cinco miembros del personal en la capacitación, todos los cuales dieron su consentimiento para participar. A los cinco miembros del personal, que tenían diferentes niveles de conocimiento de la anatomía del hurón, se les mostraron las imágenes y videos reconstruidos en 3D antes de sus intentos de venopunción. Tres eran técnicos en cuidado de animales y dos eran técnicos veterinarios. Tres de los participantes tenían experiencia previa en el manejo de jeringas y agujas, mientras que dos no.

1. Muestre las imágenes y videos reconstruidos en 3D a un grupo de cinco aprendices de personal de animales de laboratorio, incorporando instrucciones de anatomía de un veterinario o técnico experimentado en animales de laboratorio familiarizado con el procedimiento de anatomía y extracción de sangre. Proporcionar materiales de lectura complementarios según sea necesario para el conocimiento del alumno.
2. Escuche atentamente las preguntas de los aprendices y respóndalas antes del entrenamiento con animales vivos.
3. Describa de nuevo el procedimiento durante los pasos 3 y 4 del protocolo a medida que se demuestra la técnica a los alumnos antes de que la intenten por primera vez, refiriéndose regularmente a las imágenes reconstruidas en 3D.
   NOTA: Se utilizaron un total de siete hurones en el entrenamiento. A tres aprendices se les asignó un hurón cada uno, y tuvieron un intento de recolección de sangre con su hurón. A los otros dos aprendices se les asignaron dos hurones cada uno; Uno se utilizó para su primer intento de recolección de sangre y el otro para su segundo intento.

3. Posicionamiento para la venopunción

1. Para el abordaje del CVC, use hurones despiertos, sedados o anestesiados.
2. Sedar al animal con una inyección intramuscular de butorfanol 0,1-0,3 mg/kg, midazolam 0,1-0,3 mg/kg y, solo si es necesario, ketamina 1-3 mg/kg.
3. Coloque al animal en decúbito dorsal con la cabeza y el cuello extendidos.
4. Sujete firme y simétricamente al hurón para permitir la mejor oportunidad de entrar en el vaso con la aguja. Se requiere al menos un asistente para sujetar al animal mientras el flebotomista hace el acercamiento (Figura 2). El inmovilizador puede ejercer presión hacia arriba entre los omóplatos para elevar la entrada torácica y el tórax craneal hacia el flebotomista.

4. Abordaje y extracción de sangre

1. Desinfectar la piel del tórax craneal sobre el manubrio con alcohol.
2. Palpar el esternón (Figura 3).
3. Inserte la aguja en la muesca entre el manubrio y la primera costilla en el lado derecho del esternón del animal.
4. Inclina la aguja 30-45° y dirígela hacia la cadera opuesta (izquierda). Insértelo en el sitio de la muesca y aspire para extraer sangre (Figura 4).
5. Observe a los aprendices mientras intentan el abordaje de la venopunción. Registre su éxito en el dominio de la capacidad de inclinar verticalmente la aguja y inclinarla horizontalmente. Identifique el manubrio como un punto de referencia para la inserción y recoja sangre del sitio. Documente la cantidad de sangre que se obtuvo con cada intento exitoso.
   NOTA: La profundidad de la sedación se basó en la respuesta a estímulos físicos y audibles, el reflejo palpebral y el reflejo de enderezamiento. Después de la extracción de sangre, se administró flumazenil 0,2 mg/kg por vía intramuscular para revertir la sedación, si fue necesario. Los hurones fueron devueltos a la colonia después del procedimiento.
6. Use una aguja de 5/8 de pulgada y 25 g con una jeringa de 1 o 3 ml para extraer sangre con esta técnica.
   NOTA: Como regla general, no se debe recolectar más del 10% del volumen de sangre de un animal en una sola colección. Se estima que el volumen sanguíneo del hurón es del 5-6% del peso corporal total¹. Tanto un veterinario de animales de laboratorio como un técnico experimentado en capacitación veterinaria de animales de laboratorio estuvieron presentes para garantizar que la recolección de sangre se realizara correctamente y que cualquier solución de problemas para la técnica (es decir, movimientos sutiles en la inclinación o dirección de la aguja, profundidad de inserción de la aguja) se realizó en tiempo real de acuerdo con sus instrucciones.

5. Medición del éxito

1. Evalúe la capacidad de los alumnos para inclinar correctamente la aguja y la jeringa, insertar la aguja en el lugar apropiado y recolectar sangre del sitio.
2. Registre cuántos aprendices lograron correctamente el ángulo vertical de la aguja, el ángulo horizontal de la aguja y la palpación del manubrio.
3. Documente cuántos aprendices recolectaron sangre con éxito, junto con el volumen de sangre recolectada.

Results

Los videos e imágenes de TC de hurón reconstruidos en 3D muestran las estructuras anatómicas que están asociadas con el CVC en varios planos y proporcionan una comprensión completa de la disposición anatómica del tórax craneal. Las estructuras asociadas, como el manubrio, el esternón, las costillas, los músculos de la pared torácica, el corazón, la vena yugular externa, la vena subclavia y el CVC, están claramente etiquetadas en la Figura 1. La ubicación de la inserción de la aguja se muestr...

Discussion

Este estudio piloto fue diseñado para determinar si la adición de imágenes y videos en 3D a nuestros procedimientos de entrenamiento de rutina era prometedora para su uso futuro. Este ensayo inicial se diseñó para observar cualitativamente e informar nuestros hallazgos si el uso y el estudio futuros parecían justificados. El enfoque para determinar el éxito se basó en enseñar los puntos de referencia de la anatomía relevantes para la técnica de recolección de sangre CVC en el hurón a los...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
BodyViz	BodyViz, Clive, IA	N/A	Plataforma de aprendizaje 3D Anatamy fácil de usar
LabDiet 5L14	Universidad de Georgia, Athens, GA	N/A	Dieta de hurones