Intubación endotraqueal mediante traqueotomía y posterior toracotomía en ratas para aplicaciones no relacionadas con la supervivencia
15 de marzo de 2024
Aquí presentamos un procedimiento estandarizado para la intubación endotraqueal a través de traqueotomía seguida de toracotomía en ratas, destinado a mejorar la precisión y la reproducibilidad de las aplicaciones de no supervivencia que requieren ventilación invasiva y exposición de órganos torácicos en modelos de ratas in vivo .
El alcance de nuestra investigación es la caracterización espectral de órganos y tejidos fisiológicos y enfermos en pacientes, así como en modelos animales. Mediante el uso de imágenes hiperespectrales, esperamos poder evaluar de forma fiable los tejidos, establecer esta tecnología como un nuevo pilar de diagnóstico en la medicina y cerrar las lagunas diagnósticas existentes. Los desafíos experimentales actuales para la caracterización espectral de los órganos torácicos fueron la necesidad de superficies de órganos expuestas y los artefactos de movimiento durante el proceso de recubrimiento debido a la ventilación mecánica, ambos podrían abordarse con éxito con esta nueva técnica.
Además, nos centraremos en la caracterización espectral de los órganos y en la transferencia de datos espectrales entre diferentes especies. Esto nos permitirá abstraer los conocimientos obtenidos de modelos animales y aplicarlos a los humanos para el beneficio del paciente. Para comenzar, dobla las cánulas en un ángulo de 135 grados, a un centímetro de la punta.
Con un bloqueo luer, conecte las cánulas a tubos de perfusión de plástico. Luego, coloque una almohadilla térmica en la placa de acero del aparato de exposición quirúrgica para soporte térmico. Prepare los ganchos de preparación quirúrgica con tubos de plástico adjuntos y pinzas quirúrgicas para mosquitos para luego aplicar tensión al tejido para la exposición quirúrgica.
A continuación, acorte y bisele catéteres intravenosos de diferentes tamaños. Inserte un alambre guía de un catéter arterial en el catéter más adecuado para el tamaño del animal para la técnica de Seldinger durante la intubación. Después de anestesiar a la rata, realice un pellizco en el dedo del pie para verificar la profundidad de la anestesia.
Luego, aplique ungüento oftálmico en los ojos del animal. Administrar analgesia adicional antes de la toracotomía con una inyección subcutánea de carprofeno. Utilizar una mascarilla neonatal transnasal para ofrecer una inhalación de oxígeno del 100% al animal para saturar su circulación de oxígeno.
Después de cinco minutos, reemplace la mascarilla neonatal con una bolsa de ventilación neonatal construida con una punta de cierre luer de jeringa de plástico macho. Proporciona oxígeno y se desborda con la punta de la jeringa colocada cerca de la punta nasal del animal. Luego, haga una incisión en la piel toracocervical mediana de la longitud requerida y use ganchos de preparación quirúrgica para exponer el sitio quirúrgico.
A continuación, con unas tijeras finas, realice una disección roma a través de la fascia cervical. Exponer el músculo esternocleidomastoideo e infrahioideo. Después de diseccionar la membrana lateral izquierda, lateralice el músculo infrahioidal mediano hacia la derecha.
Emplee pinzas sobrevolteadas para realizar una disección roma hacia la tráquea y hacer un túnel de la tráquea. A continuación, con el lazo del vaso de silicona, eslinga la tráquea y asegure la tráquea distal con un doble cabestrillo mediante una sutura de polifilamento para su posterior fijación de la cánula endotraqueal. Con unos alicates atraumáticos, extienda la tráquea caudalmente.
Luego, con unas tijeras, haga una incisión parcial de la tráquea de 180 grados de circunferencia. Ahora, inserte una guía Seldinger con un extremo flexible en la tráquea y guíe el catéter intravenoso modificado del tamaño adecuado hacia la tráquea. A continuación, retire el cable Seldinger y conecte la punta Luer Lock del catéter traqueal a la bolsa de ventilación modificada.
Después de eso, inicie la ventilación pulmonar protectora manual con alta frecuencia y bajo volumen corriente. Asegure la sutura de bloqueo colocada anteriormente con un nudo deslizante para evitar fugas de aire y la extracción accidental del catéter. A continuación, utilizando unas tijeras de material romo y estable, inicie la toracotomía mediana desde el xifoides y continúe cranealmente a través del esternón.
Detenga brevemente la ventilación al avanzar las tijeras por debajo del esternal y al cortar para evitar traumatismos pulmonares. Retire los ganchos de preparación quirúrgica de la piel e insértelos en el tórax para obtener una mayor exposición. Utilice ganchos de preparación quirúrgica para obtener exposición torácica y eliminar las membranas serosas mediastínicas.
La saturación de oxígeno nunca bajó del 92% y todas las ratas sobrevivieron a los 20 minutos necesarios para las mediciones experimentales.
Visión general
Este estudio presenta un procedimiento estandarizado para la intubación endotraqueal mediante traqueotomía seguida de toracotomía en ratas. El método tiene como objetivo mejorar la precisión y reproducibilidad de aplicaciones no de supervivencia que requieren ventilación invasiva y exposición de órganos torácicos en modelos de ratas in vivo.
Componentes clave del estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Técnicas de ventilación invasiva
- Investigación de modelos animales
Antecedentes
- Se está explorando la imagen hiperespectral para la caracterización espectral de órganos fisiológicos y enfermos.
- Los desafíos actuales incluyen la necesidad de superficies de órganos expuestas y artefactos de movimiento durante la ventilación mecánica.
- Este estudio aborda estos desafíos con una nueva técnica.
- La investigación tiene como objetivo transferir conocimientos de modelos animales a aplicaciones humanas.
Propósito del estudio
- Desarrollar un método confiable para la intubación endotraqueal y toracotomía en ratas.
- Mejorar la evaluación de órganos torácicos mediante imagen hiperespectral.
- Establecer un nuevo enfoque diagnóstico en medicina.
Métodos utilizados
- Preparación de instrumentos quirúrgicos y anestesia para ratas.
- Aplicación de una máscara neonatal para la saturación de oxígeno.
- Ejecución de una incisión cutánea toracocervical mediana y disección en blunt.
- Inserción de un catéter tracheal e inicio de ventilación manual de protección pulmonar.
Principales resultados
- Todas las ratas mantuvieron la saturación de oxígeno por encima del 92% durante el procedimiento.
- Se logró la intubación endotraqueal y toracotomía exitosa.
- El método demostró reproducibilidad y precisión para las mediciones experimentales.
- Todos los sujetos sobrevivieron la duración experimental de 20 minutos.
Conclusiones
- El procedimiento estandarizado mejora la confiabilidad de la ventilación invasiva en modelos de ratas.
- Esta técnica puede facilitar una mejor investigación translacional de modelos animales a aplicaciones humanas.
- Estudios futuros pueden basarse en este método para avances adicionales en imágenes diagnósticas.
Preguntas frecuentes
Executive Industry Relevance
Reliable endotracheal intubation via tracheotomy in rat models addresses critical challenges in translational research requiring controlled ventilation and thoracic access. This protocol enables consistent oxygenation and exposure of thoracic organs, supporting high-fidelity physiological measurements and minimizing procedural variability. The approach strengthens predictive confidence for preclinical studies involving respiratory or thoracic interventions.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables precise physiological manipulation for mechanistic studies of thoracic organ function.
- Reduces technical failure rates, supporting robust target validation in respiratory research.
- Facilitates reproducible experimental conditions for hypothesis-driven investigations.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized model for evaluating interventions requiring invasive ventilation.
- Supports quantitative assessment of organ responses under controlled ventilation parameters.
- Improves assay reproducibility by minimizing oxygenation variability and procedural complications.
Translational & Preclinical Research
- Enables spectral characterization of thoracic organs, aligning preclinical data with translational biomarker development.
- Supports transferability of physiological insights from animal models to human applications.
- Reduces animal loss and suffering, enhancing ethical standards in preclinical research.
Pipeline & Workflow Integration
This protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum for respiratory and thoracic research, enabling reliable data generation for lead identification and mechanistic de-risking.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by ensuring consistent organ exposure and oxygenation.
- Screening: Delivers reproducible ventilation and thoracic access for compound or device evaluation.
- Analytics: Enables quantitative measurement of physiological and spectral parameters in thoracic tissues.
- Translational Research: Facilitates alignment of animal model data with human diagnostic needs.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable protocol for diverse non-survival thoracic interventions in rats.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in thoracic and respiratory studies.
- Operational Value: Standardizes intubation and ventilation procedures, improving reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Enables better go/no-go decisions by minimizing technical confounders in preclinical models.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of respiratory and thoracic research programs.
Implementation Considerations
- Requires surgical expertise in tracheotomy and thoracotomy techniques.
- Needs appropriate anesthesia, ventilation equipment, and monitoring infrastructure.
- Demands cross-team standardization for reproducible outcomes across studies.
- Adaptation may be needed for different rat sizes or experimental endpoints.
- Limited to non-survival applications due to the invasive nature of the procedure.
