Ce protocole décrit une technique percutanée peu invasive pour l'insertion de cathéters pleuraux antérieurs et postérieurs chez le porcin, permettant la mesure directe de la pression pleurale régionale sans thoracotomie.
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Article de méthode
Ce protocole décrit une technique percutanée peu invasive pour l'insertion de cathéters pleuraux antérieurs et postérieurs chez le porcin, permettant la mesure directe de la pression pleurale régionale sans thoracotomie.
La mesure de la pression pleurale permet une évaluation physiologique avancée, notamment la partition de la mécanique du système respiratoire en composantes pulmonaire et pariétale, le calcul de la pression transpulmonaire et la quantification des gradients régionaux de pression pleurale. Ces informations sont essentielles pour optimiser la ventilation mécanique, évaluer l'impact de modifications de la physiologie de la paroi thoracique et faire progresser la recherche translationnelle dans les lésions pulmonaires. Toutefois, les techniques actuelles de mesure directe de la pression pleurale nécessitent souvent l'implantation chirurgicale par thoracotomie de capteurs de pression pleurale, une procédure longue, à haut risque et susceptible d'altérer la mécanique de la paroi thoracique. Pour surmonter ces limites, nous avons mis au point une technique mini-invasive, percutanée et guidée par l'imagerie, pour le positionnement d'un cathéter pleural. La procédure a été réalisée chez des porcs anesthésiés et ventilés mécaniquement. Sous guidage échographique, une aiguille de Tuohy a été introduite dans l'espace pleural, et un petit pneumothorax artificiel (50 à 100 mL d'oxygène) a été créé afin de séparer les feuillets pleuraux. Puis, sur un fil-guide, un introduiseur de gaine de 9 Fr a été mis en place, permettant l'avancement d'un cathéter à ballonnet dans la région pleurale antérieure. L'animal a ensuite été placé en position semi-pronée, et un second cathéter a été inséré par voie dorsale après augmentation du même pneumothorax par l'ajout de 50 à 100 mL supplémentaires d'oxygène. Le positionnement a été confirmé par tomodensitométrie (CT) et par des enregistrements physiologiques. Après évacuation du pneumothorax et réexpansion pulmonaire, l'imagerie a vérifié la position des cathéters. Un positionnement réussi des cathéters antérieur et postérieur a été obtenu chez 16 des 20 animaux (80 %), ce qui soutient la faisabilité procédurale de cette approche. Les échecs étaient dus à un pneumothorax involontaire lors de l'accès pleural antérieur ou à un mauvais positionnement du cathéter antérieur en dehors de la région ventrale cible. Cette méthode offre une approche moins invasive et reproductible pour la surveillance directe de la pression pleurale régionale dans les modèles animaux de grande taille. En évitant l'accès chirurgical, cette technique percutanée guidée par l'imagerie convient particulièrement aux protocoles expérimentaux étudiant la mécanique respiratoire, la physiologie pulmonaire et pariétale, ainsi que la ventilation mécanique en recherche translationnelle.
La pression pleurale est largement utilisée dans les études expérimentales comme indicateur clé de la mécanique de la cage thoracique, permettant de décrire le comportement partitionné du système respiratoire et son interaction avec le poumon durant la ventilation mécanique1. Cette variable est essentielle pour le calcul de la pression transpulmonaire, qui représente le déterminant principal du stress pulmonaire2. En cas de lésion pulmonaire, la pression pleurale peut également aider à décrire la mécanique en fin d’expiration et à évaluer le gradient de pression superposée, un phénomène lié à la charge agissant sur les régions pulmonaires dépendantes3,4. Cette distribution régionale de la pression crée des différences ventro-dorsales de pression pleurale et transpulmonaire, qui, durant une ventilation mécanique contrôlée, sont principalement déterminées par la charge gravitationnelle et la gravité de la lésion pulmonaire, tandis que, lors d’une respiration spontanée ou assistée, elles peuvent être davantage amplifiées par l’activité musculaire inspiratoire régionale5.
La surveillance directe de la pression pleurale n'est pas pratiquée en clinique car la procédure est trop invasive pour être considérée comme sûre. Pour cette raison, la pression œsophagienne (Pes) est couramment utilisée comme le meilleur substitut de la pression pleurale6. Toutefois, la Pes est influencée par plusieurs facteurs pouvant affecter sa précision, notamment la position du cathéter, la transmission de la pression évaluée par le rapport de Baydur et le mode de ventilation7. Le ballonnet œsophagien se trouve à l'intérieur d'une structure souple, et son signal est modifié à la fois par la paroi œsophagienne et par les organes médiastinaux adjacents. Même de légers déplacements en profondeur ou en alignement du cathéter peuvent modifier la pression mesurée ou l'amplitude de ses fluctuations respiratoires8. En outre, la Pes reflète principalement la pression pleurale moyenne à dorsale, ce qui la rend moins représentative des régions ventrales et de l'environnement pleural global en cas de lésion pulmonaire hétérogène9.
Pour ces raisons, la mesure directe de la pression pleurale reste la méthode de référence en physiologie expérimentale et translationnelle10. Plusieurs dispositifs ont été utilisés pour la mesure directe de la pression pleurale. Des capteurs pleuraux de type « wafer » sont fréquemment employés dans les modèles expérimentaux11,12, et dans certaines études, des cathéters à ballonnet œsophagiens ont également été introduits dans l'espace pleural afin d'enregistrer directement la pression pleurale13,14. Malgré la disponibilité de divers outils pour la mesure directe de la pression pleurale, leur insertion a traditionnellement nécessité soit une thoracotomie ouverte, soit un accès thoracoscopique. Ces approches sont invasives, requièrent une expertise chirurgicale avancée, prolongent la préparation de la procédure et perturbent la mécanique normale de la paroi thoracique, modifiant ainsi de façon significative les conditions physiologiques étudiées.
Dans cet article de méthode, nous présentons une nouvelle technique percutanée permettant de placer des cathéters à ballonnet œsophagien dans l'espace pleural de porcins afin d'assurer une surveillance directe et régionale de la pression pleurale. Cette approche est peu invasive et ne nécessite ni thoracotomie ni formation chirurgicale avancée. L'accès pleural antérieur est réalisé à l'aide d'une ponction échoguidée standard, tandis qu'une imagerie par tomodensitométrie (CT) est utilisée pour confirmer le positionnement du fil-guide et du cathéter intrapleuraux, ainsi que pour aider à planifier l'accès pleural postérieur. La méthode permet de placer des cathéters dans différentes régions de la cavité pleurale afin d'évaluer régionalement la mécanique respiratoire partitionnée. La technique vise à réduire la complexité et les risques de la procédure tout en conservant des enregistrements de haute fidélité de la pression pleurale pour la recherche physiologique et translationnelle.
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Après approbation par le comité d'éthique sur l'utilisation et les soins aux animaux de laboratoire (2020I000073) du Massachusetts General Hospital, à Boston, MA, les expériences ont été réalisées de mars à novembre 2025 sur 20 porcs Yorkshire sains pesant entre 30 et 40 kg.
ATTENTION : Ce protocole crée intentionnellement un pneumothorax et utilise de l'oxygène à 100 %. Réalisez la procédure sous surveillance physiologique continue par du personnel formé à l'anesthésie des grands animaux et à l'accès pleural, et éliminez toute source d'ignition pendant l'insufflation d'oxygène.
1. Préparation des animaux
2. Préparation du matériel
3. Accès pleural percutané antérieur
4. Accès pleural postérieur percutané
5. Positionnement final et surveillance
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La pose d'un cathètre pleural selon la technique percutanée a été tentée chez 20 porcs (Tableau 1). Chez 17 animaux, un total de 34 cathètres pleuraux (17 antérieurs et 17 postérieurs) ont été insérés. Parmi ceux-ci, 33 cathètres (97 %) ont atteint la région pleurale prévue, tandis qu'un cathètre antérieur est entré dans la cavité pleurale mais n'a pas atteint l'emplacement ventral ciblé. Le positionnement régional correct des cathètres antérieurs et postérieurs a donc été obtenu chez 16 des 17 animaux c...
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Ce protocole percutané fournit une méthode pratique et reproductible pour obtenir des mesures régionales de la pression pleurale sans nécessiter de thoracotomie ni d'accès thoracoscopique. Plusieurs aspects de la procédure sont particulièrement importants pour assurer un positionnement adéquat du cathéter et des enregistrements de pression de haute fidélité.
Un élément clé de la technique est la ponction antérieure réalisée sous guidage échographique thoracique direct. L'échographie permet de ...
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Les auteurs n'ont aucun conflit d'intérêts à divulguer.
Ce travail a été soutenu par les subventions NIH R01HL177025 et R01HL171199.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Ruban adhésif | 3M Tegaderm | 1624W | Fixation du cathéter avant l'introduiseur |
| Tondeuse pour animaux | 3M Clipper | 9661L | Épilation thoracique |
| Atropine (injectable) | Sparhawk Laboratories inc. | NDC : 58005-354 | Prémédication intramusculaire |
| Scanner à tomographie computérisée | NeuroLogica | Omnitom Elite PCD ; 1-NL5100-060 | Évaluation de la position du fil-guide/cathéter et du pneumothorax ; |
| Logiciel d'acquisition de données | ADInstruments | LabChart Pro 8.1.31 | Logiciel d'acquisition à 1 000 Hz sans filtrage numérique |
| Système d'acquisition de données | ADInstruments | ML865 | Pour l'acquisition de la pression pleurale |
| Transducteur de pression différentielle | Harvard Apparatus / Hugo Sachs | 73-3882 | Capteur de pression pour l'enregistrement de la pression pleurale |
| Serviette jetable de bloc opératoire | Cardinal Health | CAT 28700-004 | Préparation du champ stérile (Étape 2.1) |
| ECG & moniteur de pulsioxymétrie | Mindray | BeneView T5 | Surveillance des paramètres vitaux |
| Tube endotrachéal, 7,0 mm | Teleflex Medical | REF 5-10314 | Intubation endotrachéale |
| Cathéter à ballonnet œsophagien | Cooper Surgical | REF 47-9005 | Utilisé comme cathéter de pression intrapleurale (Étape 2.1) |
| Fentanyl (injectable) | Hikma | NDC 0641-6030-01 | Analgésie intraveineuse |
| Compresse de gaze (stérile) | Medline | REF NON21430LF | Préparation du site (Étape 2.1) |
| Guide-fil 0,025" × 33 cm | Teleflex Medical | REF AW-04025 | Pour la technique de Seldinger (Étape 2.1) |
| Pompe à perfusion | Smiths Medical | Medfusion 4000 | Administration continue d'anesthésique |
| Gaine introduisante, 9 Fr | Cordis | REF 402-609X | Pour l'insertion d'un cathéter intrapleural (Étape 2.1) |
| Ventilateur mécanique | Maquet – Getinge | Servo-I, ventilation à volume contrôlé | |
| Pommade ophtalmique | Lodi Veterinary Care | NDC 17033-211-38 | Protection cornéenne après l'induction de l'anesthésie |
| Oxygène 100 % (qualité médicale) | Airgas | N/A | Pour un pneumothorax contrôlé |
| Pancuronium (injectable) | Selleck Chemicals | S2497 | Blocage neuromusculaire |
| Povidone–Solution d'iode | BICCA | CAT 3955-16 | Antisepsie cutanée |
| Propofol (injectable) | NorthStar | NDC 16714-977-01 | Induction et entretien |
| Circuit respiratoire (circuit du ventilateur) | Medline | REF NON026370 | Circuit standard |
| Lame de bistouri n° 11 | Bard-Parker | REF 372611 | Pour l'incision cutanée (Étape 2.1) |
| Champ stérile | Medline | REF MDT2168286 | Préparation du champ stérile |
| Gants stériles (en latex) | Biogel | REF 31280 | Gants de protection stériles |
| Blouse stérile | Halyard | REF 95121 | Blouse chirurgicale stérile |
| Seringues de 10 mL | Medline | REF SYR110010 | Pour l'aspiration/injection (Étape 2.1) |
| Seringues de 50 mL | BD | REF 309680 | Pour l'aspiration d'air pleural (Étape 2.1) |
| Tilétamine–zolazépam (injectable) | Virbac | NADA 71805-06 | Telazol ; sédation intramusculaire |
| Aiguille de Tuohy, échogène 18G × 100 mm | Pajunk | REF 521185-31C | Pour la ponction pleurale (Étape 2.1) |
| Sonde à ultrasons (Butterfly iQ+) | Butterfly Network | 950-20002-00 | Utilisé avec l'application Butterfly iQ pour iPad (Étape 2.1) |
| Logiciel/application d'échographie | Butterfly Network | Butterfly iQ 2.46 ; iPad 11 iPadOS 26 | Application Butterfly iQ pour iPad |
| Xylazine (injectable) | Cronus Pharma | LLC |
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