Utilizzo del software di ricostruzione con immagini tridimensionali come strumento di formazione per la venipuntura della vena cava cranica nel furetto

Summary

Proponiamo che uno strumento software ricostruttivo di anatomia virtuale tridimensionale aggiunga una formazione aggiuntiva vantaggiosa nell'insegnamento della venipuntura della vena cava cranica del furetto ai tirocinanti di medicina animale da laboratorio.

Abstract

Presso il College of Veterinary Medicine dell'Università della Georgia, il software ricostruttivo di anatomia virtuale tridimensionale (3D) è stato incorporato nel curriculum di anatomia veterinaria. Con questa piattaforma didattica, gli studenti sono esposti a opportunità di apprendimento che vanno oltre la dissezione dei cadaveri e le risorse dei libri di testo. Proponiamo che questo strumento di anatomia 3D possa fungere da utile aiuto aggiuntivo per l'addestramento nell'insegnamento al personale degli animali da laboratorio delle abilità tecniche, in particolare la venipuntura della vena cava cranica (CVC) nei furetti. Il CVC è uno dei siti preferiti per una raccolta di grandi volumi di sangue nel furetto. Sebbene sia una tecnica complessivamente relativamente sicura per la raccolta del sangue, i rischi di questo approccio alla cieca includono la limitata capacità di trattenere la vena dopo la venipuntura e danni accidentali alle strutture circostanti. In questo progetto pilota, 5 tirocinanti del personale di animali da laboratorio sono stati esposti a immagini e video toracici di furetto ricostruiti in 3D in combinazione con istruzioni verbali per eseguire la venipuntura della vena cava cranica nel furetto. Il successo dell'approccio è stato valutato in base alla capacità dei tirocinanti di inclinare correttamente l'ago e la siringa, inserire l'ago nella posizione appropriata e raccogliere il sangue dal sito. Dei 5 tirocinanti, 5 (100%) hanno padroneggiato l'angolo verticale dell'ago, 4 (80%) hanno padroneggiato l'angolo orizzontale dell'ago, 5 (100%) hanno identificato correttamente il manubrio come un punto di riferimento per l'inserimento e 2 (40%) hanno raccolto con successo il sangue entro due tentativi di utilizzo di questo approccio. Poiché i tirocinanti sono stati in grado di soddisfare molti criteri chiave per il successo, concludiamo che la formazione ha avuto successo nel fornire punti di riferimento anatomici chiave e la consapevolezza spaziale necessaria per la raccolta del sangue CVC nel furetto. Al di là dell'ambito della venipuntura del furetto, le immagini ricostruite in 3D hanno un ruolo potenziale nella dimostrazione di tecniche e approcci chirurgici per varie competenze cliniche in medicina veterinaria.

Introduction

Abbiamo proposto che l'aggiunta di immagini e video cervicali e toracici ricostruiti in 3D di un furetto alle nostre procedure di addestramento standard aiuterebbe il personale degli animali da laboratorio a visualizzare l'anatomia pertinente per aiutarli a padroneggiare il posizionamento e i punti di riferimento necessari per eseguire la venipuntura della vena cava cranica (CVC) nel furetto. A tal fine, abbiamo condotto un addestramento di routine con cinque membri dello staff di animali da laboratorio che lavorano con i furetti. Durante questa formazione, abbiamo sperimentato l'aggiunta delle immagini di ricostruzione 3D, osservando il successo del personale dopo la formazione nelle aree di posizionamento della siringa e dell'ago nei piani verticale e orizzontale, identificando un importante punto di riferimento anatomico e raccogliendo il sangue. Tutto il personale ha visualizzato le immagini e i video 3D poiché c'erano troppo pochi tirocinanti per condurre una prova quantitativa e comparativa che mettesse a confronto la formazione tradizionale con l'aggiunta di strumenti 3D.

La venipuntura è una pratica fondamentale nella medicina degli animali da laboratorio per la raccolta del sangue negli studi di ricerca e la fornitura di cure veterinarie cliniche. Varie tecniche vengono utilizzate tra le specie a causa delle differenze anatomiche, del livello di competenza tecnica e dello scopo della raccolta del sangue. La venipuntura può essere impegnativa, soprattutto se il flebotomo non ha familiarità con l'approccio o l'anatomia rilevante dell'area.

Il CVC in un furetto adulto ha un diametro approssimativo di 3,0-3,5 mm. È il vaso principale situato cranialmente al cuore ed è formato dalla confluenza delle vene succlavie sinistra e destra con le vene giugulari esterne. Il CVC drena nell'atrio destro del cuore. Altre strutture importanti nell'area includono il cuore, l'aorta, l'arteria carotide, l'esofago, la trachea, il nervo vago e il nervo frenico¹. Il torace relativamente lungo del furetto riduce al minimo il rischio di perforare altre strutture principali, rendendo questo approccio più sicuro in questa specie rispetto ad altri piccoli mammiferi a causa della notevole distanza dalla porzione più cranica del CVC alla base del cuore. Detto questo, la tecnica può essere tecnicamente impegnativa e rappresenta un rischio per la perforazione delle strutture intratoraciche vicine, tra cui l'arteria carotide e la trachea (Figura 1)². Il CVC e la vena giugulare esterna sono i siti preferiti per la raccolta di grandi volumi di sangue (fino a 2 mL) nel furetto ^2,3. Grandi volumi di sangue sono spesso necessari per lo screening sanitario di routine e la raccolta per gli studi di ricerca. I furetti sono comunemente usati nella medicina degli animali da laboratorio come modelli traslazionali per la ricerca sull'influenza e altre malattie delle vie aeree a causa della somiglianza delle loro vie respiratorie con quelle degli esseri umani ^4,5. I siti per una raccolta di sangue più limitata includono le vene safene laterali e cefaliche². Altre specie animali da laboratorio comuni per le quali la vena cava cranica è un sito adatto per la venipuntura includono ratti, criceti e porcellini d'India³.

Presso il College of Veterinary Medicine (UGA CVM) dell'Università della Georgia, abbiamo incorporato un software per la ricostruzione di immagini tridimensionali (3D) (Table of Materials) nei corsi di anatomia animale di piccole e grandi dimensioni per l'insegnamento agli studenti di veterinaria del primo anno. Il software di anatomia virtuale 3D può essere utilizzato per ricostruire immagini da studi di tomografia computerizzata (TC) e risonanza magnetica (MRI)⁶. Gli studenti dell'UGA CVM sono esposti a questa tecnologia nel curriculum di anatomia in combinazione con la dissezione grossolana del cadavere. L'obiettivo dell'integrazione di questo software nel corso è duplice: esporre gli studenti alla diagnostica per immagini e consentire agli studenti di interagire con strutture anatomiche 3D al di là dell'ambito della dissezione su cadavere. Questa nuova risorsa migliora le esperienze di apprendimento degli studenti e li aiuta a prepararli meglio a padroneggiare le abilità cliniche, poiché hanno l'opportunità di visualizzare la relazione delle strutture anatomiche sotto una luce diversa. Il software è stato originariamente progettato per l'educazione alla medicina umana, con studi che dimostrano che le piattaforme di anatomia virtuale 3D sono risorse vantaggiose per gli studenti di medicina umana in quanto forniscono una modalità completa che consente agli utenti di esplorare le immagini in un approccio unico che può essere adattato per obiettivi di apprendimento specifici ^7,8,9.

Protocol

Il protocollo per l'uso dei furetti in questo studio è stato approvato dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali dell'UGA. Il programma UGA per la cura e l'uso degli animali detiene una garanzia per il benessere degli animali con l'Ufficio NIH per il benessere degli animali da laboratorio, ha una registrazione di ricerca con l'USDA ed è completamente accreditato da AAALAC International.

I furetti sono stati alloggiati in alloggi designati per gli animali in gabbie aperte con accesso ad libitum a una dieta ad alta densità di furetti (Tabella dei materiali) e irrigazione automatica (acqua del rubinetto). Le luci sono state mantenute su un ciclo automatico 12:12 luce:buio, set-point di temperatura a 68 +/- 4 ^oF e umidità relativa del 30-70%. I furetti erano alloggiati socialmente con altri furetti e dotati di giocattoli di arricchimento.

1. Ottenere immagini di ricostruzione 3D per l'allenamento

NOTA: La scansione ricostruita in 3D utilizzata per l'addestramento era quella di un furetto maschio adulto anonimizzato e anestetizzato posizionato in decubito dorsale per una TAC. La scansione è stata acquisita dall'archivio dell'UGA Veterinary Teaching Hospital ed è stata ricostruita nel programma software dagli autori.

1. Apri il programma software di ricostruzione 3D e usa il mouse del computer per fare clic su File, quindi su Apri e fai doppio clic per selezionare la scansione caricata desiderata.
2. Utilizzando il mouse, fare clic su qualsiasi posizione della scansione. Tenere premuto il pulsante del mouse mentre contemporaneamente si trascina il mouse per posizionare la scansione in modo che il furetto sia in decubito dorsale con la testa verso la parte superiore dello schermo del computer e la coda verso la parte inferiore dello schermo. Ripetere se necessario per manipolare alcune parti del corpo.
3. Utilizzando il mouse, fare clic sulla funzione Aggiungi un piano nel programma. L'aereo apparirà come un rettangolo rosso e trasparente.
4. Utilizzando il mouse, fare clic sulle frecce sinistra e destra associate alla funzione Aggiungi un piano per spostarsi tra le opzioni per la posizione del piano. Fare clic sulla freccia finché il piano non si trova parallelo all'aspetto ventrale dell'animale.
5. Utilizzando la rotellina del mouse, scorrere dal basso verso l'alto per far avanzare il piano da ventrale a dorsale (o da superficiale a profondo). Far avanzare l'aereo con la rotellina del mouse fino a ottenere un'immagine chiara del vaso della vena cava cranica.
6. Cattura l'immagine e salvala nella posizione desiderata. Questi passaggi possono anche essere registrati sullo schermo e salvati come video. Questo passaggio varia a seconda dell'hardware del computer di cui dispone l'utente.

2. Formazione per la venipuntura

NOTA: Cinque membri dello staff sono stati inclusi nella formazione, tutti i quali hanno fornito il consenso a essere coinvolti. A tutti e cinque i membri dello staff, che avevano diversi livelli di conoscenza dell'anatomia del furetto, sono state mostrate le immagini e i video ricostruiti in 3D prima dei loro tentativi di venipuntura. Tre erano tecnici per la cura degli animali e due erano tecnici veterinari. Tre dei partecipanti avevano precedenti esperienze nella manipolazione di siringhe e aghi, mentre due no.

1. Mostra le immagini e i video ricostruiti in 3D a un gruppo di cinque tirocinanti del personale degli animali da laboratorio, incorporando le istruzioni di anatomia di un veterinario esperto di animali da laboratorio o di un tecnico che ha familiarità con l'anatomia e la procedura di raccolta del sangue. Fornire materiali di lettura supplementari secondo necessità per la conoscenza del tirocinante.
2. Ascolta attentamente le domande dei tirocinanti e rispondi a quelle prima dell'addestramento degli animali vivi.
3. Descrivi nuovamente la procedura durante le fasi 3 e 4 del protocollo man mano che la tecnica viene dimostrata ai tirocinanti prima che la tentino per la prima volta, facendo regolarmente riferimento alle immagini ricostruite in 3D.
   NOTA: Un totale di sette furetti sono stati utilizzati nell'addestramento. A tre tirocinanti è stato assegnato un furetto ciascuno e hanno fatto un tentativo di raccolta del sangue con il loro furetto. Agli altri due tirocinanti sono stati assegnati due furetti ciascuno; Uno è stato utilizzato per il primo tentativo di raccolta del sangue e l'altro è stato utilizzato per il secondo tentativo.

3. Posizionamento per la venipuntura

1. Per l'approccio CVC, utilizzare furetti svegli, sedati o anestetizzati.
2. Sedare l'animale con un'iniezione intramuscolare di butorfanolo 0,1-0,3 mg/kg, midazolam 0,1-0,3 mg/kg e, solo se necessario, ketamina 1-3 mg/kg.
3. Posizionare l'animale in decubito dorsale con la testa e il collo distesi.
4. Trattenere saldamente e simmetricamente il furetto per consentire la migliore opportunità di entrare nel vaso con l'ago. È necessario almeno un assistente per trattenere l'animale mentre il flebotomo effettua l'avvicinamento (Figura 2). Il sistema di ritenuta può esercitare una pressione verso l'alto tra le scapole per sollevare l'ingresso toracico e il torace cranico verso il flebotomo.

4. Approccio e raccolta del sangue

1. Disinfettare la pelle del torace cranico sopra il manubrio con alcool.
2. Palpare lo sterno (Figura 3).
3. Inserire l'ago nella tacca tra il manubrio e la prima costola sul lato destro dello sterno dell'animale.
4. Inclinare l'ago di 30-45° e dirigerlo verso l'anca opposta (sinistra). Inserirlo nel sito della tacca e aspirare per prelevare il sangue (Figura 4).
5. Osserva i tirocinanti mentre tentano l'approccio della venipuntura. Registra il loro successo nel padroneggiare la capacità di inclinare verticalmente l'ago e inclinare orizzontalmente l'ago. Identificare il manubrio come punto di riferimento per l'inserimento e raccogliere il sangue dal sito. Documenta la quantità di sangue ottenuta ad ogni tentativo riuscito.
   NOTA: La profondità della sedazione si basava sulla risposta agli stimoli fisici e uditivi, al riflesso palpebrale e al riflesso raddrizzante. Dopo il prelievo di sangue, flumazenil 0,2 mg/kg è stato somministrato per via intramuscolare per l'inversione della sedazione, se necessario. I furetti sono stati restituiti alla colonia dopo la procedura.
6. Utilizzare un ago da 5/8 di pollice da 25 G con una siringa da 1 o 3 ml per prelevare il sangue con questa tecnica.
   NOTA: Come regola generale, non più del 10% del volume del sangue di un animale dovrebbe essere raccolto in una raccolta. Si stima che il volume del sangue del furetto sia il 5-6% del peso corporeo totale¹. Erano presenti sia un veterinario per animali da laboratorio che un tecnico esperto di formazione veterinaria per animali da laboratorio per garantire che la raccolta del sangue fosse eseguita in modo appropriato e che qualsiasi risoluzione dei problemi per la tecnica (ad esempio, movimenti sottili nell'angolazione o nella direzione dell'ago, profondità di inserimento dell'ago) fosse eseguita in tempo reale secondo le loro istruzioni.

5. Misurazione del successo

1. Valutare la capacità dei tirocinanti di inclinare correttamente l'ago e la siringa, inserire l'ago nella posizione appropriata e raccogliere il sangue dal sito.
2. Registra quanti tirocinanti hanno eseguito correttamente l'angolo verticale dell'ago, l'angolo orizzontale dell'ago e la palpazione del manubrio.
3. Documentare quanti tirocinanti hanno raccolto con successo il sangue, insieme al volume di sangue raccolto.

Results

I video e le immagini TC del furetto ricostruiti in 3D raffigurano le strutture anatomiche associate al CVC su vari piani e forniscono una comprensione completa del layout anatomico del torace cranico. Le strutture associate, come il manubrio, lo sterno, le costole, i muscoli della parete toracica, il cuore, la vena giugulare esterna, la vena succlavia e il CVC, sono chiaramente etichettate nella Figura 1. La posizione per l'inserimento dell'ago è illustrata nella Figura...

Discussion

Questo studio pilota è stato progettato per determinare se l'aggiunta di immagini e video 3D alle nostre procedure di formazione di routine fosse promettente per un uso futuro. Questo studio iniziale è stato progettato per osservare e riportare qualitativamente i nostri risultati se l'uso e lo studio futuri apparivano giustificati. L'obiettivo di determinare il successo si basava sull'insegnamento dei punti di riferimento anatomici rilevanti per la tecnica di raccolta del sangue CVC nel ...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
BodyViz	BodyViz, Clive, IA	N/A Piattaforma	apprendimento per anatamia 3D facile da usare
LabDiet 5L14	Università della Georgia, Atene, GA	N/A	Dieta del furetto