Articolo metodologico

Tecnica chirurgica per l'impianto di un dispositivo di telemetria wireless sulla schiena dei suini

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DOI:

10.3791/67810

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15 agosto 2025

 ,  , 
1Center for Preclinical Surgical & Interventional Research, The Texas Heart Institute

In questo articolo

Sommario

È stata sviluppata una nuova tecnica chirurgica per l'impianto di dispositivi di telemetria nei suini che consente un monitoraggio continuo senza disagio. Il dispositivo è posizionato sul retro, riducendo al minimo l'irritazione e il rischio di infezione.

Abstract

I dispositivi di telemetria sono essenziali per la ricerca cardiovascolare preclinica, consentendo il monitoraggio continuo di parametri fisiologici come l'elettrocardiogramma, la temperatura e la respirazione negli animali da esperimento senza causare interruzioni. I metodi tradizionali, come il posizionamento intra-addominale, possono causare disagio, in particolare nei suini a causa della loro abitudine di sdraiarsi proni. Per affrontare questo problema, è stata sviluppata una nuova tecnica chirurgica per l'impianto di dispositivi di telemetria wireless nei suini, con l'obiettivo di migliorare il comfort degli animali e mantenere la qualità del segnale. Questo studio ha coinvolto 40 suini dello Yorkshire (20-30 kg). Il dispositivo di telemetria è stato impiantato nella parte posteriore. È stata praticata un'incisione di 2 pollici lateralmente alla colonna vertebrale, seguita da una dissezione smussata per creare una tasca sotto la fascia del gran dorsale. La tasca è stata trattata con una soluzione di vancomicina per prevenire l'infezione prima dell'inserimento del dispositivo. I cavi sono stati messi in sicurezza e il sito è stato chiuso a strati. Tutti i suini hanno mostrato segnali di telemetria forti e continui dopo l'intervento chirurgico. Durante il periodo di follow-up di 180 giorni, si sono verificati solo due casi di infezione: uno è stato gestito con antibiotici e l'altro ha richiesto la rimozione del dispositivo. Non è stato osservato alcun sanguinamento significativo o perdita del segnale telemetrico e tutti gli animali sono sopravvissuti fino alla fine dello studio. Questa nuova tecnica offre un metodo affidabile per l'impianto di dispositivi di telemetria nei suini, riducendo il disagio e il rischio di infezione e fornendo al contempo dati fisiologici di alta qualità. È promettente per un uso più ampio nella ricerca cardiovascolare preclinica, migliorando sia il benessere degli animali che l'affidabilità dei dati.

Introduzione

I dispositivi di telemetria svolgono un ruolo fondamentale nel far progredire la comprensione della fisiologia cardiovascolare, in particolare negli studi che utilizzano un modello animale di infarto del miocardio. Consentendo il monitoraggio continuo dei segnali fisiologici, compresi i parametri vitali e le letture dell'elettrocardiogramma (ECG), questi dispositivi offrono informazioni preziose sui cambiamenti dinamici che si verificano durante gli eventi cardiaci. Negli studi preclinici, in cui i modelli animali come i maiali sono strumentali nell'imitare le risposte cardiovascolari umane, i dispositivi di telemetria sono diventati strumenti indispensabili1. La capacità di registrare continuamente l'ECG in animali liberi e in movimento libero fornisce una prospettiva sfumata sull'impatto dell'infarto del miocardio, consentendo ai ricercatori di catturare in tempo reale le alterazioni della funzione cardiaca.

Negli studi che coinvolgono modelli animali di infarto del miocardio, i dispositivi di telemetria impiantabili offrono vantaggi distinti. Facilitano la misurazione di parametri critici come la frequenza cardiaca con un'interruzione minima del comportamento naturale degli animali, eliminando potenziali fattori di confusione introdotti da dispositivi esterni2.

Questi dispositivi vengono spesso forniti con un manuale con le istruzioni per il loro impianto chirurgico, ma diversi studi e modelli animali possono richiedere tecniche di impianto diverse da quelle del manuale. I siti di impianto della telemetria tradizionale, come il posizionamento intra-addominale o del collo, presentano svantaggi nei modelli suini utilizzati in studi cardiovascolari estesi, tra cui potenziale disagio, interferenza con l'accesso femorale, movimento limitato e aumento del rischio di infezione 1,2,3. Pertanto, era necessario un approccio alternativo compatibile con il monitoraggio a lungo termine nei suini non trattenuti.

Rispetto al tradizionale posizionamento intra-addominale, che può causare disagio, o al posizionamento del collo, che ha avuto tassi di successo inferiori nei suini in alcuni altri studi, questo approccio dorsale mira a migliorare il benessere mantenendo la qualità dei dati.

L'obiettivo principale di questo studio era quello di sviluppare e convalidare una nuova tecnica chirurgica per l'impianto di dispositivi di telemetria wireless nella schiena dei suini per garantire il comfort e l'affidabilità degli animali. L'obiettivo era quello di sfruttare i vantaggi del monitoraggio ECG continuo per un periodo prolungato (fino a 180 giorni). Questa tecnica è stata sviluppata in risposta alle limitazioni osservate con i metodi di impianto tradizionali (ad esempio, posizionamenti intra-addominali, inguinali e del collo), che nei suini sono associati a un rischio sostanziale di disagio, mobilità limitata, interferenza con l'accesso vascolare e infezione. Abbiamo sviluppato questo nuovo approccio dorsale per migliorare il benessere degli animali, ridurre le complicanze postoperatorie e mantenere una qualità del segnale affidabile durante il monitoraggio a lungo termine negli animali non immobilizzati.

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Protocollo

Tutte le procedure per gli animali sono state approvate dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali (IACUC) del Texas Heart Institute. Gli animali sono stati impiantati con il sistema digitale EMKA easyTEL+L-EEEETA (https://www.emkatech.com/product/easytel-large-animals/).

1. Preparazioni preoperatorie per animali da esperimento

  1. Utilizzare suini Yorkshire di entrambi i sessi di peso compreso tra 20 kg e 30 kg. Non dare da mangiare ai maiali 12-24 ore prima dell'inizio dell'anestesia, ma consentire l'accesso all'acqua.

2. Sedazione e anestesia

  1. Somministrare Telazol (tiletamina e zolazepam; 2-6 mg/kg per via intramuscolare [IM]) e atropina solfato (0,02-0,05 mg/kg per via intramuscolare). Attendere 10-15 minuti affinché i farmaci inducano la sedazione, quindi trasportare il maiale nella sala di preparazione. Confermare un'adeguata anestesia dall'assenza di tono della mascella e dalla mancanza di risposta al pizzicamento delle dita. Applicare un unguento oftalmico su entrambi gli occhi per prevenire l'essiccazione corneale durante l'anestesia.
  2. Posizionare una maschera facciale per somministrare ossigeno e isoflurano al 3% fino a quando un adeguato rilassamento del tono della mascella non consente l'intubazione endotracheale.
  3. Intubare il maiale con visione diretta delle corde vocali. Collegare il maiale a un ventilatore volumetrico e mantenere l'anestesia mediante inalazione di isoflurano (0,5%-3,0%) in O2 (40%-100%).
  4. Posizionare un catetere endovenoso (IV) in una vena dell'orecchio. Radere l'area sopra la vena auricolare laterale e disinfettarla con alcol isopropilico al 70% seguito da una soluzione di iodio povidone. Inserire un catetere da 20 a 22 G nella vena, utilizzando una tecnica asettica, quindi fissare il catetere con nastro adesivo e lavarlo con soluzione fisiologica sterile per confermare la pervietà.
  5. Somministrare buprenorfina (Buprenex; 0,005-0,015 mg/kg IM), flunixina meglumina (1,1-2,2 mg/kg EV o IM) e ceftiofur (Naxcel; 3-5 mg/kg IM).
  6. Radere il torace, la parte superiore della schiena, la parte bassa della schiena e le parti distali di tutti e quattro gli arti, in particolare le aree sopra la parte anteriore degli zoccoli, utilizzando un tagliacapelli elettrico per esporre completamente la pelle per il posizionamento degli elettrodi. Pulire tutte le aree rasate con una garza sterile imbevuta di alcol isopropilico al 70%, strofinando con un movimento circolare dal centro verso l'esterno per rimuovere detriti e oli in preparazione per il drappeggio sterile. Posizionare elettrodi ECG adesivi su tutti e quattro gli arti, garantendo un contatto stabile con la pelle per ridurre al minimo gli artefatti del segnale.

3. Procedura chirurgica

  1. In sala operatoria, posizionare il maiale sul tavolo in posizione ventrale. Mantenere l'anestesia con l'inalazione di isoflurano (0,5%-3,0%). Iniziare l'infusione endovenosa di plasmalito a 10-15 mL/h.
  2. Preparazione del sito chirurgico
    1. Pulire il sito di incisione chirurgica previsto sulla parte superiore sinistra della schiena e l'area rasata circostante (circa 15 cm x 15 cm) con una garza sterile imbevuta di alcol isopropilico al 70%. Strofinare dal centro verso l'esterno fino a quando non rimangono sporco o detriti visibili sulla garza. Lasciare asciugare completamente l'alcol all'aria.
    2. Eseguire uno scrub chirurgico sterile utilizzando una soluzione di scrub allo iodio povidone e una garza sterile. Applicare lo scrub con movimenti decisi e circolari, partendo dalla linea di incisione e muovendosi verso l'esterno in cerchi che si espandono. Continuare a strofinare per almeno 5 minuti, utilizzando una garza fresca se necessario.
    3. Applicare la soluzione di iodio povidone con garza sterile o bastoncini di spugna, spostandosi nuovamente dal centro verso l'esterno. Lasciare asciugare completamente questo strato di vernice finale all'aria; Non pulirlo.
    4. Isolare l'area chirurgica preparata con teli chirurgici sterili.
  3. Identificare i punti di riferimento anatomici per l'incisione. Questi punti di riferimento formano un triangolo che comprende la colonna vertebrale (bordo superiore), la scapola (bordo sinistro) e il bordo inferiore del muscolo trapezio (bordo destro; Figura 1).
  4. Usando una lama numero 10, praticare un'incisione longitudinale di 2 pollici a circa 2 pollici lateralmente dalla colonna vertebrale.
  5. Dopo che l'epidermide è stata incisa, utilizzare un elettrocauterizzazione per avanzare attraverso il tessuto sottocutaneo e quindi dividere il muscolo trapezio. Prestare particolare attenzione a dividere tutti gli strati fasciali.
  6. Una volta che lo strato fasciale interno è stato diviso, utilizzare la dissezione smussata con l'indice e il medio per creare una tasca in questo strato. Verificare che la punta della scapola sia a portata di mano della punta delle dita. Dopo la dissezione, la punta della scapola sarà palpabile all'estensione della tasca (Figura 2).
  7. Verificare che il dispositivo di telemetria possa entrare nella tasca con una tensione minima sull'incisione cutanea. Estrarre il dispositivo dalla tasca.
  8. Mescolare la vancomicina (1 g) con 50 mL di soluzione fisiologica allo 0,9% e mettere circa 10 mL della miscela nella tasca per 1-2 minuti. Rimuovere la soluzione in eccesso con una garza.
  9. Utilizzare un angiocath da 14 Fr per posizionare i fili come mostrato nella Figura 2.
    1. Inserire l'angiocath, andando lateralmente verso la medialità, dall'esterno verso l'interno. Dirigere l'ago sotto il muscolo verso la tasca. Far avanzare l'ago fino a quando rimane visibile solo un terzo del suo corpo. Rimuovere l'ago e infilare l'elettrocatetere attraverso il catetere, passando dalla punta del catetere al mozzo del catetere.
    2. Lasciare esposti tra 1 e 2 pollici di piombo. Un elettrocatetere sufficientemente esposto impedisce che si perda nel tratto sottocutaneo durante il posizionamento di altri elettrocateteri. Rimuovere il catetere.
    3. Inserire una mina colorata (gialla, rossa, verde o blu), seguita immediatamente dalla corrispondente mina trasparente controlaterale sul lato opposto della tasca. Inserire ogni coppia insieme, una coppia alla volta, in modo che corrisponda alla loro disposizione sul dispositivo di telemetria ed evitare confusione durante il posizionamento. Le derivazioni colorate e trasparenti formano una coppia differenziale per ciascun canale ECG, consentendo l'acquisizione del segnale bipolare e riducendo il rumore elettrico. Ripetere questo processo in sequenza per tutte le coppie di derivazioni. Inserire per ultimo il cavo di messa a terra nero. Questo approccio garantisce un orientamento coerente dei conduttori e una trasmissione accurata del segnale (Figura 3).
    4. Una volta posizionati tutti i cavi, tirare i fili in modo che le punte dei cavi siano appena sotto la pelle. Assicurarsi che non siano visibili elettrocateteri a livello della pelle (Figura 3).
  10. Raccogli tutti i fili in un anello, usando la mano come guida, e legali in un fascio con seta pesante.
  11. Posizionare il dispositivo e il fascio di cavi nella tasca. Assicurarsi che il dispositivo sia posizionato in piano e orientato correttamente. Un lato del dispositivo è etichettato con l'istruzione: Questo lato è rivolto verso l'esterno.
  12. Posizionare il dispositivo all'interno della tasca in modo che il suo bordo laterale si trovi ad almeno 1-2 cm medialmente rispetto al bordo caudale palpabile della scapola. Prima di procedere, manipolare delicatamente l'arto anteriore sinistro del maiale attraverso il suo raggio di movimento per verificare che il dispositivo non urti o sfreghi in modo significativo contro la scapola.
  13. Assicurarsi che le letture del dispositivo vengano trasmesse al ricevitore e al computer (Figura 4).
    NOTA: La trasmissione riuscita è definita come una trasmissione che misura con precisione la frequenza cardiaca, valuta il ritmo e identifica i complessi QRS. Il segnale grezzo potrebbe non essere perfettamente isoelettrico o privo di artefatti.
  14. Garantire l'emostasi. Chiudere lo strato muscolare con 1-0 Vicryl. Applicare la miscela di vancomicina sopra lo strato muscolare. Lasciare 1-2 minuti per l'assorbimento.
  15. Chiudere lo strato sottocutaneo con 2-0 Vicryl. Pinzare l'incisione e applicare la colla per tessuti.

4. Assistenza post-operatoria

  1. Monitorare e registrare i segni vitali - frequenza cardiaca, frequenza respiratoria e temperatura ogni ora, a partire dal momento del ricovero in unità di terapia intensiva. Valutare continuamente il suino fino a quando non vengono soddisfatti i criteri di estubazione, tra cui lo sforzo respiratorio spontaneo mentre è sul ventilatore, la presenza di un riflesso masticatorio e la capacità di mantenere la decubito sternale. L'estubazione deve essere basata su questi indicatori clinici e supportata da misurazioni dei gas nel sangue arterioso.
  2. Continuare il monitoraggio orario dopo l'estubazione; Ridurre a ogni 4 ore una volta che il suino dimostra stabilità fisiologica. Assicurati che il maiale non venga mai lasciato incustodito durante il recupero. Un tecnico veterinario qualificato deve essere sempre presente durante il periodo di recupero.
  3. Alloggiare i suini individualmente in recinti adiacenti che consentano il contatto visivo ma non fisico con i conspecifici e non riportare il maiale nella stabulazione di gruppo fino a quando non si è completamente ripreso.
  4. Somministrare analgesia postoperatoria, che include buprenorfina (0,05-0,1 mg/kg IM o PO) ogni 6-12 ore o come indicato dal veterinario curante, e flunixina meglumina (1,1-2,2 mg/kg EV, IM o PO) somministrata ogni 6-8 ore secondo necessità.
  5. Somministrare la profilassi antimicrobica iniziando con Naxcel (ceftiofur; 3-5 mg/kg IM) una volta al giorno per 24 ore, a partire dal giorno dopo l'intervento chirurgico, seguito da Baytril (enrofloxacina; 2,5-5,0 mg/kg PO, BID) per un massimo di 14 giorni.
  6. Mantenere un'assistenza postoperatoria asettica applicando spray allo iodio sul sito dell'incisione ogni 8 ore fino alla completa guarigione della ferita e alla rimozione delle graffette al giorno 14 postoperatorio. Applicare un unguento antibiotico triplo sul sito dell'incisione secondo necessità.

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Risultati

I dati presentati nella Tabella 1 mostrano l'affidabilità e la sicurezza della tecnica chirurgica per l'impianto dorsale di dispositivi di telemetria nei suini. La trasmissione ECG è stata registrata con successo in tutti i 40 suini (100%), confermando che il posizionamento del dispositivo e la configurazione dell'elettrocatetere hanno consentito un'efficace acquisizione del segnale a lungo termine. L'assenza di eventi emorragici maggiori (0%; definito come ≥10 ml di perdita di sangue) indica la sicurezz...

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Discussione

Una procedura di impianto del dispositivo è descritta come un nuovo metodo telemetrico invasivo di monitoraggio ECG continuo. Questo metodo garantisce registrazioni affidabili negli esperimenti sugli animali. Sebbene il manuale utente del dispositivo EMKA4 descriva una procedura chirurgica per l'impianto del dispositivo nell'addome di animali di grossa taglia come cani e maiali, il posizionamento intra-addominale non è stato considerato desiderabile perché i suini...

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Dichiarazioni

Nessuno è stato dichiarato.

Ringraziamenti

Stephen N. Palmer, PhD, ELS, del Dipartimento di Pubblicazioni Scientifiche del Texas Heart Institute, ha contribuito alla redazione del manoscritto.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Siringa 1 ccVetoneV1 670097
Siringa 10 ccMedlineSYR110010
Siringa 12 ccVetoneV1 670065
Siringa 20 ccNiproJD+20L
20G agoMedlineSYR100205
Siringa 3 ccNiproJD+03L-NIJ
ACT cartucciaMedtronic402-03
AlcoolVetoneV1 500205
Circuito di anestesiaFisher & PaykelRT210
Angiocath 14 FrBD382269
Atropina solfatoVetoneV1 510221
Telo bariatricoMedlineDYNJP3105
Blade 10MedlineMDS15010
Blade 11MedlineMDS15011
BuprenorfinaPAR Pharmaceuticals3003408B
Copri telecameraAspen SurgicalLT-C02
Penna per cauterizzazioneMedlineESPB3000
Penna per cauterizzazione Scratch padMedlineDYNJ01208
Coflex Nastro da 2"Vetwrap1404BK
Protezione per cappuccio Curos3MCFF1-270
Elettrodi ECGMedline
Sistema digitale EMKA easyTEL+L-EEEETAEMKA
Tubo endotrachealeJorvetJ0615J
Flunixina megluminaMerck65707
Tappo di iniezioneICU MedicalC1000
Catetere introduttore 5FAbbott406101
Catetere introduttivo 6FAbbott
Set di estensione del catetere IV
2420-0007
Copertura luminosaMedlineDYNJLHS2
Naxcel (ceftiofur)Zoetis25434
Contatore di aghiMedlineDYNJNC20F
Ago per ingresso percutaneoCookG00272
Seta Permahand 2-0EthiconC012D
PlasmaLyteBaxter2B2544
Bastoncini di vernice povidone-iodioAplicareORF20025S
Trasduttore di monitoraggio della pressione 1x1Edwards LifesciencesPX260
Tubo di pressione 84"Edwards Lifesciences50P184
Soluzione salinaBaxter2F7124
CopriscarpeMedlineNON29858
Skin cucitriceCovidien8886803712
Tazza per campioniMedlineDYND30389
Spugna, 4"&volte; 4", SpugnaCovidien441002
, in gremboMedlineMDS241518
Cappello da chirurgoCardinalHealth4359
Guanti chirurgiciMedlineMSG9065
Camici chirurgiciMedlineDYNJP2001S
Mascherina chirurgicaDrizza6211580
TovagliaMedlineDYNJP2311
TelazolZoetis10004135
Adesivo tissutale3M1469SB
VancomicinaFresenius Kabi402254G
Vicryl 1EthiconJ480H
Vicryl 2-0EthiconJ869H
MDSM618305407845 Vetone MWI502017 Isoflurano Baxter 2C8612 Set di pompe IV SmartSite BD Alaris rilevabile ai raggi X

Riferimenti

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