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Articolo metodologico

Impianto chirurgico di un sistema wireless per il monitoraggio della pressione della vena porta in un modello ovino di Fontan cronico

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DOI:

10.3791/68936

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24 ottobre 2025

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1Center for Regenerative Medicine, Abigail Wexner Research Institute at Nationwide Children's Hospital, 2Department of Surgery, The Ohio State University Wexner Medical Center, 3Biomedical Sciences Graduate Program, The Ohio State University College of Medicine, 4Department of Pediatric Cardiology, Nationwide Children's Hospital, 5Department of Pediatric Surgery, Nationwide Children's Hospital

* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

Questo protocollo descrive la metodologia chirurgica per l'impianto di un dispositivo di telemetria wireless che coinvolge l'incannulamento della vena porta per il posizionamento di un catetere sensibile alla pressione per consentire la raccolta continua e a lungo termine delle pressioni della vena porta in un modello ovino di Fontan.

Abstract

La circolazione di Fontan è caratterizzata da flusso sanguigno polmonare non pulsatile e congestione venosa sistemica cronica, che è stata associata a diverse complicanze tardive, tra cui la malattia epatica associata a Fontan (FALD). I modelli animali cronici sono uno strumento prezioso per studiare la fisiopatologia alla base di tali processi patologici. Tuttavia, l'ottenimento di dati emodinamici da animali di grandi dimensioni che si muovono liberamente pone diverse sfide. L'uso di sistemi di telemetria impiantabili wireless può fornire un nuovo mezzo per acquisire misurazioni della pressione dalla circolazione epatica in tempo reale. Il seguente protocollo descrive la metodologia chirurgica per l'impianto di un dispositivo di telemetria wireless con incannulamento della vena porta in un modello ovino di Fontan, consentendo la raccolta continua e a lungo termine delle pressioni venose porta e facilitando le future indagini sui cambiamenti emodinamici associati alla malattia epatica cronica nei pazienti con Fontan.

Introduzione

Ventricolo singolo è un termine ampio che comprende varie malformazioni cardiache che provocano la perdita anatomica o funzionale di una cavità ventricolare. Questi difetti congeniti rappresentano alcuni dei problemi cardiaci più complessi, che spesso richiedono più interventi chirurgici per la palliazione. La procedura di Fontan è una scelta comune per l'intervento e tipicamente l'operazione culminante in una serie di interventi chirurgici a tappe 1,2,3. Lo sviluppo di questa procedura ha portato a miglioramenti significativi nell'aspettativa di vita4. Ad esempio, l'80-90% dei pazienti sottoposti a palliazione di Fontan ora sopravvive fino all'età adulta 5,6. Di conseguenza, c'è stato un aumento del tasso di utilizzo tardivo dell'ospedale da parte di pazienti con fisiologia del ventricolo singolo 7,8.

Nonostante i benefici della procedura di Fontan per la sopravvivenza globale, la circolazione risultante, caratterizzata da flusso sanguigno polmonare non pulsatile e congestione venosa sistemica cronica, è associata a una significativa morbilità a lungo termine 9,10,11,12,13. La malattia epatica associata a Fontan (FALD), derivante dall'epatopatia congestizia, è uno dei disturbi sistemici più comunemente descritti che si verificano dopo l'operazione, colpendo circa un terzo dei pazienti durante il follow-up a lungo termine 13,14,15,16. Lo sviluppo della cirrosi cardiaca può richiedere un eventuale trapianto di fegato in un sottogruppo di pazienti17. È stato anche associato ad un aumento del rischio di carcinoma epatocellulare18,19. La FALD è quindi un'importante area di studio tra i ricercatori che si sforzano di migliorare gli esiti dei pazienti con Fontan.

A tal fine, i modelli animali di Fontan sono uno strumento prezioso per studiare i cambiamenti fisiologici a lungo termine alla base di tali complicanze20,21. Tuttavia, la raccolta di dati emodinamici a lungo termine rappresenta una sfida significativa per gli animali di grandi dimensioni che si muovono liberamente. Le tecniche invasive basate su catetere sono limitate dalla loro natura transitoria e dai rischi procedurali associati. Inoltre, nella nostra esperienza, abbiamo scoperto che l'accesso al sistema venoso portale può essere particolarmente difficile da ottenere quando si naviga attraverso la vascolarizzazione ricostruita della circolazione di Fontan. In alternativa, la risonanza magnetica a contrasto di fase (MRI) quadridimensionale è stata utilizzata come mezzo non invasivo per valutare l'emodinamica all'interno del fegato22. Tuttavia, questo processo è costoso e richiede sedazione se utilizzato su modelli animali. Inoltre, la risonanza magnetica non è in grado di fornire informazioni sulla pressione intravascolare. Tali problemi nella valutazione postoperatoria di modelli animali cronici di Fontan richiedono lo sviluppo di un nuovo approccio alla raccolta dei dati.

In questo articolo, descriviamo la metodologia per il successo dell'impianto e l'uso di un sistema di telemetria wireless per monitorare le pressioni della vena porta in un modello ovino di Fontan. Questa tecnica fornisce un mezzo economico e facilmente accessibile per ottenere dati emodinamici a lungo termine dalla circolazione venosa porta. L'applicazione di questa tecnologia in modelli preclinici può essere utile per studiare la fisiopatologia epatica di Fontan e identificare nuove strategie terapeutiche volte al trattamento o alla prevenzione della FALD.

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Protocollo

Questo protocollo sperimentale è stato approvato dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali dell'Istituto di ricerca Abigail Wexner del Nationwide Children's Hospital (AR20-00121). Tutte le procedure hanno aderito alle linee guida delineate nella Guida per l'uso e la cura degli animali da laboratorio del National Institute of Health. Questa ricerca ha seguito le linee guida Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments. Le pecore del Dorset di età compresa tra 3 e 13 mesi e con un peso compreso tra 24,5 e 40,5 kg sono state alloggiate in un ambiente privo di agenti patogeni almeno una settimana prima dell'intervento chirurgico, momento in cui sono state sottoposte a valutazione veterinaria per l'autorizzazione chirurgica. L'attrezzatura e i reagenti utilizzati nello studio sono elencati nella Tabella dei materiali.

1. Anestesia e set-up preoperatorio

  1. Preparare gli animali per l'intervento chirurgico come descritto in precedenza23.
  2. Somministrare la sedazione iniettando una combinazione di ketamina (4 mg/kg) e diazepam (0,5 mg/kg) attraverso la vena giugulare interna (IJ).
  3. Introdurre un tubo endotracheale a lume singolo da 8-9 mm nella trachea per mantenere le vie aeree e far avanzare un sondino orogastrico per facilitare la decompressione dello stomaco e del rumine.
  4. Stabilire l'accesso venoso utilizzando un catetere a lume singolo da 16-18 G posizionato nell'IJ destro o nella vena safena laterale per consentire l'erogazione continua di fluidi, l'infusione a velocità continua (CRI) di propofol e la somministrazione di farmaci secondo necessità.
  5. Posizionare una linea arteriosa di 22-24 G nell'arteria auricolare per consentire il monitoraggio continuo della pressione arteriosa.
  6. Durante tutta la procedura, l'anestesia deve essere sostenuta utilizzando isoflurano per via inalatoria a concentrazioni dell'1-3% in ossigeno al 100% e/o propofol a 20-45 mg/kg/h.
  7. Fornire la profilassi antibiotica somministrando cefazolina alla dose di 25 mg/kg circa 30 minuti prima dell'incisione chirurgica, con dosi ripetute ogni 8 ore intraoperatorie secondo necessità.
  8. Posizionare le pecore in posizione di decubito laterale sinistro sul tavolo operatorio.
  9. Radere le pecore in un ampio perimetro dalla coscia alla gabbia toracica inferiore in direzione cefalo-caudale e dalla colonna vertebrale al centro dell'addome appena sopra il letto in direzione dorso-ventrale (Figura 1A).
  10. Preparare il dispositivo di telemetria come descritto in precedenza23. Azzerare il dispositivo alla pressione atmosferica su una superficie piana mentre si trova nella sua confezione originale prima dell'impianto.

2. Esposizione della vena porta

  1. Praticare un'incisione sottocostale di circa 20 cm, 3 cm caudale alla gabbia toracica inferiore destra.
  2. Utilizzare l'elettrocauterizzazione per dividere i muscoli obliquo esterno, obliquo interno e trasverso dell'addome.
  3. Sollevare e incidere bruscamente il peritoneo con le forbici per entrare nell'addome, facendo attenzione a non provocare un'enterotomia.
  4. Ritrarre il cefalo epatico e il rumine, lo stomaco, l'intestino tenue e il colon nelle direzioni mediale e caudale per rivelare la triade portale all'interno del legamento epatoduodenale.
  5. Spesso è possibile identificare un linfonodo situato sulla vena porta. Legare i vasi linfatici sopra e sotto questo nodo e asportare il nodo (Figura 1B).
  6. Utilizzando una combinazione di dissezione smussata e tagliente, continuare a sezionare intorno alla vena porta verso il cefalo epatico e il pancreas caudalmente per creare spazio per il posizionamento di un morsetto laterale vascolare.

3. Creazione della tasca del dispositivo

  1. Creare una tasca sottocutanea per il posizionamento del corpo del dispositivo di telemetria praticando un'incisione trasversale separata di 6 cm attraverso la pelle sul lato destro dell'addome inferiore, a circa 15-20 cm caudale e parallela all'incisione sottocostale.
  2. Separare accuratamente il grasso sottocutaneo e il tessuto connettivo per formare una tasca di 6 × 4 cm sopra il muscolo obliquo esterno, impiegando sia l'elettrocauterizzazione che la dissezione contundente.
  3. Inserire il dispositivo di telemetria nella tasca sottocutanea e fissarlo in posizione utilizzando una sutura di seta 2-0.
  4. Formare un tunnel sottocutaneo che si estende dalla tasca del dispositivo all'incisione sottocostale e far passare il catetere a pressione corrispondente al canale della pressione sanguigna (BP) attraverso questo percorso.
  5. Posizionare le derivazioni ECG inutilizzate e il catetere a pressione dell'impianto telemetrico all'interno della tasca sottocutanea accanto al corpo del dispositivo (Figura 1C).

4. Incannulamento della vena porta

  1. Tornando al sito chirurgico principale, posizionare un punto di sutura con sutura in polipropilene 6-0 sulla superficie della vena porta nel sito di incannulamento e fissare la sutura con un laccio emostatico di plastica.
  2. Riempire la punta in gel del catetere a pressione con gel non comprimibile ad alta viscosità per prevenire la coagulazione all'interno della punta, assicurandosi che non vi siano bolle d'aria.
  3. Somministrare una dose di eparina per via endovenosa (100 unità/kg) 3 minuti prima del clampaggio vascolare e dell'incannulamento.
  4. Applicare un morsetto laterale vascolare lungo l'asse longitudinale della vena porta che circonda la sutura del cordoncino.
  5. Usando una lama di bisturi #11, fai un'incisione precisa nel recipiente al centro del punto del cordino della borsa, quindi allarga delicatamente l'apertura con la punta di un emostatico curvo.
  6. Inserire il catetere sensibile alla pressione nella vena porta, quindi serrare il laccio emostatico e rimuovere il morsetto laterale.
  7. Far avanzare il catetere di circa 3 cm verso il fegato, quindi stringere e legare la sutura del cordone della borsa.
  8. In una posizione separata lungo la vena porta, posiziona un altro punto del cordoncino usando polipropilene 6-0.
  9. Inserire un ago per anetere da 18 G al centro di questa sutura a cordino e collegarlo a un trasduttore della linea arteriosa per ottenere pressioni dirette della vena porta.
  10. Ricalibrare il dispositivo di telemetria inserendo la differenza nelle pressioni della vena porta ottenuta dall'ago dell'angiocatetore e dal catetere del dispositivo come valore di offset nel programma software di telemetria.
  11. Rimuovere l'ago e legare la sutura del cordino della borsa.
  12. Applicare alcune gocce di colla cutanea nel sito di inserimento del catetere del dispositivo per assicurarsi che rimanga stabile all'interno della vena porta.

5. Chiusura e fine del procedimento

  1. Riapprossimare il muscolo della parete addominale e la fascia utilizzando una sutura riassorbibile 0-0 con il catetere sensibile alla pressione che esce dall'addome attraverso l'incisione.
  2. Somministrare iniezioni intramuscolari di sospensione liposomica di bupivacaina (5,3 mg/kg) per il controllo del dolore postoperatorio.
  3. Chiudere la pelle in entrambe le incisioni con suture dermiche e sottocuticolari profonde utilizzando rispettivamente suture riassorbibili 3-0 e 4-0.
  4. Svezzare l'animale dalla sedazione e riprendersi come descritto in precedenza23.

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Risultati

Esiti chirurgici
Un totale di 6 pecore sono state sottoposte a impianto di un dispositivo di telemetria wireless con incannulamento della vena porta (Tabella 1). Nessun animale ha avuto complicanze postoperatorie importanti associate all'impianto del dispositivo. Tutte e 6 le pecore sono state sottoposte a una procedura di Fontan in un'unica fase, che ha comportato la connessione cavopolmonare totale con distacco sia della SVC che della vena cava inferiore (IVC) dall'atrio destro, l'a...

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Discussione

Abbiamo sviluppato un nuovo metodo chirurgico per l'impianto di un dispositivo di telemetria wireless per facilitare la raccolta continua e a lungo termine delle pressioni della vena porta in un modello ovino di Fontan cronico. Il dispositivo è stato impiantato con successo in sei pecore senza complicazioni importanti. I dati raccolti con questa tecnica possono informare la ricerca futura che studia l'associazione tra i cambiamenti emodinamici localizzati all'interno della circolazione e...

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Dichiarazioni

Gli autori non hanno conflitti di interesse da rivelare.

Ringraziamenti

Estendiamo il nostro apprezzamento al personale veterinario dedicato presso l'Animal Research Core. Desideriamo anche esprimere la nostra gratitudine a Mary Walker, DVM, MS per la sua inestimabile esperienza e la sua cura vigile durante lo studio. Questo progetto è stato finanziato da Additional Ventures Cures Collaborative (Palo Alto, CA), The Brett Boyer Foundation (Laguna Beach, CA) e American Heart Association (Oakland, CA).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Soluzione di cloruro di sodio allo 0,9%Società sanitaria BaxterFarmaciaRianimazione intraoperatoria con fluidi e risciacquo delle ferite
Catetere endovenoso da 16 GBD382259Per la somministrazione di liquidi e farmaci e la conferma della pressione della vena porta
Catetere intravascolare 22 GBD381423Per arterioso  monitoraggio della pressione sanguigna 
70% di alcol isopropilicoAspen Vet11795782Soluzione detergente topica
Cartuccia ACTAbbot Diagnostics03P86-25Tempo di coagulazione attivato
Pinza per asciugamani BackhausMedlineMDS1411111Per fissare un telo sterile 
BanaminaHospira PharmaceuticalsFarmaciaControllo del dolore postoperatorio: concentrazione 50 mg/mL, dose 2,2 mg/kg
Bracciale per la pressione sanguignaRoyal Philips9.89803E+11Monitoraggio non invasivo della pressione arteriosa
Bupivacaina cloridratoHospira PharmaceuticalsFarmaciaAnestetico locale: concentrazione 2,5 mg/mL, dose 2,5 mg/kg
BuprenorfinaHospira PharmaceuticalsFarmaciaControllo del dolore postoperatorio: concentrazione 0,3 mg/mL, dose 0,03 mg/kg
Porta aghi CastroviejoMedlineMDS0750386Porta aghi durante la sutura dei vasi sanguigni
Tampone per la pulizia della cauteritàSalute Cardinale300-2SSPer pulire la punta della matita cauteristica
Matita cautericaMedlineESRK3002LPer la dissezione mediante elettrocauterizzazione
CefazolinaHospira PharmaceuticalsFarmaciaProfilassi antibiotica
CetacainaCetilite220Spray anestetico topico per intubazione
CloraprepBD930825Antisettico topico
Pinze atraumatiche DebakeyMedlineMDS1130630FPer la manipolazione di tessuti
Debakey Satinsky morsetto vascolareMedlineMDS1438413Per isolare il punto di accesso nella vena porta
DiazepamHospira PharmaceuticalsFarmaciaSedativo: concentrazione 5 mg/mL, dose 0,5 mg/kg
Derivazioni ECG3M2570Monitoraggio ECG
Tubo endotracheale, misura 8-9Covidien86452, 86114 o 86454Per proteggere le vie aeree
Pinza emostatica di HartmannMedlineMDS1221109Per bloccare i vasi sanguigni e trattenere piccole suture
EparinaHospira PharmaceuticalsFarmaciaAnticoagulante: 1.000 unità USP/mL
IsofluranoSocietà sanitaria BaxterFarmaciaAnestetico: dose 1-3%
Pinza di Kantrowitz (angolo retto)MedlineMDS1243528Per la dissezione smussata intorno alla vena porta
KetaminaHospira PharmaceuticalsFarmaciaSedativo: concentrazione 100 mg/mL, dose 4mg/kg
Telo per laparotomiaMedlineDYNJP3008Telo sterile
Gelatina lubrificanteMedlineMDS0322273ZLubrificante per tubi endotracheali
Porta aghi Mayo HegarMedlineMDS2418420FPorta aghi durante la sutura dei tessuti molli
Forbici MayoMedlineMDS0816121Per tagliare la sutura
Forbici curve MetzenbaumMedlineMDS3223226Per una dissezione acuta
Aghi e siringheSalute Cardinale309604Per somministrazione endovenosa e sottocutanea di farmaci 
OptixcareAventixOPX-4252Lubrificante corneale
Tubo orogastricoLaboratorio Jorgensen, Inc.J0348RPer la decompressione dello stomaco e del rumine
Sutura in seta Perma-HandEthiconC016DPer la legatura dei vasi sanguigni e il fissaggio sottocutaneo del dispositivo di telemetria
PhysioTel Dispositivo di telemetria wireless digitaleScienze dei dati internazionaliModello L21Impianto di dispositivi di telemetria wireless
Forare le micropinzeMedlineMDG384908Manipolazione di aghi piccoli 
Laccio emostatico in plastica e trappola per suturaMedtronic 79013Per facilitare l'emostasi durante l'incannulamento dei vasi
Sacca a pressioneCarefusion64-10029Per il monitoraggio della pressione arteriosa
Kit trasduttore di pressioneEdwards Scienze della vitaVSYPX12NPer arterioso  monitoraggio della pressione arteriosa
Sutura Prolene 6-0Ethicon8307HPunto cordino per borsa per incannulamento dei vasi
PropofolFresenius KabiFarmaciaAnestetico: concentrazione 10 mg/mL, dose 20-45 mg/kg/ora
Clip linguale per pulsossimetroNellcorPO736Per pulsossimetria
Lama bisturi #10MedlineMDS15310Per incisioni cutanee
Lama bisturi #11MedlineCISION11CSPer l'incisione nella vena porta
Pinze per tonsille di SchnidtMedlineMDS5018719Per la dissezione smussata attraverso il tessuto sottocutaneo
Barella SoftCarryQuattro bandiere sul pioppo tremuloSSTR-4Per il trasporto di animali
Ciotola sterileIndustrie LSL5232Per mantenere la soluzione salina
Spugna di garza sterile in cotone rilevabile ai raggi XMedlineNON21430LFAssorbimento dei liquidi
Asciugamano sterile monouso ORMedlineMDT2168201Telo sterile
Adesivo topico per la pelleEthiconDHVM12Per fissare il catetere del dispositivo di telemetria in posizione nel sito di inserimento nella vena porta
Porta a TMedlineDYNDTN0001Connettore per tubo per catetere endovenoso
Sacca per drenaggio urinarioCovidien3512Si collega al sondino orogastrico per raccogliere i fluidi gastrici
Trocar veterinario con stilettoBraintree Scientifico, Inc.TRO-STY 7B-12Per guidare il catetere del dispositivo di telemetria attraverso il tessuto sottocutaneo
Sutura Vicryl 0EthiconJ346HChiusura della fascia della parete addominale
Sutura Vicryl 2-0EthiconVCPB269HChiusura dei tessuti molli sottocutanei
Sutura Vicryl 3-0EthiconVCPB416HChiusura dello strato dermico profondo
Sutura Vicryl 4-0EthiconJ494HChiusura dello strato sottocuticolare
Coperta riscaldanteLaboratorio Jorgensen, Inc.J1034BPer mantenere la temperatura corporea dell'animale
Aspirazione della punta del bulbo YankauerMedlineDYND50138Gestione dei rifiuti sterili

Riferimenti

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