フェレットの頭蓋大静脈静脈穿刺のトレーニングツールとしての三次元画像再構成ソフトウェアの使用

Summary

私たちは、3次元仮想解剖学再構築ソフトウェアツールが、実験動物医学の研修生にフェレット頭蓋大静脈静脈穿刺を教えるための有益な補助トレーニングを追加することを提案します。

Abstract

ジョージア大学獣医学部では、3次元(3D)仮想解剖学再構築ソフトウェアが獣医解剖学カリキュラムに組み込まれています。この教育プラットフォームにより、学生は死体の解剖や教科書のリソースを超えた学習機会にさらされます。この3D解剖学ツールは、実験動物要員の技術スキル、特にフェレットの頭蓋大静脈(CVC)静脈穿刺を教える際の有益な補助トレーニング支援として役立つことを提案します。CVCは、フェレットの大量の血液コレクションに適した場所の1つです。採血は全体的に比較的安全な技術ですが、この盲目的なアプローチのリスクには、静脈穿刺後に静脈を止める能力が限られていることや、周囲の構造物に偶発的な損傷があることが含まれます。このパイロットプロジェクトでは、5人の実験動物スタッフの研修生が、フェレットで頭蓋大静脈静脈穿刺を行うための口頭での指示と併せて、3D再構築されたフェレット胸部画像とビデオにさらされました。このアプローチの成功は、針と注射器の正しい角度、適切な位置に針を挿入し、その部位から血液を採取する研修生の能力に基づいて評価されました。研修生5名のうち、5名(100%)が針の垂直角を習得し、4名(80%)が針の水平角度を習得し、5名(100%)が煩腸を挿入の目印として正しく識別し、2名(40%)がこのアプローチを2回の試行で成功裏に採血しました。研修生は成功のための多くの重要な基準を達成することができたため、フェレットでのCVC採血に必要な主要な解剖学的ランドマークと空間認識を提供するのに成功したと結論付けます。フェレット静脈穿刺の範囲を超えて、3D再構成画像は、獣医学におけるさまざまな臨床スキルの外科的技術とアプローチを実証する上で潜在的な役割を果たします。

Introduction

私たちは、フェレットの3D再構築された頸椎および胸部の画像とビデオを標準的なトレーニング手順に追加することで、実験動物の担当者が関連する解剖学的構造を視覚化し、フェレットで頭蓋大静脈(CVC)静脈穿刺を行うために必要なポジショニングとランドマークを習得するのに役立つことを提案しました。そのために、フェレットを扱う実験動物スタッフ5名を対象に、日常的な研修を実施しました。このトレーニングでは、3D再構成画像の追加を試験的に行い、シリンジと針を垂直面と水平面に配置し、主要な解剖学的ランドマークを特定し、採血する分野でのトレーニング後のスタッフの成功を観察しました。研修生が少なすぎて、従来のトレーニングと3Dツールの追加を対比する定量的な比較試験を行うには、すべてのスタッフが3D画像とビデオを見ました。

静脈穿刺は、研究研究における採血および臨床獣医ケアの提供のための実験動物医学の主要な実践です。解剖学的な違い、技術的専門知識のレベル、採血の目的により、種を超えてさまざまな技術が使用されています。静脈穿刺は、特に瀉血専門医がその領域のアプローチや関連する解剖学的構造に精通していない場合、困難な場合があります。

成体のフェレットのCVCの直径は約3.0〜3.5mmです。それは心臓の頭蓋に位置する主要な血管であり、左右の鎖骨下静脈と外部頸静脈との合流によって形成されます。CVCは心臓の右心房に流れ込みます。この地域の他の重要な構造には、心臓、大動脈、頸動脈、食道、気管、迷走神経、横隔神経¹が含まれます。フェレットの比較的長い胸部は、CVCの最も頭蓋部分から心臓の基部までのかなりの距離のために、他の小さな哺乳類と比較してこの種のより安全なアプローチとなり、他の主要な構造に穴を開けるリスクを最小限に抑えます。そうは言っても、この技術は技術的に困難であり、頸動脈や気管などの隣接する胸腔内構造を穿刺するリスクをもたらす可能性があります(図1)²。CVCおよび外頸静脈は、フェレット^2,3の大量の血液(最大2 mL)の収集に適した部位です。定期的な健康診断や調査研究のための採取には、多くの場合、大量の血液が必要です。フェレットは、その気道が人間のそれに似ているため、インフルエンザや他の気道疾患の研究のためのトランスレーショナルモデルとして実験動物医学で一般的に使用されています^4,5。より限定的な採血の場所には、外側伏在静脈と頭側静脈^{が含まれます 2}.頭蓋大静脈が適切な静脈穿刺部位である他の一般的な実験動物種には、ラット、ハムスター、モルモット^{が含まれます3}。

ジョージア大学獣医学部(UGA CVM)では、獣医学部の1年生を教えるための小動物および大型動物の解剖学コースに、3次元(3D)画像再構成(Table of Materials)のソフトウェアを組み込んでいます。3Dバーチャル解剖学ソフトウェアは、コンピュータ断層撮影法(CT)および磁気共鳴画像法(MRI^)研究6から画像を再構築するために使用できます。UGA CVMの学生は、肉眼的死体解剖と併せて解剖学カリキュラムでこの技術にさらされています。このソフトウェアをコースに組み込む目的は、学生を画像診断にさらすことと、学生が死体解剖の範囲を超えて3D解剖学的構造と対話できるようにすることの2つです。この新しいリソースは、学生の学習体験を向上させ、解剖学的構造の関係を別の観点から視覚化する機会があるため、臨床スキルを習得するための準備を整えるのに役立ちます。このソフトウェアはもともと人間医学の教育のために設計され、3D仮想解剖学プラットフォームは、ユーザーが特定の学習目標に合わせて調整できる独自のアプローチで画像を探索できる包括的なモダリティを提供するため、人間の医学生にとって有益なリソースであることが示されています^7,8,9。

Protocol

この研究におけるフェレットの使用に関するプロトコルは、UGA Institutional Animal Care and Use Committeeによって承認されました。UGAの動物管理および使用プログラムは、NIH実験動物福祉局と動物福祉保証を取得しており、USDAに研究登録があり、AAALACインターナショナルによって完全に認定されています。

フェレットは、高密度フェレットの食事(材料の表)と自動水やり(水道水)への自由なアクセスを備えたオープンケージで指定された動物宿舎に収容されました。ライトは、自動化された12:12のライト:ダークサイクル、温度設定値68 +/- 4 ^°F、相対湿度30〜70%で維持されました。フェレットは他のフェレットと一緒に社会的に収容され、濃縮玩具が提供されました。

1. トレーニング用の3D再構成画像の取得

注:トレーニングに使用された3D再構築スキャンは、CTスキャンのために背側横臥に配置された、匿名化された麻酔をかけられた成人男性のフェレットのスキャンでした。スキャンはUGA Veterinary Teaching Hospitalのアーカイブから取得し、著者によってソフトウェアプログラムで再構築されました。

1. 3D再構築ソフトウェアプログラムを開き、コンピューターのマウスを使用して [ファイル ]、[ 開く ]の順にクリックし、ダブルクリックしてアップロードした目的のスキャンを選択します。
2. マウスを使用して、スキャンの任意の場所をクリックします。マウスボタンを押したままマウスを同時にドラッグしてスキャンを配置し、フェレットが背側に横たわるようにし、頭をコンピューター画面の上部に向け、尾を画面の下部に向けて配置します。必要に応じて繰り返して、特定の体の部分を操作します。
3. マウスを使用して、プログラムの[ 平面の追加 ]機能をクリックします。平面は赤い透明な長方形として表示されます。
4. マウスを使用して、[平面の追加] 機能に関連付けられている左矢印と右矢印をクリックし、平面位置のオプション間を移動します。平面が動物の腹側と平行になるまで矢印をクリックします。
5. マウスのスクロールホイールを使用して、 下から上にスクロール して、平面を腹側から背側(または表側から深部)に進めます。頭蓋大静脈血管の鮮明な画像が表示されるまで、マウスのスクロールホイールで平面を進めます。
6. 画像のスクリーンショットを撮り、目的の場所に保存します。これらの手順は、画面録画してビデオとして保存することもできます。この手順は、ユーザーが使用しているコンピューター ハードウェアによって異なります。

2. 静脈穿刺のトレーニング

注:トレーニングには5人のスタッフが含まれ、全員が参加に同意しました。フェレットの解剖学に関する知識のレベルが異なる5人のスタッフ全員に、静脈穿刺の試みの前に3D再構築された画像とビデオが示されました。3人は動物介護技術者で、2人は獣医技術者でした。参加者のうち3人は注射器と針の取り扱い経験があり、2人は経験がありませんでした。

1. 解剖学と採血手順に精通した経験豊富な実験動物獣医師または技術者からの解剖学の指導を取り入れて、5人の実験動物スタッフ研修生のグループに3D再構築された画像とビデオを見せます。研修生の知識のために、必要に応じて補足的な読み物を提供します。
2. 実習生からの質問にしっかりと耳を傾け、生きた動物の訓練の前に答えてください。
3. プロトコルのステップ3と4で、訓練生が初めて試みる前に技術がデモンストレーションされるため、手順を再度説明し、定期的に3D再構築画像を参照します。
   注:合計7匹のフェレットがトレーニングで使用されました。3人の研修生にそれぞれ1人のフェレットが割り当てられ、フェレットで1回の採血を試みました。他の2人の研修生には、それぞれ2つのフェレットが割り当てられました。1つは最初の採血の試みに使用され、もう1つは2回目の採血の試みに使用されました。

3. 静脈穿刺のポジショニング

1. CVCアプローチでは、覚醒状態、鎮静状態、または麻酔をかけたフェレットを使用します。
2. ブトルファノール0.1-0.3 mg / kg、ミダゾラム0.1-0.3 mg / kg、および必要な場合にのみケタミン1-3 mg / kgの筋肉内注射で動物を鎮静させます。.
3. 頭と首を伸ばして動物を背側に横たえます。
4. フェレットをしっかりと対称的に拘束して、針で血管に入る最良の機会を確保します。瀉血専門医がアプローチを行う間、動物を拘束するには、少なくとも1人の助手が必要です(図2)。拘束具は、肩甲骨の間で上向きに圧力をかけ、胸部入口と頭蓋胸部を瀉血医に向けて持ち上げることができます。

4. アプローチと採血

1. マヌブリウムの上の頭蓋胸部の皮膚をアルコールで消毒します。
2. 胸骨を触診します(図3)。
3. 動物の胸骨の右側にあるマヌブリウムと最初の肋骨の間の切り込みに針を挿入します。
4. 針を30〜45°傾け、反対側(左)の腰に向けます。切り欠きの部位に挿入し、吸引して採血します(図4)。
5. 彼らが静脈穿刺アプローチを試みる研修生を観察してください。針を垂直に傾け、針を水平に傾ける能力を習得した彼らの成功を記録します。マヌブリウムを挿入の目印として特定し、その部位から血液を採取します。試行が成功するたびに得られた血液の量を文書化します。
   注:鎮静の深さは、物理的および聴覚的刺激、眼瞼反射、および立ち直反射に対する反応に基づいていました。採血後、必要に応じて、フルマゼニル0.2 mg / kgを筋肉内投与して鎮静を逆転させました。.フェレットは処置後、コロニーに戻されました。
6. 5/8インチ、25Gの針と1mLまたは3mLの注射器を使用して、この技術で採血します。
   注:経験則として、動物の血液量の10%以下を1つのコレクションに収集する必要があります。フェレットの血液量は、総体重¹の5〜6%と推定されています。実験動物獣医師と経験豊富な実験動物獣医訓練技術者の両方が出席し、採血が適切に行われ、技術のトラブルシューティング(つまり、針の角度や方向、針挿入の深さ)が彼らの指示に従ってリアルタイムで行われました。

5. 成功の測定

1. 針と注射器の正しい角度を付け、適切な位置に針を挿入し、その部位から採血する研修生の能力を評価します。
2. 針の垂直角、針の水平角度、およびマヌブリウムの触診を正しく達成した研修生の数を記録します。
3. 採血に成功した研修生の数と、採血した血液の量を記録します。

Results

3D再構成されたフェレットCTのビデオと画像は、さまざまな平面でCVCに関連する解剖学的構造を描写し、頭蓋胸部の解剖学的レイアウトを包括的に理解します。 図1では、原腸、胸骨、肋骨、胸壁の筋肉、心臓、外頸静脈、鎖骨下静脈、CVCなどの関連構造が明確にラベル付けされています。針の挿入位置を 図 5 に示します。これらの画像は、CVCからの採血を試みる前の研修生の指導に使用されました。

研修は1日1時間にわたって行われました。研修生は、職務の割り当てとフェレットのCVCを使用した採血スキルの必要性に基づいて選択されました。5人の研修生による最初の採血の試みでは、5人全員(100%)が針の正しい垂直角度を示し、4人(80%)が針の水平角度の角度に成功しました。4人(80%)は、挿入部位を特定するためのアプローチ中に手糞を触診することに成功しました。1人(20%)は採血に成功しました(表1)。

Discussion

このパイロット研究は、日常的なトレーニング手順に3D画像とビデオを追加することで、将来的に使用できるかどうかを判断するために設計されました。この最初の試験は、将来の使用と研究が必要と思われる場合に、定性的に観察し、調査結果を報告するように設計されました。成功を決定する焦点は、フェレットのCVC採血技術に関連する解剖学のランドマークを、フェレットに精通しており、このスキルを必要とする可能性が高いジョブ割り当てのスタッフに教えることに基づいていました。実験動物医学の高度に規制された環境では、生きた動物を使ったトレーニングは、ベースラインの知識が習得されて初めて高度なスキルが教えられる教育的足場アプローチ¹⁰を使用することが多いため、完全にナイーブな研修生は、この現在のトレーニングイベントに倫理的に適切ではありませんでした。頭蓋大静脈採血は、CVCが肉眼で観察できないため、習得が難しいことが知られているため、瀉血医がどこを目指しているのか、なぜ目指しているのかを明確に心にイメージすることが最も重要です。研修生は、フェレットのCV...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
BodyViz	BodyViz、アイオワ州クライブ	N/A	使いやすい 3D 解剖学習プラットフォーム
LabDiet 5L14	ジョージア大学、アテネ、ジョージア州	N/A	フェレット ダイエット