このプロトコルは、心拍数、動脈血圧、下大静脈圧と上大静脈圧、心拍リズムなどの血行動態データの継続的かつ長期的な収集を可能にするために、大型動物の無線テレメトリデバイスを埋め込むための外科的方法論を説明しています。
このプロトコルは、心拍数、動脈血圧、下大静脈圧と上大静脈圧、心拍リズムなどの血行動態データの継続的かつ長期的な収集を可能にするために、大型動物の無線テレメトリデバイスを埋め込むための外科的方法論を説明しています。
フォンタン法は、単心室患者の平均余命を劇的に改善しますが、結果として生じる循環が慢性的な中心静脈圧の上昇と心拍出量の減少の結果として、長期的に重大な疾患負担を引き起こすことはよく認識されています。慢性フォンタン動物モデルは、この手術に関連する後期の生理学的転帰を研究するための貴重な資産であり、フォンタンの失敗を軽減するために設計された将来のデバイスの評価に必要なツールです。しかし、慢性フォンタンモデルの作成に向けたこれまでの試みは、生存率の低さによって妨げられてきた。さらに、効果的な血行動態データ収集は、自由に動く動物にとって大きな課題となります。この目的のために、ワイヤレス埋め込み型テレメトリシステムの使用は、心血管データのリアルタイムおよび長期モニタリングのための新しいソリューションを提供します。このプロトコルは、フォンタン生存ヒツジモデルにワイヤレステレメトリデバイスを外科的に移植するための方法論を説明し、心拍数、動脈血圧、および下大静脈(IVC)および上大静脈(SVC)の局所圧力を含むいくつかの血行動態パラメータの連続的かつ継続的な記録を容易にします。テレメトリー デバイスには、頸動脈と内頸静脈、または大腿動脈と静脈のいずれかのカニューレ挿入が埋め込まれ、圧力感知カテーテルがそれぞれ上行大動脈と SVC または腹部大動脈と IVC に留置されました。無線テレメトリーシステムの使用により、1段階のフォンタン手術後の術後綿密なモニタリングが可能になり、動物福祉と生存率の向上に貢献しました。
1971年のフォンタン法の開発により、単心室1の患者の転帰が大幅に改善されました。この手術の目的は、全身性静脈と肺静脈の心臓への戻りを分離し、それによって全身性酸素化を増加させ、全身性心室への体積負荷を軽減することです。導入以来、外科的アプローチには多くの変更が加えられてきました。現在、右心臓の完全なバイパスは、ほとんどの場合、段階的な再建によって達成されます2,3。通常、最初の段階は生後1週間に行われます4。その後、患者は、上大静脈 (SVC) から肺動脈 (PA) 5 に血流をリダイレクトするために、Glenn 手順または hemi-Fontan のいずれかで構成される第 2 段階を受けます。これに続いて、下大静脈 (IVC) と PA6 との間に心臓外導管または側方トンネルを作成するフォンタン手順が続きます。フォンタン手術の歴史を通じてなされたような外科的進歩は、動物モデル7の使用なしには達成できなかったであろう。
フォンタン法は単心室患者の平均余命を劇的に改善しますが、肺下ポンプなしで機能する結果として生じる循環は、慢性的な中心静脈圧(CVP)の上昇と心拍出量の減少の結果として、長期的に大きな疾患負担を引き起こすことがよく認識されています8,9,10,11,12 .慢性フォンタン動物モデルは、この手術に関連する後期の生理学的結果を研究するための貴重な資産です13。CVP、心拍数、その他のバイタルサインなどの心血管パラメータの積極的なデータ収集は、術後の血行動態の変化を捉えるために不可欠です 病態生理学の包括的な評価。さらに、動物モデルは、フォンタン循環の血行動態の欠点を緩和するように設計された新しい心室補助装置の能力をテストするために必要なツールです in vivo14,15,16,17,18,19。
しかし、効果的なデータ収集には大きな課題があります。侵襲的なカテーテルベースの技術は、その一時的な性質、関連する処置上のリスク、および長期間にわたって動物の状態を監視できないことによって制限されます。さらに、大型動物のフォンタンモデルを作成する以前の試みは、おそらく正常な心臓がフォンタン循環の急激な確立に適応できなかったため、生存率の低下によって妨げられてきました7,20。この目的のために、無線テレメトリーシステムの使用は、自由に動く動物21,22の心血管データのリアルタイムかつ長期的な収集のための新しい解決策を提供する。また、これらの機器は、術後の詳細なモニタリングを可能にし、動物福祉と生存率の向上につながる可能性があります。
ここでは、慢性フォンタンヒツジモデルにおける無線テレメトリーシステム23 の移植と使用を成功させるための方法論を説明する。この手法は、継続的な血行動態データ収集の堅牢で信頼性の高い手段を提供し、静脈圧やその他の主要な生理学的パラメータの研究を可能にしました。この技術を前臨床モデルに実装することは、フォンタンの生理学の理解を深め、フォンタンの患者の長期的な転帰を改善することを目的とした新しい治療戦略を開発するために重要です。
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この実験プロトコルは、全国小児病院アビゲイル・ウェクスナー研究所(AR20-00121)の施設動物管理および使用委員会によって承認されました。すべての手順は、国立衛生研究所の実験動物の使用とケアに関するガイドに概説されているガイドラインに準拠しています。この研究は、Animal Research: Reporting of In Vivo Experimentsガイドラインに従ったものです。体重範囲が23〜38 kg、年齢が2〜12か月のドーセット羊は、手術前の少なくとも1週間、食物と水に無料でアクセスできる特定の病原体のない環境で飼育されました。この試験で使用された機器と試薬は、 材料表に記載されています。
1.動物の調理
2. テレメトリー デバイスの準備
3.方法1:大腿動脈と静脈カニューレ挿入
4.方法2:頸動脈と内頸静脈カニューレ挿入
5. リカバリー
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手術結果
合計 13 頭のヒツジが、右心房からの SVC と IVC の両方の剥離を伴う全大肺接続、SVC から PA への直接端間吻合、および IVC と PA の間の心臓外導管の配置を含む単段階のフォンタン手術を受けました。羊は平均年齢13.3ヶ月±7.6ヶ月でこの手順を受けました。これらのうち、3頭のヒツジは、腹部大動脈とIVCに圧力感知カテーテルを配置するワイヤレステレメトリーデバイスの埋め込みを受けました。2頭のヒツジは、上行大動脈とSVCに圧力感知カテーテルを配置してテレメトリーデバイスの埋め込みを受けました。また、8頭のヒツジにはテレメトリーデバイスが埋め込まれていませんでした。テレメトリーデバイスの移植後に術後の主要な合併症を経験した動物はいませんでした。テレメトリーデバイスを持たない8頭のヒツジのうち7頭(87.5%)は、フォンタン手術後30日以内に死亡しましたが、テレメトリーデバイスを使用した5頭のうち1頭(20.0%)だけがこの術後の期間中に死亡しました(表1)。
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私たちは、無線テレメトリーデバイスをヒツジモデルに埋め込むための2つの外科的方法を開発しました。このデバイスは5頭のヒツジに移植され、心拍数、動脈血圧、腹部IVCおよび胸部SVCからの局所静脈圧など、いくつかの心血管パラメータの継続的かつ長期的なモニタリングと記録を達成しました。すべての羊は、大きな合併症なしにデバイス埋め込み手術を生き延び、1か月後に1段階のフォンタン手術を受けました。
2019年、Van Puyveldeらは、フォンタン不全の慢性過程を研究するための最初のフォンタンヒツジ生存モデルの作成を報告しました13。しかし、動物の3分の2は、最終的に術後20週目を超えて生存しませんでした。特に、正常な心臓を持つ動物では、急性フォンタン循環を確立することは非常に困難です。これは、おそらく、彼らがこの特定の生理学的状態に対して単心室の心臓よりも適応していないためです。したがって、テレメトリーデバイスの埋め込みの有用性は2つあります。第一に、術後の期間にバイタルを...
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このプロジェクトは、カリフォルニア州パロアルトのAdditional Ventures Cures Collaborativeから資金提供を受けました。
動物研究コアの献身的な獣医師スタッフに感謝しています。また、Mary Walker (DVM, MS) の貴重な専門知識と研究全体にわたる細心の注意を払っていただいたことにも感謝の意を表したいと思います。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 0.9%塩化ナトリウム溶液 | バクスター・ヘルスケア・コーポレーション | 薬学 | 術中の液体蘇生および創傷洗浄 |
| 16G静脈内カテーテル | BD | 382259 | 点滴および薬物投与のために |
| 22 G血管内カテーテル | BD | 381423 | 動脈に関しては、血圧モニタリング |
| 70%イソプロピルアルコール | アスペン・ベテッド | 11795782 | 局所洗浄液 |
| ACTカートリッジ | アボット・ダイアグノスティクス | 03P86-25 | 活性凝固時間 |
| バックハウスタオルクランプ | メドライン | MDS1411111 | 無菌ドレープを取り付けるために、 |
| バナミネ | ホスピラ・ファーマシューティカルズ | 薬学 | 術後の痛みのコントロール:濃度50mg/mL、用量2.2mg/kg |
| 血圧計 | ロイヤル・フィリップス | 9.89803E+11 | 非侵襲的血圧モニタリング |
| 塩酸ブピバカイン | ホスピラ・ファーマシューティカルズ | 薬学 | 局所麻酔:濃度2.5 mg/mL、投与量 2.5 mg/kg |
| ブプレノルフィン | ホスピラ・ファーマシューティカルズ | 薬学 | 術後の痛み管理:濃度0.3 mg/mL、投与量0.03 mg/kg |
| カストロビエホーの針ホルダー | メドライン | MDS0750386 | 血管縫合時の針ホルダー |
| 焼灼クリーナーパッド | カーディナル・ヘルス | 300-2SS | 焼灼鉛筆の先端をきれいにするために |
| 焼灼鉛筆 | メドライン | ESRK3002L | 電気焼灼による解剖 |
| セファゾリン | ホスピラ・ファーマシューティカルズ | 薬学 | 抗生物質の予防 |
| セタカイン | セチルライト | 220 | 挿管用の局所麻酔スプレー |
| クロラプレップ | BD | 930825 | 局所消毒薬 |
| デバキー無外傷鉗子 | メドライン | MDS1130630F | 組織取り扱いのために |
| ジアゼパム | ホスピラ・ファーマシューティカルズ | 薬学 | 鎮静剤:濃度5 mg/mL、用量 0.5 mg/kg |
| 心電図リード | 3歳 | 2570 | 心電図モニタリング |
| 気管内チューブ、サイズ8〜9 | コロビディエン | 86452、86114、または86454 | 気道を確保するため |
| ハートマン止血鉗子 | メドライン | MDS1221109 | 血管を挟み、小さな縫合糸を保持するために |
| ヘパリン | ホスピラ・ファーマシューティカルズ | 薬学 | 抗凝固剤:1,000 USP単位/mL |
| 圧力トランスデューサーキット | エドワーズ・ライフサイエンス | VSYPX12N | 動脈に関しては、血圧モニタリング |
| パルスオキシメーターの舌クリップ | ネルコア | PO736 | パルスオキシメトリーのために |
| イソフルラン | バクスター・ヘルスケア・コーポレーション | 薬学 | 麻酔:用量1〜3% |
| カントロヴィッツ・ピンセット(直角) | メドライン | MDS1243528 | 血管周辺の鈍的解離のために |
| ケタミン | ホスピラ・ファーマシューティカルズ | 薬学 | 鎮静剤:濃度100 mg/mL、用量4 mg/kg |
| 開腹手術 | メドライン | DYNJP3008 | 無菌ドレープ |
| 潤滑ゼリー | メドライン | MDS0322273Z | 気管内チューブ潤滑剤 |
| メイヨー・ヘガー針ホルダー | メドライン | MDS2418420F | 軟部組織縫合時の針ホルダー |
| メイヨーハサミ | メドライン | MDS0816121 | 縫合を切るために |
| メッツェンバウム湾曲ハサミ | メドライン | MDS3223226 | 鋭い解剖のために |
| 針と注射器 | カーディナル・ヘルス | 309604 | 静脈内および皮下投与のためのものおよび注記; |
| オプティクスケア | アヴェンティクス | OPX-4252 | 角膜潤滑剤 |
| パーマハンドシルク縫合 | エティコン | C016D | 血管結紮およびテレメトリー装置の皮下接続 |
| PhysioTelデジタルワイヤレステレメトリーデバイス | データサイエンス・インターナショナル | L21モデル | ワイヤレステレメトリー装置インプラント |
| ピアスマイクロ鉗子 | メドライン | MDG384908 | 小さな針の取り扱い |
| プラスチック止血帯と縫合スネア | メドトロニック | 79013 | 血管カニュレーション時の止血を促進するため |
| 圧力バッグ | ケアフュージョン | 64-10029 | 動脈血圧モニタリング用 |
| プロリーン6-0縫合糸 | エティコン | 8307H | 容器カニュレーション用のパースストリングステッチ |
| プロポフォール | フレゼニウス・カビ | 薬学 | 麻酔薬:濃度10 mg/mL、投与量 20-45 mg/kg/h |
| メス#10ブレード | メドライン | MDS15310 | 皮膚切開のために |
| スカルペル#11の刃 | メドライン | CISION11CS | 血管の切開のために |
| シュニット扁桃ピンセット | メドライン | MDS5018719 | 皮下組織を通じた鈍的解離の場合 |
| ソフトキャリーストレッチャー | アスペンに四つの旗が | SSTR-4 | 動物輸送用 |
| 滅菌使い捨て手術室タオル | メドライン | MDT2168201 | 無菌ドレープ |
| 無菌ボウル | LSLインダストリーズ | 5232 | 生理食塩水を保持するために |
| 滅菌綿X線検出可能なガーゼスポンジ | メドライン | NON21430LF | 液体の吸収 |
| 口胃管 | ヨルゲンセン研究所株式会社 | J0348R | 胃とルーメンの減圧のために |
| Tポート | メドライン | DYNDTN0001 | 静脈内カテーテルチューブコネクター |
| 尿排出バッグ | コロビディエン | 3512 | 胃管に接続して胃液を採取します |
| スティック付き獣医用トロカー | ブレイントリー・サイエンティフィック社 | トロ・スティ7B-12 | テレメトリーワイヤーを皮下組織内に誘導すること |
| ビクリル2-0縫合 | エティコン | VCPB269H | 皮下軟部組織の閉鎖 |
| ビクリル3-0縫合糸 | エティコン | VCPB416H | 深層真皮層の閉鎖 |
| Vicryl 4-0縫合 | エティコン | J494H | 皮下層の近接部 |
| 暖かい毛布 | ヨルゲンセン研究所株式会社 | J1034B | 動物の体温を維持するために |
| ワイトランダーリトラクター | テレフレックス・メディカル | 165358 | 傷の後退のために |
| ヤンカウアーバルブチップ吸引 | メドライン | DYND50138 | 無菌廃棄物管理 |
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