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方法論記事

慢性フォンタンヒツジモデルにおける門脈圧モニタリングのためのワイヤレスシステムの外科的移植

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DOI:

10.3791/68936

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2025年10月24日

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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

この記事について

サマリー

このプロトコルは、フォンタンヒツジモデルで門脈圧の継続的かつ長期的な収集を可能にするために、圧力感知カテーテル留置のための門脈カニューレ挿入を含むワイヤレステレメトリデバイスを移植するための外科的方法論を説明しています。

要約

フォンタン循環は、非拍動性肺血流と慢性全身静脈うっ血を特徴とし、フォンタン関連肝疾患 (FALD) を含むいくつかの後期合併症と関連しています。慢性動物モデルは、そのような疾患プロセスの根底にある病態生理学を研究するための貴重なツールです。ただし、自由に動く大型動物から血行動態データを取得するには、いくつかの課題があります。ワイヤレス埋め込み型テレメトリ システムの使用は、肝循環から圧力測定値をリアルタイムで取得する新しい手段を提供する可能性があります。次のプロトコルは、フォンタンヒツジモデルにおける門脈のカニューレ挿入を伴うワイヤレステレメトリデバイス移植の外科的方法論について説明し、門脈圧の継続的かつ長期的な収集を可能にし、フォンタン患者の慢性肝疾患に関連する血行動態の変化の将来の調査を容易にします。

概要

単心室は、心室腔の解剖学的または機能的喪失をもたらすさまざまな心臓奇形を含む広義の用語です。これらの先天性欠損症は最も複雑な心臓の問題の一部であり、多くの場合、緩和のために複数回の手術が必要になります。フォンタン手術は、介入のための一般的な選択であり、通常、一連の段階的な手術の最高潮となる手術です1,2,3。この手順の開発により、平均余命が大幅に改善されました4。たとえば、フォンタン緩和療法を受けている患者の 80-90% は現在、成人期まで生存しています 5,6。その結果、単心室生理学の患者による後期入院利用率が増加しています 7,8。

フォンタン手術が全生存期間に及ぼす利点にもかかわらず、非拍動性肺血流と慢性全身静脈うっ血を特徴とする結果として生じる循環は、長期的に重大な罹患率と関連しています 9,10,11,12,13。うっ血性肝障害から生じるフォンタン関連肝疾患 (FALD) は、手術後に発生する最も一般的に説明されている全身性疾患の 1 つであり、長期追跡調査中に患者の約 3 分の 1 が罹患しています13、14、15、16。心硬変の発症は、患者のサブセットで最終的に肝移植を必要とする可能性があります17。また、肝細胞癌のリスク増加とも関連しています18,19。したがって、FALD は、フォンタン患者の転帰を改善しようと努めている研究者の間で重要な研究分野です。

この目的のために、フォンタン動物モデルは、そのような合併症の根底にある後期の生理学的変化を研究するための貴重なツールです20,21。しかし、長期にわたる血行動態データの収集は、大型動物を自由に動かす上で大きな課題となります。侵襲的カテーテルベースの技術は、その一過性の性質とそれに伴う処置上のリスクによって制限されます。さらに、私たちの経験では、フォンタン循環の再構築された血管系をナビゲートする場合、門脈系へのアクセスを達成するのが特に難しい場合があることがわかりました。あるいは、4 次元位相差磁気共鳴画像法 (MRI) は、肝臓内の血行動態を評価する非侵襲的手段として利用されています22。ただし、このプロセスには費用がかかり、動物モデルで使用する場合は鎮静が必要です。さらに、MRI 画像では血管内圧に関する情報を提供できません。慢性フォンタン動物モデルの術後評価におけるこのような問題は、データ収集への新しいアプローチの開発を必要としています。

この論文では、フォンタンヒツジモデルにおける門脈圧を監視するためのワイヤレステレメトリシステムの移植と使用を成功させるための方法論について説明します。この技術は、門脈循環から長期的な血行動態データを取得するための費用対効果が高く、簡単にアクセスできる手段を提供します。前臨床モデルにおけるこの技術の適用は、フォンタン肝臓の病態生理学を研究し、FALD の治療または予防を目的とした新しい治療戦略を特定するのに役立つ可能性があります。

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プロトコル

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の施設動物管理および使用委員会 (AR20-00121) 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、動物研究: 生体内 実験の報告ガイドラインに従いました。生後3〜13か月、体重24.5〜40.5kgのドーセット羊は、手術の少なくとも1週間前に病原体のいない環境で飼育され、その時点で外科的クリアランスについて獣医師の評価を受けました。研究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. 麻酔と術前のセットアップ

  1. 前述のように動物を手術の準備します23.
  2. 内頸静脈(IJ) を介して ケタミン(4 mg / kg)とジアゼパム(0.5 mg / kg)の組み合わせを注射することにより、鎮静を投与します。
  3. 気道を維持するために8〜9 mmのシングルルーメン気管内チューブを気管に導入し、胃とルーメンの減圧を促進するために口腔胃チューブを前進させます。
  4. 右 IJ または外側伏在静脈に配置された 16-18 G シングル ルーメン カテーテルを使用して静脈アクセスを確立し、必要に応じて継続的な輸液送達、プロポフォールの連続速度注入 (CRI)、および薬物送達を可能にします。
  5. 耳介動脈に22〜24 Gの動脈ラインを配置して、血圧を継続的に監視できるようにします。
  6. 手順全体を通して、100% 酸素中で 1-3% の濃度の吸入イソフルランおよび/または 20-45 mg/kg/h のプロポフォールを使用して麻酔を維持する必要があります。
  7. 外科的切開の約 30 分前にセファゾリンを 25 mg/kg の用量で投与し、必要に応じて術中に 8 時間ごとに繰り返し投与することにより、抗生物質の予防を提供します。
  8. 羊を手術台の左側臥位に置きます。
  9. 太ももから胸郭下部まで頭尾方向に、背腹側方向に背骨からベッドサイドのすぐ上の中腹部まで広い周囲で羊を剃ります(図1A)。
  10. 前述のようにテレメトリデバイスを準備します23.埋め込む前に、元のパッケージに入っている間、平らな面でデバイスを大気圧までゼロにします。

2.門脈の露出

  1. 右下胸郭の尾側3cmに約20cmの肋骨下切開を行います。
  2. 電気焼灼を使用して、外腹斜筋、内腹斜筋、腹横筋を分割します。
  3. 腸切開を引き起こさないように注意しながら、腹膜を持ち上げてはさみで鋭く切開して腹部に入ります。
  4. 肝臓の頭側、ルーメン、胃、小腸、結腸を内側および尾側方向に引っ込めて、肝十二指腸靭帯内の門脈トライアドを明らかにします。
  5. 多くの場合、リンパ節は門脈上に位置します。このリンパ節の上下のリンパ管を結紮し、結節を切除します(図1B)。
  6. 鈍的解剖と鋭い解剖の組み合わせを使用して、門脈の周囲を肝頭側と膵臓に向かって尾側に解剖し続け、血管側クランプを配置するためのスペースを作成します。

3. デバイスポケットの作成

  1. 下腹部の右側の皮膚を横方向に約15〜20 cm、肋骨下切開と平行にして、テレメトリデバイス本体を配置するための皮下ポケットを作成します。
  2. 皮下脂肪と結合組織を慎重に分離して、電気焼灼と鈍的解剖の両方を使用して、外腹斜筋の上に6×4cmのポケットを形成します。
  3. テレメトリデバイスを皮下ポケットに挿入し、2-0 シルク縫合糸を使用して所定の位置に固定します。
  4. デバイスポケットから肋骨下切開部まで伸びる皮下トンネルを形成し、血圧(BP)チャネルに対応する圧力カテーテルをこの経路に通します。
  5. テレメトリインプラントの未使用のECGリードと圧力カテーテルを、デバイス本体の横の皮下ポケット内に配置します(図1C)。

4.門脈カニューレ挿入

  1. 主な手術部位に戻り、カニューレ挿入部位の門脈の表面に6-0ポリプロピレン縫合糸を使用して巾着ステッチを配置し、プラスチック止血帯で縫合糸を固定します。
  2. 圧力カテーテルのゲル先端に非圧縮性の高粘度ゲルを充填して、先端内部の凝固を防ぎ、気泡がないようにします。
  3. 血管クランプとカニューレ挿入の 3 分前に静脈内ヘパリン (100 単位/kg) を投与します。
  4. 巾着縫合糸を囲む門脈の縦軸に沿って血管サイドクランプを適用します。
  5. #11メスの刃を使用して、巾着ステッチの中心にある血管に正確に切開し、湾曲した止血剤の先端で開口部をそっと拡大します。
  6. 圧力感知カテーテルを門脈に挿入し、止血帯を締めてサイドクランプを取り外します。
  7. カテーテルを肝臓に向かって約3cm進め、巾着縫合糸を締めて結びます。
  8. 門脈に沿った別の場所に、6-0ポリプロピレンを使用して別の巾着ステッチを配置します。
  9. この巾着縫合糸の中心に18 Gの血管カテーテル針を挿入し、動脈ライントランスデューサーに接続して、門脈の直接圧を求めます。
  10. 血管カテーテル針とデバイスカテーテルから得られた門脈圧の差をテレメトリソフトウェアプログラムのオフセット値として入力して、テレメトリデバイスを再校正します。
  11. 針を外し、巾着縫合糸を結びます。
  12. デバイス カテーテルの挿入部位に皮膚接着剤を数滴塗布して、門脈内で安定した状態を保ちます。

5. 手続きの終了と終了

  1. 0-0吸収性縫合糸を使用して、切開部から腹部から圧力感知カテーテルを出して、腹壁の筋肉と筋膜を再近似します。
  2. 術後の疼痛管理のためにブピバカインリポソーム懸濁液(5.3 mg / kg)の筋肉内注射を投与します。
  3. それぞれ 3-0 および 4-0 の吸収性縫合糸を使用して、真皮深部縫合糸と皮下縫合糸で両方の切開部の皮膚を閉じます。
  4. 動物を鎮静剤から離乳させ、前述のように回復します23.

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結果

手術結果
合計 6 頭の羊が、門脈のカニューレ挿入を伴うワイヤレス テレメトリ デバイスの移植を受けました (表 1)。デバイスの移植に関連する主要な術後合併症を経験した動物はありませんでした。6 頭の羊はすべて、右心房からの SVC と下大静脈 (IVC) の両方の剥離を伴う全大静脈肺接続、肺動脈 (PA) への SVC の直接端から側への吻合、および IVC と PA21 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。

門脈圧測定
ワイヤレス遠隔測定装置インプラントは門脈圧の連続記録を提供し、門脈系内の血行動態の傾向の特定を可能にしました。特に、圧力測定値の頻繁な変動が分ごとに観察され、羊の活動レベルと位置に起因する変動がいくつかありました。たとえば、羊が横たわって腹部で休んでいるとき、圧力が高くなることが注目されました(図2)。このような変...

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ディスカッション

私たちは、慢性フォンタンヒツジモデルにおける門脈圧の継続的かつ長期的な収集を促進するために、ワイヤレステレメトリデバイスを埋め込むための新しい外科的方法を開発しました。この装置は、大きな合併症なしに 6 頭の羊に埋め込むことに成功しました。この技術を使用して収集されたデータは、肝循環内の局所的な血行動態の変化と FALD の発症との関連を研究する将来の研究に役立つ可能性があります。

動物モデルはフォンタン手術後の後期合併症の発症に関する貴重な洞察を提供することができますが、これらのモデルの作成は非常に困難です20,21。その結果、大型動物のフォンタンモデルの経験は限られており、このトピックに関する既存の文献はほとんどありません。私たちの知る限り、フォンタン動物の肝循環内で発生するリアルタイムの血行動態の変化をin vivoで評価するための他の研究は実施されていません。私たちの経験で...

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開示事項

著者には開示すべき利益相反はありません。

謝辞

アニマル・リサーチ・コアの献身的な獣医師スタッフに感謝の意を表します。また、研究全体を通して貴重な専門知識と細心の注意を払ってくれた DVM、MS の Mary Walker に感謝の意を表したいと思います。このプロジェクトは、Additional Ventures Cures Collaborative (カリフォルニア州パロアルト)、The Brett Boyer Foundation (カリフォルニア州ラグナビーチ)、および米国心臓協会 (カリフォルニア州オークランド) から資金提供を受けました。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
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局術中輸液蘇生と創傷洗浄
16 G 静脈内カテーテルBDの382259輸液・薬剤投与、門脈圧確認用
22G血管内カテーテルBDの381423動脈用 血圧モニタリング 
70%イソプロピルアルコールアスペン獣医11795782局所洗浄液
ACTカートリッジアボット診断03P86-25活性化凝固時間
バックハウスタオルクランプメドラインMDS1411111滅菌ドレープ を貼り付けるには。
ばなみねホスピラファーマシューティカルズ薬局術後の疼痛管理: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
ブピバカイン塩酸塩ホスピラファーマシューティカルズ薬局局所麻酔薬:濃度2.5mg/mL、用量2.5mg/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局術後疼痛管理:濃度0.3mg/mL、用量0.03mg/kg
カストロビエホ針入れメドラインMDS0750386血管を縫合するときの針持ち
焼灼クリーナーパッドカーディナルヘルス300-2SS焼灼鉛筆先をきれいにするには
焼灼鉛筆メドラインESRK3002L電気焼灼による解剖用
セファゾリンホスピラファーマシューティカルズ薬局抗生物質による予防
セタカインセチルライト220挿管用局所麻酔スプレー
クロラプレップBDの930825局所消毒剤
非外傷性鉗子の除去メドラインMDS1130630Fティッシュハンドリング用
Debakey Satinsky血管クランプメドラインMDS1438413アクセスポイントを門脈に分離するには
ジアゼパムホスピラファーマシューティカルズ薬局鎮静剤:濃度5mg/mL、用量0.5mg/kg
心電図リード3メートル2570心電図モニタリング
気管内チューブ、サイズ8-9コビディエン86452、86114、または 86454気道を確保するには
ハルトマン止血鉗子メドラインMDS1221109血管をクランプし、小さな縫合糸を保持するため
ヘパリンホスピラファーマシューティカルズ薬局抗凝固剤:1,000 USP単位/mL
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局麻酔薬:用量1〜3%
カントロヴィッツ鉗子(直角)メドラインMDS1243528門脈周囲の鈍的解剖に
ケタミンホスピラファーマシューティカルズ薬局鎮静剤:濃度100mg/mL、用量4mg/kg
開腹ドレープメドラインDYNJP3008滅菌ドレープ
潤滑ゼリーメドラインMDS0322273Z気管内チューブ潤滑剤
Mayo Hegar ニードルホルダーメドラインMDS2418420F軟部組織を縫合する際のニードルホルダー
メイヨーハサミメドラインMDS0816121縫合糸を切るには
メッツェンバウム湾曲ハサミメドラインMDS3223226鋭い解剖用
針と注射器カーディナルヘルス309604静脈内および皮下薬物投与用 
オプティクスケアアベンティックスOPX-4252型角膜潤滑剤
口腔胃管ヨルゲンセン研究所J0348R型胃とルーメンの減圧用
パーマハンドシルク縫合糸エチコンC016D血管結紮およびテレメトリーデバイスの皮下への取り付け用
PhysioTel デジタルワイヤレステレメトリデバイスデータサイエンスインターナショナルL21モデルワイヤレス遠隔測定装置インプラント
マイクロ鉗子を突き刺すメドラインMDG384908小さな針の取り扱い 
プラスチック止血帯と縫合糸スネアメドトロニック 79013血管カニューレ挿入中の止血を促進するため
圧力袋ケアフュージョン64-10029動脈血圧モニタリング用
圧力トランスデューサキットエドワーズ・ライフサイエンスVSYPX12N動脈用 血圧モニタリング
プロレン6-0縫合糸エチコン8307H血管カニューレ挿入用巾着ストリングステッチ
プロポフォールフレゼニウス・カビ薬局麻酔薬:濃度10mg/mL、用量20-45mg/kg/hr
パルスオキシメータ舌クリップネルコーPO736パルスオキシメトリー用
メス #10 ブレードメドラインMDS15310皮膚切開用
メス #11 ブレードメドラインCISION11CS門脈への切開用
シュニット扁桃腺鉗子メドラインMDS5018719皮下組織による鈍的解剖用
SoftCarryストレッチャーアスペンの上の4つの旗SSTR-4動物輸送用
滅菌ボウルLSLインダストリーズ5232生理食塩水を保持するには
滅菌綿X線検出可能なガーゼスポンジメドラインNON21430LF流体吸収
滅菌使い捨て手術室タオルメドラインMDT2168201滅菌ドレープ
局所皮膚接着剤エチコンDHVM12門脈への挿入部位にテレメトリデバイスカテーテルを固定するには
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
尿用ドレナージバッグコビディエン3512口腔胃管に接続して胃液を採取
スタイレット付き動物用トロカールブレインツリーサイエンティフィック株式会社トロスティ 7B-12テレメトリデバイスカテーテルを皮下組織に誘導する
Vicryl 0 縫合糸エチコンJ346H腹壁筋膜の閉鎖
Vicryl 2-0 縫合糸エチコンVCPB269H皮下軟部組織の閉鎖
Vicryl 3-0 縫合糸エチコンVCPB416H真皮深層の閉鎖
Vicryl 4-0縫合糸エチコンJ494H型皮下層のクローザー
保温ブランケットヨルゲンセン研究所J1034B型動物の体温を維持するために
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

参考文献

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