成豚モデルにおける体外循環確立のための鼠径管

サマリー

本記事では鼠径管による体外循環の確立について説明し、この技術の利点と欠点を解説します。

要約

サイズ比が似ているため、成豚モデルは体外循環の心血管および循環生理学の研究に適しています。標準として、心肺バイパス(CBP)への接続は胸骨切開術と大きな血管のカニュレーションによって確立されます。しかし、小ささな位置、見えにくい血管、小動脈の血管異常など、方法的な実施中に問題が生じることがあります。医原性大動脈破裂は実験の終了につながることがあります。したがって、鼠径血管を通じたさらなる安全なアクセスが必要です。in vivo 試験では、使い捨てセット(最大3.5 l/minの灌流能力を持つ中空繊維酸素装置)を用いた心肺装置が使用されます。鼠径管の挿入では、右鼠径部の大腿動脈と静脈を切開します。14-16歳のフランス人。Edwards Heartportカニューレと22-Fr.SAP大腿カニューレがカニュレーションに使用されます。キャニュレーションはセルディンガー技術を用いて行われます。鼠径管は大型動物試験での中止実験を大幅に減少させ、解離時の心臓の緩和を改善しました。大型動物モデル試験における体外循環を確立するための鼠径管カニュレーションは安全なアプローチを示しています。これにより大動脈への外傷が最小限に抑えられ、胸部の視界が向上します。さらに、このアクセスにより低侵襲心臓手術が可能になります。また、動物実験の倫理的側面とそれに伴う実験的成功にも焦点が当てられています。

概要

生体内豚モデルは、解剖学的および生理学的特性が類似しているため、心血管生理学および循環生理学の研究に適しています。体外循環の確立も、サイズと重量比のため問題ありません。これは、さまざまな問題についての広範な研究が生体内で実施可能であることを意味します。これは特に心肺装置の使用とそれに伴う体外回路の確立に関する研究に当てはまり^ます。ここで提示する方法の目的は、鼠径部の血管を用いた豚の体外循環のための実験的プラットフォームを提供することです。これは中央胸骨切開術による中心カニュレーションに比べて侵襲の少ないアプローチを提供します。さらに、鼠径部血管カニュレーションは低侵襲心臓手術や一時的な機械的循環支持にもますます利用されています^3,4。したがって、この方法はこれらの分野に特化した研究に役立つ可能性があります。

体外回路を確立する際、大動脈と心房がカニュレーションの標準として用いられます。特に大動脈からのアクセスは、大動脈組織の形態変化、短い上行大動脈、または小さな腹筋の心臓の拡大によって視界が遮られること(図1A-B)によって複雑になることがあります。豚では、大動脈は特に小さく短く、主肺動脈の背側に位置することが多いです。カニキュレーション中の操作による医原性大動脈破裂のリスクがその結果となる可能性があります。したがって、もう一つの安全な動脈および静脈アクセスが必要です。これは大腿血管のカニュレーションによって得られます。大型動物(家豚属)では、鼠径部の血管直径は6〜8mm(共通大腿動脈)、10〜12mm(大腿静脈)の範囲です。試験動物(40-60kg)で十分な臓器灌流を確保するために、動脈カニュレーションには14-16 Fr. Edwardsカニューレ(図2A)、静脈カニュレーション5には22 Fr. Sorinカニューレ(図2B)^{を使用します。}

プロトコル

豚(3〜4か月齢、性別:オス・メス、体重40〜60kg、家畜豚)を対象としたすべての大型動物実験は、徹底的な審査の末、2022年10月10日にカールスルーエ州議会によって、ファイル番号35.-9185.81/G-96/22のもとで承認されました。これは末期の手続きです。すべての動物は処置の最後に安楽死させられました。

1. 麻酔および動物製剤

1. プレメディカルは常に学部内の学部間生物医学研究施設で実施されています。手術室に運ぶ前に、実験動物に0.075 mL/kgのミダゾラム塩酸塩(5 mg/mL)と0.225 mL/kgのケタミン(100 mg/mL)を投与してください。
2. 耳静脈に留置静脈カテーテルを挿入し、そこから0.56 mg/kgの体重/0.5時間のピリトラミッドと1/1のステロフンジンを投与します。
3. 手術台の上でガーゼ包帯で四肢を固定してください。
4. 胸腔と腹部に5誘導心電図を装着してリズム解析を行い、直腸に体温プローブを、鼻粘膜にパルスオキシメーターを装着して6,7,8,9を監視します。

2. 挿管と換気

1. 気道挿管で気道を確保し、圧力制御換気を開始します。
2. 呼吸器を使い、圧力制御のもとで以下の換気設定を用いてください。初期設定は以下の通りです:
   FiO₂ 0.6-0.8
   呼吸数は12〜18/分
   呼吸分量は約0.2 L/min/kg
3. これらの設定を用いて、_CO2は35-40 mmHg、_paO2は150-200 mmHg、呼吸代謝は正常でpHは7.35-7.45です。血液ガス検査^7,8,9で定期的に換気を評価してください。

3. 麻酔の維持

1. 麻酔はセボフルラン1.5%(人工呼吸器で投与)またはプロポフォール1%で、8 mg/kg体重/時で維持します。麻酔の深さが不十分な場合は、セボフルランの用量を2.0%に増やすか、2-4 mg/kg体重のプロポフォールボーラスを投与します。麻酔不足の兆候には、術中の覚醒、痛み反応、動き、動物の呼吸、心拍数の増加、動脈高血圧症などがあります。デキスパンテノールは、眼の結膜の乾燥を防ぐために使われ^ます。

4. 動脈圧測定および大中心静脈アクセス

1. 動脈モニタリングのためには、左鼠径部を開け(手順は第5.4節に記載)、大腿動脈を露出させ、穿刺によって圧力カテーテルを挿入します。圧力曲線は圧力トランスデューサーを用いて表示されます。
2. 平均動脈圧(MAP)を50〜60 mmHg⁶を目標にしてください。MAPを維持するには、ボリュームまたはノルエピネフリンを投与してください。
3. 頸静脈の開放準備によって、外部からの大容量アクセスを確保します。このカテーテルには2つのボリュームアクセスがあり、1つは容積代替用、もう1つは中心静脈圧モニタリング用(8-12 mmHg)用です。この圧力と動脈圧はトランスデューサーを通じて表示されます。
4. 尿量を評価するために経尿道内置カテーテルを挿入します。尿バッグを使って量をバランスよく^{調整します。}

5. 手術手順

1. 手術開始前に、手術部位(心臓手術における標準化されたアクセス経路)を水溶性ペン(切開ガイド)で印をつけてください。 図3)。関連のない部分は青い外科用カーテンで覆いなさい。
2. すべての器具を備えた手術台を準備してください(図4)。
3. 正中胸骨切開術
   1. 胸骨正中線上に縦方向の皮膚切開を行い、その後電気焼灼で皮下層、胸筋、胸骨骨膜を分割します。
   2. 胸骨の正中線を露出させて正中胸骨切開術を行ってください。頸静脈窩と剣突起がはっきりしているか確認し、指で胸骨後方を鈍く切り離してください。
   3. その後、胸骨を胸骨のノコギリで縦方向に切ります。骨膜に電気焼灼を施し、骨ワックスを塗布して止血を確保してください。胸骨リトラクターを挿入してください。
   4. 下の脂肪組織と胸腺を露出させます。心膜を縦方向に開き、心膜ステイ縫合糸(メルシリン0)を挿入して心膜ウェルを作ります。
   5. 位置と心臓を注意深く検査してください。最終的なステップは鼠径部カニュレーションの後に行われます。まず、上行大動脈と肺動脈を動員し、心無圧カニューレ用のパースストリング縫合(ポリプロピレン4,0 RB-1)を挿入します。
   6. クランプする部位の大動脈を円周方向に切り離^します。
4. 鼠径管の準備
   1. 皮膚(鼠径部)に縦切開を行い、電気焼灼(図5A-H)で脂肪組織を切断します。組織をリトラクターで拡張します。
   2. ハサミで手腕筋と大腿内転筋を切り離し、大腿動脈と筋肉間の静脈を露出させます。次に赤と青の輪ゴムで血管を巻きます。
   3. カニューレを血管内に固定するには、絹糸を血管に巻きつけ、止血帯¹²で固定します。
5. カニューレの位置:血管内カニューレの位置をよりよく理解するために、試験動物に静脈カニューレと動脈カニューレを位置付けてください(図 6の図参照)¹²。
6. 静脈カニュレーション
   1. 大腿静脈のカニュレーションには22 Fr. Seldingerカニューレと穿刺セットを使用します。穿刺セットは長さ180cmのワイヤー、穿刺カニューレ、拡張器で構成されています(図7A)。
   2. 回路図は図8A-E ¹²に示されています。ポリプロピレン5.0 RP-2でポースストリング縫合をし、18 GA穿刺カニューレで静脈を貫きます。
   3. 挿入補助装置を使ってカニューレを通じてワイヤーを血管(大腿静脈)に挿入します。ワイヤーがゆるく前後に押し付けられるようにしてください。
   4. ワイヤーを上大静脈に差し込みます。位置は触診や心エコー検査で確認できます。
   5. カニューレを外し、ガーゼで軽く刺し穴を圧迫します(出血を防ぎます)。さまざまな拡張器で刺し穴を慎重に拡張します(最も小さいものから始めてください);ワイヤーは常に張り張っていなければなりません。
   6. カニューレを通し、下部の張ったワイヤーを心房レベルまで血管に押し込み、タバコ袋の縫合糸をループ状に通します。胸部が開いているときは、上大静脈の位置を確認しなければなりません。これは上大静脈と下大静脈の静脈血を排出し、心臓を十分に緩和させるために必要です。
   7. カニューレをタバコ袋の縫合糸に絹糸で固定してください。慎重にワイヤーとカニューレの入口を引き抜き、順行性の血液を送り出し、チューブクランプでクランプします。次にカニューレをCPBの1/2インチコネクターと1/2インチの3x32チューブに接続します。
7. 動脈カニュレーション
   1. 大腿動脈のカニュレーション用に14-16のFr. Seldingerカニューレと穿刺セットを使用します。後者は長さ100cmのワイヤー、穿刺カニューレ、拡張器で構成されています(図7B)。
   2. 手順は静脈カニュレーション¹²と同じです。ポケットストリングの縫合糸(4-0ポリプロピレンRB-1)を準備し、穿刺カニューレを挿入します。
   3. ワイヤーをカニューレに差し込み、カニューレを外します。個々の拡張器(12 Fr.および14 Fr.)で穿刺部位を拡張し、動脈の16 Frカニューレを挿入します。
   4. ワイヤーとインレットを外し、逆方向に空気を抜き、クランプします。次にカニューレを心肺装置の3/8インチコネクターと3/8インチの3x32チューブに接続し、組織に固定します。
8. 心肺バイパスとの接続
   1. 心肺バイパスを鼠径血管に接続した後、体外回路を開始します(図9Aおよびビデオ1参照)。静脈カニューレと貯蔵庫の高さ差が小さいため、静脈排出はしばしば能動吸引によって支えられる必要があります。この吸引力は約-60から-80 mmHgで、ローラーポンプによって生成されます。圧力トランスデューサー13,14,15を使って静脈管への圧力を測定し、吸引を視覚化します。

結果

体外循環を確立するためのカニュレーションタイプが、胸部中心カニュレーションから鼠径カニュレーションへと変わったことは、動物実験では医原性大動脈破裂を生じさせませんでした (表1)。この背景には、1グループあたり18頭の豚が手術された動物実験があります。最初の15回の処置で、中心カニュレーション後に6頭の豚が医原性大動脈破裂を起こしたため、この実験は中止されました。死亡率は40%でした。残りの21件の手術では、心肺装置の接続が鼠径部から挿入され、破裂によるさらなる中断はありませんでした。

さらに、心臓は肺静脈からの大動脈の動員により良くなっていました (図10A-C)。心麻痺カニューレと大動脈のクランプ部分を配置するのに十分なスペースがありました。鼠径管による大動脈クランプの不十分さはもはや問題ではありませんでした。鼠径管群では出血量が低く、MADは約48〜...

ディスカッション

実験的な心臓手術は今日、不可欠なものです。可能な目的には、さまざまな薬剤投与下の左心室ポンプ機能の評価とその薬理動態特性の評価、手術手順の最適化、体外循環での灌流の最適化などがあります。成豚モデルは心血管的および生理学的特性からこの目的に非常に適しています。

心肺装置を用いた体外循環においては、方法論の最適化が研究目標と並んで重要な役割を果たします。もう一つの側面は、試験中止による安楽死された実験動物の数を最小限に抑えることです。

この手技は体外循環に用いられるカニュレーションの種類に焦点を当てています。カニュレーションは体外循環の重要な一部であり、体の循環を維持するために^{重要です。}中心カニュレーションと周辺カニュレー...

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
デキスパンテノール 5%	バイエル	PZN AT-2424276	麻酔
HLMセット トリリーAFキンダー	ユーロセット	AG71155	心肺機械使い捨てセット
ケタミン 5mg/ml	ファイザー	PZN 01395650	麻酔
マーシレン0	エティコン	R844	心膜ステイ縫合
ミダゾラム 5mg/5ml	ハーメルン	PZN 05918501	麻酔
Perkutanes EinfüHRKIT 100 cm	マケ	PIK 100	動脈穿刺セット
ピリトラミッド 15mg/ml	ピラマル	PZN 01312724	麻酔
ポリプロピレン4,0 RB-1(プロリーン)	エシコン	8710H	船のタバコ袋の継ぎ目
PotiSite動脈灌流カニューレ16 FR。	エドワーズ	FLK0012	動脈鼠径カニューレ
プロポフォール 1% 200mg/20ml	フレゼニウス・カビ	PZN 18116200	麻酔
RAP大腿静脈カニューレ22 FR.	リヴァノヴァ	200-100	静脈鼠径カニューレ
Revas Access Kit デュアルルーメン 180 cm	フリーライフ	FLK0012	静脈穿刺セット
セイデ 75 cm	レソルバ	G850N	血管の周りにカニューレを固定するために
セボフルラン 100% /V/V) 250ml	セヴォラン	PZN 03796821	麻酔
シリコンループ 2.5 mm 青	セラーグ・ヴィースナー	SL27	鉱脈の準備のために
シリコンループ 2.5 mm 赤	セラーグ・ヴィースナー	SL26	動脈の準備のために
ステロファンジン ISO 1/1 E ISO	B/ブラウン	PZN 01078955	音量
止血帯キット7 FR.	メドトロニック	79005	カニューレを血管に取り付けるために