右心カテーテル術を用いたラットの肺動脈圧測定

サマリー

このプロトコルは、ラットの肺動脈圧を検出するために右心カテーテル法を用いた経験を詳細に紹介し、より正確なデータ取得と実験の成功率向上に役立ちます。この方法はまた、異なる実験室間での実験の再現性を向上させます。

要約

右心カテーテル検査で測定される肺動脈圧(PAP)は、肺高血圧症の診断におけるゴールドスタンダードとされています。ラットは肺高血圧症のモデル作成に用いられてきました。しかし、初心者が肺高血圧症ラットモデルで右心カテーテル挿入を行いPAPを測定すると、カテーテルが誤って下大静脈に入ったり、肺動脈に到達せずに右心室に詰まってしまい、カテーテル挿入が長引くことでラットの心拍数が低下し、血圧の歪みが生じます。さらに、右心房に穴を開けて実験が失敗するリスクもあります。本研究は、右心カテーテル術を用いたPAP測定の経験をビデオプレゼンテーションを通じて共有することを目的としています。右心カテーテル挿入に伴う手術手順と、手術に必要な器具を列挙します。カテーテル材料の特性に基づいてカテーテルの選択を改善し、カテーテルの準備方法を記述しました。また、カテーテルを肺動脈に挿入する過程とカテーテルの位置の判定についても説明しました。このプロトコルは、肺動脈圧の測定において初心者にとって有益であると考えています。

概要

現在、右心カテーテル検査による肺動脈圧が肺高血圧症の診断におけるゴールドスタンダード^{となっています。}人間や大型動物では、浮遊カテーテルは主に右心カテーテル術に使われます^。しかし、小動物(ラットなど)では、適切な浮遊カテーテルがないためこの技術の応用が限られており、ラットを用いた肺高血圧モデルの再現に関する科学的研究に不便をもたらします^。肺高血圧症のモデル化に通常使われるラットの体重範囲は一般的に300〜400gです。体が小さいため、血管が細く心壁が薄く、カテーテル挿入が困難になります。外径0.9mm、内径0.5mmのポリエチレン(PE)チューブや挿管技術3^、4、⁵を用いた右心カテーテルの作製方法に関する文献報告はありますが、肺動脈圧の圧力波形は成功裏にモニタリングされています。しかし実際の手術でも多くの問題があります。カテーテルが誤って下大静脈に入るか、右心室に長期間留まって肺動脈に入らない可能性が高いです。カテーテル挿入時間が長くなると、ラットの心拍数が低下し、血圧測定が歪むこともあります。カテーテルは誤操作により右心房を貫通し、実験^4,5,6の失敗につながります。理由を分析すると、カテーテルの硬さや硬さがカテーテルの先端の曲率に影響を与え、その結果、肺動脈への侵入を困難にしている可能性があります。

この問題を解決するため、本研究では、カテーテルの材料として、より弾力性と靭性の高い可塑剤添加ポリ塩化ビニルチューブ(外径1.6mm、内径1.0mm、長さ25cm、150g以上のラットの頸静脈に適している)が選ばれました。カテーテル先端のピグテール作成、外頸静脈の剥離、カテーテル挿入、カテーテル位置の特定など、一連の体系的な操作スキームを提案しました。従来の方法の改良により、肺動脈への通過がより容易になり、成功率も向上しました ^7,8。したがって、小動物の肺高血圧モデル研究に対してより信頼性の高い技術的支援を提供できます。

プロトコル

すべての処置は陸軍医科大学の施設動物ケア委員会の指針に従って実施されました。従った手続きは機関のガイドラインに従って実施されました。右心カテーテルの侵襲性のため、データ取得直後に安楽死させるべきです。安楽死は施設の動物実験ガイドラインに従って行うべきです。ここでは、健康なオスのSprague-Dawley(SD)ラットを使用し、特定無病原体(SPF)グレード、体重300±20gを使用しました。

1. カテーテルの準備

1. 外径1.6mm、内径1.0mm、長さ25cmの静脈輸液針(PVCチューブ)を選択します。針先を切り落とす。直径1.0mm未満の銅線をチューブに通します。
2. テールエンドを直径7mmの円形にします(図1A)。実験者は適切なサイズの円筒形の物体(鉛筆など)を使ってカテーテルを曲げるのを助けることができます。円形の端を100°Cの水に10分間浸してから取り出します。銅線を外してください。テールエンドはピグテールに似ており、もう一方のエンドは三方向ストップコックに接続可能です(図1B)。

図1:カテーテルの製作。(A) 銅線をPVCチューブに通し、チューブの端を直径7mmの円形に曲げます。(B)円端を100°Cの水に10分間浸した後、銅線を取り除きます。その管はツインテールの形をしています。この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

2. 動物の調理

1. 温度管理:ヒーターパッドを起動し、温度を37°Cに設定します。 手術中は温度を37°Cに保ちましょう。
2. ラットは体重100gあたり2%の2%ナトリウムペントバルビタールを腹腔内注射して麻酔します。動物が麻酔されているかを確認するには、前足や尾のつまみが反応しないか確認してください。麻酔不足で動物が手術中に目覚める状況や、過剰な麻酔による死亡やその他の副作用を避けること。手術中は、ラットの心拍数や呼吸が正常かどうかを継続的に監視してください。
3. ラットをラット手術台の温熱パッドに仰向けに置き、輪ゴムで切歯と後肢を手術台に固定します。

3. 手術手順

1. 右側の頸部を剃り、消毒用アルコールに浸した綿棒で消毒してください。ティッシュハサミを使って、首の右側の皮膚に2cmの切開を入れます。右側の外頸静脈を鈍く切開するために、湾曲した眼用鉗子を使います。
2. 静脈の約1cmを自由にします。静脈の遠位端を5-0縫合糸で結紮します。近端にスリップノットを結びます。先位端の縫合糸を止血鉗で挟み、優しく頭の方へ引っ張って血管を適度に締めます。
3. 静脈切開では、準備済みのNo.7針を針先とは逆方向に45°曲げ(図2A)、外頸静脈を近位端に刺します(図2B)。
   注意:針は鋭い道具と見なされます。使用時は尖った端に直接触れないようにしてください。

図2:静脈切開用具。(A) No.7針を針先の反対方向に45°曲げる。(B)近位端に向かって外頸静脈を貫通する。針が以前曲げていたため、実験者の操作はより便利になります。この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

4. 三方向ストップコックに接続された心臓カテーテルにヘパリンナトリウム溶液を注ぎ、三方向ストップコックを閉じます。
   注意:抗凝固剤としてのヘパリンは、カテーテル挿入時に血栓の形成を防ぐことができます。ナトリウムヘパリンと生理食塩水を混ぜて、1000 IU/mLのヘパリンナトリウム溶液500 mLを調製します。
5. 自作のNo.7針の曲がった先端を静脈に差し込み、持ち上げて、曲がった眼用鉗子を挿入して静脈を開きます(図3A)。針を抜いて。鉗子で開いた隙間からカテーテルを静脈に挿入します(図3B)。
6. 湾曲した眼用鉗子を抜いてください。スリップノットをほどき、カテーテルを前に押し出し、その後新しいスリップノットを結んでカテーテルが外れないように固定します(図3C)。スリップノットを結びすぎず、血液漏れを防ぎ、カテーテルを自由に押し込めるようにしてください。

図3:カテーテル挿入。(A) 湾曲した眼用鉗子を静脈に挿入し、静脈を開けます。(B)鉗子で開いた隙間からカテーテルを静脈内に挿入します。(C)カテーテルが外れないように新しいスリップノットを結んで固定する。血液漏れがないか確認し、カテーテルを自由に押し込めるようにしてください。この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

7. ポリグラフを起動し、圧力トランスデューサーを接続し、気泡がないか確認するために生理食塩水で圧力トランスデューサーを空にします。
8. 記録ソフトを開き、大気にさらしてゼロ点にし、水銀血圧計で2点校正を行います。ソフトウェアでフィルタータイプをローパスに、カットオフ周波数を40Hz、サンプリングレートを1000 SPSに設定します。
9. 波形測定と位置判断:カテーテルに接続された三方向ストップコックを圧力トランスデューサーに接続し、三方向ストップコック内に気泡が入らないようにします。次に三方向ストップコックのスイッチを開いて回転させ、カテーテルが圧力トランスデューサーと通信するようにすると、静脈波形が見えます(図4A)。
10. カテーテルを前に押しながら回転させてください。抵抗があれば、無理に前進させてはいけません。手術用ブレードで作られたパッドを持ち上げ、カテーテルを少し引き抜いてから回転させて再度押します。空虚感を感じると、心室波形が見られます(図4B)。
11. 肺動脈に到達するために再び前に押し出します。カテーテルの先端が心臓壁に滑る感覚は前進時に感じられます。肺動脈の波形が現れます(図4C)。
12. 図4Dに示された心室波形が現れる場合、この位置でカテーテルが肺動脈に入るのが難しい可能性があります。カテーテルを少し引き抜き、回転させてから前方に押し出し、図4Bに示された心室波形が現れると、肺動脈への入りがとても容易になります。同時に、初心者はSarkarらの異なる段階での波形の理解を深めるために参照^{することもできます。}

図4:圧力の波形。(A) 静脈波形。 (B)心室波形。 (C) 肺動脈の波形。 (D) 異常な心室波形。この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

4. データ収集

1. 肺動脈圧の特徴的な波形が確認され、波形が1分間安定したら、カテーテルを優しく挿入し、安定させてください。さて、PAPを測定してください。
2. 少なくとも10回連続した心拍サイクルで安定した波形を記録してください。実験でPAPの長期連続測定が必要な場合は、露出した皮膚にガーゼパッドを敷き、長時間の環境曝露による乾燥や有害反応を防ぎます。
3. 右心房、右心室、肺動脈の圧力をそれぞれ2-6 mmHg、0-25 mmHg、10-25 mmHgに設定し、それぞれ特徴的なピークは7,8,9,10,11,12,13です。右心室圧波の収縮ピークに切り欠きがある場合、カテーテルは肺動脈に入る可能性が高くなります。
4. データ収集が完了した後、動物を動物研究のガイドラインに従って安楽死させてください。すべてのデータ収集が終わったらカテーテルを清掃してください。
   注意:手順で発生するすべての廃棄物は適切に管理されるべきです。使用済みの針やその他のシャープは、すぐに専用のシャープ処理容器に入れてください。生物組織(動物の死体を含む)は無害にすべきです。使用済み化学試薬は廃液タンクに注ぎ、集中浄化後に排出されるべきです。

結果

慢性低酸素誘発性肺高血圧ラットと、^{この方法で測定}した平原の正常対照ラットの平均肺動脈圧データを発表しました^7,8。結果は文献^{9、10、11、12}で報告されたデータと基本的に一致しています。実験の方法を用いると、成功率は95%に達することがあります。

本研究では、プラトー環境シミュレーションチャンバー(標高5,800mを模擬したプラトー環境シミュレーションチャンバーで28日間ラットを保持)および化学的手法(体重100g...

ディスカッション

1970年、スワンとガンツは浮遊カテーテルを用いて^肺動脈圧を測定したことを報告し、浸潤的右心カテーテル挿入を肺高血圧症診断のゴールドスタンダードとして確立^{しました。}しかし、ラットなどの小動物を対象とした研究では、カテーテルのサイズが閉鎖胸部カテーテルの実現可能性を制限します。1984年、Boらは自作の右心カテーテルと外径0.9mmのPEチューブを用いてラットの肺動脈圧を測定^{する方法を記述}しました。近年、複数の研究で右心カテーテル^4,5,6の製造および挿入技術の改良と最適化が報告されていますが、実際の応用においてはいくつかの課題が残っています。

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
5-0縫合糸	中科慧達	23030306
アルコール75%の消毒液	山東卓建医療技術有限公司。	Q/371402SDZJ005
ビーカー	成都ガラス機器工場	GG-17	250mL
銅線	サーモフィッシャー	000098.G2
ヒートパッド	タイガージーン・テクノロジー株式会社	TG-TP-BS	20回以上;35cm
止血鉗子	ビヨタイム	FS245
静脈内点滴針	漢江県長城医療設備工場	GB 18671-2002
LabChart Pro Upgrade v7 for Windows	ADインストゥルメンツ	GR85-XNCB-MEDA
医療用綿棒	華台医療機器有限公司	YY/T 10330-2015
マルチチャンネル生理記録システム (PowerLab 4/35、AD Instruments)	ADインストゥルメンツ	パワーラボ 4/35
針	上海親愛企業発展グループ有限公司。	0.7×32 TW LB
生理食塩水	サービスバイオ	G4702-500ML	溶剤?洗浄液
眼科湾曲鉗子	ビヨタイム	FS229
圧力トランスデューサー	ADインストゥルメンツ	SP 844
ラット手術台	玉炎楽器	30351
ナトリウムヘパリン	バイオシャープ	BS145	抗凝固効果
ナトリウムペントバルビタール	シグマ・オルドリッチ	P3761	ラットの麻酔に使われます
滅菌注射器	上海親愛企業発展グループ有限公司。	5ml
サージカルブレード	ビヨタイム	FS205	パッド作成に使われる
三方向ストップコック	B.ブラウン	409511CN
ティッシュシザーズ	ビヨタイム	FS209