ラットの直接視覚下における尾部動脈肝動脈カテーテル術:放射線を使わない動物モデル確立方法

サマリー

本プロトコルは、ラットにおける再現可能な開腹経尾動脈化学塞栓術を説明し、精密な動脈内薬物送達、制御された肝塞栓、肝がんモデルにおける治療的および生物学的応答の標準化評価を可能にします。

要約

ラット肝腫瘍モデルは、経動脈化学塞栓術(TACE)、薬物送達、腫瘍生物学の研究に不可欠です。しかし、透視誘導頸動脈や大腿動脈アクセスを用いた従来の技術は、高い機器コスト、技術的複雑さ、そして作業者への累積放射線リスクにより制約を受けることが多いです。このプロトコルは、開腹手術による尾部動脈カテーテル放出を用いた放射線を伴わない代替案を提示します。標準化された麻酔と腹側尾動脈(VCA)の曝露から始まり、手順を包括的かつ段階的に説明します。この技術の核心は、肝十二指腸の解剖構造を直接可視化するために正中開腹手術を行うことであり、これにより0.014インチのマイクロガイドワイヤーを用いて1.6 Frのマイクロカテーテルを総肝動脈(CHA)または適切な肝動脈(PHA)に正確に挿入できるようにします。32頭のラットを用いた検証研究では、この方法が96.9%(31/32)という高い技術的成功率を達成し、平均手技時間は22.5分±2.3分であることが示されました。この技術は、局所的な治療評価や塞栓生物学に焦点を当てた研究室にとって、アクセスしやすく再現性が高く透明性の高いプラットフォームを提供します。この方法は、先進的な画像診断が利用できない前臨床研究環境において、高品質な介入モデルを構築する障壁を効果的に低くします。

概要

経動脈送達技術は前臨床肝がん研究で広く用いられており、特に経動脈化学塞栓術(TACE)、局所薬物送達、動脈内免疫療法のモデル化に用いられています。しかし、ラットにおける従来の血管アクセス経路(大腿動脈または頸動脈カノレーションを含む)は、解剖学的制約、血管の脆弱性、そして高度な技術的困難により制限されており、成功率や再現性にばらつきが生じ^ます。

経尾動脈アプローチは、その侵襲が最小で再現性が高いため、TACEモデルの確立において優れた方法として注目されています。Kumagaiらの研究では、尾部動脈アクセスにより平均手術時間約9.5分で選択的カテーテル挿入が可能であることが示されており、顕微外科経験が限られたオペレーターでもその実現可能性と急な習得曲線が強調されています⁵。同様に、Hongらはカテーテル挿入時間が6.9分±1.4分と短く、この技術の効率性を強調しています。利点としては、尾部の側支血管からの二重血流により、頸動脈や大腿動脈アプローチに伴う脳虚血や四肢虚血などの合併症が減少する点が挙げられます⁶。

しかし、カテーテル挿入にデジタル減去血管造影(DSA)の指導を用いると、顕著な不便さが生じます。まず、放射線被曝は透視検査中の操作者と動物の双方にリスクをもたらし、これは長期実験で特に懸念^{されます。}第二に、DSAガイド付きカテーテル挿入の技術的複雑さ、特に専門的な機器や専門知識の必要性が、手技の難易度と時間が増加します。

これに対し、カテーテル挿入のための開腹手術は、主に専門的なDSA機器を必要としないという明確な利点を提供します。さらに、この方法は放射線のない処置環境を確保し、カテーテル化段階で操作者と動物の両方を電離放射線から効果的に保護します。この方法は、特に高度な画像診断が利用できない環境において、迅速な実装と安全性を優先する研究において実用的な解決策を提供します。したがって、開腹手術に基づくTACEモデルの探索は既存の技術を補完し、肝臓がん研究へのより広範な応用を促進する可能性があります。

プロトコル

実験動物のケアおよび利用に関する機関のガイドラインに従い、すべての動物処置を行うこと。すべての外科的および介入的手順が承認された動物プロトコルに準拠していることを確認しましょう。

1. 麻酔と術前準備

1. 麻酔を誘発し維持する。
   1. 誘導室内で3〜5%の吸入イソフルランを用いて麻酔を誘発します。
   2. 腹部内1%ペントバルビタールナトリウムを40 mg/kgで維持投与します。
   3. 手術中に角膜乾燥を防ぐために、両目に薄く眼科軟膏を塗布してください。
2. 動物の位置を整えましょう。
   1. ラットを手術台の上で仰向けに寝かせます。
   2. 温熱パッドを使って体温を37°Cに保ちます。

2. 腹側尾動脈(VCA)の露出

1. 尾の切開を作ってください。
   1. 尾の根元から約5cm先の一点を特定します。
   2. 尾の腹面にメスを使って縦方向の正中線1.5cmの切開を入れます。
2. 動脈を露出させてください。
   1. 浅層筋膜を鋭く剥離し、皮膚下約1mmに位置するVCAを露出させます。
   2. 小さな付随静脈を切り離し、動脈を完全に露出させます。
      注意:VCAによる横枝の損傷は避けてください。

3. 容器調整

1. 動脈痙攣を軽減しましょう。
   1. 露出したVCAにリドカインジェルを塗布します。
2. 遠位タイをつけてください。
   1. VCAの遠位セグメントに4-0縫合糸を巻きつけ、締めずに締め付けて、その後の段階で血管の上昇を容易にします。血管切開時の出血を防ぐために近位VCAに血管クランプを当てます(図1)。

4. 開腹手術および肝動脈の露出 (図2 および 図3)

1. 正中開腹手術を行いましょう。
   1. 直線ハサミで5cmの正中切開を、劍突よりも下の位置にします。
   2. 腹腔を開け、湿った綿棒を使って肝臓を優しく頭蓋に持ち上げます。
2. 肝十二指腸領域を露出させてください。
   1. 腸を左腹腔の方へ引き戻します。
   2. 肝門を露出させ、主要な血管構造を識別します(図2A)。
3. 動脈の解剖を解剖してください。
   1. 腹部大動脈と総肝動脈(CHA)分岐部を解離します(図3)。
   2. マイクロ鉗子を使って血管周囲鞘を優しく切り離し、血管に直接触れないようにしてください。腹大動脈とCHAの接合部を十分に露出させることで、その後の手順でカテーテルの迅速な挿入が容易になります(図2B)。
      注意:CHA表面の血管周囲結合組織を十分に緩めることで、その上向きの角度が増加し、ガイドワイヤーとカテーテルが血管内にスムーズに進むことが可能になります。

5. 動脈切開およびカテーテル挿入

1. 近位部の血流をコントロールしろ。
   1. 出血を防ぐために近位VCAに血管クランプを装着してください。
2. 動脈切開をしてください。
   1. マイクロハサミを使ってVCAに小さな横切開をします。
3. ガイドワイヤーとマイクロカテーテルを挿入します。
   1. あらかじめ設置された4-0シルク縫合糸を使って遠位VCAを高くします(図1A)。
   2. 0.014インチのマイクロガイドワイヤーをVCAに挿入します。1.6 Frマイクロカテーテルをガイドワイヤーの上に優しく進めます。遠位VCA縫合糸に優しく牽引を加えて血管をまっすぐにし、進行を促進します。カテーテルを約15cm進めてセリアック軸に到達させます(図1B)。

6. 選択的カニュレーションおよび薬物/塞栓投与

1. カテーテルを肝動脈に進めてください。
   1. ガイドワイヤー–カテーテルアセンブリを直接可視化のもと、腹大動脈とCARの分岐部に向かって前進させます。
   2. 湾曲した鉗子を腹部大動脈の下に置き、優しく持ち上げます。ガイドワイヤー・カテーテルの先端を腹大動脈とCHAの分岐点に合わせて調整します。曲がった鉗子と連携しながら組み立てを前進・引き抜きし、ガイドワイヤーがCHAに迅速に挿入できるようにします(図3A,B)。
2. 位置を確認し、点滴の準備をしてください。
   1. ガイドワイヤー–カテーテルの組み立てを進め、肝門のPHA内にカテーテルの先端が見えるまで進めます(図4)。
   2. ガイドワイヤーを抜き、カテーテルを通る自由な逆流を確認して、内腔内挿入を確実にしてください。
3. エージェントを送り届けろ。
   1. 三方向ストップコックと注射器をカテーテルハブに接続してください。
   2. 計画薬剤、造影剤、または塞栓懸濁剤を注入してください。
      注意:化学療法薬や塞栓剤を扱う際は、適切なシールドと個人防護具(PPE)を着用してください。

7. カテーテルの抜出と創傷閉鎖

1. カテーテルを抜いてください。
   1. 点滴が終わったら、カテーテルを慎重に外してください。
2. 血管を結紮してください。
   1. 出血を防ぐために4-0シルク縫合糸で近位VCAを結びます。
3. 手術の切開部を密閉してください。
   1. 腹部切開部を筋肉と皮膚の2層で、間絶4-0シルク縫合で閉じます。
   2. 尾部切開部を中断した4-0縫合で閉じます。

8. 再介入(任意)

1. 再アクセスを行ってください。
   1. 繰り返しTACEが必要な場合は、尾の基部に近い(約3cm)に新しい切開を入れます。
   2. ステップ2から7まで繰り返します。
      注:追加の介入は、研究デザインおよび動物福祉ガイドラインに従って間隔を空けるべきです。

結果

放射線フリー尾部動脈カテーテルカテーテルプロトコルの技術的有効性と安全性は、32頭のラットからなる検証コホートで評価され、主要な性能指標は 表1にまとめられています。技術的成功とは、安定したマイクロカテーテルを総肝動脈(CHA)に挿入し、その後塞栓性物質の妨げなく投与できることと定義され、32頭中31頭(96.9%)で達成されました。腹側尾動脈(VCA)の初期露出から最終カテーテルが適切な肝動脈(PHA)に位置するまでの平均手術時間は22.5分±2.3分でした。

1件の手技失敗(3.1%)は、セリアック軸接合部の繊細な骨格化中に致命的な出血が起きたためです。その他の軽度合併症として、2例(6.3%)の一過性血管痙攣があり、局所リドカイン塗布で管理されました。全体の24時間生存率は96.9%(31/32)でした。特に、成功裏にモデル化された群の7日間生存率は100%(31/31)に達し、この手法の高い生物学的安定性と再現性を示しました。

ディスカッション

ここで紹介するラットの開腹・尾動脈カテーテル法は、透視指導を必要とする従来のTACEモデルに代わる実用的かつ再現性の高い代替手段を提供します。いくつかの先行研究では、小動物のTACEが尾動脈アプローチを用い、通常DSAを用いてカテーテル挿入を誘導し、血管アクセス^の確認に^1,2,3,4,5を確立しています。DSAガイド付き尾部アクセスを用いた従来の研究では処置時間が6.9分から9.5分の範囲と報告されていますが、これらの数値は通常、末端肝動脈挿入ではなく、初期尾動脈カニュレーションにかかる時間を示しています。透視下でセリアック軸へのガイドワイヤーを操作することは、依然としてオペレーターに大きく依存する重要な技術的ボトルネックとなっています。対照的に、...

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
鈍先マイクロ鉗子(0.4 mm)	蘇州石強	11001-12
湾曲型鉗子	上海医療機器(錦中)	S110-3
ヘパリン化生理食塩水注射	江蘇万邦生化学製薬集団有限公司	H32020612
ヨウジキサノール注射	江蘇衡瑞製薬有限公司	H20103675
イソフルラン	RWDライフサイエンス	R510-22
リドカインジェル	山東方明製薬グループ	20180322
マイクロシザーズ	上海医療機器(錦中)	S320-1
マイクロカテーテル(1.6 fr)	カーディオリンク・サイエンス	SS-40-1.6F
マイクロガイドワイヤー(0.014インチ)	カーディオリンク・サイエンス	PGW14-150A
ニードルホルダー	上海医療機器(錦中)	S201-1
PVAマイクロスフィア	カーディオリンク・サイエンス	VM-20110
メスブレード	上海医療機器(錦中)	B102-11
ナトリウムペントバルビタール溶液(1%)	上海製薬控股有限公司	https://www.sphchina.com/
ストレートピンセット	上海医療機器(錦中)	S110-1
ストレートハサミ	上海医療機器(錦中)	S310-1
3/8円針付き縫合(4-0)	上海金環医療	J-40-45
使い捨て滅菌注射器(1 mL、2 mL、5 mL)	江蘇志裕医療機器有限公司	Z-1022
歯付き鉗子	上海医療機器(錦中)	S112-2
血管クリップ	ロボズ外科機器	RS-5420