低コストのスマートフォン接続耳鏡を用いたラットのビデオ補助口管挿管

サマリー

このプロトコルは、成体ラットのイソフルラン麻酔下での迅速かつ視覚的に誘導された挿管を可能にする、簡単で低コストのビデオ支援による口管挿管方法を説明しています。

要約

信頼性の高い気管内挿管は、特に胸部および心血管手術中の制御された換気が必要なラットの実験的手技において不可欠です。しかし、ラットにおける気道管理は、解剖学的制約や利用可能な挿管技術の利用の限界から技術的に困難なままです。このプロトコルの目的は、ビデオ支援直接喉頭鏡検査を用いたラットの口管挿管の簡単かつ低コストな方法を、50頭のラットのコホートで成功裏に適用することを示すことです。

このプロトコルは、市販のビデオ耳鏡と統合光源、ワイヤレススマートフォン接続を用いて上気道のリアルタイム可視化を提供します。この方法は装置の改造や特殊なイメージングシステムを必要としません。成体ラットはキシラジンとイソフルランで麻酔され、傾斜した挿管プラットフォームに置かれ、柔軟なガイドと気管内チューブを用いて連続的な視覚的誘導のもと挿管されます。正しいチューブの設置は、両側胸部拡張、安定した酸素飽和度(SpO₂)、および一貫した終末CO₂(カプノグラフィー)波形によって定義されます。挿管後、呼気末圧が正のもので機械的換気を開始し、潮流量は7.5 mL/kgに設定されました。このコホートでは、迅速な挿管が可能で初回成功率が高く、周治療合併症の発生率も低かった。継続的な可視化は、食道挿管や気道損傷のリスクを減らす可能性があります。これらの発見は、実験環境を超えた外挿なしに、テストされた条件下でこのアプローチの実現可能性を支持しています。

概要

ラットは実験的およびトランスレーショナル研究で広く使用されており、制御された換気を必要とする手技には気管挿管が必要になることがあります^1,2。しかし、ラットの口腔内が狭く、声門口が狭く、気道^3,4,5の解剖学的角度が大きいため、信頼性の高い挿管は技術的には依然として困難です。

これらの制約を克服するためにいくつかのアプローチが提案されています ^6,7,8。その中でも、近年洗練された盲目挿管技術が特定の位置戦略を用いることで成功率を向上させることもあります。それでも、これらの方法は依然として操作者に大きく依存し、失敗や食道錯位、気道損傷などの副作用のリスクを伴い続け^{ています。}声門の可視化を改善し、手技の安全性を高めるためにビデオ支援技術が開発されています。これらのアプローチは効果的な気道可視化を提供しますが、専門的な内視鏡機器、外部モニター、吸入麻酔システム、またはカスタム改造機器を必要とすることが多く、アクセスや^{日常的な運用}が制限される^{ことがあります。}

これらの進歩にもかかわらず、多くの方法は技術的複雑さ、侵襲性、または高価または改造された機器に依存して実験室間で再現が難しいことに制約されています。本手法の主な利点は、機器の改造を必要とせずに低コストの気道可視化が提供できることです。このプロトコルは、専門的な内視鏡システムにアクセスできない低コストの可視化補助挿管を必要とする検査室向けに設計されています。

本プロトコルは、市販のビデオ耳鏡を用いて、統合光源とワイヤレススマートフォン接続を備えたラットの口管挿管を、シンプルで再現可能かつ低コストで行う方法を説明しています。これまでに述べたビデオ支援アプローチとは異なり、この技術は機器の改造(例:1 mLシリンジキャップから作られた鈍先プラスチック製ブレード^{の追加)を}不要とし、外部イメージングシステム(例:コンピュータベースの^{ディスプレイ)を必要とし}ません^9,12。さらに、声門口の明確かつリアルタイムの可視化を提供します。したがって、このアプローチは高コストの可視化システムに代わるアクセスしやすい選択肢であり、専用の内視鏡機器が利用できない環境での気道管理を容易にする可能性があります。

プロトコル

すべての動物処置はノーマン動物実験倫理委員会(CENOMEXA、プロジェクト認可番号46008)によって承認されました。動物たちは実験前に施設動物施設で9日間、 自由に 適応させられました。食事と水へのアクセス。

1. 動物と麻酔

1. オスのウィスターネズミ(>12週齢、450〜460g)を使用してください。体重を記録し、麻酔にはキシラジン(腹腔内5 mg/kg)、鎮痛にはブプレノルフィン(0.05 mg/kg、皮下投与)を投与します。
2. 動物を吸入チャンバーに入れ、空気-イソフルラン(2L/min)と酸素(0.4L/min)の混合物を用いて15分間麻酔を維持させます。
3. 前肢、後肢、尾に有害刺激に対する自発的な動きや撤退反射がないことから、麻酔の深さを確認します。
   1. 鎮静が不十分な場合は、適切な鎮静レベルが得られるまで数分間、動物をイソフルラン誘導チャンバーに戻します。

2. 口管挿管

1. ラットを45°傾けた姿勢で気管内チューブの上で仰向けに置き、手術中は酸素供給(酸素0.4L/分)と麻酔(空気0.4L/分、イソフルラン2%)を維持できます(図1A-C)。上切歯をヴェルポーバンドで固定します(図1B)。排出フィルターカートリッジを使って余分なイソフルランを回収します。
2. 舌を優しく伸ばし、ビデオ耳鏡(図2)を口腔内に挿入して、舌を口蓋から口底へと移動させます(図3A)。耳鏡を軟口蓋が見えるまで前進させ(図3B)、その後、優しく引っ張って声帯を露出させます(図3C)。
   1. 声帯が見えない場合は、舌を優しく引っ張り、口底に向かって位置を変えます。
   2. 食道挿管が行われる場合は、ガイドと気管内チューブを取り外してください。動物の体勢を変え、舌に優しく引っ張ることで声帯の明確な視認を確保します。挿管を再試みする前に、フレキシブルガイドの曲率が声帯に向いていることを確認してください。
   3. 酸素飽和度が低下した場合(例えば舌が青みがかったまたは紫色に見える)、処置を一時停止し、鼻先に鼻マスクを装着して酸素供給を回復させます。
   4. 挿管が失敗し(例:2回の試みの後)、酸素飽和度が低下した場合は、動物を誘導室に戻し、適切な麻酔深度のためにイソフルランを維持しつつ、十分な酸素供給を回復させるために酸素供給を増やします。
3. 柔軟なガイドを声帯の間に挿入し、その前方の曲率を使って挿入します(図3D)。
4. 気管内チューブをガイドの上から慎重に気管内に進め、気管環に対応する触覚的な抵抗を感じるまで続けます(図3E)。
   注:本プロトコルでは、著者らは 材料表に記載された直径約2.8mmの金属管を使用しました。
5. ラットをヴェルポーバンドから解放し、ガイドを外し、気管内チューブを人工呼吸器に接続し、粘着テープで固定します(図4A)。

3. チューブの設置と換気の検証

1. 挿管前に、潮流量を7.5 mL/kgに設定します。
2. 両側胸腔拡張、安定したカプノグラフィー波形、十分な酸素飽和度(図4B,C)を観察して選択的挿管の不在を確認します。
3. 機械的に動物を換気してください。
4. 呼吸数を調整し、終末CO₂値を50〜60 mmHgの間で維持します。
   1. カプノグラフィー(潮末CO₂)が60 mmHgを超える場合は、目標範囲に戻るまで呼吸数を上げます。

4. 動物の周周的監視条件

1. パルスオキシメーターを使って酸素飽和度を継続的に監視してください。末梢酸素飽和度(SpO₂)を95%以上に保つこと。SpO₂がこの閾値を下回った場合は、選択的(気管支内)換気や必要な適切なチューブ位置を確認してください。
2. 直腸サーマルプローブを使って体温を測定します。施術中は温熱パッドを使って体温を37°Cに保ちます。

結果

挿管成功は、両側胸部拡張、安定した酸素飽和度(SpO₂)、そして一貫した終末CO₂波形によって人工呼吸器に接続された後に正しい気管内チューブの挿入を確認したものと定義されました。

口管挿管は、50頭の成体ラットを対象に3か月間、1人のオペレーターによって実施されました。予備段階でプロトコルの確立と改良のためにさらに5頭の動物が使用され、最終分析には含まれませんでした。報告されたコホートから除外された動物は一切ありませんでした。

挿管はすべての動物で成功しました。挿管手順はすべてのラットで1分未満で終わり(n = 50)、初回成功率は100%でした (図5)。ごく一部のケースでは、声帯の可視化には舌のわずかな位置調整やガイドの向き調整が必要でした。しかし、これにより挿管時間が長引いたり失敗したりすることはなかった。挿管期間中のSpO₂は...

ディスカッション

本研究では、市販のビデオ耳鏡をワイヤレスでスマートフォンに接続し、ラットの口管挿管のためのビデオ支援直接喉頭鏡検査技術を紹介します。このコホートでは、試験条件下で周治合併症の発生率が低いすべての動物に挿管が成功しました。

いくつかの技術的特徴が、観察された手続き性能に寄与しました。耳鏡の刃の曲線形状は口腔内ゴミの移動を容易にし、声帯の継続的な可視化により気管内チューブの位置をリアルタイムで調整可能にしました。これらの要素は、特に解剖学的変動がある場合に挿管時の制御を改善しました。

麻酔管理はこの技術の重要な要素です。適切な麻酔は、特に声帯のレベルでガイド挿入時の咳を抑制しつつ、自然換気を維持しなければなりません。本研究では、キシラジン(5 mg/kg)と吸入イソフルランを15分間併用することで、このコホートでは周手術合併症なしに十分な麻酔が得られました。他のプロトコルで一般的に用いられるケタミンやペントバルビタールがなかった^...

材料

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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
0.1 mL syringe for anaesthesia	Fischer	Not applicable	ブプレノルフィンの皮下注射
1 mL syringe for anaesthesia	Fischer	Not applicable	キシラジンの腹腔内注射
22G needle for anaesthesia	TERUMO	Not applicable	キシラジンの腹腔内注射
Adjustable laptop stand	Amazon	Not applicable
Anesthesia induction chamber	Temsega	Not applicable
Animal ventilator	Physiosuite	Not applicable
Arterial catheter guide	Vygon	Not applicable
Buprenorphine	VIRBAC	Not applicable	0.05 mg/kg
Capnograph	Physiosuite	Not applicable
Endotracheal tube	INSTECH	FTSS-16S-76	2.8 mm径の胃管
Heating pad	Physiosuite	Not applicable
Induction chamber	Temsega	Not applicable
Isoflurane	IsoVet	Not applicable
Isoflurane  vaporizer’s	Temsega	Not applicable
Otoscope Vitococo	Amazon	Otoscope Oreille 1920P Camera
Saturation oxymeter	Physiosuite	Not applicable
Scavanger  system	F/air evacuation filter cartrigde	Not applicable
Smartphone	Samsung	Galaxy A52S
Temperature probe	Physiosuite	Not applicable
Velpeau band	Velpeau	Not applicable	コットンクレープ包帯、10 cm × 4 m（約120 cm使用）
Ventilation mask	Temsega	Not applicable
Xylazine	VIRBAC	Not applicable	5 mg/kg

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