エクス・ビボ 吸引補助逆行性腎内手術における流量-圧力動態および結石採取を評価する豚腎モデル

サマリー

本プロトコルは、異なる洗浄圧力、吸引圧、内視鏡-鞘径の比率に応じて、腎内圧および結石抽出時間を制御され、繰り返し測定可能な局 外 豚腎臓プラットフォームを確立します。

要約

吸引尿管アクセス鞘(UAS)を用いた逆行性腎内手術(RIRS)は、腎結石管理において効果的なアプローチとなっています。しかし、灌漑圧、吸引圧、内視鏡と鞘の直径(RESD)の比率など関連パラメータを同時に制御・評価できる標準化された実験モデルは限られています。本研究の目的は、吸引UASを用いた流量・圧力条件の制御された再現性評価を可能にする 生外 豚腎モデルを提案することです。このプロトコルでは、新鮮な死体豚の腎臓を固定容器システムに入れ、吸引用UASを上極の萼に位置させ、採取システムに導入したシュウ酸カルシウム一水和物を模倣した人工石を用いました。自動圧力制御ポンプシステムにより、灌漑と吸引圧力の正確な調整が可能になりました。腎内圧(IRP)は1分間連続記録され、引き抜き時間(POT)は各RESDおよび圧力設定の下で繰り返し測定されました。変動係数(CV)およびクラス内相関係数(ICC)を計算し、測定の変動性と信頼性を評価しました。モデルは異なるRESDおよび圧力条件下で異なるIRP応答を示し、40mmHgを超える値も含まれます。POT測定値は圧力設定に応じて変動し、流量と圧力条件の変化に対する感度を反映していました。CV解析ではほとんどの疾患で比較的狭い変動が示された一方、ICC解析では単一測定で中程度の信頼性、平均された反復測定で高い信頼性が示されました。全体として、この 生体外 豚腎モデルは、吸引式UASと柔軟な尿管鏡を用いた客観的かつ信頼性の高い繰り返し測定データを提示することで、RIRSの標準化された 体外 リファレンスを提供します。

概要

逆行性腎内手術(RIRS)は、腎結石の管理における主要な低侵襲アプローチとして位置づけ^{られています。}RIRSの最近の技術的進歩として、吸引尿管アクセス鞘(UAS)の開発があり、制御された灌漑と吸引に基づく結石採取の補助的アプローチを導入^{しました。}

吸引式UASを利用する際の主な課題は、結石の摘出速度と高腎内圧(IRP^{)のリスク}をバランスさせること^です。IRPが30–40 mmHgを超えると、腎盂静脈逆流を引き起こし、全身感染や敗^{血症を引き起こす可能性があります。}このバランスを調節する要因には、洗浄、吸引、内視鏡と鞘の直径の比率(RESD)が含まれます。

吸引型UASおよびIRP^13、14、15に関する多くの臨床研究が行われていますが、標準化された実験手法や検証済みモデルは、関連要因の同時的な制御、測定、解析を可能にするものとして限られています。

本プロトコルは、吸引補助RIRSにおける流体力学および結石採取の評価を標準化するために、受け入れ可能な再現性を持つ 生外 豚腎モデルの確立を段階的にガイドします。

プロトコル

この実験プロトコルは、死体中の豚腎臓を用い、ソウル大学病院の施設動物ケア・利用委員会(IACUC)から除外されました。試薬および使用機器は 材料表に記載されています。

1. 豚腎モデルの調製

注: 図1を参照してください。

1. 死亡後6時間以内に合法の屠殺場で死亡した豚から新鮮な腎臓を入手してください。腎臓は実験まで室温で運搬・保管してください。
   注意:腐敗や腎灌流のさらなる減少を防ぐため、死後24時間以内に豚の遺体腎臓を使用するべきです。
2. 尿管が部分的に残っている腎臓を選び、UASの安定固定を可能にします。
   注:尿管の長さは固定縫合糸でUASを固定できる必要があり、より長い残留尿管を含む腎臓が優先されます。
3. 緊張のない方法で注射器を使って、腎臓に生理食塩水を優しく満たします。逆流が起こったときのカリセ容積を測定し、尿管外からの生理食塩水漏れが観察されます。カリセアル容量が10 mL未満の豚の腎臓は除外します。
4. シュウ酸カルシウムの一水和結石を模した人工石を準備します。
5. 石を杵で2mmから2.5mmの適切な大きさの破片に砕きます。デジタルキャリパーを使って適切なサイズの石を選びましょう。
   注意:石のサイズは、スコープ内からの直接吸引やスコープと鞘の間の隙間からの自然な逃げ出を防ぐ十分な大きさでなければなりません。
6. 人工石の破片を豚の腎臓の上極の花蓋に入れます。生理食塩水を使って石をUASに押し込み、収集システム内に配置します。
   注意:実験中、無人機が常に正しい位置に固定されているかを内視鏡で視覚的に確認してください。
7. 豚の腎臓を適切なサイズの金属箱に入れ、箱をプラスチック容器に入れます。
8. 実験中、動かずにシステムが安定するように、長いプラスチック管を3-0のポリグラクチン縫合糸で尿管に固定します。
9. 吸引用UASをパイプ内に挿入し、遠位先端を腎骨盤入口の上極カリックスに位置させます。

2. 実験系構成

1. 適切なフレキシブル尿管鏡(外径7.5°F、9.0°F、または9.5°F)を選び、特定のサイズ(内径/外径10/12°F、11/13°F、または12/14°F)の50cm吸引用尿管鏡と組み合わせてください。
2. デジタルキャリパーを使って、遠位端と中間軸のフレキシブル尿管鏡の外径を測定します。測定データ(0.68、0.75、0.86、または0.95)に基づいてRESDを算出してください。
3. 自動圧力制御ポンプシステムの灌漑管をフレキシブル尿管鏡に接続します。
4. 自動圧力制御ポンプシステムの吸引ラインをUASの吸引側ポートに接続します。
5. UAS内の圧力センサーを自動圧力制御ポンプシステムに接続します。
6. メーカーのガイドラインに従い、プライミングなしで圧力センサーを大気圧に調整してください。
7. 逆行性腎内手術の実際の環境を模倣するために、尿管鏡の作動チャネルに200μmのレーザーファイバーを挿入します。

3. 腎内圧(IRP)データ収集

1. 柔軟な尿管鏡をUAS内に設置してください。内視鏡がUASの遠位端を超えて豚の腎臓に到達しているか確認してください。
2. 自動ポンプ装置で柔軟な内視鏡モードに入ります。
3. 灌漑と吸引の圧力設定を選択してください。
4. 他の設定も管理し、一定に保つようにしましょう。装置の基準設定である200 mL/minで灌漑流量を固定します。
5. 各指定圧力設定のもとで5秒ごとに1分間連続してIRP値を記録します。

4. 引き出し時間(POT)測定

1. 制御ユニットの灌漑圧力(100 mmHg、200 mmHg、または300 mmHg)と吸引圧力(100 mmHg、200 mmHg、300 mmHg、または400 mmHg)を設定します。
   注意:パラメータ調整後は、測定記録前に圧力が安定するまで3秒の固定待機期間を設けるべきです。
2. 柔軟な尿管鏡を使って結石の破片を視覚化し、UASの遠位開口部に持っていきましょう。
3. 吸引を開始し、石が鞘の遠位先端に入る正確なタイミングでPOTの記録を開始します。
   注:無人機検査(UAS)で石の破片を採取する際、常に内視鏡で見えるようにしなければなりません。
4. 石の破片がUASの近隣側舷から完全に排出されたらタイマーを止めろ。測定されたPOTを記録してください。
5. この測定を、すべての圧力とRESD設定で10回繰り返します。
   注意:時間測定はオペレーターバイアスを避けるため、手探りで行うべきです。

5. 統計分析

1. 収集したすべての実験データを専門の統計ソフトウェアパッケージに入力します。
2. すべての測定時間データを各設定の平均±標準偏差として提示します。
3. スピアマンのランク相関検定を使って、環境間の傾向を特定しましょう。変動係数とクラス内相関係数を繰り返し性分析のために確認してください。
4. すべての比較解析において、 p値が0.05未満の統計的有意性の閾値を定めます。

結果

フレキシブル尿管鏡の外径は、デジタルキャリパーを用いて遠位先端と中軸の両方で測定しました。測定された外径はそれぞれ7.5°F、9.0°F、9.5°Fで、製品カタログと一致していました。遠位端と中軸の測定に違いは見られず、機器の寸法が均一で信頼性の高いRESD計算に適していることが確認されました( 図2参照)。

IRPは、あらかじめ定められた圧力設定のもとで5秒間隔で1分間連続的に記録されました( 図3参照)。RESD 0.68および0.75では、IRPは一貫して30 mmHg未満に維持されていました(図3A)。RESD 0.86ではIRPは時間的な変動を示しましたが、境界範囲(30–40 mmHg)内にとどまりました。RESD 0.95では、特定の条件下、特に灌漑圧力が高い場合にIRPが40 mmHgを超えました(

ディスカッション

このプロトコルは、吸引式UASを用いてRIRS中の流れ・圧力条件を評価するための制御実験プラットフォームを構築するために設計されました。本研究は、灌流圧、吸引圧、RESD設定を体系的に制御できる 生外 豚腎臓モデルを提供し、IRPおよびPOTの一貫した測定を統計的検証で可能にしました。

このプロトコルで最も重要なステップは、残留物制御設定を一定に保ち、POTとIRPの一貫した測定を確保することです。UASの位置は常に遠位先端が大カリックスの上極、腎骨盤の入口に位置するように固定されていました。以前の研究では、測定中の腎臓および尿道の移動を最小限に抑えるために^16,17件が参照されました。システムの安定性は、縫合糸とプラスチックチューブを用いてさらに強化されました(図1)。プルアウトテストに使用される人工石は、前回の研究で確...

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
フレキシブルY型ネガティブ吸引シース	ZSR System Biomedical Technology Co.	ZSR-UAY-1035 ZSR-UAY-1134 ZSR-UAY-1235	吸引尿管アクセスシース
FLEX-XC1	KARL STORZ SE & Co.	091271-06	フレキシブル尿管内視鏡
HM30S	HugeMed Medical Technical Development Co.	HM30S	フレキシブル尿管内視鏡
i-MIMER-sys	ZSR System Biomedical Technology Co.	ZSR-ISP100	自動ポンプ
JWデジタルノギス	Jongwon Tooling Co.	404-200	デジタルノギス
URUS	Dyne Medical Group Inc.	URUS SU 100R	フレキシブル尿管内視鏡

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