방법 논문

The Application of Remote-controlled High-Definition Capsule Endoscopy in Canine Bladder Examination(개 방광 검사에서 원격 제어 고화질 캡슐 내시경 검사의 적용)

DOI:

10.3791/66990

⸱

2025년 5월 30일

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Urology, Jiangsu University Affiliated Kunshan Hospital

이 논문에서

요약

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여기에서는 고화질 캡슐 내시경을 사용하여 방광을 검사하는 프로토콜을 제시하며, 외과적으로 이식하고 조작하여 방광 벽과 배뇨 역학의 이미지를 캡처합니다. 이 절차는 정확한 요역동학 연구를 개발하기 위한 통찰력을 제공합니다.

초록

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이 연구는 개 모델을 사용하여 방광 검사를 위한 캡슐 내시경 검사의 타당성과 잠재적 응용을 조사했습니다. 3마리의 성인 수컷 비글견은 캡슐 방광경을 외과적으로 이식하고 3개의 그룹으로 나뉘어 각 그룹에는 한 명의 비글이 있습니다: 그룹 A(비글 A)는 8시간 동안 고정된 누운 자세를 유지했고, 그룹 B(비글 B)는 8시간 동안 자유롭게 움직였으며, 그룹 C(비글 C)는 각각 20분 동안 수동으로 자세(엎드린 자세, 누운 자세, 쪼그리고 앉기)를 조정했습니다. 이식된 캡슐 내시경은 모든 개에서 성공적으로 기능했습니다. 그룹 A는 주로 방광 기저부의 이미지를 캡처했습니다(6시간 27분). 그룹 B는 자연 배뇨 중 방광경부, 전립선구 및 외부 요도 괄약근의 동적 시각화를 포함하여 방광경부와 기저부의 이미지를 획득했습니다(7시간 12분). 그룹 C에서는 방광 목부, 기저부 및 정점의 이미지를 얻었습니다(56분). 이 연구의 결과는 캡슐 내시경 검사가 개의 방광 벽에 대한 역동적인 고품질 이미지를 제공하고 정확하고 요역동성 있는 평가를 개발할 수 있는 잠재력을 시사하는 능력을 보여줍니다.

서론

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비뇨기과 수술에서 흔히 사용되는 진단 도구인 경요도 방광경검사는 방광암을 진단하는 신뢰할 수 있는 방법일 뿐만 아니라 치료 및 수술 후 추적 관찰을 위한 중요한 수단으로 임상적으로 널리 사용되고 있다1. 그러나 전통적인 방광경 검사는 경직성이든 유연함이든 상관없이 종종 환자에게 불편함을 유발하고 요도 손상 및 역행성 감염과 같은 합병증을 유발할 수 있다2. 또한, 전통적인 요역동학 검사는 요로의 정상적인 생리적 활동과 환자의 정신적, 심리적 활동을 방해함으로써 불가피하게 결과에 특정 오류를 초래합니다 3,4,5. 따라서 소형화되고 편안하며 사각지대가 없고 보다 정확한 진단 방법의 개발은 방광경 검사의 발전을 위한 미래 방향을 나타냅니다.

무선 내시경 검사라고도 하는 캡슐 내시경 검사는 위장 검사에 광범위하게 적용되어 편의성, 통증 없음, 교차 감염 부재, 정상적인 환자 활동에 지장을 주지 않는 등의 이점을 제공합니다. 캡슐 내시경 검사를 통해 포괄적인 위장관 영상 데이터를 고통 없이 획득하는 것이 표준 방법이 되었습니다 6,7,8. 방광은 요도를 통해 외부 환경과 연결된 속이 빈 기관이라는 점을 감안할 때, 적절한 크기의 캡슐을 요도를 통해 방광으로 유입할 수 있습니다.

이를 바탕으로 캡슐 방광경의 개념을 제안하고 동물 실험을 통해 새로운 진단 도구로서의 장점과 잠재적 응용을 모색함으로써 향후 캡슐 내시경 기술 개발에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다. 이러한 맥락에서 캡슐 방광경이 선명한 방광 내 이미지를 얻고 생리적 배뇨 과정 중 다양한 구조의 동적 변화를 포착하여 보다 정확한 요역동학 검사 개발을 위한 통찰력을 제공할 수 있다는 가설을 세웠습니다. 이는 잠재적으로 향후 환자의 불편함을 최소화하고 방광경 검사에 대한 적응증을 확장할 수 있습니다.

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프로토콜

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이 연구는 장쑤 대학교 산하 쿤산 병원 의료 윤리 위원회의 승인을 받았으며 실험 동물의 윤리 및 복지를 위한 지침을 엄격히 준수합니다. 윤리 승인 문서 번호는 2021-06-008-K01입니다.

1. 과목

  1. 연구를 위해 3마리의 건강한 성인 수컷 비글을 사용하십시오. 무작위로 그룹 A, B, C로 나누고 그룹당 한 마리의 개를 갖게 합니다.
  2. 포함 기준: 생후 24개월, 체중 약 12kg이며 심혈관 질환, 신장 질환 및 기타 만성 질환이 없는 동물을 포함합니다.
  3. 제외 기준: 실험 전 일주일 이내에 약물 치료를 받은 동물을 제외합니다.

2. 실험 재료

  1. 고화질 지능형 캡슐, 이미지 레코더 및 워크스테이션을 포함한 캡슐 내시경 시스템을 사용하여 방광 검사를 수행합니다. 캡슐 내시경은 약 11mm× 25mm의 크기를 측정하고 초당 2프레임(FPS)으로 이미지를 캡처하며 8-10시간 동안 작동하며 약 60,000프레임을 전송할 수 있습니다.

3. 실험적인 디자인

  1. 수술 전 준비
    1. 비글견을 8시간 동안 금식시키고 수술 전 2시간 동안 물을 주지 마십시오.
    2. 암피실린(22mg/kg)을 수술 30분 전에 예방적 항생제로 피하투여합니다.
    3. 가위를 사용하여 왼쪽 앞다리와 하복부의 내측에서 털을 제거합니다. 멸균 식염수로 수술 부위를 청소하고 멸균 거즈로 건조시킵니다. 포비돈 요오드로 수술 부위를 소독합니다.
    4. 왼쪽 앞다리의 두부 정맥에 20g의 카테터를 정맥 주사합니다. 비글 개를 수술대에 고정합니다.
  2. 마취
    1. 활력 징후를 모니터링합니다. 진정을 위해 덱스메데토미딘 염산염(0.005mL/kg)을 정맥 투여한 후 마취 유도를 위해 프로포폴(1.0mL/kg)을 투여합니다.
    2. 후두경을 사용하여 8mm 기관내관을 기관에 삽입합니다. 청진으로 올바른 배치를 확인하고 테이프로 튜브를 고정합니다.
    3. 비글 개를 동물용 마취기에 연결하고 흡입을 통해 산소 중 1.5%에서 3%의 이소플루란으로 마취를 유지합니다.
  3. 캡슐 내시경 이식
    1. 비글 개를 누운 자세로 놓고 이미지 레코더를 근처에 배치합니다.
    2. 포비돈 요오드로 하복부를 3회 소독하고 멸균 수술용 드레이프를 바릅니다.
    3. #3 메스 손잡이와 #10 칼날을 사용하여 음경에 인접한 10cm 세로 절개를 만듭니다. 피부와 피하 조직을 절개하고 복부 근육을 둔탁하게 절개합니다. 두 개의 지혈기를 사용하여 복막을 들어 올리고 수축시킵니다.
    4. 방광을 찾아 외상성 집게로 부드럽게 잡습니다. 손상을 방지하기 위해 방광을 들어 올려 고정하십시오.
    5. 방광을 1cm 절개합니다.
    6. 캡슐 내시경을 제거합니다. 전용 USB(Universal Serial Bus) 케이블을 사용하여 이미지 레코더를 워크스테이션에 연결한 다음 이미지 레코더의 전원 버튼을 3초 동안 길게 눌러 전원을 켭니다.
    7. 워크스테이션 바탕 화면에서 OMOM Ove 아이콘을 두 번 클릭합니다. 사용자 이름과 암호를 입력하여 워크스테이션 소프트웨어에 로그인합니다. Add Patient(환자 추가 )를 클릭하고 Beagle에 대한 정보를 입력한 다음 Save(저장)를 클릭합니다.
    8. 워크스테이션 소프트웨어의 Patient Information(환자 정보 ) 섹션에서 캡슐 내시경 일련 번호와 채널 번호를 입력하여 캡슐을 활성화합니다. Next(다음)를 클릭한 다음 Create New Case(새 사례 생성)를 클릭합니다. 장치를 포맷하라는 메시지가 표시되면 예를 선택합니다.
    9. 캡슐 내시경이 제대로 작동하는지 확인하십시오. Real-time View(실시간 보기 )를 클릭하여 캡슐 내시경 이미지를 표시합니다.
      알림: 정상 작동 시 이미지 레코더의 ACE 표시등과 캡슐의 LED가 동시에 깜박여야 합니다.
    10. 캡슐 내시경을 포비돈 요오드로 소독하고 방광에 넣습니다.
    11. 지속적인 4-0 흡수성 봉합사로 방광 절개 부위를 닫습니다. 복벽층을 닫은 다음 2-0 실크 봉합사로 피부를 닫습니다. 수술 후 비글견을 케이지로 옮깁니다. 전송하는 동안 캡슐 내시경에서 분리되지 않도록 이미지 레코더를 Beagle 개로부터 1m 이내로 유지하십시오.
  4. 이미지 획득
    1. 이미지 레코더를 케이지 상단에 고정하고 안전을 보장하십시오.
    2. 워크스테이션에서 설정 버튼을 클릭한 다음 이미지 레코더 다시 시작을 선택하여 이미지 레코더를 다시 활성화하고 캡슐 내시경의 작동 상태 및 연결을 확인합니다.
    3. 비글 A를 8시간 동안 작은 개 우리에 가두어 가만히 두어 가만히 있게 합니다. 비글 B가 8시간 동안 자유롭게 움직일 수 있도록 합니다.
    4. 비글 C가 부드러운 신체 지지를 사용하여 엎드린 자세, 엎은 자세, 쪼그리고 앉은 자세를 유지하고 20분 동안 각 자세를 관찰하여 동물의 편안함을 보장하고 고통을 최소화합니다.
    5. 이미지 레코더를 사용하여 Beagle C의 방광 이미지를 모니터링하고 기록합니다. Real-time View 를 클릭하여 캡슐의 라이브 비디오 피드에 액세스한 다음 Start Recording(녹화 시작 ) 버튼을 클릭하여 이미지 획득을 시작하고 Stop Recording(녹화 중지 ) 버튼을 클릭하여 이미지 획득을 종료합니다. 충분한 데이터를 얻은 후 이미지 레코더의 전원 버튼을 수동으로 눌러 끕니다.
    6. 약 8시간 후 그룹 A와 B에 대한 이미지 레코더의 ACT 표시등이 10분 동안 깜박임을 멈추면 검사를 종료하고 레코더를 끕니다.
    7. 그룹 A와 B에 대한 8시간의 실험 기간이 끝나면 그룹 C에 대한 이미지 획득 후 섹션 3.2에 설명된 절차에 따라 개를 다시 마취합니다.
    8. 방광절개술을 통해 방광에서 캡슐 내시경을 외과적으로 제거합니다. 섹션 3.3에 설명된 대로 방광과 복부 절개 부위를 닫습니다.
      개가 부드러운 침구가 있는 깨끗하고 조용한 우리에서 회복할 수 있도록 합니다. 필요에 따라 항감염 및 수액 요법을 시행합니다.
    9. 이미지 레코더를 워크스테이션에 연결합니다. 이미지 레코더의 전원을 켜고 워크스테이션 소프트웨어에 로그인합니다. Case Review(사례 검토)를 클릭합니다. 그러면 시스템이 이미지 데이터를 자동으로 다운로드합니다. 다운로드가 완료되면 이미지 데이터를 워크스테이션의 하드 드라이브에 저장합니다.
    10. 획득한 이미지 데이터를 분석합니다.

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결과

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이 연구에서 각 비글(n = 3)은 방광에 외과적으로 이식된 캡슐 내시경 1개를 받았고 모든 동물은 정상적인 수술 후 회복을 보여주었습니다. 캡슐 내시경은 제대로 기능했으며 영상 검사에서 확인된 바와 같이 개 내에서 안전하게 유지되었습니다(그림 2). 원격 제어 하에 이 장치는 돔, 후벽, 전벽, 목, 오른쪽 및 왼쪽 벽을 포함한 다양한 단계에서 방광의 모든 해부학적 영역의 선명한 이미지를 캡처했습니다. Beagle A에서 내시경은 6시간 27분 동안 주로 방광 기저부의 이미지를 획득했습니다(그림 2A). Beagle B에서 내시경은 7시간 12분 동안 휴식 상태의 방광 경부(그림 2D), 배뇨 후(그림 2H) 및 방광 기저부(그림 2I)의 이미지를 획득했습니다. ...

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토론

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최근 몇 년 동안 내시경 기술의 발전으로 강성 및 연성 방광경이 임상 실습에 널리 적용되었습니다. 경직성 방광경 검사의 기존 적용은 종종 번거롭고 수많은 사각 지대와 심각한 외상이 있습니다. 환자는 시술 중 높은 심리적 스트레스를 경험하고 불편함이나 통증을 겪을 수 있을 뿐만 아니라 심박수 증가, 혈압 상승, 심리적 스트레스 반응과 같은 생리적 반응이 나타날 수 있다7. 반면에 유연한 방광경은 작동 유연성이 더 뛰어나고 강성 방광경에 비해 환자의 불편함을 완화하며 사각지대를 거의 제거합니다. 그러나 교차 감염의 위험과 손상에 대한 민감성을 포함한 단점이 여전히 있습니다9. 더욱이, 전통적인 방광경 검사는 방광 점막 상태를 장기간 동적으로 관찰할 수 있는 능력이 부족하여 의사의 개별 경험에 크게 의존하여 오진으로 이어질 수 있습니다. 또한, 제한된 탐색 시간과 제한된 탐색 각도로 인해 ...

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공개 사항

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저자는 공개할 내용이 없습니다.

감사의 글

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자금 지원: 이 작업은 쿤산 과학기술개발 특별 프로젝트(KS18062), 장쑤대학교 임상과학기술개발프로젝트(JLY20180110), 쿤산 제1인민병원 과학교육 및 건강증진 프로젝트(CXTD21-D02)의 지원을 받았습니다.

작성자 기여:
양위안(Yang Yuan)은 이 연구를 구상하고 실험을 수행하며 원고의 초안을 작성했습니다. Leyi Liu는 데이터를 분석했습니다. Dingli Hu와 Shihao Zhang은 중요한 리소스를 제공하고 데이터 해석을 지원했습니다. Bing Wang은 문헌 검토와 원고 편집에 기여했습니다. Yunlong Li는 교신저자로서 프로젝트 방향과 원고 마무리를 감독했습니다. 모든 저자가 결과에 대해 논의하고 출판을 위해 원고의 최종 버전을 승인했습니다.

데이터 가용성:
이 연구에서 생성되거나 분석된 모든 데이터가 이 문서에 포함되어 있습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
2-0 실크 봉합Ethicon Inc. (베이징)20193021851
20G 정맥 카테터상하이 Zhangdong Medical Technology Co., Ltd.
4-0 흡수성 봉합사Ethicon Inc. (Beijing)20193021851
8mm 기관내관Henan Yadu Industrial Co., Ltd.해당 사항
AmpicillinChengdu Better Pharmaceutical Co., Ltd.
동물 마취 기계Nanjing Suprex Medical Equipment Co., Ltd.해당 없음
동물 ECG 모니터Smiths Medical (US)해당 없음
동물 후두경Shanghai Maiben Medical Technology Co., Ltd.해당 없음
비글학교, 상하이 자오 통 대학해당
없음 거즈 스폰지거즈 스폰13-761-52
IsofluraneAbbott Laboratories (상하이)H20059911
OMOM 지능형 캡슐 내시경충칭 Jinshan 과학 & 공급자:Technology (Group) Co., Ltd.NCG100
포비돈-요오드 용액Chengdu Yongan Pharmaceutical Co., Ltd.
프로포폴 주사Xi'an Libang Pharmaceutical Co., Ltd.
메스 블레이드상하이 푸동 골든 링 의료 용품 Co., Ltd.35Y1004
멸균 생리식염수스자좡 시 No.4 제약 공장H20066533
수술 기구Johnson & Johnson Medical (Shanghai)해당 사항
없음 Dexmedetomidine hydrochlorideJiangsu Hengrui Medicine Co., Ltd.
사 383012없음H19993625농업 및 생물학의지 H51022885H19990281H20190407

참고문헌

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  14. Gao, Z., et al. Advanced energy harvesters and energy storage for powering wearable and implantable medical devices. Adv Mater. 36 (42), e2404492(2024).
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