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방법 논문

쥐의 폐동맥압 측정 우심 카테터 삽입술

1.3K 조회수

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DOI:

10.3791/69559

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2025년 12월 16일

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1Key Laboratory of Extreme Environmental Medicine of the Ministry of Education, 2College of Basic Medicine, Army Medical University, 3Institute of Medicine and Equipment for High Altitude Region, College of High Altitude Military Medicine, Army Medical University, 4Department of Pathophysiology, College of High Altitude Military Medicine, Army Medical University

이 논문에서

요약

프로토콜은 쥐의 폐동맥압을 감지하기 위해 우심 카테터 삽입법을 사용한 경험을 자세히 소개하여, 더 정확한 데이터를 효율적으로 얻고 실험의 성공률을 높이는 데 도움을 줍니다. 이 방법은 또한 다양한 실험실 간 실험의 재현성을 향상시킵니다.

초록

우심 카테터 삽입으로 측정하는 폐동맥압(PAP)은 폐고혈압 진단의 골드 스탠다드로 여겨집니다. 쥐는 폐고혈압 모델을 구축하는 데 사용되었습니다. 그러나 초보자가 폐고혈압 쥐 모델에서 PAP를 측정하기 위해 우심 카테터를 삽입할 때, 카테터가 종종 의도치 않게 하대정맥으로 들어가거나 폐동맥에 도달하지 못해 우심실에 걸려 카테터 삽입이 장기화되어 쥐의 심박수가 감소하고 압력 측정값이 왜곡됩니다. 또한 오른쪽 심방에 구멍이 뚫려 실험이 실패할 위험도 있습니다. 이 연구는 우심 카테터 삽입을 이용한 PAP 측정 경험을 영상 발표를 통해 공유하는 것을 목표로 합니다. 우리는 우심 카테터 삽입에 필요한 수술 단계와 필요한 도구들을 열거합니다. 우리는 카테터 재료의 특성을 바탕으로 카테터 선정을 개선하고 카테터 준비 방법을 설명했습니다. 또한 카테터를 폐동맥에 삽입하는 과정과 카테터 위치 결정에 대해 설명했습니다. 이 프로토콜은 폐동맥 압력 측정에 초보자에게 도움이 될 것이라 믿습니다.

서론

현재 우심 카테터 삽입으로 측정하는 폐동맥압이 폐고혈압 진단의 골드 스탠다드입니다. 인간과 대형 동물에서 플로팅 카테터는 주로 우심 카테터 삽입에 사용됩니다. 그러나 쥐와 같은 소동물에서는 적합한 부유 카테터가 부족해 이 기술의 적용이 제한적이며, 이는 쥐를 이용한 폐고혈압 모델 복제 과학 연구에 불편을 초래합니다. 폐 고혈압 모델링에 주로 사용되는 쥐의 무게 범위는 일반적으로 300-400g입니다. 체형이 작아 혈관이 더 가늘고 심장벽이 얇아 카테터 삽입이 어렵습니다. 폴리에틸렌(PE) 튜브(외경 0.9mm, 내경 0.5mm)와 삽관기법 3,4,5로 우심 카테터를 만드는 방법에 관한 문헌 보고가 있지만, 폐동맥 압력의 압력파형은 성공적으로 모니터링되었습니다. 하지만 실제 수술에서는 여전히 많은 문제가 있습니다: 카테터가 실수로 하대정맥에 들어가거나 오랜 시간 우심실에 머물다가 폐동맥으로 들어가지 못할 가능성이 큽니다. 카테터 삽입 시간이 길어지면 쥐의 심박수 감소와 압력 측정 왜곡도 발생할 수 있습니다. 카테터가 부적절한 조작으로 인해 오른쪽 심방을 찔러 실험 4,5,6 실패로 이어질 수 있습니다. 원인을 분석할 때, 카테터의 단도와 단도가 카테터 끝의 곡률에 영향을 미쳐 폐동맥 진입이 어렵게 만들 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 더 높은 탄력성과 인성을 가진 플라스티제가 첨가된 폴리염화비닐 튜브(외경 1.6mm, 내경 1.0mm, 길이 25cm, 150g 이상의 쥐의 경정맥에 적합함)를 카테터 제작 재료로 선택하였습니다. 우리는 카테터 끝에서 피그테일 제작, 외경정맥 박리, 카테터 삽입, 카테터 위치 결정 등 체계적인 수술 계획을 제안했습니다. 이전 방법들의 개선을 통해 폐동맥으로의 통과가 더 쉬워지고 성공률이 더 높아졌습니다 7,8. 따라서 우리는 소동물의 폐고혈압 모델 연구에 대해 보다 신뢰할 수 있는 기술 지원을 제공할 수 있습니다.

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프로토콜

모든 절차는 육군 의과대학 기관동물 관리 위원회의 지침에 따라 진행되었습니다. 따르는 절차는 기관 지침에 따라 수행되었습니다. 우심 카테터 삽입의 침습성 때문에 데이터 수집 직후 동물을 안락사시켜야 합니다. 안락사는 기관의 동물 연구 지침에 따라 이루어져야 합니다. 건강한 수컷 Sprague-Dawley(SD) 쥐, 특정 병원체가 없는 SPF 등급, 체중 300 ± 20g을 사용했습니다.

1. 카테터 준비

  1. 정맥 주입 바늘(PVC 튜브)을 선택하세요. 외경은 1.6mm, 내경은 1.0mm, 길이는 25cm입니다. 바늘 끝을 잘라내세요. 직경 1.0mm 미만의 구리선을 튜브에 넣으세요.
  2. 꼬리 끝을 지름 7mm의 원형으로 만듭니다(그림 1A). 실험자는 적절한 크기의 원통형 물체(예: 연필)를 사용해 카테터를 구부릴 수 있습니다. 원형 끝을 100°C의 물에 10분간 담갔다가 꺼내세요. 구리선을 제거하세요. 꼬리 끝은 피그테일과 유사하며, 다른 쪽 끝은 3방향 스톱콕에 연결할 수 있습니다(그림 1B).

figure-protocol-1
그림 1: 카테터 제작. (A) 구리선을 PVC 튜브에 통과시키고 관 끝을 7mm 직경의 원형으로 구부립니다. (B) 원형 끝을 100°C 물에 10분간 담근 후 구리선을 제거한다. 관은 양갈이 모양을 닮아 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

2. 동물 조리

  1. 온도 조절: 온열 패드를 켜고 온도를 37°C로 설정하세요. 수술 내내 온도를 37°C로 유지하세요.
  2. 쥐를 마취하여 체중 100g당 2% 펜토바르비탈 나트륨 0.3 mL를 복막 내 주사로 투여합니다. 동물이 마취되었는지 확인하려면 발이나 꼬리가 반응하지 않는지 확인하세요. 마취가 부족해 수술 중 동물이 깨어나는 상황, 과도한 마취로 인한 사망 또는 기타 부작용을 피하세요. 수술 중에는 쥐의 심박수와 호흡이 정상인지 지속적으로 모니터링하세요.
  3. 쥐를 쥐 수술대 온열 패드 위에 누운 자세로 눕히고, 고무줄로 앞니와 뒷다리를 수술대에 고정하세요.

3. 수술 절차

  1. 오른쪽 자궁경부 부위를 면도하고 소독용 알코올에 적신 면봉으로 소독하세요. 조직 가위로 목 오른쪽 피부에 2cm 절개를 하세요. 오른쪽의 외경정맥을 무딘 채찍으로 곡선형 안과 겸자를 사용하세요.
  2. 정맥에서 약 1cm 정도 자유롭게 해리됩니다. 정맥의 원위 끝을 5-0 봉합실로 결찰하세요. 가까운 끝에 슬립 매듭을 묶으세요. 원위 봉합 실을 지혈기로 고정하고 부드럽게 머리 쪽으로 당겨 혈관을 적당히 조이세요.
  3. 정맥절개술의 경우, 준비된 7번 바늘을 바늘 끝과 반대 방향으로 45° 구부리고(그림 2A), 외경정맥을 근위 쪽으로 천공합니다(그림 2B).
    주의: 바늘은 날카로운 도구로 간주됩니다. 사용할 때는 뾰족한 끝과 직접 접촉하지 마세요.

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그림 2: 정맥 절개 도구. (A) 7번 바늘을 바늘 끝과 반대 방향으로 45° 구부리기. (B) 외경정맥을 근위 쪽으로 천공한다. 바늘이 이전에 구부러진 점 때문에 실험자의 작업이 더 편리해질 것입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

  1. 3방향 스톱콕에 연결된 심장 카테터에 헤파린 나트륨 용액을 채우고 3방향 스톱콕을 닫으세요.
    참고: 항응고제인 헤파린은 카테터 삽입 중 혈전 형성을 예방할 수 있습니다. 나트륨 헤파린과 생리식염수를 혼합하여 1000 IU/mL 용량의 헤파린 나트륨 용액 500mL를 준비합니다.
  2. 직접 만든 7번 바늘의 구부러진 끝을 정맥에 넣고 들어 올린 후, 곡선형 안과 겸자를 정맥에 삽입하여 정맥을 열어줍니다(그림 3A). 바늘을 빼. 겸자가 열린 틈을 통해 카테터를 정맥에 삽입합니다(그림 3B).
  3. 곡선형 안과 겸자를 빼세요. 슬립노트를 풀고 카테터를 앞으로 밀어낸 뒤, 카테터가 떨어지지 않도록 고정하기 위해 새 슬립노트를 묶으세요(그림 3C). 슬립매듭을 너무 세게 묶지 말아 혈액 누출이 없도록 하고, 카테터를 자유롭게 밀 수 있도록 하세요.

figure-protocol-3
그림 3: 카테터 삽입. (A) 곡선형 안과 겸자를 정맥에 삽입하여 정맥을 열어줍니다. (B) 겸자가 열린 틈을 통해 카테터를 정맥에 삽입합니다. (C) 카테터가 빠지지 않도록 고정하기 위해 새 슬립노트를 묶으세요. 혈액 누출이 없도록 하고, 카테터를 자유롭게 밀어낼 수 있도록 하세요. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

  1. 폴리그래프를 켜고 압력 변환기를 연결한 뒤, 압력 변환기를 일반 식염수로 비워 기포가 없는지 확인하세요.
  2. 기록 소프트웨어를 열고 대기에 노출시켜 영점을 맞춘 후, 수은 혈압계로 2점 보정을 수행합니다. 소프트웨어에서 필터 타입을 로우패스, 컷오프 주파수를 40Hz, 샘플링 속도를 1000 SPS로 설정하세요.
  3. 파형 측정 및 위치 판단: 카테터에 연결된 3방향 스톱콕을 압력 변환기에 연결하여 3방향 스톱콕에 기포가 없도록 합니다. 그 후 3방향 스톱콕의 스위치를 열고 회전시켜 카테터가 압력 변환기와 통신하도록 하면 정맥 파형이 나타난다(그림 4A).
  4. 카테터를 앞으로 밀면서 회전시키세요. 저항이 있다면 강제로 전진시키지 마세요. 수술용 칼로 만든 패드를 들어 올리고, 카테터를 조금 빼낸 다음 다시 회전시키고 밀어주세요. 공허함을 느끼면 심실 파형을 볼 수 있습니다(그림 4B).
  5. 폐동맥에 도달하기 위해 다시 앞으로 밀어주세요. 카테터 끝이 심장 벽에 미끄러지는 느낌은 전진 과정에서 느껴집니다. 폐동맥의 파형이 나타납니다(그림 4C).
  6. 그림 4D에 나타난 심실 파형이 나타난다면, 카테터가 이 위치에서 폐동맥에 진입하기 어렵다는 의미일 수 있습니다. 카테터를 약간 빼고 회전시키며 앞으로 밀어 넣어 그림 4B에 보이는 심실 파형이 나타나면 폐동맥으로 쉽게 들어갈 수 있습니다. 동시에, 초보자들은 다양한 단계의 파형을 더 잘 이해하기 위해 Sarkar 등도 참고할 수있습니다. 9.

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그림 4: 압력 파형. (A) 정맥 파형. (B) 심실 파형. (C) 폐동맥의 파형. (D) 비정상적인 심실 파형. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.

4. 자료 수집

  1. 폐동맥 압력의 특징적인 파형이 확인되고 파형이 1분 동안 안정적으로 유지되면, 카테터를 부드럽게 놓고 안정적으로 유지하세요. 이제 PAP를 측정해 보세요.
  2. 최소 10회 연속 심장 주기 동안 안정적인 파형을 기록하세요. 실험에서 장기간 지속된 PAP 측정이 필요한 경우, 노출된 피부 위에 거즈 패드를 덮어 건조함이나 장시간 환경에 노출된 부작용을 방지하세요.
  3. 우심방, 우심실, 폐동맥의 압력을 각각 2-6 mmHg, 0-25 mmHg, 10-25 mmHg로 설정하며, 각각 특징적인 피크는 7,8,9,10,11,12,13입니다. 우심실 압력파형의 수축기 피크에 노치가 생기면, 카테터가 폐동맥으로 더 잘 들어갈 가능성이 높아집니다.
  4. 데이터 수집이 완료된 후, 기관의 동물 연구 지침에 따라 동물을 안락사시키십시오. 모든 데이터 수집이 끝난 후 카테터를 청소하세요.
    참고: 절차에서 발생하는 모든 폐기물은 적절히 관리되어야 합니다. 사용한 바늘과 기타 날카로운 도구는 즉시 전용 용기에 보관해야 합니다. 생물학적 조직(동물 시체 포함)은 무해하게 만들어야 합니다. 사용한 화학 시약은 폐액 탱크에 부어 중앙 정제 후 배출해야 합니다.

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결과

우리는 이 방법으로 측정한 평원 지역의 만성 저산소증 유발 폐고혈압 쥐와 정상 대조군 쥐의 평균 폐동맥압 데이터를 발표했습니다 7,8. 결과는 문헌9, 10, 11, 12에서 보고된 데이터와 기본적으로 일치합니다. 우리 실험 방법을 사용하면 성공률이 95%에 달할 수 있습니다.

본 연구에서는 고원 환경 시뮬레이션 챔버(쥐를 해발 5,800m 시뮬레이션 시뮬레이션 챔버에 28...

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토론

1970년, 스완과 간츠는 부유 카테터를 이용해 폐동맥압13을 측정했으며, 침습적 우심 카테터 삽입을 폐고혈압 진단의 금본위로 확립했다고 보고했다14,15. 하지만 쥐와 같은 소동물을 대상으로 한 연구에서는 카테터의 크기가 폐쇄형 흉부 카테터 삽입의 가능성을 제한합니다. 1984년, Bo 등은0.9mm 외경 PE관을 이용한 자체 제작 우심 카테터를 이용해 쥐의 폐동맥압을 측정하는 방법을 기술했습니다. 최근 몇 년간 여러 연구에서 우심 카테터 4,5,6의 제작 및 삽입 기술에서 개선과 최적화가 보고되었으나, 실제 적용...

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공개 사항

저자들은 이 글의 출판과 관련된 이해 충돌이 없음을 선언합니다.

감사의 글

이 연구는 중국 자연과학기금(Civil Science Foundation of China Natural Science Foundation, Nos. 81971784, 81830062)의 지원을 받았습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
5-0 봉합실중커 후이다23030306
알코올 소독제 75%산둥 주오젠 의료기술유한회사.Q/371402SDZJ005
비이커청두 유리 기기 공장GG-17250mL
구리선서모피셔000098.G2
온열 패드타이거진 테크놀로지 주식회사TG-TP-BS20번, 35cm
정혈성 겸자비요타임FS245
정맥 주입 바늘한장현 만리장성 의료기기 공장GB 18671-2002
LabChart Pro 업그레이드 v7 for Windows(Windows)AD 악기GR85-XNCB-메다
의료용 면봉화타이 의료기기 주식회사연도 10330-2015
다중 채널 생리학적 기록 시스템
(PowerLab 4/35, AD Instruments)		AD 악기파워랩 4/35
바늘상하이 친절기업개발그룹유한회사.0.7× 32 TW LB
생리식염수서비스바이오G4702-500ML용제? 세정제
안과 곡선 겸자비요타임FS229
압력 변환기AD 악기SP 844
쥐 수술대위옌 악기30351
나트륨 헤파린바이오샤프BS145항응고 효과
나트륨 펜토바르비탈시그마-올드리치P3761쥐를 마취하는 데 사용됩니다
멸균 주사기상하이 친절기업개발그룹유한회사.5ml
수술용 칼날비요타임FS205패드 제작에 사용됨
3방향 스톱콕B. 브라운409511CN
조직 가위비요타임FS209

참고문헌

  1. Krishnan, A., Markham, R., Savage, M., Wong, Y. W., Walters, D. Right Heart Catheterisation: How To Do It. Heart Lung Circ. 28 (4), e71-e78 (2019).
  2. Kosova, E., Ricciardi, M. Cardiac Catheterization. JAMA. 317 (22), 2344(2017).
  3. Sun, P., Liu, W. L. Method for measuring the pulmonary artery pressure with a right cardiac catheter in rats. Acta Acad Med Sinicae. 6 (6), 465-467 (1984).
  4. Zou, L., Chen, M., Huang, X., Wang, L. A meliorative technique to measure pulmonary artery pressure by right heart catheterization in rats. Chinese J Pathophysiol. 30 (4), 757-762 (2014).
  5. Yan, H., et al. Optimization of the Method for Measuring Rat Pulmonary Artery Pressure via Right Heart Catheterization. Chinese J Integrative Med Cardio-Cerebrovasc Dis. 20 (11), 1986-1988 (2022).
  6. Tontodonati, M., Ridley, D., Remie, R., Clements, P. Improved method for the catheterization of the right ventricle in a rat model of pulmonary artery hypertension. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 30 (4), 535-537 (2020).
  7. Yuan, Z., et al. Megakaryocytic leukemia 1 (MKL1) regulates hypoxia induced pulmonary hypertension in rats. PLoS One. 9 (3), e83895(2014).
  8. Yang, Y. D., et al. Nogo-B Receptor Directs Mitochondria-Associated Membranes to Regulate Vascular Smooth Muscle Cell Proliferation. Int J Mol Sci. 20 (9), 2319(2019).
  9. Sarkar, T., et al. Catheterization of Pulmonary and Carotid Arteries for Concurrent Measurement of Mean Pulmonary and Systemic Arterial Pressure in Rat Models of Pulmonary Arterial Hypertension. Bio Protoc. 13 (16), e4737(2023).
  10. Neelakantan, S., et al. Dissecting contributions of pulmonary arterial remodeling to right ventricular afterload in pulmonary hypertension. Bioeng Transl Med. 10 (4), e70035(2025).
  11. Neelakantan, S., et al. Right Ventricular Stiffening and Anisotropy Alterations in Pulmonary Hypertension: Mechanisms and Relations to Right Heart Failure. J Am Heart Assoc. 14 (5), e037126(2025).
  12. Mendiola, E. A., et al. Right Ventricular Architectural Remodeling and Functional Adaptation in Pulmonary Hypertension. Circ Heart Fail. 16 (2), e009768(2023).
  13. Swan, H. J., et al. Catheterization of the heart in man with use of a flow-directed balloon-tipped catheter. New Engl J Med. 283 (9), 447-451 (1970).
  14. Ruopp, N. F., Cockrill, B. A. Diagnosis and Treatment of Pulmonary Arterial Hypertension: A Review. JAMA. 327 (14), 1379-1391 (2022).
  15. Ferrero, P., Krishnathasan, K., Constantine, A., Chessa, M., Dimopoulos, K. Pulmonary arterial hypertension in congenital heart disease. Heart (British Cardiac Society). 110 (18), 1145-1152 (2024).
  16. Deten, A., Millar, H., Zimmer, H. G. Catheterization of pulmonary artery in rats with an ultraminiature catheter pressure transducer. Heart Circ Physiol. 285 (5), H2212-H2217 (2003).

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