Hierin introduceren we een aangepaste methode voor intrathecale katheterisatie bij ratten die een eenvoudige, handige en betrouwbare benadering vertegenwoordigt voor herhaalde intrathecale toediening van geneesmiddelen.
Methodenartikel
Hierin introduceren we een aangepaste methode voor intrathecale katheterisatie bij ratten die een eenvoudige, handige en betrouwbare benadering vertegenwoordigt voor herhaalde intrathecale toediening van geneesmiddelen.
Intrathecale katheterisatie is op grote schaal toegepast in dierproeven, vooral die op neuropathische pijn. De traditionele methoden hebben echter nog steeds verschillende beperkingen. Hoewel sommige onderzoekers hebben geprobeerd de traditionele methoden te verbeteren, moeten de beschikbare methoden nog worden aangepast. Hierin introduceren we een aangepaste methode voor intrathecale katheterisatie bij ratten.
Hierbij wordt gebruik gemaakt van een 20 cm lange RVS-draad (0,2 mm in diameter), een 15 cm lange kunststof PE10-buis, een zelfgemaakte afsluitdop en een anti-allergische band van 0,3 cm × 0,5 cm. Onze aangepaste methode voor intrathecale katheterisatie heeft verschillende voordelen. Ten eerste verhoogt het introduceren van een roestvrijstalen draad op de PE10-buis de elasticiteit van de buis, verbetert het slagingspercentage van intrathecale katheterisatie, vermindert de hoeveelheid ruimte die nodig is voor de operatie en minimaliseert het de schade aan de weefsels rond de lumbale wervelkolom. Ten tweede wordt de lengte van de PE10-buis vóór de operatie bepaald en kan de verblijfstijd van de katheter langer zijn dan een week. Ten derde wordt de PE10-buis 4 keer vastgezet door een hechting in de vorm van een 8, die voorkomt dat de buis beweegt en terugtrekt wanneer het dier beweegt. Ten vierde wordt een zelfgemaakte afsluitdop gebruikt om de PE10-buis af te dichten, wat niet alleen lekkage van hersenvocht voorkomt, maar ook de noodzaak vermindert om de PE10-buis herhaaldelijk door te snijden. Ten slotte wordt het extracorporale uiteinde van de PE10-buis vastgemaakt met een band, die voorkomt dat de buis wordt ingetrokken wanneer het dier beweegt.
Deze methode kan het slagingspercentage van katheterisatie bij ratten verhogen, aangezien ongeveer 80% van de PE10-buisjes zelfs 28 dagen na de operatie op hun plaats bleef. Deze aangepaste methode kan dus een eenvoudige, handige en betrouwbare aanpak zijn voor repetitieve intrathecale toediening van geneesmiddelen.
Intrathecale katheterisatie (ook bekend als subarachnoïdale katheterisatie) bij ratten is een methode waarbij een katheter in de subarachnoïdale ruimte wordt ingebracht via de tussenwervelruimte1. Geneesmiddelen worden via de katheter rechtstreeks in de subarachnoïdale ruimte geïnjecteerd, wat onderzoekers helpt de effecten van geneesmiddelen op het ruggenmerg te onderzoeken zonder rekening te houden met de effecten van geneesmiddelen die de bloed-hersenbarrière binnendringen 2,3. Bovendien kan na intrathecale katheterisatie cerebrospinale vloeistof worden verzameld om de micro-omgeving van het centrale zenuwstelsel te onderzoeken 4,5. De momenteel gebruikte methode voor intrathecale katheterisatie werd voor het eerst vastgesteld door Yaksh en Rudy6 in 1976 en wordt sindsdien op grote schaal toegepast in dierproeven op het gebied van neurowetenschappen, anesthesie en analgesie, ruggenmerg-gemedieerde cardiovasculaire regulatie en vooral neuropathische pijn 2,7. Deze methode heeft echter nog steeds verschillende beperkingen, zoals een hoge incidentie van ruggenmergschade, subarachnoïdale bloeding, postoperatieve sensorische en motorische disfunctie, hoge postoperatieve mortaliteit en een hoog risico op neurologische stoornissen 4,5,8,9,10 . In een poging om deze beperkingen te overwinnen, werd katheterisatie van de subarachnoïdale ruimte door lumbale tussenruimtes voorgesteld door Størkson et al. in 199611, en een hoger postoperatief slagingspercentage werd gerapporteerd. Met name de fixatie van de verblijfskatheter is nog steeds een uitdaging bij deze methode, en het terugtrekken van de katheter komt vaak voor vanwege de beweging van dieren, wat intrathecale toediening van geneesmiddelen ongemakkelijk maakt.
Vanwege de bovenstaande beperkingen hebben sommige onderzoekers 12,13,14,15 geprobeerd de instrumenten voor het prikken, de methoden voor katheterisatie en de methoden voor katheterfixatie te verbeteren, maar de beschikbare methoden moeten nog worden gewijzigd vanwege de moeilijkheid om de diameter van de gebruikte kralen te kwantificeren, de noodzaak van herhaalde puncties en de korte lengte van de katheter, enz.11
Volgens de lumbale benadering voor intrathecale katheterisatie1 en de Seldinger-techniek voor centrale aderkatheterisatie,16 ontwikkelden we een methode voor intrathecale katheterisatie bij ratten die gebruik maakt van een roestvrijstalen draad, een zelfgemaakte afsluitdop en een anti-allergische band om de bestaande methode te vereenvoudigen. Door deze methode kan de katheter gemakkelijk in de subarachnoïdale ruimte worden ingebracht en stabiel op de rug van de rat worden bevestigd, en wordt de noodzaak van herhaalde puncties voor herhaalde intrathecale toediening van het geneesmiddel vermeden.
Hierin introduceren we een aangepaste methode die het slagingspercentage van intrathecale katheterisatie bij ratten kan verbeteren en een eenvoudige, handige en betrouwbare aanpak vertegenwoordigt voor herhaalde intrathecale toediening van geneesmiddelen.
Intrathecale katheterisatie werd uitgevoerd in strikte overeenstemming met de aanbevelingen in de Richtlijnen voor de verzorging en het gebruik van proefdieren van de National Institutes of Health, en het protocol werd goedgekeurd door de Ethische Commissie van Proefdieren, China (nr. TJBH15523201). Mannelijke Sprague-Dawley (SD) ratten werden gebruikt in het experiment. Er werd voor gezorgd dat de pijn en het ongemak van de dieren tot een minimum werden beperkt.
1. Voorbereiding van materiaal en instrument
OPMERKING: De voorbereiding van materialen en instrumenten is erg belangrijk voor een succesvolle intrathecale katheterisatie.
2. Voorbereiding op de operatie
3. Chirurgie
4. Validatie-experiment met lidocaïne
Voor intrathecale injectie werd de extracorporale punt van de PE10-buis afgesneden en werd de PE10-buis verzegeld met een afsluitdop tussen twee geneesmiddelinjecties. In onze pilotstudie was het slagingspercentage van intrathecale katheterisatie ongeveer 95% (19 van de 20 ratten); Succes werd aangegeven door een staartbeweging en/of het vrijkomen van kleurloze transparante vloeistof tijdens de procedure. Ongeveer 85% van de buisjes bleef 7 dagen na de operatie op zijn plaats en ongeveer 80% bleef 28 dagen na de operatie op zijn plaats. De ratten herstelden snel na de operatie en er werden geen complicaties waargenomen binnen 7 dagen na de operatie. De dagelijkse beweging was normaal en er werden geen gedragsafwijkingen waargenomen. Deze resultaten geven aan dat onze methode superieur is aan de eerder gerapporteerde methoden in termen van het slagingspercentage en het percentage langdurig ingezetenen.
Volledige verlamming van de onderste ledematen bij lidocaïne-injectie via katheters duidt op succesvolle intrathecale katheterisatie15. Het slagingspercentage van intrathecale katheterisatie wordt berekend door het totale aantal ratten te delen door het aantal ratten met succesvolle katheterisatie. Met onze aangepaste methode was het slagingspercentage 95%, wat groter was dan het percentage dat werd bereikt met de methode gerapporteerd door Hou et al. (88%)15. Dit is weergegeven in figuur 4.
De intrathecale buis werd 2, 5 en 7 dagen na intrathecale katheterisatie gecontroleerd en het percentage succesvolle verblijfskatheter werd berekend als het aantal ratten met een succesvolle verblijfskatheter/totaal aantal ratten × 100%. 2, 5 en 7 dagen na intrathecale katheterisatie was het percentage succesvolle verblijfskatheters respectievelijk 94%, 81% en 65% in de studie van StØrkson et al.11. Het percentage succesvolle verblijfskatheters 2, 5 en 7 dagen na intrathecale katheterisatie was respectievelijk 95%, 90% en 85% met onze techniek (Figuur 5).

Figuur 1. Materialen en instrumenten die worden gebruikt voor intrathecale katheterisatie. (A) Er werd een PE10-buis van 15 cm lang voorbereid en de buis werd op 2 cm van het ene uiteinde gemarkeerd om de insteekdiepte aan te geven. (B) Een 20 cm lange roestvrijstalen draad met twee gepolijste uiteinden werd als steun in de PE10-buis gestoken. (C) De scherpe punt van de 22G-naald werd afgeknipt met een schaar en het distale uiteinde werd verzegeld met een pincet. (D) Een epidurale katheter (1,0 mm in uitwendige diameter) werd in fragmenten van 1 cm gesneden, die vervolgens in de 22G-naald zonder scherpe punt werden ingebracht. (E) Het distale uiteinde van de epidurale katheter werd afgesloten met een verwarmde rechte pincet; Dit apparaat werd de buisafdichtingsdop genoemd. (F) Een anti-allergische band van 0,3 cm × 0,5 cm (zijden tape, 1,25 cm × 9,1 m) werd voorbereid met een schaar. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2. Voorbereiding van instrumenten voor intrathecale katheterisatie. Instrumenten (zoals een getande tang, een schaar, een maagsonde, een scalpelhandvat en #10 mesjes) werden ongeveer 2 uur gesteriliseerd met ethanol en vervolgens ongeveer 30 minuten voor de operatie gewassen met normale zoutoplossing. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3. Resultaten van het lidocaïne-validatie-experiment na intrathecale katheterisatie. Na intrathecale injectie van 20 μl 2% lidocaïne gevolgd door injectie van 10 μl normale zoutoplossing, was de rat tijdelijk verlamd: verlamming van de onderste ledematen trad op binnen 30 s en verdween 30 minuten later, wat wijst op een succesvolle intrathecale katheterisatie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4. Vergelijking van de mate van succesvolle katheterisatie tussen onze gewijzigde methode en een eerder gerapporteerde methode. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 5. Vergelijking van het aantal katheters voor langdurig verblijf tussen onze aangepaste methode en een eerder gerapporteerde methode. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Gewijzigde methode | Eerdere methode | Voordelen van aangepaste methode | Nadelen van eerdere methode | |
| Geleidingsmethode voor het inbrengen | een roestvrijstalen draad | Geleide-canule (20G 0,9× 38 mm) | Verhoogt de elasticiteit van de buis, | De weerstand is moeilijk te voelen, waardoor de bediening moeilijker wordt |
| Verbetert het slagingspercentage van intrathecale katheterisatie | Schade aan de weefsels door herhaalde punctie | |||
| Vermindert de behoefte aan operatieruimte | Het ene uiteinde van de buis wordt uitgerekt tot 1,5 keer de oorspronkelijke lengte, waardoor de diameter van beide uiteinden verschillend is | |||
| Minimaliseert de schade aan weefsels rond de lumbale wervelkolom | Gevoeligheid voor lekkage van hersenvocht omdat de diameter van 20G guide-canule 2 keer of meer is dan die van een uitgerekte PE10-buis | |||
| Lengte van PE10 buis | 15 cm | 14 of 28 cm | Gemakkelijk om de lengte van de PE10-slang te bepalen, ongeacht de duur van het verblijf in de katheter | De duur van het verblijf in de katheter is korter voor een kortere PE10-buis; gevoeligheid om uit het lichaam te vallen gedurende lange PE10-buis |
| Fixatie methode | "8" hechtdraad en 4 keer | 1 of 2 kralen | Vermijdt het bewegen en terugtrekken van de buis tijdens de activiteiten van het dier | Verschil in de diameter van de buis aan beide uiteinden en gevoeligheid voor verplaatsing van de PE10-buis tijdens het maken van de kralen |
| Methode voor buisafdichting | Zelfgemaakte pet | Nee | Voorkomt het lekken van hersenvocht | Eis van herhaald snijden van PE10-buis |
| Vermijdt het herhaaldelijk doorsnijden van de PE10-buis | ||||
| Methode om retractie te voorkomen | Anti-allergische band | 1 of 2 kralen | Voorkomt dat de buis zich terugtrekt tijdens de activiteiten van het dier | Gevoeligheid voor retractie |
Tabel 1. Voor- en nadelen van de gewijzigde methode en een eerder gerapporteerde methode.
Er zijn verschillende kritische tips voor deze aangepaste methode om het slagingspercentage van intrathecale katheterisatie te maximaliseren. Eerst moet een 20 cm lange roestvrijstalen draad met twee gepolijste uiteinden worden voorbereid en als steun in de PE10-buis worden gestoken. Ten tweede moet de operator het omgekeerde "V"-gebied volledig blootleggen na het reinigen van de L5-6 tussenwervelruimte met een watje, en de tussenwervelruimte moet worden uitgebreid met een andere tang terwijl de L5 dorsale processus wordt opgetild met een getande tang. Ten derde moet de PE10-buis vier keer worden bevestigd met een hechting in de vorm van een 8. Ten slotte moet het extracorporale uiteinde van de PE10-buis worden vastgebonden met een band en worden afgedicht met een zelfgemaakte dop.
Het slagingspercentage van intrathecale katheterisatie en schade aan weefsels rond wervellichamen kan de betrouwbaarheid van de experimentele resultaten aanzienlijk beïnvloeden15. Het zoveel mogelijk verbeteren van het slagingspercentage en het verminderen van de schade aan de omliggende weefsels zijn dus cruciaal bij het opzetten van diermodellen en relevante experimenten1. Bij deze aangepaste methode wordt een roestvrijstalen draad ter geleiding in de PE10-buis ingebracht, wat de elasticiteit van de buis verhoogt en het slagingspercentage van intrathecale katheterisatie verbetert. Bovendien wordt de hoeveelheid ruimte die nodig is voor de operatie verminderd met deze aangepaste methode en wordt de schade aan de weefsels rond de lumbale wervelkolom geminimaliseerd omdat de omliggende weefsels botweg worden gescheiden, maar niet worden gesneden. Ter vergelijking: bij de eerder gerapporteerde methode11 wordt een geleidecanule van 20 G gebruikt om de weerstand tijdens het prikken te verminderen, en herhaaldelijk prikken is vaak nodig, wat de weefsels kan beschadigen. Bovendien wordt bij de eerder gerapporteerde methode, om de diameter van de PE10-buis te verkleinen, ondergedompeld in warm water (60 °C) en vervolgens aan het ene uiteinde uitgerekt tot ongeveer 150% van de oorspronkelijke lengte, wat mogelijk niet de consistentie van de buisdiameter garandeert en daarom lekkage van hersenvocht kan veroorzaken omdat de diameter van de 20G-geleidecanule ongeveer twee keer groter is dan of gelijk is aan die van de uitgerekte PE10-buis. Bovendien blijft in onze methode de lumbale functie zoveel mogelijk behouden, waardoor de invloed van chirurgie op de resultaten van latere experimenten wordt vermeden. Deze resultaten komen overeen met die gerapporteerd door Xu et al2.
In eerder gerapporteerde methode11 is de lengte van de PE10-slang ongeveer 14 cm als de buis op de plaats rond de prikplaats wordt bevestigd, maar de verblijfstijd van de katheter is onder deze omstandigheden vaak korter dan 7 dagen (of de buis wordt door de rat uit het lichaam verwijderd). De lengte van de PE10-buis is ongeveer 28 cm als de buis aan de achterkant van de nek is bevestigd, wat aanzienlijk langer is dan de PE10-buis die in onze methode wordt gebruikt (15 cm). Hoewel kralen werden gevormd volgens het protocol gerapporteerd door Størkson et al.11, werden sommige buisjes uit het lichaam verwijderd en slechts ongeveer 65% van de buisjes was 7 dagen na de operatie nog steeds op hun plaats gefixeerd, wat de resultaten van latere experimenten aanzienlijk beïnvloedde. In onze methode wordt de PE10-buis 4 keer bevestigd met een 8-vormige hechting en wordt het extracorporale uiteinde van de PE10-buis vastgemaakt met een band om de kans op verplaatsing en terugtrekking te verkleinen. Volgens onze methode bleef ongeveer 85% van de buisjes 7 dagen na de operatie op zijn plaats en ongeveer 80% van de buisjes bleef 28 dagen na de operatie op zijn plaats.
Bij de eerder gerapporteerde methode11 moet de extracorporale punt van de intrathecale katheter voor elke toediening van het geneesmiddel worden afgesneden. De herhaalde intrathecale toediening van geneesmiddelen kan de verblijfstijd van de katheter echter verkorten, wat de intrathecale toediening van geneesmiddelen ongemakkelijk maakt. Daarom wordt in onze methode een zelfgemaakte dop gebruikt om de PE10-buis af te dichten, die eenmaal per dag met ethanol wordt gesteriliseerd. Dit voorkomt niet alleen het lekken van hersenvocht, maar vermindert ook de noodzaak van het herhaaldelijk doorsnijden van de PE10-buis voor intrathecale toediening van geneesmiddelen, waardoor de effectieve toediening van de geneesmiddelen wordt gegarandeerd.
De voor- en nadelen van de gewijzigde methode en de eerder gerapporteerde methode zijn samengevat in tabel 1. Ten eerste verhoogt het gebruik van roestvrijstalen draad in de PE10-buis voor de gewijzigde methode de elasticiteit van de buis en verbetert het slagingspercentage van intrathecale katheterisatie, wordt de hoeveelheid ruimte die nodig is voor de operatie verminderd en wordt de schade aan de weefsels rond de lumbale wervelkolom geminimaliseerd. Bij de eerder gerapporteerde methode wordt een 20G-geleidecanule ingebracht totdat weerstand wordt gevoeld en is vaak herhaalde punctie nodig, wat kan leiden tot schade aan weefsels. Bovendien wordt de PE10-buis aan het ene uiteinde uitgerekt totdat de lengte ongeveer 150% van de oorspronkelijke lengte bereikt, wat lekkage van hersenvocht kan veroorzaken omdat de diameter van de 20G-geleidecanule 2 keer groter is dan of gelijk is aan die van de uitgerekte PE10-buis. Ten tweede wordt bij de gewijzigde methode de lengte van de PE10-buis vóór de operatie bepaald en kan de verblijfstijd van de katheter langer zijn dan een week. In de eerder gerapporteerde methode is de lengte van de PE10-buis ongeveer 14 cm als deze op de prikplaats wordt bevestigd, maar de verblijfstijd van de katheter is vaak korter dan 7 dagen omdat de buis vatbaar is voor uittrekken door de rat; de lengte van de PE10-buis is ongeveer 28 cm als deze aan de achterkant van de nek wordt bevestigd, wat aanzienlijk langer is dan de lengte van de buis die in onze methode wordt gebruikt. Ten derde wordt bij de gewijzigde methode de PE10-buis 4 keer vastgezet met een hechting in de vorm van een 8 om beweging en terugtrekking van de buis te voorkomen; een zelfgemaakte dop wordt gebruikt om de PE10-buis af te dichten, die niet alleen lekkage van hersenvocht voorkomt, maar ook de noodzaak van herhaald snijden van de PE10-buis voorkomt. Bij de eerder gerapporteerde methode is het moeilijk om kralen met een consistente diameter te verkrijgen, de verplaatsing van PE10-buis is gebruikelijk wanneer kralen worden gevormd en herhaaldelijk snijden van PE10-buis is vaak nodig. Ten slotte wordt bij de gewijzigde methode het extracorporale uiteinde van de PE10-buis vastgemaakt met een band, die voorkomt dat de buis zich tijdens beweging terugtrekt. Bij de vorige methode kunnen de korrels het terugtrekken van PE10-buizen echter niet op betrouwbare wijze voorkomen, omdat het moeilijk is om korrels met een consistente diameter te verkrijgen.
Over het algemeen heeft deze aangepaste methode voor intrathecale katheterisatie de volgende voordelen. Ten eerste verhoogt het gebruik van roestvrijstalen draad in de PE10-buis de elasticiteit van de buis en verbetert het slagingspercentage van intrathecale katheterisatie, wordt de hoeveelheid ruimte die nodig is voor de operatie verminderd en wordt schade aan de weefsels rond de lumbale wervelkolom geminimaliseerd, waardoor de lumbale functie zoveel mogelijk wordt behouden en de invloed van chirurgie op de resultaten van latere experimenten wordt vermeden. Ten tweede wordt de PE10-buis 4 keer vastgezet met een 8-vormige hechtdraad, waardoor beweging en terugtrekking van de buis tijdens beweging wordt voorkomen. Ten derde wordt een zelfgemaakte afsluitdop gebruikt om de PE10-buis af te dichten, wat niet alleen lekkage van hersenvocht voorkomt, maar ook de noodzaak voorkomt om de PE10-buis herhaaldelijk te snijden. Herhaaldelijk doorknippen van de katheter kan de katheter verkorten, wat de toediening van medicijnen ongemakkelijk maakt. Ten slotte wordt het extracorporale uiteinde van de PE10-buis vastgemaakt met een anti-allergische band, die voorkomt dat de buis zich tijdens beweging terugtrekt.
Er zijn echter verschillende beperkingen aan deze aangepaste intrathecale katheterisatietechniek. Ten eerste moeten de ratten na de operatie apart worden gehuisvest (één per kooi) om schade aan het extracorporale uiteinde van de PE10-buis te voorkomen. Ten tweede is herstel gedurende 5-7 dagen na intrathecale injectie van lidocaïne nodig vóór volgende experimenten.
Concluderend kan deze aangepaste methode voor intrathecale katheterisatie dienen als een nuttig hulpmiddel voor de herhaalde intrathecale toediening van geneesmiddelen en een eenvoudige, handige en betrouwbare manier zijn om de duur van experimenten te verkorten.
De auteurs van dit manuscript verklaren dat er geen sprake is van belangenconflicten.
Dit werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation (nr. 81971042) en de Key Support Specialist Projects van de Shanghai Hongkou District Health Commission (nr. HKZK2020A06).
```html
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 1 cc-sering | Jiangxi Hongda Medical Equipment Co., Ltd | 1 cc | |
| 22 gauge × 1” naalden | Jiangxi Hongda Medical Equipment Co., Ltd | 22G | |
| 23 gauge × 1” naalden | Jiangxi Hongda Medical Equipment Co., Ltd | 23G | |
| 25 μL Hamilton-sering | Shanghai Bolige Co.,Ltd | 0,31mm 25 μL | |
| 4-O MERSILK NIET-RESORBERENDE HECHTDRAAD | ETHICON | SA83G | |
| 50 mL corning centrifuge buizen 3 cm diameter | 430820 | CORNING | |
| Epidural katheter en connector | Henan Tuoren Medical Device Co., Ltd | standaard type | |
| Maagspoelapparaat | Shanghai Bolige Co.,Ltd | 8# | |
| PE-10 Mirco Medisch Tubing | BB31695-PE/1 | Scientific Commodities, Inc | |
| Scalpel handvat en #10 klingen | Jiangsu Songxin Medical Equipment Co., Ltd | 125mm | |
| Schaar | Jiangsu Songxin Medical Equipment Co., Ltd | 100mm | |
| Sprague-Dawley (SD) ratten | Shanghai BK/KY Biotechnology Co., Ltd | Mannetje | |
| Roestvrij staal draad 0,2 mm diameter | Dongguan Jiazhi Metal Products Technology Co., Ltd. | 0,2mm × 1m | |
| Getande pincet | Jiangsu Songxin Medical Equipment Co., Ltd | 18cm | |
| URGO zijde tape | URGO | 1,25cm × 9,1m |
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen