Gebruik van driedimensionale beeldvormende reconstructiesoftware als trainingsinstrument voor venapunctie van de schedel van de vena cava bij de fret

Summary

We stellen voor dat een driedimensionale virtuele anatomische reconstructieve softwaretool nuttige aanvullende training toevoegt in het onderwijzen van vena cava-venapunctie in frettenschedels aan stagiairs proefdiergeneeskunde.

Abstract

Aan het University of Georgia College of Veterinary Medicine is driedimensionale (3D) virtuele anatomie-reconstructieve software opgenomen in het curriculum van de veterinaire anatomie. Met dit onderwijsplatform worden studenten blootgesteld aan leermogelijkheden die verder gaan dan kadaverdissectie en leerboekbronnen. We stellen voor dat deze 3D-anatomietool kan dienen als een nuttig aanvullend trainingshulpmiddel bij het aanleren van technische vaardigheden aan het personeel van proefdieren, met name craniale vena cava (CVC) venapunctie bij fretten. De CVC is een van de geprefereerde plaatsen voor een grote bloedvolumeafname bij de fret. Hoewel het over het algemeen een relatief veilige techniek is voor het verzamelen van bloed, omvatten de risico's van deze blinde benadering een beperkt vermogen om de ader af te houden na venapunctie en onbedoelde schade aan omliggende structuren. In dit proefproject werden 5 stagiairs van proefdieren blootgesteld aan 3D-gereconstrueerde thoracale beelden en video's van fretten in combinatie met mondelinge instructie om venapunctie van de schedelvena cava in de fret uit te voeren. Het succes van de aanpak werd geëvalueerd op basis van het vermogen van de cursisten om de naald en spuit in de juiste hoek te plaatsen, de naald op de juiste plaats in te brengen en bloed van de plaats af te nemen. Van de 5 cursisten beheersten 5 (100%) de verticale hoek van de naald, 4 (80%) beheersten de horizontale hoek van de naald, 5 (100%) identificeerden het manubrium correct als een herkenningspunt voor het inbrengen, en 2 (40%) verzamelden met succes bloed binnen twee pogingen om deze aanpak te gebruiken. Omdat de cursisten in staat waren om aan veel belangrijke criteria voor succes te voldoen, concluderen we dat de training succesvol was in het bieden van belangrijke anatomische oriëntatiepunten en ruimtelijk inzicht die nodig zijn voor het verzamelen van CVC-bloed bij de fret. Naast het bereik van venapunctie van fretten, spelen 3D-gereconstrueerde beelden een potentiële rol bij het demonstreren van chirurgische technieken en benaderingen voor verschillende klinische vaardigheden in de diergeneeskunde.

Introduction

We stelden voor dat het toevoegen van 3D gereconstrueerde cervicale en thoracale beelden en video's van een fret aan onze standaard trainingsprocedures het personeel van proefdieren zou helpen bij het visualiseren van de relevante anatomie om hen te helpen de positionering en oriëntatiepunten onder de knie te krijgen die nodig zijn om craniale vena cava (CVC) venapunctie in de fret uit te voeren. Daartoe hebben we routinematige training gegeven aan vijf medewerkers van proefdieren die met fretten werken. Tijdens deze training hebben we de toevoeging van de 3D-reconstructiebeelden gepiloteerd, waarbij we het succes van het personeel na de training hebben geobserveerd op het gebied van het positioneren van de spuit en naald in de verticale en horizontale vlakken, het identificeren van een belangrijk anatomisch oriëntatiepunt en het verzamelen van bloed. Alle medewerkers bekeken de 3D-afbeeldingen en -video's omdat er te weinig cursisten waren om een kwantitatieve, vergelijkende proef uit te voeren waarbij traditionele training werd vergeleken met de toevoeging van 3D-tools.

Venapunctie is een steunpilaar in de proefdiergeneeskunde voor bloedafname in onderzoeksstudies en het verlenen van klinische veterinaire zorg. Verschillende technieken worden gebruikt bij verschillende diersoorten vanwege anatomische verschillen, het niveau van technische expertise en het doel van bloedafname. Venapunctie kan een uitdaging zijn, vooral als de flebotomist niet bekend is met de aanpak of relevante anatomie van het gebied.

De CVC bij een volwassen fret heeft een diameter van ongeveer 3,0-3,5 mm. Het is het belangrijkste vat dat zich craniaal van het hart bevindt en wordt gevormd door de samenvloeiing van de linker en rechter subclavia-aders met de externe halsaders. De CVC mondt uit in de rechter boezem van het hart. Andere belangrijke structuren in het gebied zijn het hart, de aorta, de halsslagader, de slokdarm, de luchtpijp, de nervus vagus en de middenrifzenuw¹. De relatief lange thorax van de fret minimaliseert het risico op het doorboren van andere belangrijke structuren, waardoor dit een veiligere benadering is bij deze soort in vergelijking met andere kleine zoogdieren vanwege de aanzienlijke afstand van het meest craniale deel van de CVC tot de basis van het hart. Dat gezegd hebbende, kan de techniek technisch uitdagend zijn en vormt het een risico voor het doorboren van naburige intrathoracale structuren, waaronder de halsslagader en de luchtpijp (Figuur 1)². De CVC en de uitwendige halsader zijn de voorkeursplaatsen voor het verzamelen van grote bloedvolumes (tot 2 ml) bij de fret ^2,3. Grote hoeveelheden bloed zijn vaak nodig voor routinematige gezondheidsscreening en -afname voor onderzoeksstudies. Fretten worden in de proefdiergeneeskunde vaak gebruikt als translationele modellen voor onderzoek naar griep en andere luchtwegaandoeningen vanwege de gelijkenis van hun luchtwegen met die van mensen ^4,5. Plaatsen voor een beperktere bloedafname zijn onder meer de laterale vena saphena en cephalische aders². Andere veel voorkomende proefdiersoorten waarvoor de craniale vena cava een geschikte venapunctieplaats is, zijn ratten, hamsters en cavia's³.

Aan het University of Georgia College of Veterinary Medicine (UGA CVM) hebben we software voor driedimensionale (3D) beeldreconstructie (Table of Materials) opgenomen in de anatomiecursussen voor kleine en grote dieren voor het lesgeven aan eerstejaars diergeneeskundestudenten. De 3D virtuele anatomiesoftware kan worden gebruikt om beelden te reconstrueren van computertomografie (CT) en magnetische resonantie beeldvorming (MRI) studies⁶. Studenten van de UGA CVM worden blootgesteld aan deze technologie in het anatomiecurriculum in combinatie met grove kadaverdissectie. Het doel van het opnemen van deze software in de cursus is tweeledig: om studenten bloot te stellen aan diagnostische beeldvorming en om studenten in staat te stellen te communiceren met 3D-anatomische structuren buiten het bereik van kadaverdissectie. Deze nieuwe bron verbetert de leerervaringen van de studenten en helpt hen beter voor te bereiden op het beheersen van klinische vaardigheden, omdat ze de kans krijgen om de relatie van anatomische structuren in een ander licht te visualiseren. De software is oorspronkelijk ontworpen voor onderwijs in de menselijke geneeskunde, met studies die aantonen dat 3D virtuele anatomieplatforms nuttige bronnen zijn voor menselijke medische studenten, omdat ze een uitgebreide modaliteit bieden waarmee gebruikers afbeeldingen kunnen verkennen in een unieke benadering die kan worden aangepast aan specifieke leerdoelen ^7,8,9.

Protocol

Het protocol voor het gebruik van fretten in deze studie is goedgekeurd door de UGA Institutional Animal Care and Use Committee. Het UGA-programma voor dierenverzorging en -gebruik heeft een Animal Welfare Assurance bij het NIH Office of Laboratory Animal Welfare, heeft een onderzoeksregistratie bij de USDA en is volledig geaccrediteerd door AAALAC International.

De fretten werden gehuisvest in aangewezen dierenverblijven in open kooien met ad libitum toegang tot een frettendieet met een hoge dichtheid (materiaaltabel) en automatisch water geven (kraanwater). De lichten werden gehandhaafd op een geautomatiseerde 12:12 licht:donker-cyclus, temperatuurinstelpunt op 68 +/- 4 ^°F en een relatieve vochtigheid van 30-70%. De fretten werden samen met andere fretten gehuisvest en voorzien van verrijkingsspeeltjes.

1. Het verkrijgen van 3D-reconstructiebeelden voor training

OPMERKING: De 3D gereconstrueerde scan die voor de training werd gebruikt, was die van een geanonimiseerde, verdoofde volwassen mannelijke fret die in dorsale lighouding was gepositioneerd voor een CT-scan. De scan is afkomstig uit het archief van het UGA Veterinary Teaching Hospital en is door de auteurs gereconstrueerd in het softwareprogramma.

1. Open het softwareprogramma voor 3D-reconstructie en gebruik de computermuis om op Bestand en vervolgens op Openen te klikken en dubbelklik om de gewenste geüploade scan te selecteren.
2. Klik met de muis op een willekeurige locatie van de scan. Houd de muisknop ingedrukt terwijl u tegelijkertijd de muis sleept om de scan zo te positioneren dat de fret in dorsale lighouding ligt met het hoofd naar de bovenkant van het computerscherm en de staart naar de onderkant van het scherm. Herhaal indien nodig om bepaalde lichaamsdelen te manipuleren.
3. Klik met de muis op de functie Een vliegtuig toevoegen in het programma. Het vlak verschijnt als een rode, transparante rechthoek.
4. Klik met de muis op de pijlen naar links en rechts die zijn gekoppeld aan de functie Een vliegtuig toevoegen om door de opties voor de locatie van het vliegtuig te gaan. Klik op de pijl totdat het vlak evenwijdig loopt aan het ventrale aspect van het dier.
5. Scroll met het scrollwiel op de muis van beneden naar boven om het vlak van ventrale naar dorsale (of oppervlakkige naar diepe) te verplaatsen. Beweeg het vliegtuig vooruit met het muiswiel totdat er een duidelijk beeld is van het craniale vena cava-vat.
6. Maak een screenshot van de afbeelding en sla deze op de gewenste locatie op. Deze stappen kunnen ook op het scherm worden opgenomen en als video worden opgeslagen. Deze stap is afhankelijk van de computerhardware die de gebruiker heeft.

2. Training voor venapunctie

OPMERKING: Vijf medewerkers werden opgenomen in de training, die allemaal toestemming gaven om betrokken te zijn. Alle vijf medewerkers, die verschillende niveaus van kennis van de anatomie van fretten hadden, kregen de 3D-gereconstrueerde afbeeldingen en video's te zien voorafgaand aan hun venapunctiepogingen. Drie waren dierenverzorgingstechnici en twee waren veterinaire technici. Drie van de deelnemers hadden eerdere ervaring met het hanteren van spuiten en naalden, terwijl twee dat niet hadden.

1. Toon de 3D-gereconstrueerde afbeeldingen en video's aan een groep van vijf stagiairs van proefdieren, met anatomie-instructies van een ervaren dierenarts of technicus van proefdieren die bekend is met de anatomie- en bloedafnameprocedure. Zorg voor aanvullend leesmateriaal als dat nodig is voor de kennis van de cursist.
2. Luister goed naar de vragen van de trainees en beantwoord die voordat je levende dieren gaat trainen.
3. Beschrijf de procedure opnieuw tijdens stap 3 en 4 van het protocol, terwijl de techniek aan de cursisten wordt gedemonstreerd voordat ze het voor de eerste keer proberen, waarbij u regelmatig verwijst naar de 3D-gereconstrueerde beelden.
   OPMERKING: In totaal werden zeven fretten gebruikt tijdens de training. Drie stagiairs kregen elk één fret toegewezen en ze hadden één poging tot bloedafname met hun fret. De andere twee stagiairs kregen elk twee fretten toegewezen; De ene werd gebruikt voor hun eerste bloedafnamepoging en de andere werd gebruikt voor hun tweede poging.

3. Positionering voor venapunctie

1. Gebruik voor de CVC-benadering wakkere, verdoofde of verdoofde fretten.
2. Smeer het dier met een intramusculaire injectie van butorfanol 0,1-0,3 mg/kg, midazolam 0,1-0,3 mg/kg en, alleen indien nodig, ketamine 1-3 mg/kg.
3. Leg het dier in dorsale lighouding met het hoofd en de nek gestrekt.
4. Zet de fret stevig en symmetrisch vast om de beste kans te geven om met de naald het vat binnen te gaan. Er is ten minste één assistent nodig om het dier in bedwang te houden terwijl de flebotomist de nadering uitvoert (Figuur 2). De restrainer kan tussen de schouderbladen druk naar boven uitoefenen om de thoracale inlaat en de schedelthorax naar de flebotomist te tillen.

4. Aanpak en bloedafname

1. Desinfecteer de huid van de schedelthorax over het manubrium met alcohol.
2. Palpeer het borstbeen (Figuur 3).
3. Steek de naald in de inkeping tussen de manubrium en de eerste rib aan de rechterkant van het borstbeen van het dier.
4. Kantel de naald 30-45° en richt hem naar de tegenoverliggende (links) heup. Breng het in op de plaats van de inkeping en aspireer om bloed af te nemen (Figuur 4).
5. Observeer de stagiairs terwijl ze de venapunctiebenadering proberen. Noteer hun succes bij het beheersen van het vermogen om de naald verticaal te kantelen en de naald horizontaal te kantelen. Identificeer het manubrium als een herkenningspunt voor inbrengen en verzamel bloed van de site. Documenteer hoeveel bloed er is verkregen bij elke succesvolle poging.
   OPMERKING: De diepte van de sedatie was gebaseerd op de reactie op fysieke en hoorbare stimuli, ooglidreflex en oprichtreflex. Na bloedafname werd flumazenil 0,2 mg/kg intramusculair toegediend om de sedatie om te keren, indien nodig. De fretten werden na de ingreep teruggebracht naar de kolonie.
6. Gebruik een 5/8-inch, 25 G naald met een spuit van 1 of 3 ml om bloed af te nemen met deze techniek.
   OPMERKING: Als vuistregel geldt dat niet meer dan 10% van het bloedvolume van een dier in één afname mag worden verzameld. Het bloedvolume van de fret wordt geschat op 5-6% van het totale lichaamsgewicht¹. Zowel een dierenarts voor proefdieren als een ervaren dierenarts voor proefdieren waren aanwezig om ervoor te zorgen dat de bloedafname op de juiste manier werd uitgevoerd en dat eventuele probleemoplossing voor de techniek (d.w.z. subtiele bewegingen in de hoek of richting van de naald, diepte van het inbrengen van de naald) in realtime werd gedaan volgens hun instructies.

5. Meting van succes

1. Evalueer het vermogen van de cursisten om de naald en spuit correct te kantelen, de naald op de juiste plaats in te brengen en bloed van de plaats af te nemen.
2. Noteer hoeveel cursisten de verticale hoek van de naald, de horizontale hoek van de naald en de palpatie van de manubrium correct hebben bereikt.
3. Documenteer hoeveel cursisten met succes bloed hebben verzameld, samen met de hoeveelheid afgenomen bloed.

Results

De 3D gereconstrueerde CT-video's en -afbeeldingen van fretten tonen de anatomische structuren die op verschillende vlakken met de CVC zijn geassocieerd en bieden een uitgebreid begrip van de anatomische lay-out van de schedelthorax. De geassocieerde structuren, zoals het manubrium, borstbeen, ribben, spieren van de thoracale wand, het hart, de uitwendige halsader, de subclavia-ader en CVC, zijn duidelijk gelabeld in figuur 1. De locatie voor het inbrengen v...

Discussion

Deze pilotstudie was bedoeld om te bepalen of het toevoegen van 3D-afbeeldingen en -video's aan onze routinematige trainingsprocedures veelbelovend was voor toekomstig gebruik. Deze eerste studie was bedoeld om onze bevindingen kwalitatief te observeren en te rapporteren als toekomstig gebruik en onderzoek gerechtvaardigd leken. De focus van het bepalen van succes was gebaseerd op het aanleren van de relevante anatomische oriëntatiepunten voor de CVC-bloedafnametechniek bij de fret aan m...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
BodyViz	BodyViz, Clive, IA	N/A	Eenvoudig te gebruiken 3D Anatomie Leerplatform
LabDiet 5L14	University of Georgia, Athens, GA	N/A	Fretdieet