Chirurgische techniek voor de implantatie van een draadloos telemetrieapparaat op de rug van varkens

Samenvatting

Er werd een nieuwe chirurgische techniek ontwikkeld voor het implanteren van telemetrie-apparaten bij varkens die continue monitoring mogelijk maakt zonder ongemak. Het apparaat wordt op de rug geplaatst, waardoor irritatie en infectierisico tot een minimum worden beperkt.

Samenvatting

Telemetrie-apparaten zijn essentieel voor preklinisch cardiovasculair onderzoek, waardoor fysiologische parameters zoals elektrocardiogram, temperatuur en ademhaling bij proefdieren continu kunnen worden bewaakt zonder verstoring te veroorzaken. Traditionele methoden, zoals intra-abdominale plaatsing, kunnen ongemak veroorzaken, vooral bij varkens vanwege hun gewoonte om op hun buikligging te liggen. Om dit probleem aan te pakken, werd een nieuwe chirurgische techniek ontwikkeld voor het implanteren van draadloze telemetrie-apparaten bij varkens, gericht op het verbeteren van het diercomfort en het behouden van de signaalkwaliteit. Bij deze studie waren 40 Yorkshire-varkens (20-30 kg) betrokken. Het telemetrieapparaat werd in de rug geïmplanteerd. Een incisie van 2 inch werd lateraal van de wervelkolom gemaakt, gevolgd door een stompe dissectie om een zak onder de latissimus dorsi fascia te creëren. De zak werd behandeld met een vancomycine-oplossing om infectie te voorkomen voordat het apparaat werd ingebracht. De kabels werden vastgezet en de site werd in lagen afgesloten. Alle varkens vertoonden na de operatie sterke, continue telemetriesignalen. Gedurende de follow-upperiode van 180 dagen deden zich slechts twee gevallen van infectie voor: de ene werd behandeld met antibiotica en de andere vereiste verwijdering van het apparaat. Er werd geen significante bloeding of verlies van het telemetriesignaal waargenomen en alle dieren overleefden tot het einde van het onderzoek. Deze nieuwe techniek biedt een betrouwbare methode voor het implanteren van telemetrie-apparaten bij varkens, waardoor ongemak en infectierisico worden verminderd en tegelijkertijd fysiologische gegevens van hoge kwaliteit worden verkregen. Het is veelbelovend voor breder gebruik in preklinisch cardiovasculair onderzoek, waarbij zowel het dierenwelzijn als de betrouwbaarheid van de gegevens worden verbeterd.

Inleiding

Telemetrie-apparaten spelen een cruciale rol bij het bevorderen van het begrip van cardiovasculaire fysiologie, met name in studies met een diermodel van een hartinfarct. Door de continue monitoring van fysiologische signalen mogelijk te maken, inclusief vitale parameters en elektrocardiogrammen (ECG) -metingen, bieden deze apparaten onschatbare inzichten in de dynamische veranderingen die optreden tijdens cardiale gebeurtenissen. In preklinische studies, waar diermodellen zoals varkens een belangrijke rol spelen bij het nabootsen van menselijke cardiovasculaire reacties, zijn telemetrie-apparaten onmisbare hulpmiddelen geworden¹. De mogelijkheid om continu ECG op te nemen in ongeremde, vrij bewegende dieren biedt een genuanceerd perspectief op de impact van een hartinfarct, waardoor onderzoekers real-time veranderingen in de hartfunctie kunnen vastleggen.

In studies met diermodellen van een hartinfarct bieden implanteerbare telemetrieapparaten duidelijke voordelen. Ze vergemakkelijken de meting van kritieke parameters zoals hartslag met minimale verstoring van het natuurlijke gedrag van de dieren, waardoor mogelijke verstorende factoren die door externe apparaten worden geïntroduceerd, worden geëlimineerd².

Deze apparaten worden vaak geleverd met een handleiding met instructies voor hun chirurgische implantatie, maar verschillende onderzoeken en diermodellen kunnen implantatietechnieken vereisen die verschillen van die in de handleiding. Traditionele telemetrie-implantatieplaatsen, zoals intra-abdominale of nekplaatsing, hebben nadelen in varkensmodellen die worden gebruikt in uitgebreide cardiovasculaire onderzoeken, waaronder mogelijk ongemak, interferentie met femorale toegang, beperkte bewegingsvrijheid en verhoogd infectierisico ^1,2,3. Daarom was een alternatieve aanpak nodig die compatibel was met langdurige monitoring bij varkens zonder doping.

Vergeleken met traditionele intra-abdominale plaatsing, die ongemak kan veroorzaken, of nekplaatsing, die in sommige andere onderzoeken lagere slagingspercentages bij varkens heeft gehad, is deze dorsale benadering gericht op het verbeteren van het welzijn met behoud van de gegevenskwaliteit.

Het primaire doel van deze studie was het ontwikkelen en valideren van een nieuwe chirurgische techniek voor het implanteren van draadloze telemetrie-apparaten in de rug van varkens om het comfort en de betrouwbaarheid van dieren te garanderen. Het doel was om de voordelen van continue ECG-monitoring over een langere periode (tot 180 dagen) te benutten. Deze techniek is ontwikkeld als reactie op de beperkingen die zijn waargenomen bij traditionele implantatiemethoden (bijv. intra-abdominale, lies- en nekplaatsingen), die bij varkens gepaard gaan met een aanzienlijk risico op ongemak, beperkte mobiliteit, interferentie met vasculaire toegang en infectie. We hebben deze nieuwe dorsale benadering ontwikkeld om het dierenwelzijn te verbeteren, postoperatieve complicaties te verminderen en een betrouwbare signaalkwaliteit te behouden tijdens langdurige monitoring bij dieren zonder fixatie.

Protocol

Alle dierprocedures zijn goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) van het Texas Heart Institute. Dieren werden geïmplanteerd met het EMKA easyTEL+L-EEEETA digitale systeem (https://www.emkatech.com/product/easytel-large-animals/).

1. Preoperatieve preparaten voor proefdieren

1. Gebruik Yorkshire-varkens van beide geslachten met een gewicht tussen 20 kg en 30 kg. Voer de varkens niet 12-24 uur voor het begin van de anesthesie, maar zorg voor toegang tot water.

2. Sedatie en anesthesie

1. Toediening van telazol (tiletamine en zolazepam; 2-6 mg/kg intramusculair [IM]) en atropinesulfaat (0,02-0,05 mg/kg IM). Wacht 10-15 minuten totdat de medicijnen sedatie hebben veroorzaakt en transporteer het varken vervolgens naar de voorbereidingsruimte. Bevestig voldoende verdoving door de afwezigheid van kaaktonus en het ontbreken van een reactie op het beknellen van de teen. Breng een oogzalf aan op beide ogen om uitdroging van het hoornvlies tijdens de anesthesie te voorkomen.
2. Plaats een gezichtsmasker om zuurstof en isofluraan toe te dienen in een dosis van 3% totdat voldoende ontspanning van de kaaktoon endotracheale intubatie mogelijk maakt.
3. Intubeer het varken met direct zicht op de stemplooien. Sluit het varken aan op een volumeventilator en handhaaf de anesthesie door isofluraaninhalatie (0,5%-3,0%) in O₂ (40%-100%).
4. Plaats een intraveneuze (IV) katheter in een oorader. Scheer het gebied over de laterale oorader en desinfecteer het met 70% isopropylalcohol gevolgd door povidon-jodiumoplossing. Breng een katheter van 20 tot 22 G in de ader in, met behulp van een aseptische techniek, zet de katheter vervolgens vast met medische tape en spoel deze door met steriele zoutoplossing om de doorgankelijkheid te bevestigen.
5. Toedienen buprenorfine (Buprenex; 0,005-0,015 mg/kg IM), flunixinemeglumine (1,1-2,2 mg/kg IV of IM) en ceftiofur (Naxcel; 3-5 mg/kg IM).
6. Scheer de borst, bovenrug, onderrug en de distale delen van alle vier de ledematen, met name de gebieden boven het voorste deel van de hoeven, met behulp van een elektrische tondeuse om de huid volledig bloot te leggen voor plaatsing van de elektrode. Reinig alle geschoren gebieden met een steriel gaasje gedrenkt in 70% isopropylalcohol, veeg in een cirkelvormige beweging vanuit het midden naar buiten om vuil en olie te verwijderen ter voorbereiding op steriel draperen. Plaats zelfklevende ECG-elektroden op alle vier de ledematen en zorg voor stevig huidcontact om signaalartefacten te minimaliseren.

3. Chirurgische ingreep

1. Plaats in de operatiekamer het varken op de tafel in de ventrale positie. Handhaaf de anesthesie met inhalatie van isofluraan (0,5%-3,0%). Start IV infusie van plasmalyt bij 10-15 ml/uur.
2. Voorbereiding van de operatieplaats
   1. Reinig de beoogde chirurgische incisieplaats op de linker bovenrug en het omliggende geschoren gebied (ongeveer 15 cm x 15 cm) met steriel gaasje gedrenkt in 70% isopropylalcohol. Veeg vanuit het midden naar buiten totdat er geen zichtbaar vuil of puin meer op het gaas achterblijft. Laat de alcohol volledig aan de lucht drogen.
   2. Voer een steriele chirurgische scrub uit met povidon-jodiumscruboplossing en steriel gaasje. Breng de scrub aan met stevige, cirkelvormige bewegingen, beginnend bij de incisielijn en naar buiten toe bewegend in uitdijende cirkels. Ga minstens 5 minuten door met schrobben en gebruik indien nodig vers gaas.
   3. Breng povidon-jodiumoplossing aan met steriel gaasje of sponsstokjes, opnieuw vanuit het midden naar buiten bewegend. Laat deze laatste verflaag volledig aan de lucht drogen; Veeg het niet af.
   4. Isoleer het voorbereide operatiegebied met steriele chirurgische lakens.
3. Identificeer de anatomische oriëntatiepunten voor de incisie. Deze oriëntatiepunten vormen een driehoek die bestaat uit de wervelkolom (bovenrand), het schouderblad (linkerrand) en de onderrand van de trapeziusspier (rechterrand; Figuur 1).
4. Maak met behulp van een mes met nummer 10 een longitudinale incisie van 2 inch ongeveer 2 inch lateraal van de wervelkolom.
5. Nadat de opperhuid is ingesneden, gebruikt u een elektrocauterisatie om door het onderhuidse weefsel te gaan en vervolgens de trapeziusspier te verdelen. Zorg er vooral voor dat alle fasciaslagen worden verdeeld.
6. Zodra de binnenste fasciale laag is verdeeld, gebruikt u een stompe dissectie met de wijs- en middelvinger om een zak in deze laag te creëren. Controleer of de punt van het schouderblad zich binnen het bereik van de vingertoppen bevindt. Na dissectie zal de punt van het schouderblad voelbaar zijn aan de omvang van de zak (Figuur 2).
7. Controleer of het telemetrieapparaat in de zak past met minimale spanning op de incisie in de huid. Haal het apparaat uit de zak.
8. Meng vancomycine (1 g) met 50 ml 0,9% zoutoplossing en doe ongeveer 10 ml van het mengsel 1-2 minuten in de zak. Verwijder overtollige oplossing met een gaasje.
9. Gebruik een 14 Fr angiocath om draden te plaatsen zoals weergegeven in afbeelding 2.
   1. Breng angiocath in, van lateraal naar mediaal, van buiten naar binnen. Richt de naald onder de spier in de richting van de zak. Beweeg de naald vooruit totdat slechts een derde van het lichaam zichtbaar is. Verwijder de naald en haal de draad door de katheter, van de punt van de katheter naar de katheternaaf.
   2. Laat tussen de 1 en 2 inch lood bloot. Voldoende blootgestelde kabel voorkomt dat deze verloren gaat in het onderhuidse kanaal tijdens het plaatsen van andere kabels. Verwijder de katheter.
   3. Plaats een gekleurd snoer (geel, rood, groen of blauw), onmiddellijk gevolgd door het overeenkomstige contralaterale transparante snoer aan de andere kant van de zak. Plaats elk paar samen, één paar tegelijk, zodat ze overeenkomen met hun opstelling op het telemetrieapparaat en verwarring tijdens het plaatsen voorkomen. De gekleurde en transparante kabels vormen een differentieel paar voor elk ECG-kanaal, waardoor bipolaire signaalacquisitie mogelijk is en elektrische ruis wordt verminderd. Herhaal dit proces achtereenvolgens voor alle leadparen. Plaats als laatste de zwarte massakabel. Deze aanpak zorgt voor een consistente oriëntatie van de leiding en nauwkeurige signaaloverdracht (Figuur 3).
   4. Zodra alle kabels zijn geplaatst, trekt u aan de draden zodat de uiteinden van de kabels nauwelijks onder de huid zitten. Zorg ervoor dat er geen kabels zichtbaar zijn op huidniveau (Figuur 3).
10. Verzamel alle draden in een lus, gebruik de hand als leidraad, en bind ze vast tot een bundel met zware zijde.
11. Plaats het apparaat en de loodbundel in de zak. Zorg ervoor dat het apparaat plat zit en correct is georiënteerd. De ene kant van het apparaat is gelabeld met de instructie: Deze kant naar buiten.
12. Plaats het apparaat zo in de zak dat de zijrand ten minste 1-2 cm mediaal ten opzichte van de voelbare staartrand van het schouderblad ligt. Voordat u verder gaat, manipuleert u voorzichtig de linker voorpoot van het varken door zijn bewegingsbereik om te bevestigen dat het apparaat niet significant inbreuk maakt op of wrijft tegen het schouderblad.
13. Zorg ervoor dat de metingen van het apparaat worden verzonden naar de ontvanger en de computer (Figuur 4).
    OPMERKING: Succesvolle transmissie wordt gedefinieerd als een transmissie die de hartslag nauwkeurig meet, het ritme beoordeelt en QRS-complexen identificeert. Het ruwe signaal is mogelijk niet perfect iso-elektrisch of artefactvrij.
14. Zorg voor hemostase. Sluit de spierlaag af met 1-0 Vicryl. Breng het vancomycinemengsel aan op de spierlaag. Wacht 1-2 minuten voor absorptie.
15. Sluit de onderhuidse laag af met 2-0 Vicryl. Niet de incisie en breng weefsellijm aan.

4. Postoperatieve zorg

1. Bewaak en registreer vitale functies - hartslag, ademhalingsfrequentie en temperatuur per uur, te beginnen op het moment van opname op de intensive care. Beoordeel het varken continu totdat aan de extubatiecriteria is voldaan, waaronder spontane ademhalingsinspanning terwijl het aan de beademing ligt, aanwezigheid van een kauwreflex en het vermogen om sternaal liggen te behouden. Extubatie moet gebaseerd zijn op deze klinische indicatoren en worden ondersteund door arteriële bloedgasmetingen.
2. Ga door met elke controle per uur na extubatie; Verminder tot elke 4 uur zodra het varken fysiologische stabiliteit vertoont. Zorg ervoor dat het varken tijdens het herstel nooit onbeheerd wordt achtergelaten. Een getrainde veterinaire technicus moet gedurende de herstelperiode te allen tijde aanwezig blijven.
3. Huisvesting van de varkens afzonderlijk in aangrenzende hokken die visueel maar niet fysiek contact met soortgenoten mogelijk maken, en zet het varken pas terug naar de groepshuisvesting als het volledig hersteld is.
4. Dien postoperatieve analgesie toe, waaronder buprenorfine (0,05-0,1 mg/kg IM of PO) elke 6-12 uur of zoals voorgeschreven door de behandelende dierenarts, en flunixinemeglumine (1,1-2,2 mg/kg IV, IM of PO) indien nodig elke 6-8 uur toegediend.
5. Dien antimicrobiële profylaxe toe, te beginnen met Naxcel (ceftiofur; 3-5 mg/kg IM) eenmaal daags gedurende 24 uur, beginnend de dag na de operatie, gevolgd door Baytril (enrofloxacine; 2,5-5,0 mg/kg PO, BID) gedurende maximaal 14 dagen.
6. Onderhoud aseptische postoperatieve zorg door elke 8 uur jodiumspray op de incisieplaats aan te brengen tot volledige wondgenezing en verwijdering van nietjes op postoperatieve dag 14. Breng indien nodig drievoudige antibiotische zalf aan op de incisieplaats.

Resultaten

De gegevens in tabel 1 tonen de betrouwbaarheid en veiligheid van de chirurgische techniek voor dorsale implantatie van telemetrieapparatuur bij varkens. Succesvolle ECG-transmissie werd geregistreerd bij alle 40 varkens (100%), wat bevestigt dat de positionering van het apparaat en de configuratie van de draden consequent een effectieve signaalacquisitie op lange termijn mogelijk maakten. De afwezigheid van ernstige bloedingen (0%; gedefinieerd als ≥10 ml bloedverlies) ...

Discussie

Een implantatieprocedure voor een apparaat wordt beschreven als een nieuwe invasieve telemetrische methode voor continue ECG-bewaking. Deze methode zorgt voor betrouwbare registraties in dierproeven. Hoewel de gebruikershandleiding van het EMKA-apparaat⁴ een chirurgische ingreep beschrijft voor het implanteren van het apparaat in de buik van grote dieren zoals honden en varkens, werd intra-abdominale plaatsing niet wenselijk geacht omdat varkens meestal op hun bui...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
1 cc syringe	Vetone	V1 670097
10 cc syringe	Medline	SYR110010
12 cc syringe	Vetone	V1 670065
20 cc syringe	Nipro	JD+20L
20G needle	Medline	SYR100205
3 cc syringe	Nipro	JD+03L-NIJ
ACT cartridge	Medtronic	402-03
Alcohol	Vetone	V1 500205
Anesthesia circuit	Fisher & Paykel	RT210
Angiocath 14 Fr	BD	382269
Atropine sulfate	Vetone	V1 510221
Bariatric drape	Medline	DYNJP3105
Blade 10	Medline	MDS15010
Blade 11	Medline	MDS15011
Buprenorphine	PAR Pharmaceuticals	3003408B
Camera cover	Aspen Surgical	LT-C02
Cautery pen	Medline	ESPB3000
Cautery pen scratch pad	Medline	DYNJ01208
Coflex 2" tape	Vetwrap	1404BK
Curos cap protector	3M	CFF1-270
ECG electrodes	Medline	MDSM618305
EMKA easyTEL+L-EEEETA digital system	EMKA
Endotracheal tube	Jorvet	J0615J
Flunixin meglumine	Merck	65707
Injection cap	ICU Medical	C1000
Introducer catheter 5F	Abbott	406101
Introducer catheter 6F	Abbott	407845
Isoflurane	Vetone	MWI502017
IV Catheter Extension Set	Baxter	2C8612
IV Pump Set SmartSite	BD Alaris	2420-0007
Light cover	Medline	DYNJLHS2
Naxcel (ceftiofur)	Zoetis	25434
Needle counter	Medline	DYNJNC20F
Percutaneous entry needle	Cook	G00272
Permahand silk 2-0	Ethicon	C012D
PlasmaLyte	Baxter	2B2544
Povidone-iodine paint sticks	Aplicare	ORF20025S
Pressure monitoring transducer 1x1	Edwards Lifesciences	PX260
Pressure tubing 84"	Edwards Lifesciences	50P184
Saline	Baxter	2F7124
Shoe covers	Medline	NON29858
Skin stapler	Covidien	8886803712
Specimen cup	Medline	DYND30389
Sponge, 4"×4", X-ray detectable	Covidien	441002
Sponge, lap	Medline	MDS241518
Surgeon's cap	CardinalHealth	4359
Surgical gloves	Medline	MSG9065
Surgical gowns	Medline	DYNJP2001S
Surgical mask	Halyard	6211580
Table cover	Medline	DYNJP2311
Telazol	Zoetis	10004135
Tissue adhesive	3M	1469SB
Vancomycin	Fresenius Kabi	402254G
Vicryl 1	Ethicon	J480H
Vicryl 2-0	Ethicon	J869H