Methodenartikel

Inguinale canulatie voor het vestigen van extracorporale circulatie in volwassen varkensmodel

DOI:

10.3791/69148

⸱

30 januari 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Cardiac Surgery, University Hospital of Heidelberg, 2HFU Furtwangen, University of Furtwangen, 3Department of Neurology, University Hospital Carl von Ossietzky of Oldenburg, 4Department of Cardiac Surgery, University Hospital of Münster

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit artikel beschrijft het tot stand brengen van extracorporale circulatie via inguinale cannulatie en legt de voor- en nadelen van deze techniek uit.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Door de vergelijkbare grootteverhoudingen zijn volwassen varkensmodellen geschikt voor cardiovasculaire en circulatoire fysiologische studies van extracorporale circulatie. Standaard wordt de verbinding met de cardiopulmonale bypass (CBP) tot stand gebracht via een sternotomie en canulatie van grote vaten. Toch kunnen er problemen ontstaan tijdens de methodische uitvoering, bijvoorbeeld door een kleine situs, moeilijk te zien vaten of vasculaire afwijkingen met een kleine aorta. Een iatrogene aortaruptuur kan leiden tot het beëindigen van het experiment. Daarom is er behoefte aan verdere, veilige toegang via de liesvaten. Een hart-longmachine met een wegwerpset (holvezeloxygenator met een perfusiecapaciteit tot 3,5 l/min) wordt gebruikt in de in vivo studie. Bij inguinale cannulatie worden de femorale arteria en de vena in de rechterlies gedissecteerd. A 14-16 Frans (Fr.). Edwards Heartport-canule en een 22-Fr. SAP femorale canule worden gebruikt voor cannulatie. Kanulatie wordt uitgevoerd met de Seldinger-techniek. Inguinale canulatie resulteerde in aanzienlijk minder afgebroken experimenten in de proeven met grote dieren en bood een betere verlichting van het hart tijdens de dissectie. Inguinale cannulatie om een extracorporale circulatie vast te stellen in een proef met een groot diermodel is een veilige aanpak. Dit resulteert in minimale trauma aan de aorta en een beter zicht in de thorax. Daarnaast maakt deze toegang minimaal invasieve hartchirurgie mogelijk. De focus ligt ook op de ethische aspecten van dierproeven en het bijbehorende experimentele succes.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In vivo varkensmodellen zijn geschikt voor cardiovasculaire en circulatoire fysiologische studies vanwege hun vergelijkbare anatomische en fysiologische eigenschappen. Het tot stand brengen van extracorporale circulatie is ook onproblematisch vanwege de grootte- en gewichtsverhoudingen. Dit betekent dat uitgebreide studies naar verschillende onderwerpen in vivo kunnen worden uitgevoerd. Dit geldt met name voor studies over het gebruik van een hart-longmachine en de bijbehorende oprichting van een extracorporaal circuit 1,2. Het doel van de hier gepresenteerde methode is het bieden van een experimenteel platform voor extracorporale circulatie bij varkens met behulp van liesvaten. Dit biedt een minder invasieve aanpak in vergelijking met centrale canulatie via een mediane sternotomie. Daarnaast wordt liesvatcannulatie steeds vaker gebruikt voor minimaal invasieve hartchirurgie en tijdelijke mechanische circulatieondersteuning 3,4. Deze methode kan dus nuttig zijn voor onderzoek dat zich specifiek op deze gebieden richt.

Bij het opzetten van een extracorporaal circuit worden de aorta en het atrium als standaard gebruikt voor cannulatie. Toegang via de aorta kan met name worden bemoeilijkt door morfologische veranderingen in het aortaweefsel, een korte opstijgende aorta of een vergroot hart in een small situs, wat het zicht op de aorta belemmert (Figuur 1A-B). Bij varkens is de aorta vaak bijzonder klein, kort en dorsaal gelegen ten opzichte van de hoofd-longslagader. Het risico op iatrogene aortaruptuur door manipulatie tijdens de canulatie kan het gevolg zijn. Daarom is een andere veilige arteriële en veneuze toegang noodzakelijk. Dit kan worden verkregen door een cannulatie van de femorale vaten. Bij grote dieren (geslacht huisvarken) variëren de diameters van het liesvaat tussen 6 en 8 mm (algemene femurslagader) en tussen 10 en 12 mm (femurader). Om voldoende orgaanperfusie bij het proefdier te garanderen (40-60 kg), gebruik een 14-16 Fr. Edwards canule (Figuur 2A) voor arteriële cannulatie en een 22 Fr. Sorin canule (Figuur 2B) voor veneuze cannulatie5.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Alle grootveeproeven op varkens (leeftijd 3-4 maanden; geslacht: mannelijk en vrouwtje; gewicht 40-60 kg; huisvarkens) werden, na grondige beoordeling, goedgekeurd door de Regionale Raad van Karlsruhe op 10 oktober 2022, onder dossiernummer 35.-9185.81/G-96/22. Dit is een terminale procedure; Alle dieren werden aan het einde van de procedure geëuthanaseerd.

1. Anesthesie en voorbereiding op dieren

  1. Premedicatie wordt altijd uitgevoerd bij onze faculteit in het Interfacultaire Biomedisch Onderzoekscentrum. Voormedicatie van het laboratoriumdier met 0,075 mL/kg midazolamhydrochloride (5 mg/mL) en 0,225 mL/kg ketamine (100 mg/mL) voordat het naar de operatiekamer wordt gebracht.
  2. Plaats een inwelling veneuze katheter in de oorvene, waarmee een pijnstillende dosis van 0,56 mg/kg BW/0,5 uur piritramide en een volume Sterofundin 1/1 kan toedienen.
  3. Fixeer alle ledematen met een gaasverband op de operatietafel.
  4. Bevestig een 5-kanaals ECG aan het borststuk en de buik voor ritmeanalyse, een temperatuurprobe rectaal en een pulsoximeter aan het neusslijmvlies voor het monitorenvan 6,7,8,9.

2. Intubatie en ventilatie

  1. Beveilig de luchtweg door intubatie en start drukgestuurde ventilatie.
  2. Gebruik de volgende ventilatie-instellingen onder drukregeling met een ademhalingsmasker. De initiële instellingen zijn als volgt:
    FiO2 0.6-0.8
    Ademhalingsfrequentie van 12-18/min
    Ademhalingsminuutvolume van ca. 0,2 L/min/kg
  3. Met deze instellingen richt je op eenCO van 35-40 mmHg, een paO2 van 150-200 mmHg en een normaal respiratoire metabolisme met een pH van 7,35-7,45. Evalueer de ventilatie regelmatig met bloedgasanalyses 7,8,9.

3. Behoud van de anesthesie

  1. Houd de anesthesie met 1,5% sevofluraan (toegediend via de beademingsmachine) of propofol 1%, 8 mg/kg BW/u. Als de diepte van de anesthesie onvoldoende is, verhoog dan de sevofluranedosis tot 2,0% of geef een propofolbolus van 2-4 mg/kg BW. Tekenen van onvoldoende verdoving zijn onder andere intraoperatief ontwaken, pijnreacties, beweging, het ademhalen van het dier, een snelle hartslag, arteriële hypertensie, enzovoort. Dexpanthenol wordt gebruikt om droogte van de conjunctiva van de ogente voorkomen 7,8,9,10.

4. Meting van arteriële druk en grote centrale veneuze toegang

  1. Voor arteriële monitoring open je de linker lies (de procedure is beschreven in sectie 5.4), leg je de dijbeenarterie bloot en plaats je een drukkatheter via een punctie. De drukcurve wordt weergegeven met een druktransducer.
  2. Richt op een gemiddelde arteriële druk (MAP) van 50-60 mmHg6. Om MAP te behouden, dient u volume toe of noradrenaline.
  3. Beveilig de toegang tot het grote lumenvolume extern door open voorbereiding van de halsslagven. Deze katheter heeft twee volumetoegangen: één voor volumesubstitutie en één voor het monitoren van centrale veneuze druk (8-12 mmHg). Deze druk, evenals de arteriële druk, wordt weergegeven via de transducer.
  4. Plaats een transurethrale inwellingkatheter om de urineproductie te beoordelen. Balanceer het volume met een urinezak6.

5. Operatieve procedure

  1. Voordat je met de chirurgische procedure begint, markeer je de te opereren gebieden (gestandaardiseerde toegangswegen bij hartchirurgie) met een wateronoplosbare pen (incisiegids; Figuur 3). Bedek alle niet-relevante gebieden met blauwe chirurgische gordijnen.
  2. Bereid de operatietafel voor met alle instrumenten (Figuur 4).
  3. Mediaan sternotomie
    1. Maak een longitudinale huidincisie boven de sternale middenlijn, verdeel vervolgens de subcutane lagen, de borstspier en het sternale periost met behulp van elektrocauterisatie.
    2. Leg de sternale middenlijn bloot voor de mediane sternotomie. Zorg dat de jugularfossa en het uitsteeksel van de xiphoïde goed gedefinieerd zijn, en snijd het retrosternale oppervlak bot uit met een vinger.
    3. Daarna verdeel je het sternum in de longitudinale richting met een sternuszaag. Zorg voor hemostase door elektrocauterie op het periost toe te passen en botwas aan te brengen. Plaats de sternale retractor.
    4. Leg het onderliggende vetweefsel en de thymus bloot aan het licht. Open het pericard longitudinaal en plaats pericardiale stay-hechtingen (mersiline 0) om een pericardiale put te creëren.
    5. Inspecteer de situs en het hart zorgvuldig. De laatste stappen vinden plaats na de lieskanulatie. Eerst mobiliseer je de opstijgende aorta en de longslagader en plaats je een koesdraadhechting (polypropyleen 4,0 RB-1) voor de cardioplegie-canule.
    6. Disneceer de aorta vrij rond het gebied dat moet worden geklemd11.
  4. Bereiding van liesvaten
    1. Voer een longitudinale incisie uit op de huid (inguinaal) en snijd door het vetweefsel met elektrocauterisatie (Figuur 5A-H). Zet het weefsel uit met een weefselretractor.
    2. Dissecteer langs de spiergracilis en de fascia van de spieradductor femoris met een dissectieschaar om de arteria femoralis en de ader tussen de spieren bloot te leggen. Daarna sluit je de vaten met een rode en blauwe elastiek.
    3. Om de canule in het vat vast te maken, wikkel je een zijden draad om het vat en zet je het vast met een tourniquet12.
  5. Kanulepositie: Om de positie van de intravasculaire canule beter te begrijpen, plaats de veneuze en arteriële canules op het proefdier (zie illustratief diagram, Figuur 6)12.
  6. Veneuze cannulatie
    1. Gebruik een 22 Fr. Seldinger canule en een punctieset voor de cannulatie van de femorale vene. De punctieset bestaat uit een 180 cm lange draad, een punctiecanule en dilatatoren (Figuur 7A).
    2. Het schema is weergegeven in Figuur 8A-E 12. Plaats een suture van een beurs met polypropyleen 5.0 RP-2 en prik de ader door met een 18 GA puncturecanule.
    3. Breng de draad via de canule in het vat (femurader) met behulp van de inbrenghulp. Zorg ervoor dat de draad losjes heen en weer kan worden geduwd.
    4. Schuif de draad naar de bovenste vena cava. De positie kan worden gecontroleerd door palpatie of een echocardiogram.
    5. Verwijder de canule en druk de prikplek lichtjes samen met een gaas (voorkom bloedverlies). Verwijd voorzichtig de prikplaats met de verschillende dilatatoren (begin met de kleinste); De draad moet altijd strak worden gehouden.
    6. Rijg de canule erop en duw de onderste, strakke draad tot aan het atriumniveau in het vat en sluit de sutur van het tabakszakje om. Wanneer de thorax open is, moet de positie van de vena cava superior worden gecontroleerd. Dit is noodzakelijk om het veneuze bloed uit de bovenste en onderste vena cava af te voeren en het hart adequaat te verlichten.
    7. Bevestig de canule met zijde aan het tabakzakje. Trek voorzichtig de draad en de inlaat van de canule eruit, ventileer met antegrade bloed en klem af met een buisklem. Verbind dan de canule met de 1/2" connector en de 1/2" 3x32 buis van de CPB.
  7. Arteriële cannulatie
    1. Gebruik een 14-16 Fr. Seldinger canule en een punctieset voor de canulatie van de femorale slagader. Deze laatste bestaat uit een 100 cm lange draad, een prikkranel en dilatatoren (Figuur 7B).
    2. De procedure is hetzelfde als bij veneuze canulatie12. Bereid de naden van de purse string voor (4-0 polypropyleen RB-1) en plaats de punctiecanule.
    3. Steek de draad over de canule en verwijder de canule. Verwijd de prikplaats met de individuele dilatatoren (12 Fr. en 14 Fr.) en plaats de arteriële 16 Fr canule.
    4. Verwijder de draad en inlaat, laat het achteruit leeglopen en klem het vast. Verbind dan de canule met de 3/8" connector en de 3/8" 3x32 buis van de hart-longmachine en bevestig deze aan het weefsel.
  8. Aansluiting op de cardiopulmonale bypass
    1. Nadat de cardiopulmonale bypass is aangesloten op de liesvaten, start men het extracorporale circuit (Figuur 9A en Video 1). Door het kleine hoogteverschil tussen de veneuze canule en het reservoir moet de veneuze drainage vaak worden ondersteund door actieve zuiging. Deze zuigkracht is ongeveer -60 tot -80 mmHg en wordt opgewekt door een rolpomp. Visualiseer de zuiging door de druk op de veneuze buis te meten met een druktransducer 13,14,15.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De verandering in type canulatie voor het vestigen van extracorporeal circulatie, van thoracale centrale canulatie naar inguinale cannulatie, resulteerde in dierproeven niet in een iatrogene aortaruptuur (Tabel 1). De achtergrond hiervan is een dierstudie waarbij 18 varkens per groep werden geopereerd. Bij de eerste 15 procedures kregen zes varkens een iatrogene aortaruptuur na centrale cannulatie, waardoor het experiment werd stopgezet. Het sterftecijfer was 40%. Bij de...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Experimentele hartchirurgie is tegenwoordig onmisbaar. Mogelijke doelstellingen zijn onder meer het beoordelen van de functie van de linkerventrikelpomp onder toediening van verschillende geneesmiddelen en hun farmacokinetische eigenschappen, het optimaliseren van chirurgische procedures en het optimaliseren van de perfusie in de extracorporale circulatie. Volwassen varkensmodellen zijn hiervoor zeer geschikt vanwege hun cardiovasculaire en fysiologische ...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteur(s) hebben geen mogelijke belangenconflicten verklaard met betrekking tot het onderzoek, auteurschap en/of publicatie van dit artikel.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd ondersteund door de Andreas Möbius-onderzoeksgroep, Influence of Sevoflurane bs. Propofol in cardiopulmonale bypass op microcirculatie van eindorgaat en cardiopulmonale functie in varkensexperimenten (35-9185.81/G-96/22).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Dexpanthenol 5%BayerPZN AT-2424276Anaesthesie
HLM Set Trilly AF KinderEurosetsAG71155Hart long machines wegwerpset
Ketamin 5mg/mlPfizerPZN 01395650Anaesthesie
Mersilene 0EthiconR844pericardiale hechtingen
Midazolam 5mg/5mlHamelnPZN 05918501Anaesthesie
Perkutanes Einführkit 100 cmMaquetPIK 100Arteriële punctieset
Piritramid 15mg/mlPiramalPZN 01312724Anaesthesie
Polypropylene 4,0 RB-1 (Prolene)ETHICON8710HTabakzaknaad op het schip
PotiSite Arterial Perfusion Cannula 16 Fr.EdwardsFLK0012Arteriële liescannula
Propofol 1% 200mg/20mlFresenius KABIPZN 18116200Anaesthesie
RAP Femoral Venous Cannula 22 Fr. LivaNova200-100Veneuze liescannula
Revas Access Kit Dual Lumen 180 cmFreelifeFLK0012Veneuze punctieset
Seide 75 cmResorbaG850Nom de canule rond het schip te bevestigen
Sevofluran 100% /V/V) 250mlSEVOranePZN 03796821Anaesthesie
Silikon-Loops 2,5 mm blueSERAG WiessnerSL27voor de voorbereiding van de ader
Silikon-Loops 2,5 mm redSERAG WiessnerSL26voor de voorbereiding van de slagader
Sterofundin ISO 1/1 E ISOB/BRAUNPZN 01078955Volume
Tourniquet Kit 7 Fr. Medtronic79005voor het bevestigen van de canules aan het schip

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hubert, M. B., Salazkin, I., Desjardins, J., Blaise, G. Cardiopulmonary bypass surgery in swine: a research model. J Exp Anim Sci. 42 (3), 135-149 (2003).
  2. Mickelson, H. E., et al. Swine as a Model for Cardiovascular Research: Improved Cardiopulmonary Bypass Techniques. J Invest Surg. 3 (3), 253-260 (1990).
  3. Glower, D. D., et al. Comparison of direct aortic and femoral cannulation for port-access cardiac operations. Ann Thorac Surg. 68, (1999).
  4. Bastopcu, M., Senay, S., Güllü, A., Kocyigit, M., Alhan, C. Percutaneous cannulation for cardiopulmonary bypass in robotic mitral valve surgery with zero groin complications. J Card Surg. 37 (2), (2022).
  5. Neuzil, P., et al. Direct comparison of percutaneous circulatory support systems during specific haemodynamic conditions. Eur Heart J Suppl. 5 (6), 1202-1206 (2010).
  6. Larsen, R. Anesthesia during operations using a heart-lung machine. Anesthesia Intens Care Med Cardiac Thorac Vasc Surg. , (2017).
  7. Regulation on the protection of animals used for experimental or other scientific purposes (Animal Welfare Experimental Animals Regulation - TierSchVersV). , https://www.gesetze-im-internet.de/tierschversv/BJNR312600013.html (2025).
  8. Hubrecht, R. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , Eighth Edition 2011, National Research Council of the National Academies. Washington DC, USA. (2011).
  9. du Sert, N. P., et al. Reporting animal research: Explanation and elaboration for the arrive guidelines 2.0. PLoS Biol. 18 (7), 3000411(2020).
  10. Kardioanästhesie, DGAI. , https://www.dgai.de/aktuelles-2/342-ai-02-2016-verbaende-empfehlungen-kardioanaesthesie/file.html (2019).
  11. Ferguson, M. K. Chapter 1 Incisions. Thorac Surg Atlas. , (2024).
  12. Sicim, H., Çaynak, B., Sicim, H., Çaynak, B. Open Seldinger Technique in Peripheral Cannulation Strategy for Minimally Invasive Cardiac Surgery. J Updates Cardiovasc Med. 12 (4), 133-141 (2024).
  13. Sreshta, E. G., Miller, T. M., McQuitty, A. L. Cardiopulmonary Bypass. Critical Care Obstetrics. , Seventh Edition, (2024).
  14. Colangelo, N., et al. Vacuum-assisted venous drainage in extrathoracic cardiopulmonary bypass management during minimally invasive cardiac surgery. Perfusion. 21 (6), 361-365 (2006).
  15. Ulrich, C., et al. Optimizing the venous drainage in minimized extracorporeal circulation system (MECC) at the Coswig Heart Center. Kardiotechnik. 19 (4), 94-97 (2010).
  16. Chapler, C. K., Cain, S. M. The physiologic reserve in oxygen carrying capacity: Studies in experimental hemodilution. Can J Physiol Pharmacol. 64 (1), 7-12 (1986).
  17. Dabadie, P., Erny, P., Destribats, B. Hemodilution and tissue oxygenation. Ann Fr Anesth Reanim. 5 (3), 204-210 (1986).
  18. Tiedge, S. Pediatric perfusion in Germany 4.0 “Hardware. Deutsche Gesell Perfusiol Tech Med. 30 (1), 008-025 (2021).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Cardiopulmonale bypassarteria femoralisvena femoralisSeldinger techniekhart longmachineminimaal invasieve chirurgiegroot diermodel

Gerelateerde artikelen