Ex Vivo Porcine niermodel voor het evalueren van stroom-drukdynamiek en steenterugwinning in afzuiggeassisteerde retrograde intrarenale chirurgie

Samenvatting

Dit protocol stelt een ex vivo porcine nierplatform vast voor gecontroleerde, herhaalbare kwantificering van intrarenale druk en de tijd van het uittrekken van stenen over verschillende irrigatiedrukken, zuigdrukken en verhoudingen van endoscoop-manteldiameter.

Samenvatting

Retrograde intrarenale chirurgie (RIRS) met een zuigureterale toegangsmantel (UAS) is een effectieve methode geworden voor niersteenbeheer. Echter, gestandaardiseerde experimentele modellen die in staat zijn relevante parameters gelijktijdig te reguleren en evalueren, waaronder irrigatiedruk, zuigdruk en de verhouding van endoscoop-manteldiameter (RESD), blijven beperkt. Het doel van deze studie is het voorstellen van een ex vivo porcine niermodel dat is ontworpen om gecontroleerde en herhaalbare evaluatie van flow-drukcondities met zuig-UAS mogelijk te maken. Het protocol maakte gebruik van verse cadaverische varkensnieren die in een vast containersysteem werden geplaatst, met de zuig-UAS geplaatst bij de bovenpool-kelk, en kunststenen die calciumoxalaatmonohydraat nabootsen, werden in het verzamelsysteem geïntroduceerd. Een geautomatiseerd drukregelpompsysteem maakte nauwkeurige regeling van irrigatie- en zuigdruk mogelijk. De intrarenale druk (IRP) werd continu 1 minuut gemeten, en de uittrektijd (POT) werd herhaaldelijk gemeten onder elke RESD- en drukinstelling. De variatiecoëfficiënt (CV) en de intraclass correlatiecoëfficiënt (ICC) werden berekend om de meetvariabiliteit en betrouwbaarheid te beoordelen. Het model toonde verschillende IRP-responsen aan bij verschillende RESD- en drukcondities, inclusief waarden boven 40 mmHg. POT-metingen varieerden afhankelijk van de drukinstellingen, wat de gevoeligheid voor veranderingen in stroom-drukcondities weerspiegelden. CV-analyse toonde relatief smalle variabiliteit over de meeste omstandigheden, terwijl ICC-analyse matige betrouwbaarheid liet zien voor enkele metingen en hoge betrouwbaarheid voor gemiddelde, herhaalde metingen. Al met al biedt dit ex vivo porcine niermodel een gestandaardiseerde ex vivo referentie voor RIRS door objectieve en betrouwbare herhaalde meetgegevens te presenteren met behulp van een zuig-UAS en een flexibele ureteroscoop.

Inleiding

Retrograde intrarenale chirurgie (RIRS) is een primaire minimaal invasieve benadering voor het beheer van nierstenen ^1,2,3. Een recente technische vooruitgang in RIRS is de ontwikkeling van de suction ureteral access sheath (UAS), die een aanvullende benadering voor steenwinning heeft geïntroduceerd op basis van gecontroleerde irrigatie en zuiging 4,5,6,7.

De grootste uitdaging bij het gebruik van zuig-UAS is het balanceren van de snelheid van steenextractie met het risico op hoge intrarenale druk (IRP)^8,9. IRP boven 30–40 mmHg kan pyeloveneuze terugstroming veroorzaken, wat kan leiden tot systemische infectie en sepsis 10,11,12. Factoren die betrokken zijn bij het reguleren van deze balans zijn onder andere irrigatie, zuiging en de verhouding van endoscoop-manteldiameter (RESD).

Hoewel talrijke klinische studies afzuig-UAS en IRP 13,14,15 hebben onderzocht, blijven gestandaardiseerde experimentele methodologieën en gevalideerde modellen die gelijktijdige controle, meting en analyse van relevante factoren mogelijk maken, beperkt.

Dit protocol biedt een stapsgewijze gids voor het opstellen van een ex vivo porcine niermodel met acceptabele reproduceerbaarheid, specifiek ontworpen om de evaluatie van vloeistofdynamica en steenterugwinning in zuiggeassisteerde RIRS te standaardiseren.

Protocol

Dit experimentele protocol met een kadaverische varkensnier werd als vrijgesteld van het Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) van het Seoul National University Hospital. De reagentia en de gebruikte apparatuur worden vermeld in de Materiaaltabel.

1. Voorbereiding van het varkensniermodel

OPMERKING: Zie Figuur 1.

1. Haal verse nieren van overleden varkens in een erkend slachthuis binnen 6 uur na overlijden. Transporteren en bewaren de nieren op kamertemperatuur tot het experiment.
   OPMERKING: Kadaverische varkensnieren moeten binnen 24 uur na overlijden worden gebruikt om corruptie en verdere afname van de nierperfusie te voorkomen.
2. Selecteer nieren met een gedeeltelijk overgebleven ureter om stabiele fixatie van de UAS mogelijk te maken.
   OPMERKING: De lengte van de ureter moet een fixatiehechting mogelijk maken om de urine te immobiliseren, en de nieren met een langere restant ureter moeten worden geprefereerd.
3. Vul voorzichtig het nierverzamelsysteem met zoutoplossing met een spuit en op een spanningsvrije manier. Bepaal het calycealvolume wanneer reflux optreedt en er wordt zoutoplossing buiten de ureter waargenomen. Sluit varkensnieren met een calyceusvolume van minder dan 10 mL uit.
4. Bereid kunststenen voor die calciumoxalaatmonohydraatstenen nabootsen.
5. Vermaal de stenen tot fragmenten van een geschikte grootte van 2 mm tot 2,5 mm met een stamper. Gebruik een digitale remklauw om stenen van passende grootte te selecteren.
   OPMERKING: De steengrootte moet groot genoeg zijn om directe zuiging in de scope of spontane ontsnapping via de opening tussen de scope en de schede te voorkomen.
6. Plaats een kunstmatig steenfragment in de bovenste pootkel van de varkensnier. Gebruik zoutoplossing om de steen in de UAS te duwen en plaats hem in het verzamelsysteem.
   OPMERKING: Gebruik een endoscoop om visueel te verifiëren dat de UAS tijdens het experiment consequent op de juiste positie zit.
7. Plaats de varkensnier in een metalen doos van de juiste grootte en doe de doos in een plastic bakje.
8. Bevestig de lange plastic buis aan de ureter met 3-0 polyglactinehechtingen om ervoor te zorgen dat het systeem tijdens het experiment stabiel blijft zonder beweging.
9. Breng de zuig-UAS in de pijp en plaats de distale punt bij de bovenste poot van de calyx, bij de ingang van het nierbekken.

2. Experimentele systeemconfiguratie

1. Kies een geschikte flexibele ureteroscoop (buitendiameter met 7,5 F, 9,0 F of 9,5 F) en combineer deze met een 50 cm zuig-UAS van een specifieke maat (binnen/buitendiameter met 10/12 F, 11/13 F, of 12/14 F).
2. Meet de buitendiameter van de flexibele ureteroscoop met een digitale remklauw aan de distale punt en middenschacht. Bereken RESD op basis van gemeten gegevens (0,68, 0,75, 0,86 of 0,95).
3. Verbind de irrigatieleiding van een geautomatiseerd drukregelpompsysteem met de flexibele ureteroscoop.
4. Verbind de zuigleiding van een geautomatiseerd drukregelpompsysteem met de zuigzijde van de UAS.
5. Verbind de druksensor in de UAS met een geautomatiseerd drukregelpompsysteem.
6. Kalibreer de druksensor op atmosferische druk zonder te primen, volgens de richtlijnen van de fabrikant.
7. Plaats een 200 μm laservezel in het werkkanaal van de ureteroscoop om de echte omgeving van retrograde intrarenale chirurgie na te bootsen.

3. Intrarenale druk (IRP) gegevensverzameling

1. Plaats de flexibele ureteroscoop in de UAS. Bevestig dat de endoscoop voorbij het distale uiteinde van de urinebuis is gegaan en de varkensnier heeft bereikt.
2. Begin met flexibele endoscopiemodus op het geautomatiseerde pompapparaat.
3. Selecteer de specifieke drukinstellingen voor irrigatie en zuiging.
4. Zorg ervoor dat andere instellingen worden gecontroleerd en constant worden gehouden. Fix de irrigatiestroom op de basisinstelling van 200 mL/min van het apparaat.
5. Noteer IRP-waarden elke 5 seconden gedurende een continue duur van 1 minuut onder elke aangewezen drukinstelling.

4. Meettijd (POT)

1. Stel de irrigatiedruk (100 mmHg, 200 mmHg of 300 mmHg) en de zuigdruk (100 mmHg, 200 mmHg, 300 mmHg of 400 mmHg) in op de regeleenheid.
   OPMERKING: Na elke parameteraanpassing moet een vaste wachttijd van 3 s worden gehanteerd om de druk te stabiliseren voordat metingen worden geregistreerd.
2. Visualiseer het steenfragment met de flexibele ureteroscoop en breng het naar de distale opening van de UAS.
3. Start de zuiging en begin met het registreren van de POT precies wanneer de steen de distale punt van de schede binnenkomt.
   OPMERKING: Wanneer een steenfragment via de UAS wordt teruggewonnen, moet het altijd zichtbaar zijn in het endoscopische beeld.
4. Stop de timer wanneer het steenfragment volledig is ontruimd via de proximale zijpoort van de UAS. Noteer de gemeten POT.
5. Herhaal deze meting 10 keer voor elke druk- en RESD-instelling.
   OPMERKING: Tijdmeting moet blind worden uitgevoerd om operatorbias te voorkomen.

5. Statistische analyse

1. Alle verzamelde experimentele gegevens werden ingevoerd in een gespecialiseerd statistisch softwarepakket.
2. Presenteer alle gemeten tijdsgegevens als het gemiddelde ± standaarddeviatie voor elke instelling.
3. Gebruik de rangcorrelatietest van Spearman om de tendens tussen settings te identificeren. Controleer de variatiecoëfficiënt en de intraclass correlatiecoëfficiënt voor herhaalbaarheidsanalyse.
4. Stel de drempel voor statistische significantie vast bij een p-waarde van minder dan 0,05 voor alle vergelijkende analyses.

Resultaten

De buitendiameter van de flexibele ureteroscoop werd zowel aan de distale punt als in het midden van de schacht gemeten met behulp van een digitale schuifmaat. De gemeten buitendiameters waren respectievelijk 7,5 F, 9,0 F en 9,5 F, wat overeenkomt met de productcatalogus. Er werd geen verschil waargenomen tussen distale punt- en middenasmetingen, wat bevestigde dat de instrumentafmetingen uniform waren en geschikt voor betrouwbare RESD-berekening (zie Figuur 2

Discussie

Dit protocol was ontworpen om een gecontroleerd experimenteel platform op te zetten voor het evalueren van stroom-drukcondities tijdens RIRS met behulp van een zuig-UAS. Deze studie leverde een ex vivo porcine niermodel dat systematisch in staat was irrigatiedruk, zuigdruk en RESD-instellingen te reguleren, terwijl consistente metingen van IRP en POT met statistische validatie mogelijk waren.

De belangrijkste stap in dit protocol is het constant houde...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Flexible-Y Type Negative Suction Sheath	ZSR System Biomedical Technology Co.	ZSR-UAY-1035 ZSR-UAY-1134 ZSR-UAY-1235	Suctie-ureterslang
FLEX-XC1	KARL STORZ SE & Co.	091271-06	Flexibel ureteroscoop
HM30S	HugeMed Medical Technical Development Co.	HM30S	Flexibel ureteroscoop
i-MIMER-sys	ZSR System Biomedical Technology Co.	ZSR-ISP100	Geautomatiseerde pomp
JW Digital Calipers	Jongwon Tooling Co.	404-200	Digitale calliper
URUS	Dyne Medical Group Inc.	URUS SU 100R	Flexibel ureteroscoop