Chirurgische plaatsing van katheters naar Lange termijn Cardiovascular Exercise Testing in Swine
9 februari 2016
Hier presenteren we een protocol om de cardiopulmonale functie te beoordelen bij wakkere varkens, in rust en tijdens gegradueerde loopbandoefeningen. Chronische instrumentatie maakt herhaalde hemodynamische metingen mogelijk, onbeïnvloed door cardiodepressieve anesthesiemiddelen.
Het algemene doel van deze operatie is om dieren chronisch te instrumenteren om hemodynamische metingen mogelijk te maken tijdens cardiopulmonale stresstesten bij wakkere dieren met en zonder hart- en vaatziekten. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van sleutelvragen in het cardiovasculaire veld, zoals hoe metabool syndroom de linkerventrikelfunctie en perfusie beïnvloedt en daarmee bijdraagt aan de ontwikkeling van hartfalen met behouden ejectiefractie. Twee belangrijke voordelen van deze techniek zijn dat hemodynamische metingen en bloedmonsters worden verkregen van wakkere dieren en dat de techniek kan worden uitgevoerd in rust en tijdens cardiovasculaire stress zoals lichaamsbeweging.
De implicaties van deze techniek kunnen zich uitstrekken tot vroege diagnose van pulmonale hypertensie omdat de pulmonaire microvasculaire functie, evenals de rechterventrikelfunctie en -perfusie kunnen worden gemeten in goed gedefinieerde stadia na introductie van de ziekte. Visuele demonstratie van deze techniek is essentieel. Het is moeilijk om te leren hoe een stroomsonde rond een kransslagader te plaatsen vanwege vasospasme van dit vat.
Ook is het plaatsen van de stroomsonde rond de aorta moeilijk vanwege de locatie van dit vat ten opzichte van de thoracotomie. De procedure zal worden gedemonstreerd door Annemarie Verzijl, een technicus van ons laboratorium. Na de voorbereiding van het dier voor de operatie, maak een incisie in de huid, beginnend één centimeter caudaal van de linker onderste hoek van het schouderblad en snijd naar beneden tot de linker oksel.
Na de incisie, gebruik diathermie om bloedvaten in de huid te cautereren. Gebruik vervolgens de snijfunctie van de diathermie om door de serratus-spier en de musculus pectoralis major te snijden. Gebruik diathermie om bloedvaten in de spierlaag te cautereren.
Gebruik nu blunt dissectie om voorzichtig de intercostale spier van de 4e linker intercostale ruimte te verdelen. Voltooi dit met een mosquito-klem. Breng vervolgens het costale oppervlak van de linker long bloot, dat bedekt is met viscerale en pariëtale pleura.
Ga vervolgens de pleurale holte binnen door voorzichtig beide lagen pleura te doorboren en ze open te scheuren. Verbeter de blootstelling met een thoracale retractor door de randen van de wond en ribben te scheiden en de weefsels krachtig uit elkaar te duwen. Om het hart en de grote bloedvaten bloot te leggen, duw de linker long caudaal en prik hem vast met nat gaas.
Begin dit deel van de operatie met een blunt dissectie om ongeveer 2 vierkante centimeter bindweefsel rond de aflopende thoracale aorta te verwijderen. Plaats vervolgens een drie-stiknaad-purse string-naad in de aortawand met behulp van niet-absorbeerbare USP 3-0 gevlochten zijdedraad. Dring vervolgens de aortavatwand door de naald met een roestvrijstalen, 16-gauge naald door het naaldgat.
Volg de naald en steek de punt van de vloeistofgevulde katheter in de aorta. Trek vervolgens de purse string-naad stevig samen en bind hem vast. Om de katheter te bevestigen, wind de overtollige naald rond de katheter boven de ring drie keer, bind hem vast en voeg een nieuwe naald toe op ongeveer 1 centimeter craniaal van de invoerplaats.
Verbind nu de vloeistofgevulde katheter met de gekalibreerde druktransducer die is aangesloten op een computer. Bewaak dus de gemiddelde arteriële druk tijdens de volgende stappen. Open vervolgens, zonder de frenicuszenuw te beschadigen, het pericard met een gekruiste snede.
Onder de snede, leg de opgaande aorta en de aortaboog bloot met een Farabeuf-retractor door de longslagader te identificeren en deze voorzichtig naar beneden te trekken. Met de aorta blootgelegd, maak een 1 centimeter snede in het bindweefsel tussen de opgaande aorta en de longslagader met behulp van Metzenbaum-schaar. Bevestig nu de stroomsonde.
eerst krijg de rubberen band rond het vat door een naaldleiding te gebruiken. En ten tweede, bevestig het meetapparaat van de stroomsonde aan de rubberen band. Ten derde, verbind de stroomsonde met de computer en ten vierde, controleer het hartoutputsignaal om te bevestigen dat de sonde correct is gepositioneerd.
De volgende stap is om het proximale deel van de linker voorste descendentie coronaire slagader te blootleggen en te dissecteren. Til eerst het weefsel op met behulp van een pincet. Maak vervolgens met behulp van Metzenbaum-schaar een kleine snede in het weefsel.
Vervolgens verwijder voorzichtig weefsels van de slagader met behulp van een wattenstaafje. En om ervoor te zorgen dat de coronaire slagader volledig is gedisseceerd, breng een kleine, rechthoekige mosquito-klem eronder door. Wanneer vasospasme van de coronaire slagader optreedt, spuit met 10% lidocaine om het vat te ontspannen.
Gebruik dezelfde techniek om vloeistofgevulde katheters in de longslagader, rechter ventrikel, linker ventrikel en linker atrium te plaatsen. Alle katheters moeten nu op de computer zijn aangesloten. Maak vervolgens een naald parallel aan de voorste interventriculaire coronaire ader met een naald verbonden aan de coronaire veneuze katheter.
Volg de naald en prik de ader met de 20-gauge naald van de coronaire veneuze katheter en steek de canule van de katheter intraveneus in. Bevestig vervolgens de katheter met de bestaande naald. Verwijder de naald en verbind met de verlenglijn.
Plaats nu een coronaire stroomsonde rond de eerder gedissecteerde linker voorste descendentie coronaire slagader. Met de sonde geplaatst, controleer het signaal van de coronaire stroom op de computer om te bevestigen dat de sonde correct is geplaatst. De vorm van het coronaire stroomsignaal moet vergelijkbaar zijn met dat hier getoond.
Begin deze fase van de operatie door een 1,5 centimeter incisie te maken ongeveer 8 centimeter caudaal en parallel aan de eerste incisie. Gebruik vervolgens een grote, gebogen mosquito-klem om de afvoer subcutaan vanuit de pleurale holte door de 6e intercostale ruimte naar deze incisie te leiden. Verbind de afvoer met het zuigapparaat om resterende vloeistof uit de thorax te verwijderen.
Gebruik vervolgens een grote, gebogen mosquito-klem om de stroomsondes afzonderlijk door de 3e linker intercostale ruimte en de spier
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een protocol voor het beoordelen van de cardiopulmonale functie bij wakker varkens, zowel in rust als tijdens graduele inspanning op een loopband. De methode maakt herhaalde hemodynamische metingen mogelijk zonder de invloed van anesthetica.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Cardiovasculaire fysiologie
- Cardiopulmonale functie
- Diermodellen in onderzoek
Achtergrond
- Chronische instrumentatie maakt hemodynamische metingen mogelijk bij waakdieren.
- Deze techniek kan worden toegepast om cardiovasculaire ziekten en het metabool syndroom te bestuderen.
- Het helpt bij het begrijpen van de linkerventrikelfunctie en perfusie.
- Een visuele demonstratie is essentieel voor het aanleren van de techniek.
Doel van de studie
- Om cardiopulmonale stresstesten bij wakker varkens uit te voeren.
- Om de effecten van het metabool syndroom op de hartfunctie te onderzoeken.
- Om een vroege diagnose van pulmonale hypertensie te vergemakkelijken.
Gebruikte methoden
- Chronische instrumentatie van varkens voor hemodynamische metingen.
- Beoordeling tijdens rust- en inspanningscondities.
- Afname van bloedmonsters van wakker animals.
- Gebruik van een flowprobe rond de kransslagader.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle meting van hemodynamische parameters bij wakker varkens.
- Vermogen om veranderingen tijdens cardiovasculaire stress te monitoren.
- Inzichten in de relatie tussen het metabool syndroom en de hartfunctie.
- Potentieel voor vroege detectie van pulmonale hypertensie.
Conclusies
- Deze techniek biedt waardevolle inzichten in de cardiopulmonale functie.
- Het maakt de bestudering van cardiovasculaire ziekten op een gecontroleerde manier mogelijk.
- Verder onderzoek kan het begrip van de mechanismen achter hartfalen verbeteren.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Management
Chronische instrumentatie van varkens maakt herhaalde hemodynamische metingen bij wakker animals mogelijk, waardoor anesthetische confounders die subtiele cardiovasculaire veranderingen maskeren, worden geëlimineerd. Deze aanpak ondersteunt de preklinische evaluatie van het metabool syndroom en hartfalen met behouden ejectiefractie door seriële gegevens te verschaffen in rust en tijdens inspanning. De methode verhoogt de statistische power en vermindert het aantal benodigde dieren in longitudinale cardiovasculaire studies.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen mogelijk door het meten van de hartminuutvolume, coronaire doorbloeding en kamerdrukken in ziektespecifieke varkensmodellen.
- Operationele waarde: Biedt functionele validatie van targets die betrokken zijn bij het metabool syndroom en pulmonale hypertensie via hemodynamiek in wakkere toestand.
- Voorspellende waarde: Ondersteunt preklinische risicovermindering door targetmodulatie te koppelen aan hemodynamische reacties onder graduele inspanningsstress.
Screening & assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Bereidt gevalideerde biologische systemen voor op hemodynamische en bloedafname-assays onder gecontroleerde bewegingsomstandigheden.
- Operationele waarde: Standaardiseert druk- en stroommetingen tussen studiegroepen via chronisch geïmplanteerde katheters en probes.
- Schaalbaarheid: Maakt herhaalde metingen over de progressie van een ziekte of behandelkuren mogelijk, wat longitudinale screeningscampagnes ondersteunt.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Sluit aan bij de translationele biomarker-ontdekking door hemodynamische parameters te correleren met de progressie van het metabool syndroom.
- Operationele waarde: Garandeert continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie door herhaalde beoordelingen in hetzelfde dier mogelijk te maken.
- Risicobeperking: Ondersteunt go/no-go-beslissingen door cardiovasculaire risico's vroegtijdig in de ontdekkingspipeline te onthullen.
Integratie van pipeline en workflow
De methode past binnen het ontdekkingscontinuüm van targetvalidatie tot preklinische veiligheidsbeoordeling, in het bijzonder voor programma's gericht op cardiovasculaire en metabole ziekten.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetesten van cardiovasculaire targets door hemodynamische fenotypering mogelijk te maken bij wakker, bewegende varkens.
- Screening: Levert assay-ready systemen met reproduceerbare output van druk, flow en bloedmonsters voor de evaluatie van verbindingen.
- Analytics: Genereert kwantitatieve hemodynamische en bloedgasmetingen die dosis-responscurves en target engagement-analyses faciliteren.
- Translationeel Onderzoek: Verbindt mechanistische bevindingen met preklinische continuïteit via seriële monitoring van de cardiopulmonale functie tijdens ziektemodellering.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbaar chirurgisch platform voor chronische cardiovasculaire studies over meerdere projecten en indicaties heen.
Operationele impact en impact op de organisatie
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen door mechanistische ambiguïteit bij de validatie van cardiovasculaire targets te verminderen.
- Operationele waarde: Verbetert de reproduceerbaarheid en standaardisatie door chronische implantaten die acute chirurgische variabiliteit elimineren.
- Strategische waarde: Verbetert de kapitaalefficiëntie door longitudinale studies mogelijk te maken met minder dieren en een verminderde variabiliteit.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde vooruitgang door vroege hemodynamische veiligheidssignalen in ziektemodellen te verschaffen.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in vaatchirurgie, catheterisatie en het plaatsen van flowprobes bij varkens.
- Maakt gebruik van druktransducers, flowmeters, computersystemen voor gegevensverwerving en het beheer van gehepariniseerde vloeistoffen.
- Vereist cross-team standaardisatie van chirurgische protocollen, catheterlabeling en datasynchronisatie tussen fysiologie- en pathologiegroepen.
- Omvat aanpassingen voor verschillende varkensstammen, leeftijden en ziektemodellen die de vasculaire toegankelijkheid beïnvloeden.
- Bevat praktische beperkingen zoals de chirurgische hersteltijd, het behoud van de doorgankelijkheid van catheters en trainingsvereisten voor acclimatisatie aan de loopband.
