Wykorzystanie oprogramowania do rekonstrukcji obrazowania trójwymiarowego jako narzędzia treningowego do nakłucia żyły głównej czaszki u fretki

Summary

Proponujemy, aby trójwymiarowe oprogramowanie do rekonstrukcji anatomii wirtualnej wzbogacało przydatne szkolenie wspomagające w nauczaniu nakłucia żyły głównej fretki dla praktykantów medycyny zwierząt laboratoryjnych.

Abstract

Na University of Georgia College of Veterinary Medicine, trójwymiarowe (3D) oprogramowanie do wirtualnej rekonstrukcji anatomii zostało włączone do programu nauczania anatomii weterynaryjnej. Dzięki tej platformie dydaktycznej uczniowie mają dostęp do możliwości uczenia się wykraczających poza sekcję zwłok i zasoby podręcznikowe. Proponujemy, aby to narzędzie do anatomii 3D mogło służyć jako korzystna pomocna pomoc szkoleniowa w nauczaniu personelu zwierząt laboratoryjnych umiejętności technicznych, w szczególności nakłucia żyły głównej czaszki (CVC) u fretek. CVC jest jednym z preferowanych miejsc do pobrania dużej objętości krwi u fretki. Chociaż jest to ogólnie stosunkowo bezpieczna technika pobierania krwi, ryzyko związane z tym ślepym podejściem obejmuje ograniczoną zdolność do zatrzymania żyły po nakłuciu żyły i przypadkowym uszkodzeniu otaczających struktur. W tym projekcie pilotażowym 5 stażystów ze zwierzętami laboratoryjnymi zostało wystawionych na zrekonstruowane w 3D obrazy i filmy klatki piersiowej fretki w połączeniu z ustnymi instrukcjami dotyczącymi wykonania nakłucia żyły głównej czaszki u fretki. Powodzenie tego podejścia oceniono na podstawie zdolności uczestników do prawidłowego ustawienia igły i strzykawki, wprowadzenia igły w odpowiednim miejscu i pobrania krwi z tego miejsca. Spośród 5 ćwiczących, 5 (100%) opanowało pionowy kąt igły, 4 (80%) opanowało poziomy kąt igły, 5 (100%) poprawnie zidentyfikowało manubrium jako punkt orientacyjny do wprowadzenia, a 2 (40%) z powodzeniem pobrało krew w ciągu dwóch prób użycia tego podejścia. Ponieważ uczestnicy byli w stanie spełnić wiele kluczowych kryteriów sukcesu, dochodzimy do wniosku, że szkolenie było skuteczne w dostarczaniu kluczowych anatomicznych punktów orientacyjnych i świadomości przestrzennej niezbędnych do pobierania krwi CVC u fretki. Poza zakresem nakłucia żyły fretki, zrekonstruowane obrazy 3D mają potencjalną rolę w demonstrowaniu technik chirurgicznych i podejść do różnych umiejętności klinicznych w medycynie weterynaryjnej.

Introduction

Zaproponowaliśmy, że dodanie zrekonstruowanych w 3D zdjęć i filmów z odcinka szyjnego i piersiowego fretki do naszych standardowych procedur treningowych pomogłoby personelowi zwierząt laboratoryjnych w wizualizacji odpowiedniej anatomii, aby pomóc im opanować pozycjonowanie i punkty orientacyjne niezbędne do wykonania nakłucia żyły głównej czaszki (CVC) u fretki. W tym celu przeprowadziliśmy rutynowe szkolenie z pięcioma pracownikami zajmującymi się zwierzętami laboratoryjnymi, którzy pracują z fretkami. Podczas tego szkolenia przeprowadziliśmy pilotaż dodawania obrazów rekonstrukcyjnych 3D, obserwując sukcesy personelu po szkoleniu w zakresie ustawiania strzykawki i igły w płaszczyźnie pionowej i poziomej, identyfikowania głównego punktu orientacyjnego anatomii i pobierania krwi. Wszyscy pracownicy obejrzeli zdjęcia i filmy 3D, ponieważ było zbyt mało stażystów, aby przeprowadzić ilościowe badanie porównawcze, kontrastując tradycyjne szkolenie z dodatkiem narzędzi 3D.

Nakłucie żyły jest podstawową praktyką w medycynie zwierząt laboratoryjnych do pobierania krwi w badaniach naukowych i świadczenia klinicznej opieki weterynaryjnej. Różne techniki są stosowane u różnych gatunków ze względu na różnice anatomiczne, poziom wiedzy technicznej i cel pobierania krwi. Wkłucie żyły może być trudne, zwłaszcza jeśli flebotomista nie jest zaznajomiony z podejściem lub odpowiednią anatomią tego obszaru.

CVC u dorosłej fretki ma przybliżoną średnicę 3,0-3,5 mm. Jest to główne naczynie zlokalizowane w czasce do serca i powstaje w wyniku zbiegu lewej i prawej żyły podobojczykowej z żyłami szyjnymi zewnętrznymi. CVC spływa do prawego przedsionka serca. Inne ważne struktury w tym obszarze to serce, aorta, tętnica szyjna, przełyk, tchawica, nerw błędny i nerw przeponowy¹. Stosunkowo długa klatka piersiowa fretki minimalizuje ryzyko przebicia innych głównych struktur, co czyni to podejście bezpieczniejszym u tego gatunku w porównaniu z innymi małymi ssakami ze względu na znaczną odległość od najbardziej czaszkowej części CVC do podstawy serca. Mając to na uwadze, technika ta może być trudna technicznie i stwarza ryzyko przebicia sąsiednich struktur wewnątrzpiersiowych, w tym tętnicy szyjnej i tchawicy (Rysunek 1) < sup class = "xref">2. CVC i żyła szyjna zewnętrzna są preferowanymi miejscami do pobierania dużych objętości krwi (do 2 ml) w klasie fretka2^,3. Duże ilości krwi są często niezbędne do rutynowych badań przesiewowych i pobierania krwi do badań naukowych. Fretki są powszechnie stosowane w medycynie zwierząt laboratoryjnych jako modele translacyjne do badań nad grypą i innymi chorobami dróg oddechowych ze względu na podobieństwo ich dróg oddechowych do dróg oddechowych ludzi^4,5. Miejsca do bardziej ograniczonego pobierania krwi obejmują boczne żyły odpiszczelowe i głowowe². Inne popularne gatunki zwierząt laboratoryjnych, dla których żyła główna czaszki jest odpowiednim miejscem do nakłucia żyły, to szczury, chomiki i świnki morskie³.

Na University of Georgia College of Veterinary Medicine (UGA CVM), włączyliśmy oprogramowanie do trójwymiarowej (3D) rekonstrukcji obrazu (Tabela materiałów) do kursów anatomii małych i dużych zwierząt dla studentów pierwszego roku weterynarii. Oprogramowanie do wirtualnej anatomii 3D może być używane do rekonstrukcji obrazów z badań tomografii komputerowej (CT) i rezonansu magnetycznego (MRI)⁶. Studenci UGA CVM są narażeni na tę technologię w programie nauczania anatomii w połączeniu z grubą sekcją zwłok. Cel włączenia tego oprogramowania do kursu jest dwojaki: wystawienie studentów na diagnostykę obrazową i umożliwienie studentom interakcji ze strukturami anatomicznymi 3D wykraczającymi poza zakres sekcji zwłok. Ten nowatorski zasób wzbogaca doświadczenia edukacyjne uczniów i pomaga im lepiej przygotować się do opanowania umiejętności klinicznych, ponieważ mają możliwość wizualizacji relacji struktur anatomicznych w innym świetle. Oprogramowanie zostało pierwotnie zaprojektowane do edukacji w zakresie medycyny ludzkiej, a badania wykazały, że platformy wirtualnej anatomii 3D są korzystnymi zasobami dla studentów medycyny ludzkiej, ponieważ zapewniają kompleksową modalność, która pozwala użytkownikom eksplorować obrazy w unikalnym podejściu, które można dostosować do konkretnych celów edukacyjnych^7,8,9.

Protocol

Protokół wykorzystania fretek w tym badaniu został zatwierdzony przez Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Instytucjonalnych UGA. Program opieki nad zwierzętami i ich użytkowania UGA posiada Gwarancję Dobrostanu Zwierząt w Biurze Dobrostanu Zwierząt Laboratoryjnych NIH, posiada rejestrację badawczą w USDA i jest w pełni akredytowany przez AAALAC International.

Fretki były trzymane w wyznaczonych pomieszczeniach dla zwierząt w otwartych klatkach z dostępem ad libitum do diety fretek o dużej gęstości (Tabela Materiałów) i automatycznego podlewania (woda z kranu). Światła były utrzymywane w automatycznym cyklu 12:12 światło:ciemność, nastawa temperatury wynosiła 68 +/- 4 ^oF, a wilgotność względna 30-70%. Fretki były trzymane społecznie z innymi fretkami i wyposażone w zabawki wzbogacające.

1. Uzyskiwanie obrazów rekonstrukcji 3D do treningu

UWAGA: Zrekonstruowany skan 3D użyty do treningu przedstawiał zdeidentyfikowanego, znieczulonego dorosłego samca fretki umieszczonego w pozycji leżącej grzbietowej do tomografii komputerowej. Skan został pozyskany z archiwum Weterynaryjnego Szpitala Klinicznego UGA i został zrekonstruowany w programie komputerowym przez autorów.

1. Otwórz program do rekonstrukcji 3D i użyj myszy komputerowej, aby kliknąć Plik, a następnie Otwórz i kliknij dwukrotnie, aby wybrać żądany przesłany skan.
2. Za pomocą myszy kliknij dowolne miejsce skanowania. Przytrzymaj przycisk myszy, jednocześnie przeciągając myszą, aby ustawić skan tak, aby fretka znajdowała się w pozycji leżącej grzbietowej z głową skierowaną w stronę górnej części ekranu komputera i ogonem w kierunku dolnej części ekranu. Powtórz w razie potrzeby, aby manipulować niektórymi częściami ciała.
3. Za pomocą myszy kliknij funkcję Dodaj płaszczyznę w programie. Płaszczyzna będzie wyglądać jak czerwony, przezroczysty prostokąt.
4. Za pomocą myszy kliknij strzałki w lewo i w prawo powiązane z funkcją Dodaj płaszczyznę, aby poruszać się po opcjach lokalizacji płaszczyzny. Klikaj strzałkę, aż płaszczyzna będzie leżeć równolegle do brzusznego aspektu zwierzęcia.
5. Za pomocą kółka przewijania myszy przewijaj od dołu do góry, aby przesunąć płaszczyznę od brzusznej do grzbietowej (lub od powierzchownej do głębokiej). Przesuwaj płaszczyznę za pomocą kółka przewijania myszy, aż pojawi się wyraźny obraz naczynia żyły głównej czaszki.
6. Zrób zrzut ekranu obrazu i zapisz go w wybranej lokalizacji. Te kroki można również nagrać na ekranie i zapisać jako wideo. Ten krok różni się w zależności od sprzętu komputerowego posiadanego przez użytkownika.

2. Trening do nakłucia żyły

UWAGA: W szkoleniu wzięło udział pięciu członków personelu, z których wszyscy wyrazili zgodę na uczestnictwo. Wszystkim pięciu członkom personelu, którzy mieli różny poziom wiedzy na temat anatomii fretek, pokazano zrekonstruowane obrazy i filmy 3D przed próbami nakłucia żyły. Trzech z nich było technikami opieki nad zwierzętami, a dwóch było technikami weterynarii. Trzech uczestników miało wcześniejsze doświadczenie w obchodzeniu się ze strzykawkami i igłami, podczas gdy dwóch nie.

1. Pokaż zrekonstruowane w 3D obrazy i filmy grupie pięciu stażystów personelu laboratoryjnego, w tym instrukcje anatomii od doświadczonego weterynarza lub technika zwierząt laboratoryjnych zaznajomionego z anatomią i procedurą pobierania krwi. W razie potrzeby zapewnij dodatkowe materiały do czytania dla wiedzy uczestnika.
2. Uważnie słuchaj pytań uczestników i odpowiadaj na nie przed treningiem na żywych zwierzętach.
3. Opisz procedurę ponownie podczas kroków 3 i 4 protokołu, gdy technika jest demonstrowana uczestnikom przed pierwszym podejściem, regularnie odwołując się do zrekonstruowanych obrazów 3D.
   UWAGA: W sumie do treningu wykorzystano siedem fretek. Trzem stażystom przydzielono po jednej fretce, a ich fretka podjęła jedną próbę pobrania krwi. Pozostałym dwóm stażystom przydzielono po dwie fretki; Jeden z nich został użyty do pierwszej próby pobrania krwi, a drugi do drugiej próby.

3. Pozycjonowanie do nakłucia żyły

1. W przypadku podejścia CVC należy użyć fretek obudzonych, uspokojonych lub znieczulonych.
2. Uspokoić zwierzę wstrzyknięciem domięśniowym butorfanolu 0,1-0,3 mg/kg, midazolamu 0,1-0,3 mg/kg i, tylko w razie potrzeby, ketaminy 1-3 mg/kg.
3. Umieść zwierzę w pozycji leżącej grzbietowej z wyciągniętą głową i szyją.
4. Mocno i symetrycznie przytrzymuj fretkę, aby zapewnić najlepszą możliwość wejścia do naczynia z igłą. Do unieruchomienia zwierzęcia potrzebny jest co najmniej jeden asystent, podczas gdy flebotomista wykonuje podejście (Rysunek 2). Ogranicznik może wywierać nacisk w górę między łopatkami, aby podnieść wlot klatki piersiowej i klatkę piersiową czaszki w kierunku flebotomi.

4. Podejście i pobieranie krwi

1. Zdezynfekuj skórę klatki piersiowej czaszki nad manubrium alkoholem.
2. Zbadaj palpacyjnie mostek (Ryc. 3).
3. Wbić igłę w wcięcie między manubrium a pierwszym żebrem po prawej stronie mostka zwierzęcia.
4. Ustaw igłę pod kątem 30-45° i skieruj ją w stronę przeciwnego (lewego) biodra. Włóż go w miejsce wcięcia i odessać, aby pobrać krew (Ryc. 4).
5. Obserwuj praktykantów, gdy próbują podejść do nakłucia żyły. Zapisz ich sukces w opanowaniu umiejętności ustawiania igły pod kątem pionowym i poziomym igły. Zidentyfikuj manubrium jako punkt orientacyjny do wprowadzenia i zbierz krew z tego miejsca. Udokumentuj, ile krwi zostało pobrane przy każdej udanej próbie.
   UWAGA: Głębokość sedacji opierała się na reakcji na bodźce fizyczne i słuchowe, odruchu powiekowym i odruchu prostowania. Po pobraniu krwi flumazenil w dawce 0,2 mg/kg mc. podawano domięśniowo w celu odwrócenia sedacji, jeśli zaszła taka potrzeba. Po zabiegu fretki wróciły do kolonii.
6. Użyj igły 5/8 cala o pojemności 25 g ze strzykawką o pojemności 1 lub 3 ml, aby pobrać krew za pomocą tej techniki.
   UWAGA: Z reguły nie należy pobierać więcej niż 10% objętości krwi zwierzęcia podczas jednej kolekcji. Objętość krwi fretki szacuje się na 5-6% całkowitej masy ciała¹. Zarówno weterynarz zwierząt laboratoryjnych, jak i doświadczony technik szkolenia weterynaryjnego zwierząt laboratoryjnych byli obecni, aby upewnić się, że pobieranie krwi zostało przeprowadzone prawidłowo, a wszelkie problemy związane z techniką (tj. subtelne ruchy w kierunku lub kierunku igły, głębokość wprowadzenia igły) były wykonywane w czasie rzeczywistym zgodnie z ich instrukcjami.

5. Miara sukcesu

1. Oceń zdolność uczestników do prawidłowego ustawienia igły i strzykawki, wstawienia igły w odpowiednim miejscu i pobrania krwi z miejsca.
2. Zapisz, ilu ćwiczących poprawnie osiągnęło pionowy kąt igły, kąt poziomy igły i badanie palpacyjne brzucha.
3. Udokumentuj, ilu stażystów udało się pobrać krew, wraz z objętością pobranej krwi.

Results

Filmy i obrazy z 3D zrekonstruowanej CT fretki przedstawiają struktury anatomiczne, które są związane z CVC na różnych płaszczyznach i zapewniają kompleksowe zrozumienie anatomicznego układu klatki piersiowej czaszki. Powiązane struktury, takie jak rękojeść, mostek, żebra, mięśnie ściany klatki piersiowej, serce, żyła szyjna zewnętrzna, żyła podobojczykowa i CVC, są wyraźnie oznaczone w Rysunek 1. Miejsce wkłucia igły jest przedstawione w Rysunek 5. Obrazy te zostały wyko...

Discussion

To badanie pilotażowe miało na celu ustalenie, czy dodanie obrazów 3D i filmów do naszych rutynowych procedur szkoleniowych jest obiecujące do wykorzystania w przyszłości. To wstępne badanie miało na celu jakościową obserwację i przedstawienie naszych wyników, jeśli przyszłe zastosowanie i badanie okażą się uzasadnione. Skoncentrowanie się na określeniu sukcesu opierało się na nauczaniu odpowiednich punktów orientacyjnych anatomii dla techniki pobierania krwi CVC u fretki członków personelu zaznajomionych z fretkami i kt...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
BodyViz	BodyViz, Clive, IA	Nie dotyczy łatwej	w użyciu platformy edukacyjnej 3D Anatamy
LabDiet 5L14	University of Georgia, Ateny, GA	N/A	Dieta fretek