Ex Vivo świński model nerki do oceny dynamiki przepływu-ciśnienia i pobierania kamieni w aspiracyjnej retrogradowej chirurgii śródnerkowej

Podsumowanie

Ten protokół ustanawia ex vivo platformę świńczej nerki do kontrolowanego, powtarzalnego pomiaru ciśnienia nerkowego i czasu ściągania kamieni przy różnych ciśnieniach nawadniających, ciśnieniach ssących i proporcjach średnicy endoskopu-pochwę.

Streszczenie

Chirurgia intranerkowa retrogradowa (RIRS) z użyciem wspomaganego ssącego osłonięcia moczowodowego (UAS) stała się skuteczną metodą leczenia kamicy nerkowej. Jednakże standaryzowane modele eksperymentalne, zdolne do jednoczesnego kontrolowania i oceny istotnych parametrów, w tym ciśnienia irygacji, ciśnienia ssania i stosunku średnicy endoskopu do osłonięcia (RESD), pozostają ograniczone. Celem niniejszego badania jest zaproponowanie ex vivo modelu świńskiej nerki, zaprojektowanego tak, aby umożliwić kontrolowane i powtarzalne ocena warunków przepływu-ciśnienia z użyciem ssącego UAS. W protokole wykorzystano świeże nerki świń pośmiertnych umieszczone w staliwnym systemie pojemników, przy czym ssące UAS było umieszczone w górnym kielichu, a sztuczne kamienie imitujące szczawian wapnia monohydrat wprowadzane były do układu zbiorczego. Automatyczny system sterowania ciśnieniem umożliwiał precyzyjną regulację ciśnienia irygacji i ssania. Ciśnienie wewnątrznerkowe (IRP) było ciągle rejestrowane przez 1 min, a czas wyciągania (POT) był wielokrotnie mierzony dla każdego ustawienia RESD i ciśnienia. Współczynnik wariancji (CV) i współczynnik korelacji wewnątrzklasowej (ICC) zostały obliczone w celu oceny zmienności i niezawodności pomiarów. Model wykazał wyraźne reakcje IRP w różnych warunkach RESD i ciśnienia, w tym wartości przekraczające 40 mmHg. Pomiary POT zmieniały się w zależności od ustawień ciśnienia, co odzwierciedlało wrażliwość na zmiany warunków przepływu-ciśnienia. Analiza CV wykazała stosunkowo wąską zmienność w większości warunków, podczas gdy analiza ICC wykazała umiarkowaną niezawodność dla pojedynczych pomiarów i wysoką niezawodność dla uśrednionych powtarzalnych pomiarów. Ogólnie rzecz biorąc, ten ex vivo model nerki świńskiej zapewnia standaryzowane ex vivo odniesienie dla RIRS poprzez przedstawienie obiektywnych i niezawodnych powtarzalnych danych pomiarowych za pomocą ssącego UAS i elastycznego ureteroskopu.

Wprowadzenie

Chirurgia intranerkowa wsteczną (RIRS) jest podstawowym minimalnie inwazyjnym podejściem w leczeniu kamieni nerkowych^1,2,3. Ostatni techniczny postęp w RIRS to opracowanie ssącej osłony dostępu moczowodowego (UAS), która wprowadziła uzupełniające podejście do usuwania kamieni oparte na kontrolowanej irygacji i ssącej^4,5,6,7.

Głównym wyzwaniem w korzystaniu z ssącej UAS jest zrównoważenie szybkości ekstrakcji kamieni z ryzykiem wysokiego ciśnienia wewnątrznacządowego (IRP)^8,9. IRP przekraczające 30–40 mmHg mogą wywołać pyelo-żylny przepływ wsteczny, co może prowadzić do infekcji ogólnoustrojowej i sepsy^10,11,12. Czynniki zaangażowane w regulację tej równowagi obejmują irygację, ssanie oraz stosunek średnicy endoskop-osłony (RESD).

Chociaż wiele badań klinicznych zbadano ssącą UAS i IRP^13,14,15, znormalizowane metodologie eksperymentalne i zweryfikowane modele umożliwiające jednoczesną kontrolę, pomiar i analizę istotnych czynników pozostają ograniczone.

Ten protokół zapewnia krok po kroku przewodnik do ustanowienia ex vivo modelu świńczych nerek o akceptowalnej reprodykowalności, specjalnie zaprojektowanego w celu standaryzacji oceny dynamiki płynów i usuwania kamieni w RIRS wspomaganej ssaniem.

Protokół

To protokół eksperymentalny z wykorzystaniem świńskiej nerki zwłok został uznany za zwolniony z wymogu zgody Instytucjonalnego Komitetu ds. Opieki nad Zwierzętami i ich Zastosowania (IACUC) Szpitala Uniwersyteckiego w Seulu. Zastosowane odczynniki i sprzęt są wymienione w Tabeli materiałów.

1. Przygotowanie modelu świńskiej nerki

UWAGA: Zobacz Rysunek 1.

1. Uzyskaj świeże nerki od zmarłych świń w autoryzowanym zakładzie rzeźniczym w ciągu 6 godzin od śmierci. Przewoź i przechowuj nerki w temperaturze pokojowej do czasu eksperymentu.
   UWAGA: Nerki zwłokowe powinny być używane w ciągu 24 godzin od śmierci, aby uniknąć gnicia i dalszego zmniejszenia perfuzji nerkowej.
2. Wybierz nerki z częściowo zachowanym przewodem moczowym, aby umożliwić stabilne zamocowanie UAS.
   UWAGA: Długość przewodu musi umożliwiać zamocowanie szwu, aby unieruchomić UAS, i preferować nerki zawierające dłuższy resztkowy przewód.
3. Delikatnie wypełnij układ zbieraczy nerki fizjologicznym roztworem soli przy użyciu strzykawki w sposób bez naprężenia. Określ objętość kielicha, gdy wystąpi refluks, a obserwuje się wyciek soli poza przewód moczowy. Wyklucz świńskie nerki o objętości kielicha mniejszej niż 10 ml.
4. Przygotuj sztuczne kamienie naśladujące kamienie szczawianowe tlenku wapnia.
5. Zmiel kamienie na fragmenty o odpowiedniej wielkości 2 mm do 2,5 mm za pomocą tłuczka. Użyj cyfrowego kalibra, aby wybrać odpowiednio wielkości kamienie.
   UWAGA: Wielkość kamienia musi być wystarczająco duża, aby zapobiec bezpośredniemu wciąganiu przez endoskop lub samoistnemu ucieczki przez szczelinę między endoskopem a osłoną.
6. Umieść sztuczny fragment kamienia w górnym kielichu nerki świńskiej. Użyj soli fizjologicznej, aby wepchnąć kamień do UAS i umieścić go w układzie zbieraczy.
   UWAGA: Użyj endoskopu, aby wizualnie zweryfikować, że UAS jest stale zamocowany we właściwej pozycji podczas eksperymentu.
7. Umieść świńską nerkę w metalowym pudełku odpowiedniej wielkości i umieść pudełko w plastikowym pojemniku.
8. Zamocuj długą plastikowa rurę do przewodu moczowego za pomocą szwów poligliktynowych 3-0, aby upewnić się, że system pozostaje stabilny bez ruchu podczas eksperymentu.
9. Wsuń UAS do ssania do rury i umieść dystalny koniec w górnym kielichu, przy wejściu do miedniczki nerkowej.

2. Konfiguracja systemu eksperymentalnego

1. Wybierz odpowiedni elastyczny ureteroskop (średnica zewnętrzna 7,5 F, 9,0 F lub 9,5 F) i sparuj go z 50 cm UAS do ssania określonej wielkości (średnica wewnętrzna/zewnętrzna 10/12 F, 11/13 F lub 12/14 F).
2. Zmierz średnicę zewnętrzną elastycznego ureteroskopu za pomocą cyfrowego kalibra na dystalnym końcu i na środku trzonu. Oblicz RESD na podstawie zmiecioneych danych (0,68, 0,75, 0,86 lub 0,95).
3. Podłącz linię nawadniającą z automatycznego systemu kontroli ciśnienia do elastycznego ureteroskopu.
4. Podłącz linię ssącą z automatycznego systemu kontroli ciśnienia do portu bocznego ssącego UAS.
5. Podłącz czujnik ciśnienia wewnątrz UAS do automatycznego systemu kontroli ciśnienia.
6. Skalibruj czujnik ciśnienia do ciśnienia atmosferycznego bez naczynienia, zgodnie z wytycznymi producenta.
7. Wsuń światłowód laserowy o średnicy 200 μm do kanału roboczego ureteroskopu, aby naśladować prawdziwe środowisko retrogradowej chirurgii nerki.

3. Zbieranie danych dotyczących ciśnienia wewnątrz nerki (IRP)

1. Umieść elastyczny ureteroskop wewnątrz UAS. Upewnij się, że endoskop przeszedł za dystalny koniec UAS i dotarł do świńskiej nerki.
2. Wprowadź tryb endoskopii elastycznej na zautomatyzowanym urządzeniu pompowym.
3. Wybierz konkretne ustawienia ciśnienia nawadniania i ssania.
4. Upewnij się, że inne ustawienia są kontrolowane i utrzymywane na stałym poziomie. Ustal przepływ nawadniający na podstawowym ustaleniu urządzenia 200 ml/min.
5. Rejestruj wartości IRP co 5 s przez ciągły okres 1 min. w każdym wyznaczonym ustaleniu ciśnienia.

4. Pomiar czasu wyciągania (POT)

1. Ustaw ciśnienie nawadniania (100 mmHg, 200 mmHg lub 300 mmHg) i ciśnienie ssania (100 mmHg, 200 mmHg, 300 mmHg lub 400 mmHg) na jednostce sterującej.
   UWAGA: Po każdej zmianie parametru należy zachować stały okres oczekiwania 3 s., aby ciśnienie mogło się ustabilizować przed zapisaniem pomiarów.
2. Zwizualizuj fragment

Wyniki

Zewnętrzną średnicę giętkiego ureteroskopu zmierzono zarówno na końcówce dystalnej, jak i w połowie trzonu, używając suwmiarki cyfrowej. Zmierzone średnice zewnętrzne wynosiły odpowiednio 7,5 F, 9,0 F oraz 9,5 F, co było zgodne z katalogiem produktów. Nie zaobserwowano różnic pomiędzy pomiarami końcówki dystalnej a połowy trzonu, co potwierdziło, że wymiary instrumentu były jednolite i odpowiednie do wiarygodnego obliczenia RESD (patrz Rycina 2).

IRP rejestrowano ...

Dyskusja

Niniejszy protokół został zaprojektowany w celu ustanowienia kontrolowanej platformy eksperymentalnej do oceny warunków przepływu i ciśnienia podczas RIRS przy użyciu UAS z ssącą funkcją. Badanie to zapewniło ex vivo model świńskiego nerki, który umożliwia systematyczne kontrolowanie ciśnienia nawadniania, ciśnienia ssącego i ustawień RESD, jednocześnie umożliwiając spójne pomiary IRP i POT z walidacją statystyczną.

Najbardziej krytycznym krokiem w tym protokole jest utrzymanie ustawi...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Flexible-Y Type Negative Suction Sheath	ZSR System Biomedical Technology Co.	ZSR-UAY-1035 ZSR-UAY-1134 ZSR-UAY-1235	Suction ureteral access sheath
FLEX-XC1	KARL STORZ SE & Co.	091271-06	Flexible ureteroscope
HM30S	HugeMed Medical Technical Development Co.	HM30S	Flexible ureteroscope
i-MIMER-sys	ZSR System Biomedical Technology Co.	ZSR-ISP100	Automated pump
JW Digital Calipers	Jongwon Tooling Co.	404-200	Digital caliper
URUS	Dyne Medical Group Inc.	URUS SU 100R	Flexible ureteroscope