Endotracheal Intubation via Tracheotomy and Subsequent Thoracotomy in Rats for Non-Survival Applications

Alexander Studier-Fischer; Berkin &#214;zdemir; Karl-Friedrich Kowalewski; Caelan Max Haney; Maurice Stephan Michel; Gabriel Alexander Salg; Franck Billmann

doi:10.3791/66684

Intubacja dotchawicza przez tracheotomię, a następnie torakotomia u szczurów w zastosowaniach nie...

JoVE Journal
Medicine

This content is Free Access.

JoVE Journal Medicine

Endotracheal Intubation via Tracheotomy and Subsequent Thoracotomy in Rats for Non-Survival Applications

Intubacja dotchawicza przez tracheotomię, a następnie torakotomia u szczurów w zastosowaniach nieprzeżywalnych

Full Text

1,620 Views

04:43 min

March 15, 2024

DOI: 10.3791/66684-v

Alexander Studier-Fischer^1,2,3,4, Berkin Özdemir^1,3,4, Karl-Friedrich Kowalewski^2,3,4, Caelan Max Haney^2,3,4,5, Maurice Stephan Michel^2,3,4, Gabriel Alexander Salg¹, Franck Billmann¹

¹Department of General, Visceral, and Transplantation Surgery,Heidelberg University Hospital, ²Department of Urology and Urosurgery,University Medical Center Mannheim, Medical Faculty of the University of Heidelberg, ³Intelligent Systems and Robotics in Urology (ISRU),German Cancer Research Center (DKFZ) Heidelberg, ⁴DKFZ Hector Cancer Institute,University Medical Center Mannheim, ⁵Department of Urology,University Hospital Leipzig

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study presents a standardized procedure for endotracheal intubation via tracheotomy followed by thoracotomy in rats. The method aims to enhance the precision and reproducibility of non-survival applications requiring invasive ventilation and exposure of thoracic organs in in vivo rat models.

Key Study Components

Area of Science

Neuroscience
Invasive Ventilation Techniques
Animal Model Research

Background

Hyperspectral imaging is being explored for the spectral characterization of physiological and diseased organs.
Current challenges include the need for exposed organ surfaces and movement artifacts during mechanical ventilation.
This study addresses these challenges with a new technique.
The research aims to transfer insights from animal models to human applications.

Purpose of Study

To develop a reliable method for endotracheal intubation and thoracotomy in rats.
To improve the evaluation of thoracic organs using hyperspectral imaging.
To establish a new diagnostic approach in medicine.

Methods Used

Preparation of surgical instruments and anesthesia for rats.
Application of a neonatal mask for oxygen saturation.
Execution of a median thoraco cervical skin incision and blunt dissection.
Insertion of a tracheal catheter and initiation of manual lung protective ventilation.

Main Results

All rats maintained oxygen saturation above 92% during the procedure.
Successful endotracheal intubation and thoracotomy were achieved.
The method demonstrated reproducibility and precision for experimental measurements.
All subjects survived the 20-minute experimental duration.

Conclusions

The standardized procedure enhances the reliability of invasive ventilation in rat models.
This technique may facilitate better translational research from animal models to human applications.
Future studies can build on this method for further advancements in diagnostic imaging.

Frequently Asked Questions

What is the significance of this study?

This study provides a reliable method for invasive procedures in rat models, enhancing research accuracy.

How does hyperspectral imaging contribute to this research?

Hyperspectral imaging allows for detailed spectral characterization of organs, aiding in diagnostics.

What are the main challenges addressed in this study?

The study addresses the need for exposed organ surfaces and movement artifacts during ventilation.

What were the survival rates of the rats during the procedure?

All rats survived the 20-minute experimental measurements with maintained oxygen saturation.

What future applications does this research suggest?

The method may lead to improved diagnostic techniques applicable to human medicine.

How can this technique be applied in clinical settings?

It can be used to enhance the understanding of thoracic organ function and disease in patients.

Tutaj wprowadzamy ustandaryzowaną procedurę intubacji dotchawiczej poprzez tracheotomię, a następnie torakotomię u szczurów, mającą na celu zwiększenie precyzji i powtarzalności aplikacji nieprzeżywalnych, wymagających inwazyjnej wentylacji i ekspozycji narządów klatki piersiowej w modelach szczurów in vivo.

Zakres naszych badań obejmuje charakterystykę spektralną fizjologicznych i chorych narządów i tkanek u pacjentów, a także modeli zwierzęcych. Mamy nadzieję, że dzięki obrazowaniu hiperspektralnej będziemy w stanie wiarygodnie ocenić tkanki, uczynić tę technologię nowym filarem diagnostycznym w medycynie i wypełnić istniejące luki diagnostyczne. Obecne wyzwania eksperymentalne w zakresie charakterystyki spektralnej narządów klatki piersiowej polegały na konieczności odsłonięcia powierzchni narządów i artefaktów ruchowych podczas procesu powlekania spowodowanych wentylacją mechaniczną, które można było z powodzeniem rozwiązać za pomocą tej nowej techniki.

Będziemy dalej koncentrować się na charakterystyce spektralnej narządów oraz na transferze danych spektralnych między różnymi gatunkami. Pozwoli nam to na wyabstrahowanie spostrzeżeń uzyskanych z modeli zwierzęcych i zastosowanie ich do ludzi z korzyścią dla pacjenta. Aby rozpocząć, złóż kaniule pod kątem 135 stopni, jeden centymetr od końcówki.

Za pomocą zamka typu luer podłącz kaniule do plastikowych rurek perfuzyjnych. Następnie umieść poduszkę grzewczą na stalowej płycie chirurgicznego aparatu ekspozycyjnego w celu wsparcia termicznego. Przygotuj haczyki do przygotowania chirurgicznego z dołączonymi plastikowymi rurkami i chirurgicznymi zaciskami na komary, aby później naprężyć tkankę do chirurgicznego ekspozycji.

Następnie skróć i ukosuj cewniki dożylne o różnych rozmiarach. Podczas intubacji wprowadzić prowadnik z zestawu wiodącego do tętniczego cewnika najbardziej odpowiedniego dla wielkości zwierzęcia do techniki Seldingera podczas intubacji. Po znieczuleniu szczura wykonaj uszczypnięcie palca u nogi, aby sprawdzić głębokość znieczulenia.

Następnie nałóż maść okulistyczną na oczy zwierzęcia. Przed torakotomią należy podać dodatkowe środki przeciwbólowe z podskórnym wstrzyknięciem karprofenu. Użyj przeznosowej maski noworodkowej, aby zapewnić zwierzęciu 100% wdychanie tlenu, aby nasycić jego krążenie tlenem.

Po pięciu minutach zastąp maskę noworodkową workiem wentylacyjnym dla noworodków zbudowanym z męskiej plastikowej końcówki luer lock z tworzywa sztucznego. Dostarczyć tlen i przelać się za pomocą końcówki strzykawki umieszczonej blisko czubka nosa zwierzęcia. Następnie należy wykonać środkowe nacięcie skóry szyjki macicy w środkowej części klatki piersiowej o wymaganej długości i za pomocą haczyków do preparatu chirurgicznego odsłonić miejsce operowane.

Następnie za pomocą cienkich nożyczek wykonaj rozcięcie przez rozcięgno szyjne. Odsłoń mięsień mostkowo-obojczykowo-sutkowy i podgnykowy. Po wypreparowaniu lewej błony bocznej należy skorygować środkowy mięsień podgnykowy w prawo.

Zastosuj zaciski overholt, aby wykonać rozwarstwienie w kierunku tchawicy i tunelować tchawicę. Następnie, za pomocą silikonowej pętli na naczynie, zawiesić tchawicę i zabezpieczyć dystalną tchawicę podwójnym temblakiem za pomocą szwu polifilamentowego w celu późniejszego mocowania kaniuli dotchawiczej. Za pomocą szczypiec atraumatycznych rozciągnij tchawicę doogonowo.

Następnie za pomocą nożyczek wykonaj częściowe nacięcie tchawicy o 180 stopni w obwodzie. Teraz włóż do tchawicy przewód doprowadzający Seldinger z elastycznym końcem i wprowadź zmodyfikowany cewnik dożylny o odpowiedniej wielkości do tchawicy. Następnie usuń przewód Seldinger i podłącz końcówkę luer lock cewnika dotchawiczego do zmodyfikowanego worka wentylacyjnego.

Następnie rozpocznij ręczną wentylację chroniącą płuca o wysokiej częstotliwości i niskiej objętości oddechowej. Zabezpiecz wcześniej założony szew blokujący za pomocą przesuwanego węzła, aby zapobiec wyciekowi powietrza i przypadkowemu usunięciu cewnika. Następnie, używając i stabilnych nożyczek materiałowych, rozpocznij torakotomię pośrodkową od mieczyka mieczykowatego i kontynuuj czaszkowo przez mostek.

Przerwij na chwilę wentylację podczas przesuwania nożyczek podmostkowo i podczas cięcia, aby uniknąć urazu płuc. Usuń haczyki preparatu chirurgicznego ze skóry i włóż je do klatki piersiowej, aby uzyskać dalszą ekspozycję. Wykorzystaj haczyki do przygotowania chirurgicznego, aby uzyskać ekspozycję klatki piersiowej i usunąć błony surowicze śródpiersia.

Saturacja tlenem nigdy nie spadła poniżej 92% i wszystkie szczury przeżyły 20 minut wymaganych do pomiarów eksperymentalnych.