Мы предполагаем, что трехмерный программный инструмент виртуальной реконструктивной анатомии добавляет полезную дополнительную подготовку в обучении венепункции черепной вены хорька для стажеров медицины лабораторных животных.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Использование программного обеспечения для реконструкции трехмерной визуализации в качестве инструмента обучения венепункции черепной полой вены у хорька
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
В Колледже ветеринарной медицины Университета Джорджии трехмерное (3D) программное обеспечение для виртуальной реконструктивной анатомии было включено в учебную программу по ветеринарной анатомии. С помощью этой учебной платформы учащиеся получают возможности обучения, выходящие за рамки вскрытия трупов и ресурсов из учебников. Мы предполагаем, что этот инструмент 3D-анатомии может служить полезным вспомогательным учебным пособием при обучении персонала лабораторных животных техническим навыкам, в частности, венепункции венипункции черепной полой вены (ЦВК) у хорьков. ЦВК является одним из предпочтительных мест для сбора большого объема крови у хорька. Несмотря на то, что в целом это относительно безопасный метод сбора крови, риски этого слепого подхода включают ограниченную способность удерживать вену после венепункции и случайное повреждение окружающих структур. В рамках этого пилотного проекта 5 стажеров лабораторных животных были ознакомлены с 3D-реконструированными изображениями и видео грудной клетки хорька в сочетании с устными инструкциями по выполнению венепункции черепной полой вены у хорька. Успешность подхода оценивалась на основе способности обучаемых правильно наклонять иглу и шприц, вводить иглу в нужном месте и собирать кровь из места. Из 5 обучающихся 5 (100%) освоили вертикальный угол иглы, 4 (80%) освоили горизонтальный угол иглы, 5 (100%) правильно определили манубриум как ориентир для введения, а 2 (40%) успешно собрали кровь в течение двух попыток использования этого подхода. Поскольку слушатели смогли выполнить многие ключевые критерии успеха, мы пришли к выводу, что обучение было успешным в обеспечении ключевых анатомических ориентиров и пространственной осведомленности, необходимых для сбора крови из ЦВК у хорька. Помимо венепункции хорьков, 3D-реконструированные изображения могут сыграть потенциальную роль в демонстрации хирургических методов и подходов к различным клиническим навыкам в ветеринарии.
Введение
Мы предположили, что добавление 3D-реконструированных шейных и грудных изображений и видео хорька к нашим стандартным тренировочным процедурам поможет персоналу лабораторных животных визуализировать соответствующую анатомию, чтобы помочь им освоить позиционирование и ориентиры, необходимые для выполнения венепункции черепной полой вены (CVC) у хорька. С этой целью мы провели плановое обучение с пятью сотрудниками лабораторных животных, которые работают с хорьками. Во время этого тренинга мы опробовали добавление 3D-изображений для реконструкции, наблюдая за успехами персонала после тренировки в области позиционирования шприца и иглы в вертикальной и горизонтальной плоскостях, определения основного анатомического ориентира и сбора крови. Все сотрудники просмотрели 3D-изображения и видео, так как было слишком мало стажеров для проведения количественного, сравнительного исследования, противопоставляющего традиционное обучение с добавлением 3D-инструментов.
Венепункция является основной практикой в медицине лабораторных животных для сбора крови в научных исследованиях и оказания клинической ветеринарной помощи. Различные методы используются у разных видов из-за анатомических различий, уровня технических знаний и цели сбора крови. Венепункция может быть сложной задачей, особенно если флеботомист не знаком с подходом или соответствующей анатомией этой области.
ЦВК у взрослого хорька имеет примерный диаметр 3,0-3,5 мм. Это основной сосуд, расположенный краниально сердцу, и образован он слиянием левой и правой подключичных вен с наружными яремными венами. ЦВК дренируется в правое предсердие сердца. Другие важные структуры в этой области включают сердце, аорту, сонную артерию, пищевод, трахею, блуждающий нерв и диафрагмальный нерв1. Относительно длинная грудная клетка хорька сводит к минимуму риск прокола других крупных структур, что делает этот подход более безопасным для этого вида по сравнению с другими мелкими млекопитающими из-за значительного расстояния от самой черепной части ЦВК до основания сердца. С учетом сказанного, техника может быть технически сложной и представляет риск для прокола соседних внутригрудных структур, включая сонную артерию и трахею (Рисунок 1)2. ЦВК и наружная яремная вена являются предпочтительными местами для забора больших объемов крови (до 2 мл) у хорька 2,3. Большие объемы крови часто необходимы для рутинного скрининга здоровья и сбора крови для научных исследований. Хорьки обычно используются в медицине лабораторных животных в качестве трансляционных моделей для исследований гриппа и других заболеваний дыхательных путей из-за сходства их дыхательных путей с человеческими 4,5. К местам для более ограниченного забора крови относятся боковые подкожные и головные вены2. Другие распространенные виды лабораторных животных, для которых черепная полая вена является подходящим местом для венепункции, включают крыс, хомяков и морских свинок3.
В Колледже ветеринарной медицины Университета Джорджии (UGA CVM) мы внедрили программное обеспечение для трехмерной (3D) реконструкции изображений (Table of Materials) в курсы анатомии мелких и крупных животных для обучения студентов первого курса ветеринарного факультета. Программное обеспечение для виртуальной анатомии 3D может быть использовано для реконструкции изображений, полученных в результате исследований компьютерной томографии (КТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ)6. Студенты UGA CVM знакомятся с этой технологией в учебной программе по анатомии в сочетании с грубым вскрытием трупа. Цель включения этого программного обеспечения в курс двоякая: познакомить студентов с диагностической визуализацией и позволить студентам взаимодействовать с 3D-анатомическими структурами, выходящими за рамки вскрытия трупа. Этот новый ресурс улучшает учебный опыт студентов и помогает лучше подготовить их к овладению клиническими навыками, поскольку у них есть возможность визуализировать взаимосвязь анатомических структур в ином свете. Программное обеспечение изначально было разработано для обучения медицине человека, и исследования показали, что платформы виртуальной анатомии 3D являются полезными ресурсами для студентов-медиков, поскольку они обеспечивают комплексную модальность, позволяющую пользователям изучать изображения с помощью уникального подхода, который может быть адаптирован кконкретным целям обучения.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Протокол использования хорьков в этом исследовании был одобрен Комитетом по институциональному уходу за животными и их использованию UGA. Программа UGA по уходу за животными и их использованию имеет гарантию благополучия животных от Управления по благополучию лабораторных животных NIH, имеет исследовательскую регистрацию в Министерстве сельского хозяйства США и полностью аккредитована AAALAC International.
Хорьки содержались в специально отведенных помещениях для животных в открытых клетках с неограниченным доступом к рациону хорьков с высокой плотностью (Таблица материалов) и автопоению (водопроводная вода). Освещение поддерживалось в соответствии с автоматическим циклом «свет:темнота» в соотношении 12:12, заданной температурой на уровне 68 +/- 4 °F и относительной влажностью 30-70%. Хорьки содержались в социальном жилье вместе с другими хорьками и обеспечивались развивающими игрушками.
1. Получение изображений 3D реконструкции для обучения
ПРИМЕЧАНИЕ: 3D-реконструированное сканирование, использованное для обучения, было сканированием обезличенного взрослого самца хорька, находящегося под наркозом, в положении лежачего на спине для компьютерной томографии. Скан был получен из архива Ветеринарной клинической больницы UGA и был восстановлен в компьютерной программе авторов.
- Откройте программу для 3D-реконструкции и с помощью компьютерной мыши нажмите « Файл », затем « Открыть » и дважды щелкните, чтобы выбрать нужный загруженный скан.
- С помощью мыши нажмите на любое место сканирования. Удерживайте нажатой кнопку мыши, одновременно перетаскивая мышь, чтобы расположить сканирование так, чтобы хорек находился в положении лежа на спине так, чтобы голова была направлена к верхней части экрана компьютера, а хвост — к нижней части экрана. Повторяйте по мере необходимости, чтобы манипулировать определенными частями тела.
- С помощью мыши нажмите на функцию Добавить плоскость в программе. Плоскость будет выглядеть как красный прозрачный прямоугольник.
- С помощью мыши щелкните стрелки влево и вправо , связанные с функцией Добавить плоскость , чтобы перейти к параметрам местоположения плоскости. Нажимайте на стрелку до тех пор, пока плоскость не ляжет параллельно брюшной стороне животного.
- С помощью колеса прокрутки мыши прокручивайте вниз вверх , чтобы продвинуть плоскость от вентральной к дорсальной (или от поверхностной к глубокой). Продвигайте плоскость с помощью колеса прокрутки мыши до тех пор, пока не появится четкое изображение сосуда черепной полой вены.
- Сделайте скриншот изображения и сохраните его в нужном месте. Эти шаги также могут быть записаны на экран и сохранены в виде видео. Этот шаг зависит от аппаратного обеспечения компьютера пользователя.
2. Подготовка к венепункции
ПРИМЕЧАНИЕ: В тренинг были включены пять сотрудников, каждый из которых дал согласие на участие. Всем пяти сотрудникам, которые имели разный уровень знаний анатомии хорька, были продемонстрированы 3D-реконструированные изображения и видео до их попыток венепункции. Трое из них были техниками по уходу за животными, а двое — ветеринарными техниками. Трое из участников имели опыт работы со шприцами и иглами, в то время как двое не имели его.
- Покажите реконструированные в 3D изображения и видео группе из пяти стажеров из числа сотрудников лабораторных животных, включая инструкции по анатомии от опытного ветеринара или техника, знакомого с анатомией и процедурой забора крови. Предоставьте дополнительные материалы для чтения по мере необходимости для знаний обучаемого.
- Внимательно выслушайте вопросы обучаемых и ответьте на них перед дрессировкой живых животных.
- Опишите процедуру еще раз на этапах 3 и 4 протокола, когда техника демонстрируется обучаемым до того, как они попробуют ее впервые, регулярно обращаясь к реконструированным в 3D изображениям.
ПРИМЕЧАНИЕ: Всего в тренировках было задействовано семь хорьков. Троим стажерам был назначен по одному хорьку, и они предприняли одну попытку сбора крови со своим хорьком. Двум другим стажерам было назначено по два хорька; Один из них был использован для их первой попытки сбора крови, а другой — для второй попытки.
3. Позиционирование для венепункции
- Для подхода с помощью ЦВК используйте хорьков в сознании, под действием седативных препаратов или хорьков под наркозом.
- Успокоить животное внутримышечно вводят буторфанол в дозе 0,1-0,3 мг/кг, мидазолама в дозе 0,1-0,3 мг/кг, и, только при необходимости, кетамина в дозе 1-3 мг/кг.
- Поместите животное в спинное лежачее положение с вытянутой головой и шеей.
- Крепко и симметрично удерживайте хорька, чтобы дать наилучшую возможность войти в сосуд с иглой. По крайней мере, один помощник необходим для удержания животного, пока флеботомист приближается к нему (рис. 2). Ограничитель может оказывать давление вверх между лопатками, чтобы поднять грудной вход и черепную грудную клетку к флеботомисту.
4. Подход и забор крови
- Продезинфицируйте кожу черепной грудной клетки над манубриумом спиртом.
- Пальпируйте грудину (рисунок 3).
- Введите иглу в выемку между манубриумом и первым ребром на правой стороне грудины животного.
- Наклоните иглу на 30-45° и направьте ее к противоположному (левому) бедру. Вставьте его в место выемки, и аспирируйте для забора крови (рисунок 4).
- Наблюдайте за обучаемыми, когда они пытаются сделать венепункцию. Зафиксируйте свои успехи в освоении умения наклонять иглу вертикально и горизонтально наклонять иглу. Определите манубриум как ориентир для введения и соберите кровь с места введения. Задокументируйте, сколько крови было получено при каждой удачной попытке.
Примечание: Глубина седации основывалась на реакции на физические и звуковые стимулы, глазном рефлексе и корректирующем рефлексе. После забора крови флумазенил в дозе 0,2 мг/кг вводили внутримышечно для отмены седативного эффекта, если это было необходимо. После процедуры хорьки были возвращены в колонию. - Используйте иглу 5/8 дюйма, 25 г и шприц объемом 1 или 3 мл для забора крови с помощью этой техники.
ПРИМЕЧАНИЕ: Как правило, не более 10% объема крови животного должно быть собрано за один сбор. Объем крови хорька оценивается в 5-6% от общей массы тела1. Присутствовали как ветеринар лабораторных животных, так и опытный техник по обучению ветеринарии лабораторных животных, чтобы убедиться, что сбор крови был выполнен надлежащим образом, а любые неполадки в технике (т.е. тонкие движения в наклоне или направлении иглы, глубина введения иглы) выполнялись в режиме реального времени в соответствии с их инструкциями.
5. Измерение успеха
- Оцените способность обучаемых правильно наклонять иглу и шприц, вводить иглу в нужном месте и собирать кровь из места.
- Запишите, сколько обучаемых правильно выполнили вертикальный угол иглы, горизонтальный угол иглы и пальпацию манубриума.
- Задокументируйте, сколько обучающихся успешно сдали кровь, а также объем собранной крови.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Реконструированные в 3D видео и изображения КТ хорька изображают анатомические структуры, которые связаны с ЦВК в различных плоскостях, и обеспечивают всестороннее понимание анатомического расположения черепной грудной клетки. Связанные структуры, такие как манубриум, грудина, ребра, мышцы грудной стенки, сердце, наружная яремная вена, подключичная вена и ЦВК, четко обозначены на рисунке 1. Место введения иглы изображено на рисунке 5. Эти изображения использовал...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Это пилотное исследование было разработано для того, чтобы определить, является ли добавление 3D-изображений и видео в наши рутинные процедуры обучения перспективным для использования в будущем. Это первоначальное испытание было разработано для качественного наблюдения и представления наших результатов, если будущее использование и исследование окажутся оправданными. При определении успеха основное внимание уделялось обучению специалистам, знакомым с хорьками, и чьим рабочим заданиям, ве...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
У авторов нет конфликта интересов, который можно было бы раскрыть.
Благодарности
Благодарим ветеринарных техников UGA University Research Animal Resources Ванессу Торнтон и Индию Андерсон, персонал по уходу за животными Брэндона Халштейна, Кэт Боун и Бритт Грейвс за участие, а также доктора Стивена Харви за помощь.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| БодиВиз | БодиВиз, Клайв, IA | Н/Д | Простая в использовании платформа для обучения 3D-анатамии |
| LabDiet 5L14 | Университет Джорджии, Афины, Джорджия | н/д | Ferret Diet |
Ссылки
- Brown, C. Blood collection from the cranial vena cava of the ferret. Lab Anim. 35 (9), 23-24 (2006).
- van Zeeland, Y. R. A., Schoemaker, N. J. Catheterization and Venipuncture. Exotic Animal Emergency and Critical Care Medicine. , 51-69 (2021).
- Mitchell, S. Venipuncture techniques in pet rodent species. J Exot Pet Med. 20 (4), 284-293 (2011).
- Belser, J. A., et al. Ferrets as models for influenza virus transmission studies and pandemic risk assessments. Emerg Infect Dis. 24 (6), 965-971 (2018).
- Raju, S. V. A ferret model of COPD-related chronic bronchitis. JCI Insight. 1, e87536(2016).
- Easy-to-use 3D anatomy learning platform. , BodyViz. Accessed https://www.bodyviz.com (2025).
- Bartoletti-Stella, A., et al. Three-dimensional virtual anatomy as a new approach for medical student's learning. Int J Environ Res Public Health. 18 (24), (2021).
- Fox, A. L., Dallaghan, G. L. B., Gilliland, K. O. The effectiveness of a virtual anatomy curriculum versus traditional cadaveric dissection in UNC SOM's first-year class. Med Sci Educ. 32 (6), 1319-1321 (2022).
- Niedermair, J. F., et al. On the added benefit of virtual anatomy for dissection-based skills. Anat Sci Educ. 16 (3), 439-451 (2023).
- Kelly, R. R., et al. Teaching surgical model development in research by using situated learning and instructional scaffolding. J Am Assoc Lab Anim Sci. 58, 321-328 (2019).
- Fenwick, N., Griffin, G., Gauthier, C. The welfare of animals used in science: how the "Three Rs" ethic guides improvements. Can Vet J. 50 (5), 523-530 (2009).
- Hubrecht, R. C., Carter, E. The 3Rs and humane experimental technique: implementing change. Animals (Basel). 9 (10), (2019).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
