Разработана новая хирургическая методика имплантации телеметрических устройств свиньям, позволяющая осуществлять непрерывный мониторинг без дискомфорта. Устройство размещается на задней панели, сводя к минимуму риск раздражения и инфицирования.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Хирургическая техника имплантации беспроводного телеметрического устройства на спину свиней
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Телеметрические устройства необходимы для доклинических исследований сердечно-сосудистой системы, позволяя непрерывно контролировать физиологические параметры, такие как электрокардиограмма, температура и дыхание у экспериментальных животных, не вызывая сбоев. Традиционные методы, такие как внутрибрюшное размещение, могут вызывать дискомфорт, особенно у свиней из-за их привычки лежать на животе. Для решения этой проблемы была разработана новая хирургическая методика имплантации свиньям беспроводных телеметрических устройств, направленная на повышение комфорта животных и поддержание качества сигнала. В этом исследовании приняли участие 40 йоркширских свиней (20-30 кг). Телеметрическое устройство было вживлено в спину. Был сделан 2-дюймовый разрез сбоку от позвоночника, за которым последовало тупое рассечение для создания кармана под широчайшей фасцией спины. Карман был обработан раствором ванкомицина для предотвращения инфекции перед введением устройства. Зацепки были закреплены, а сайт закрыт слоями. Все свиньи показали сильные, непрерывные телеметрические сигналы после операции. За 180-дневный период наблюдения произошло только два случая заражения: один лечился антибиотиками, а другой требовал удаления устройства. Существенного кровотечения или потери сигнала телеметрии не наблюдалось, и все животные дожили до конца исследования. Этот новый метод предлагает надежный метод имплантации телеметрических устройств свиньям, снижая дискомфорт и риск заражения, обеспечивая при этом высококачественные физиологические данные. Он обещает более широкое использование в доклинических исследованиях сердечно-сосудистых заболеваний, улучшая как благополучие животных, так и надежность данных.
Введение
Телеметрические устройства играют ключевую роль в углублении понимания физиологии сердечно-сосудистой системы, особенно в исследованиях с использованием животной модели инфаркта миокарда. Обеспечивая непрерывный мониторинг физиологических сигналов, включая жизненно важные параметры и показания электрокардиограммы (ЭКГ), эти устройства дают бесценную информацию о динамических изменениях, происходящих во время сердечных событий. В доклинических исследованиях, где животные модели, такие как свиньи, играют важную роль в имитации сердечно-сосудистых реакций человека, телеметрические устройства стали незаменимымиинструментами. Возможность непрерывной записи ЭКГ у неограниченных, свободно движущихся животных дает более детальное представление о влиянии инфаркта миокарда, позволяя исследователям фиксировать изменения в сердечной функции в режиме реального времени.
В исследованиях с участием животных моделей инфаркта миокарда имплантируемые телеметрические устройства обладают явными преимуществами. Они облегчают измерение критических параметров, таких как частота сердечных сокращений, с минимальным нарушением естественного поведения животных, устраняя потенциальные искажающие факторы, вносимыевнешними устройствами.
Эти устройства часто поставляются с руководством с инструкциями по их хирургической имплантации, но для разных исследований и животных моделей могут потребоваться методы имплантации, отличные от тех, которые описаны в руководстве. Традиционные места имплантации телеметрии, такие как внутрибрюшное или шейное размещение, имеют недостатки в моделях свиней, используемых в расширенных сердечно-сосудистых исследованиях, включая потенциальный дискомфорт, помехи в бедренном доступе, ограничение движений и повышенный риск инфекции 1,2,3. Поэтому был необходим альтернативный подход, совместимый с долгосрочным мониторингом у свиней без ограничений.
По сравнению с традиционной внутрибрюшной установкой, которая может вызывать дискомфорт, или шейной установкой, которая имела более низкие показатели успеха у свиней в некоторых других исследованиях, этот дорсальный подход направлен на улучшение благополучия при сохранении качества данных.
Основной целью данного исследования была разработка и валидация новой хирургической методики имплантации беспроводных телеметрических устройств в спины свиней для обеспечения комфорта и надежности животных. Цель состояла в том, чтобы использовать преимущества непрерывного мониторинга ЭКГ в течение длительного периода времени (до 180 дней). Этот метод был разработан в ответ на ограничения, наблюдаемые при традиционных методах имплантации (например, внутрибрюшная, паховая и шейная установка), которые у свиней связаны со значительным риском дискомфорта, ограниченной подвижностью, вмешательством в сосудистый доступ и инфекцией. Мы разработали этот новый дорсальный подход для улучшения благополучия животных, снижения послеоперационных осложнений и поддержания надежного качества сигнала во время долгосрочного мониторинга у животных без ограничений.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Все процедуры на животных были одобрены Комитетом по институциональному уходу за животными и их использованию (IACUC) Техасского института сердца. Животным была имплантирована цифровая система EMKA easyTEL+L-EEEETA (https://www.emkatech.com/product/easytel-large-animals/).
1. Предоперационная подготовка подопытных животных
- Используйте йоркширских свиней любого пола весом от 20 кг до 30 кг. Не кормите свиней за 12-24 ч до начала анестезии, но дайте доступ к воде.
2. Седация и анестезия
- Назначают телазол (тилетамин и золазепам; 2-6 мг/кг внутримышечно [в/м]) и атропина сульфат (0,02-0,05 мг/кг в/м). Подождите 10-15 минут, чтобы препараты вызвали седативный эффект, затем транспортируйте свинью в помещение для приготовления. Подтвердите адекватную анестезию отсутствием тонуса челюсти и отсутствием реакции на защемление пальца ноги. Нанесите офтальмологическую мазь на оба глаза, чтобы предотвратить высыхание роговицы во время анестезии.
- Наденьте маску для лица для введения кислорода и изофлурана в концентрации 3% до тех пор, пока адекватное ослабление тонуса челюсти не позволит провести эндотрахеальную интубацию.
- Интубируйте свинью с прямым зрением голосовых складок. Подключите свинью к аппарату искусственной вентиляции легких и поддерживайте анестезию путем ингаляции изофлурана (0,5%-3,0%) вO2 (40%-100%).
- Установите внутривенный (ВВ) катетер в ушную вену. Побрейте область над латеральной ушной веной и продезинфицируйте ее 70% изопропиловым спиртом с последующим нанесением раствора повидон-йода. Вставьте в вену катетер от 20 до 22 G, используя асептическую технику, затем закрепите катетер медицинской лентой и промойте его стерильным физиологическим раствором для подтверждения проходимости.
- Применяют бупренорфин (бупренекс; 0,005-0,015 мг/кг в/м), флуниксин меглумин (1,1-2,2 мг/кг в/м или в/м) и цефтиофур (Naxcel; 3-5 мг/кг в/м).
- Побрейте грудную клетку, верхнюю часть спины, нижнюю часть спины и дистальные отделы всех четырех конечностей, особенно области над передней стороной копыт, используя электрические машинки для стрижки, чтобы полностью обнажить кожу для установки электродов. Очистите все выбритые участки стерильной марлей, смоченной в 70% изопропиловом спирте, протирая круговыми движениями от центра к краям, чтобы удалить мусор и масла при подготовке к стерильному драпированию. Поместите адгезивные электроды ЭКГ на все четыре конечности, обеспечивая плотный контакт с кожей и минимизируя артефакты сигнала.
3. Хирургическое вмешательство
- В операционной поместите свинью на стол в брюшное положение. Поддерживайте анестезию с помощью ингаляций изофлурана (0,5%-3,0%). Начинайте внутривенную инфузию плазмалита со скоростью 10-15 мл/ч.
- Подготовка поля операции
- Очистите предполагаемое место хирургического разреза на левой верхней части спины и прилегающую область бритья (примерно 15 см х 15 см) стерильной марлей, смоченной в 70% изопропиловом спирте. Протрите от центра к краям до тех пор, пока на марле не останется видимой грязи или мусора. Дайте спирту полностью высохнуть на воздухе.
- Проведите стерильный хирургический скраб с использованием раствора повидон-йодного скраба и стерильной марли. Наносите скраб твердыми круговыми движениями, начиная с линии разреза и двигаясь к краям расширяющимися кругами. Продолжайте скрабирование не менее 5 минут, используя свежую марлю по мере необходимости.
- Наносите повидон-йодный раствор стерильной марлей или губчатыми палочками, опять же двигаясь от центра к краям. Дайте этому последнему слою краски полностью высохнуть на воздухе; Не вытирайте его.
- Изолируйте подготовленную операционную область стерильными хирургическими простынями.
- Определите анатомические ориентиры для разреза. Эти ориентиры образуют треугольник, состоящий из позвоночника (верхняя граница), лопатки (левая граница) и нижней границы трапециевидной мышцы (правая граница; Рисунок 1).
- Используя лезвие под номером 10, сделайте продольный разрез на 2 дюйма примерно в 2 дюймах сбоку от позвоночника.
- После того, как эпидермис был надрезан, с помощью электрокаутеризации продвигайтесь через подкожную клетчатку, а затем разделите трапециевидную мышцу. Уделите особое внимание разделению всех фасциальных слоев.
- После того, как внутренний фасциальный слой будет разделен, используйте тупое рассечение указательным и средним пальцами, чтобы создать карман в этом слое. Убедитесь, что кончик лопатки находится в пределах досягаемости кончиков пальцев. После рассечения кончик лопатки будет прощупываться на всей территории кармана (Рисунок 2).
- Убедитесь, что телеметрический прибор может поместиться в кармане с минимальным натяжением на разрезе кожи. Извлеките устройство из кармана.
- Смешайте ванкомицин (1 г) с 50 мл 0,9% физиологического раствора и поместите примерно 10 мл смеси в карман на 1-2 минуты. Удалите излишки раствора марлевым салфеткой.
- Используйте ангиокат 14 Fr для размещения проводов, как показано на рисунке 2.
- Введите ангиокат, двигаясь латерально к медиальной, наружной к внутренней. Направьте иглу под мышцу в сторону кармана. Продвигайте иглу до тех пор, пока не останется видимой только треть ее тела. Извлеките иглу и проденьте проводник через катетер, двигаясь от кончика катетера к концентратору катетера.
- Оставьте от 1 до 2 дюймов свинца открытым. Достаточно открытый отведенный отведения предотвращает его потерю в подкожном тракте при размещении других отведений. Извлеките катетер.
- Вставьте один цветной провод (желтый, красный, зеленый или синий), за которым сразу же следует соответствующий контралатеральный прозрачный провод на противоположной стороне кармана. Вставляйте каждую пару вместе, по одной паре за раз, чтобы они соответствовали их расположению на телеметрическом устройстве и не допускали путаницы во время размещения. Цветные и прозрачные отведения образуют дифференциальную пару для каждого канала ЭКГ, что позволяет получать биполярный сигнал и снижать электрический шум. Повторите этот процесс последовательно для всех пар лидов. Вставьте черный провод заземления в последнюю очередь. Такой подход обеспечивает постоянную ориентацию проводов и точную передачу сигнала (рис. 3).
- После того, как все провода будут размещены, потяните за провода так, чтобы кончики проводов едва находились под кожей. Убедитесь, что на уровне кожи не видно проводов (рисунок 3).
- Соберите все провода в петлю, используя руку в качестве ориентира, и свяжите их в пучок с тяжелыми шелками.
- Поместите устройство и пучок проводов в карман. Убедитесь, что устройство сидит ровно и правильно ориентировано. На одной стороне устройства есть маркировка с инструкцией: Эта сторона обращена наружу.
- Расположите устройство в кармане так, чтобы его боковой край находился на расстоянии не менее 1-2 см медиально от пальпируемого каудального края лопатки. Прежде чем продолжить, осторожно манипулируйте левой передней конечностью свиньи в диапазоне движений, чтобы убедиться, что устройство не оказывает существенного воздействия на лопатку и не трется о нее.
- Убедитесь, что показания устройства передаются на приемник и компьютер (рис. 4).
ПРИМЕЧАНИЕ: Успешная передача определяется как передача, которая точно измеряет частоту сердечных сокращений, оценивает ритм и выявляет комплексы QRS. Необработанный сигнал может быть не идеально изоэлектрическим или не содержать артефактов. - Обеспечить гемостаз. Закройте мышечный слой 1-0 Викрилом. Нанесите смесь ванкомицина поверх мышечного слоя. Дайте 1-2 минуты для впитывания.
- Закройте подкожный слой 2-0 Викрилом. Скрепите надрез скобами и нанесите на ткань клей.
4. Послеоперационный уход
- Контролируйте и записывайте жизненно важные показатели — частоту сердечных сокращений, частоту дыхания и температуру — каждый час, начиная с момента поступления в отделение интенсивной терапии. Непрерывно оценивайте состояние свиньи до тех пор, пока не будут выполнены критерии экстубации, включая спонтанное дыхательное усилие при подключении к аппарату искусственной вентиляции легких, наличие жевательного рефлекса и способность сохранять лежачее положение за грудиной. Экстубация должна основываться на этих клинических показателях и подкрепляться измерениями газов артериальной крови.
- Продолжайте ежечасное наблюдение после экстубации; Уменьшите дозу до каждых 4 ч, как только свинья продемонстрирует физиологическую стабильность. Следите за тем, чтобы свинью никогда не оставляли без присмотра во время восстановления. Обученный ветеринарный техник должен постоянно присутствовать на протяжении всего периода восстановления.
- Содержать свиней по отдельности в соседних загонах, которые позволяют визуальный, но не физический контакт с сородичами, и не возвращать свинью в групповое жилье до тех пор, пока она полностью не выздоровеет.
- Проводят послеоперационное обезболивание, которое включает бупренорфин (0,05-0,1 мг/кг в/м или перорально) каждые 6-12 ч или по назначению лечащего ветеринара, а флуниксин меглумин (1,1-2,2 мг/кг в/в, в/м или перорально) вводят каждые 6-8 ч по мере необходимости.
- Применяют антимикробную профилактику препаратом Наксцел (цефтиофур; 3-5 мг/кг в/м) один раз в сутки в течение 24 ч, начиная со следующего дня после операции, а затем Байтрилом (энрофлоксацин; 2,5-5,0 мг/кг перорально, BID) в течение 14 дней.
- Поддерживайте асептический послеоперационный уход, нанося спрей йода на место разреза каждые 8 ч до полного заживления раны и удаления скоб на 14-й день после операции. При необходимости нанесите на место разреза тройную мазь с антибиотиком.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Данные, представленные в таблице 1 , свидетельствуют о надежности и безопасности хирургической методики дорсальной имплантации телеметрических устройств у свиней. Успешная передача ЭКГ была зафиксирована у всех 40 свиней (100%), что подтвердило, что позиционирование устройства и конфигурация отведений постоянно обеспечивали эффективный долгосрочный сбор сигнала. Отсутствие больших кровотечений (0%; определяется как ≥10 мл кровопотери) указывает на безопасность диссекции фасциального кармана и бережное об...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Процедура имплантации устройства описывается как новый инвазивный телеметрический метод непрерывного мониторинга ЭКГ. Этот метод обеспечивает достоверные записи в экспериментах на животных. Несмотря на то, что в руководстве по эксплуатации устройства EMKA4 описана хирургическая процедура имплантации устройства в брюшную полость крупных животных, таких как собаки и свиньи, внутрибрюшное размещение не считалось желательным, поскольку свиньи обычно лежат на животе, ч...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Никто не заявлял.
Благодарности
Стивен Н. Палмер, доктор философии, ELS, из отдела научных публикаций Техасского института сердца, внес свой вклад в редактирование рукописи.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Шприц 1 мл | Vetone | V1 670097 | |
| шприц 10 мл | Medline | SYR110010 | |
| шприц 12 мл | Vetone | V1 670065 | |
| шприц 20 мл | Nipro | JD+20L 20G | |
| игла | Medline | SYR100205 | |
| шприц | 3 мл Nipro | JD+03L-NIJ | |
| ACT картридж | Medtronic | 402-03 | |
| Спирт | Vetone | V1 500205 | |
| Схема анестезии | Fisher & Paykel | RT210 | |
| Ангиокат 14 Fr | BD | 382269 | |
| Атропина | сульфат Vetone | V1 510221 | |
| Бариатрическая простыня | Medline | DYNJP3105 | |
| Blade 10 | Medline | MDS15010 | |
| Blade 11 | Medline | MDS15011 | |
| Бупренорфин | PAR Pharmaceuticals | 3003408B | |
| Чехол для фотоаппарата | Aspen Surgical | LT-C02 | |
| Ручка для прижигания | Medline | ESPB3000 | |
| Блокнот для прижигания Medline | DYNJ01208 | ||
| Coflex 2" лента | Vetwrap | 1404BK | |
| Curos колпачок протектор | 3M | CFF1-270 | |
| Электроды для ЭКГ | Medline | ||
| EMKA easyTEL+L-EEEETA цифровая система | EMKA | ||
| Эндотрахеальная трубка | Jorvet | J0615J | |
| Flunixin meglumine | Merck | 65707 | |
| Колпачок для инъекций | ICU Medical | C1000 | |
| Катетер Introducer 5F | Abbott | 406101 | |
| Introducer катетер 6F | Abbott | ||
| Изофлуран | Ветон | MWI502017 | |
| Набор для внутривенного удлинения катетера | Baxter | 2C8612 | |
| Набор для внутривенного введения SmartSite | BD Alaris | 2420-0007 | |
| Чехол светлый | Medline | DYNJLHS2 | |
| Naxcel (цефтиофур) | Zoetis | 25434 | |
| Счетчик игл | Medline | DYNJNC20F | |
| Чрескожная игла для ввода | Cook | G00272 | |
| Перманентный шелк 2-0 | Ethicon | C012D | |
| PlasmaLyte | Baxter | 2B2544 | |
| Повидон-йодные лаки | Aplicare | ORF20025S | |
| Датчик контроля давления 1x1 | Edwards Lifesciences | PX260 | |
| Трубка давления 84" | Edwards Lifesciences | 50P184 | |
| Солевой раствор | Baxter | 2F7124 | |
| Бахилы | Medline | NON29858 | |
| кожи степлер | Covidien | 8886803712 | |
| Чашка для образцов | Medline | DYND30389 | |
| Sponge, 4"× 4", рентгеновская обнаруживаемая | Covidien | 441002 | |
| Губка, нахлест | Medline | MDS241518 | |
| Шапочка хирурга | CardinalHealth | 4359 | |
| Хирургические перчатки | Medline | MSG9065 | |
| Хирургические халаты | Medline | DYNJP2001S | |
| Хирургическая маска | Halyard | 6211580 | |
| Чехол для стола | Medline | DYNJP2311 | |
| Telazol | Zoetis | 10004135 | |
| Клей для салфеток | 3M | 1469SB | |
| Ванкомицин | Fresenius Kabi | 402254G | |
| Vicryl 1 | Ethicon | J480H | |
| Vicryl 2-0 | Ethicon | J869H |
Ссылки
- Krause, A., et al. Surgical implantation and functional assessment of an invasive telemetric system to measure autonomic responses in domestic pigs. Vet J. 207, 140-146 (2016).
- Horning, M., et al. Best practice recommendations for the use of fully implanted telemetry devices in pinnipeds. Animal Biotele. 5 (1), 13(2017).
- Swindle, M., Smith, A. C., Helke, K. Recommendations for medical device implantation in swine. Israel J Vet Med. 68, 3-11 (2013).
- Implanted telemetry: A valuable tool for preclinical research. , National Centre for the Replacement, Refinement and Reduction of Animals in Research. https://www.emkatech.com/implanted-telemetry-in-preclinical-research/ (2023).
- Morton, D. B., et al. Refinements in telemetry procedures. Seventh report of the bvaawf/frame/rspca/ufaw joint working group on refinement, part a. Lab Animals. 37 (4), 261-299 (2003).
- Langin, M., et al. Perioperative telemetric monitoring in pig-to-baboon heterotopic thoracic cardiac xenotransplantation. Ann Transplantat. 23, 491-499 (2018).
- Markert, M., et al. A new telemetry-based system for assessing cardiovascular function in group-housed large animals. Taking the 3rs to a new level with the evaluation of remote measurement via cloud data transmission. J Pharmacol Toxicol Meth. 93, 90-97 (2018).
- Prior, H., Mcmahon, N., Schofield, J., Valentin, J. P. Non-invasive telemetric electrocardiogram assessment in conscious beagle dogs. J Pharmacol Toxicol Meth. 60 (2), 167-173 (2009).
- Ruppert, S., Vormberge, T., Igl, B. W., Hoffmann, M. Ecg telemetry in conscious guinea pigs. J Pharmacol Toxicol Meth. 81, 88-98 (2016).
- Shiotani, M., Harada, T., Abe, J., Hamada, Y., Horii, I. Methodological validation of an existing telemetry system for qt evaluation in conscious guinea pigs. J Pharmacold Toxicol Meth. 55 (1), 27-34 (2007).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
Теги
