Ex Vivo Модель почек свинины для оценки динамики потока-давления и извлечения камней при ретроградной внутрипочечной хирургии с помощью всасывания

Краткое содержание

Этот протокол устанавливает ex vivo платформу для почек свиней для контролируемой, повторяемой количественной оценки внутрипочечного давления и времени извлечения камней при различных давлениях орошения, давлениях всасывания и соотношении диаметра эндоскопа-оболочки.

Аннотация

Ретроградная внутрипочечная хирургия (RIRS) с использованием всасывающей оболочки мочеточного доступа (UAS) стала эффективным подходом для управления почечными камнями. Однако стандартизированные экспериментальные модели, способные одновременно контролировать и оценивать соответствующие параметры, включая давление орошения, всасывание и отношение диаметра эндоскопа-оболочки (RESD), остаются ограниченными. Цель данного исследования — предложить ex vivo модель почек свиньи, предназначенную для контролируемой и повторяемой оценки условий потока-давления с помощью всасывающего БПЛА. Протокол использовал свежие трупные свиные почки, помещённые в фиксированную систему контейнеров, с всасывающим БПЛА, расположенным в верхней чашке полюса, а искусственные камни, имитирующие моногидрат оксалата кальция, вводятся в систему сбора сбора. Автоматизированная система насосов контроля давления позволяла точно регулировать давления орошения и всасывания. Внутрипочечное давление (IRP) фиксировалось непрерывно в течение 1 минуты, а время выхода (POT) измерялось многократно при каждом RESD и давлении. Для оценки вариабельности и надёжности измерений были рассчитаны коэффициенты вариации (CV) и внутриклассовый коэффициент корреляции (ICC). Модель продемонстрировала различные реакции IRP при различных условиях RESD и давления, включая значения свыше 40 мм рт. ст. Измерения POT варьировались в зависимости от настроек давления, отражая чувствительность к изменениям условий потока и давления. Анализ CV показал относительно узкую вариабельность в большинстве условий, тогда как анализ ICC показал умеренную надёжность для отдельных измерений и высокую надёжность для усредненных повторных измерений. В целом, эта ex vivo модель почки свиней предоставляет стандартизированный ex vivo референс для RIRS, представляя объективные и надёжные повторные данные измерений с помощью всасывающего UAS и гибкого уретероскопа.

Введение

Ретроградная внутрипочечная хирургия (RIRS) является основным минимально инвазивным подходом к управлению почечными^{камнями 1,2,3}. Недавним техническим достижением в RIRS стало создание всасывающей оболочки для доступа к уретеру (UAS), которая внедрила дополнительный подход к извлечению камней на основе контролируемого орошения и всасывания 4,5,6,7.

Основная задача при использовании всасывающего БПЛА — это балансирование скорости извлечения камня с риском высокого внутрипочечного давления (IRP^)8,9. IRP свыше 30–40 мм рт. ст. может вызвать обратный поток пиеловеноза, что потенциально приводит к системной инфекции и^{сепсису} 10,11,12. Факторы, влияющие на регулирование этого баланса, включают орошение, всасывание и отношение диаметра эндоскопа к оболочке (RESD).

Хотя многочисленные клинические исследования изучали всасывающие БПЛА и IRP 13,14,15, стандартизированные экспериментальные методологии и валидированные модели, позволяющие одновременно контролировать, измерять и анализировать соответствующие факторы, остаются ограниченными.

Этот протокол предоставляет пошаговое руководство по созданию ex vivo модели почки свиньи с приемлемой воспроизводимости, специально разработанной для стандартизации оценки гидродинамики и забора камней в RIRS с ассоцией.

Протокол

Этот экспериментальный протокол с использованием трупной почки свиньи был признан освобождённым от Институционального комитета по уходу и использованию животных (IACUC) Сеульской национальной университетской больницы. Реагенты и используемое оборудование перечислены в Таблице материалов.

1. Подготовка модели свиной почки

ПРИМЕЧАНИЕ: См. рисунок 1.

1. Получите свежие почки от умерших свиней на разрешенной бойне в течение 6 часов после смерти. Транспортируйте и храните почки при комнатной температуре до эксперимента.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Трупные свиные почки следует использовать в течение 24 часов после смерти, чтобы избежать повреждения и дальнейшего снижения почечной перфузии.
2. Выберите почки с частично оставшимся мочеточником, чтобы обеспечить стабильную фиксацию UAS.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Длина мочеточника должна обеспечивать фиксационный шов для обездвиживания UAS, и предпочтительнее использовать почки с более длинным остаточным мочеточником.
3. Аккуратно наполните систему сбора почек обычным физиологическим раствором с помощью шприца без натяжения. Определите объём калицеи при возникновении рефлюкса, и наблюдается утечка физиологического раствора за пределы мочеточника. Исключать свиные почки с объёмом калицея менее 10 мл.
4. Подготовьте искусственные камни, имитирующие моногидратные камни оксалата кальция.
5. Измельчите камни на осколки подходящего размера от 2 мм до 2,5 мм с помощью пестика. Используйте цифровой суппорт для выбора камней подходящего размера.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Размер камня должен быть достаточно большим, чтобы предотвратить прямое всасывание в прицеле или спонтанный выход через зазор между оптикой и оболочкой.
6. Поместите искусственный фрагмент камня в верхнюю чашечку свиной почки. Используйте физиологический раствор, чтобы протолкнуть камень в БПЛА и поместить его в систему сбора воздуха.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте эндоскоп, чтобы визуально проверить, что UAS стабильно закреплен в правильном положении во время эксперимента.
7. Поместите свиную почку в металлическую коробку подходящего размера и поставьте коробку в пластиковый контейнер.
8. Прикрепите длинную пластиковую трубку к мочеточнику с помощью 3-0 полиглактиновых швов, чтобы система оставалась стабильной без движения во время эксперимента.
9. Введите всасывающий UAS внутрь трубы и разместите дистальный кончик у верхней чашки, у входа в почечный таз.

2. Экспериментальная конфигурация системы

1. Выберите подходящий гибкий уретероскоп (внешний диаметр 7,5 F, 9,0 F или 9,5 F) и сочетайте его с 50-сантиметровым всасывающим БПЛА определённого размера (внутренний/внешний диаметр при 10/12 F, 11/13 F или 12/14 F).
2. Измерьте внешний диаметр гибкого уретероскопа с помощью цифрового суппорта на дистальном кончике и среднем стволе. Рассчитайте RESD на основе измеренных данных (0,68, 0,75, 0,86 или 0,95).
3. Подключите линию орошения от автоматической системы насоса управления давлением к гибкому уретероскопу.
4. Подключите всасывающую линию от автоматизированной системы насоса управления давлением к всасывающему порту БПЛА.
5. Подключите датчик давления внутри БПЛА к автоматической системе насоса управления давлением.
6. Калибруйте датчик давления под атмосферное давление без запуска, согласно рекомендациям производителя.
7. Введите лазерное волокно диаметром 200 мкм в рабочий канал уретероскопа, чтобы имитировать реальные условия ретроградной внутрипочечной хирургии.

3. Сбор данных по внутрипочечному давлению (IRP)

1. Поместите гибкий уретероскоп внутрь БПЛА. Убедитесь, что эндоскоп прошёл за пределы дистального конца БПЛА и достиг свиной почки.
2. Переходите в режим гибкой эндоскопии на автоматическом насосном устройстве.
3. Выберите конкретные настройки давления — орошение и всасывание.
4. Убедитесь, что другие настройки контролируются и сохраняются на постоянном уровне. Зафиксируйте поток орошения на базовой установке устройства в 200 мл/мин.
5. Записывайте значения IRP каждые 5 секунд в течение непрерывной продолжительности 1 минуты при каждой установленной установке давления.

4. Измерение времени вытяжения (POT)

1. Установите давление орошения (100 мм рт.ст., 200 мм рт. ст. или 300 мм рт. ст.) и давление всасывания (100 мм рт.ст., 200 мм рт.ст., 300 мм рт.ст. или 400 мм рт. ст.) на управляющем блоке.
   ПРИМЕЧАНИЕ: После каждой корректировки параметров следует соблюдать фиксированный период ожидания в 3 секунды, чтобы давление стабилизировалось перед записью любых измерений.
2. Визуализируйте фрагмент камня с помощью гибкого уретероскопа и подведите его к дистальному отверстию БПЛА.
3. Инициируйте всасывание и начните записывать POT ровно в тот момент, когда камень входит в дистальный конец оболочки.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Когда фрагмент камня извлекается через БПЛА, он всегда должен быть виден в эндоскопическом виде.
4. Остановите таймер, когда каменный фрагмент полностью эвакуируется через проксимальный боковой порт БПЛА. Запишите измеренный POT.
5. Повторите это измерение 10 раз для каждого давления и настройки RESD.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Измерение времени следует проводить вслепую, чтобы избежать смещения оператора.

5. Статистический анализ

1. Вводите все собранные экспериментальные данные в специализированное статистическое программное обеспечение.
2. Представить все измеренные временные данные как среднее ± стандартное отклонение для каждого параметра.
3. Используйте тест корреляции рангов Спирмана, чтобы определить тенденцию между условиями. Проверьте коэффициент вариации и коэффициент корреляции внутриклассов для анализа повторяемости.
4. Установите порог статистической значимости при p-значении менее 0,05 для всех сравнительных анализов.

Результаты

Внешний диаметр гибкого уретероскопа измерялся как на дистальном конце, так и на среднем стволе с помощью цифрового суппорта. Измеренные внешние диаметры составляли соответственно 7,5 F, 9,0 F и 9,5 F, что соответствует каталогу продукции. Различий между измерениями дистального наконечника и среднего вала не наблюдалось, что подтверждало однородные размеры прибора и пригодность для надёжного расчёта RESD (см. рисунок 2).

IRP фикси...

Обсуждение

Этот протокол был разработан для создания контролируемой экспериментальной платформы для оценки условий потока-давления во время RIRS с использованием всасывающего БПЛА. В этом исследовании была представлена ex vivo модель почки свиньи, способная систематически контролировать давление орошения, всасывание и настройки RESD, а также обеспечивать последовательное измерение IRP и POT с статистической валидацией.

Самый важный шаг в этом протоколе — поддерж...

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Flexible-Y Type Negative Suction Sheath	ZSR System Biomedical Technology Co.	ZSR-UAY-1035 ZSR-UAY-1134 ZSR-UAY-1235	Сuction 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