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Medicine

颈动脉和颈静脉导管在有意识大鼠模型进行血流动力学措施,输液和血液采样

doi: 10.3791/51881 Published: January 30, 2015

Abstract

小动物模型的成功,研究重大疾病,在某种程度上,依赖模型来模拟人类状况的能力。气管内接种细菌的已知量的已被成功地用于再现肺炎,然后发育成脓毒症的发病机制。监测血液动力学参数,并提供标准的临床治疗,包括输注抗生素,​​流体和药物维持血压是至关重要的模拟在这个模型,但做常规的支持治疗有此需要动脉和静脉血管通路。该视频详细介绍了手术技术植入颈总动脉和颈总静脉导管在麻醉的老鼠。以下一个72小时的恢复期,动物将被重新麻醉,并连接到附连到所述壳体的啮齿动物相连接的植入导管的血液动力学监测系统的系绳和旋转设置。这种设置允许自由流动在研究过程中大鼠,而连续监控的压力,注入液体和药物(抗生素,升压药),并进行采血。

Introduction

大鼠的动脉和静脉导管早已用于在实验室研究1,2导管可用于监测血液动力学参数,包括收缩压,舒张压和平均动脉压(MAP),心脏速率(HR)和中心静脉压(CVP) 3,4此外,这些导管允许的标准疗法或潜在疗法输注以及血液取样,以进一步分析的疾病或治疗的作用机制。因此,具有在小动物模型的血管通路是用于研究的措施的临床表现和治疗效果的关键。

研究重大疾病的根本原因,首先建立一个模型来模拟人的条件是很重要的。气管内接种细菌的已知量的已被成功地用于重现肺炎的发病机制,一个严重肺部感染,然后发育成败血症。3,5血流动力学监测措施,并提供标准的临床治疗关键是要模拟常规支持治疗。标准的临床治疗包括输液抗生素,它有助于清除潜在的感染和体液和升压药的管理,两种治疗采用脓毒症患者维持血压。5-7血管通路,特别是当我们研究的专利导管植入尤为重要研究性治疗败血症。

多年,来管理标准的临床治疗的啮齿动物的能力通过用用于构造可植入导管和输注技术来准确地随着时间的推移递送小体积的能力所需要的特性的材料的可用性是有限的。此外,触发输注响应于连续监测的特定的血流动力学度量的能力允许以一致和可再现的立场在使用较大的样本量典型的啮齿动物的研究ARD治疗模式8,9这些技术限制在材料和精密的 ​​硬件已经克服,但同时提供常规治疗,同时监测血流动力学参数,动脉和静脉血管通路必须是可用的。

该视频详细介绍了手术技术植入颈总动脉和颈总静脉导管在麻醉的老鼠。以下一个72小时的恢复期,动物将被重新麻醉,并连接到附连到用于将植入导管连接到血液动力学监测系统中的啮齿动物壳体的系绳和旋转设置。在研究过程中,系统允许用于流体输注根据任一提供一个给定的体积在一定的输注速率或自动化系统,可提供根据所检测到保持给定的压力范围内的平均动脉压的输注速率。补液系统采用可编程注射器泵与数据采集系统的数字输出,接口和由软件监视所述MAP进行控制。系绳和旋转设置允许在研究期间大鼠可以自由流动,同时监测压力,注入液体和升压药,而无需操纵动物进行血液取样。与每个2导管(在我们的设置)与硬件可扩展至监测仪表24的动物同时监视多达12仪表化动物允许很大的灵活性,用于研究多个分层组在每个实验中。

该导管法可以是使用类似的啮齿类动物模型需要血管通路的监测,取样和治疗长达11天的研究设施是有益的。如果研究机构在考虑这个程序与啮齿类动物为维持这些动物然后developin经验和适当的支撑结构克这些技能可以提供显著节省成本,减少每个插管大鼠总成本从约1,800至不到50美元(包括天真大鼠,导管组件和技术成本),提高调度的灵活性(天真的老鼠都是现成的与公司的交付时间表植入老鼠)。这个过程的成功依赖于执行导尿个体的技能。精通此过程中所需的培训动物已经从20至40不等的大鼠与> 90%导致导管通畅率。

Protocol

下面介绍的程序进行批准的临床中心的动物护理和使用委员会在美国国立卫生研究院的协议的一部分。

1.准备手术

  1. 燃气导管消毒和器械。

2.准备导管

  1. 同花顺肝素甘油(250 IU肝素/ 1毫升的丙三醇)的导管,以确保通畅,避免泄漏。塞与金属塞子(20 GA 15毫米)至保留肝素甘油导管的末端。

3.准备无菌工作站

  1. 用70%的酒精喷工作站和仪表盘。使用无菌悬垂覆盖手术台和仪表盘和地点仪器的托盘上。

4,大鼠准备外科手术

  1. 地方大鼠分别在有机玻璃室,并暴露于麻醉剂;异氟烷(3-5%)的混合编氧气,直到昏迷。从腔室中取出大鼠和从颈部的前部和后部区域剃毛皮。涂抹润滑油膏眼睛。

5.导管植入

  1. 将麻醉的大鼠(由脚趾捏确认)到手术加热表中腹的位置;把它的鼻子到鼻锥为维持麻醉自发性呼吸(异氟烷,3.5%)。轻轻擦洗手术区3次交替使用聚维酮碘和70%的酒精。使使用外科剪刀的肩甲骨之间的0.5厘米中线皮肤切口。
  2. 重新定位大鼠在仰卧位;轻轻抑制腿部用橡皮筋表中的每一侧;维持麻醉。放置在颈部2推出无菌纱布的4x4小幅hyperextend更好的曝光。使在使用手术刀锁骨水平颈部的中线的2厘米腹侧颈部皮肤切口权利。

6.右键颈内静脉穿刺置管

  1. 使用止血钳,直截了当地解剖右颈静脉,分离出唾液腺和淋巴组织可视化和隔离容器的一个5毫米部分。用4-0丝线缝合,放置在容器的两个头部和尾部端部的松动领带最大化容器的曝光。用微型手术剪做一个切口足够大以通过导管,管线与两个连字之间的容器中,并配合在容器周围的颅结扎。
  2. 将静脉导管插入朝向与微解剖钩和镊子的辅助心脏的容器中,并推进该导管,直到所有的PU 3F段是在容器中。使用连字在头部和尾部端以固定导管的容器中。

7.左颈动脉插管

  1. 用止血钳,直言解剖肩胛舌骨肌纵向暴露左侧颈总动脉和我Alcalase碱性蛋白酶容器的5毫米部分。确保迷走神经(白色的),从动脉完全分离。小心不要切碎或破坏神经。
  2. 用4-0丝线缝合,放置在容器的尾端的松散的领带,领带关闭容器的颅端和尾端放置缝合上述哈巴狗夹停止血流以下的切口。用微型手术剪,使一个切口,大到足以与两个连字之间的容器通过导管,管线。将朝心脏动脉导管与微观解剖钩钳的帮助。
  3. 使用无锁的平滑针保持器除去牛头犬钳紧之前保持在容器内的导管的所述部分。推进导管有一对镊子的同时松开针保持器慢慢直到导管的整个聚氨酯2F段是在该容器中。配合宽松的尾部结扎导管周围和血管确保,但不能因此紧固密封吨,以堵塞,导管。

8.使用直止血,隧道5cm的管皮下回耳后,并通过肩胛骨之间的切口。 Exteriorize导管通过管和取出管。

9.关闭腹切口三种不锈钢绕线夹,以及背侧切口用4-0丝线缝合固定导管外置到位。

10.手术后监测和护理

  1. 以下导尿,终止麻醉,并恢复在卧位大鼠中与纤维素寝具一个笼子。观察大鼠在2小时的时间间隔为至少4小时,或直到表示疼痛的迹象,然后每天一次。得到酮洛芬[5毫克/千克,皮下注射(SQ)]立即张贴程序和每12小时,如果大鼠显示疼痛或困难的症状。根据我们的经验,没有老鼠都需要以下初始额外镇痛疼痛升注射。观测到的特性,将额外的剂量镇痛诱发考虑包括但不限于:姿势异常;增加/减少呼吸速率,unthrifty / ungroomed,感染/切口部位的炎症,眼分泌物,竖毛(“加标haircoat”),降低活性响应于听觉或触觉刺激。
    注:大鼠恢复72小时即获得从前期导尿重“10 g将纳入研究。

11.连接到血液动力系统

  1. 以下恢复,报名参加该研究的健康大鼠(体重增加> 10克)。放置大鼠的Lucite腔和麻醉如前所述。
  2. 将无菌的悬垂在手术台上用无菌止血钳,微型镊子1毫升注射器用钝针连接。
    注:该止血钳的尖端应覆盖有橡胶,以避免损坏导管。将麻醉大鼠的手术表中的腹侧的位置和地点鼻子到鼻锥维持麻醉(3-5%)具有自发呼吸。
  3. 钳动脉并用一对橡胶封止血略低于金属插针的静脉导管。用一对镊子除去金属销在导管的端部,并附加一个1ml注射器填充有肝素盐水附有一钝针。反过来,取出止血,收回0.1毫升,以确保导管的专利。
  4. 再夹紧导管,取出针,并为此附加到一个较长的导管(预冲洗用肝素盐水),在连接到一个旋转,并拴在鞋盒笼子的顶部。连接这些导管的换能器的数据采集和记录,取样,或输注。
    注:所有导管保护,螺旋簧管足够长的时间,使动物的全套动作的笼子里。
  5. 下面导管连接,终止麻醉在恢复与纤维素床上用品笼子里的胸骨位置动物。为了保持动脉导管通畅,人工冲洗和0.05 ml肝素盐水(50 IU / ml)的每1小时24小时这与动物的定期评估一致的线。

12.采血,压力监测和药物管理局

  1. 附加空注射器活塞连接到动脉导管,收回0.6毫升在线冲洗。附加样品注射器,取样品,并返回0.6毫升在线冲洗后0.7毫升肝素生理盐水冲洗。
  2. 使用数据采集硬件和软件来测量和记录MAP和心脏率不断。
  3. 自动给药系统(ADDS)连接到静脉导管。
    注:将调节血管加压输注速率(高,低,或0剂量)的基础上检测到正常生理范围内维持压力在MAP。

Representative Results

变化的血管压力通过流体填充导管( 图1)传送,并转换成由血液动力波形表示的电信号( 图2,3)。无血管通路,无法建立这些措施。波形实时流可以检测一个节拍变化击败的基础上( 图2)和分析。压缩波形的时标允许定量发生在较长的持续时间(数分钟到数天)( 图3,上部4的波形),它可以用在血管加压输注速率的变化相关联( 图3,下4的波形)的变化。

图1
图1.导管设计:在动脉和静脉导管聚氨酯,聚氨酯的部件的详细情况;。 PE,聚乙烯(段长) 请点击这里查看该图的放大版本。

图2
图4典型的啮齿动物后7天导管在7秒2,实时地图波形。 请点击此处查看该图的放大版本。

图3
图3.时间压缩MAP的4个典型啮齿类(上4波形)后7天导尿波形超过1小时。当MAP被平均(下4波形),该值是用来触发ADDS高(<90毫米汞柱) ,低(<100毫米汞柱)或停止(> 110)从输液泵的流量响应。 请点击此处查看该图的放大版本。

Discussion

调查治疗方法的疾病的临床模型就必须准确地执行血液动力学监测,因此需要血管通路的能力。在我们的脓毒症模型,动脉导管提供了系统性压力监测和静脉插管允许的标准临床治疗中的应用。标准治疗脓毒症,包括抗生素输液治疗细菌感染和流体和升压药的输注以保持在所需范围内的动脉压力。两个导管用于采血。在此设计中,可编程输注应用与自动触发基于实时的血管加压输注速率的泵平均动脉压是预先在临床环境,需要手动滴定由医务人员和在临床前设置使使用这种治疗方式可能用于研究大量动物的。

。e_content“>一些并发症模型的发展经历了早期的这些包括动脉和来自紧缩静脉导管,对PU2和PU3成分的关系,(1-2%)的部分遮挡;颈静脉导管错位成小支,(<1%);恢复(无肺动脉血栓或其他器官损伤明显)后,不明原因猝死,(1-2%)通过保持异氟醚浓度2-3.5%与2升/分钟O 2流量解析。没有观察到出血,局部感染和自身造成损伤的其他常见的手术并发症。一旦外科熟练度达到后,每个过程应该能够在不超过15分钟完成。成功的测量作为健康恢复的速率和专利导管,可以预计,在超过一次充分训练。一个附加的动物被包含在每个研究的90%,以减少数据的丢失,需要的动物的总数和帐户失败导管可以是“只有融合“或死亡,由于并发症。

在此过程中最关键的步骤是将导管的设计和布局。该材料必须是柔软的尖端,以便不以刺穿血管壁无卷曲过于容易。导管的主体具有要更硬(比前端),以便能够提前到容器充分且在适当的位置固定。 图1显示管子的直径3被连接于动脉导管和2个不同直径的管子连接为静脉导管。这些部件滑动内彼此以减少导管直径在前端并与加入,以确保在容器或心脏导管的放置被保持锚粘在一起。

一旦回收,并连接到旋转和系绳,所述MAP和CVP波形应类似于图2中所表示的数据是为了保持动脉导管patenc监测过程中Y,每小时肝素盐水冲洗(0.05毫升),应执行。连续输液保持静脉导管通畅。在线路连接和冲洗,密切一定要注意,以确保没有气泡就行了。 ≥0.1ml的气泡可导致肺,脑或其他器官的栓塞。血液动力学波形记录和在研究过程中进行分析。当在x轴压缩时, 图3示出了在1小时的过程中的变化,MAP和CVP以及变化率和血管加压输注效果。

该程序有几个潜在的局限性。在我们的研究中,导管留专利长达11天。它是未知多久导管将保持专利超过这个期限。到所述适合的导管,有一个最小的血管的大小,这大致与啮齿动物的重量相关的,需要的动物纳入本研究为大于200克。使用更小的导管直径将导致增加的电阻,以减小流动通畅。达到中心静脉压措施,需要在研究期间的心房足以帐户大小和生长精确导管放置,并且可以是一个挑战。

一旦掌握,动脉和血管导管可提供依据各种啮齿动物模型需要血液动力学监测流体或疗法,血液采样,并输注同时最小化任何疼痛和痛苦的仪器中或处理后回收的。事实上,在与股静脉的先前JOVE出版物10描述导尿结合,我们已经成功地执行了此模型用3植入导管。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Straight micro dissecting forceps Roboz RS-8102 surgical instrument
Delicate straight hemostatic forceps Roboz RS-7114 surgical instrument
Delicate curved hemostatic forceps Miltex  7-4 surgical instrument
Serrefine curved, very delicate micro clamp Roboz RS-5471 surgical instrument
Micro dissecting hook Miltex 19-220 surgical instrument
Angled on edge micro dissecting spring scissor Roboz RS-5618 surgical instrument
Light operating scissor Roboz RS-6750 surgical instrument
Scalpel handle and blade (#10) Cincinnati Surgical RS-9843 surgical instrument
Pack of 4-0 silk suture with curved needle Ethicon FS-2 surgical instrument
Straight micro suturing needle holder Roboz RS-6410 surgical instrument
Wound clip Stoelting 59027 surgical instrument
Sterile gauze 2"x2"  Dynarex 3362 consumable
Gauze 4"x4"  Covidien 2556 consumable
Anesthesia vaporizer Surgivet V703001 equipment
Lucite box Custom equipment
Isoflurane Baxter equipment
Downdraft Table Airscience equipment
Table top surgical platform Custom equipment
Arterial Catheter Custom - Scientific Commodities Inc. consumable
Venous Catheter Custom - Scientific Commodities Inc. consumable
Data acquisition system ADInstruments Powerlab 16/30 equipment
Data analysis software ADInstruments LabChart v7.3 equipment
Programmable infusion pumps Harvard Apparatus PHD Ultra equipment

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References

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