Vascular accesses to measure hemodynamics, provide fluids and perform blood sampling are important to any small animal model study. We present a technique for implanting catheters into the carotid artery and the common jugular vein in an anesthetized rat for connecting to a system to perform monitoring, infusions and sampling.
Succesen med en lille dyremodel til at undersøge kritisk sygdom er delvis afhængig af evnen af modellen til simulering af den menneskelige tilstand. Intratracheal indpodning af en kendt mængde bakterier held har været anvendt til at reproducere patogenesen for lungebetændelse, som derefter udvikler sig til sepsis. Overvågning hæmodynamiske parametre og yde standard klinisk behandling, herunder infusion af antibiotika, væsker og lægemidler til at opretholde blodtrykket er kritisk at simulere rutinemæssig understøttende behandling i denne model, men at gøre det kræver både arteriel og venøs vaskulær adgang. Videoen beskriver den kirurgiske teknik til implantering halspulsåren og fælles halsvene katetre i en bedøvet rotte. Efter en 72 timers restitutionsperiode, dyrene blive re-bedøvet og forbundet med et tøjr og drejelig setup fastgjort til gnaver boliger, der forbinder de implanterede katetre til hæmodynamisk overvågningssystem. Denne opsætning giver mulighed for fri bevægelse afrotte i løbet af undersøgelsen, mens løbende at overvåge pres, infusion væsker og lægemidler (antibiotika, vasopressorer) og udførelse af blodprøvetagning.
Arteriel og venøs kateterisering af rotter har længe været anvendt i laboratorieundersøgelser. 1, kan 2 Kateterisering anvendes til overvågning af hæmodynamiske parametre, herunder systoliske, diastoliske og gennemsnitlige arterietryk (MAP), hjertefrekvens (HR) og centralt venetryk (CVP) . 3,4 Desuden er disse katetre tillader infusion af standardbehandlinger eller potentielle behandlinger samt blodprøvetagning at analysere den underliggende mekanisme af sygdom eller behandling. Derfor har vaskulær adgang i en lille dyremodel er kritisk for at studere klinisk præstationsmålinger og behandlingseffekt.
For at undersøge de underliggende årsager til kritisk sygdom, er det vigtigt først at udvikle en model for at simulere den menneskelige tilstand. Intratracheal indpodning af en kendt mængde bakterier held har været anvendt til at reproducere patogenesen af lungebetændelse, en alvorlig lungeinfektion som derefter udvikler sig til sepsis.3, 5 Overvågning hæmodynamiske foranstaltninger og yde standard klinisk behandling er afgørende for at simulere rutinemæssig understøttende behandling. Standard klinisk behandling omfatter infusion af antibiotika som hjælper i clearing den underliggende infektion og administration af væsker og vasopressorer, to behandlinger ansat i septiske patienter til at opretholde blodtrykket. 5-7 vaskulær adgang, specielt implantation af patentansøgninger katetre er især vigtigt, når vi studerer testpræparater terapier for sepsis.
I mange år var evnen til at administrere standard klinisk behandling til gnavere begrænset af tilgængeligheden af materialer med de nødvendige egenskaber til at konstruere implantable katetre og evne til infusion teknologi til at levere små volumener nøjagtigt over tid. Desuden evnen til at udløse en infusion som reaktion på kontinuerlig overvågning af en specifik hæmodynamisk foranstaltning giver mulighed for en ensartet og reproducerbar standerard behandling model ved brug af større stikprøvestørrelser typisk for gnavere. 8, 9 Disse teknologiske begrænsninger i materialer og præcision hardware er blevet overvundet, men samtidigt at give rutinemæssige behandlinger under overvågning hæmodynamiske parametre, skal både arteriel og venøs vaskulær adgang til rådighed.
Videoen beskriver den kirurgiske teknik til implantering halspulsåren og fælles halsvene katetre i en bedøvet rotte. Efter en 72 timers restitutionsperiode, dyrene blive re-bedøvet og forbundet med et tøjr og drejelig setup fastgjort til gnaver boliger bruges til at forbinde de implanterede katetre til hæmodynamisk overvågningssystem. I løbet af undersøgelsen, systemet giver mulighed for en væske infusion enten baseret på at levere en given mængde på et bestemt infusionshastighed eller et automatiseret system, der leverer en infusionshastighed afhængigt gennemsnitlige arterielle tryk registreret for at opretholde en given trykområde. Væsken infusionssystembruger programmerbare sprøjtepumper at grænsefladen med de data erhvervelse systemets digitale udgange og styres af den software, overvåge MAP. Den tøjr og drejelige opsætning tillader fri bevægelse af rotter i løbet af undersøgelsen under overvågning pres, infusion væsker og vasopressorer, og udførelse af blodprøver uden at skulle manipulere dyrene. Samtidig overvågning af op til 12 instrumenterede dyr med 2 katetre hver (i vores setup) med hardwaren kan udvides til at overvåge 24 instrumenterede dyr giver mulighed for en stor fleksibilitet til at studere flere lagdelte grupper i hvert forsøg.
Denne kateterisation procedure kan være gavnlig for forskningsfaciliteter, der bruger lignende gnavermodeller kræver vaskulær adgang til overvågning, prøveudtagning og behandling i op til 11 dage. Hvis forskning facilitet overvejer denne procedure har erfaring med gnavere og en ordentlig støtte struktur for at opretholde disse dyr så developing disse færdigheder kan sikre en betydelig omkostningsbesparelse, hvilket reducerer den samlede pris pr kateteriseret rotte fra mere end $ 180 til mindre end $ 50 (herunder naive rotter, kateter komponenter og tekniske omkostninger) og stigende planlægningsfleksibilitet (naive rotter er let tilgængelige vs. selskab leveringsplan af implanterede rotter). Succesen for denne procedure er afhængig af de færdigheder den enkelte at udføre catheterizations. De uddannelses- dyr kræves for at blive dygtige i denne procedure har varierede mellem 20 og 40 rotter med en resulterende kateter åbenheden på> 90%.
Undersøgelse terapeutiske tilgange til en klinisk model af sygdom nødvendiggør evnen til præcist at udføre hæmodynamisk monitorering, således kræver vaskulær adgang. I vores model for sepsis, arteriel kateterisering giver systemisk trykovervågning og venøs kateterisation gør det muligt at anvende standard klinisk behandling. Standard terapi for sepsis omfatter infusion af antibiotika til behandling af bakteriel infektion og infusion af væsker og vasopressorer at opretholde arterietryk inden for det ønskede interval. Begge katetre anvendes til blodprøvetagning. I dette design, anvendelse af programmerbare infusion pumper med automatisk udløsning af vasopressor infusionshastighed baseret på real-time betyde arterielle tryk er et fremskridt i den kliniske omgivelser, der kræver manuel titrering af det medicinske personale og i den præ-kliniske omgivelser gør anvendelse af denne behandlingsmodalitet muligt for at studere store antal dyr.
. e_content "> nogle komplikationer oplevede tidligt i udviklingen af modellen Disse omfattede delvis okklusion af både arterielle og venøse katetre fra over stramning, slips på PU2 og PU3 komponenter, (1-2%), fejlplacering af jugular venekateter i en lille gren (<1%); uforklarlig pludselig død efter genvinding (ingen pulmonal thrombe eller anden organskade indlysende), (1-2%) løst ved at holde isofluran koncentration 2-3,5% med O 2 strømningshastighed på 2 l / min . Andre almindelige kirurgiske komplikationer ved blødning, lokal infektion og selvforskyldt skade blev ikke observeret. Når kirurgisk færdighed er nået, hver procedure bør kunne være afsluttet i højst 15 min. Den succesrate målt som en sund opsving og patentansøgninger katetre, kan forventes at overstige 90%, når fuldt uddannet. En yderligere dyr indgår i hver undersøgelse for at minimere tab af data og det samlede antal dyr, der er nødvendige og udgør en mislykket kateter, der kan være "ikun fusion "eller dødelighed på grund af komplikationer.Det mest kritiske skridt i denne procedure er design og placering af katetre. Materialerne skal være blød ved spidsen for ikke at gennembore karvæggen uden krympning for let. Liget af kateteret skal være stivere (end spidsen) for at kunne rykke ind i beholderen tilstrækkeligt og være fastgjort på plads. Figur 1 viser de 3 diametre rør, der er forbundet til arteriekateter og 2 forskellige diameter rør tilsluttet for venøse katetre. Disse komponenter er gled inden i hinanden for at reducere kateter diameter ved spidsen og er limet sammen med ankre tilsat for at sikre placering af kateteret i karret eller hjerte opretholdes.
Når genvindes og forbundet til drejelige og tøjret, skal kortet, og CVP bølgeformer ligne de data, der er repræsenteret i figur 2. For at opretholde arteriekateter patency under overvågning, bør en timeløn heparin saltvand flush (0,05 ml) skal udføres. Kontinuerlig infusion fastholder venekateter åbenhed. Under line tilslutning og flush, skal lukke opmærksomhed at forsikre der ikke er luftbobler i linjen. En luftboble af ≥0.1ml kan resultere i en blodprop i lungen, hjernen eller andre organer. Hæmodynamiske bølgeformer registreres og analyseres i løbet af undersøgelsen. Ved at komprimere tid i x-aksen, Figur 3 viser ændringerne i MAP og CVP i løbet af 1 time, samt ændringer i rente og effekt af vasopressor infusion.
Proceduren har flere potentielle begrænsninger. I vores undersøgelser, katetrene forbliver patent i op til 11 dage. Det er uvist, hvor lang katetrene ville forblive patent ud over denne periode. At passe til katetre, som beskrevet, der er et minimum vaskulær størrelse, som stort set korrelerer med gnaver vægt, at kræve dyr deltager i denne undersøgelse være større end200 g. Anvendelsen af et mindre kateter diameter vil resultere i stigende resistens mod strømningsreducerende åbenhed. Opnåelse centralt venetryk foranstaltninger kræver præcis kateter placering i atrium tilstrækkelige til at forklare størrelse og vækst i undersøgelsesperioden og kan være en udfordring.
Når mestrer, arteriel og vaskulær kateterisation kan danne grundlag for en bred vifte af gnavermodeller kræver hæmodynamisk monitorering, blodprøveudtagning og infusion af væsker eller behandlinger samtidig minimere enhver smerte og lidelse under instrumentering eller håndtering engang inddrevet. I virkeligheden, i forbindelse med en tidligere JOVE publikation 10 beskriver kateterisering af den femorale vene, har vi med succes udført denne model med 3 implanterede katetre.
The authors have nothing to disclose.
Intramural NIH program supported the development of this model. Publication support was provided by Harvard Apparatus Inc. and ADInstruments Inc. The work by the authors was done as part of US government–funded research; however, the opinions expressed are not necessarily those of the National Institutes of Health.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
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 | consumable | |
venous Catheter | Custom | 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 |