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.
Het succes van een klein diermodel voor kritieke ziekte bestuderen is deels afhankelijk van het vermogen van het model om de menselijke conditie te simuleren. Intratracheale inoculatie van een bekende hoeveelheid bacteriën is met succes gebruikt om de pathogenese van longontsteking die vervolgens ontwikkelt tot sepsis reproduceren. Monitoring hemodynamische parameters en het verstrekken van standaard klinische behandeling, met inbegrip infuus van antibiotica, vloeistoffen en medicijnen om de bloeddruk te behouden is cruciaal voor routinematige ondersteunende zorg te simuleren in dit model, maar om dat te doen vereist zowel arteriële en veneuze vaattoegang. De video beschrijft de chirurgische techniek voor het implanteren van de halsslagader en de gemeenschappelijke halsader katheters in een verdoofde rat. Na een 72 uur herstelperiode, de dieren opnieuw verdoofd en verbonden met een ketting en draaibare opstelling aan het knaagdier behuizing die de geïmplanteerde katheters verbindt met de hemodynamische bewakingssysteem. Deze opzet maakt het vrije verkeer van derat tijdens de studie onder voortdurend toezicht druk, het inbrengen van vloeistoffen en medicijnen (antibiotica, vasopressors) en het uitvoeren van het nemen van bloedmonsters.
Arteriële en veneuze catheterisatie van ratten lang gebruikt in laboratoriumonderzoek. 1, 2 catheterisatie kan worden gebruikt voor het bewaken van hemodynamische parameters zoals systolische, diastolische en gemiddelde arteriële druk (MAP), hartslag (HR) en centrale veneuze druk (CVP) . 3,4 Bovendien zijn deze catheters kan de infusie van standaardbehandelingen potentiële therapieën en bloedafname om het onderliggende mechanisme van een ziekte of behandeling verder te analyseren. Daarom, met toegang tot de bloedbaan in een klein diermodel is van cruciaal belang voor het bestuderen van de klinische prestaties maatregelen en de effecten van de behandeling.
De onderliggende oorzaken van kritieke ziekte bestuderen, is het belangrijk om een model om de menselijke conditie simuleren eerst ontwikkelen. Intratracheale inoculatie van een bekende hoeveelheid bacteriën is met succes gebruikt om de pathogenese van longontsteking, ernstige longinfectie die vervolgens ontwikkelt tot sepsis reproduceren.3, 5 Monitoring hemodynamische maatregelen en verstrekken van standaard klinische behandeling is cruciaal voor routinematige ondersteunende zorg te simuleren. Standaard klinische behandeling omvat toediening van antibiotica, die helpt bij het opruimen van de onderliggende infectie en de toediening van vloeistoffen en vasopressoren, twee therapieën tewerkgesteld in septische patiënten om de bloeddruk te behouden. 5-7 Vasculaire toegang, in het bijzonder de implantatie van octrooi-katheters is vooral belangrijk wanneer we bestuderen experimentele therapieën voor sepsis.
Gedurende vele jaren, de mogelijkheid om standaard klinische behandeling toedienen aan knaagdieren werd beperkt door de beschikbaarheid van de materialen met de benodigde eigenschappen voor het construeren implanteerbare katheters en het vermogen van de infusie technologie om kleine hoeveelheden nauwkeurig de tijd te leveren. Bovendien, de mogelijkheid om een infusie activeren in reactie op de continue monitoring van een specifiek hemodynamische toestaat dat er een consistente en reproduceerbare standard behandeling model bij het gebruik van grotere steekproefomvang typisch voor knaagdieren studies. 8, 9 Deze technologische beperkingen in materialen en precisie hardware zijn overwonnen, maar tegelijkertijd bieden routine therapieën, terwijl de controle hemodynamische parameters, moeten beide arteriële en veneuze vaattoegang beschikbaar zijn.
De video beschrijft de chirurgische techniek voor het implanteren van de halsslagader en de gemeenschappelijke halsader katheters in een verdoofde rat. Na een 72 uur herstelperiode, de dieren opnieuw verdoofd en verbonden met een ketting en draaibare opstelling aan het knaagdier behuizing gebruikt om de geïmplanteerde katheters aansluiten op de hemodynamische bewakingssysteem. Tijdens de studie, het systeem maakt een fluïdum infusie basis van hetzij het leveren van een bepaald volume met een bepaalde infusiesnelheid of een geautomatiseerd systeem dat een infusiesnelheid afhankelijk van de gemiddelde arteriële druk gedetecteerd op een gegeven drukbereik te handhaven levert. Het fluïdum infusiesysteemmaakt gebruik van programmeerbare spuitpompen die interface met digitale uitgangen van de data-acquisitie systeem en worden gecontroleerd door de software bewaken van de MAP. De ketting en de draaibare opstelling kunt vrij verkeer van de rat tijdens de studie, terwijl het toezicht op de druk, het inbrengen van vloeistoffen en vasopressoren, en het uitvoeren van bloedafname zonder de dieren te manipuleren. Gelijktijdige bewaking van maximaal 12 geïnstrumenteerde dieren 2 katheters elk (in onze setup) met de hardware uitbreidbaar controle 24 geïnstrumenteerd dieren zorgt voor een grote flexibiliteit voor het bestuderen van meerdere gelaagde groepen in elk experiment.
Dit katheterisatieprocedure kan gunstig zijn voor onderzoeksfaciliteiten die vergelijkbaar knaagdier modellen waarvoor vasculaire toegang voor de bewaking, bemonstering en behandeling voor maximaal 11 dagen gebruiken. Als de onderzoeksfaciliteit overweegt deze procedure heeft ervaring met knaagdieren en een goede ondersteuningsstructuur voor het behoud van deze dieren dan developing deze vaardigheden kan een aanzienlijke kostenbesparing te voorzien, waardoor de totale kosten per gecatheteriseerd rat uit meer dan $ 180 tot minder dan $ 50 (inclusief naïef rat, katheter componenten en technische kosten) en het verhogen van het plannen van flexibiliteit (naïeve ratten zijn direct beschikbaar vs. bedrijf leveringsschema geïmplanteerde ratten). Het succes van deze procedure is afhankelijk van de vaardigheden van de persoon van de catheterizations. De training dieren moeten bedreven in deze procedure worden varieerde van 20 tot 40 ratten met een resulterende katheter doorgankelijkheid van> 90%.
Het onderzoeken van therapeutische benaderingen van een klinisch model van ziekte vereist de mogelijkheid om exact uit, hemodynamische monitoring, waardoor vasculaire toegang vereisen. In ons model van sepsis, arteriële catheterisatie biedt systemische druk monitoring en veneuze catheterisatie zorgt voor de toepassing van de standaard klinische therapie. Standaardtherapie voor sepsis omvat de infusie van antibiotica om bacteriële infectie en de infusie van vloeistoffen en vasopressoren behandelen arteriële druk binnen het gewenste bereik te houden. Beide katheters worden gebruikt voor het nemen van bloedmonsters. In dit ontwerp, de toepassing van programmeerbare infuuspompen die automatisch in werking van het bloeddrukverhogende infusiesnelheid op basis van real-time gemiddelde arteriële druk is een vooruitgang ten opzichte van de klinische setting die manuele titratie door de medische staf en in de pre-klinische setting maakt het vereist Gebruik van deze behandelingsmodaliteit mogelijk bestuderen grote aantallen dieren.
. e_content "> Sommige complicaties waren vroeg ervaren in de ontwikkeling van het model Deze omvatten gedeeltelijke afsluiting van zowel arteriële en veneuze katheters ver aandraaien, banden op PU2 en PU3 componenten (1-2%), onjuiste plaatsing van jugularis katheter in een kleine tak, (<1%); onverklaarde plotselinge dood na herstel (geen pulmonale trombus of andere orgaanschade evident), (1-2%) opgelost door het houden van isofluraan concentratie 2-3,5% met O 2 debiet van 2 l / min . Andere veel voorkomende chirurgische complicaties van bloeding, lokale infectie en zelf toegebrachte schade werden niet waargenomen. Zodra chirurgische vaardigheid is bereikt, elke procedure moet in staat zijn in niet meer dan 15 min te worden ingevuld. De mate van succes gemeten als een gezond herstel en octrooi katheters, kan worden verwacht dat meer dan 90% één keer volledig opgeleid. Een extra dier wordt opgenomen in elk onderzoek naar het verlies van gegevens en het totale aantal dieren dat nodig is en goed voor een mislukte katheter die kan worden minimaliseren "inalleen fusion "of sterfte als gevolg van complicaties.De meest kritische stap in deze procedure het ontwerp en de plaatsing van de katheters. De materialen moeten zacht zijn bij de top wordt de vaatwand doorboren zonder plooien te gemakkelijk. Het lichaam van de katheter worden stijver (dan de tip) kunnen vooraf in het vat voldoende en worden vastgezet. Figuur 1 toont de 3 diameters van buizen die zijn verbonden voor de arteriële katheter en 2 verschillende diameter buis verbonden de veneuze katheters. Deze componenten worden geschoven in elkaar katheter diameter verminderen in een punt en worden verlijmd met ankers toegevoegd aan de plaatsing van de katheter in het vat of het hart gehandhaafd blijft.
Eenmaal teruggewonnen en verbonden met de draaibare en ketting, moeten de MAP en CVP golfvormen vergelijkbaar met de gegevens weergegeven in figuur 2 weergegeven. Arteriële catheter patenc handhaveny tijdens de controle, moet een uurtarief heparine zoutoplossing spoelen (0,05 ml) worden uitgevoerd. Continue infusie handhaaft de veneuze katheter doorgankelijkheid. Tijdens line verbinding en flush, moet veel aandacht worden besteed om te verzekeren dat er geen luchtbellen in de lijn. Een luchtbel van ≥0.1ml kan leiden tot een embolie in de longen, hersenen of andere organen. Hemodynamische golfvormen worden opgenomen en in de loop van de studie geanalyseerd. Bij het comprimeren van tijd in de x-as, Figuur 3 toont de veranderingen in MAP en CVP de loop van 1 uur en de veranderingen in snelheid en kracht van bloeddrukverhogende infusie.
De werkwijze heeft een aantal mogelijke beperkingen. In onze studies, de katheters blijven patent tot 11 dagen. Het is niet bekend hoe lang de katheters patent na deze periode blijft. De katheters passen beschreven, er een minimum vasculaire omvang, die ruwweg correleert met knaagdier gewicht, waarbij dieren die aan dit onderzoek groter zijn dan200 g. Het gebruik van een kleinere katheter diameter leidt tot toenemende weerstanden tegen het stroming reducerende doorgankelijkheid. Het bereiken van de centrale veneuze druk maatregelen vereist een nauwkeurige plaatsing van de katheter in het atrium voldoende rekening te houden voor de omvang en de groei tijdens de studie periode en kan een uitdaging zijn.
Eenmaal onder de knie, arteriële en vasculaire katheterisatie kan de basis vormen voor een breed scala van diermodellen die hemodynamische monitoring, bloedafname, en infusie van vloeistoffen of therapieën, terwijl het minimaliseren van eventuele pijn en angst tijdens de instrumentatie of het hanteren van een keer hersteld bieden. In feite, in samenhang met een eerdere publicatie JOVE 10 beschrijft catheterisatie van de femorale ader, hebben we met succes uitgevoerd dit model met 3 geïmplanteerde katheters.
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 |