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.
Suksessen til et lite dyremodell for å studere kritisk sykdom er, delvis, avhengig av evnen til modellen for å simulere humane tilstand. Intratrakeal inokulasjon av en kjent mengde av bakterier har blitt brukt til å reprodusere patogenesen av lungebetennelse som da utvikler seg til sepsis. Overvåking hemodynamiske parametre og gir standard klinisk behandling inkludert infusjon av antibiotika, væsker og medikamenter for å opprettholde blodtrykket er avgjørende for å simulere rutine støttebehandling i denne modellen, men å gjøre det krever både arteriell og venøs vaskulær tilgang. Videoen beskriver kirurgisk teknikk for å implantere halspulsåren og vanlige halsvene katetre i en bedøvet rotte. Etter en 72 timers restitusjonsperiode dyrene vil bli re-bedøvet og koblet til et tether og dreie oppsett festet til gnager huset som forbinder de implanterte kateteret til hemodynamiske overvåkingssystem. Dette oppsettet tillater fri bevegelse avrotte i løpet av studien, mens kontinuerlig overvåking press, infusjonen væsker og medikamenter (antibiotika, vasopressorer) og utfører blodprøvetaking.
Arterielle og venøse kateterisering av rotter har lenge vært brukt i laboratorieforsøk. 1, kan to Kateterisering brukes til overvåking av hemodynamiske parametere inkludert systolisk, diastolisk og gjennomsnittlig arterietrykk (MAP), hjertefrekvens (HR) og sentralt venetrykk (CVP) . 3,4 I tillegg er disse katetre tillate infusjon av vanlige behandlinger eller potensielle terapier, så vel som blodprøver for ytterligere å analysere de underliggende mekanisme for en sykdom eller behandling. Derfor har vaskulær tilgang i en liten dyremodell er avgjørende for å studere kliniske resultatmål og behandlingseffekter.
Å studere de underliggende årsakene til kritisk sykdom, er det viktig å først utvikle en modell for å simulere den menneskelige tilstand. Intratrakeal inokulasjon av en kjent mengde av bakterier har blitt brukt til å reprodusere patogenesen av lungebetennelse, en alvorlig lungeinfeksjon som da utvikler seg til sepsis.3, 5 Overvåking hemodynamiske tiltak og gi standard klinisk behandling er avgjørende for å simulere rutine støttebehandling. Standard klinisk behandling omfatter infusjon av antibiotika som hjelpemidler i å rydde den underliggende infeksjon og administrasjon av væsker og vasopressorer, to behandlinger ansatt i septik pasienter for å opprettholde blodtrykket. 5-7 Vaskulær tilgang, spesielt implantasjon av patent katetre er spesielt viktig når vi studerer eksperimentelle behandlingsformer for sepsis.
I mange år, ble evnen til å administrere standard klinisk behandling for gnagere begrenset av tilgjengeligheten av materialer med de nødvendige egenskaper for å konstruere implanterbart kateter og evnen av infusjons teknologi for å levere små mengder nøyaktig over tid. I tillegg til evnen til å utløse en infusjon i respons til kontinuerlig overvåkning av en bestemt hemodynamiske tiltak muliggjør en konsekvent og reproduserbar stativard behandlingsmodell ved bruk av større prøvestørrelser typisk for gnagere. 8, 9 Disse teknologiske begrensninger i materialer og presisjon hardware har blitt overvunnet, men å samtidig gi rutinemessige terapier mens overvåking hemodynamiske parametre, må både arteriell og venøs vaskulær tilgang være tilgjengelig.
Videoen beskriver kirurgisk teknikk for å implantere halspulsåren og vanlige halsvene katetre i en bedøvet rotte. Etter en 72 timers restitusjonsperiode dyrene vil bli re-bedøvet og koblet til et tether og dreie oppsett festet til gnager huset benyttes for å koble de implanterte kateteret til hemodynamiske overvåkingssystem. I løpet av studien, tillater systemet for en fluidinfusjons basert på enten å levere et gitt volum i en viss infusjonshastighet eller et automatisert system som gir en infusjonshastighet avhengig av den midlere arterietrykk registrert for å opprettholde en gitt trykkområde. Væsken infusjonssystemetbenytter programmerbar sprøyte pumper som grensesnitt med datainnhentingssystemets digitale utganger og styres av programvaren overvåke MAP. Fortøyningen og dreie oppsettet tillater fri bevegelse av rotten i løpet av studien, mens overvåking trykk, infusere væsker og vasopressorer, og utføre blodprøver uten å måtte manipulere dyrene. Samtidig overvåking av opptil 12 instrumenterte dyr med to katetre hver (i vår oppsett) med maskinvaren kan utvides til å overvåke 24 instrumenterte dyr åpner for en stor grad av fleksibilitet for å studere flere lagdelte grupper i hvert forsøk.
Dette kateterisering prosedyren kan være gunstig for forskningsfasiliteter som bruker lignende gnagermodeller krever tilgang til blodkar for overvåking, prøvetaking og behandling i inntil 11 dager. Hvis forskningen anlegget vurderer denne prosedyren har erfaring med gnagere og en skikkelig støttestruktur for å opprettholde disse dyrene så developing disse ferdighetene kan gi en betydelig kostnadsbesparelse, redusere totalkostnaden per kateteriseres rotte fra mer enn $ 180 til mindre enn $ 50 (inkludert naive rotte, kateter komponenter og tekniske kostnader) og økende planlegging fleksibilitet (naive rotter er lett tilgjengelig vs. selskap leveringsplan av implanterte rotter). Suksessen med denne prosedyren er avhengig av ferdighetene til den enkelte å utføre catheterizations. Opplærings dyr som kreves for å bli dyktigere i denne prosedyren har varierte 20-40 rotter med en resulterende kateter åpenhetsgrad på> 90%.
Investigating terapeutiske tilnærminger til en klinisk modell av sykdom nødvendiggjør evnen til nøyaktig å utføre hemodynamisk overvåkning, og dermed krever vaskulær tilgang. I vår modell av sepsis, gir arteriell kateterisering systemisk press overvåking og venøse kateterisering tillater bruk av standard klinisk behandling. Standard terapi for sepsis omfatter tilførsel av antibiotika til behandling av bakterielle infeksjoner, og tilførsel av fluider og for å opprettholde vasopressorer arterielt trykk innen det ønskede område. Begge katetere brukes for blodprøvetaking. I denne designen, pumper anvendelsen av programmerbare infusjon med automatisk utløser av vasopressor infusjonshastighet basert på sanntids bety arterielle press er en forhånd over klinisk setting som krever manuell titrering av medisinsk personell og i pre-klinisk setting gjør Bruk av denne behandlingsform mulig for å studere et stort antall dyr.
. e_content "> Noen komplikasjoner ble opplevd tidlig i utviklingen av modellen Disse inkluderte delvis okklusjon av både arterielle og venøse katetre fra over innstramming, bånd på PU2 og PU3 komponenter, (1-2%), feilplassering av vena venekateter inn i en liten gren, (<1%); uforklarlig plutselig død etter gjenvinning (ingen pulmonal trombose eller andre organskade tydelig), (1-2%) løses ved å holde konsentrasjonen 2-3,5% isofluran med O 2 strømningshastighet på 2 l / min . Andre vanlige kirurgiske komplikasjoner av blødning, lokal infeksjon og selvpåførte skader ble ikke observert. Når kirurgisk kompetanse er oppnådd, hver prosedyre bør være i stand til å være ferdig i ikke mer enn 15 min. Satsen for suksess måles som en sunn utvinning og patent katetre, kan forventes å overstige 90% når fullt utdannet. En ytterligere dyret er inkludert i hver studie for å minimere tap av data, og det totale antall dyr som trengs og står for en mislykket kateter som kan være "ifusjon bare "eller dødelighet på grunn av komplikasjoner.Den mest kritiske trinnet i denne prosedyren er utforming og plassering av kateter. Materialene må være mykt på spissen for ikke å stikke hull i beholderveggen uten krymping for lett. Legemet av kateteret må være stivere (enn spissen) for å være i stand til å gå videre inn i beholderen i tilstrekkelig grad og sikres på plass. Figur 1 viser de tre diameter av rør som er koblet til det arterielle kateter og to forskjellig diameter koblet for venekateter. Disse komponenter er skjøvet i hverandre for å redusere kateterdiameter på spissen og er limt sammen med ankere tilsatt for å sikre plassering av kateteret på fartøyet eller hjerteopprettholdes.
Når utvinnes og koblet til svivelen og tjore bør MAP og CVP bølgeformer ligne på dataene som er representert i figur 2. For å opprettholde arteriekateter patency under overvåking, bør en time heparin saltvann flush (0,05 ml) utføres. Kontinuerlig infusjon opprettholder venekateter åpenhet. Under linje tilkobling og flush, må nøye betales for å sikre det ikke er luftbobler i slangen. En luftboble med ≥0.1ml kan resultere i en blodpropp i lungene, hjernen eller andre organer. Hemodynamiske bølgeformer blir registrert og analysert i løpet av studien. Ved komprimering av tid i x-aksen, Figur 3 viser endringene i MAP og CVP i løpet av 1 time, så vel som endringer i hastigheten og virkningen av vasopressor infusjon.
Prosedyren har flere potensielle begrensninger. I våre studier kateter forblir patent for opp til 11 dager. Det er ukjent hvor lenge katetre ville forbli patent utover denne perioden. For å passe til de katetre som beskrevet, er det et minimum vaskulær størrelse, som omtrent samsvarer med gnager vekt, krever dyr inkludert i studien være større enn200 g. Bruken av en mindre kateterdiameter vil resultere i økt motstandsverdier å flyte redusere åpenhet. Oppnå sentralt venetrykk tiltak krever nøyaktig kateter i atriet tilstrekkelig til konto for størrelse og vekst i løpet av studieperioden, og kan være en utfordring.
Når mestret, arteriell og vaskulær kateterisering kan gi grunnlag for et bredt utvalg av gnagermodeller som krever hemodynamisk monitorering, blodprøvetaking, og infusjon av væsker eller behandlinger samtidig minimere eventuelle smerter og ubehag under instrumentering eller håndtering gang gjenvunnet. Faktisk, i forbindelse med en tidligere JOVE publikasjon 10 beskriver kateterisering av lårvenen, vi har vellykket utført denne modellen med tre implanterte 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 |