القسطرة من الشريان السباتي والوريد الوداجي إلى تنفيذ تدابير الدورة الدموية، الحقن والدم أخذ العينات في وإدراكا نموذج الفأر

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.

نجاح نموذج حيوان صغير لدراسة الأمراض الخطيرة هو، في جزء منه، يعتمد على قدرة النموذج لمحاكاة حالة الإنسان. داخل القصبة الهوائية تلقيح كمية معروفة من البكتيريا قد استخدمت بنجاح لإنتاج المرضية من الالتهاب الرئوي الذي يتطور بعد ذلك إلى تعفن الدم. مراقبة المعلمات الدورة الدموية وتوفير العلاج السريري القياسية بما في ذلك ضخ المضادات الحيوية والسوائل والأدوية للحفاظ على ضغط الدم أمر بالغ الأهمية لمحاكاة الرعاية الروتينية داعمة في هذا النموذج ولكن القيام بذلك يتطلب كلا الشرايين والوصول الى الاوعية الدموية الوريدية. تفاصيل الفيديو تقنية جراحية لزرع الشريان السباتي والقسطرة حبل الوريد المشتركة في الفئران تخدير. بعد فترة الانتعاش 72 ساعة، والحيوانات سيتم إعادة تخدير ومتصلا حبل وقطب الإعداد تعلق على السكن القوارض الذي يربط بين القسطرة مزروع لنظام مراقبة الدورة الدموية. هذا الإعداد يسمح بحرية الحركة للالفئران أثناء الدراسة في حين رصد مستمر الضغوط، غرس السوائل والأدوية (المضادات الحيوية، قابضات الأوعية) وأداء اخذ عينات من الدم.

منذ فترة طويلة تستخدم الشرياني والوريدي قسطرة من الفئران في البحوث المختبرية. ^{1، 2} قسطرة يمكن استخدامها لرصد المعلمات الدورة الدموية بما في ذلك الانقباضي، والانبساطي يعني الضغط الشرياني (MAP) ومعدل ضربات القلب (HR) والضغط الوريدي المركزي (CVP) . ^3،4 وبالإضافة إلى ذلك، فإن هذه القسطرة تسمح التسريب من العلاجات القياسية أو العلاجات المحتملة وكذلك اخذ عينات من الدم لمواصلة تحليل الآلية الكامنة وراء المرض أو العلاج. لذلك، وبعد الوصول الى الاوعية الدموية في نموذج حيواني صغير أمر بالغ الأهمية لدراسة مقاييس الأداء السريرية وآثار العلاج.

لدراسة الأسباب الكامنة وراء المرض الحرجة، من المهم لتطوير أول نموذج لمحاكاة حالة الإنسان. داخل القصبة الهوائية تلقيح كمية معروفة من البكتيريا قد استخدمت بنجاح لإنتاج المرضية من الالتهاب الرئوي، والتهاب رئوي وخيم الذي يتطور بعد ذلك إلى تعفن الدم.3، 5 رصد التدابير الدورة الدموية وتوفير العلاج السريري القياسية أمر بالغ الأهمية لمحاكاة الرعاية الروتينية داعمة. وتشمل المعالجة السريرية القياسية ضخ المضادات الحيوية التي تساعد في تطهير العدوى الكامنة والادارة من السوائل وقابضات الأوعية، واثنين من العلاجات المستخدمة في المرضى الذين الصرف الصحي للحفاظ على ضغط الدم. ^5-7 الوصول الى الاوعية الدموية، وتحديدا زرع القسطرة براءات الاختراع مهم خصوصا عندما ندرس العلاجات الفحص للإنتان.

لسنوات عديدة، والقدرة على إدارة العلاج السريري القياسية لالقوارض كان محدودا قبل توفر المواد مع الخصائص اللازمة لبناء القسطرة تزرع في الجسم وقدرة التكنولوجيا ضخ لإيصال كميات صغيرة بدقة مع مرور الوقت. وبالإضافة إلى ذلك، فإن القدرة على تحريك ضخ ردا على الرصد المستمر لقياس الدورة الدموية محدد يسمح لموقف ثابت واستنساخهنموذج ARD العلاج عند استخدام عينة أكبر أحجام نموذجية من دراسات القوارض. ^{8، 9} هذه القيود التكنولوجية في المواد والأجهزة الدقة تم التغلب عليها ولكن في نفس الوقت لتوفير العلاجات الروتينية في حين رصد المعلمات الدورة الدموية، يجب أن تكون متوفرة على حد سواء الشرايين والوصول الى الاوعية الدموية الوريدية.

تفاصيل الفيديو تقنية جراحية لزرع الشريان السباتي والقسطرة حبل الوريد المشتركة في الفئران تخدير. بعد فترة الانتعاش 72 ساعة، والحيوانات سيتم إعادة تخدير ومتصلا حبل وقطب الإعداد تعلق على السكن القوارض تستخدم لربط القسطرة مزروع لنظام مراقبة الدورة الدموية. أثناء الدراسة، فإن النظام يسمح لضخ السوائل على أساس إما تقديم حجم معين بمعدل ضخ معين أو النظام الآلي الذي يسلم معدل ضخ اعتمادا على الضغط الشرياني يعني الكشف للحفاظ على نطاق الضغط معين. نظام ضخ السوائليستخدم حقنة للبرمجة مضخات تلك الواجهة مع مخرجات الرقمية نظام الحصول على البيانات ويتم التحكم من قبل برنامج مراقبة MAP. حبل وقطب الإعداد يسمح بحرية الحركة من الفئران أثناء الدراسة في حين رصد الضغوط، غرس السوائل وقابضات الأوعية، وأداء اخذ عينات من الدم دون الحاجة إلى التعامل مع الحيوانات. مراقبة في وقت واحد تصل إلى 12 الحيوانات المجهزة مع 2 القسطرة كل (في الإعداد لدينا) مع الأجهزة قابلة للتوسيع إلى مراقبة 24 الحيوانات المجهزة يسمح لقدر كبير من المرونة لدراسة مجموعات طبقية متعددة في كل تجربة.

هذا الإجراء القسطرة يمكن أن تكون مفيدة لمرافق البحوث التي تستخدم نماذج القوارض مماثلة تتطلب الوصول الى الاوعية الدموية للرصد، وأخذ العينات والعلاج لمدة تصل إلى 11 يوما. إذا مرفق البحوث النظر في هذا الإجراء لديه خبرة مع القوارض وهيكل الدعم المناسب للحفاظ على هذه الحيوانات ثم الناميهز هذه المهارات يمكن أن توفر وفرا كبيرا التكلفة، والحد من التكلفة الإجمالية لكل الفئران مقسطر من أكثر من 180 دولار إلى أقل من 50 دولارا (بما في ذلك الفئران السذاجة، والمكونات القسطرة والتكاليف التقنية) وزيادة جدولة المرونة (هي الفئران ساذجة المتاحة بسهولة مقابل الجدول الزمني للتسليم شركة من زرع الفئران). نجاح هذا الإجراء يعتمد على مهارات الفرد أداء قسطرة. الحيوانات التدريب المطلوبة لإتقان في هذا الإجراء قد تراوحت 20-40 الفئران مع القسطرة الناتجة معدل المباح من> 90٪.

تم تنفيذ الإجراءات الموضحة أدناه كجزء من البروتوكول وافقت عليها اللجنة رعاية واستخدام الحيوان في مركز السريرية في المعاهد الوطنية للصحة.

1. إعداد لجراحة

1. الغاز تعقيم القسطرة والصكوك.

2. إعداد القسطرة

1. تدفق القسطرة مع الجلسرين heparinized (250 وحدة دولية الهيبارين / 1 مل الجلسرين) لضمان المباح وتجنب التسرب. توصيل نهاية القسطرة مع سدادة معدنية (20 جا، 15 مم) للاحتفاظ الجلسرين heparinized.

3. إعداد العقيم محطة العمل

1. استخدام الكحول 70٪ للرش محطة العمل وأداة الصواني. استخدام ثنى العقيمة لتغطية الجدول وأداة صواني التشغيل والأدوات مكان على الدرج.

4. إعداد الفئران لجراحة

1. مكان الفئران بشكل فردي في غرفة وسيت وفضح لمخدر. الأيزوفلورين (3-5٪) مزيجإد مع الأكسجين حتى فقد الوعي. إزالة الفئران من غرفة وحلاقة فرو من المناطق الأمامية والخلفية من الرقبة. تطبيق مرهم التشحيم للعيون.

5. قسطرة زرع

1. وضع الفئران تخدير (أكدته قرصة أخمص قدميه) على طاولة العمليات الجراحية ساخنة في موقف بطني. وضع أنفها في مخروط الأنف للحفاظ على التخدير مع التنفس العفوي (الأيزوفلورين؛ 3.5٪). فرك بلطف المنطقة الجراحية 3 مرات بالتناوب استخدام بتدين و 70٪ كحول. جعل 0.5 سم شق الجلد خط الوسط بين كتف باستخدام مقص جراحي.
2. إعادة الفئران في موقف الظهرية. كبح بلطف الساقين على كل جانب من الجدول باستخدام الأربطة المطاطية. الحفاظ على التخدير. وضع اثنين توالت معقمة الشاش 4X4 تحت العنق لhyperextend قليلا عن التعرض أفضل. جعل 2 سم بطني الحق عنق الرحم شق الجلد من خط الوسط من الرقبة على مستوى الترقوة باستخدام مشرط.

6. الحقحبل الوريد الوريد قسطرة

1. باستخدام مرقئ، تشريح بصراحة حبل الوريد الأيمن، فصل على اللعابية والأنسجة اللمفاوية لتصور وعزل القسم 5 ملم من السفينة. باستخدام 4-0 خياطة الحرير، ووضع التعادل فضفاضة على طرفي الجمجمة والذيلية للسفينة لتحقيق أقصى قدر من التعرض للسفينة. باستخدام مقص جراحي الصغير إجراء شق كبير بما يكفي لتمرير قسطرة، وذلك تمشيا مع السفينة بين الحروف المركبة اثنين وربطة عنق ربطة الجمجمة حول السفينة.
2. أدخل القسطرة الوريدية في الإناء نحو قلب بمساعدة من ورطتها تشريح الصغيرة وملقط ودفع القسطرة حتى كل من قطاع PU 3F هو في السفينة. استخدام الحروف المركبة في نهايات الجمجمة والذيلية لتأمين القسطرة إلى السفينة.

7. اليسار الشريان السباتي قسطرة

1. باستخدام مرقئ، تشريح بصراحة العضلة اللامية الكتفية طوليا لفضح الشريان السباتي الأيسر وأناsolate قسم 5MM من السفينة. ضمان العصب المبهم (أبيض اللون) يتم فصل تماما من الشريان. والحرص على عدم أجاد أو كسر العصب.
2. باستخدام 4-0 خياطة الحرير، ووضع التعادل فضفاضة على نهاية الذيلية للسفينة، وتعادل قبالة نهاية الجمجمة من السفينة ووضع المشبك البلدغ نحو caudally فوق خياطة لوقف تدفق الدم بعد الجرح. باستخدام مقص جراحي الصغير، وجعل شق، كبيرة بما يكفي لتمرير قسطرة، وذلك تمشيا مع السفينة بين الحروف المركبة اثنين. إدراج القسطرة الشريانية نحو قلب بمساعدة من ورطتها تشريح الصغيرة وملقط.
3. استخدام حامل إبرة سلس دون قفل لعقد جزء من القسطرة داخل السفينة ضيق قبل إزالة المشبك البلدغ. دفع القسطرة مع زوج من الملقط في حين تخفيف حامل الإبرة ببطء حتى جزء PU 2F القسطرة بأكمله هو في السفينة. ربط ربطة الذيلية فضفاضة حول القسطرة والأوعية لتأمين، ولكن ليس ذلك TIGHر لانسداد، القسطرة.

8. استخدام المرقأة مستقيم، نفق على بعد 5 سم الأنبوبة إلى الوراء تحت الجلد وراء الأذن وذلك من خلال شق بين كتف. من الداخل للظاهر والقسطرة من خلال أنبوب وإزالة أنبوب.

9. أغلق شق بطني مع ثلاثة الفولاذ المقاوم للصدأ مقاطع الجرح، وظهري شق مع 4-0 الحرير الغرز لتأمين القسطرة Exteriorized في مكان.

مراقب 10. ما بعد العمليات الجراحية والعناية

1. وبعد القسطرة، إنهاء التخدير واسترداد الفئران في موقف استلقاء الجانبي في قفص مع أغطية فراش السليلوز. مراقبة الفئران على فترات ساعة 2 لمدة 4 على الأقل ساعة أو حتى تظهر أي علامات الألم وثم مرة واحدة يوميا. اعطاء كيتوبروفين [5 مغ / كغ، والحقن تحت الجلد (SQ)] الرد على الفور الداخلي وكل 12 ساعة إذا تبين أن الفئران علامات الألم أو الضيق. في تجربتنا، ودون حاجة للفئران تسكين إضافي للألم بعد initiaل الحقن. خصائص احظ التي من شأنها أن تثير الاعتبار لجرعات إضافية من تسكين وتشمل ولكن لا تقتصر على، الموقف الشاذ. الزيادة / النقص في معدل التنفس، غير مقتصد / ungroomed، والعدوى / التهاب في موقع شق والتفريغ العين، انتصاب الشعر ("haircoat مسنبل")، والحد من النشاط في الاستجابة للمؤثرات صوتية أو عن طريق اللمس.
   ملاحظة: الفئران استعادت لمدة 72 ساعة التي تكتسب> 10 غرام من الوزن ما قبل القسطرة سيتم إدراجهم في الدراسة.

11. اتصال لنظام الدورة الدموية

1. بعد الانتعاش، والانخراط الفئران السليمة (زيادة الوزن> 10G) في الدراسة. وضع الفئران في غرفة وسيت وتخدير كما هو موضح سابقا.
2. وضع ثنى العقيمة على طاولة الجراحة مع مرقئ عقيمة، ملقط الصغرى، 1 مل المحاقن مع إبرة حادة المرفقة.
   ملاحظة: يجب تغطية نصائح من مرقئ مع المطاط لتجنب الأضرار التي لحقت القسطرة. وضع فأر تخدير على العمليات الجراحيةالجدول في بطني موقف ومكان الأنف في مخروط الأنف للحفاظ على التخدير (3-5٪) مع التنفس عفوية.
3. المشبك الشرايين والقسطرة الوريدية باستخدام زوج من المطاط توج المرقأة أقل بقليل من دبابيس المكونات المعدنية. استخدام زوج من ملقط لإزالة مسمار معدني في نهاية القسطرة ونعلق حقنة 1 مل مليئة الهيبارين المالحة مع إبرة حادة المرفقة. بدوره، وإزالة المرقأة وسحب 0.1 مل لضمان القسطرة هي براءات الاختراع.
4. إعادة المشبك القسطرة، إزالة الإبرة وإرفاق هذه الغاية لقسطرة أطول (ما قبل طهرتها مع الهيبارين المالحة) وهذا ما متصلة قطب والمربوطة على أعلى القفص علب الأحذية. ربط هذه القسطرة لمحولات للحصول على البيانات وتسجيل، وأخذ العينات، أو التسريب.
   ملاحظة: يتم حماية جميع القسطرة مع قنوات الربيع ملفوف طويلة بما يكفي للسماح مجموعة كاملة من الحركة حيوان في قفص.
5. وبعد اتصال القسطرة، إنهاء التخدير واسترداد الحيوانات في موقف القصية في قفص مع أغطية فراش السليلوز. للحفاظ على الشرياني قسطرة المباح، يدويا تدفق خطوط مع 0.05 مل الهيبارين المالحة (50 وحدة دولية / مل) كل ساعة 1 لمدة 24 ساعة والتي تتزامن مع عمليات تقييم منتظمة من الحيوانات.

12. الدم أخذ العينات، مراقبة ضغط والدواء

1. نعلق حقنة فارغة إلى محبس متصلة الشرايين قسطرة وسحب 0.6 مل تدفق المضمنة. إرفاق عينة حقنة، واتخاذ عينة، وعودة 0.6 مل تدفق مضمنة تليها 0.7 مل heparinized المالحة دافق.
2. استخدام البيانات اقتناء الأجهزة والبرمجيات لقياس وتسجيل MAP ومعدل ضربات القلب بشكل مستمر.
3. ربط نظام تسليم المخدرات الآلي (يضيف) لالقسطرة الوريدية.
   ملاحظة: إضافة يضبط معدل الرافعة للضغط ضخ (عالية، منخفضة، أو جرعة 0) استنادا إلى خريطة الكشف عن لضغوط حافظت ضمن نطاق فيزيولوجي طبيعي.

وتنتقل تغيرات في ضغط الأوعية الدموية من خلال السوائل تملأ القسطرة (الشكل 1) وتحويلها إلى إشارات كهربائية ممثلة في الدورة الدموية الطول الموجي (أرقام 2 و 3). دون الوصول الى الاوعية الدموية، لا يمكن أن تكون هذه التدابير. في الوقت الحقيقي يتدفقون من الطول الموجي يسمح للكشف وتحليل التغيرات على فوز للفوز على أساس (الشكل 2). ضغط المقياس الزمني من الطول الموجي يسمح لقياس التغيرات التي تحدث على مدى فترة أطول (دقائق إلى أيام) (الشكل 3، 4 العلوي الطول الموجي) التي يمكن أن تكون مرتبطة مع التغيرات في معدلات الرافعة للضغط ضخ (الشكل 3، وانخفاض 4 الطول الموجي).

الشكل 1. قسطرة تصميم: تفاصيل مكونات الشرياني والوريدي القسطرة PU والبولي يوريثين،. PE، وبوليالإثيلين (طول القطعة) يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2. في الوقت الحقيقي الطول الموجي MAP من 4 القوارض النموذجية 7 أيام بعد القسطرة على مدى 7 ثانية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3. مضغوطة وقت الطول الموجي MAP من 4 القوارض النموذجية (العلوي 4 الطول الموجي) 7 أيام بعد القسطرة الإفراط في 1 ساعة. وعندما بلغ متوسط ​​MAP (أقل 4 الطول الموجي)، ويستخدم تلك القيمة إلى الزناد اف عالية (<90 مم زئبق) ، وانخفاض (<100 مم زئبق) أو إيقاف (> 110) استجابة التدفق من مضخة التسريب. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

التحقيق النهج العلاجية إلى نموذج السريري للمرض يستوجب القدرة على أداء بدقة مراقبة الدورة الدموية، مما يتطلب الوصول الى الاوعية الدموية. في نموذجنا للتسمم، ويوفر قسطرة الشرايين مراقبة ضغط النظامية والقسطرة الوريدية يسمح لتطبيق العلاج السريري القياسية. العلاج القياسي للإنتان ويشمل التسريب من المضادات الحيوية لعلاج العدوى البكتيرية وضخ السوائل وقابضات الأوعية للحفاظ على ضغط الدم ضمن المدى المطلوب. وتستخدم على حد سواء القسطرة لأخذ عينات الدم. في هذا التصميم، وتطبيق ضخ برمجة مضخات مع اثار التلقائي للمعدل ضخ الرافعة للضغط على أساس الوقت الحقيقي يعني الضغوط الشريانية هو مدى تقدم إعداد سريرية الذي يتطلب المعايرة اليدوية من قبل الطاقم الطبي وإعداد ما قبل السريرية يجعل استخدام هذه الطريقة علاج ممكن لدراسة أعداد كبيرة من الحيوانات.

الخطوة الأكثر أهمية في هذا الإجراء هو تصميم ووضع القسطرة. المواد يجب أن تكون لينة في الطرف حتى لا يخترق جدار الوعاء الدموي دون العقص بسهولة جدا. جسم القسطرة يجب أن يكون أكثر صلابة (من طرف) لتكون قادرة على المضي قدما في الإناء بما فيه الكفاية وتأمينها في مكانها. الشكل 1 يدل على 3 أقطار الأنابيب التي ترتبط لقسطرة الشرايين و2 أنابيب قطرها مختلفة مرتبطة لالقسطرة الوريدية. وتراجع هذه المكونات داخل بعضها البعض للحد من قطر قسطرة في طرف ويتم لصقها معا مع المراسي واضاف لضمان وضع القسطرة في السفينة أو القلب الحفاظ عليها.

مرة واحدة تعافى ومتصلا قطب وحبل، يجب أن يظهر MAP وCVP الطول الموجي مماثل لبيانات ممثلة في الشكل 2. للحفاظ على الشرايين قسطرة patencذ أثناء الرصد، ويجب أن يتم تنفيذ أي ساعة دافق الهيبارين المالحة (0.05 مل). يحافظ التسريب المستمر القسطرة الوريدية المباح. خلال خط اتصال ودافق، يجب إيلاء اهتمام وثيق لضمان عدم وجود فقاعات الهواء في السطر. فقاعة الهواء من ≥0.1ml يمكن أن يؤدي إلى انسداد في الرئة والدماغ أو غيرها من الأجهزة. وتسجل الطول الموجي الدورة الدموية وتحليلها على مدار الدراسة. عندما ضغط الوقت في المحور س، ويبين الشكل 3 تغييرات في خريطة وCVP على مدى 1 ساعة فضلا عن التغيرات في معدل وتأثير الرافعة للضغط الحقن في الوريد.

الإجراء له عدة أوجه القصور المحتملة. في دراساتنا، تبقى القسطرة براءات الاختراع لمدة تصل إلى 11 يوما. ومن غير المعروف متى القسطرة ستبقى براءات الاختراع إلى ما بعد هذه الفترة. لتتناسب مع القسطرة كما وصفها، هناك حد أدنى لحجم الأوعية الدموية، والذي يرتبط تقريبا مع وزن القوارض، الأمر الذي يتطلب الحيوانات المسجلين في هذه الدراسة لتكون أكبر من200 غرام. فإن استخدام قطره قسطرة أصغر يؤدي إلى زيادة المقاومة لتدفق الحد المباح. تحقيق التدابير الضغط الوريدي المركزي يتطلب دقة وضع القسطرة في الأذين كافية لحساب لحجم ونمو خلال فترة الدراسة ويمكن أن يشكل تحديا.

مرة واحدة يتقن، الشرايين والقسطرة الوعائية يمكن أن توفر الأساس لمجموعة واسعة من نماذج القوارض التي تتطلب مراقبة الدورة الدموية، اخذ عينات من الدم، وضخ السوائل أو العلاجات مع تقليل أي ألم وضيق خلال الأجهزة أو التعامل مع مرة واحدة استردادها. في الواقع، بالتزامن مع نشر السابقة JOVE ¹⁰ القسطرة واصفا من الوريد الفخذي، وقد أجرينا بنجاح هذا النموذج مع 3 القسطرة مزروع.

The authors have no potential conflicts of interest.

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.