Method Article
Here, we present a protocol to more safely and efficiently administer anesthetic gas to mice using a digital, low flow anesthesia system utilizing a syringe-driven direct injection vaporizer.
A traditional vaporizer depends on flowing gas and atmospheric pressure for passive anesthetic vaporization. Newly developed direct injection vaporizers utilize a syringe pump to directly administer volatile anesthetics into a gas stream. Unlike a traditional vaporizer, it can be used at very low flow rates, making it ideal for use on mice and rats.
The equipment's capability to use low flow rates could result in a substantial cost savings due to the reduced need for anesthetic agents, compressed gas, and charcoal scavenging filters1. A lower flow rate means less waste of anesthetic gas and likely reduces the risk of anesthetic exposure to laboratory personnel. Thus, the high levels of precision and safety associated with direct injection vaporizers, along with a reduced need for anesthetic agents, compressed gas, and charcoal filters are beneficial for research requiring small animal anesthesia.
The goal of this protocol is to demonstrate the use of a syringe-driven direct injection vaporizer as part of a digital, low-flow anesthesia system. The direct injection vaporizer is capable of accurately delivering anesthesia at very low flow rates compared to a traditional vaporizer, making it a promising alternative for controlled gas anesthetic delivery to rodents.
هناك العديد من المبخر الدقة المتاحة للاستخدام البيطري التي تعمل بين معدلات تدفق 0.5-10 لتر / دقيقة 2. هذه معدلات التدفق ليست مثالية للقوارض، ومجموعة مرتفع مقارنة مع حجم دقيقة التنفسي صغر. لا ينصح معدلات تدفق عالية في ممارسة الطب البيطري بسبب ترقيتهم من انخفاض حرارة الجسم وجفاف 3،4 الجهاز التنفسي. وعلاوة على ذلك، فإن العديد من الكتيبات البيطرية المصنعة المرذاذ المشتركة يحذرون من أن معدلات تدفق عالية قد يسبب زيادة في حدوث تقلبات احداهما. وقد تبين أيضا أن العديد من المبخر القياسية تصبح غير دقيقة أقل من معدلات التدفق من 500 مل / دقيقة، ويعتبر هذا المعدل على أنه معدل تدفق الحد الأدنى في مجال الطب البيطري 5-7.
يمكن الحفاظ على حيوان على حلبة T-قطعة أو تعديل الدوائر باين باستخدام معدل تدفق منخفضة تصل إلى حجم 1،5-2،2 مرات الحيوان دقيقة 8-10. وتعتبر هذه معدلات تدفق sufficienر لمنع إعادة التنفس من الغازات منتهية الصلاحية ومنع زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الدم 8. باستخدام هذه التوصية معدل التدفق، ويمكن الحفاظ على الماوس 30 ز بمعدل تدفق منخفضة تصل إلى 52 مل / دقيقة، ما يقرب من عشر مرات أقل من المقبول 500 مل / دقيقة الحد الأدنى من المرذاذ التقليدي.
في حين المرذاذ التقليدي يعتمد على تدفق الغاز وضغط الغلاف الجوي للتبخير مخدر السلبي، المرذاذ الحقن المباشر يقيس اجمالي تدفق الغاز الطازجة ويحقن البخار مباشرة في مجرى الغاز 2. بعض التبخير الحقن المباشر الاستفادة من ضخ حقنة لإدارة مخدر في مجرى الغاز. الضوابط المحوسبة تسمح هذه الأنظمة لضبط سرعة ضخ حقنة تلقائيا لحقن حجم العامل السائل المطلوبة للوصول إلى التركيز المطلوب من التخدير. هي حقنة مدفوعة المبخر المتاحة والمعتمدة للاستخدام السريري والأطفال، وتعتبر العديد من تكوينات مماثلة لجمالي أجهزة المحافظة في الممارسة السريرية 11-16. بعد وقت قصير من موافقتهم، تم تكييف أجهزة يحافظ على مخدر مع المبخر ضخ حقنة للاستخدام في الدراسات الحيوانية 8،17،18. على عكس المرذاذ التقليدي، ونظام الحقن المباشر باستخدام مضخة الحقنة لا يقتصر بمعدل تدفق الحد الأدنى من أجل الحفاظ على دقة. لهذا السبب، وهذه التكنولوجيا هي مثالية للاستخدام في التخدير القوارض وغيرها من الحالات ضرورية معدلات تدفق منخفضة. فوائد وتحقيق وفورات في التكاليف المحتملة المرتبطة مع هذا التصميم المرذاذ ألهمت تطوير نظم التخدير جديدة مصممة خصيصا للقوارض 1،19،20. يتضمن هذا النظام الجديد أيضا المدمج في مضخة الهواء، مما يتيح للمستخدم لإدارة التخدير دون الحاجة إلى مصدر للغاز مضغوط. وكفائدة إضافية، هذا النظام هو للاستخدام مع كل من الأيزوفلورين وسيفوفلوران معايرة مسبقا. مع إدخال هذه التكنولوجيا المرذاذ في مجال الحيوانات المختبرية، طر من الممكن الآن لتخدير الحيوانات المختبرية صغيرة في معدلات تدفق أقرب إلى المستويات الموصى بها من دون الحاجة إلى الغاز المضغوط.
تم الانتهاء من جميع الدراسات وفقا للمبادئ التوجيهية التنظيمية والمؤسسية. تم تقييم جوانب الحيوان من هذه الدراسة من قبل برنامج استخدام الحيوان مؤسسة العلمي كينت، التي وافقت عليها لجنة رعاية واستخدام بوردو الحيوان (PACUC)، وتنفيذ وفقا لدليل لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية 22.
ملاحظة: تم تجهيز نظام التخدير الرقمية منخفضة التدفق المستخدمة في هذا البروتوكول مع نبض مقياس التأكسج متكامل.
1. إعداد نظام التخدير منخفض التدفق مع نبض مقياس التأكسج المتكاملة
2. تكوين إعدادات
3. تبدأ تسليم تخدير
4. بدء مراقبة الفسيولوجي
5. إزالة الحيوان
الحيوانات
تم تخدير وصيانتها مع 1،3-1،5٪ الأيزوفلورين في حين تم رصد معدل ضربات القلب، وتشبع الأكسجين، ومعدل التنفس، 3 الكبار C57 / BL6NTac إناث الفئران (وزن 15 + 1 غرام تاكونيك، سن 6-7 أسابيع). وكانت جميع الفئران الفئران خالية من مسببات الأمراض على النحو الذي يحدده اختبار بائع الروتيني قبل وصوله إلى المرفق. كانت هذه الحيوانات في حبس microisolation وقدمت حرية الوصول إلى طعام القوارض القياسية والمياه زجاجة يضم مجموعة.
استخدام الأيزوفلورين
نظام التخدير انخفاض تدفق يقيس كمية من مخدر وكيل المتبقية في حقنة أثناء الاستخدام. ، كما تم قياسها من قبل النظام التخدير، لوحظ حجم في المحقنة كما تم نقل الحيوان إلى مخروط الأنف، ومرة أخرى في نهاية فترة الصيانة. الحجم النهائي ثكما تطرح من حجم الأولي لقياس كمية من مخدر المستهلكة خلال فترة الصيانة (الشكل 1).
معلمات الفسيولوجية
تم رصد معدل ضربات القلب، مكتب التخطيط الاستراتيجي 2، ومعدل التنفس أثناء الصيانة عبر نبض قياس التأكسج (الشكلان 2-4). كان الحفاظ على درجة حرارة الجسم 37.5 درجة مئوية عن طريق وحة ظاهرة الاحتباس الأشعة تحت الحمراء. واستمر كل فأر بنجاح في معدلات تدفق منخفضة من 100 مل / دقيقة من هواء الغرفة تحت الطائرة من التخدير الجراحي لمدة 60 دقيقة، على النحو الذي يحدده عدم وجود رد فعل الانسحاب من قرصة بين الأصابع. لم الماوس لا مستيقظا أو الرد على القرصات بين الأصابع تطبيقها بشكل متقطع خلال فترة الصيانة. وظلت معدلات القلب للحيوانات (الشكل 2)، الأكسجين في الدم (الشكل 3)، ومعدل التنفس (الشكل 4) تعصب مستقرة ively طوال فترة الدراسة. بسبب الحيوانية وجهاز استشعار لتحديد المواقع، وكانت إشارة معدل التنفس من الفأرة (1) والفأر 3 متقطعة وانقطع القياس. عندما تم تعديل وضع الحيوان، تحسن الإشارة وكان معدل التنفس يقاس مقارنة مع الآخرين في نقاط زمنية مماثلة. استخدام نظام التخدير الرقمية منخفضة التدفق في المتوسط 0.63 مل من الأيزوفلورين خلال دقيقة 60 من فترة الصيانة (الشكل 1).
الشكل 1:.. الاستخدام الأيزوفلورين كمية الأيزوفلورين المستخدمة في مل لمدة ثلاثة الفئران مختلفة أكثر من 1 ساعة من الصيانة التخدير باستخدام نظام التخدير منخفضة التدفق الرقمي الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
س: المحافظة على together.within الصفحات = "1">
الشكل 2:.. معدل ضربات القلب ومعدل ضربات القلب من ثلاثة الفئران في نبضة في الدقيقة (بي بي إم) 5-60 دقيقة بعد الاستقراء مخدر الأولي مع نظام التخدير منخفضة التدفق الرقمي الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل (3):.. تشبع الأكسجين مستويات الأكسجين في الدم التشبع (٪) من ثلاثة الفئران 5-60 دقيقة بعد الاستقراء مخدر الأولي مع نظام التخدير منخفضة التدفق الرقمي الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
ه = "1">
الرقم 4: التنفس Rate هي معدل التنفس من ثلاثة الفئران في نفسا في الدقيقة (بي بي إم) 5-60 دقيقة بعد الاستقراء مخدر الأولي مع نظام التخدير منخفضة التدفق الرقمي الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
نظام التخدير منخفضة التدفق الرقمي يسمح للمستخدم لتخدير فعال الفئران في معدلات تدفق منخفضة للغاية من دون استخدام أي غاز مضغوط. هذا يختلف كثيرا عن المبخر السلبي القياسية، ومعظمها يحتاج إلى مصدر الغاز المضغوط في معدلات تدفق الحد الأدنى من حوالي 500 مل / دقيقة. المبخر القياسية تستخدم الأوجه التي تفتقر إلى الدقة بين التدرج، وأنها يجب أن تكون خدمتها سنويا للحفاظ على دقة. ويمكن لحقنة يحركها نظام مخدر توفر تركيز معين من مخدر بمعدل تدفق مجموعة لحساب سرعة اللازمة بالضبط من ضخ حقنة. المعايرة الروتينية ليست ضرورية، مما أدى إلى وفورات إضافية التكلفة والوقت.
معدل تدفق الحد الأدنى الموصى به للحفاظ على حيوان على حلبة عدم إعادة التنفس، هو 1،5-2،2 مرات حجم دقيقة الحيوان. تجاوز معدل التدفق من 100 مل / دقيقة المستخدمة في هذه الدراسة هذا الحد الأدنى لتقديم مخدر يكفي لهذه الحيوانات. وsettin معدل التدفقع بالغة الأهمية بالنسبة لهذه التقنية تسليم التخدير، كما يرتبط معدل التدفق مباشرة لكمية من الأيزوفلورين استخدامها لفترة زمنية معينة. عندما تستخدم في معدلات تدفق منخفضة، ويمكن لهذا الأسلوب يقلل كثيرا من كمية الأيزوفلورين المطلوبة أثناء الاستخدام، في حين لا يزال تخدير الحيوان بشكل فعال 1،19-21.
تكاليف المعدات الجديدة بين التبخير التقليدية وانخفاض تدفق المبخر الرقمية قابلة للمقارنة. ومع ذلك، فإن نظام التخدير منخفضة التدفق الرقمي لديه القدرة على تقديم أي الأيزوفلورين أو سيفوفلوران. هذا يلغي الحاجة إلى الأيزوفلورين المعينة والمبخر الدقة سيفوفلوران، وخفض تكاليف المعدات الأولية للمجموعات باستخدام كل من وكلاء مخدر. وقد اقترح المقارنات التي نشرت مؤخرا بين التقنيات المرذاذ وفورات في التكاليف مع مرور الوقت عند استخدام منخفضة التدفق المرذاذ الرقمية 1،19،20. نتائج هذه المقارنات يمكن أن تستخدم لتقريب وفورات في التكاليف المحتملة على مدار السنة. مثلsuming إعدادات الاستخدام النموذجي أجريت في 2 زيادات ساعة، 5 أيام في الأسبوع لمدة 52 أسبوعا، فإن الأيزوفلورين المرذاذ التقليدية تستهلك 3.8 لتر من الأيزوفلورين، أو اثني عشر 250 مل الزجاجات. ومن شأن المرذاذ الرقمية منخفضة التدفق المستخدمة في نفس التردد تستهلك فقط 0.32 L، أو اثنين 250 مل الزجاجات. كما خفضت استهلاك الفحم العلبة. على افتراض أن كل اسطوانة تحمل 50 غرام من غاز النفايات بكسح، سوف المرذاذ التقليدي ملء ما يقرب من 21 اسطوانات الفحم على مدار السنة. وبالمقارنة، فإن انخفاض تدفق المرذاذ الرقمية تتطلب 6 أو أقل. ومن شأن المرذاذ التقليدية تتطلب ما يقرب من 5 اسطوانات غاز كبيرة سنويا، تبلغ سعة كل من 9500 لام مضخة الهواء الداخلية، المتوفرة في بعض نماذج من المبخر منخفضة التدفق الرقمية، ويزيل الحاجة إلى الغاز المضغوط. إذا كان الغاز المضغوط لاستخدامها، فإن النظام استخدام اسطوانة 1 فقط في السنة 1.
هذه التقنية يمكن تعديلها على أساس الحاجة. انخفاض تدفق vaporiz الرقميةالمتطلبات البيئية تسمح للمستخدم لضبط عمق مخدر بسرعة وبدقة. إذا يجب زيادة عمق مخدر أو انخفض، يمكن للمستخدم أن تزيد من تركيز مخدر في 0.1٪ زيادات باستخدام الاتصال الهاتفي على رأس النظام. ويمكن أيضا أن يتم ضبط معدل تدفق حسب الحاجة في جميع أنحاء الداخلي. هذا البروتوكول يستخدم حقنة 2 مل، على الرغم من أحجام حقنة أكبر متاحة للإجراءات أطول. مضخة الهواء الداخلية تقدم للمستخدمين الخيار لتخدير الحيوانات دون الحاجة إلى مصدر للغاز مضغوط. للحصول على إجراءات تتطلب غاز مضغوط أو بالأكسجين والمستخدم لديه خيار لربط مصدر الغاز إلى نظام التدفق المنخفض بدلا من استخدام الهواء المحيط. يمكن للمستخدم مواصلة تقديم مصدر الهواء مختارة في جميع أنحاء الداخلي، أو يمكن التبديل بين المضخة الداخلية ومصدر الغاز المضغوط حسب الحاجة. على سبيل المثال، يمكن للمستخدم تحديد نظام لتقديم هواء الغرفة عن طريق مضخة الداخلية خلال الاستقراء والصيانة، ولكن تقديم أوكسي التكميليجنرال خلال الانتعاش.
على الرغم من أن هناك العديد من المزايا لاستخدام المرذاذ الرقمية منخفضة التدفق، وهناك قيود كذلك. لأنه لم يتم تضمين صمام تدفق، تدفق الغرفة مع الهواء النقي يدويا قبل الافتتاح هو السبيل الوحيد لتطهير غرفة الاستقراء. تم تصميم هذا النظام للعمل في معدلات تدفق منخفضة فقط ولا يتم تسليم التخدير فوق معدلات تدفق 800 مل / دقيقة، حيث التبخير التقليدية يمكن استخدامها مع معدلات تدفق تصل إلى 10 لتر / دقيقة. ولهذا نظام معين لا يصلح إلا لأنواع الحيوانات الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك، فإن النظام يحمل أقل عامل مخدر مقارنة مع المرذاذ التقليدي. قد تكون هناك حالات حيث يجب ملء الحقنة أثناء إجراء. ومع ذلك، والتأخير خلال إعادة تعبئة يمكن الحد من قبل ملء حقنة الثانية في مكان قريب لتحل محل حقنة فارغة. تتوفر لتقليل الحاجة إلى إعادة ملء المحاقن منتصف إجراء أحجام حقنة تصل إلى 10 مل. وأخيرا، على عكس المرذاذ التقليدية، والمنخفض فلوريدايتطلب المرذاذ الرقمية آه الكهرباء. تتوفر للاستخدام في حالات البطاريات حيث الطاقة الكهربائية غير متوفرة أو في حالة انقطاع التيار الكهربائي.
وقد أظهرت دراسات سابقة أن الأنظمة الرقمية منخفضة التدفق تستهلك أقل الأيزوفلورين والغاز الناقل، وقنابل الفحم مقارنة مع نظام التخدير التقليدية 1،19،20. انخفاض غاز مخدر بكسح أيضا يمكن تحديد الحد من غاز مخدر النفايات، على الرغم من حاجة لمزيد من العمل في هذه المجالات. الأشعة تحت الحمراء الطيفي الغاز يمكن استخدامها لمراقبة إنتاج الأيزوفلورين النفايات، وشارات الجرعات يمكن استخدامها لقياس التعرض الأيزوفلورين إلى العاملين في المختبرات في المقارنات في المستقبل.
وباختصار، فإن هذه التقنية للتسليم مخدر تكون مفيدة لمجموعة أداء القوارض التخدير نتيجة لتحسين سلامة وفعالية، ودقة أكثر من النظم التقليدية.
وقد أيد هذا المشروع بالمعدات والتمويل من قبل شركة كينت العلمي، وجمعية القلب الأميركية إلى CJ Goergen (SDG18220010)، وجامعة بوردو. الكتاب كريستا Bigiarelli وايرينا Toore والعاملين في شركة العلم كينت التي تنتج المعدات المستخدمة في هذه المقالة. برعاية المنشور الوصول المفتوح من هذه المادة من قبل شركة كينت العلمي.
The authors have no acknowledgements.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Anesthetic Equipment | |||
SomnoSuite Low-Flow Digital Anesthesia System | Kent Scientific Corporation | SOMNO | Includes anti-spill, anti-vapor bottle top adapter; Y adapter tubing; charcoal scavenging filter |
MouseSTAT Pulse Oximeter & Heart Rate Monitor | Kent Scientific Corporation | SS-MSTAT-Module | Integrated into SomnoSuite |
MouseSTAT Mouse Paw Sensor | Kent Scientific Corporation | MSTAT-MSE | |
2 ml Glass Syringe | Kent Scientific Corporation | SOMNO-2ML | |
Low-Cost Induction Chamber, 0.5 L | Kent Scientific Corporation | SOMNO-0705 | |
Low Profile Facemask, x-small | Kent Scientific Corporation | SOMNO-0304 | |
Animal Warming | |||
PhysioSuite Physiological Monitoring System with RightTemp Homeothermic Warming | Kent Scientific Corporation | PS-RT | Includes infrared warming pad, rectal probe, and pad temperature probe |
Anesthetic Agents and Medications | |||
Isoflurane (250 ml bottle) | Piramal Healthcare | ||
Puralube Opthalmic Ointment | Perrigo |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved