Die Anwendung der ferngesteuerten hochauflösenden Kapselendoskopie bei der Untersuchung der Blase bei Hunden

Zusammenfassung

Hier stellen wir ein Protokoll zur Untersuchung der Blase des Hundes mit einem hochauflösenden Kapselendoskop vor, das chirurgisch implantiert und manövriert wird, um Bilder der Blasenwand und der Dynamik des Wasserlassens aufzunehmen. Das Verfahren bietet Erkenntnisse für die Entwicklung präziser urodynamischer Studien.

Zusammenfassung

In dieser Studie wurden die Machbarkeit und mögliche Anwendungen der Kapselendoskopie für die Blasenuntersuchung anhand eines Hundemodells untersucht. Drei erwachsene männliche Beagle-Hunde erhielten eine chirurgische Implantation von Kapselzystoskopen und wurden in drei Gruppen eingeteilt, wobei jede Gruppe einen Beagle hatte: Gruppe A (Beagle A) verharrte 8 Stunden lang in einer festen Rückenlage, Gruppe B (Beagle B) bewegte sich 8 Stunden lang frei und Gruppe C (Beagle C) hatte jeweils 20 Minuten lang manuell angepasste Positionen (Bauchliegen, Rückenliegen, Kniebeugen). Die implantierten Kapselendoskope funktionierten bei allen Hunden erfolgreich. Gruppe A nahm hauptsächlich Bilder der Blasenbasis auf (6 h 27 min). Gruppe B nahm Bilder des Blasenhalses und der Blasenbasis auf (7 h 12 min), einschließlich dynamischer Visualisierung des Blasenhalses, der Fossa prostata und des äußeren Harnröhrenschließmuskels während des natürlichen Wasserlassens. Gruppe C ergab Bilder des Blasenhalses, der Basis und der Spitze (56 min). Die Ergebnisse dieser Studie zeigen die Fähigkeit der Kapselendoskopie, dynamische, qualitativ hochwertige Bilder der Blasenwand des Hundes zu liefern, und deuten auf ihr Potenzial für die Entwicklung genauer und urodynamischer Bewertungen hin.

Einleitung

Die transurethrale Zystoskopie, ein gängiges diagnostisches Instrument in der urologischen Chirurgie, wird klinisch nicht nur als zuverlässige Methode zur Diagnose von Blasenkrebs, sondern auch als wichtiges Mittel zur Behandlung und postoperativen Nachsorge eingesetzt¹. Die traditionelle zystoskopische Untersuchung, ob starr oder flexibel, verursacht jedoch häufig Beschwerden bei den Patienten und kann zu Komplikationen wie Harnröhrenschäden und retrograden Infektionen führen². Darüber hinaus führen traditionelle urodynamische Tests, die die normale physiologische Aktivität der Harnwege und die mentalen und psychologischen Aktivitäten der Patienten stören, unweigerlich zu gewissen Fehlern in den Ergebnissen ^3,4,5. Daher stellt die Entwicklung eines miniaturisierten, komfortablen, blinden Winkels freien und genaueren Diagnoseverfahrens eine zukünftige Richtung für die Weiterentwicklung der Zystoskopie dar.

Die Kapselendoskopie, auch als drahtlose Endoskopie bekannt, wird in großem Umfang bei Magen-Darm-Untersuchungen eingesetzt und bietet Vorteile wie Bequemlichkeit, Schmerzfreiheit, Abwesenheit von Kreuzinfektionen und keine Unterbrechung der normalen Patientenaktivitäten. Die schmerzlose Erfassung umfassender bildgebender Daten des Gastrointestinaltrakts mittels Kapselendoskopie ist zu einer Standardmethode geworden ^6,7,8. Da es sich bei der Blase um ein Hohlorgan handelt, das über die Harnröhre mit der äußeren Umgebung verbunden ist, kann eine Kapsel geeigneter Größe über die Harnröhre in die Blase eingeführt werden.

Darauf aufbauend schlagen wir das Konzept eines Kapselzystoskops vor und erforschen seine Vorteile und potenziellen Anwendungen als neuartiges Diagnosewerkzeug durch Tierversuche, wodurch neue Erkenntnisse für die zukünftige Entwicklung der Kapselendoskopie-Technologie gewonnen werden. In diesem Zusammenhang stellen wir die Hypothese auf, dass das Kapselzystoskop klare intravesikale Bilder erhalten und dynamische Veränderungen verschiedener Strukturen während des physiologischen Wasserlassens erfassen kann, was Erkenntnisse für die Entwicklung genauerer urodynamischer Tests liefert. Dies könnte in Zukunft möglicherweise die Beschwerden der Patienten minimieren und die Indikationen für zystoskopische Untersuchungen erweitern.

Protokoll

Diese Forschung wurde von der medizinischen Ethikkommission des angeschlossenen Kunshan-Krankenhauses der Jiangsu-Universität genehmigt, die sich strikt an die Richtlinien für die Ethik und das Wohlergehen von Versuchstieren hält. Die Nummer des ethischen Genehmigungsdokuments lautet 2021-06-008-K01.

1. Themen

1. Verwenden Sie für die Studie drei gesunde erwachsene männliche Beagles. Teilen Sie sie nach dem Zufallsprinzip in die Gruppen A, B und C ein, mit einem Hund pro Gruppe.
2. Einschlusskriterien: Einschluss von Tieren, die 24 Monate alt sind, etwa 12 kg wiegen und frei von Herz-Kreislauf-, Nieren- und anderen chronischen Erkrankungen sind.
3. Ausschlusskriterien: Ausschluss von Tieren, die innerhalb einer Woche vor dem Versuch einer medikamentösen Behandlung unterzogen wurden.

2. Experimentelle Materialien

1. Führen Sie Blasenuntersuchungen mit einem Kapselendoskopiesystem durch, das eine hochauflösende intelligente Kapsel, einen Bildrekorder und eine Workstation umfasst. Das Kapselendoskop misst ca. 11 mm × 25 mm, nimmt Bilder mit 2 Bildern pro Sekunde (FPS) auf, arbeitet 8-10 Stunden lang und kann etwa 60.000 Bilder übertragen.

3. Versuchsplanung

1. Präoperative Vorbereitung
   1. Fasten Sie den Beagle-Hund für 8 Stunden und halten Sie Wasser für 2 Stunden zurück, bevor Sie operieren.
   2. Ampicillin (22 mg/kg) 30 min vor der Operation subkutan als prophylaktisches Antibiotikum verabreichen.
   3. Entfernen Sie Haare von der medialen Seite der linken Vordergliedmaße und des Unterbauchs mit einer Haarschneidemaschine. Reinigen Sie die Operationsstelle mit steriler Kochsalzlösung und trocknen Sie sie mit steriler Gaze. Desinfizieren Sie die Operationsstelle mit Povidon-Jod.
   4. Legen Sie einen intravenösen 20-G-Katheter in die Kopfvene der linken Vordergliedmaße. Befestigen Sie den Beagle-Hund auf dem Operationstisch.
2. Anästhesie
   1. Überwachen Sie die Vitalfunktionen. Verabreichen Sie Dexmedetomidinhydrochlorid (0,005 ml/kg) intravenös zur Sedierung, gefolgt von Propofol (1,0 ml/kg) zur Einleitung der Anästhesie.
   2. Führen Sie einen 8 mm Endotrachealtubus mit einem Laryngoskop in die Luftröhre ein. Bestätigen Sie die korrekte Platzierung durch Auskultation und sichern Sie das Röhrchen mit Klebeband.
   3. Schließen Sie den Beagle-Hund an ein veterinärmedizinisches Anästhesiegerät an und halten Sie die Narkose mit 1,5 % bis 3 % Isofluran in Sauerstoff durch Inhalation aufrecht.
3. Implantation eines Kapselendoskops
   1. Bringen Sie den Beagle-Hund in Rückenlage und positionieren Sie den Bildrekorder in der Nähe.
   2. Desinfizieren Sie den Unterbauch dreimal mit Povidon-Jod und legen Sie sterile OP-Tücher an.
   3. Mache einen 10 cm langen Schnitt neben dem Penis mit einem #3 Skalpellgriff und einer #10 Klinge. Schnitte die Haut und das Unterhautgewebe und steile die Bauchmuskeln stumpf. Heben und ziehen Sie das Peritoneum mit zwei Hämostaten zurück.
   4. Lokalisieren Sie die Blase und fassen Sie sie vorsichtig mit einer atraumatischen Pinzette. Heben Sie die Blase an und sichern Sie sie, um Schäden zu vermeiden.
   5. Machen Sie einen 1 cm großen Schnitt an der Blase.
   6. Entfernen Sie das Kapselendoskop. Schließen Sie den Bildrekorder über das dedizierte USB-Kabel (Universal Serial Bus) an die Workstation an und halten Sie dann die Ein-/Aus-Taste am Bildrekorder 3 Sekunden lang gedrückt, um ihn einzuschalten.
   7. Doppelklicken Sie auf das OMOM Ove-Symbol auf dem Workstation-Desktop. Geben Sie den Benutzernamen und das Kennwort ein, um sich bei der Workstation-Software anzumelden. Klicken Sie auf Patient hinzufügen , geben Sie die Informationen für den Beagle ein und klicken Sie dann auf Speichern.
   8. Geben Sie im Abschnitt "Patienteninformationen " der Workstation-Software die Seriennummer des Kapselendoskops und die Kanalnummer ein, um die Kapsel zu aktivieren. Klicken Sie auf Weiter und dann auf Neuen Fall erstellen. Wenn Sie aufgefordert werden, das Gerät zu formatieren, wählen Sie Ja aus.
   9. Überprüfen Sie, ob das Kapselendoskop ordnungsgemäß funktioniert. Klicken Sie auf Echtzeitansicht , um die Bilder des Kapselendoskops anzuzeigen.
      HINWEIS: Im Normalbetrieb sollten die ACE-Kontrollleuchte am Bildrekorder und die LED an der Kapsel synchron blinken.
   10. Desinfizieren Sie das Kapselendoskop mit Povidon-Jod und legen Sie es in die Blase.
   11. Verschließen Sie den Blasenschnitt mit einer durchgehenden 4-0 resorbierbaren Naht. Verschließen Sie die Bauchwandschichten, dann verschließen Sie die Haut mit einer 2-0 Seidennaht. Bringen Sie den Beagle-Hund nach der Operation in einen Käfig. Halten Sie den Bildrekorder während des Transfers in einem Abstand von 1 m zum Beagle-Hund, um eine Trennung vom Kapselendoskop zu vermeiden.
4. Bilderfassung
   1. Befestigen Sie den Bildrekorder an der Oberseite des Käfigs und sorgen Sie für seine Sicherheit.
   2. Klicken Sie auf der Workstation auf die Schaltfläche Einstellungen und wählen Sie dann Image Recorder neu starten , um den Image Recorder wieder zu aktivieren und den Betriebsstatus und die Verbindung des Kapselendoskops zu bestätigen.
   3. Sperren Sie Beagle A für 8 Stunden in einen kleinen Hundekäfig, um die Ruhe zu wahren. Lassen Sie den Beagle B 8 Stunden lang frei bewegen.
   4. Lassen Sie Beagle C mit sanfter körperlicher Unterstützung Bauch-, Rücken- und Kniebeugenpositionen einnehmen und beobachten Sie jede Position 20 Minuten lang, um den Komfort des Tieres zu gewährleisten und die Belastung zu minimieren.
   5. Überwachen und Aufzeichnen von Blasenbildern von Beagle C mit dem Bildrekorder. Klicken Sie auf Echtzeitansicht , um auf den Live-Video-Feed der Kapsel zuzugreifen, und klicken Sie dann auf die Schaltfläche Aufnahme starten , um die Bildaufnahme zu starten, und auf die Schaltfläche Aufzeichnung stoppen , um sie zu beenden. Nachdem genügend Daten erfasst wurden, drücken Sie manuell den Netzschalter am Bildrekorder, um ihn auszuschalten.
   6. Nach ca. 8 Stunden, wenn die Kontrollleuchte ACT an den Bildrekordern der Gruppen A und B 10 Minuten lang nicht mehr blinkt, beenden Sie die Untersuchung und schalten Sie die Aufnahmegeräte aus.
   7. Am Ende des 8-stündigen Versuchszeitraums für die Gruppen A und B, nach der Bildaufnahme für Gruppe C, werden die Hunde erneut nach den in Abschnitt 3.2 beschriebenen Verfahren anästhesiert.
   8. Entfernen Sie das Kapselendoskop chirurgisch durch eine Zystotomie aus der Blase. Die Blasen- und Bauchschnitte wie in Abschnitt 3.3 beschrieben schließen.
      Lassen Sie die Hunde sich in sauberen, ruhigen Käfigen mit weicher Einstreu erholen. Verabreichen Sie bei Bedarf eine antiinfektiöse und flüssige Therapie.
   9. Schließen Sie den Bildrekorder an die Workstation an. Schalten Sie den Bildrekorder ein und melden Sie sich bei der Workstation-Software an. Klicken Sie auf Case Review; Das System lädt dann automatisch die Bilddaten herunter. Speichern Sie die Bilddaten auf der Festplatte der Workstation, sobald der Download abgeschlossen ist.
   10. Analysieren Sie die erfassten Bilddaten.

Ergebnisse

In dieser Studie erhielt jeder Beagle (n = 3) ein Kapselendoskop, das chirurgisch in seine Blase implantiert wurde, und alle Tiere zeigten eine normale postoperative Genesung. Die Kapselendoskope funktionierten einwandfrei und blieben sicher in den Hunden, wie bildgebende Untersuchungen bestätigten (Abbildung 2). Ferngesteuert nahmen die Geräte klare Bilder aller anatomischen Regionen der Blase in verschiedenen Stadien auf, einschließlich der Kuppel, der ...

Diskussion

In den letzten Jahren wurden mit der Weiterentwicklung der endoskopischen Technologie sowohl starre als auch flexible Zystoskope in der klinischen Praxis weit verbreitet. Die konventionelle Anwendung der rigiden Zystoskopie ist oft umständlich, mit zahlreichen blinden Flecken und erheblichen Traumata. Die Patienten sind während des Eingriffs einer hohen psychischen Belastung ausgesetzt und können Beschwerden oder Schmerzen sowie physiologische Reaktionen wie erhöhte Herzfrequenz, erh...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
2-0 Silk suture	Ethicon Inc. (Beijing)	20193021851
20 G intravenous catheter	Shanghai Zhangdong Medical Technology Co., Ltd.	383012
4-0 absorbable suture	Ethicon Inc. (Beijing)	20193021851
8 mm endotracheal tube	Henan Yadu Industrial Co., Ltd.	Not applicable
Ampicillin	Chengdu Better Pharmaceutical Co., Ltd.	H19993625
Animal anesthesia machine	Nanjing Suprex Medical Equipment Co., Ltd.	Not applicable
Animal ECG monitor	Smiths Medical (US)	Not applicable
Animal laryngoscope	Shanghai Maiben Medical Technology Co., Ltd.	Not applicable
Beagle	School of Agriculture and Biology, Shanghai Jiao Tong University	Not applicable
Gauze Sponges	Gauze Sponges	13-761-52
Isoflurane	Abbott Laboratories (Shanghai)	H20059911
OMOM intelligent capsule endoscope	Chongqing Jinshan Science & Technology (Group) Co., Ltd.	NCG100
Povidone-iodine solution	Chengdu Yongan Pharmaceutical Co., Ltd.	H51022885
Propofol injection	Xi'an Libang Pharmaceutical Co., Ltd.	H19990281
Scalpel blade	Shanghai Pudong Golden Ring Medical Supplies Co., Ltd.	35Y1004
Sterile normal saline	Shijiazhuang No.4 Pharmaceutical Factory	H20066533
Surgical instruments	Johnson & Johnson Medical (Shanghai)	Not applicable
Dexmedetomidine hydrochloride	Jiangsu Hengrui Medicine Co., Ltd.	H20190407