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Method Article
Este protocolo describe la metodología quirúrgica para implantar un dispositivo de telemetría inalámbrico para animales grandes que permita la recopilación continua y a largo plazo de datos hemodinámicos, incluida la frecuencia cardíaca, la presión arterial, las presiones de la vena cava inferior y superior y el ritmo cardíaco.
Si bien el procedimiento de Fontan mejora drásticamente la esperanza de vida de los pacientes con ventrículo único, es bien sabido que la circulación resultante causa una carga significativa de enfermedad a largo plazo como consecuencia de presiones venosas centrales crónicamente elevadas y disminución del gasto cardíaco. Los modelos animales crónicos de Fontan son un activo valioso para estudiar los resultados fisiológicos tardíos asociados con esta operación y una herramienta necesaria en la evaluación de futuros dispositivos diseñados para aliviar el fracaso de Fontan. Sin embargo, los intentos anteriores de crear modelos de Fontan crónico se han visto obstaculizados por las bajas tasas de supervivencia. Además, la recopilación eficaz de datos hemodinámicos plantea un desafío significativo en los animales que se mueven libremente. Con este fin, el uso de sistemas de telemetría inalámbricos implantables proporciona una solución novedosa para la monitorización en tiempo real y a largo plazo de los datos cardiovasculares. Este protocolo describe la metodología para la implantación quirúrgica de un dispositivo de telemetría inalámbrico en un modelo ovino de supervivencia de Fontan, facilitando el registro continuo y continuo de varios parámetros hemodinámicos, incluyendo la frecuencia cardíaca, la presión arterial y las presiones localizadas en la vena cava inferior (IVC) y superior (VCS). Se implantaron dispositivos de telemetría con canulación de la arteria carótida y la vena yugular interna o de la arteria y la vena femoral, para la colocación de catéteres sensores de presión en la aorta ascendente y la VCS o la aorta abdominal y la VCI, respectivamente. El uso de los sistemas de telemetría inalámbricos permitió una estrecha monitorización postoperatoria después de una operación de Fontan de una sola etapa, lo que contribuyó a mejorar el bienestar y la supervivencia de los animales.
El desarrollo del procedimiento de Fontan en 1971 condujo a mejoras significativas en los resultados para los pacientes con ventrículo único1. El propósito de esta operación es separar el retorno venoso sistémico y pulmonar al corazón, aumentando así la oxigenación sistémica y aliviando la carga de volumen en el ventrículo sistémico. Desde su introducción, se han realizado numerosas modificaciones en el abordaje quirúrgico. En la actualidad, la derivación total del corazón derecho se logra con mayor frecuencia a través de la reconstrucción por etapas 2,3. Por lo general, la primera etapa se realiza durante la primera semana de vida4. A continuación, los pacientes se someten a una segunda etapa, que consiste en el procedimiento de Glenn o hemi-Fontan, para redirigir el flujo sanguíneo desde la vena cava superior (VCS) a la arteria pulmonar (AP)5. A esto le sigue el procedimiento de Fontan, que implica la creación de un conducto extracardíaco o túnel lateral entre la vena cava inferior (VCI) y la PA6. Avances quirúrgicos como los realizados a lo largo de la historia del procedimiento de Fontán no podrían haberse logrado sin el uso de modelos animales7.
Si bien el procedimiento de Fontan mejora drásticamente la esperanza de vida de los pacientes con ventrículo único, es bien sabido que la circulación resultante, que funciona sin una bomba subpulmonar, causa una carga significativa de enfermedad a largo plazo como consecuencia de presiones venosas centrales (CVP) crónicamente elevadas y disminución del gasto cardíaco 8,9,10,11,12 . Los modelos animales crónicos de Fontan son un activo valioso para el estudio de los resultados fisiológicos tardíos asociados con esta operación13. La recopilación activa de datos de parámetros cardiovasculares, como CVP, frecuencia cardíaca y otros signos vitales, para capturar los cambios hemodinámicos postoperatorios es esencial para una evaluación integral de la fisiopatología en desarrollo. Además, los modelos animales son una herramienta necesaria para probar la capacidad de nuevos dispositivos de asistencia ventricular diseñados para aliviar las deficiencias hemodinámicas de la circulación de Fontan in vivo 14,15,16,17,18,19.
Sin embargo, la recopilación eficaz de datos plantea un reto importante. Las técnicas invasivas basadas en catéteres están limitadas por su naturaleza transitoria, los riesgos asociados al procedimiento y la incapacidad de monitorear la condición del animal durante períodos prolongados. Por otra parte, los intentos previos de crear un modelo de Fontán de animales grandes se han visto obstaculizados por las bajas tasas de supervivencia, presumiblemente debido a la incapacidad de los corazones normales para adaptarse al establecimiento agudo de la circulación de Fontán 7,20. Con este fin, el uso de sistemas de telemetría inalámbricos proporciona una solución novedosa para la recopilación de datos cardiovasculares en tiempo real y a largo plazo en animales que se mueven libremente21,22. Estos dispositivos también pueden permitir un seguimiento postoperatorio estrecho, lo que podría conducir a una mejora del bienestar y la supervivencia de los animales.
En este trabajo se describe la metodología para la implantación y el uso exitoso de un sistema de telemetría inalámbrico23 en un modelo de ovino Fontan crónico. Esta técnica proporcionó un medio robusto y fiable para la recopilación continua de datos hemodinámicos, lo que permitió el estudio de las presiones venosas y otros parámetros fisiológicos clave. La implementación de esta tecnología en modelos preclínicos es fundamental para avanzar en nuestra comprensión de la fisiología de Fontan y el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas destinadas a mejorar los resultados a largo plazo de los pacientes con Fontan.
Este protocolo experimental fue aprobado por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales del Instituto de Investigación Abigail Wexner del Hospital Nacional de Niños (AR20-00121). Todos los procedimientos se adhirieron a las pautas descritas en la Guía para el uso y cuidado de animales de laboratorio de los Institutos Nacionales de Salud. Esta investigación siguió las directrices de Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments. Las ovejas Dorset, con un rango de peso de 23 a 38 kg y un rango de edad de 2 a 12 meses, se alojaron en un entorno específico libre de patógenos con libre acceso a alimentos y agua durante al menos 1 semana antes de la cirugía. Los equipos y reactivos utilizados en el estudio se enumeran en la Tabla de Materiales.
1. Preparación animal
2. Preparación del dispositivo de telemetría
3. Método 1: Canulación de arterias y venas femorales
4. Método 2: Canulación de la arteria carótida y de la vena yugular interna
5. Recuperación
Resultados quirúrgicos
Un total de 13 ovejas se sometieron a cirugía de Fontan en una sola etapa que implicó conexión cavopulmonar total con desprendimiento de la VCS y la VCI de la aurícula derecha, anastomosis directa de extremo a lado de la VCS a la AP y la colocación de un conducto extracardíaco entre la VCI y la AP. Las ovejas se sometieron a este procedimiento a una edad media de 13,3 ± 7,6 meses. De estas, 3 ovejas se sometieron a la implantación de un...
Hemos desarrollado dos métodos quirúrgicos para la implantación de un dispositivo de telemetría inalámbrico en un modelo ovino. El dispositivo se implantó con éxito en 5 ovejas para lograr un monitoreo y registro continuos y a largo plazo de varios parámetros cardiovasculares, incluida la frecuencia cardíaca, la presión arterial y las presiones venosas localizadas de la VCI abdominal y la VCS torácica. Todas las ovejas sobrevivieron a la cirugía para la implantación del disp...
Este proyecto fue financiado por Additional Ventures Cures Collaborative, Palo Alto, California.
Agradecemos al dedicado personal veterinario del Centro de Investigación Animal. También deseamos expresar nuestro agradecimiento a Mary Walker, DVM, MS, por su invaluable experiencia y atención vigilante durante todo el estudio.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.9% Sodium Chloride solution | Baxter Healthcare Corporation | Pharmacy | Intraoperative fluid resuscitation and wound rinse |
16 G intravenous catheter | BD | 382259 | For fluid and drug administration |
22 G intravascular catheter | BD | 381423 | For arterial blood pressure monitoring |
70% isopropyl alcohol | Aspen Vet | 11795782 | Topical cleaning solution |
ACT cartridge | Abbot Diagnostics | 03P86-25 | Activated clotting time |
Backhaus towel clamp | Medline | MDS1411111 | To affix sterile drape |
Banamine | Hospira Pharmaceuticals | Pharmacy | Postoperative pain control: concentration 50 mg/mL, dose 2.2 mg/kg |
Blood pressure cuff | Royal Philips | 9.89803E+11 | Non-invasive blood pressure monitoring |
Bupivacaine hydrochloride | Hospira Pharmaceuticals | Pharmacy | Local anesthetic: concentration 2.5 mg/mL, dose 2.5 mg/kg |
Buprenorphine | Hospira Pharmaceuticals | Pharmacy | Postoperative pain control: concentration 0.3 mg/mL, dose 0.03 mg/kg |
Castroviejo needle holder | Medline | MDS0750386 | Needle holder when suturing blood vessels |
Cautery cleaner pad | Cardinal Health | 300-2SS | To clean cautery pencil tip |
Cautery pencil | Medline | ESRK3002L | For dissection using electrocautery |
Cefazolin | Hospira Pharmaceuticals | Pharmacy | Antibiotic prophylaxis |
Cetacaine | Cetylite | 220 | Topical anesthetic spray for intubation |
Chloraprep | BD | 930825 | Topical antiseptic |
Debakey atraumatic forceps | Medline | MDS1130630F | For tissue handling |
Diazepam | Hospira Pharmaceuticals | Pharmacy | Sedative: concentration 5 mg/mL, dose 0.5 mg/kg |
ECG leads | 3M | 2570 | ECG monitoring |
Endotracheal tube, size 8-9 | Covidien | 86452, 86114, or 86454 | To secure airway |
Hartmann hemostatic forceps | Medline | MDS1221109 | To clamp blood vessels and hold small sutures |
Heparin | Hospira Pharmaceuticals | Pharmacy | Anticoagulant: 1,000 USP units/mL |
Pressure transducer kit | Edwards Lifesciences | VSYPX12N | For arterial blood pressure monitoring |
Pulse oximeter lingual clip | Nellcor | PO736 | For pulse oximetry |
Isoflurane | Baxter Healthcare Corporation | Pharmacy | Anesthetic: dose 1-3% |
Kantrowitz forcep (right angle) | Medline | MDS1243528 | For blunt dissection around blood vessels |
Ketamine | Hospira Pharmaceuticals | Pharmacy | Sedative: concentration 100 mg/mL, dose 4 mg/kg |
Laparotomy drape | Medline | DYNJP3008 | Sterile drape |
Lubricating jelly | Medline | MDS0322273Z | Endotracheal tube lubricant |
Mayo Hegar needle holder | Medline | MDS2418420F | Needle holder when suturing soft tissue |
Mayo scissors | Medline | MDS0816121 | To cut suture |
Metzenbaum curved scissors | Medline | MDS3223226 | For sharp dissection |
Needles and syringes | Cardinal Health | 309604 | For intravenous and subcutaneous drug administration |
Optixcare | Aventix | OPX-4252 | Corneal lubricant |
Perma-Hand silk suture | Ethicon | C016D | For blood vessel ligation and attachment of the telemetry device subcutaneously |
PhysioTel Digital wireless telemetry device | Data Sciences International | L21 model | Wireless telemetry device implant |
Pierce microforceps | Medline | MDG384908 | Small needle handling |
Plastic tourniquet and suture snare | Medtronic | 79013 | To facilitate hemostasis during vessel cannulation |
Pressure bag | Carefusion | 64-10029 | For arterial blood pressure monitoring |
Prolene 6-0 suture | Ethicon | 8307H | Purse string stitch for vessel cannulation |
Propofol | Fresenius Kabi | Pharmacy | Anesthetic: concentration 10 mg/mL, dose 20-45 mg/kg/h |
Scalpel #10 blade | Medline | MDS15310 | For skin incisions |
Scalpel #11 blade | Medline | CISION11CS | For incision into blood vessels |
Schnidt tonsil forceps | Medline | MDS5018719 | For blunt dissection through subcutaneous tissue |
SoftCarry stretcher | Four Flags Over Aspen | SSTR-4 | For animal transportation |
Sterile disposable OR towel | Medline | MDT2168201 | Sterile drape |
Sterile bowl | LSL Industries | 5232 | To hold saline solution |
Sterile cotton X-ray detectable gauze sponge | Medline | NON21430LF | Fluid absorption |
Orogastric tube | Jorgensen Lab, Inc. | J0348R | For stomach and rumen decompression |
T-port | Medline | DYNDTN0001 | Intravenous catheter tubing connector |
Urine drainage bag | Covidien | 3512 | Connects to orogastric tube to collect gastric fluids |
Veterinary trocar with stylet | Braintree Scientific, Inc. | TRO-STY 7B-12 | To guide telemetry wires through subcutaneous tissue |
Vicryl 2-0 suture | Ethicon | VCPB269H | Closure of subcutaneous soft tissue |
Vicryl 3-0 suture | Ethicon | VCPB416H | Closure of deep dermal layer |
Vicryl 4-0 suture | Ethicon | J494H | Closer of subcuticular layer |
Warming blanket | Jorgensen Lab, Inc. | J1034B | To maintain animal's body temperature |
Weitlander retractor | Teleflex Medical | 165358 | For wound retraction |
Yankauer bulb tip suction | Medline | DYND50138 | Sterile waste management |
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