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Method Article
Ce protocole décrit la méthodologie chirurgicale d’implantation d’un dispositif de télémétrie sans fil pour animaux de grande taille afin de permettre une collecte continue et à long terme de données hémodynamiques, y compris la fréquence cardiaque, la pression artérielle, les pressions inférieures et supérieures de la veine cave et le rythme cardiaque.
Bien que la procédure de Fontan améliore considérablement l’espérance de vie des patients atteints d’un ventricule unique, il est bien reconnu que la circulation qui en résulte entraîne un fardeau important de la maladie à long terme en raison d’une pression veineuse centrale chroniquement élevée et d’une diminution du débit cardiaque. Les modèles animaux chroniques de Fontan sont un atout précieux pour étudier les résultats physiologiques tardifs associés à cette opération et un outil nécessaire dans l’évaluation des futurs dispositifs conçus pour atténuer l’échec de Fontan. Cependant, les tentatives précédentes de création de modèles de Fontan chroniques ont été entravées par de faibles taux de survie. De plus, la collecte efficace de données hémodynamiques pose un défi important aux animaux en mouvement libre. À cette fin, l’utilisation de systèmes de télémétrie implantables sans fil offre une solution novatrice pour le suivi en temps réel et à long terme des données cardiovasculaires. Ce protocole décrit la méthodologie d’implantation chirurgicale d’un dispositif de télémétrie sans fil dans un modèle ovin de survie de Fontan, facilitant l’enregistrement continu et continu de plusieurs paramètres hémodynamiques, notamment la fréquence cardiaque, la pression artérielle et les pressions localisées dans la veine cave inférieure (VCI) et la veine cave supérieure (SVC). Des dispositifs de télémétrie ont été implantés avec canulation de l’artère carotide et de la veine jugulaire interne ou de l’artère et de la veine fémorales, pour la mise en place de cathéters sensibles à la pression dans l’aorte ascendante et la CVV ou l’aorte abdominale et la VCI, respectivement. L’utilisation des systèmes de télémétrie sans fil a permis une surveillance postopératoire étroite après une opération Fontan en une seule étape, ce qui a contribué à améliorer le bien-être et la survie des animaux.
La mise au point de la procédure de Fontan en 1971 a permis d’améliorer considérablement les résultats pour les patients atteints d’un seul ventricule1. Le but de cette opération est de séparer le retour veineux systémique et pulmonaire vers le cœur, augmentant ainsi l’oxygénation systémique et soulageant la charge volumique sur le ventricule systémique. Depuis son introduction, de nombreuses modifications ont été apportées à l’approche chirurgicale. Actuellement, le pontage total du cœur droit est le plus souvent réalisé par reconstruction par étapes 2,3. En règle générale, la première étape est réalisée au cours de la première semaine de vie4. Les patients subissent ensuite une deuxième étape, qui consiste soit en la procédure Glenn, soit en l’hémi-fontan, pour rediriger le flux sanguin de la veine cave supérieure (SVC) vers l’artère pulmonaire (PA)5. S’ensuit la procédure de Fontan, qui consiste à créer un conduit extracardiaque ou un tunnel latéral entre la veine cave inférieure (VCI) et l’AP6. Des progrès chirurgicaux tels que ceux réalisés tout au long de l’histoire de la procédure de Fontan n’auraient pas pu être réalisés sans l’utilisation de modèles animaux7.
Bien que la procédure de Fontan améliore considérablement l’espérance de vie des patients atteints d’un ventricule unique, il est bien reconnu que la circulation qui en résulte, qui fonctionne sans pompe sous-pulmonaire, entraîne une charge de morbidité importante à long terme en raison d’une pression veineuse centrale (CVP) chroniquement élevée et d’une diminution du débit cardiaque 8,9,10,11,12 . Les modèles animaux de Fontan chronique sont un atout précieux pour étudier les résultats physiologiques tardifs associés à cette opération13. La collecte active de données sur les paramètres cardiovasculaires, tels que la PVC, la fréquence cardiaque et d’autres signes vitaux, afin de saisir les changements hémodynamiques postopératoires est essentielle pour une évaluation complète de la physiopathologie en développement. De plus, les modèles animaux sont un outil nécessaire pour tester la capacité de nouveaux dispositifs d’assistance ventriculaire conçus pour atténuer les défauts hémodynamiques de la circulation de Fontan in vivo 14,15,16,17,18,19.
Cependant, la collecte efficace des données pose un défi de taille. Les techniques invasives basées sur des cathéters sont limitées par leur nature transitoire, les risques procéduraux associés et l’incapacité de surveiller l’état de l’animal sur de longues périodes. De plus, les tentatives précédentes de création d’un modèle de Fontan chez les grands animaux ont été entravées par de faibles taux de survie, probablement en raison de l’incapacité des cœurs normaux à s’adapter à l’établissement aigu de la circulation de Fontan 7,20. À cette fin, l’utilisation de systèmes de télémétrie sans fil offre une solution novatrice pour la collecte en temps réel et à long terme de données cardiovasculaires chez les animaux en mouvement libre21,22. Ces dispositifs peuvent également permettre une surveillance postopératoire étroite, ce qui pourrait améliorer le bien-être et la survie des animaux.
Nous décrivons ici la méthodologie pour l’implantation et l’utilisation réussies d’un système de télémétrie sans fil23 dans un modèle ovin de Fontan chronique. Cette technique a fourni un moyen robuste et fiable de collecte continue de données hémodynamiques, permettant l’étude des pressions veineuses et d’autres paramètres physiologiques clés. La mise en œuvre de cette technologie dans des modèles précliniques est essentielle pour faire progresser notre compréhension de la physiologie de Fontan et le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques visant à améliorer les résultats à long terme des patients atteints de Fontan.
Ce protocole expérimental a été approuvé par le Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux de l’Institut de recherche Abigail Wexner de l’Hôpital national pour enfants (AR20-00121). Toutes les procédures ont respecté les directives décrites dans le Guide d’utilisation et de soins des animaux de laboratoire de l’Institut national de la santé. Cette recherche a suivi les lignes directrices de la recherche animale : rapport des expériences in vivo . Des moutons Dorset d’un poids de 23 à 38 kg et d’un âge de 2 à 12 mois ont été logés dans un environnement spécifique exempt d’agents pathogènes avec un accès libre à la nourriture et à l’eau pendant au moins 1 semaine avant l’opération. L’équipement et les réactifs utilisés dans l’étude sont énumérés dans la table des matériaux.
1. Préparation des animaux
2. Préparation de l’appareil de télémétrie
3. Méthode 1 : Canulation de l’artère fémorale et de la veine
4. Méthode 2 : Canulation de l’artère carotide et de la veine jugulaire interne
5. Récupération
Résultats chirurgicaux
Au total, 13 moutons ont subi une chirurgie de Fontan en une seule étape comprenant une connexion cavopulmonaire totale avec détachement de la CVS et de la CVI de l’oreillette droite, une anastomose directe de bout en côté de la CVS à l’AP et la mise en place d’un conduit extracardiaque entre la CVI et l’AP. Les moutons ont subi cette procédure à l’âge moyen de 13,3 ± 7,6 mois. Parmi ceux-ci, 3 moutons ont subi l’implantati...
Nous avons développé deux méthodes chirurgicales pour l’implantation d’un dispositif de télémétrie sans fil dans un modèle ovin. Le dispositif a été implanté avec succès chez 5 moutons pour réaliser une surveillance et un enregistrement continus et à long terme de plusieurs paramètres cardiovasculaires, notamment la fréquence cardiaque, la pression artérielle et les pressions veineuses localisées de la VCI abdominale et du SVC thoracique. Tous les moutons ont survéc...
Ce projet a été financé par Additional Ventures Cures Collaborative, à Palo Alto, en Californie.
Nous apprécions le personnel vétérinaire dévoué du Centre de recherche animale. Nous tenons également à exprimer notre gratitude à Mary Walker, D.M.M., M.Sc., pour son expertise inestimable et ses soins vigilants tout au long de l’étude.
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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