טכניקה כירורגית להחדרת קטטר עמוד השדרה המותני בחזירים המאפשרת גישה רציפה לשק ה-thecal במערך מסוף

Summary

אנו מציגים טכניקה להחדרת קטטר עמוד שדרה מותני ברמת L4-L5 בחזיר דני בן 3 חודשים כחלק מפרוטוקול מחקר טרמינלי, המאפשר עירוי רציף או דגימת CSF מהשק.

Abstract

חזירים משמשים יותר ויותר כמודל של בעלי חיים גדולים למחקר פרמקולוגי של מערכת העצבים המרכזית בשל הדמיון האנטומי והפיזיולוגי בין מערכת העצבים המרכזית של החזיר למערכת העצבים המרכזית האנושית (CNS). עם זאת, גישה לנוזל המוח השדרתי (CSF) בגזעי חזירים גדולים יותר על ידי טכניקות ניקוב מותני קונבנציונליות יכולה להיות מאתגרת בשל אוריינטציה אלכסונית של התהליכים הקוצניים בעמוד השדרה ומרחב בין-שכבתי מוגבל. בהתאם לכך, הליך כירורגי פתוח להחדרת קטטר עמוד שדרה מותני לדגימת CSF רציפה ברמת L4/L5 בחזירים מתואר ביסודיות בעבודה זו. לאחר מיקום החזיר וזיהוי ציוני הדרך האנטומיים, נעשה חתך כירורגי בקו האמצע הגבי כדי לחשוף את התהליכים הקוצניים. על ידי קידום מחט ההיכרות, קטטר עמוד השדרה מוחדר לתוך השק של תעלת עמוד השדרה תוך השארת מבני העצם של עמוד השדרה שלמים. שיטה זו מאפשרת עירוי רציף או דגימה מהשק החזירי עם מינימום דימום או דליפת CSF. ההליך פשוט, חסכוני בזמן וניתן לשחזור על פני מערכי ניסוי שונים, ומציע פוטנציאל משמעותי למחקרים פרה-קליניים שונים, כולל מחקר פרמקוקינטי, הכשרה כירורגית ומודלים של פגיעות בחוט השדרה.

Introduction

מודלים של בעלי חיים חיוניים כאשר מגבלות אתיות או מעשיות מונעות את השימוש בנבדקים אנושיים לחקירת מחלות או לבדיקת שיטות כירורגיות. בעוד שמכרסמים נמצאים בשימוש נפוץ בשל עלותם הנמוכה, הרלוונטיות התרגומית שלהם מוגבלת על ידי הבדלים משמעותיים מבני אדם¹. חזירים, לעומת זאת, מציעים מספר יתרונות בהשוואה למכרסמים, כולל דמיון אנטומי ופיזיולוגי לבני אדם - במיוחד בהקשר של מחקר מערכת העצבים המרכזית ^1,2. מודלים של כלבים שימשו לאורך ההיסטוריה כמודלים ניסיוניים למחקר במערכת העצבים המרכזית, אך שיקולים אתיים הגבילו את השימוש בכלבים^{בשנים האחרונות}. יתר על כן, הגודל הדומה של איברי חזיר לבני אדם משפר את השימוש בהם במחקר כירורגי ובהכשרה פרוצדורלית⁴. מערכת העצבים המרכזית ועמוד השדרה החזיריים משקפים באופן הדוק את אלה של בני אדם, עם קווי דמיון בארכיטקטורה ובתפקוד של המוח וחוט השדרה ^1,5,6. חשוב לציין, הממדים של עמוד השדרה ותעלת עמוד השדרה בחזירים הופכים אותם למתאימים למחקרים פרה-קליניים שונים ^7,8, כולל אימון פרוצדורלי כירורגי ^9,10, חדירת תרופות 11,12,13 ופגיעות בחוט השדרה ¹⁴.

גישה ל-CSF במודלים של חזירים היא קריטית במערכי ניסוי רבים. בעוד שניקור מותני מספק שיטה לדגימת CSF בודדת או מתן תרופות תוך-תקליות, ניקור מותני חוזר ונשנה אינו מעשי. הם מהווים סיכון פוטנציאלי להמטומה תוך שדרתית, נזק עצבי וזיהום CSF בדם. בחולים אנושיים, מיקרו-צנתרים בעמוד השדרה משמשים בדרך כלל לניקוז CSF מותני רציף בדימומים תת-עכבישיים מפרצתיים וצריכים, בשל דמיון בגודל, להתאים באותה מידה לדגימת CSF רציפה בחזירים. עם זאת, הבדלים אנטומיים ספציפיים למין בחזירים מהווים אתגרים ייחודיים לגישה ל-CSF. לדוגמה, נוכחותן של למינות חופפות, רצועות מאובנות ורקמת שומן אפידורלית בשפע הופכת את טכניקות הניקוב המותני המלעוריות לפחות אמינות¹⁵. במיני-חזירים בגטינגן, נעשה שימוש בשיטה מלעורית זעיר פולשנית, המאפשרת דגימת CSF סדרתית¹⁶. שיטה זו מסתמכת על זיהוי ידני של החללים הבין חולייתיים המותניים, והצנתור עצמו מבוצע ללא הדמיה של המציג. עם זאת, טכניקה זו פחות מתאימה לחזירים גדולים יותר, שכן שינויים אנטומיים בגודל החוליות, תהליכים קוצניים וכמות רקמת השומן האפידורלית מקשים על צנתור מלעורי¹⁵. לכן, ייתכן שיידרשו שיטות פולשניות יותר הכרוכות בחשיפת עמוד השדרה במודלים חזיריים גדולים יותר כדי להבטיח מיקום קטטר אמין.

מטרת כתב היד הזה היא לתאר את ההליך הכירורגי להחדרת קטטר עמוד השדרה לשק החזירי ברמת L4/L5. ההליך כולל מיקום הנבדק, תכנון החתך הניתוחי על סמך ציוני דרך אנטומיים, וגישה למבני העצם האחוריים של עמוד השדרה לפני הצנתור.

Protocol

הנבדקים שוכנו בהתאם לתקנות המקומיות באישור הפיקוח הדני על ניסויים בבעלי חיים (רישיון מס' 2020-15-0201-00401). מידע על הנושא: חזירי בית, נקבה, כ-40 ק"ג, גיל 3 חודשים.

1. נושא דיור וצום טרום ניתוחי

1. נבדקים בקבוצות במחזורי אור/חושך של 12 שעות במכלאות דיור מאושרות לפחות 14 יום לפני ההליך כדי להבטיח התאקלמות נכונה ולהפחתת מתח¹⁷.
2. ודא שהנבדקים היו במשטר גמילה ממזון במשך 12 שעות לפני ההרדמה המתוכננת כדי להפחית את הסיכון לרגורגיטציה. אם התזונה של הנבדקים כוללת אספסת או סוגים אחרים של חציר, יש להוציא זאת מהתזונה 2-3 ימים לפני ההליך, מכיוון שהדבר יכול לעכב את זמן ריקון הקיבה עוד¹⁸.

2. הרדמה וניטור

1. יש להרדים את הנבדק באמצעות הזרקה תוך שרירית של 2 מ"ל/10 ק"ג משקל גוף של תערובת של קטמין 6.25 מ"ג/מ"ל, זולאזפם 6.25 מ"ג/מ"ל, טילטמין 6.25 מ"ג/מ"ל, בוטאורפנול 1.25 מ"ג/מ"ל וקסילזין 6.25 מ"ג/מ"ל (זולטיל).
2. הנח את הנבדק במצב שכיבה על גבי שמיכת חימום כדי לתמוך בוויסות חום.
3. יש להחדיר את הנבדק עם צינור¹⁹ בגודל 6.5, ולאוורר אותו מכנית עם אוויר לא לח, נפח גאות של 8-10 מ"ל/ק"ג, וקצב נשימה של 16-22 נשימות לדקה בהתאם_{לריכוזי} CO 2 בסוף הגאות < 6.0 kPa.
   הערה: קריאות CO₂ מאשרות את המיקום התוך-קנה הנכון של הצינור.
4. שמור על הרדמה על ידי שאיפה של 3%-4% סבופלורן מאודה¹⁸.
5. מרחו משחות עיניים בזהירות דו צדדית כדי למנוע יובש במהלך ההרדמה.
6. ודא מידה מספקת של הרדמה על ידי בדיקת הרפיית שרירים והיעדר תנועת פלפברל כל^{10 דקות 18}.
7. הכנס קטטר שלפוחית השתן עם מדחום לשלפוחית השתן של הנבדק דרך השופכה¹⁹ כדי לנטר את הטמפרטורה ולאסוף שתן בשקית קטטר מתאימה.
8. הכנס קטטר ורידי היקפי לווריד אוזן שטחי מתאים על ידי ניקוב מלעורי והשתמש בו לעירוי מי מלח רציף (NaCl, 0.9%), עירוי תרופות והמתת חסד בסוף המחקר.
9. הכנס קטטר עורק הירך (גיליון 6 Fr) לעורק הירך הימני דרך ניקוב מלעור. השתמש בגישה זו לניטור לחץ דם פולשני מתמשך.
10. עקוב אחר הסימנים החיוניים של הנבדק כל 5 דקות לאורך כל ההליך.
    הערה: סימנים חיוניים כוללים דופק, לחץ דם עורקי פולשני מתמשך, טמפרטורה תוך שלפוחית וריכוז_CO2 בסוף הגאות.

3. מיקום בעלי חיים

1. הנח את הנבדק במצב נוטה במרכז שולחן הניתוחים. ודא שעמוד השדרה של הנבדק ישר כדי למנוע עקמת.
2. הניחו שק חול מתחת להיבט המותני של עמוד השדרה כדי להגביר את הזווית בין הלמינות.
3. לגלח את השיער מאתר הניתוח בעזרת גוזם.
4. מרחו תמיסת יוד על אתר הניתוח בדפוסים צנטריפוגליים. חזור על תהליך זה עד שכל אתר הניתוח מכוסה.
5. הטה מעט את הנושא למצב זקוף.

4. הכנת ציוד כירורגי

1. הכן את הציוד הכירורגי המפורט בטבלת החומרים.

5. זיהוי ציוני דרך אנטומיים מרכזיים

1. זהה את פסגת הכסל בכל צד של עמוד השדרה המותני של הנבדק ועקוב אחר קווי המתאר באופן מדיאלי עד לזיהוי העצה (איור 1).
2. זהה את החלל הבין חולייתי בקו האמצע בין ההיבט הגולגולתי של העצה לתהליך הקוצני של L6.
3. זהה את התהליכים הקוצניים של L6, L5 ו-L4 (איור 1, איור 2).

6. חשיפת התהליכים הקוצניים

1. בצע חתך בקו האמצע לאורך התהליכים הקוצניים L4-L6 באמצעות אזמל מס' 24, חותך את העור ואת תת העור.
2. השתמש בחד-קוטבי כדי לצרוב דימום קטן מוורידים ועורקים שטחיים.
3. נגב את הדם עם ביצה כירורגית ובדוק אם יש דימום פעיל; השתמש בחד-קוטבי בהתאם.
   הערה: חשוב להפסיק אפילו דימום קל כדי למנוע המטומות.
4. הכנס את המפסק הכירורגי והרחיב את הפתח.
5. זהה את הרצועה העל-ספינית הגבית לתהליכים הקוצניים.
6. הרחב את החתך בהדרגה עם החד-קוטבי לאורך ההיבט הצדדי של התהליכים הקוצניים עד שנראה כ-1 ס"מ מהתהליכים הקוצניים (איור 3).
   הערה: אם האדם שמבצע את ההליך הוא ימני, יש לשקול לעקוב אחר ההיבט הצדדי הימני של הנבדק בתהליך הקוצני כדי להקל על הכנסת המציג מאוחר יותר.
7. זהה את הרצועה הבין-קוצנית בין L4/L5 (איור 3).
8. בדוק אם יש דימום פעיל והחל את החד-קוטבי לצריבה בהתאם.

7. גישה לשק ה-thecal

1. זהה את החלל הבין חולייתי L4/L5 בין הלמינה של התהליכים הקוצניים על ידי מישוש ידני.
2. הנח את המבוא עם השיפוע והלומן שלו מכוונים לכיוון הגולגולת בזווית לכיוון החלל התוך-למינרי L4/L5 (איור 2, איור 4, איור 5).
3. ודא שהמבוא נשמר בנטייה אופקית של 30° ו-45° (איור 5).
   הערה: כוון לעבר החלל התוך-למינרי בין L4/L5.
4. קדם בהדרגה את המציג עד שתורגש התנגדות עדינה; זה מייצג את הרצועה flavum.
   הערה: התחושה של התנגדות קהה מצביעה על כך שהמציג נעצר על ידי התהליך הקוצני. אם זה קורה, החזר את המציג 1 ס"מ והתקדם שוב בנטייה מעט שונה.
5. הפעל לחץ יציב אך זהיר מאוד וקדם את המכניס מילימטר אחר מיליליטר דרך רצועת הפלבום עד שמורגש אובדן התנגדות פתאומי.
   הערה: אם הנבדק מפגין רפלקסים מוטוריים בשרירי המותניים או ברגליים האחוריות, הדבר נובע ממגע ישיר עם שורשי העצבים ולא הרדמה לא מספקת.
6. עקוב אחר כל התקדמות של המציג על ידי הסרת הטרוקר כדי לבדוק אם יש זרימת CSF גלויה.
7. אשר את המיקום הנכון של המביא בתוך תעלת עמוד השדרה על ידי אישור חזותי של זרימת CSF מהמכניס לאחר שחדר ל-ligamentum flavum ובהמשך לדורה מאטר.
   הערה: זרימה ספונטנית של CSF עשויה להיות איטית. ניתן לזרז את האישור על ידי מילוי המכניס במי מלח סטריליים והתבוננות בפעימות.
8. הכנס מחדש את הטרוקר לתוך המכניס כדי למנוע אובדן מוגזם של CSF בזמן הכנת הקטטר.

8. החדרת קטטר לשק ה-thecal

1. הכנס את חוט ההנחיה לתוך הצנתר.
2. הסר את הטרוקר מהמציג.
3. הכנס את הקטטר, המכיל את חוט המנחה, לתוך המכניס עד שתורגש התנגדות עדינה.
4. מדוד 5 ס"מ רחוק מהמבוא וקבע סימן עם הסמן הכירורגי.
5. הפעל לחץ עדין אך יציב כאשר הצנתר מתקדם לתוך השק עד שהסימן שנמדד קודם לכן מגיע למכניס.
   הערה: עקב רפלקסים מדולריים, הנבדק עלול להתעוות/לזוז למרות שהוא מורדם מספיק.
6. החזר את המכניס בזהירות תוך שמירה על הצנתר במקומו.
   הערה: יש לאחוז בחוזקה בצנתר ברגע שהוא נראה מעל העור כדי למנוע מיקום שגוי בעת הסרת המציג.
7. הסר את חוט ההנחיה תוך שמירה על אחיזה איתנה בצנתר בגובה העור (איור 6).
8. חבר מזרק פלסטיק חד פעמי בנפח 2 מ"ל לצנתר.
9. אשר מיקום בתוך תעלת עמוד השדרה על ידי CSF שאיפה מהצנתר.
10. במקרה של חוסר CSF במזרק, החזר בעדינות את הקטטר כמה מילימטרים כדי להחזיר את הסבלנות.
11. אבטח את קטטר עמוד השדרה למחזיר הניתוח ואת העור באמצעות סרט כדי למנוע מיקום שגוי.

9. מתן ליפופוליסכריד

1. יש לתת 400 מיקרוגרם של E. coli lipopolysaccharide (LPS) (OH:143) לתוך היריעה הוורידית המרכזית.
2. הפעל טיימר.

10. דגימת CSF

1. השג דגימות CSF מדי שעה במשך 24 השעות הבאות כדי למדוד את ספירת הלויקוציטים הכוללת, CSF-אלבומין ו-CSF IgG. צייר מקסימום 0.5 מ"ל CSF בכל דגימה.

11. המתת חסד

1. יש לתת בולוס של פנטוברביטל (50 מ"ג/ק"ג) דרך הצנתר הוורידי ההיקפי.
2. התבונן בעקומות הדופק, לחץ הדם וריכוז_ה-CO2 בסוף הגאות במכונת ההנשמה לקו שטוח כאישור לדום הלב.

תוצאות

מיקום הנטייה של החזיר מייעל את הגישה הכירורגית לחוליות המותניות. השימוש בשקי חול תומכים מגביר את הזווית בין תהליכים קוצניים מותניים סמוכים, ובכך משפר את הגישה לתעלת עמוד השדרה.

המחקר הנוכחי נועד לחקור את התגובה הדלקתית בתוך תא ה-CSF לאחר חיסון תוך חדרי עם

Discussion

ההליך המודגם להחדרת קטטר מותני לדגימת CSF רציפה בחזירים כולל מספר שלבים מכריעים. ראשית, יש לחשוף את רמת החוליות הנכונה כדי להבטיח תנאים אופטימליים לצנתור מוצלח. חוט השדרה החזירי משתרע עוד יותר בזנב בהשוואה לבני אדם, ומגיע לרמה S2-S3¹⁵, בניגוד לקונוס מדולריס האנו?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Adjustable operating table	N/A	N/A
Bair Hugger heater	3M	B5005241003
Bair Hugger heating blanket	3M	B5005241003
Endotracheal tube size 6.5	DVMed	DVM-107860	Cuffed endotracheal tube
Euthasol Vet	Dechra Veterinary Products A/S	380019	phentobarbital for euthanazia, 400mg/mL
Foley Catheter 12F	Becton, Dickinson and Company	D175812E	Catheter with in-built thermosensor
Intravenous peripheral catheter	Avantor	BDAM381344	Size G18
Intravenous sheath	Coris Avanti		Avanti Cordis Femoral Sheath 6F
Monopolar, ForceTriad System	Medtronic
Plastic Syringe, 2 mL	Becton, Dickinson and Company	300928
Primus respirator	Dräger		Respirator with in-built vaporiser for supplementary Sevofluran anesthisa
Self-retaining retractor	World Precission Instruments	501722	Weitlander retractor, self-retaining, 14 cm blunt
Silicone Lumbar Catheter incl. Introducer	Integra	NL8508330
Sterile Saline	Fresnius Kabi	805541	1000 mL
Sterile surgical swaps
Surgical scalpel no 24	Swann Morton	5.03396E+12	Swann Morton Sterile Disposable Scalpel No. 24
Zoletil Vet	Virbac		Medical mixture for induction of anesthesia