Kemirgenler için Entegre Düşük Akışlı Anestezik Buharlaştırıcı, Ventilatör ve Fizyolojik İzleme Sisteminin Kullanımı

Özet

Burada, entegre ventilatör ve fizyolojik izleme modüllerine sahip dijital, düşük akışlı bir anestezi sistemi kullanarak farelere anestezik gazı güvenli ve etkili bir şekilde uygulamak için bir protokol sunuyoruz.

Özet

Düşük akışlı dijital buharlaştırıcılar genellikle uçucu anestezikleri taşıyıcı gaz akışına doğrudan uygulamak için bir şırınna pompası kullanırlar. Hayvan refahı önerilerine göre, hayvanlar anestezi gerektiren işlemler sırasında ısıtılır ve izlenir. Yaygın anestezi ve fizyolojik izleme ekipmanları arasında gaz tankları, anestezik buharlaştırıcılar ve standlar, ısıtma kontrolörleri ve pedleri, mekanik ventilatörler ve darbeli oksimetreler bulunur. Veri toplama ve ekipman yazılımını çalıştırmak için bir bilgisayar da gereklidir. Daha küçük alanlarda veya saha çalışması yaparken, tüm bu ekipmanı sınırlı alanda yapılandırmak zor olabilir.

Bu protokolün amacı, kemirgenler için ideal olan her şey dahil anestezi ve fizyolojik izleme paketi olarak entegre mekanik ventilatör, darbe oksimetresi ve uzak kızılötesi ısınma ile birlikte hem basınçlı oksijen hem de oda havası kullanarak düşük akışlı bir dijital buharlaştırıcının kullanımı için en iyi uygulamaları göstermektir.

Giriş

Hayvan modellerini içeren araştırmalar genellikle özel veri toplama ekipmanı gerektirir. Küçük hayvan cerrahisi için yaygın olarak kullanılan iki yaygın anestezik buharlaştırıcı türü vardır. Geleneksel anestezik buharlaştırıcılar, atmosferik basınç ve gaz akışına dayalı uçucu anesteziklerin pasif buharlaşmasına dayanır 1^,2,3,^4,5,6,7,8^,9,10. 0,5 L/dk ila 10 L/dk akış hızlarında çalışacak şekilde tasarlanmıştır, bu da onları büyük hayvan modelleri¹¹için ideal hale getirir.

Son zamanlarda geleneksel bir buharlaştırıcı ile karşılaştırıldığında düşük akışlı bir dijital buharlaştırıcının etkilerini gösterdik^12,13. Düşük akışlı dijital anestezi sistemi, burun konisi üzerindeki bir hayvanı, hayvanın dakika hacmi 14 , 15^{,16'nın1,5-2,2}katı çok düşük akış hızlarında tutmak için kullanılabilir.

Dijital anestezi sistemi kullanmanın sayısız faydası vardır. Taşıyıcı gaz olarak kullanmak için ortam havasını çeken dahili bir pompa içerir. Bu, kullanıcının sıkıştırılmış gaz kullanmadan anestezi uygulaymasını sağlar. Son çalışmalar^17,18, taşıyıcı gaz olarak oksijen yerine hava kullanmanın birçok prosedür için faydalı olabileceğini öne sürmektedir.

Fizyolojik izleme ve ısınma yetenekleri dijital düşük akışlı anestezi sistemine de kurulabilir. Çoğu kurumda, kurumsal hayvan bakım ve kullanım komiteleri 19 , 20^,21,22tarafından hayvan ısıtma ve fizyolojik izleme^gereklidir. Anestezik ajanların fizyolojik etkilerini karşılaştıran çalışmalar, vücut ısısı, kardiyak fonksiyon ve solunum fonksiyonu^{23 , 24,25}. Normal bir vücut sıcaklığını izlemek ve korumak için hayvanı bir ısıtma yastığına yerleştirmek genellikle gereklidir. Ilık su ısıtıcıları, elektrikli ısıtma pedleri ve ısı lambaları gibi birçok hayvan ısıtma yöntemi vardır, ancak bunların her birinin önemli dezavantajları vardır. Hayvan ısınmasının farklı yöntemlerini karşılaştıran çalışmalarda, uzak kızılötesi ısınmanın en faydalı olduğu bulunmuştur²⁶. Dijital buharlaştırıcı, belirli bir hayvan vücut sıcaklığını korumak için yerleşik homeotermik uzak kızılötesi ısınma içerir. Bu, ek ısıtma pedi kontrolörlerinin ihtiyaçlarını ortadan kaldırır.

Vücut sıcaklığını izlemenin yanı sıra, nabız oksimetresi hayvanın kalp atış hızını ve oksijen doygunluğunu izlemek için popüler bir yöntemdir. Bu noninvaziv yöntem basit, doğrudur ve hayvanın kan oksijenlenme seviyelerini düzenleme yeteneğinin genel bir değerlendirmesini sağlar. Nabız oksimetresi için bir pençe sensörü, daha önce gösterdiğimiz gibi anestezi sistemine bağlanabilir².

Mekanik havalandırma genellikle hayvan daha uzun anestezi süreleri altında olduğunda veya hayvanın solunum düzeninin kontrol edilmesi gerektiğinde gereklidir. Düşük akışlı dijital buharlaştırıcı, basınç veya hacim kontrolünde kontrollü nefes alma yeteneğine sahiptir. Entegre ventilatör, harici bir ventilatör ihtiyacını ve fazla boru kurulum gereksinimlerini ortadan kaldırır.

Tüm bu ortak monitörler ve özellikler tek bir ekipman parçasında birleştirildiğinden, boru kurulumu önemli ölçüde basitleştirilmiştir. Bu protokolün amacı, hepsi bire bir dijital anestezi sisteminin kurulumunu ve kullanımını göstermektir.

Protokol

Tüm hayvan çalışmaları Purdue Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi tarafından onaylandı.

1. Düşük akışlı buharlaştırıcının kurulumu

1. Isoflurane veya sevoflurane teslimatı
   1. Bir taşıyıcı gaz kaynağı seçin. İç hava pompasını kullanmak için, sistemin arkadaki Giriş bağlantı noktasından kırmızı kapağı çıkarın ve sistemin oda havasını almasını sağlar. Sıkıştırılmış gaz kullanmak için, 15 PSI'a ayarlanmış bir basınç regülatörü veya basınç azaltıcı kullanın ve sistemin arkadaki Sıkıştırılmış Gaz bağlantı noktasına bağlanın.
   2. Kömür bidonlarını egzoz bağlantı noktasına bağlayın.
   3. Aksesuar Konnektörünü sistemin önündeki Inspiratory ve Expiratory bağlantı noktalarına bağlayın. İndüksiyon odasını mavi klipsli dallara ve burun konisini beyaz klipsli dallara bağlayın (Şekil 1).
2. Mekanik havalandırma için
   1. Entübasyon konnektörü boruyu sarı kodlu klipslere bağlayın (Şekil 2).
   2. Bir deadspace kalibrasyonu gerçekleştirerek ventilatörü kalibre edin. Havalandırma Çalıştırma Ekranı'ndan Kur'a ve ardından Calib & Tests 'edokunun. Deadspace Calibration'ı seçin ve B Tuşu 'yabasın.
3. Darbe oksimetresi için
   1. Sensörü sistemin arkasında MouseSTAT etiketli bağlantı noktasına bağlayın.
4. Isınma için
   1. Isınma yastığını sistemin önündeki 'Pad Power' bağlantı noktasına bağlayın.
   2. Bir sensörü "Gövde Sensörü" bağlantı noktasına, diğerini de 'Pad Sensörü' bağlantı noktasına bağlayın. Ped Sensör'lerini ısıtma yastığına sabitleyin.

2. Ayarları yapılandırma

1. Anestezi için
   1. Anestezi sisteminin gücü. Anest Run Screen'den Kurulum 'adokunun.
   2. Anestezik ajanı seçin. Anest Türü'ne dokunun ve sonra Isoflurane veya Sevoflurane 'yi seçmek için B Tuşla 'yı çevirin.
   3. Şırınd boyutunu ayarlayın. Şırınd Boyutu 'nadokunun ve bir boyut seçmek için B Tuşla'yı çevirin.
   4. Anest Run Screen'e dönmek için Geri dokunun.
   5. Şişe üst adaptörünü kullanarak şırınnayı anestezi ile doldurun.
   6. Şırınnayı anestezi sistemine bağlayın. Gerekirse itici bloğunu geriye doğru hareket ettirmek için Kaldır'a dokunun.
   7. Şırınnayı hazırla. İtici bloğu şırıngan pistonunun tepesine temas edene kadar itici bloğu ileriye taşımak için Prime'a dokunup basılı tutun. Prime düğmesini tutarken B'nin dönmesi itici blok hızını düzenler.
2. Mekanik havalandırma için
   1. Havalandırma Çalıştırma Ekranı sekmesine ve ardından Kur'a dokunun.
   2. Vücut Ağırlığına dokunun ve hayvanın ağırlığını girin.
   3. Ses seviyesini veya basınç kontrollü havalandırmayı seçmek için Touch Priority. Vücut Ağırlığı ayarı otomatik olarak uygun solunum hızını ve gelgit hacimlerini ayarlar.
3. Darbe oksimetresi için
   1. Oxi Çalıştırma Ekranı sekmesine ve ardından Kur'a dokunun.
   2. İk'ya dokunun ve izin verilen minimum kalp atış hızı okumasını ayarlamak için B Tuşla'yı çevirin. Hazır ayarlar mevcuttur.
4. Isınma için
   1. Sıcak Çalıştırma Ekranından Kur'a dokunun. Bir ısınma yöntemi ve hedef sıcaklık ayarı seçin.

3. Anestezi doğumuna başlayın

1. Fareyi uyuşturun
   1. Anest Run Ekranından,hava akışına başlamak için İndüksiyonu Başlat'a dokunun. Varsayılan İndüksiyon akış hızı 500 mL/dk'dır.
   2. Fareyi kapağı sıkıca kapatarak indüksiyon odasına yerleştirin. Anestezik Ajan Konsantrasyon kadranını izofluran için %3 olarak ayarlayın.
   3. Fare istenen anestezik düzleme ulaşana kadar izleyin, solunum hızında bir azalma ve oda devrildiğinde sağ refleks kaybı ile belirlenir. Anestezik Ajan Konsantrasyon kadranını gerektiği gibi ayarlayın.
   4. Hayvan sağ refleksini kaybettikten ve yeterince uyuşturulduktan sonra, Dur İndüksiyonunadokunun.
   5. İstenirse, artık anestezik gaz odasını boşaltmak için Flush Chamber'a dokunun.
   6. Burun konisine giden kelepçeleri açın ve odaya giden kelepçeleri kapatın.
   7. DokunmaTik Başlangıç Burun Konisi. Vücut Ağırlığı ayarı burun konisi akış hızını belirler, ancak A Tuşlama döndürülerek manuel olarak ayarlanabilir.
   8. Burun konisini hemen takın ve hayvanı kızılötesi ısıtma yastığına ortalanın.
   9. Hayvan Sensör'lü sensörü rektal prob olarak takın.

4. Mekanik havalandırmaya başlayın

1. Hayvanı entübe edin.
   1. Hayvanı uyuştururken entübasyon aşamasına aktarın.
   2. Dikey entübasyon aşamasına sabitlenmiş bir iplik kullanarak hayvanı üst kesici dişlerinden askıya alın (Şekil 3).
   3. Hayvanın dilini yavaşça yana doğru yerleştirin ve entübasyon kitinde sağlanan ışıkları kullanarak nefes borusunun görselleştirilmesi.
   4. Trakeal tüpü dikkatlice yerleştirin ve küçük hava kesesini tüpe bağlayarak ve akciğerlerin şişip şişmedığını kontrol ederek doğru yerleşimi doğrulayın.
2. Endotrakeal tüpü havalandırma tüpüne bağlayın.
3. Burun Konisini Durdur'a dokunun ve ardından Ventilatörü Başlat 'adokunun.
   NOT: Vücut Ağırlığı ayarı, uygun solunum hızını ve gelgit hacimlerini otomatik olarak belirler. Basınç kontrollü havalandırma yapmak için hedef inspiratuar basıncı 15-18 cm H₂O arasında ayarlayın.

5. Fizyolojik izlemeye başlayın

1. Sensörü hayvanın arka pençesinin üzerine yerleştirin (Şekil 4). Pulse Oximeter, HR ve SpO_2'yi otomatik olarak okumaya başlayacaktır. Darbe oksimetre verilerini görüntülemek için Oxi Çalıştırma Ekranı Sekmesine dokunun.

Sonuçlar

Bu çalışma için 25,41 ± 0,8 g ağırlığında on haftalık, erkek, yabani tip C57Bl6j fareler kullanılmıştır. Fareler bir burun konisi üzerinde uyuşturuldu ve bakımı yapıldı veya entübe edildi ve kalp atış hızı ve oksijen doygunluğu izlenirken% 1.5-2.5 izofluran ile entegre bir mekanik ventilatörde muhafaza edildi. Hayvanlar mikroisolasyon kafeslerinde grup halinde barındırıldı ve standart kemirgen chow ve suya şişe ile ücretsiz erişim sağladı.

Kalp atış hızı ve SpO_2, bakım sırasında nabız oksimetresi(Şekil 5, Şekil 6ve Şekil 7, ) ile izlendi. Vücut ısısı kızılötesi ısıtma yastığı ve ısı lambası ile 36,5-37,5 °C'de korundu. Havalandırılan hayvanlar entegre burun konisi ile entübasyon standı ile entübasyon işlemi sırasında sürekli izofluran teslimatı aldı. Her fare, 15 dakika boyunca oda havasının (RA) veya oksijenin (O₂₎141 mL/dk'sını geçmeyen düşük akış hızlarında bir burun konisi üzerinde başarıyla havalandırıldı veya bakımı yapıldı. Hayvanların kalp atış hızları ve kan oksijen doygunluğu, tüm gruplar için her iki ölçümde de birkaç önemli değişiklikle sabit kaldı. SPO₂ tüm gruplar için %82-99 arasında kalırken, vücut ısısı 36,5-37,5 °C arasında korundu. Hem nabız-oksimetre pozisyonunun hem de vücut sıcaklığının SpO₂ ölçümlerini etkilediğini gözlemledik. Nabız oksimetresinden geçersiz bir okuma gözlemlediysek, çekirdek vücut sıcaklığını sabit tutmak için sensörün yerleşimini ve ısıtma seviyesini ayarladık.

Şekil 5 , Şekil 6 ve Şekil 7'dekiverilerin önemini belirlemek için Bonferroni düzeltmeli iki yönlü bir ANOVA gerçekleştirildi. 0,05'ten küçük bir p-değeri anlamlı olarak kabul edildi.

Şekil 1: Anestezik indüksiyon ve burun konisi bakımı için boru düzenek şeması. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Anestezik indüksiyon, entübasyon ve havalandırma için boru kurulumu şeması. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Fareler, entübasyon prosedürü sırasında entegre burun konisi olan bir entübasyon standı aracılığıyla sürekli izofluran teslimatı aldı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Arka pençe üzerine entegre darbe oksimetre sensörü yerleştirilmesi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Oda havası (RA) veya %100 oksijen (O 2) ile burun konisi veya trakeal tüp_(n=5/grup)ile havalandırılan SD ± 15 dakikadan fazla ortalama kalp atış hızı. Gruplar arasında anlamlı bir fark gözlenmedi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6: Düşük akışlı anestezi sistemi ile ilk anestezi indüksiyonu sonrasında kaydedilen kalp atış hızı değerleri (bpm). Ortalama kalp atış hızı değerleri 15 dakikalık bir süre boyunca 30 saniyelik zaman aralıklarından hesaplanır. Her veri noktası, her gruptaki tüm hayvanların ortalama ± SD'lerini temsil eder (n=5). Herhangi bir grupta 15 dakikalık süre boyunca kalp atış hızında önemli bir değişiklik gözlenmedi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 7: Doku oksijen doygunluk seviyeleri (%) düşük akışlı anestezi sistemi ile ilk anestezi indüksiyondan sonra. 15 dakikalık bir süre boyunca 30 saniyelik zaman aralıklarından hesaplanan ortalama SpO₂ değerleri. Her veri noktası, her gruptaki tüm hayvanların ortalama ± SD'lerini temsil eder (n=5). SpO_2'de herhangi bir grupta 15 dakikalık süre boyunca önemli bir değişiklik gözlenmedi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Tartışmalar

Bu dijital düşük akışlı anestezi sistemi anestezi, havalandırma, ısınma ve fizyolojik izleme sistemlerini tek bir ekipmana entegre eder. Ek olarak, sistem bir iç pompa içerir, bu da taşıyıcı gaz olarak kullanılmak üzere ortam havasına çekilmesine izin verir ve basınçlı gaz kaynağı ihtiyacını ortadan kaldırır.

Bu prosedürde, sistem anestezik buharlaştırıcı, mekanik ventilatör, darbe oksimetresi ve ısıtma yastığını değiştirmek için tek bir ekipman parçası olarak kullanılır. Daha önce 100mL / dk²akış hızında anestezik teslimat gösterdik. Akış hızı, kullanılan sıvı anestezinin hacmini doğrudan kontrol ettiği için bu anestezik teslimat tekniği için kritik öneme sahiptir. Ayrıca daha önce düşük akış hızlarının kullanılmasının anestezik sıvı^1,2. Geleneksel bir buharlaştırıcı mekanik bir ventilatöre bağlandığında, ventilatör gaz akışından numune alırken buharlaştırıcı sürekli olarak çalışmalıdır. Entegre ventilatörlü dijital buharlaştırıcı durumunda, sadece havalandırma için gerekli gaz ventilatör tarafından çıkar. Bu, anestezik sıvı, taşıyıcı gazlar ve kömür filtreleri ile ilgili maliyetleri azaltır.

Düşük akışlı bir dijital buharlaştırıcı kullanmanın birçok avantajı olsa da, sınırlamalar da vardır. Bu sistem kemirgenler ve diğer küçük memeliler için ideal olan düşük akış hızlarında çalışmak üzere tasarlanmıştır, ancak 1000 mL / dk akış hızlarının üzerinde anestezi sağlamaz. Bu nedenle bu özel sistem sadece küçük hayvan türleri için uygundur. Entegre darbe oksimetresi sadece pençe kullanımı için bir sensör içerir. Sensör kuyrukta kullanılması önerilmez, bu da belirli cerrahi prosedürler için bir sınırlama olabilir. Ayrıca, solunum hızı pençe sensörü aracılığıyla bu sistem üzerinden izlenebiliyorken, uzun bir süre boyunca tutarlı solunum kayıtları elde etmek zor olabilir. Son olarak, geleneksel bir buharlaştırıcının aksine, bu dijital sistem elektrik gerektirir. Piller, elektrik gücünün kullanılamadığı durumlarda veya elektrik kesintisi durumunda kullanılabilir ve sisteme birkaç saatlik kullanım yoluyla güç sağlayabilir.

Bu kurulum ve protokol, entegre ventilatör ve fizyolojik izleme modülleri ile dijital, düşük akışlı anestezi sisteminin güvenli ve etkili kullanımını göstermektedir. Bu kurulum, sınırlı tezgah alanına sahip veya cerrahi bir alanın yakınında birden fazla ekipman ve boru parçası barındırmanın mümkün olmadığı laboratuvarlar için yararlı olacaktır. Sıkıştırılmış gaz tanklarının ve ayrı fizyolojik izleme ekipmanlarının ortadan kaldırılması da dahil olmak üzere hepsi bir arada sistemin sayısız faydası vardır. Genel olarak, bu entegre sistem, geleneksel bir buharlaştırıcı kullanımının ideal olmadığı gruplar tarafından düşünülebilir.

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Intubation Kit	Kent Scientific Corporation	ETM-MSE	Includes intubation stage, intubation tube, LED light
Isoflurane Liquid Inhalation 99.9%	Henry Schein, Inc.	1182097	Glass bottle 250mL
MouseSTAT Pulse Oximeter	Kent Scientific Corporation	SS-03	Integrated into SomnoSuite
Oxygen Tank	Indiana Oxygen Company	23-160246	Medical Grade O2 99%
RoVent Automatic Ventilator	Kent Scientific Corporation	SS-04	Integrated into SomnoSuite
SomnoSuite Low Flow Digital Anesthesia System	Kent Scientific Corporation	SS-01	Includes RightTemp Homeothermic Warming control, pad, and temperature sensors
SomnoSuite Mouse Starter Kit	Kent Scientific Corporation	SOMNO-MSEKIT	Includes nose cone, syringes, induction chamber, and charcoal canister