Method Article
Burada, invaziv ventilasyon ve torasik organların in vivo sıçan modellerinde maruziyeti gerektiren sağkalım dışı uygulamaların hassasiyetini ve tekrarlanabilirliğini artırmayı amaçlayan, sıçanlarda trakeotomi yoluyla endotrakeal entübasyon ve ardından torakotomi için standart bir prosedür sunuyoruz.
Endotrakeal entübasyon ve müteakip ventilasyon, kontrollü veya yüksek ventilasyon basınçları veya torasik boşluk ve organlara erişim gerektiren çeşitli müdahaleler için sıçan modellerinde translasyonel araştırmalar için genellikle temel gereksinimlerdir. Konvansiyonel endoorotrakeal entübasyon, anatomik olarak ağızdan geçen yolu kullanarak sağkalım deneyleri için çok uygundur. Bununla birlikte, bu prosedür, genellikle gerekli deneyim ve teknik becerinin daha yüksek seviyeleri, daha gelişmiş ekipman ve ilgili entübasyon başarısızlık oranları ve trakeal perforasyon, geçici sistemik hipooksijenasyon ve ilgili hava sızıntısı gibi komplikasyonlarla daha fazla zaman çabası dahil olmak üzere bazı zorluklar ortaya çıkarmaktadır.
Bu nedenle, bu makale, garantili entübasyon başarısı, sabit oksijenasyon seviyeleri, yüksek ventilasyon basınçları veya açık torakotomi gerektiğinde hayatta kalamayan sıçan modellerinde trakeotomi yoluyla endotrakeal entübasyon için ayrıntılı bir adım adım protokol sunmaktadır.
Protokol, özellikle doğrudan laringoskopi ile endoorotrakeal entübasyon tekniğinde deneyimsiz veya rutin olmayan araştırmacılar için tutarlı ve güvenilir sonuçlar sağlamak için titiz cerrahi tekniğin önemini vurgulamaktadır. Bu nedenle, bu prosedürün hayvanların çektiği acıları ve gereksiz hayvan kayıplarını en aza indirmesi beklenmektedir.
Genel olarak, kemirgenler solunum sıkıntısını hastalardan çok daha uzun süre telafi edebilir. Spontan ventilasyon altında çok daha uzun süre ve daha invaziv prosedürler sırasında, örneğin kardiyopulmoner dolaşım için en stresli prosedürlerden biri olduğu bilinen karaciğer nakli sırasında bile kardiyovasküler dolaşım stabil ve yeterli kalabilirler, 1,2,3.
Bununla birlikte, endotrakeal entübasyon, çeşitli biyomedikal alanlardan kaynaklanan çeşitli ortamlar ve müdahaleler için sıçan modellerinde translasyonel araştırmalar için temel bir gerekliliktir ve günümüzün bilimsel ortamında esastır 4,5,6,7,8,9,10,11 . Genel olarak sıçanlarda gerçekleştirilen deneysel laboratuvar hayvanı çalışmalarının çoğunluğu hala invaziv ventilasyon gerektirmesede 12, entübasyon ve kontrollü ventilasyon yardımı gerektiren bazı deney düzenekleri vardır. Bu deney düzenekleri, güvenli bir hava yolu, yüksek ventilasyon basınçları ve laparoskopi veya göğüs boşluğuna ve organlara doğrudan erişim gerektiren herhangi bir deneyi içerir.
Özellikle göğüs boşluğuna ve organlara erişim gerektiğinde, intraplevral boşluktaki negatif basınç ve interkostal kaslar ve diyaframın inspirasyon mekanizması kaybedildiğinde akciğerin çökmesi ölümcül bir solunum yetmezliğine yol açacağından endotrakeal entübasyon zorunludur13.
Kemirgenlerde non-invaziv endoorotrakeal entübasyon yöntemleri hakkında birçok yayın olmasına rağmen 14,15,16,17, trakeotomi ile invaziv endotrakeal entübasyon için prosedür protokolleri eksik görünmektedir. Sadece hayatta kalamayan hayvan modellerinde uygulamaya izin veren ikincisinin invazivliğine rağmen, trakeotomi yoluyla entübasyonun büyük avantajları vardır. Bunlar arasında daha dik bir öğrenme eğrisi, daha yüksek ve daha kalıcı başarı oranları, daha az gerekli teknik ekipman ve gelişmiş başarı izleme fırsatlarıyer alır 18,19.
Entübasyon başarısı sonuç için esastır. Hastalarda çeşitli yanlış entübasyonlar ve tekrarlanan entübasyon girişimleri, ölüm kadar ciddi advers olaylar ve komplikasyonlarla açıkça ilişkili olsa da20,21, bu tür olaylar test hayvanlarında da zararlıdır. En iyi durumda, deneyde güçlü bir karıştırıcı değişkeni temsil ederler, ancak aynı zamanda hayvanın gereksiz kaybına da yol açabilirler. Bu nedenle, deney düzeneği ve stratejisi izin veriyorsa, invaziv olmama pahasına entübasyon başarı oranlarını artırmak mantıklıdır.
Cerrahi trakeotomi ile bu standardize entübasyon protokolü, entübasyon başarı oranlarında azaltılmış değişkenlik, kardiyorespiratuar fizyoloji parametreleri üzerindeki etkilerin en aza indirilmesi ve parametrelerin tam araştırma kontrolü ve manipülasyonu dahil olmak üzere çeşitli avantajlar sunar. Özellikle doğrudan laringoskopi ile endotrakeal entübasyon prosedüründe deneyimsiz araştırmacılar için güvenli bir hava yolu sağlamaya yardımcı olur ve araştırmacıların yüksek kontrollü koşullarla hayatta kalmama çalışmaları yürütmelerine olanak tanır. Önemli anatomik işaretleri vurguluyor ve prosedür sırasında karşılaşılan yaygın zorlukların giderilmesine ilişkin içgörüler sağlıyoruz.
Burada açıklanan tüm hayvan faaliyetleri, Almanya'nın Karlsruhe kentindeki Baden-Württemberg Bölge Konseyi'nin kurumsal hayvan bakımı ve kullanımı komitesi (IACUC) tarafından onaylanmıştır. Deney hayvanları, kurumsal standartlara ve Alman hayvan kullanımı ve bakımı yasalarına göre ve Avrupa Topluluk Konseyi direktiflerine (2010/63/EU) ve ARRIVE yönergelerine göre yönetildi ve akredite tesislerde gerçekleştirildi. Janvier Labs'tan 400 g sipariş ağırlığına sahip erkek Spraque Dawley sıçanları kullanıldı.
1. Prosedür hazırlığı (Şekil 1)
Şekil 1: Deney düzeneği. (A) Cerrahi hazırlık kancası olarak kullanılan bir perfüzyon tüpüne bağlı katlanmış bir kanül. (B) Metal bir sabitleme çubuğuna yerleştirilmiş kelepçeli hazırlık kancası. (C) Müdahaleden önce yatıştırılmış hayvan. (D) Neonatolojiden ventilasyon torbası. (E-F) Luer kilitli bir şırınganın ısıyla daralan bir tüp kullanılarak havalandırma torbasına hava geçirmez şekilde monte edilmesi. (G) Seldinger tekniği için bir arteriyel lider-kateter setinden bir kılavuz tel ile farklı boyutlarda kısaltılmış ve eğimli intravenöz kateterler. (H) Nihai ısmarlama yapı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
2. Anestezi ve analjezi
3. Cerrahi hazırlık (Şekil 2)
Şekil 2: Trakeanın hazırlanması. (A) Maske yoluyla oksijenin solunması. (B) Oksijen uygulaması için maskeden erkek Luer kilitli şırıngaya geçin. (C) Torakoservikal cilt kesisi. (D) Servikal fasya yoluyla hazırlık. (E) sternokleidomastoid kasın ve infrahyoidal kasın maruz kalması. (F) Medyan infrahyoidal kasın lateralizasyonu. (G) Trakeaya doğru künt diseksiyon. (H) trakeanın overholt kelepçeleri kullanılarak tünellenmesi. (I) Silikon damar halkası kullanılarak trakeanın asılması. (J-N) Daha sonra endotrakeal kanül fiksasyonu için bir poli filament sütür kullanılarak trakeanın kaudal çift askılanması. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
4. Entübasyon prosedürü (Şekil 3)
Şekil 3: Trakeotomi ile endotrakeal entübasyon. (A) Hazırlıktan sonraki ilk durum. (B) Atravmatik pense kullanılarak trakeanın kaudal uzaması. (C-F) Çevresi 180° olan trakeanın kısmi insizyonu. (G,H) Trakeaya bir Seldinger kılavuz telinin sokulması. (I-M) Modifiye intravenöz kateterin Seldinger teli tarafından yönlendirilen trakeaya sokulması. (N-O) Seldinger telinin çıkarılması. (P) Trakeal kateterin modifiye ventilasyon torbasına luer kilit bağlantısı. (S-T) Kazara kateterin çıkarılmasını önlemek için önceden yerleştirilmiş kilitleme sütürünün bağlanması. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
5. Manuel ventilasyon ve median torakotomi (Şekil 4)
Şekil 4: Manuel ventilasyon ve medyan torakotomi. (A) entübasyondan sonraki ilk durum. (B-E) Ksifoidden başlayan medyan torakotomi. (F-I) Cerrahi hazırlık kancaları kullanılarak torasik maruziyet. (J) Havalandırma sırasında son kurulum. (K-L) manuel havalandırma işlemi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
6. Ötenazi
Trakeotomi ile endotrakeal entübasyon ve ardından torakotomi, sağkalım dışı uygulamalar için 10 erkek sıçanda (ortalama ağırlık 405 ± 30 g) yapıldı. Prosedür ikinci yıl cerrahi asistanı tarafından gerçekleştirildi. 20 dakikalık entübasyon ve ventilasyondan sonra sağkalım ile tanımlanan başarı oranı %100 idi. Deri insizyonundan entübasyon tüpünün fiksasyonuna kadar hazırlık ve entübasyon işleminin ortalama süresi 6:55 ± 0:53 dk idi (Tablo 1).
Kullanılan hayvan sayısı | 10 |
Vücut ağırlığı (ortalama ve standart sapma) | 405 ± 30 g |
Entübasyon başarı oranı | 100% |
İşlem süresi (ortalama ve standart sapma) | 6:55 ± 0:53 dk |
Ortalama oksijen doygunluğu | 96% |
Minimum oksijen doygunluğu | 92% |
Tablo 1: Temsili sonuçlar. 10 hayvanda protokolün temsili sonuçları.
Doygunluk, arka bacakta tek kullanımlık kendinden yapışkanlı nabız oksimetresi probu ile izlendi ve hiçbir zaman %92'nin altına düşmedi. Diyafram insizyonuna kadar spontan ventilasyon yapıldı. Tüm sıçanlar, ani keskin kardiyoloji yoluyla kasıtlı ötenaziye kadar deneysel ölçümler için gereken 20 dakika boyunca hayatta kaldı (Şekil 5).
Şekil 5: Periferik oksijen doygunluğu. Bu prosedürün tüm süresi boyunca ölçülen periferik oksijen doygunluğu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Yalnızca ABD'de, yılda yaklaşık 110 milyon sıçan ve fare hayvan deneylerinde kullanılmaktadır24. Güvenilir istatistikler bulunamamakla birlikte, bunların önemli bir yüzdesi, özellikle pulmoner ve kardiyak araştırmaların yanı sıra anesteziyoloji alanlarında destekli ventilasyon alacaktır. Bu hayvanların çoğuna non-invaziv endoorotrakeal entübasyon uygulanır ve bu da bir takım zorluklar gerektirir. Bunlar arasında daha yavaş öğrenme eğrileri, daha yüksek entübasyon başarısızlığı oranları, daha fazla sayıda reentübasyon ve ilişkili solunum komplikasyonlarının yanı sıra solunum sızıntıları bulunur25. Bu nedenle, non-invaziv entübasyon genellikle daha deneyimli araştırma personeli, fiber optik, kapnometri ve mekanik ventilatörler gibi daha ileri teknolojiler ve daha fazla finansal ve materyalist kaynak gerektirecektir26. Bu nedenle, entübasyonun tüm yönü, sonraki istatistiksel analiz ve sonuçların bireyler arası heterojenliği ile ilgili anlamlı bir karıştırıcıdır. Bununla birlikte, non-invaziv endoorotrakeal entübasyon, uzunlamasına deney tasarımlarında genellikle tek uygulanabilir seçenektir.
Alternatifler, uzunlamasına deneylerde gerekli uzun süreli trakeal erişim için trakeostomi veya sağkalım dışı deneylerde "tek kullanımlık" cerrahi trakeotomidir. Sıçanlarda trakeostomi için mikrocerrahi tekniğe ilişkin protokoller mevcut olsa da27, şu anda hayatta kalamayan sıçan modellerinde trakeotomi yoluyla endotrakeal entübasyon için herhangi bir protokol bulunmamaktadır.
Bu nedenle, sıçanlarda trakeotomi ve müteakip torakotomi yoluyla endotrakeal entübasyon için burada açıklanan standartlaştırılmış prosedür, hayatta kalmayan çalışmalarda bulunan araştırmacılar için değerli bir yöntemi temsil etmektedir. Bu prosedür ne uzman personel ne de kapsamlı bir eğitim gerektirir. Endoorotrakeal entübasyondan çok daha yüksek bir entübasyon başarı oranına sahiptir ve çok daha kontrollü prosedür adımlarına izin verir.
Sunulan tekniklerin sınırlamaları esas olarak prosedürün invazivliğini ve sonuç olarak, hayatta kalma dışı deneylerle özel uyumluluğu içerir. Deri ve yumuşak dokudaki büyük kusurların yanı sıra insizyonel trakeal fistül nedeniyle, özellikle torakotomi ile kombine edildiğinde, bu prosedürden ekstübasyon ve iyileşme ne uygulanabilir ne de önerilir.
Prosedür sırasında karşılaşılan yaygın zorlukları giderirken, aşağıdaki noktalara ve tavsiyelere dikkat çekmek isteriz: ekipman ve ilaçlar mümkün olduğunca kapsamlı bir şekilde hazırlanmalıdır. Deneyi yapan kişi, ince hazırlık ve travmatik olmayan pamuklu çubuklar kullanarak hemostatik kontrolü titizlikle yapmalıdır. Deneyi yapan kişi, yeterli hareketliliği sağlamak için trakeayı en az 0,5 cm uzunluğunda hazırlamalı ve insizyondan sonra trakeayı kaybetmemek için silikon damar halkasını kullanmalıdır, çünkü bu, trakea zemin fenomeni nedeniyle doku derinliğinde kaybolduğunda aspirasyon ve boğulma ile sonuçlanabilir. Makasın net bir darbesiyle trakeayı sadece kısmen kesin. İdeal olarak, 180° çevre kesilmelidir. Bunun altında entübe edilememesine neden olabilir. Bunun üzerinde, her iki ucun dokunun derinliğine geri çekilmesi ve ardından boğulma ile trakeanın kopması ile sonuçlanabilir. Entübasyon tüpünü sabitlemek için polifilament sütürün bağlanırken, hava sızıntısını veya kazara tüp çıkığını önlemek için yeterli sızdırmazlığı sağlamak ve aynı zamanda tüpün istenmeyen kapanmasını önlemek için kayar bir düğüm kullanılmalıdır. Dikiş sırasında Seldinger telinin yerinde bırakılması, istenmeyen kapanmayı önleyebilir. Ventilasyon torbasını kullanarak manuel ventilasyon gerçekleştirirken, yüksek tidal hacimler tarafından akciğerin barotravmasından kesinlikle kaçınılmalıdır. Bunun yerine, özellikle torakotomi yapılmadığı ve akciğer hacimleri görsel olarak değerlendirilemediği sürece, akciğer koruyucu, yüksek sıklıkta ve düşük tidal ventilasyon hedeflenmelidir.
Bu protokol, ayrıntılı ve tekrarlanabilir bir metodoloji sunarak, deneysel prosedürlerin standardizasyonunu kolaylaştırır, veri güvenilirliğini ve çalışmalar arasında karşılaştırılabilirliği artırır. Sonuç olarak, bu yöntem klinik öncesi araştırmalarda bilimsel tekniklerin geliştirilmesine katkıda bulunur ve sonuçta fizyoloji, farmakoloji, cerrahi ve biyomedikal bilimler alanlarındaki bulguların translasyonel alaka düzeyini arttırır.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Yazarlar, Baden-Württemberg Bilim, Araştırma ve Sanat Bakanlığı (MWK) ve Alman Araştırma Vakfı (DFG) tarafından INST 35/1314-1 FUGG ve INST 35/1503-1 FUGG hibeleri aracılığıyla desteklenen veri depolama hizmetine minnetle SDS@hd teşekkür eder. Ayrıca yazarlar, yapılandırılmış doktora sonrası programı ve Cerrahi Onkoloji programı aracılığıyla NCT'nin (Heidelberg, Almanya'daki Ulusal Tümör Hastalıkları Merkezi) desteğini minnetle kabul ederler. Ayrıca, Baden-Württemberg Eyalet Parlamentosu tarafından onaylanan Devlet Fonları aracılığıyla onaylanan Devlet Fonları aracılığıyla sağlanan desteği de kabul ediyoruz. Alexander Studier-Fischer için yapılandırılmış doktora sonrası programından Kampüs Sağlık + Yaşam Bilimleri İttifakı Heidelberg Mannheim: Sağlıkta Yapay Zeka (AIH) - DKFZ, EMBL, Heidelberg Üniversitesi, Heidelberg Üniversite Hastanesi, Mannheim Üniversite Hastanesi, Ruh Sağlığı Merkez Enstitüsü, ve Max Planck Tıbbi Araştırma Enstitüsü. Ayrıca, Mannheim Üniversitesi Tıp Merkezi'ndeki DKFZ Hector Kanser Enstitüsü aracılığıyla verilen desteği de kabul ediyoruz. Yayın ücreti için, Deutsche Forschungsgemeinschaft'ın "Açık Erişim Publikationskoste" finansman programı kapsamında ve Heidelberg Üniversitesi'nin mali desteğini kabul ediyoruz.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Ambu Spur II Single-Use ventilation bag for neonates | Meier Medizintechnik | 335 102 000 | Ventilation bag |
BD Microlance 3 cannula 20 G | BD (Beckton, Dickinson) | 301300 | Cannula |
BD Microlance Discardit II 20 mL Syringe | BD (Beckton, Dickinson) | 300296 | Plastic syringe |
Fixation rods | Legefirm | 500343896 | Tuning forks used as y-shaped metal fixation rods |
Heat-shrinking tube | Sekesoer | RSG-400 | Heat-shrinking tube |
Intravenous catheter | BD (Beckton, Dickinson) | 393230 | BD Venflon Pro Safety intravenous catheter 14 G; shortened using scissors; alternatively 16 G or 18 G can be used |
Plastic perfusor tube | M. Schilling GmbH | S702NC150 | Connecting tube COEX 150 cm |
Polyfilament suture | COVIDIEN | CL331 | Polyfilament surgical suture recommended with a strength of 1 to 2; needle can be removed |
Royal Gardineer Heating Pad Size S, 20 Watt | Royal Gardineer | IP67 | Heating pad |
Seldinger guide wire | VYGON | 115.798 | Metal guide wire from the arterial leadercath set |
Silicone vessel loop tie | SERAG WIESSNER | SL26 | Silicone vessel loop tie 2.5 mm red |
Spraque Dawley rats | Janvier Labs | Male rats weighing 400 grams | |
Steel plate | Maschinenbau Feld GmbH | C010206 | Galvanized sheet plate, 40 x 50 cm, thickness 4.0 mm |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır