Sürekli ve Uzun Süreli Hemodinamik İzleme için Fontan Küçükbaş Hayvan Modelinde Kablosuz Telemetri Cihazı İmplantasyonu

Bu protokol, kalp atış hızı, arteriyel kan basıncı, düşük ve üstün vena kava basınçları ve kardiyak ritim dahil olmak üzere hemodinamik verilerin sürekli ve uzun süreli toplanmasını sağlamak için büyük bir hayvan kablosuz telemetri cihazının implante edilmesi için cerrahi metodolojiyi açıklar.

Fontan prosedürü tek ventriküllü hastalar için yaşam beklentisini önemli ölçüde artırırken, kronik olarak yüksek santral venöz basınçlar ve azalmış kardiyak debinin bir sonucu olarak ortaya çıkan dolaşımın uzun vadede önemli hastalık yüküne neden olduğu iyi bilinmektedir. Kronik Fontan hayvan modelleri, bu işlemle ilişkili geç fizyolojik sonuçları incelemek için değerli bir varlıktır ve Fontan arızasını hafifletmek için tasarlanmış gelecekteki cihazların değerlendirilmesinde gerekli bir araçtır. Bununla birlikte, kronik Fontan modellerinin oluşturulmasına yönelik önceki girişimler, düşük sağkalım oranları nedeniyle engellenmiştir. Ek olarak, etkili hemodinamik veri toplama, serbestçe hareket eden hayvanlarda önemli bir zorluk teşkil etmektedir. Bu amaçla, kablosuz implante edilebilir telemetri sistemlerinin kullanımı, kardiyovasküler verilerin gerçek zamanlı ve uzun vadeli izlenmesi için yeni bir çözüm sunar. Bu protokol, kalp atış hızı, arteriyel kan basıncı ve inferior (IVC) ve superior vena kava'daki (SVC) lokalize basınçlar dahil olmak üzere çeşitli hemodinamik parametrelerin sürekli ve sürekli kaydını kolaylaştıran bir Fontan sağkalım küçükbaş hayvan modelinde bir kablosuz telemetri cihazının cerrahi implantasyonu için metodolojiyi açıklar. Telemetri cihazları, sırasıyla çıkan aort ve SVC veya abdominal aort ve IVC'ye basınç algılayıcı kateterlerin yerleştirilmesi için karotis arter ve internal juguler ven veya femoral arter ve ven kanülasyonu ile implante edildi. Kablosuz telemetri sistemlerinin kullanılması, tek aşamalı bir Fontan operasyonunun ardından ameliyat sonrası yakın izlemeyi mümkün kıldı ve bu da hayvan refahının ve hayatta kalmasının iyileştirilmesine katkıda bulundu.

1971'de Fontan prosedürünün geliştirilmesi, tek ventrikülü olan hastalar için sonuçlarda önemli iyileşmelere yol açtı¹. Bu ameliyatın amacı, kalbe giden sistemik ve pulmoner venöz dönüşü ayırmak, böylece sistemik oksijenasyonu artırmak ve sistemik ventrikül üzerindeki hacim yükünü hafifletmektir. Piyasaya sürülmesinden bu yana, cerrahi yaklaşımda çok sayıda değişiklik yapılmıştır. Şu anda, sağ kalbin tamamen baypas edilmesi en sık aşamalı rekonstrüksiyon ^2,3 ile sağlanmaktadır. Tipik olarak, ilk aşama yaşamın ilk haftasında gerçekleştirilir⁴. Hastalar daha sonra kan akışını superior vena kava'dan (SVC) pulmoner artere (PA) yönlendirmek için Glenn prosedürü veya hemi-Fontan'dan oluşan ikinci bir aşamaya tabi ^tutulur5. Bunu, inferior vena kava (IVC) ve PA⁶ arasında ekstrakardiyak bir kanal veya lateral tünel oluşturulmasını içeren Fontan prosedürü takip eder. Fontan prosedürünün tarihi boyunca yapılanlar gibi cerrahi ilerlemeler, hayvan modelleri kullanılmadan elde edilemezdi⁷.

Fontan prosedürü tek ventrikül hastaları için yaşam beklentisini büyük ölçüde iyileştirirken, kronik olarak artmış santral venöz basınçlar (SVP) ve azalmış kardiyak debinin bir sonucu olarak subpulmonik pompa olmadan çalışan ortaya çıkan dolaşımın uzun vadede önemli hastalık yüküne neden olduğu iyi bilinmektedir 8,9,10,11,12 . Kronik Fontan hayvan modelleri, bu işlemle ilişkili geç fizyolojik sonuçları incelemek için değerli bir varlıktır¹³. Postoperatif hemodinamik değişiklikleri yakalamak için CVP, kalp hızı ve diğer yaşamsal belirtiler gibi kardiyovasküler parametrelerin aktif veri toplaması, gelişen patofizyolojinin kapsamlı bir değerlendirmesi için gereklidir. Ayrıca, hayvan modelleri, in vivo^Fontan dolaşımının hemodinamik eksikliklerini hafifletmek için tasarlanmış yeni ventriküler destek cihazlarının kapasitesini test etmek için gerekli bir araçtır 14,15,16,17,18,19.

Bununla birlikte, etkili veri toplama önemli bir zorluk teşkil etmektedir. İnvaziv kateter bazlı teknikler, geçici doğaları, ilişkili prosedürel riskler ve hayvanın durumunu uzun süreler boyunca izleyememe nedeniyle sınırlıdır. Ayrıca, büyük bir hayvan Fontan modeli yaratmaya yönelik önceki girişimler, muhtemelen normal kalplerin Fontan dolaşımının akut oluşumuna^uyum sağlayamaması nedeniyle, düşük hayatta kalma oranları nedeniyle engellenmiştir ^7,20. Bu amaçla, kablosuz telemetri sistemlerinin kullanımı, serbestçe hareket eden hayvanlarda gerçek zamanlı, uzun vadeli kardiyovasküler verilerin toplanması için yeni bir çözüm sunmaktadır^21,22. Bu cihazlar aynı zamanda ameliyat sonrası yakın izlemeyi de mümkün kılabilir, bu da hayvan refahı ve sağkalımının artmasına yol açabilir.

Burada, kronik bir Fontan küçükbaş hayvan modelinde bir kablosuz telemetri sisteminin²³ başarılı bir şekilde implantasyonu ve kullanımı için metodolojiyi açıklıyoruz. Bu teknik, venöz basınçların ve diğer önemli fizyolojik parametrelerin incelenmesini mümkün kılan sürekli hemodinamik veri toplama için sağlam ve güvenilir bir araç sağladı. Bu teknolojinin klinik öncesi modellerde uygulanması, Fontan fizyolojisi anlayışımızı ilerletmek ve Fontan hastalarının uzun vadeli sonuçlarını iyileştirmeyi amaçlayan yeni terapötik stratejilerin geliştirilmesi için kritik öneme sahiptir.

Bu deneysel protokol, Ülke Çapında Çocuk Hastanesi Abigail Wexner Araştırma Enstitüsü Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi (AR20-00121) tarafından onaylanmıştır. Tüm prosedürler, Ulusal Sağlık Enstitüsü'nün Laboratuvar Hayvanlarının Kullanımı ve Bakımı Kılavuzu'nda belirtilen yönergelere uygun kalmıştır. Bu araştırma, Hayvan Araştırmaları: In Vivo Deneylerin Raporlanması yönergelerini takip etti. Ağırlık aralığı 23-38 kg ve yaş aralığı 2-12 ay olan Dorset koyunları, ameliyattan önce en az 1 hafta boyunca yiyecek ve suya ücretsiz erişimi olan patojen içermeyen özel bir ortamda barındırıldı. Çalışmada kullanılan ekipman ve reaktifler Malzeme Tablosunda listelenmiştir.

1. Hayvan hazırlama

1. Güvenli bir şekilde anestezi alabilmelerini sağlamak için koyunların ameliyattan 1 hafta önce veteriner ekibi tarafından değerlendirilmesini sağlayın. Hızlı sağlıklı koyun ve cerrahi işlemden önce 12 saat sudan mahrum bırakın.
2. Bir iç juguler (IJ) ven yoluyla enjekte edilen ketamin (4 mg / kg) ve diazepam (0.5 mg / kg) kombinasyonu ile sedat.
3. Koyunları planlanan prosedüre göre (aşağıda ayrıntılı olarak açıklanmıştır) ve elektrokoter topraklama pedi yerleştirme için uyluğun üzerinden tıraş edin. Ameliyat bölgelerini alkolle temizleyin.
4. Trakeaya 8-9 mm'lik tek lümenli bir endotrakeal tüp yerleştirin.
5. Mide ve rumenin dekompresyonu için bir orogastrik tüp yerleştirin.
6. Sürekli sıvı uygulaması, sürekli propofol hızı infüzyonu (CRI) ve gerektiğinde ilaç enjeksiyonu için sağ juguler ven veya lateral safen ven içine tek lümenli bir venöz kateter (16-18 G) yerleştirin.
7. Sürekli kan basıncı izleme için bir kulak arterine bir arteriyel hat (22-24 G) yerleştirin.
8. Non-invaziv kan basıncı ölçümü için sağ ön uzuvda bir kan basıncı manşonu, oksijen satürasyonunu izlemek için kulak veya dil üzerine bir klips ve dört uzuvda da elektrokardiyogram (EKG) uçları yerleştirin.
9. İşlem sırasında,% 100 O₂ ve / veya propofol CRI (20-45 mg / kg / s) ile inhale izofluran% 1 -% 3 kullanarak anesteziyi sürdürün.
10. Klorheksidin bazlı bir preparat kullanarak cerrahi bölgeleri aseptik olarak temizleyin ve standart steril tarzda örtün.
11. İnsizyondan önce antibiyotik profilaksisi için sefazolin (25 mg / kg) uygulayın ve gerektiğinde operasyon sırasında her 4 saatte bir tekrar dozlayın.
12. İnsizyondan önce planlanan tüm insizyon bölgelerine bupivakain% 0.25 gibi deri altı lokal anestezik enjeksiyonu uygulayın.

2. Telemetri cihazı hazırlığı

1. Telemetri yazılım programını açın ve telemetri cihazını, orijinal ambalajında hala kapalıyken mıknatıs anahtarını kullanarak açın.
2. Yazılım programı içinde, üst çubukta bulunan Donanım'a tıklayın ve telemetri ünitesini bir iletişim bağlantı denetleyicisine ( CLC) atamak için PhysioTel Digital (CLC) Yapılandırmasını Düzenle'yi seçin.
3. Bir CLC seçildikten sonra, CLC Ayrıntıları sayfası açılır. Bu sayfada, yakınlarda açık olan implant cihazları için bir arama başlatacak olan İmplant Ara'ya tıklayın.
4. Telemetri birimini Seçilen İmplantlar listesine eklemek için Ekle'ye tıklayın. Cihaz şimdi CLC Ayrıntıları sayfasındaki Yapılandırılmış İmplantlar listesi altında görünecektir. Kaydet ve Çık'ı tıklayın.
5. Örnekleme Kontrolü sekmesinde telemetri biriminin adının yanındaki Oynat düğmesine basarak veri alımını başlatın. Canlı veri alımını gösteren grafik otomatik olarak açılacaktır.
6. Cihazı dış ambalajından çıkarın ve steril iç ambalajına ameliyat masasına aktarın.
7. Cihazı iç ambalajında kalırken sıfırlayın. Cihazdan alınan ölçümler 30 saniye boyunca sabit kalana kadar bekleyin ve ofset olarak stabilize edilmiş titreşimsiz ortalama (NPMN) basınç değerlerini kullanın.
8. Konu Ayarları'nda, sıfırlanan parametrenin yanındaki ayarlar simgesini seçin ve Uzaklıklar sekmesini açın. NPMN ölçümlerinden elde edilen uzaklık değerini metin kutusuna girin.
9. Ofseti girdikten sonra, NPMN okumalarının 0 ± 0.1 mmHg olup olmadığını kontrol edin. Değilse, değerler istenen aralığa gelene kadar adım 2.7'yi tekrarlayın.
10. Her iki basınç kanalı için 2.7-2.9 adımlarını gerçekleştirin.
11. Basınç algılayıcı kateterleri bir kan damarına yerleştirmeden önce, karşılık gelen kanalı belirlemek için uca hafifçe vurun. Dalga formu çıkışında musluklar görünür hale gelecektir.
12. Arteriyel basınç ölçümü için sol ventrikül basıncı (LVP) kanalına ve venöz basınç ölçümü için kan basıncı (BP) kanalına karşılık gelen kateteri kullanın.
13. Kan Basıncı Analizi Özellikleri iletişim kutusunun Standart Özellikler sekmesinde, kan basıncı kanalı için minimum nabız yüksekliğini 1 mmHg olarak ayarlayın.

3. Yöntem 1: Femoral arter ve ven kanülasyonu

1. Koyunları sağ kasık çevresinde ve karın ve göğsün üzerinde geniş bir çevrede tıraş edin.
2. Koyunları, ön uzuvları esnek bir bez kemer kullanılarak fleksiyonla sabitlenecek ve kasıklara erişim sağlamak için kayar bir düğüm bağı kullanılarak arka bacakları uzatmada sabitlenecek şekilde ameliyat masasına sırtüstü yatırın (Şekil 1A).
3. Sağ kasık bölgesinde, palpabl femoral arter üzerinde merkezlenmiş, kasık kıvrımının yaklaşık 1 cm altında 5 cm'lik enine bir kesi yapın.
4. Elektrokoter ve künt diseksiyonun bir kombinasyonunu kullanarak, deri altı dokusundan femoral üçgene diseksiyon yapın. Arteriyel nabız için palpe ederek femoral damarları bulun.
5. Femoral damarları ortaya çıkarmak için kas liflerinin yönü boyunca sartorius ve adduktor longus kası arasında bölün (Şekil 1B).
6. Künt ve keskin diseksiyonun bir kombinasyonunu kullanarak, bağ dokusunu femoral damarlardan çevresel olarak temizleyin.
7. Geçici damar ligasyonu için kanülasyon bölgesine proksimal ve distal her iki damarın etrafına çift ilmekli 2-0 ipek bir bağ geçirin.
8. Sağ alt karın bölgesinde, kasık kıvrımının yaklaşık 3 cm yukarısında, deriden 6 cm'lik enine bir kesi yapın.
9. Elektrokoter ve künt diseksiyonun bir kombinasyonunu kullanarak, dış oblikeye yüzeysel 6 cm x 4 cm'lik bir cep oluşturmak için deri altı yağ ve bağ dokusunu inceleyin.
10. Telemetri cihazını deri altı cebe yerleştirin ve 2-0 ipek sütür kullanarak yerine sabitleyin (Şekil 1C).
11. Telemetri cihazı antenini deri altı dokusunun altına tünelleyin ve 2-0 ipek sütür kullanarak yerine sabitleyin.
12. Biyopotansiyel (EKG) derilerinin yerleştirilmesi için, orta ve alt karın bölgesinin yanı sıra alt ve üst göğüs üzerinde ciltte 1 cm'lik karşı kesiler yapın. Bu kesileri cihaz gövdesi cebine bağlamak için deri altından tünel açın ve EKG uçlarını istenen konuma yönlendirin.
13. Pozitif elektrodu alt sternumun solundaki deri altı dokusuna yerleştirin. Alttaki çelik telin ucunu ortaya çıkarmak için silikon borunun çıkarıldığından emin olun.
14. Negatif elektrodu üst sternumun sağındaki deri altı dokusuna yerleştirin.
15. Her iki uç için fazla kablo, 2-0 ipek sütür kullanılarak deri altı bölgeye sarılabilir ve sabitlenebilir.
16. Alt karın cihazı cebinden kasık insizyonuna kadar bir deri altı tüneli oluşturun ve iki basınç kateterini geçirin.
17. Hem femoral arterin hem de venin kanülasyon bölgesine 6-0 polipropilen sütür kullanarak plastik bir turnike kullanılarak sabitlenebilen bir çanta dikişi yerleştirin.
18. Kateter uçlarının içinde pıhtılaşmayı önlemek için kateter jel uçlarını sıkıştırılamayan, yüksek viskoziteli jel ile doldurun ve hava kabarcığı olmamasını sağlayın.
19. Kanülasyondan 3 dakika önce bir doz intravenöz heparin (100 birim / kg) uygulayın.
20. Femoral arter etrafındaki proksimal ve distal 2-0 ipek turnikeleri sıkın. # 11 bıçaklı bir neşter kullanarak çanta ipi dikişinin ortasındaki damarı dikkatlice kesin ve kavisli bir kanama durdurucunun ucuyla hafifçe genişletin.
21. LVP kanalına karşılık gelen basınç kateterini yerleştirin ve kateterin geçişine izin vermek için proksimal ipek turnikeyi gevşeterek abdominal aort içine ilerletin. Çanta ipi sütürünü sıkın ve kateterin etrafına bağlayın.
22. Femoral ven kanülasyonu için 3.20 ve 3.21 adımlarını tekrarlayın ve BP kanalına karşılık gelen basınç kateterini kullanın ve abdominal IVC'ye ilerletin (Şekil 1D).
23. Floroskopi kullanarak kateter uçlarının IVC ve aortta uygun şekilde yerleştirildiğini onaylayın.
24. 2-0 emilebilir bir sütür kullanarak sartorius kasını yeniden yaklaştırın.
25. Sırasıyla 3-0 ve 4-0 emilebilir dikişler kullanılarak derin dermal ve subkutiküler dikişlerle cildi kapatın.

4. Yöntem 2: Karotis arter ve internal juguler ven kanülasyonu

1. Koyunları sol boynun etrafında ve göğsün üzerinde geniş bir çevrede tıraş edin.
2. Koyunu, göğsü ortaya çıkarmak için bir kayma bağı kullanılarak fleksiyonla sabitlenmiş durumda, sol ön bacak fleksiyonla sabitlenecek şekilde ameliyat masasına sağ lateral dekübit pozisyonunda yerleştirin (Şekil 2A).
3. Sol karotis arter ve IJ ven üzerinde, torasik girişe yaklaşık 7 cm kraniyal olmak üzere 5 cm'lik uzunlamasına bir cilt kesisi yapın.
4. Elektrokoter kullanarak, boyun damarlarını ortaya çıkarmak için deri altı yağı, bağ dokusunu ve platizmayı inceleyin (Şekil 2B).
5. Künt ve keskin diseksiyonun bir kombinasyonunu kullanarak, sol karotis arter ve IJ venindeki bağ dokusunu çevresel olarak temizleyin.
6. Geçici damar ligasyonu için kanülasyon bölgesine proksimal ve distal her iki damarın etrafına çift ilmekli 2-0 ipek bir bağ geçirin.
7. Sol boynun tabanında kürek kemiği ile servikal omurga arasında 6 cm'lik uzunlamasına bir kesi yapın.
8. Elektrokoter ve künt diseksiyonun bir kombinasyonunu kullanarak, omurgaya doğru uzanan 6 cm x 4 cm'lik bir cep oluşturmak için deri altı yağ ve bağ dokusunu inceleyin.
9. Telemetri cihazını deri altı cebe yerleştirin ve 2-0 ipek sütür kullanarak yerine sabitleyin.
10. Telemetri cihazı antenini deri altı dokusunun altına tünelleyin ve 2-0 ipek sütür kullanarak yerine sabitleyin.
11. EKG kablolarının yerleştirilmesi için boynun tabanında, ayrıca sol alt ve sağ üst göğüste 1 cm'lik karşı cilt kesileri yapın. Bu kesileri cihaz gövde cebine bağlamak için deri altından tünel açın ve EKG uçlarını istenen konuma yönlendirin (Şekil 2C).
12. EKG kablolarını femoral implant prosedürü için yukarıda açıklanan adımlara benzer şekilde yerleştirin (bölüm 3).
13. Lateral cihaz cebinden medial boyun insizyonuna kadar deri altı bir tünel oluşturun ve iki basınç kateterini geçirin. Femoral implant prosedüründe ayrıntılı olarak açıklandığı gibi, kanülasyondan önce bu basınç kateterlerini jel kullanarak hazırlayın.
14. 6-0 polipropilen sütür kullanarak, her iki damardaki kanülasyon bölgesinin etrafına bir çanta dikişi yerleştirin ve plastik bir turnike ile sabitleyin.
15. Kanülasyondan 3 dakika önce bir doz intravenöz heparin (100 birim / kg) uygulayın.
16. Karotis arter etrafındaki proksimal ve distal 2-0 ipek turnikeleri sıkın. # 11 bıçaklı bir neşter kullanarak çanta ipi dikişinin ortasındaki damarı dikkatlice kesin ve kavisli bir kanama durdurucunun ucuyla hafifçe genişletin.
17. LVP kanalına karşılık gelen basınç kateterini yerleştirin ve kateterin geçişine izin vermek için proksimal ipek turnikeyi gevşeterek torasik çıkan aort içine ilerletin. Çanta ipi sütürünü sıkın ve kateterin etrafına bağlayın.
18. BP kanalına karşılık gelen basınç kateterini kullanarak sol IJ veninin kanülasyonu için 4.16 ve 4.17 adımlarını tekrarlayın ve torasik SVC'ye ilerletin.
19. Floroskopi kullanarak torasik SVC ve çıkan aorttaki kateter uçlarının uygun yerini onaylayın (Şekil 2D).
20. 2-0 emilebilir bir sütür kullanarak platisma kasını yeniden yaklaştırın.
21. Sırasıyla 3-0 ve 4-0 emilebilir dikişler kullanılarak derin dermal ve subkutiküler dikişlerle cildi kapatın.

5. Kurtarma

1. Anestezikleri bırakın. Orogastrik tüpü çıkarın ve koyun ventilatörden yardım almadan nefes alırken ekstübe edin. Bu tipik olarak koyun uyarılma belirtileri gösterdikten sonra ortaya çıkar (hareket, göz kırpma, ağrılı uyaranlara tepki, çene tonusu, çiğneme).
2. Arteriyel çizgiyi çıkarın.
   NOT: Basınç kateterlerinden biri aort içine yerleştirilmişse, telemetri cihazı tarafından sürekli kan basıncı izleme sağlanabilir.
3. Koyunları kurtarma için izole bir barınma birimine aktarın. Koyunların sternal yaslanmada kalmasına ve sonunda ayakta durmasına yardımcı olun.
4. Postoperatif ağrı için intravenöz banamin (2.2 mg / kg) ve deri altı buprenorfin SR (0.03 mg / kg) uygulayın.

Cerrahi sonuçlar
Toplam 13 koyuna, hem SVC hem de IVC'nin sağ atriyumdan ayrılması, SVC'nin PA'ya doğrudan uçtan yana anastomozu ve IVC ile PA arasına ekstrakardiyak bir kanal yerleştirilmesi ile toplam kavopulmoner bağlantıyı içeren tek aşamalı Fontan cerrahisi uygulandı. Koyunlara bu işlem ortalama 13,3 ± 7,6 aylıkken uygulandı. Bunlardan 3 koyuna abdominal aort ve IVC içine basınç algılayıcı kateterlerin yerleştirilmesi ile kablosuz teleme...

Kablosuz telemetri cihazının bir küçükbaş hayvan modeline implantasyonu için iki cerrahi yöntem geliştirdik. Cihaz, kalp atış hızı, arteriyel kan basıncı ve abdominal IVC ve torasik SVC'den gelen lokalize venöz basınçlar dahil olmak üzere çeşitli kardiyovasküler parametrelerin sürekli, uzun süreli izlenmesini ve kaydedilmesini sağlamak için 5 koyuna başarıyla implante edildi. Tüm koyunlar, cihaz implantasyonu ameliyatından herhangi bir önemli komplikasyon o...

Bu proje, Palo Alto, California'daki Additional Ventures Cures Collaborative tarafından finanse edildi.

Animal Research Core'daki kendini işine adamış veteriner personelini takdir ediyoruz. Ayrıca, çalışma boyunca paha biçilmez uzmanlığı ve özenli bakımı için Mary Walker, DVM, MS'e minnettarlığımızı ifade etmek istiyoruz.