Ocena biomateriałów do augmentacji pęcherza moczowego z wykorzystaniem analiz cystometrycznych w różnych modelach gryzoni
9 sierpnia 2012
Etapy chirurgiczne powiększenia pęcherza moczowego opisano z wykorzystaniem rusztowań 3-D w modelach mysich i szczurzych. W celu przetestowania skuteczności konfiguracji biomateriałów do zastosowania w powiększeniu pęcherza przedstawiono techniki cystometrii przeprowadzanej zarówno u zwierząt w stanie czuwania, jak i znieczulonych.
Celem niniejszej procedury jest ocena zastosowania biomateriałów do augmentacji pęcherza moczowego poprzez pozyskanie danych funkcjonalnych za pomocą cytometrii. Jest to realizowane najpierw poprzez przymocowanie rusztowania do defektu utworzonego w pęcherzu moczowym. Drugim krokiem procedury jest przeprowadzenie rurki cystostomijnej do jamy brzusznej.
Trzecim krokiem jest wprowadzenie rurki cystostomijnej do powiększonego pęcherza i przymocowanie jej na grzbiecie zwierzęcia. Ostatnim etapem jest przeprowadzenie cytometrii w celu oceny powiększonego pęcherza pod kątem funkcjonalnym. W rezultacie, za pomocą cytometrii u zwierząt świadomych, można wykazać zmiany w pojemności i podatności pęcherza, ciśnieniu oddawania moczu, czasie cyklu nutrycyjnego oraz objętości moczu resztkowego po mikcji.
Zastosowania tej techniki obejmują terapię wrodzonych i nabytych anomalii pęcherza moczowego lub cewki moczowej, które prowadzą do upośledzenia pojemności, podatności i ogólnej funkcji pęcherza. Wynika to z konieczności funkcjonalnej oceny nowych biomateriałów stosowanych w augmentacji pęcherza. Po przygotowaniu zwierzęcia do operacji brzusznej, należy za pomocą skalpela wykonać cięcie wzdłuż linii środkowej w dolnej części skóry.
Za pomocą pęsety z ząbkami unieś mięsień prosty i uwolnij tylną powierzchnię mięśnia, korzystając z drobnych nożyczek typu Metzenbaum i tępych nożyczek. Przeciąć pozostałą część mięśnia w linii środkowej na całej długości nacięcia skóry, aby wydobyć pęcherz moczowy przez ranę operacyjną. Następnie załóż szew przez tylną ścianę pęcherza moczowego, a następnie przez jego ścianę przednią. Załóż dodatkowe szwy bocznie na pęcherzu, ale nie zawiązuj ich.
Po naciągnięciu szwów pęcherz przyjmie kwadratowy kształt o boku około jednego centymetra; pęcherz wzdłużnie przez przednią ścianę pęcherza, tuż poniżej kopuły pęcherza wzdłuż linii środkowej. Należy uważać, aby nie napinać zbyt mocno tych szwów, ponieważ mogą one łatwo wyrwać się z tkanki pęcherza. Na tym etapie do anastomozy rusztowania zaleca się stosowanie powiększenia przez lupę. Za pomocą cienkich nożyczek przytnąć jedwabne rusztowanie do przybliżonego obszaru defektu pęcherza.
Zacznij od jednego rogu rusztowania i przyszyj go do pęcherza za pomocą szwu ciągłego. Aby stworzyć wodoszczelną szczelinę wokół całego ubytku, bardzo ważne jest, aby chirurg wykonał beznapięciową, wodoszczelną anastomozę rusztowania z pęcherzem. Zapewni to zatrzymanie całego moczu wewnątrz pęcherza, ponieważ jakikolwiek wyciek do jamy otrzewnowej prawdopodobnie doprowadzi do śmierci zwierzęcia.
W ramach testu należy użyć igły hipodermicznej o rozmiarze 30 G, aby wypełnić pęcherz wodą. W przypadku stwierdzenia wycieku należy go zamknąć dodatkowym szwem przerywanym. Następnie, przed zamknięciem ściany brzusznej, zrekonstruowany pęcherz należy wprowadzić z powrotem do jamy brzusznej.
Wstrzyknij bupiwakainę w mięsień prosty oraz tkankę podskórną w celu znieczulenia miejscowego, a następnie zamknij nacięcie. Następnie użyj szwu ciągłego, aby przybliżyć brzegi mięśnia prostego, i zamknij skórę szwem ciągłym. Po oczyszczeniu i osuszeniu rany przeniesienie zwierzę do ciepiej, czystej klatki w celu wybudzenia z narkozy.
Przed rozpoczęciem należy utworzyć kotwicę na końcu 10 centymetrów rurki PE 50, aby nie wysunęła się ona z pęcherza. W tym celu należy rozszerzyć koniec rurki, delikatnie wystawiając go na działanie płomienia. Następnie należy sprawdzić, czy rurka nie jest niedrożna.
Wstrzyknij sól fizjologiczną do końca bez rozszerzenia i upewnij się, że ciecz przepływa. Po przygotowaniu zwierzęcia do zabiegu, przed odsłonięciem pęcherza, wykonaj jedno centymetrowe nacięcie na grzbiecie pomiędzy łopatkami. Używając nożyczek Metsona, wytwórz przestrzeń między skórą a leżącym pod nią mięśniem.
Następnie wprowadź końcówki nożyczek w płaszczyznę tkanek i rozszerz je, aby utworzyć tunel podskórny prowadzący do brzusznej strony brzucha. Następnie obróć zwierzę na grzbiet. Odsłoń pęcherz moczowy i wprowadź go z powrotem do jamy brzusznej.
Wracając do nacięcia grzbietowego, wprowadź mały zacisk do tunelu podskórnego. Palcami chroń zawartość jamy brzusznej, a następnie za pomocą końcówek zacisku przebij ścianę brzucha. Teraz chwyć zaciskiem gładki koniec rozszerzanej rurki i wyciągnij ją z powrotem przez nacięcie grzbietowe.
Nie należy przeciągać rozszerzonego końca kotwicy przez ścianę brzucha wraz z rurką przechodzącą przez nacięcie. Na kopule pęcherza mocuje się szew typu „workowy”. Luźny koniec nici należy zabezpieczyć małym zaciskiem, aby zapobiec jego przypadkowemu przeciągnięciu przez szew.
Ponadto nie należy mocno naciągać szwu. Następnie używamy igły 18G, aby przebić ścianę pęcherza w centrum szwu w formie woreczka, tylko w takim stopniu, aby igła znalazła się wewnątrz światła narządu. Następnie w otwór wprowadza się precyzyjną pęsetę i delikatnie ją rozchyla, aby poszerzyć otwór.
Wprowadź rozszerzony koniec cewnika do ubytku w pęcherzu, aż znajdzie się on wewnątrz światła. Zaciśnij szew tobalkowy wokół cewnika i zawiąż go. Następnie owiń wolny koniec nici wokół cewnika jeden raz i zawiąż.
Następnie należy sprawdzić szczelność pęcherza, powoli wstrzykując do niego sól fizjologiczną przez rurkę. Jeśli z cewki moczowej wydostaje się płyn, należy odessać sól fizjologiczną, aby odbarczyć pęcherz. W przypadku stwierdzenia nieszczelności należy ją usunąć za pomocą szwu, ponieważ wyciek moczu może doprowadzić do śmierci zwierzęcia.
Zamknij nacięcie brzuszne w sposób przedstawiony wcześniej. Następnie przystąp do zamknięcia nacięcia grzbietowego. Procedura zamykania nacięcia grzbietowego różni się w przypadku szczurów i myszy.
W przypadku szczurów należy użyć nożyczek, aby odciąć cewnik na poziomie skóry. Następnie do cewnika należy wprowadzić igłę tępą o rozmiarze 22 G. Skórę nad cewnikiem należy zamknąć szwem ciągłym, pozostawiając wystający piastę igły.
Następnie załóż nakładkę do kaniuli dożylnej na tępą igłę i przymocuj końcówkę cewnika do skóry. Po tym zabiegu oczyść miejsce nacięcia i pozwól zwierzęciu dojść do siebie w ciepłym otoczeniu. U myszy cewnik należy zabezpieczyć w następujący sposób: pozostawić go w dłuższej postaci, a koniec cewnika zamknąć poprzez stopienie go nad płomieniem.
Zwiń koniec rurki i pozostaw go w podskórnej kieszeni na grzbiecie zwierzęcia. Zamknij skórę nad rurką, stosując szew ciągły. Przed analizą cytrynową zapewnij szczurom lub myszom co najmniej od pięciu do siedmiu dni rekonwalescencji pooperacyjnej.
Po regeneracji w dniu wykonywania cytometrii. W przypadku myszy należy najpierw pod narkozą otworzyć nacięcie grzbietowe i usunąć zwiniętą cewkę z kieszonki podskórnej. Po usunięciu cewki należy zamknąć nacięcie i odczekać, aż mysz całkowicie wybudzi się z narkozy, a następnie rozpocząć cytometrię od umieszczenia zwierząt w klatkach metabolicznych zawieszonych nad wagami.
Następnie należy uzyskać dostęp do cewników nadłonowych za pomocą igły o rozmiarze 27 G, połączonej za pomocą zestawu do pomiaru ciśnienia z przetwornikiem ciśnienia i pompą infuzyjną. Rozpocząć infuzję soli fizjologicznej. Odczekać do czasu ustabilizowania się zapisu wzorca mikcji.
W ciągu następnych 10 do 20 minut ciśnienie w pęcherzu najpierw wzrośnie, a następnie nastąpi mikcja. Następnie należy rejestrować cykle mikcji przez okres od 15 do 120 minut lub przez co najmniej trzy lub cztery cykle mikcji w trakcie procedury. Należy monitorować, czy nie doszło do zagięcia cewnika lub innych powikłań.
Następnie można przeanalizować zapisy urodynamiczne w celu wyznaczenia takich parametrów, jak objętość oddanego moczu, podatność, maksymalne ciśnienia oddawania moczu w fazie skurczu, odstęp, czas cyklu mikcji oraz objętość moczu szczątkowego. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać solidną wiedzę na temat sposobu augmentacji pęcherza za pomocą dowolnego biomateriału. Dowiedzą się Państwo również, jak ocenić funkcję pęcherza u gryzoni, wykorzystując cystometrię u zwierząt świadomych i nieunieruchomionych.
Przegląd
Niniejszy artykuł opisuje etapy chirurgiczne powiększania pęcherza moczowego z wykorzystaniem rusztowań 3-D w modelach mysich i szczurzych. Skuteczność konfiguracji biomateriałów w powiększaniu pęcherza jest testowana za pomocą technik cystometrii u zwierząt budzących się oraz znieczulonych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Biomateriały
- Techniki chirurgiczne
Wprowadzenie
- Augmentacja pęcherza moczowego jest procedurą chirurgiczną mającą na celu poprawę funkcji pęcherza.
- Biomateriały są coraz częściej wykorzystywane w celu poprawy wyników operacyjnych.
- Dane funkcjonalne z cystometrii są kluczowe dla oceny wydajności pęcherza po operacji.
- Zrozumienie implikacji tych technik może pomóc w leczeniu anomalii pęcherza moczowego.
Cel badania
- Ocena zastosowania biomateriałów w augmentacji pęcherza moczowego.
- Pozyskanie danych czynnościowych za pomocą cystometrii.
- Ocena zmian pojemności i podatności pęcherza po augmentacji.
Zastosowane metody
- Przygotowanie zwierzęcia do operacji w jamie brzusznej.
- Utworzenie defektu pęcherza i anastomoza rusztowania.
- Umieszczenie rurki cystostomijnej do odprowadzania moczu.
- Przeprowadzenie cystometrii w celu oceny funkcji pęcherza.
Główne wyniki
- Oceny czynnościowe wykazały zmiany w pojemności i podatności pęcherza moczowego.
- Zmierzono ciśnienia oddawania moczu oraz objętości resztkowe po mikcji.
- Wyniki wskazały na skuteczność zastosowanych biomateriałów.
- Omówiono potencjalne zastosowania w przypadku wrodzonych i nabytych anomalii pęcherza moczowego.
Wnioski
- Badanie wykazuje możliwość zastosowania rusztowań 3D do augmentacji pęcherza moczowego.
- Dane funkcjonalne wspierają zastosowanie biomateriałów w aplikacjach chirurgicznych.
- Dalsze badania są niezbędne w celu optymalizacji technik i materiałów.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ocena funkcjonalna biomateriałów do augmentacji pęcherza wymaga standaryzowanych modeli zwierzęcych oraz analizy cystometrycznej w celu oceny pojemności, podatności i dynamiki mikcji. Podejście to umożliwia przedkliniczne ograniczenie ryzyka w projektowaniu rusztowań poprzez powiązanie właściwości strukturalnych z wynikami funkcjonalnymi przed rozpoczęciem badań na dużych zwierzętach lub badań klinicznych. Metodologia ta wspiera walidację celów w urologicznej medycynie regeneracyjnej, dostarczając ilościowych, przekładalnych odczytów niezbędnych do podejmowania decyzji o kontynuacji lub przerwaniu prac (go/no-go) w procesach opracowywania biomateriałów.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Weryfikacja hipotez terapeutycznych poprzez korelację regeneracji tkanki wspomaganej rusztowaniem z funkcjonalną poprawą urodynamiczną.
- Wartość operacyjna: Umożliwia biologiczną redukcję ryzyka dzięki histologicznej i cystometrycznej walidacji wydajności implantu in vivo.
Przesiewy i opracowanie testu
- Wartość naukowa: Przygotowanie zwalidowanych systemów biologicznych do dalszego przesiewu poprzez ustalenie podstawowych parametrów funkcjonalnych w pęcherzach z augmentacją.
- Wartość operacyjna: Wsparcie standaryzacji i powtarzalności analizy poprzez świadomą cystometrię w modelach gryzoni, co umożliwia wiarygodną ocenę porównawczą konfiguracji biomateriałów.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Wykazuje ciągłość translacyjną od etapu odkrycia po walidację przedkliniczną poprzez powiązanie właściwości rusztowania z przywróconą charakterystyką mikcji.
- Wartość operacyjna: Wspiera decyzje o dalszym rozwoju projektu w oparciu o analizę ryzyka poprzez kwantyfikację zmian w pojemności pęcherza, podatności oraz objętości moczu szczątkowego jako punktów końcowych funkcji.
Integracja rurociągów i przepływów pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum procesu odkrywania, od wstępnego przesiewu biomateriałów, przez identyfikację wiodących kandydatów, aż po walidację przedkliniczną, dostarczając danych funkcjonalnych, które stanowią podstawę do podejmowania decyzji o dalszym etapie badań.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez i wyjaśnianie szlaków poprzez ocenę wpływu właściwości rusztowania na regenerację tkanek i funkcje pęcherza.
- Przesiewanie: Zapewnia gotowość do analizy i wyniki ilościowe poprzez cystometryczne pomiary podatności, pojemności i ciśnienia oddawania moczu.
- Analityka: Generuje wyniki statystyczne, takie jak objętość oddanego moczu, ciśnienia szczytowe i czas cyklu mikcji, umożliwiając porównania między różnymi warunkami.
- Badania translacyjne: Zapewnia ciągłość przedkliniczną poprzez ustalenie wykonalności biomateriałów in vivo przed rozpoczęciem badań na dużych zwierzętach.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy platformę wielokrotnego użytku do oceny różnorodnych konfiguracji biomateriałów w modelach augmentacji pęcherza.
Wpływ operacyjny i organizacyjny
- Wartość naukowa: Większa pewność prognostyczna w zakresie skuteczności biomateriałów, zmniejszenie niejednoznaczności mechanistycznej w wynikach regeneracji tkanek.
- Wartość operacyjna: Standaryzacja, powtarzalność i skalowalność oceny funkcjonalnej w modelach gryzoni.
- Wartość strategiczna: Lepsze decyzje typu go/no-go, efektywność kapitałowa w rozwoju biomateriałów oraz zredukowane ryzyko biologiczne na późnych etapach.
- Wpływ na portfolio: Priorytetyzacja kandydatów na rusztowania w oparciu o ryzyko oraz funkcjonalne wyniki urodynamiczne.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w chirurgii urologicznej gryzoni, pracy z rusztowaniami oraz technice cystometrii.
- Zależne od pomp infuzyjnych, przetworników ciśnienia i klatek metabolicznych do przeprowadzania cystometrii u zwierząt przytomnych.
- Wymaga standaryzacji protokołów chirurgicznych i analitycznych pomiędzy zespołami zajmującymi się urologią, biomateriałami i farmakologią.
- Uwzględnia konieczność adaptacji do różnych rozmiarów pęcherza oraz różnic anatomicznych między myszami a szczurami.
- Ograniczone przez wymogi dotyczące czasu rekonwalescencji pooperacyjnej oraz ryzyko wystąpienia powikłań związanych z cewnikowaniem, które mogą wpłynąć na jakość danych.
